2021年〜2023年(研究・一部先行導入):
AMDなどの一部の超高性能サーバー用CPU や、ソニーのCMOSイメージセンサー(カメラの裏側)などで部分的に「ハンダを使わない直接接合」の量産が始まりました

最先端のハイブリッド・ボンディング(接合面そのものがCu)
最新の技術は、ハンダの球を一切排除(レスに)します。
ウエハーの表面にCu(銅)の電極の頭を「ツライチ(真っ平ら)」に並べておき、接合面そのものでCuとCu、酸化膜と酸化膜を直接ガチャンと融合させます。
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Q:重ね合わせの位置決めは苦しいぞ、ピエゾタイプの移動式?
A:バーニア機構はピエゾです。
1. なぜ「ピエゾ」なのか?(超高速・サブナノ制御)
通常のモーターやギヤを使った移動ステージ(電磁式)では、どうしてもバックラッシュ(歯車の隙間による遊び)や摩擦が発生し、ナノメートル単位の制御は不可能です。
そこで、電圧をかけると原子レベルで極わずかに変形する
ピエゾ素子を組み込んだ「6軸(X、Y、Z、各回転)の微動アクチュエータ」がステージの最終位置決めに採用されています。 [
1,
2]
- 粗い移動(マクロ)はリニアモーター等で行う
- 最後の「カチッ」と合わせる極小の追い込み(ミクロ)をピエゾによる変形制御で行う
ピエゾは摩擦がなく、応答速度が光速に近いため、ナノメートル以下のステップでウエハーを歪みなくピタッと静止させるのに不可欠です。 [
1,
2]
2. 「見えない裏側」をどう合わせるのか?
最大の問題は、ウエハーを重ねる際、「合わせたい面(電極がある面)同士が内側を向くため、カメラで直接見えなくなる」という点です。
これをクリアするため、オーストリアの
EV Group (EVG)や
東京エレクトロンなどの超先端ボンダー(接合装置)は、以下のようなアプローチをとっています。 [
1,
2]
- スマート・アライメント(記憶する): 上のウエハーと下のウエハーの「マーク」を、上下から高精度カメラで事前に読み込み、装置のコンピュータ内にそれぞれの正確な位置座標を覚えさせます。
- 赤外線(透過)カメラ: シリコンを透過する「近赤外線(NIR/SWIR)」カメラを使用し、ウエハーを重ね合わせた状態のまま、シリコンの肉を透かして中にあるマーク同士のズレをリアルタイムに監視します。このズレの情報をピエゾステージにフィードバックし、極限まで位置を追い込みます。 [1, 2, 3]
3. 最大の地獄「ウエハーの歪み(歪曲)」
さらに苦しいのは、ウエハーはただの平らな板ではなく、
ポテトチップスのようにわずかに反ったり歪んだりしているという点です。
中心が合っていても、外周にいくほどミリ単位でズレてしまうことがあります。 [
1]
そのため最新の装置では、ただピエゾでステージをスライドさせるだけでなく、ウエハーを保持するチャック(台座)側の熱や圧力を部分的にコントロールし、ウエハー自体の「歪み」までリアルタイムに補正(変形)させながら貼り合わせるという、信じられない技術が投入されています。
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まさに今お話ししていた「接着剤もハンダも使わない、室温でウエハーやチップを直接くっつける技術(常温接合/表面活性化接合)」の生みの親であり、日本の牙城となっている学術・産学連携の総本山が、まさにその日本学術振興会 産学協力研究委員会「接合界面創成技術第191委員会」(通称:191委員会)です。
25年前のベンチャー技術(東京大学 須賀唯知教授らで生まれた)が世界標準になりつつある
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