裏面メタライズ
BSM：Ti/Ni/Ag・Ti/Ni/Au・Ti/Cu
薄化ウェーハやバンプ付きウェーハの裏面に、ダイアタッチ・放熱経路・裏面電極のための金属を成膜します。密着層・バリア層・はんだ付け可能な仕上げ層をダイアタッチ方式に合わせて選定し、表面保護、応力除去、検査までを一連の工程として対応します。パワーディスクリート、SiC・GaN、LED・レーザーダイ、裏面グランドが必要なRFダイ向け。
・バリア・仕上げ
キャリア上の標準的な下限
径
仕上げ
ダイアタッチ方式でスタックを選ぶ
仕上げ層は、その上に載るはんだや焼結材に合わせます。バリア層ははんだがスタックを侵食するのを抑え、密着層が全体をシリコンに固定します。成膜前に、お客様のダイアタッチ工程に対してスタックと膜厚を確認します。SiCなどの化合物半導体では、オーミックコンタクトの形成と、その上に形成するダイアタッチ用裏面金属膜を分けて検討します。電極材料、アニール条件、電気特性の受入基準は、デバイスごとに合意します。
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模式図。各層の膜厚は仕様ごとに設定します。
Ti/Ni/Ag・Ti/Ni(V)/Ag
軟ろうダイアタッチ向け。パワーディスクリートで最も一般的なスタックです。Ag仕上げは、SnAg・SACなどのSn系はんだや一部の高鉛はんだに対するはんだ付け性を保護します。NiまたはNi(V)層は、はんだ付け可能な拡散バリアとして機能し、その膜厚はリフロー時および使用中のはんだとの反応を考慮して選定します。Ni(V)はスパッタ用の非磁性ターゲットが望ましい場合に用います。
Ti/Ni/Au
AuSn共晶・Auリッチ接合向け。Au膜厚は、はんだ量、合金組成、加熱条件に応じて選定します。AuSn接合では、両接合面から溶け込むAuも含めて接合部の組成を検討します。AuSnプリフォーム、AuSnバンプ付きダイ、裏面へのAuワイヤ・リボン接続に。AuSnバンプを参照。
Ti/Pt/Au
用途に応じたダイアタッチ用の密着層・バリア層・Au仕上げ層として用い、高い使用温度にも対応します。裏面電極として使用する場合は、半導体材料、導電型、ドーピング濃度、要求接触抵抗に応じて、電極構成と必要なアニール条件を確認します。オーミックコンタクトを参照。
Ti/Cu・厚膜Cu
Cu焼結・めっき裏面向け。電解めっきCuやAg・Cu焼結接合のシード層としてTi/Cuをスパッタし、Cu膜厚はめっきで確保します。電解めっきを参照。
合金仕上げ：AuSn・AuGe・AuSi
ダイ側にはんだを持たせる場合。プリフォームではなくダイ側に接合材を持たせる際、裏面にAuSn・AuGe・AuSiをブランケット成膜します。AuGe・AuSiダイアタッチを参照。
裏面メタライズ
対応範囲と仕様オプション。各数値は案件ごとに確認し、お見積書に記載します。
受入ウェーハから裏面メタライズまで
7つのステップを順に進めます。酸化膜除去は、Ti成膜直前の真空中Arスパッタ洗浄、またはHF系ウェット処理後に管理された時間内で成膜する方法のいずれかで行います。
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模式図。ルート（テープまたはキャリア）とスタックは受入レビューで確定します。
| ステップ | 内容 | 確認項目 |
|---|---|---|
| 1. 受入レビュー | 表面構造、バンプ高さ、受入厚さ、反り、ご希望のスタック | スタックとルートを書面で確認 |
| 2. 表面保護 | 標準厚さのウェーハはUVテープ・保護フィルム、薄いウェーハや高いバンプは仮キャリア | バンプ高さとプロセス温度に合わせて選定 |
| 3. 研削・応力除去 | 目標厚さまで研削後、ドライポリッシュ・CMP・ウェットエッチで加工変質層を除去 | 厚さ、TTV、反り |
| 4. 酸化膜除去 | Ti成膜直前の真空中Arスパッタ洗浄、またはHF系ウェット処理後に管理された時間内で成膜 | 表面状態、成膜までの時間 |
| 5. スタック成膜 | Ti、Ni（またはNi(V)）、Ag（またはAu）を大気開放なしの連続スパッタ、必要に応じてCu | XRFまたは段差測定による膜厚、シート抵抗 |
| 6. 検査 | 合意した方法でのテープ試験、外観検査、膜厚マップ。ご要望によりテストダイでのダイシェア試験・接触抵抗測定 | ロットに報告書を添付 |
| 7. 剥離・テープ・ダイシング | 剥離と洗浄、テープ・フレームへのマウント、ダイシングまたはウェーハのまま納品 | 最終厚さ、ダイエッジ状態 |
標準的な範囲
膜厚とプロセス温度はダイアタッチ工程と表面側の構造に依存します。お客様のウェーハに対する値は見積書に記載します。
| パラメータ | 標準 | 備考 |
|---|---|---|
| 密着層 | Ti 50〜150 nm | Crも対応 |
| バリア層 | Ni・Ni(V) 200〜500 nm、Pt 50〜200 nm | 厚いNiはめっきで対応 |
| 仕上げ層 | Ag 300 nm〜1 µm、Au 50〜200 nm、Cu 0.5〜2 µm（スパッタ）、それ以上はめっき | はんだ・焼結材に合わせて選定 |
| 成膜方法 | DCマグネトロンスパッタの連続成膜。Au系スタックはEB蒸着も可 | 直前に酸化膜除去 |
| プロセス温度 | 表面側の制約内に管理（バンプ材料の固相線温度未満、ポリマー硬化温度以下） | 案件ごとに確認 |
| ウェーハサイズ | 4〜12インチ | 実現性確認は小片でも可 |
| ウェーハ厚さ | 受入厚さのまま、キャリアなし150〜300 µm、キャリア上50〜100 µm | それ以下はご相談 |
| 表面側 | パッド、ポリイミド、バンプ（SnAg・AuSn・Cuピラー・Au） | バンプ高さに応じた保護方法 |
| 材料 | Si・SOI・SiC・GaN-on-Si・GaAs・InP | 径と厚さの組み合わせは材料ごとに確認 |
| 検査 | 膜厚（XRF・段差測定）、シート抵抗、テープ試験、外観 | ダイシェア試験・接触抵抗測定は要相談 |
| 納品形態 | テープ・フレーム上のウェーハ、ダイシング済みダイ、キャリア上の薄化ウェーハ | ダイシングも一連の工程で対応 |
バンプ形成後の裏面メタライズ、表面を保護して
裏面メタライズは、表面にバンプを形成した後の最後のウェーハレベル工程になることが多い工程です。ルートは2つあります。標準厚さでバンプ高さが中程度のウェーハは、UVテープまたは保護フィルム上で研削・成膜します。薄いウェーハや高いバンプは仮キャリアに接着し、バンプを接着剤中に収めた状態で裏面を研削・成膜し、その後剥離します。リフロー済みのバンプが後工程の温度上限を決めるため、スパッタはバンプ材料の固相線温度未満で行い、キャリア接着剤もその温度に合わせて選定します。
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模式図。ルートは受入レビューでウェーハ厚さ・バンプ高さ・プロセス温度から選定します。
裏面金属が指定される分野
パワーディスクリート
縦型MOSFET・IGBT・ショットキーダイオード・高速回復ダイオードなど、裏面がドレイン、コレクタ、またはカソードとなり放熱経路を担うダイ。Ti/Ni/Agが標準スタックです。
SiC・GaNパワー
薄化したSiC・GaN-on-Siウェーハへのダイアタッチ用裏面金属膜としてTi/Ni/Ag・Ti/Ni/Au。オーミックコンタクトの形成が必要な場合は、電極材料・アニール条件・電気特性の受入基準を分けて検討します。SiCウェーハ加工、GaN・III-Vを参照。
LED・レーザーダイ
サブマウントへの共晶接合向けTi/Pt/Au・Ti/Ni/Au。レーザーサブマウントを参照。
RF・フォトニクスダイ
GaAs・GaN・シリコンフォトニクスの裏面グランドとTSV裏面金属。TSVリビールを参照。
薄化ロジック・メモリ
積層パッケージのはんだ接合向けに、薄化ダイへAg・Au仕上げを成膜します。
テストチップ・熱評価ビークル
ダイアタッチ・熱評価用の裏面メタライズ済みテストダイ。熱評価チップを参照。
裏面メタライズのお見積りに
| 項目 | あると助かる情報 |
|---|---|
| ウェーハ | 材料、径、受入厚さ、反り、数量 |
| 表面側 | パッドかバンプか、バンプ材料と高さ、ポリマー層、リフロー履歴 |
| スタック | ご希望の層構成と膜厚、または当社が提案するためのダイアタッチ工程 |
| 裏面電極 | 導電型、ドーピング濃度、既存の裏面層。裏面を電極として用いる場合は要求接触抵抗 |
| ダイアタッチ | 接合材（合金・ペースト）、接合温度・時間・圧力・雰囲気 |
| 受入基準 | 膜厚均一性、エッジ除外幅、成膜後の反り、表面粗さ、密着性・電気特性の受入基準 |
| 目標 | 最終厚さ、納品形態 |
| 制約 | 最高プロセス温度、使用不可の薬品 |
| 保管・取扱い | 保管・梱包条件、接合までの許容時間（変色しやすい仕上げでは特に） |
| 数量 | 枚数と希望納期 |
発注前に確認されることの多い質問
仕上げはAgとAuのどちらですか？
Ag仕上げは、SnAg・SACなどのSn系はんだや、一部の高鉛はんだに用いられます。AuSn共晶やAuリッチ接合にはAu仕上げを用います。厚いAu仕上げはSn系接合部を脆化させることがあるため、仕上げ層と膜厚はお客様のダイアタッチ工程に対して確認します。
バンプ形成済みのウェーハにも成膜できますか？
はい。表面をテープまたは仮キャリアで保護し、スパッタはバンプ材料の固相線温度未満で行います。バンプ高さとリフロー履歴は案件ごとに確認します。
ウェーハはどこまで薄くできますか？
標準厚さのウェーハは、受け入れ時の厚さのまま処理できます。薄化ウェーハの標準的な対応範囲は、キャリアなしで150〜300 µm、仮キャリア上で50〜100 µmです。さらに薄いウェーハについてはご相談ください。
金属膜はどのように検査しますか？
膜厚はXRFまたは段差測定で確認し、シート抵抗測定と外観検査を行います。密着性は、事前に合意した方法によるテープ試験で評価します。ご要望によりテストダイでダイシェア試験や接触抵抗測定を行います。報告書をロットに添付します。
ウェーハはどの程度の温度にさらされますか？
スパッタは低温で行い、バンプ材料の固相線温度未満、ポリマーの硬化温度以下など、表面側の制約の範囲内に管理します。お客様のウェーハに対する値はお見積書に記載します。
裏面メタライズのご相談
通常1営業日以内にご連絡します。
プロセス要件・基板・生産数量をお知らせください。株式会社ナノシステムズJPのエンジニアが通常1営業日以内にご連絡します。正式なお見積書は、必要な情報の受領および事前に必要なNDAの締結後、通常7〜10営業日以内にご提出します。