パワーデバイス製品の電極形成技術についてのお話

こんにちは、営業部のTZです。

世界的な電力需要ひっ迫に伴う省エネ化と、地球温暖化問題への対策が求められる中、現在パワー半導体市場が拡大しています。

特に自動車産業においては、ハイブリッド車、電気自動車の普及拡大に伴い、シリコンIGBTを主としたパワーモジュールの需要が拡大しています。パワー半導体の需要拡大に対応するため海外のパワー半導体メーカーの量産工場では、ウエハサイズの12インチ化による生産能力の増強が進んでいます。このような海外メーカーの動きに追随するように、国内のパワー半導体メーカー各社においても12インチの量産ラインを含む大規模な設備投資計画が発表されています。

上記のようなパワーデバイスに求められる電極形成技術に対し、東設でどのような活動を行っているのかを本記事でご紹介させていただきます。

次世代のパワー半導体であるWBG(ワイドバンドギャップ)

今後さらに市場拡大が予想される車載向けインバーターや5G通信などの用途として、次世代のパワー半導体であるシリコンカーバイド（SiC）、窒化ガリウム（GaN）、酸化ガリウム（Ga2O3）などWBG（ワイドバンドギャップ）半導体が有望視されています。

パワー半導体の電極形成においては、下地のアルミパッド上に、無電解NiAu、NiPdAuめっき被膜を形成したUBM（Under Barrier Metal）や、電解めっきにより形成した金バンプめっきが一般的に用いられています。

しかし、現在では更に高耐圧、低損失、高温動作がパワー半導体では求められる時代となってまいりました。今後はどのような製造プロセスが必要になるか、次の章でお話させていただきます。

電解めっきによるCu,Ag電極形成法採用の増加

高耐圧、低損失、高温動作が求められるパワー半導体では、現在電気抵抗が低く、熱伝導率が高い銅めっきや銀めっきを採用する動きがあります。またSiCでは、シリコンよりも高温動作が求められ、はんだを使わず、銅や銀ペーストによる接合が検討されています。

また、従来のワイヤボンドを使わずに、より厚みのある銅リボンや銅プレートをさみこみ、放熱特性を向上させたモジュールが製品化されています。

今後は、多層プリント基板内にチップを埋め込み、銅めっきでビア接続する部品内蔵基板タイプや、ファンアウトーウエハレベル/パネルレベルパッケージ（FO-WLP、FO-PLP）タイプなど多種多様なパッケージング技術のパワーデバイス製品への応用が進むと予想されます。

東設の試作・受託開発・受託加工サービス

東設では、電解Cu、Au、Ni、磁性膜（Ni/Fe/Co）めっき、無電解めっきなど幅広く対応しています。また、従来の無電解Niめっきよりも、銅拡散バリア効果が高いコバルトやニッケルとのタングステン合金の無電解めっき成膜も評価可能です。

ウエハ加工メーカーと連携し、めっき工程の前後処理、レジスト剥離、ウェットエッチングなどウェットプロセス全般の品質向上を目的とした脱気システムによるウエハの薬液処理、洗浄工程における薬液や純水中の溶存酸素の影響の評価ができます。

こちらのブログ記事には分析測定環境等の詳細も載せていますので、興味のある方は是非！

東設の試作・量産装置の提案

東設では、お客様のご要求に適した、膜厚均一性の優れためっき成膜が可能な手動、半自動、自動搬送式電解Cu/Ni/Au連続積層めっき、無電解めっき装置の設計、製作を承ります。

薄く割れやすいウエハにも対応した自動搬送機構、小口径～１２インチ、大型角基板まで、要求に適した試作用、量産用装置のカスタマイズ設計に対応させていただきます。

レジスト剥離装置、エッチング装置を含めたご提案も可能です。

最後に

いかがでしたか？

お客様の次世代パワー半導体の開発・量産にも東設はお手伝いをさせていただきます。

試作・受託加工・共同開発等、少しでもお悩みの方はぜひ下記までお問い合わせください！

東設めっき技術に興味を持っていただいた方はこちらから。

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