金属拡散接合

　金属拡散接合とは、金属同士を熱と圧力で密着させ、金属原子が少しずつ移動（拡散）することで接合する方法です。はんだのように金属を溶かすのではなく、固体のまま結合させるのが大きな特徴です。とくにAu-Au接合は比較的簡単でよく使われ、3D集積回路や先端パッケージ、MEMSデバイスなどで重要な役割を担っています。

　接合の前には、金属表面をきれいな状態に整えることが欠かせません。表面に酸化膜や汚れが残っていると、金属原子の動きが妨げられ、しっかりとした接合にならないからです。そのため、洗浄やプラズマ処理などの前処理が行われます。

　金属拡散接合のメリットは、電気的・熱的に優れた接合ができる点にあります。金属同士が直接つながるため、接触抵抗が小さく、熱も効率よく伝わります。また、はんだ接合に比べて高温に強く、長期間安定した性能を保ちやすいのも特長です。

　バンプを用いた金属拡散接合で特に重要になるのが、バンプの平たん化です。金属拡散接合では、バンプ同士が面で均一に接触していることがとても大切です。もしバンプの高さにばらつきがあったり、表面が凸凹していたりすると、実際に接触する部分が限られてしまい、拡散が十分に進みません。その結果、接合ムラや強度不足の原因になります。

　そのため、接合前にはバンプ表面をしっかり平らに整える工程が欠かせません。バンプの高さを揃えておくことで、加圧したときの力が均等に伝わり、金属原子の拡散がスムーズに進みます。特にバンプピッチが細かくなるほど、平たん化の出来が接合品質や歩留まりを大きく左右します。

　このように金属拡散接合は、工程自体はシンプルに見えますが、前処理やバンプの平たん化といった下準備が接合の成否を決める技術です。適切なプロセス管理によって、高密度かつ高信頼な接合が可能となり、次世代デバイスの実現を支えています。