TORYZA EL PROCESS,
パワー半導体用UBM形成
無電解めっきプロセスおよびめっき装置
TORYZA EL PROCESS, TORYZA EL SYSTEM
パワー半導体は、電力の制御や変換を行う半導体の総称で、パワーデバイスとも呼ばれています。
CPUやGPUなどの大規模集積回路(LSI)は、人間の体では「頭脳」に例えられます。
一方で、パワー半導体は、人間の体で言えば「筋肉」や「心臓」にあたる役割を果たしているといわれます。
パワー半導体は、例えば電気自動車を駆動させるモーターや、カメラのセンサー部分を電気的にコントロールしています。
パワー半導体は、電圧や電力を制御して、電気的損失を改善できるため、スマートフォンやパソコン、エアコン、自動車、産業機器など幅広い用途にて活用されており、さらなる市場規模の拡大が見込まれています。
UBM（Under Barrier Metal）に求められる役割
電力の制御や変換を行うデバイスをパワーモジュールといい、内部にはチップが搭載されています。
UBM(Under Barrier Metal) と呼ばれる無電解めっきは、チップ上のアルミニウム電極とパッケージ端子をはんだや銀焼結、ワイヤーボンディングで接合する場合と、電極と銅/アルミ張絶縁回路基板をはんだや銀焼結で接合する場合に用いられています。
UBMは、半導体製造プロセスにおける重要な工程の1つで、以下の役割を果たしています。
- 配線接続：チップ上の電気信号を、外部の配線やその他のチップと接続する
- 信頼性の向上：配線/パッドの間の信頼性を向上させる
- 導電性の提供：配線とパッドの間の導電性を確保する
- 障壁機能：配線とパッドの間の障壁(バリア)として機能し、配線や電極とパッド間での不要な金属拡散を防ぐ
- 耐熱性：発熱による物性の低下を防止する
以上より、UBMは半導体製造プロセスの一環として、信頼性や性能を向上させるために重要な役割を果たします。
パワー半導体部品の耐熱性を高める、無電解めっきプロセス
TORYZA EL PROCESS
パワー半導体は、高電圧や大きな電流を扱うことができます。
しかし、それらの電気回路は、高電圧や高電流が流れるため、発生する熱も大きくなります。熱対策が不十分な場合には、周辺の部品が溶断してデバイスが破損し、半導体デバイスを搭載した電子機器の安全性、性能、信頼性を損なうことがあります。
そのため、パワー半導体では、発熱した部品から熱を逃がす放熱性と、高温環境下での使用に耐える耐熱性が強く求められています。
当社は耐熱性の課題を解決するために、高温環境下での使用に適するUBM形成用表面処理プロセス「TORYZA EL PROCESS(トライザ イーエル プロセス)」を開発しました。
ウエハ上アルミニウム電極用無電解めっきプロセス「TORYZA EL PROCESS」では、アルミニウム電極上に局所腐食が発生せず、均一なジンケート皮膜が形成されるため、良好な密着性が得られます。
さらに、400℃の熱処理でもクラックが発生せず、高温常用に対応可能な無電解ニッケルめっき皮膜が得られます。
アルミニウム電極上に均一な皮膜を形成
TORYZA EL PROCESS
従来プロセス
アルミニウム合金スパッタ膜のエッチング量や局部腐食を低減
TORYZA EL PROCESS
従来プロセス
高温接合に対応可能な無電解ニッケルめっき皮膜
TORYZA NCR HRC
従来ニッケルめっき皮膜
熱処理：400 ℃ 30 分
エリクセン塗膜強度試験機による押し込み試験後の外観比較 （ニッケル膜厚：3 μm 押し込み幅：0.5 mm）
高温常用に対応可能な無電解ニッケルめっき皮膜
冷熱衝撃、高温放置試験後の無電解ニッケルめっき皮膜のクラック発生
| 無電解ニッケルめっき皮膜 | クラック発生 | ||
|---|---|---|---|
| 熱処理後 | 冷熱衝撃後 | 高温放置後 | |
| TORYZA NCR HRC | なし | なし | なし |
| 従来ニッケルめっき皮膜 | なし | あり | あり |
大阪大学 産業科学研究所内 F3D実装協働研究所 ご提供資料
SiCチップ：SiCチップにチタンスパッタ膜→銀スパッタ膜を形成
接合条件：無電解ニッケルめっき（膜厚：7 μm）したDBA基板上にSiCチップを銀ペーストを用いて焼結（1MPaで加圧、300℃・1h）
銀焼結接合のシェア強度
ウエハ向けUBM形成用無電解めっき装置
TORYZA EL SYSTEM
半導体分野においては、表面処理薬品会社が設計する設備をもって、プロセス認証を行うことが一般化しつつあります。
その要望に応えるため、当社はめっき薬品を開発する際に出てくるノウハウを最大限に活かした、半導体後工程向け無電解めっき装置「TORYZA EL SYSTEM(トライザ イーエル システム)」を開発しました。
半導体デバイス部品は、生産性向上のため、ウエハサイズの大型化が加速しております。
TORYZA EL SYSTEMは、最大12インチウエハが25枚搭載できるカセットを左右搭載。そのキャリアバスケットにより、1回に最大50枚の搬送が可能です。
12インチウエハ 最大50枚/バッチ対応の大型設備
TORYZA EL SYSTEM装置全体図
- ウエハサイズ 6、8、12インチ対応
- 最大25枚×2列搬送対応
- クリーンルーム クラス1000対応
- 生産管理, 生産監視自動録画システム搭載
ウエハ面内の膜厚均一性に優れる
ウエハキャリア
膜厚測定slot
12インチウエハでの無電解ニッケルめっき皮膜の面内均一性評価