認定試験の合否、量産発表とは別の文書｜寿命の根拠は合否表と学会論文

hybrid bondingの量産に関わる発表のうち、ここで比べた4つが伝えるのは、事業の節目だ。KIOXIAのサンプル出荷は出荷を、AMDの発表は生産開始の時期を、Applied Materialsの発表は装置の顧客採用を、EVGの発表は接合直後のボイドなし歩留まりを伝える。寿命の根拠は、認定試験の合否表や学会論文の寿命の外挿として、別の文書に出る。

信頼性の文書にも種類がある。2022年のレビュー論文は、hybrid bondingの過去6年の成果を整理するにあたり、誤解を避けるために、認定（qualification）、頑健性（robustness）、信頼性（reliability）の言葉の定義から始め、公開データの多くは認定試験の合否だとした¹。そのうえで、表面処理や位置合わせといった製造の課題を解いた後なら、ピッチ1 µm超では従来の配線層とほぼ同じようにふるまい、頑健で信頼できる¹と結論している。

4つの発表が伝えるのは、出荷、時期、採用、接合直後の歩留まり

ここで比べた4つの発表は、どれも事業の進み具合を示す。試料に熱や電圧をかけて故障までの時間を測る試験の報告は、別の文書に出る。

発表される節目と信頼性の根拠は、別々の文書に出る。

サンプル出荷は、量産品の仕様が固まる前の段階だ。KIOXIAは2024年7月、CMOS回路とメモリーセルのウェーハを貼り合わせるCBA技術を使った第8世代BiCS FLASHの2Tb QLCについて、サンプル出荷を始めたが、サンプルは製品評価用で、仕様は量産品と異なる場合があるとした²。

生産開始の予定は、時期の約束だ。AMDは2021年5月、TSMCと共同で開発したhybrid bondの3Dチップレットについて、年末までに生産を始める見通し³と発表した。この発表が示すのは、配線密度と時期だ。

装置の顧客採用は、工程の道具がそろったことを示す。Applied Materialsは2025年10月、D2W接合装置Kinexをロジック、メモリー、後工程受託の複数の顧客が使っている⁴と発表した。装置が使われていることは、その装置で作った製品の寿命とは別の話だ。

歩留まり100%も、何を数えたかで意味が変わる。EVGが2022年に発表した100%は、大きさの違う複数のダイを1回の転写で接合したときの、ボイドのない接合の歩留まりだ⁵。ボイドの有無は接合直後の状態を表す。

認定試験の合否は、試験条件と試料の構造までが1組になる

認定試験は、決めた条件で試料に負荷をかけ、合格か不合格かを判定する。接合技術のライセンス会社Adeiaは2023年、8 mm×12 mmのダイを使ったD2W接合の試料で、1層の接合では−40〜150℃の温度サイクル2,000回、225℃と275℃で2,000時間の高温保管、121℃・湿度100%で168時間のオートクレーブ、吸湿の後の3回のリフローに合格した⁶と報告した。TSVでつないだ5段積みの試料も、温度サイクルは−40〜125℃、高温保管は150℃という条件で合格した。

この表から読めるのは、その構造をその条件で試験して合格したという事実だ。5段積みでは、1層の接合より温度の範囲が狭い。Adeiaは銅だけで接続し、アンダーフィルを使わないことから、hybrid bondingはマイクロバンプの接続より信頼性が高い⁶と主張する。

寿命の外挿は、測ったピッチと温度の範囲で効く

寿命の評価は、合否より一歩進む。故障を早める条件で故障までの時間や電圧を測り、使用条件へ外挿する。imecとWestern Digitalは1 µmピッチのW2Wで、接合面の絶縁破壊電圧の分布を測り、175℃未満では使用条件での寿命が10年を超え、銅の移動は200℃超かつ1.5 MV/cm超でしか見られなかった⁷と報告した。

この結果は、1 µmピッチについての根拠だ。同じ論文では、絶縁破壊が起きる接合面での隣のパッドとの最短距離が、設計の400 nmから320 nmに縮んでいた⁸。ピッチを詰めれば、この距離はさらに短くなる。imecは400 nmピッチでも、温度を変えた絶縁破壊の測定から寿命を評価し、劣化は絶縁膜そのものの劣化で、接合面に沿った銅の移動は起きにくい⁹と報告した。位置ずれが歩留まりと絶縁破壊の両方を動かす仕組みは、歩留まりと信頼性の記事で扱った。

量産品の信頼性は、量産と前後して論文で示される

量産品の信頼性の根拠も、学会の論文に出る。ソニーは2016年12月のIEDMで、銅どうしのhybrid bondingを使った積層型の裏面照射CMOSイメージセンサーを量産したと報告し、電気試験の結果から接続と信頼性の高さを示した¹⁰。

ソニーは2026年4月にも、0.8 µmピッチのW2Wで1,000万個の接続を持つ試験構造について、175℃で1,000時間の熱処理と絶縁破壊電圧の試験で、微細化と位置ずれがあっても特性は安定していた¹¹と報告した。

寿命の根拠は、ピッチごとに別の文書に出ている。レビュー論文の結論はピッチ1 µm超、imecとWestern Digitalの寿命の外挿は1 µm、ソニーの2026年の試験結果は0.8 µm、imecの寿命評価は400 nmについてのものだ。ソニーの2016年の報告は、量産品の接続と信頼性を示した。歩留まりの損失がW2WとD2Wでどう出るかは、W2WとD2Wの歩留まりの記事にまとめた。

関連ページ

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出典

11件を表示

1. 1
   Moreauほか：hybrid bondingの認定・頑健性・信頼性のレビュー（ECS J. Solid State Sci. Technol.、2022年2月）doi.org ↩ab
2. 2
   KIOXIA：第8世代BiCS FLASH 2Tb QLCのサンプル出荷（2024年7月）kioxia.com ↩
3. 3
   AMD：hybrid bondの3Dチップレットと生産開始の見通し（2021年5月）ir.amd.com ↩
4. 4
   Applied Materials：D2W接合装置Kinexの発表と顧客（2025年10月）ir.appliedmaterials.com ↩
5. 5
   EVG：複数ダイのD2W接合でボイドなし100%（2022年7月）evgroup.com ↩
6. 6
   Adeia：D2W接合の信頼性試験の条件と合否（IMAPS、2023年3月）imapsource.org ↩ab
7. 7
   imec・Western Digital：1 µmピッチW2W接合面の絶縁破壊と寿命（IRPS、2022年3月）doi.org ↩
8. 8
   imec・Western Digital：同論文の著者版PDF（2022年）imec-publications.be ↩
9. 9
   imec：400 nmピッチの接合面の絶縁破壊と寿命評価（EPTC、2025年12月）doi.org ↩
10. 10
    ソニー：銅どうしのhybrid bondingを使った積層型CMOSイメージセンサーの量産（IEDM、2016年12月）doi.org ↩
11. 11
    ソニー：0.8 µmピッチW2W接合の歩留まりと信頼性（ICEP-HBS、2026年4月）doi.org ↩