先端半導体パッケージにおけるボンディング技術

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本セミナーでは、半導体パッケージの基礎から解説し、2.5D/3Dパッケージへ向けた新しい接合技術の開発状況を詳解いたします。

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プログラム

第1部 フリップチップ、ハイブリッドボンディングの基礎と動向

(2024年4月26日 10:30〜12:00)

　従来や先端パッケージ、ハイブリッドボンディング、ハイブリッドボンディングの基礎と動向について解説し、プロセス、材料、応用事例、技術トレンドにフォーカスして体系的に説明する。本分野の専門の方だけではなく、これから本分野に取り組む方々にも分かり易く、チュートリアル的に事例も含めて紹介する。

  1. 半導体パッケージングの基礎と動向
    1. 従来の半導体パッケージング
      1. パッケージに求められる機能
      2. パッケージの構造、種類、変遷
    2. 先端分野の半導体パッケージング
      1. 2.5D/3Dパッケージ
      2. チップレット
      3. インターポーザー、サブストレート
  2. フリップチップボンディング
    1. フリップチップボンディングの基礎
      1. プロセス
      2. 材料
    2. フリップチップボンディングの動向
      1. 応用事例
      2. 技術トレンド
  3. ハイブリッドボンディング
    1. ハイブリッドボンディングの基礎
      1. プロセス
      2. 材料
    2. ハイブリッドボンディングの動向
      1. 応用事例
      2. 技術トレンド

第2部 ヘテロジニアス集積化へ向けた常温・低温接合技術の最新動向

(2024年4月26日 13:00〜14:30)

　半導体デバイスは、これまでのスケーリング則 (Mooreの法則) にのっとった微細化の追求 (More Moore) に加えて、従来のCMOSデバイスが持ち得なかった、アナログ/RF、受動素子、高電圧パワーデバイス、センサ/アクチュエータ、バイオチップなどの新機能を付加し、デバイスの多機能化、異機能融合の方向に進化する新たな開発軸 (More than Moore) を追求するようになってきた。将来の半導体デバイスは、「More Moore」と「More than Moore」を車の両輪のように組み合わせて実現する高付加価値システムへと向かっており、まさに異種材料・異種機能を集積するヘテロジニアス集積 (Heterogeneous Integration) 技術が、将来の継続的な半導体産業成長の鍵として注目を集めている。このような背景のなか、IEEE EPS (Electronics Packaging Society) では、ヘテロジニアス集積ロードマップ (HIR:Heterogeneous Integration Roadmap) に関するワークショップを世界各国で開催し、基礎研究段階のロードマップを策定も進められている。 　本講座では、半導体デバイス製造に用いられるさまざまな接合技術について、その原理と特徴を概説し、特に、ヘテロジニアス集積を実現する重要な要素技術である常温・低温接合技術に焦点を当て、これらの技術の基礎と具体的なデバイスを例に開発動向及び今後の動向を展望する。

  1. はじめに
    1. パッケージング分野から見た半導体を取り巻く状況
  2. 半導体デバイス製造に用いられる接合技術の基礎
    1. 直接接合
      • 陽極接合
      • フュージョンボンディング
      • プラズマ活性化接合
      • 表面活性化接合
    2. 中間層を介した接合
      • はんだ/共晶接合
      • TLP接合
      • ナノ粒子焼結
      • 熱圧着接合
      • 超音波接合
      • 原子拡散接合
      • 表面活性化接合
      • 有機接着剤
      • フリットガラス接合
  3. 常温・低温接合プロセスの基礎
    1. 表面活性化接合による半導体の直接接合
      1. Ge/Ge接合
      2. GaAs/Ge
    2. Auを介した大気中での表面活性化接合
      1. ウェハ接合
      2. チップ接合
  4. 実現される機能の具体例
    1. 真空封止
    2. 高放熱構造
    3. 急峻な不純物濃度勾配
    4. マルチチップ接合
    5. ハイブリッド接合による3D集積化
  5. 今後の開発動向と産業化の可能性

第3部 ナノポーラスCuめっきによるCu-Cu接合技術

(2024年4月26日 14:45〜16:15)

　半導体の微細化に伴い、半導体製造工程の中の実装技術においても、様々な接合プロセスの開発が進められている。現在、はんだバンプを用いた実装技術が一般的であるが、次世代の接合技術としてCu-Cu直接接合技術が検討されている。しかしながら、Cu-Cu直接接合技術の利用には様々な課題が挙げられており、ダイレベル実装での量産化には未だ至っていない。 　本講座ではナノポーラスCu構造及びこれを用いた接合技術を紹介すると共に、今後の次世代実装技術に必要となる要素を紹介する。

  1. 半導体後工程における実装技術の概要
    1. 実装技術の概要と歴史
    2. 電解めっき法によるはんだバンプの作成方法
    3. はんだバンプ接合技術
    4. はんだバンプ接合技術の課題
  2. 次世代実装技術
    1. Cu-Cu接合技術
    2. Hybrid bonding 技術
    3. 直接接合技術の課題
  3. ナノポーラスCu構造
    1. ナノポーラスCu構造の紹介
    2. 脱合金法によるナノポーラスCu構造の作成
    3. 直接めっき法によるナノポーラスCu構造の作成
    4. ナノポーラスCu構造の特性
    5. ナノポーラスCu構造を用いた接合

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