UBMめっき方式5選
～特長別解説～

UBMめっきとは？

UBMとは、「Under Barrier Metal」もしくは「Under Bump Metal」の略です。
半導体デバイスにおける電極端子部分のめっきを指します。半導体デバイスの電極パッドと基板側電極の半田接合性を向上させる役目を担います。
UBMめっきの方式は、ウェットめっきとドライめっきの2種類に分かれ、それぞれがさらに細かく分類されます。本ページでは、それぞれの方式のメリットを解説します。

ウェットめっき
（湿式めっき）

まず1つ目のUBMめっき方式は、ウェットめっき（湿式めっき）です。文字通り、めっき液を用いた方式です。
さらに、電解めっき（電気めっき）、無電解めっきに分類されます。
ドライめっきよりも厚いUBM層を形成可能なため、大電流が流れるパワー半導体等で採用されています。ただし、UBM層が厚いほど、UBM層自体の抵抗値が相対的に高くなります。

電解めっき
（電気めっき）

電解めっき（電気めっき）は、外部電源による電気エネルギーを駆動力とした、めっき方式です。様々な金属成分をUBM層として形成可能です。

一方、専用治具によるウエハへの外部電源取り付けが必要で、電気を流すための下地金属形成や、選択的に析出させるためのレジストパターン形成も必要な上に、一度にめっき槽へ投入可能なウエハ枚数も限られ、納期を短くし、治具費用を抑えることが難しい工法です。
電解めっきでは、厚さ数十μm以上のUBM層を、強制的に形成可能です。

無電解めっき

無電解めっきは、金属のイオン化エネルギー差を駆動力とした、めっき方式です。
電解めっきと異なり、外部電源が不要で、下地の金属層が無くてもUBM層形成が可能です。また、金属露出部へ選択的な層形成が可能であり、レジストパターンも不要なので、処理の工数を抑えられます。さらに、電解めっきよりも一度に多くのウエハ枚数をめっき槽へ投入可能であり、電解めっきよりも短納期対応が可能です。

一方で、化学反応にてUBM層を形成する為、形成可能な成分は限定されます。無電解めっきでは、厚さ数μm程度のUBM層形成が効率的です。原理的にはそれ以上の厚みを形成可能ですが、厚くしようとするほど処理時間が長く、作業効率が悪くなります。

ドライめっき
（乾式めっき）

もう1つのUBMめっき方式は、ドライめっき（乾式めっき）です。ウェットめっきとは異なり、めっき液を使用しません。
真空蒸着、スパッタリング、CVD等に分類されます。ドライめっきは金属層以外の表面にもUBM層が形成されるため、不要なUBM層の形成を防ぐマスクが必要です。
nm単位の非常に薄いUBM層形成が得意なため、UBM層の抵抗値を抑えたIC用途に多く採用されています。

真空蒸着

真空蒸着は、真空状態の反応室内で、UBM層としての成膜材料を加熱し蒸発・昇華させ、ウエハ表面にUBM層を堆積させる工法です。

原理的には、金属に限らず様々な成分のUBM層を形成可能ですが、専用のマスクを用いてウエハ電極部以外へのUBM層形成を防ぐことが必要です。

スパッタリング

スパッタリングは、真空環境内でUBM層として形成する成膜材料をマイナスに導通することで、プラズマ化された不活性ガス（Arガス）のプラスイオンが引っ張られ、成膜材料を叩きます。叩き出された成膜材料成分が、ウエハに付着しUBM層を形成します。

真空蒸着同様に、原理的には様々な成分のUBM層を形成可能ですが、専用マスクを用いてウエハ電極部以外へのUBM層形成を防ぐことが必要です。

CVD

CVDは、Chemical Vapor Depositionの略で、日本語では、化学気相成長と言います。
ガス状の原料を設備環境内に送り込み、熱や電力などのエネルギーを与えることで化学反応を促進し、ウエハ表面にUBM層を形成します。真空蒸着やスパッタリングとは異なり、高真空の環境は不要ですが、ウエハとUBM層の密着性は、スパッタリングより劣ります。

真空蒸着やスパッタリングは成膜材料成分が直線的に飛来してUBM層が形成されますが、CVDは化学反応を利用するため、表面の凹凸にも回り込むようにUBMが堆積し、段差の角部分や曲面へも平面と同様にUBM層を形成可能です。