1つの薄膜スタックで3つの機能：密着、拡散バリア、はんだ濡れ性
アルミパッドへの直接はんだ付けは安定な自然酸化膜のため一般に信頼性が低く、銅への直接接触は過剰な金属間化合物成長とパッド消費を招きます。UBMは信頼接合に必要な密着・拡散バリア・濡れ性の各界面を制御された形で提供します。
密着層：TiまたはCr
最初の数十ナノメートルが、そもそも密着するかどうかを決めます。チタンまたはクロムがパッド金属と周囲のパッシベーションに化学的に結合し、フリップチップ実装のせん断・熱サイクル荷重に対してバンプ全体を固定します。UBMフットプリントは意図的にパッシベーション開口部にオーバーラップさせ、パッドエッジを封止して、はんだと水分がパッド周縁に到達しないようにします。
拡散バリア：Pt・Ni・TiW
溶融はんだは保護されていないパッド金属を1回のリフローで消費し、接合部が最も強度を必要とする場所に脆い金属間化合物を形成します。バリア層は相互拡散を抑制し、リフローと実使用を通じたパッド金属の消費を制御します。フォトニクス・極低温分野のAuSn・インジウムの下にはプラチナが標準、SnAgの下にはニッケルが主力、スパッタエッチングルートにはTiWです。バリア厚はお客様のはんだ組成と実装フローのリフロー回数に合わせて設計します。
濡れ層：Au
最上層の金は2つの役割を持ちます：当社の成膜からお客様のボンディングまでの間バリアを酸化から保護し、はんだ接触時にはんだに溶け込んで即座にフラックスフリー対応の濡れを実現します。UBMフットプリントは、はんだ量・対向パッド形状・濡れ挙動・リフロー条件と合わせて、最終バンプ径とスタンドオフに強く影響します。UBM開口部そのものがバンプ設計です。
蒸着リフトオフとスパッタエッチング：スタックとトポグラフィに合わせて選択
同じスタックは2通りの方法で作れます。正しい選択はスタック中の金属・下地のトポグラフィ・ウェーハの次工程で決まります。エンジニアがルートをご提案し、どちらのルートでも検査済み・はんだ実装可能な同じ結果を納品します。
蒸着 + リフトオフ
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、Eビームまたは抵抗加熱蒸着でスタック全層を1回の真空引きで成膜し、レジストを溶解して開口部にのみUBMを残します。これはバンピングにおけるリフトオフの最大用途です：はんだ自体を別工程でめっきする場合でも、その下のTi/Pt/AuやCr/Auは蒸着リフトオフで作られることが非常に多いのです。Ptは選択的かつクリーンにエッチングしにくいため、Pt系スタックのパターニングにはリフトオフが好まれます。エッチング液がパッドに触れることはなく、フットプリントは±0.5µmの位置合わせ精度でレジスト開口部により決まり、全層が真空を破らずに成膜されるため界面は清浄なままです。
スパッタ + エッチング
スタック（代表例はTiW/Au）をウェーハ全面にスパッタ成膜し、リソグラフィでパターニングした後、フィールド金属をエッチングで除去します。スパッタはパッシベーションエッジやトポグラフィに対して優れたステップカバレッジを持ち、全面成膜した膜は次工程が電解めっきはんだやCuの場合、そのままめっきシード層を兼ねます。UBMとシードが1回の成膜で済むルートです。
実績ある4つのスタック：カスタムスタックも対応
正しいスタックは、その上に載るはんだ・下のパッド・接合部が経験する熱履歴で決まります。下記の層厚は代表的な開始点で、はんだ化学・リフロー回数・ボンディング方式に合わせてプロジェクトごとに調整します。全スタックとも成膜前その場クリーニング付きで1回の真空引きで成膜します。
III-V族・フォトニクス・極低温分野の標準。PtバリアはAuSnとインジウムの下で熱履歴に合わせて設計すれば有効。当社バンプフローとレーザーダイアタッチの下地スタックです。
AlまたはCuパッド上のSnAg・C4系はんだ接合の主力。複数回のリフローを想定する場合は、Ni層を厚めに設定します。無電解Niの代替は電解めっきサービスで対応します。
Au-Au熱圧着・ワイヤボンド・研究デバイス上のインジウムバンプ・溶融はんだが関与しないコンタクト向けのシンプルな2層スタックです。
スパッタエッチングルートの定番。段差部での被覆性を改善できるため堅牢なバリア。全面膜がそのまま電解めっきはんだ・Cuのシード層になります。
- Eビーム蒸着・抵抗加熱蒸着・スパッタ成膜に対応
- 全ラン、成膜前にその場スパッタエッチング / イオンミリングクリーニング
- 膜厚は水晶振動子モニターで管理
- 密着テープ試験が標準：スタッドプル・シア試験はご要望に応じて対応
- 接触抵抗評価用クーポンはご要望に応じて対応
- カスタムスタック対応：Ti/Cu・NiV・Pd仕上げなど
- ENIG / ENEPIG無電解UBMは電解めっきサービスで対応
- 1枚から対応：確立したベースラインレシピで継続製造
開口部がバンプそのもの：形状・バリア・コンタクト
UBMは仕上げ工程のように見えて、設計レイヤーとして振る舞います。完成した接合部の性能は3つの管理項目で決まります：フットプリント形状・バリア設計・その下のコンタクトです。
フットプリントが接合部を定義
はんだは金を濡らし、そのエッジで止まります。パターニングされたUBM径がリフロー後のバンプ径・スタンドオフ高さ・ピッチ能力を決めます。リフトオフルートで開口部は~5µmまで、位置合わせ±0.5µm、パッシベーションへのオーバーラップは設計ルールに従って設定。UBM径の不整合は後工程で修正できないため、ラン開始前にはんだ量に対してバンプレイアウトをレビューします。
はんだに合わせたバリア設計
すべてのはんだは固有の速度でバリア金属を消費し、リフローのたびにさらに消費します。バリアはお客様のはんだ化学と実装シーケンスに合わせて設計します：AuSn・インジウムの下にはPt、SnAgの下にはリフロー回数に応じた厚さのNi、スパッタルートにはTiW。1回のリフローに耐えるスタックと5回に耐えるスタックは別物です。だから当社は実装フローを先に伺います。
接触抵抗はその場クリーニングから
アルミパッドは数分で自然酸化膜を形成し、その酸化膜の上に成膜したUBMは不安定でドリフトするコンタクトになります。当社の前処理は成膜チャンバー内で行われます：密着層が着膜する直前にスパッタエッチングまたはイオンミリングで酸化膜を除去するため、界面は一度も大気に触れません。デバイスが要求する場合は、ウェーハと並走処理する接触抵抗クーポンで結果を検証します。
お客様のはんだの下地として、または最終コンタクト金属として
多くのバンプラインは自社バンプ製品の内部でしかUBMを成膜しません。当社はUBMを独立した納品物として出荷します。業界の多くが必要としているのは、まさにそれだからです。
めっき・搭載はんだの下地として
UBM仕上げ済みで、お客様のはんだを待つだけのウェーハを納品します：お客様のラインまたは当社めっきフローでの電解SnAg・Cuピラー、はんだボール搭載、ペースト印刷、プリフォームアタッチ。スパッタルートでは全面TiW/Auがそのままめっきシードを兼ね、当社でめっきする場合はめっき後のフィールド金属除去まで同一フローに含まれます。お客様のバンピングプロセスに直接投入できるウェーハをお届けします。
最終コンタクト金属として
同じスタックは、はんだが続かない場合の最終メタライゼーションとしても機能します：Au-Au熱圧着・極低温ハイブリッド実装用のAu表面、ワイヤボンド・スタッドバンプ対応パッド、ACF/ACPアタッチ、プローブパッド、気密リッド用シールリングフレーム。デバイスの完成形が清浄でボンディング可能な金表面なら、それを実現するのがこのサービスです。
完全UBM成膜パラメータ
| パラメータ | 蒸着 + リフトオフ | スパッタ + エッチング |
|---|---|---|
| ウェーハサイズ | 4〜12インチ（100〜300mm） | |
| 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） | |
| パッド金属 | Al・Cu・Auパッド · RDLトップメタル | |
| 標準スタック | Ti/Pt/Au · Ti/Ni/Au · Cr/Au | TiW/Au |
| カスタムスタック | Ti/Cu・NiV・Pd仕上げなど（リクエストで） | |
| 成膜方式 | Eビーム・抵抗加熱蒸着 | スパッタ |
| スタック総厚 | 0.2〜1µm 標準（より厚くはリクエストで） | |
| 膜厚管理 | 水晶振動子モニター | |
| 最小UBM開口 | ~5µm 標準（より微細はリクエストで） | ~10µm 標準 |
| アライメント精度 | ±0.5µm（ステッパー） | ±1µm |
| 前処理 | 成膜前その場スパッタエッチング / イオンミリング | |
| パターニング | リフトオフ | リソグラフィ + ウェット / ドライエッチング |
| めっきシード機能 | なし | あり（全面膜がシードを兼用） |
| 対応はんだ | AuSn・In・SnAg・極低温In系合金 · ワイヤボンドとAu-Au熱圧着仕上げ | |
| 検査 | 密着テープ試験が標準 · スタッドプル試験・シア試験・接触抵抗評価用クーポンはリクエストで | |
| 無電解の代替 | ENIG / ENEPIGを電解めっきサービスで対応 | |
| 最低ロット | 1枚から：同一レシピで試作から量産まで | |
フォトニクス・極低温・先端パッケージングにわたるUBM
フォトニクスレーザー・PICアタッチ
AuSnの下のTi/Pt/Auは、レーザーダイオードアタッチ・PICフリップチップ・気密フォトニクスパッケージの標準メタラジーです。Ptバリアは熱履歴に応じて適切に設計することで、共晶AuSnのリフローおよび使用期間を通じて拡散バリアとして機能し、Au表面が光学実装でのフラックスフリー濡れを実現します。
極低温・量子ハイブリッド実装
インジウムバンプの下地としてROIC・検出器ウェーハにUBMを成膜。常温圧接・熱圧着ハイブリッド実装用のAu仕上げにも対応します。CMOS読み出しと量子ビット回路が要求する厳しい熱予算の範囲内で成膜し、微細ピッチFPAアレイにパッド位置合わせします。
化合物半導体デバイス
GaAs・InP・GaN・SiC上のコンタクト・アタッチメタライゼーション：MMICボンドパッド、共晶メタラジー向けダイアタッチ前処理、プローブパッド。ウェットエッチング選択性が常に問題となるIII-V族ウェーハでは、蒸着リフトオフがネイティブなパターニングルートです。
Al・Cuパッド上のフリップチップ
アルミまたは銅パッド上のTi/Ni/Auが、標準CMOSウェーハをSnAgフリップチップ・C4系実装に対応させます。バリア厚は実装シーケンスのリフロー回数に合わせてスケールし、パッシベーションオーバーラップがパッドエッジを封止して信頼性を確保します。
WLP・RDLトップ仕上げ
再配線層の上の最終レイヤーとしてのUBM：ファンイン・ファンアウトウェーハレベルパッケージのはんだ付け可能な終端、RDL銅上のボールドロップ・めっきバンプの着地金属。当社RDL製造フローの自然な最終工程として実施します。
ワイヤボンド・スタッド・ACFパッド
はんだが関与しない場面でのボンディング可能なAu表面：トップメタルがボンディング不可のデバイスへのワイヤボンドパッド、Auスタッドバンプの土台、ディスプレイ・センサーモジュールでの異方性導電フィルム（ACF）・ペーストアタッチ用パッド仕上げ。
気密シールリング
デバイス外周にパターニングしたTi/Pt/Auフレーム：気密MEMS・フォトニクス・極低温パッケージにおけるAuSn・インジウムシールリングのはんだ付け可能な土台です。フレームとパッドのUBMを同一ランで成膜するため、シールとインターコネクトのメタラジーが一致します。
R&D・混載ダイラン
大学・企業R&D向けの1枚からのUBMラン：ボンディング可能な表面を必要とする新デバイスコンセプト、1枚のウェーハ上の混載ダイ、プロセス開発ロット。同じレシピのまま、試作データがベースラインとなって量産まで運べます。
当社のUBM能力が異なる理由
UBM成膜のみのご依頼にも対応
多くのバンプラインは自社バンプ製品の内部でしかUBMを成膜しません。当社はUBM単体のウェーハを出荷します、お客様がめっきするはんだの下地、搭載するボールの下地、または最終コンタクト金属として。独立した納品物として検査・文書化されます。
両ルート対応：1つの推奨
蒸着リフトオフとスパッタエッチングの両方が利用可能。スタックはお客様のはんだとトポグラフィで選ばれ、都合で決まることはありません。Pt系はリフトオフ、シード兼用ジョブはスパッタ。理由もお伝えします。
全ラン、成膜前その場クリーニング
パッド酸化膜は成膜直前にチャンバー内でスパッタエッチングまたはイオンミリングにより除去され、密着界面は一度も大気に触れません。それが、一度測って終わる接触抵抗と、永遠に格闘する接触抵抗の違いです。
実装フローに合わせたバリア設計
どのはんだがスタックに載るのか、その後何回リフローするのか、実装温度は何度か。それを伺ってからバリアを設計します。スタックはデータシートのコピーではなく、お客様の実装フローに合わせて設計されます。
全体フローとの接続：専任プロジェクトマネージャーのもとで
リソグラフィ・成膜・めっき・AuSnとインジウムのバンプサービスが、専任プロジェクトマネージャーのもとで1つのプロセスフローとして進行します。UBMは単独納品物にも、完全なバンピングプログラムの第一工程にもなります。
1枚から、最小ロット：1枚から
単一ウェーハでUBMを試作し、密着・膜厚・接触抵抗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。試作データがそのまま量産のベースラインになります。
熱バジェットを確認する
デバイスの許容最高温度を入力すると、適合する工程が表示されます。温度窓の目安：蒸着・スパッタ（リフトオフ）20〜150°C、AuSn・はんだ金属のPVD 150°Cまで、ALD 80〜300°C、PECVD 150〜400°C、AuSn共晶 約280°C、AuSi 約363°C、Al-Ge 約424°C、陽極接合 300〜450°C、熱酸化 900〜1100°C、SiC注入活性化 1400〜1800°C。案件ごとに確認します。
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UBMスタック・開口サイズ・パッド金属・後工程のはんだ・数量をお知らせください。エンジニアが通常1営業日以内にご連絡します。