【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.25】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22TU0065
利用課題名 / Title
Weak Micro-Via のメカニズムの研究
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）計測・分析/Advanced Characterization（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
配電・接合・実装, 配線, パッケージング,電子顕微鏡/Electron microscopy,イオンミリング/Ion milling,集束イオンビーム/Focused ion beam,電子回折/Electron diffraction
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)
西嶋 雅彦
所属名 / Affiliation
大阪大学 産業科学研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
菅沼克昭,張政,謝明君,末武愛士
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）,技術代行/Technology Substitution
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
TU-504：超高分解能透過電子顕微鏡
TU-507：集束イオンビーム加工装置
TU-508：集束イオンビーム加工装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
CPUをはじめとした半導体の高密度実装にはマイクロビアコンタクトが使われている。この銅配線はめっきプロセスを利用し形成されるが、電解めっき/無電解めっき/内装銅の界面にはマイクロボイドやナノボイドが出現し加熱や通電使用によりクラック（接合破壊）発生や破損につながると考えられることから半導体実装品の信頼性を大きく損なうと考えられているが従来問題とされてこなかった。本研究ではナノ～マイクロ空隙の解析を行い、形成の原因解明と抑制、ボイドレス達成による信頼性の向上を目的とし先端電子顕微鏡によるこれらマイクロ・ナノボイドの解析を行う。また空隙中に残渣充填物があればその構成元素や形態を調査しボイド形成条件との関連を調査委する。本観察では高品質なデュアルビーム型集束イオンビーム装置による TEM試料作製も行う。
実験 / Experimental
マイクロビアコンタクトの断面TEM試料を機械研磨後、集束イオンビーム（FIB)により電解めっき/無電解めっき/内装銅の界面部分の観察用極薄片試料を作製し、収差補正型透過型電子顕微鏡によりナノボイドの観察、分析を行う。
結果と考察 / Results and Discussion
電解めっき/無電解めっき/内装銅部分では主にナノボイドは無電解めっき層（200～400um膜厚）に出現している事が確認された。この無電解めっき層の特に無電解めっき/内装銅界面にナノボイドは多数みられる事から主にこの界面部分に発生しているナノボイド（列）からクラック等に発展する事が想定される。また元素分析の結果、ナノボイド中には一様ではないが真空ではなく残留充填物や混入、ガス成分を含む事が確認された。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
この成果は、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯ）の助成事業（JPNP20017）の結果得られたものです。 電子顕微鏡試料作製にあたり兒玉学術研究員、竹中特任研究員の多大なご協力に感謝いたします。
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.
- 謝明君、西嶋雅彦、張政、et al. 電子顕微鏡による脆弱性を持つマイクロビアの微細構造評価、第32回マイクロエレクトロニクスシンポジウム（大阪）、2022年9月5日(月)～7日(水)
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