【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.17】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23TU0065
利用課題名 / Title
高密度３次元実装材料接合界面の研究
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
デバイス・センサー関連材料, 配電・接合・実装,電子顕微鏡/ Electronic microscope,集束イオンビーム/ Focused ion beam,イオンミリング/ Ion milling
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
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
今野豊彦,竹中佳生,伊藤俊,兒玉裕美子
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-518：薄膜断面試料作製装置
TU-508：集束イオンビーム加工装置
TU-507：集束イオンビーム加工装置
TU-519：ジェントルミリング装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
AI用チップをはじめとする先端半導体の高密度実装おいては現在銅配線が使われているがこの配線の接続にマイクロビアコンタクト、スルーホールコンタクトが使われている。これらは通常銅めっき法により形成されるが、コンタクト部分の構造は電解めっき/無電解めっき/内装銅となりこの無電解層との界面にマイクロボイドやナノボイドが出現する。これらのナノボイド等は、通常の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ており、半導体実装品の信頼性を大きく損なうと考えらる。（弱いマイクロビア問題）この脆弱性は従来問題とされてこなかったがマイクロビアの微細化に伴いその信頼性、稼働への影響が懸念され始めている。本研究ではボイド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する。
実験 / Experimental
集束イオンビーム（FIBーSEM)により観察用極薄片TEM試料を作製し、収差補正透過型電子顕微鏡によりこれらナノボイドの観察、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の混入や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)
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)
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Masahiko Nishijima, Study of Cu Micro-via by TOF-SIMS and STEM, 2023 International Conference on Electronics Packaging (ICEP), , 151-152(2023).
DOI: https://doi.org/10.23919/icep58572.2023.10129689
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M.C. Hsieh, Structural investigation of nanovoids around the interface of micro-vias by spherical aberration corrected scanning transmission electron microscopy, Microelectronics Reliability, 150, 115231(2023).
DOI: https://doi.org/10.1016/j.microrel.2023.115231
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- Masahiko Nishijima, Ming-chun Hsieh, Zheng Zhang, Aiji Suetake, Hiroyoshi Yoshida, Rieko Okumura, Chuantong Chen, Hiroki Seto, Hidekazu Homma, Yuhei Kitahara, Koji Kita, Katsuaki Suganuma, ToF-SIMS Characterization for Electroless Plating Copper Interface Layer of Micro-via 18th International microsystems, Packaging, Assembly, Circuits Technology Conference (IMPACT 2023)
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