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先端パッケージの進化を担う仮接合プロセス材料

パッケージの複雑化とともに拡大する仮接合プロセス

現在、半導体プロセスにおいて接合といえばソニーの積層型CMOSイメージセンサーに代表される「ダイレクトボンディング」を思い浮かべる人が多いかもしれない。今後電極が増加してバンプピッチが縮小するほど、ダイレクトボンディング市場の拡大が見込まれる。しかし、ダイレクトボンディングだけではなく、仮接合プロセスも先端パッケージを製造するに上で極めて重要となっており、先端パッケージ市場の拡大とともに、仮接合関連市場も大きく増加していくと予測される。 今回は先端パッケージに用いられる「仮接合プロセス材料」に注目した。

仮接合プロセスの用途

そもそも仮接合プロセスが用いられたのは、バックグラインディング時に薄型化を行う為である。より薄型化を求められることによって、ウエハを保持して加工するために、バックグラインド前に「キャリア」と呼ばれる基板と加工するウエハを接着剤で張り合わせし、プロセスの終了後に剥離するようになった。 この仮接合プロセスは、先端パッケージ用のHBM(広帯域メモリ)の3D（３次元）実装に用いられるTSV（Through Silicon Via）加工において主に応用されている。TSVにはトランジスタ作成前にTSVを形成するVia First、形成途中に作成するVia Middle、最後に形成するVia lastがある。図1にVia Firstのフローを示す。最初に深堀エッチングしViaを形成し、絶縁膜／バリヤ膜／Ｃｕシード膜形成後に、Ｃｕ電解めっきを埋め込み後、裏面研削し、CMPによる頭出しをする必要があるが、その際に仮接合プロセスが用いられている。裏面研削後には保護膜を成膜してCMPを行い、その後にキャリアは剥離される。保護膜の成膜時には、ウエハが昇温することから、接着剤の耐熱性が重要となっている。

図１　Via FirstのTSVのプロセス（Applied Materialsプレスリリースより）

また、仮接合はウエハの薄型化用途だけではなく、TSMCがApple社iPhone用プロセッサとして採用したFOWLPのパッケージング工程において、チップを再配置するにあたり必須のプロセスとなった。FOWLPでは個片化されたチップをキャリア上に再配置する必要があるためだ。再配置後、モールディング、再配線層形成といったプロセスを経て、キャリアは剥離される。（FOWLP Chip First工程）

仮接合に用いられる材料

仮接合プロセスには必須となる2つの材料がある。接着剤とキャリアである。 仮接合プロセス向け接着剤は、多くのメーカが開発しているが、その中から、代表的な接着剤としてUV剥離式接着剤とUV剥離テープ（SELFA）を紹介する。