株式会社ナノシステムズJPでは、お客様のウェーハにインジウムバンプを製造します - 真空蒸着リフトオフまたは電解めっき - お客様の施設または指定の組立サイトでのハイブリッド実装に向けたバンプ済みウェーハを納品します。インジウムは他のはんだにない3つの特性を備えた唯一のバンプ材料です。
他のはんだは冷却すると脆化します。インジウムはミリケルビンまで軟らかく延性を保つため、検出器材料（HgCdTe・InSb・InGaAs）とシリコン読み出し回路の熱膨張係数（CTE）差を冷却サイクルごとに吸収します。この機械的コンプライアンスが、冷却型焦点面アレイでインジウムが標準インターコネクトである理由です。硬いはんだでは数回の熱サイクルでアレイが割れたり剥離したりします。
インジウムの融点は156.6°Cで、実用的なバンプ材料の中で最も低く、清浄なインジウム表面は加圧のみで常温圧接（コールドウェルド）が可能です。温度に敏感な材料 - II-VI族検出器層・リリース済みMEMS・量子ビット回路 - はSnAgやAuSnが必要とする220〜280°Cの熱履歴に一切さらされません。ボンディングモード：低温リフロー・熱圧着・常温圧接。
インジウムは3.4 Kで超伝導になります。希釈冷凍機の中で、インジウムバンプインターコネクトは量子ビットダイとインターポーザまたはキャリア間の信号をDC抵抗ゼロ・マイクロ波損失最小で伝送します。インジウムバンプフリップチップが超伝導量子プロセッサの標準アーキテクチャである理由の1つです。1 K以下で動作するTES・MKID・SNSPD読み出し実装にも同じ特性が活きます。
両ルートとも純インジウムを成膜しますが、異なる物理プロセスを使用することでピッチ・バンプ高さ・スループットのトレードオフが異なります。アレイ形状・基板・ボンディング方式に基づいてエンジニアが最適ルートをご提案します。
リフトオフレジストプロファイルでパターニングしたウェーハにインジウムを真空蒸着。レジストを溶剤で溶解すると、リソグラフィで定義した開口部にのみインジウムバンプが残ります。インジウムのウェットエッチングは一切不要。バンプ形状はレジスト開口部で決まるため、最も微細なピッチ・最も高い位置精度・最良の高さ均一性を実現します。10〜30µmピッチのFPAハイブリッド実装と量子プロセッサ用バンプアレイの標準ルートです。リフトオフ後、バンプは蒸着ままの高さ・形状で出荷し、熱圧着・常温圧接・お客様の接合工程にそのまま使えます。
スパッタシード層の上にフォトレジストモールドを通してインジウムを電解めっき。めっき後にレジストを除去し、シード層をエッチングして独立したインジウムバンプを形成します。めっきは蒸着よりはるかに速く、大幅に背の高いバンプを作れるため、アンダーフィル流動・熱コンプライアンス・非平坦ダイのための大きなスタンドオフ高さが必要な実装に適します。大ピッチアレイ・X線検出器ハイブリッド・量産の選択肢です。
バンプ製造は当社、ハイブリッド実装はお客様の施設または指定の組立サイトで行います。同じバンプ済みウェーハから3つのボンディングモードが選択でき、使用するモードに合わせてバンプ形状と表面状態を調整して出荷します。
溶融インジウムがUBMを濡らし、ダイをセルフセンタリング。あらゆるはんだ系で最も低温のリフローで、CMOSやIII-V族ダイに優しいプロセスです。
加熱と加圧で延性のあるバンプを溶融させずに変形接合。はんだ流動が許されないFPAハイブリッド実装の標準方式です。
清浄なインジウム表面同士は加圧のみで接合します。熱履歴を一切許容しない量子ビット回路やダイに選ばれるモードです。
蒸着ままの高さ・フラットトップで出荷します。球状化が必要な場合は、お客様の接合工程の溶融で形成されます。
インジウムファミリーは純金属だけではありません。これらの合金はインジウムと全く同じように蒸着・リフトオフでき（いずれも実用的なめっき化学は存在しません）、それぞれ固有の融点または超伝導特性で選ばれます - 139°CのBi58Sn42から超伝導PbInまで。下のインジウムRFQからお見積もりください。
In50Pb50（固相線 約184°C・液相線 約209°C）などの鉛インジウム合金は、ジョセフソン素子時代からの超伝導ヘリテージを持ち、転移温度は約7 K、機械特性は純Inと純Pbの中間です。純インジウムより強度または融点の高い超伝導接合が指定される場合に使用されます。
In52Sn48は118°Cで溶融します。標準はんだの中で最も低い実用リフローであり、インジウムの157°Cすら許容できないダイ・光学部品向けです。接合は極低温でもコンプライアントなままで、低温フォトニクス・温度制約センサー・純インジウムの下のステップはんだ階層に対応します。
143°CのIn-3Ag共晶は、銀の固溶強化をインジウムの延性に加え、融点を157°C未満・極低温コンプライアンスをそのままに、クリープ耐性と接合強度を改善します。純インジウム接合が機械的に限界の場合の選択肢です。
同じリフトオフフロー上の、標準はんだ互換のための純蒸着スズ。そして139°C共晶のBi58Sn42は、157°Cすら熱すぎる接合のために：ポリマーを含むMEMS、温度に脆弱な光学部品、もう一度のフルリフローに耐えられない実装済みスタック。特殊ケースには純Bi（271°C）も対応します。
超伝導量子ビット・検出器フローは、インジウムバンプと超伝導薄膜を組み合わせます。そして両者は同じ蒸着装置、同じリフトオフ規律の上にあります。当社はバンプと並べて薄膜を成膜・パターニングします。1つのプログラム、1つのモジュールで。
極低温回路のためにリフトオフでパターニングした蒸着ニオブ・アルミニウム・Ti/Au：共振器・グラウンドプレーン・配線層、そしてインジウムバンプが着地するパッド。当社コンタクトスタックと同じ界面規律 - 1回の真空引き・その場クリーニング - で成膜し、位置合わせすべきバンプリソグラフィの隣でお届けします。
この規律の最も特殊なバージョンが、吊りレジストブリッジを通した二重角度アルミ蒸着と、2回の成膜の間の制御されたその場酸化 - ジョセフソン接合を支えるドーランブリッジプロセスです。同じ装置ファミリー、同じリフトオフ論理。接合プログラムは応相談にて承りますので、仕様とともにRFQへどうぞ。低温接合の相棒は同じフロー上のAu/In SLIDです。
確実にハイブリッド実装できるインジウムバンプとそうでないものを分けるのは2点です：エッチングなしの形状制御と、当社の成膜からお客様のボンダーまでの自然酸化膜の管理。
金属成膜前にフォトレジスト層をリソグラフィでパターニング。ウェーハ全面にインジウムを蒸着し、レジストを溶剤で溶解するとレジスト上の金属が除去され、定義した開口部にのみバンプが残ります。バンプ表面に酸が触れることは一切なく、アンダーカットも純度低下もありません。バンプ幅・間隔・下地パッドへの位置合わせは±0.5µmのリソグラフィ精度で制御されます。
インジウムは大気暴露から数分で薄い自然酸化膜を形成し、この酸化膜スキンが常温圧接と熱圧着の成否を左右します。当社プロセスは成膜から梱包までの酸化膜成長を最小化し、ウェーハは窒素封入・タイムアウトガイダンス文書付きで出荷されるため、バンプは既知の表面状態でお客様のボンダーに届きます。リフロー・熱圧着・常温圧接それぞれの接合面前処理の推奨も提供します。
焦点面アレイが正しくハイブリッド実装されるのは、アレイ内のすべてのバンプが同時にタッチダウンする場合だけです。バンプ高さはプロファイロメトリーでウェーハ全面をマッピングし、蒸着ルートで面内±5%の均一性。出荷前にSEMで形状を確認します。高さマップとSEM画像は標準プロセスデータとしてウェーハに添付されるため、お客様のボンディングエンジニアは推測ではなく実測値からスタートできます。
赤外線・量子分野の仕事が素のシリコンだけで済むことはほとんどありません。インジウムバンピングはCMOS読み出しウェーハ・化合物半導体・脆弱な薄型基板に対応し、ハンドリングと熱予算をそれぞれに適合させます。
読み出しウェーハはCMOS完成済みで厳しい温度上限があり、検出器ウェーハのエピタキシャル層はさらに低い温度しか許容しません。すべてのランは開始前に合意した文書化された熱予算に対して処理され、UBMと成膜条件はその範囲内に収まるよう選択されます。バンプアレイは±0.5µmのステッパー精度で既存パッドレイアウトに位置合わせされます。
InP・GaAsウェーハ、ガラス・サファイアキャリア、薄化・反りウェーハは、チャッキング・コーティング・搬送を適合させて取り扱います。基板別のレジストプロセスがトポグラフィを平坦化し、レイアウトが要求する場合は成膜条件をステップカバレッジに合わせて調整します。特殊な基板をお持ちの場合は詳細をお送りください。この応用分野では特殊な基板が通常のケースです。
| パラメータ | 真空蒸着 + リフトオフ | 電解めっき |
|---|---|---|
| ウェーハサイズ | 4インチ（100mm）· 6インチ（150mm）· 8インチ（200mm）· 12インチ（300mm） | |
| 基板 | Si・CMOS ROICウェーハ・InP・GaAs・ガラス・サファイア（その他はリクエストで） | |
| 主要材料 | インジウム（In）· 純度99.99%（4N）標準 | |
| UBMオプション | Ti/Ni/Au · Cr/Au · TiW/Au（ENIG仕上げパッドも受け入れ可） | |
| バンプ高さ | 2〜10µm 標準 | 5〜25µm 標準 |
| 最小ピッチ | 10µm 標準（より微細はリクエストで） | ~25µm 標準 |
| アレイサイズ | フルウェーハアレイまで · ダイあたりメガピクセル級バンプ数 | |
| 高さ均一性 | ±5% 面内均一性 | ±8% 面内均一性 |
| パターニング方式 | リフトオフ | レジストスルーめっき + シードエッチング |
| リソグラフィ | ステッパーまたはマスクアライナー | |
| アライメント精度 | ±0.5µm（ステッパー） | ±1µm |
| ボンディング互換性 | リフロー（156.6°C以上）· 熱圧着 · 常温圧接 | |
| 融点（純In） | 156.6°C | |
| 超伝導転移温度 | 3.4 K | |
| 熱伝導率（In） | ~82 W/m·K（SnAgの約2.5倍） | |
| 検査 | プロファイロメトリー高さマップ + SEMが標準 · バンプシェア試験はリクエストで | |
| 出荷 | 窒素封入 · ハンドリングとタイムアウトのガイダンス付き | |
InGaAs・InSb・HgCdTe・タイプII超格子検出器アレイのシリコンROIC（読み出し集積回路）へのフリップチップハイブリッド実装。10〜30µmピッチの微細インジウムバンプアレイが、熱イメージング・天文観測・宇宙機器向けメガピクセル級焦点面を可能にします。延性のあるインジウム接合が冷却のたびに検出器とシリコンのCTE差を吸収します。
インジウムバンプフリップチップは、超伝導量子コンピュータで量子ビットダイをインターポーザまたはキャリアチップに接続する標準アーキテクチャです。3.4 Kの転移温度以下でDC抵抗ゼロの信号伝送。常温圧接・低温ボンディングにより、繊細なジョセフソン接合回路を損傷温度からはるかに遠ざけたまま実装できます。
1 K以下で動作するTESボロメータ・MKIDアレイ・SNSPD実装は、動作温度で延性と超伝導性を保つインジウムインターコネクトに依存します。CMB観測・サブミリ波天文学・ダークマター実験で、大型検出器アレイと多重化読み出しを接続します。
ハイブリッドピクセル検出器は、CdTe・CZT・GaAs・厚型シリコンセンサーダイを読み出しASICにバンプ単位で接合します。背の高いめっきインジウムバンプが、これら大面積ハイブリッドに必要なスタンドオフとコンプライアンスを提供。フォトンカウンティング医療CT・放射光科学・高エネルギー物理トラッカーに対応します。
マシンビジョン・半導体検査用InGaAs SWIRカメラと、アイセーフLiDAR受信機は、フォトダイオードアレイとシリコン読み出しの間にインジウムバンプハイブリッド実装を使用します。車載・産業SWIRの成長がピッチとアレイサイズを押し上げており、いずれも蒸着リフトオフルートの強みです。
レーザー・変調器・検出器ダイがSnAgやAuSnのリフロー温度を許容できない場合、インジウムは156.6°C以下で接合します。温度に敏感なIII-V族ダイ、マイクロLED・マイクロ光学実装、リワーク可能なプロトタイプフォトニクスパッケージに使用されます。
インジウムシールリングとガスケットは、あらゆる金属系で最も低い封止温度で気密・真空封止を実現します。クライオスタット窓・MEMS真空パッケージ・極低温で有機シールがアウトガスや割れを起こす光学実装に対応します。
インジウムマイクロバンプは、超微細ピッチのダイ積層とチップレットインターコネクトに向けた活発な研究方向で、低温・高コンプライアンスで接合できます。大学・企業のR&Dプログラムを、1ランあたりウェーハ1枚からのプロトタイプインジウムマイクロバンプウェーハで支援します。
真空蒸着リフトオフとインジウム電解めっきの両方が利用可能。ピッチ・バンプ高さ・基板・数量に合うルートをエンジニアが選択します。ラインがたまたま持っている唯一のプロセスに縛られることはありません。
Ti/Ni/Au・Cr/Au・TiW/AuのUBM（アンダーバンプメタル）を同一フロー内で成膜・パターニング。パッド仕上げとボンディング方式に適合させるため、ウェーハは本当にハイブリッド実装可能な状態で届きます。
バンプ形状は±0.5µmのステッパー精度でレジスト開口部により定義されます。インジウムにエッチングが触れることは一切なく、アンダーカットも純度低下もありません。微細ピッチFPAが要求する形状精度です。
インジウムボンディングの成否は表面状態で決まります。ウェーハは窒素封入・タイムアウト文書付きで出荷され、リフロー・熱圧着・常温圧接それぞれの接合面前処理ガイダンスが付属します。
300 K冷却をまたぐCTEコンプライアンス、超伝導インターコネクト要件、ジョセフソン接合回路とII-VI族検出器層の熱予算：バンプアレイは孤立した成膜ジョブではなく、お客様の極低温実装の一部として設計されます。
単一ウェーハでインジウムバンピングを試作し、高さ均一性・形状・ボンディング挙動を量産にコミットする前に確認できます。同じレシピが試作データをベースラインとして量産にスケールします。再認定は不要です。
製造ルート・バンプ高さ・ピッチ・ウェーハサイズ・数量をお知らせください。エンジニアが24時間以内にご返信いたします。