GaN半導体へのめっきの役割とは

GaN半導体へのめっきの役割は、おもにUBMの形成、配線・電極の形成、そして表面保護・バリア層の形成の3つです。

GaN（窒化ガリウム）半導体は、高い電子移動度と優れた熱伝導性を持つ次世代パワーデバイスとして注目されています。シリコンよりも小型化、高速化などができるというメリットから、近年では電気自動車のモーターやパソコンのACアダプターなど、さまざまな分野に採用されています。

ここでは、近年私たちの生活に欠かせない存在になりつつあるGaN半導体において、めっきがどのような役割を担っているのかを詳しく見ていきましょう。

UBMの形成

UBM（Under Bump Metal）は、GaNなどの半導体チップの電極の上に、はんだ付け性や耐食性の向上を目的として形成される金属の皮膜のことです。

UBMの形成には、無電解めっきが施されるケースが多いです。無電解めっきは化学反応によって皮膜を析出する方法で、電解めっきとは違い複雑な形状の製品に対しても均一な皮膜を形成できるという特徴があります。

また、電解めっきよりも一度に多くの製品を処理できるため、大量に処理する必要があるGaN半導体などへの処理にも適しています。

配線・電極の形成

GaN半導体では、電気を正しく流し、安定して動作させるために配線と電極を作る工程が必要です。

近年のGaNデバイスでは配線が非常に細かくなっており、細く深い溝を金属で埋める必要があります。このような微細な構造の形成において、めっきは金属をすみずみまで均一に析出させやすいという特長があり、有効な手法の一つです。

電極の形成では、GaN半導体と金属の間で電気がスムーズに流れるよう、電気抵抗を低くする必要があります。電極はスパッタリングなどの方法で形成されますが、工程の一部にめっきを取り入れることで、コスト削減や生産効率の向上につながる場合もあります。

表面保護・バリア層の形成

GaN半導体の長期信頼性を確保するために、表面保護とバリア層の形成も必要です。

めっきによる保護層は、デバイスを湿気、腐食性ガス、機械的ストレスなどから守る役割を果たします。たとえば、ニッケルは優れた耐食性とバリア性を持ち、金は表面の酸化を防ぎます。また、GaN半導体は高温環境下での動作が想定されるため、めっきの耐熱性の高さも重要です。

電子製品の重要部品であるGaN半導体の信頼性を高めるためにも、均一かつ高精度なめっき技術の重要性はますます高まっています。

GaN半導体におけるめっき技術・体制のポイント

GaN半導体は高周波特性や高耐圧性などに優れており、次世代パワーデバイスや高周波デバイスとして注目を集めています。

めっきを施す際は、高温下での安定した動作を確保できるめっきを選ぶことが大切です。また、電子機器や自動車部品などに用いられるGaN半導体は大量生産が必要なため、できるだけコストをかけずに量産できる体制を整えることも求められます。

ここでは、GaN半導体にめっきを施す際の技術的なポイントや、体制の整え方について詳しく解説します。

高温下での安定性

GaN半導体は、高い動作温度環境下で使用されるため、めっき層には優れた熱的安定性が求められます。

パワーデバイスとして自動車や産業機器に搭載される際、動作温度は100℃以上に達することも珍しくありません。このような高温環境下では、めっき膜と基板の熱膨張係数の違いからくる応力によって、剥離やクラックが発生しやすくなります。

そのため、GaN半導体用のめっきでは、密着性を高める下地処理や、熱膨張係数を考慮した多層めっきの採用が必要です。

また、ニッケルや金などの高融点金属を用いることで、高温下でも接触抵抗の増加を防ぐことが可能です。

低コスト化

GaN半導体のめっきの量産のためには、製造コストの削減も重要な課題です。めっき工程においては、材料費や設備投資、製造時間の削減が求められます。

真空蒸着法やスパッタリングと比較すると、電解めっきや無電解めっきは大気圧下で処理できるため、設備コストを大幅に抑えることが可能です。

また、めっき液の組成を適切に管理することで、高価な貴金属の使用量を削減しながらも必要な性能を維持できます。たとえば、下地にニッケルなどを用い、金めっきの厚みを最小限に抑えれば、コスト削減と性能のバランスを取ることも可能です。

スズキハイテックの半導体めっき技術

スズキハイテックは、創業以来100年以上表面処理に携わり続けてまいりました。

常に最新の技術や設備を取り入れる研究・開発も積極的に進めており、近年ますます需要が拡大する半導体分野におけるめっき処理への対応も可能です。

半導体へのめっきにおいては、はんだ付け性に優れた錫および錫ビスマスめっきを採用し、24時間の自動管理システムによって量産性も高めております。

さらに、独自開発したバリ除去技術であるデラミレスプロセスにより、めっき後の剥離を防ぎ、半導体の性能を長期間維持できるようになりました。

豊富な知識と経験をもとに、お客様の課題を一緒に解決してまいります。半導体へのめっき処理に関するお悩みは、スズキハイテックにご相談ください。

GaN半導体のめっきはスズキハイテックにお任せください

近年、半導体の需要はますます高まっており、それにつれてより高精度かつスピーディーなめっき処理も求められるようになりました。小型化・微細化が進む半導体へのめっきには、高度な技術や専門の設備が必要となります。

スズキハイテックでは、半導体へのめっきに力を入れており、製品に使用用途、使用環境に合わせた適切なめっきのご提案が可能です。

2025年には半導体へのめっきに特化した新工場も新設し、安定した品質で大量生産が可能になりました。半導体へのめっきに関するご相談は、以下フォームよりお問い合わせください。

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