東レリサーチセンター（TRC）は2026年6月10日、半導体のハイブリッド接合において課題だった「実デバイス内部の接合強度」を直接定量評価する分析サービスを開始したと発表した。横浜国立大学・井上研究室が体系化したナノインデンテーション法による界面強度評価手法を基盤とし、TRCが実デバイスへの適用に必要な前処理技術を開発した。これにより、従来は評価が困難だった積層構造内部の接合界面を直接評価できる。

近年、AIや高性能計算の進展に伴い、半導体の高性能化・高密度化が進み、チップを積み重ねて接続する3次元実装技術の重要性が高まっている。その中核技術であるハイブリッド接合は、金属配線（主に銅電極）同士の電気的接続と、周囲の絶縁層（SiO2など）の接合を同時に行う技術だ。微細な電極を直接接続できるため、高密度化と低抵抗化を実現できる。一方で、接合界面はナノ〜マイクロメートルサイズと極めて微細であり、デバイス内部に埋もれているため、実デバイス状態で接合強度を評価することが困難という課題があった。

従来の接合強度評価法では、単純化したモデル試料やウェハ端部での評価に限られ、実際の多層構造やバッファ層を含むデバイス構造を反映した評価が難しかった。そのため、実態に即した接合界面の信頼性の把握が困難で、実デバイスに適用可能な接合強度評価技術が求められていた。

TRCが開発したのは、評価対象となる接合界面を選択的に露出させる前処理技術（研磨・エッチングの組み合わせ）だ。試料の積層構造や材料特性に応じて界面を露出させ、そこにナノインデンテーション試験を行う。圧子の押し込みに伴って界面に剥離が生じるため、この剥離領域の形状や大きさを観察・定量化することで接合強度を評価する。接合強度が低い場合は界面が容易に剥離して剥離領域が広がり、強度が高い場合は剥離が抑制されて剥離領域が小さくなる。この関係により、実デバイス構造における強度の違いを把握できる。

ナノインデンテーション法は、ダイヤモンド製の圧子を試料表面に押し込み、荷重と変位の関係から弾性率や硬さを算出する手法で、薄膜や微小領域の機械特性評価に広く用いられている。TRCはこの評価法の知見を基盤に、実デバイスへの適用を可能にした。

本サービスにより、接合強度ばらつきの定量化、接合不良発生箇所およびメカニズムの特定、接合条件最適化への直接フィードバックが可能になる。TRCは本技術を通じて、半導体メーカーおよび材料メーカーにおける先端パッケージ技術開発を支援し、界面評価技術の高度化を推進するとしている。

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プレスリリース：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000044.000172881.html

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