【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.12】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24TU0178

利用課題名 / Title

ハイブリッドボンディングリセス計測のためのサンプルワーク作成

利用した実施機関 / Support Institute

東北大学 / Tohoku Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

スパッタリング/ Sputtering,光リソグラフィ/ Photolithgraphy,膜加工・エッチング/ Film processing/etching,ダイシング/ Dicing,ボンディング/ Bonding,高周波デバイス/ High frequency device,高品質プロセス材料/技術/ High quality process materials/technique,MEMS/NEMSデバイス/ MEMS/NEMS device,フォトニクスデバイス/ Nanophotonics device,エレクトロデバイス/ Electronic device

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

對馬 優斗

所属名 / Affiliation

株式会社東光高岳

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

TU-001：エッチングチャンバー
TU-052：アクテス スピンコータ#1
TU-168：めっき装置
TU-319：パーク・システムズAFM
TU-255：ディスコ ダイサ

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

　昨今、ウェーハバンプが配線の微細化によりハイブリッドボンディングに置き換わってきている。そこで重要となるのがCuパッドの凹み量となっており、これが大きすぎたり小さすぎてしまうと通電が困難となる。そのため、品質の安定と歩留まり率向上なためにはCuパッドのリセス量を全数検査する必要があるといえる。　
　現在Cuパッドは絶縁膜との材質の違いや数十nmの計測精度を要求されることからAFMやSEMといった計測手法を用いて計測が実施されることが多い。しかしこれらの手法では計測範囲が狭く、とてもではないが生産ラインにおいて全数検査を実施することが困難となっている。そこで、非接触で短時間にある程度広範囲の計測が可能である光計測を用いて計測ができないかと考えた。その第一歩としてまずは市場に出回っていない接合前のハイブリッドボンディングウェハを入手すべく、設備をお借りしサンプルの作成を実施した。

実験 / Experimental

使用設備
 TU-001,TU-052,TU-168,TU-204,TU-255,TU-211,TU-317,TU-319,etc...
実験
本来であれば作成したサンプルを光計測まで実施出来えばよかったが、実施するには至っていない。

ハイブリッドボンディングサンプルウェハの作成
　配線層：Cu(バリアメタルTa,絶縁膜TEOS)
　　　　　L/S　Min　0.45/0.45 µm
　パッド部：ダマシンによる生成
　　　　　　Cu(バリアメタルTa,シード層Cu,絶縁膜TEOS)

結果と考察 / Results and Discussion

結果
光計測テストに使用できるサンプルの作成に成功した。図1はAFMにて計測したCuパッドの形状である。しかし、以下のような問題点が生じた。
①配線幅が狭くなり、矩形部の角が丸くなった。
②CMPやダイシング時に最上層のTa,Cu界面で密着性が弱く剥離が起きた。
③Cu凹形状を作成したかったが凸形状になってしまった。
考察
①微細なパターンだったため、想定通りにレチクルのエッチングを実施することが困難だった。きれいに抜くためには、設計段階から考える必要がある。
②スパッタの時の成膜温度が冷却型の装置を用いたため低く、そのことが原因で起きたと考える。成膜後にアニーリングを実施することで対応したが、加熱型のスパッタ装置を使用すべきだと感じた。
③CMP１段階目ではCu用のスラリーを使う都合上Taは研磨されずCu部に凹みができるが、二段階目のTaの研磨時にはTa,TEOS,Cuのすべてが研磨され、研磨レートはTEOS→Ta→Cuの順である。そのため、20 nmしかついていないTaのCMPで必要以上のオーバーポリッシュをすると、TEOSが削れ過ぎてしまいCu凸の形状となった。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1.AFMにて計測したCuパッド形状

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件