特表 2024-508510 ウェハ位置合わせ構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-27

(54)【発明の名称】ウェハ位置合わせ構造

(51)【国際特許分類】

   H01L 25/07 20060101AFI20240219BHJP

【ＦＩ】

H01L25/08 Y

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023553071

(86)(22)【出願日】2022-02-23

(85)【翻訳文提出日】2023-10-30

(86)【国際出願番号】 US2022017504

(87)【国際公開番号】W WO2022187053

(87)【国際公開日】2022-09-09

(31)【優先権主張番号】63/155,202

(32)【優先日】2021-03-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】510192916

【氏名又は名称】テスラ，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000659

【氏名又は名称】弁理士法人広江アソシエイツ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】リー，ヨン グオ

(72)【発明者】

【氏名】ブハンダリ，リシャブー

(72)【発明者】

【氏名】ノボヴァティ，アイディン

(72)【発明者】

【氏名】ローゼンバーグ，ロン

(72)【発明者】

【氏名】クリシヴァサン，ヴィジャイクマール

(72)【発明者】

【氏名】ヘシュケ，ミッチェル

(57)【要約】

システム・オン・ウェハ（ＳｏＷ）アセンブリが開示される。ＳｏＷアセンブリは、第１の熱膨張係数（ＣＴＥ）を伴う第１のＳｏＷアセンブリ構造を含むことができる。第１のＳｏＷアセンブリ構造は、異なる位置に第１～第３のスロットを含む。ＳｏＷアセンブリは、第１のＳｏＷアセンブリ構造上に積層される第２のＳｏＷアセンブリ構造を含むことができる。第２のＳｏＷアセンブリ構造は、第１のＣＴＥとは異なる第２のＣＴＥを有する。第２のＳｏＷアセンブリ構造は、この第２のＳｏＷアセンブリ構造から延在して第１～第３のスロット内に配置される第１～第３のピンを有する。第１及び第２のスロットは、第１及び第２のピンが第１の軸に沿って移動できるようにするべく成形され、第３のスロットは、第３のピンが第２の軸に沿って移動できるようにするべく成形される。特定の用途では、第１のＳｏＷアセンブリ構造をＳｏＷとすることができ、第２のＳｏＷアセンブリ構造を放熱構造とすることができる。
【選択図】図２Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

システム・オン・ウェハ（ＳｏＷ）アセンブリであって、
第１の位置にある第１のスロット、第２の位置にある第２のスロット、及び第３の位置にある第３のスロットを含む第１のＳｏＷアセンブリ構造と、
前記第１のＳｏＷアセンブリ構造と積層される第２のＳｏＷアセンブリ構造であって、前記第２のＳｏＷアセンブリ構造から延在するとともに前記第１のスロット内に少なくとも部分的に配置される第１のピンと、前記第２のＳｏＷアセンブリ構造から延在するとともに前記第２のスロット内に少なくとも部分的に配置される第２のピンと、前記第２のＳｏＷアセンブリ構造から延在するとともに前記第３のスロット内に少なくとも部分的に配置される第３のピンとを有する、第２のＳｏＷアセンブリ構造と、を備え、
前記第１のスロット及び前記第２のスロットは、前記第１のピン及び前記第２のピンが１つの平面内で第１の軸に沿って移動できるようにするべく成形され、前記第３のスロットは、前記第３のピンが前記平面内で前記第１の軸とは異なる第２の軸に沿って移動できるようにするべく成形され、
前記第１のＳｏＷアセンブリ構造又は前記第２のＳｏＷアセンブリ構造のいずれかが、ＳｏＷを冷却するように構成される熱システムに含まれる、ＳｏＷアセンブリ。

【請求項2】

前記第１のＳｏＷアセンブリ構造が前記ＳｏＷを備え、前記第２のＳｏＷアセンブリ構造が放熱構造を備える、請求項１に記載のＳｏＷアセンブリ。

【請求項3】

前記ＳｏＷに結合される補強機能部を更に備え、前記補強機能部は、前記第１のスロットと位置合わせする開口を備え、前記開口のサイズは、前記第１のピンが前記ＳｏＷと物理的に接触するのを前記補強機能部が妨げるように前記第１のスロットのサイズよりも小さい、請求項２に記載のＳｏＷアセンブリ。

【請求項4】

前記開口が楕円形状を有する、請求項３に記載のＳｏＷアセンブリ。

【請求項5】

前記第１の軸が前記第２の軸に対して実質的に垂直である、請求項１に記載のＳｏＷアセンブリ。

【請求項6】

前記第１のＳｏＷアセンブリ構造が冷却システムを備え、前記第２のＳｏＷアセンブリ構造が入力／出力フレームを備え、前記第１及び第２のＳｏＷアセンブリ構造が前記ＳｏＷと積層される、請求項１に記載のＳｏＷアセンブリ。

【請求項7】

システム・オン・ウェハ（ＳｏＷ）アセンブリであって、
第１の熱膨張係数を有する第１のＳｏＷアセンブリ構造であって、第１の位置にある第１のスロットと、第２の位置にある第２のスロットと、第３の位置にある第３のスロットとを含む、第１のＳｏＷアセンブリ構造と、
前記第１のＳｏＷアセンブリ構造上に積層される第２のＳｏＷアセンブリ構造であって、前記第１の熱膨張係数とは異なる第２の熱膨張係数を有するとともに、前記第２のＳｏＷアセンブリ構造から延在するとともに前記第１のスロット内に少なくとも部分的に配置される第１のピンと、前記第２のＳｏＷアセンブリ構造から延在するとともに前記第２のスロット内に少なくとも部分的に配置される第２のピンと、前記第２のＳｏＷアセンブリ構造から延在するとともに前記第３のスロット内に少なくとも部分的に配置される第３のピンとを有する、第２のＳｏＷアセンブリ構造と、を備え、
前記第１のスロット及び前記第２のスロットは、前記第１のピン及び前記第２のピンが１つの平面内で第１の軸に沿って移動できるようにするべく成形され、前記第３のスロットは、前記第３のピンが前記平面内で第２の軸に沿って移動できるようにするべく成形され、前記第２の軸が前記第１の軸とは異なる、ＳｏＷアセンブリ。

【請求項8】

前記第１のＳｏＷアセンブリ構造がＳｏＷと積層される、請求項７に記載のＳｏＷアセンブリ。

【請求項9】

前記第２の熱膨張係数が前記第１の熱膨張係数よりも大きい、請求項７に記載のＳｏＷアセンブリ。

【請求項10】

前記第１のＳｏＷアセンブリ構造がＳｏＷを備える、請求項７に記載のＳｏＷアセンブリ。

【請求項11】

前記ＳｏＷに結合される補強機能部を更に備える、請求項１０に記載のＳｏＷアセンブリ。

【請求項12】

前記補強機能部が前記第１のスロットと位置合わせする開口を備え、前記開口のサイズが前記第１のスロットのサイズよりも小さい、請求項１１に記載のＳｏＷアセンブリ。

【請求項13】

前記第１の軸と前記第２の軸とが互いに実質的に垂直である、請求項７に記載のＳｏＷアセンブリ。

【請求項14】

前記第１のスロットは、前記第１のピンを受けるように構成される楕円形スロットを備え、前記第１のスロットの前記楕円形スロットの長軸が前記第１の軸に沿って延びる、請求項７に記載のＳｏＷアセンブリ。

【請求項15】

前記第３のスロットは、前記第３のピンを受けるように構成される楕円形スロットを備え、前記第３のスロットの前記楕円形スロットの長軸が前記第２の軸に沿って延びる、請求項１４に記載のＳｏＷアセンブリ。

【請求項16】

前記第２のＳｏＷアセンブリ構造が放熱構造を備える、請求項７に記載のＳｏＷアセンブリ。

【請求項17】

前記第１のＳｏＷアセンブリ構造は、前記第２のＳｏＷアセンブリ構造から延びるピンを受けるように構成される３つ以下のスロットを含む、請求項７に記載のＳｏＷアセンブリ。

【請求項18】

ウェハであって、該ウェハをこのウェハ上に垂直に積層される要素と位置合わせするための位置合わせ構造を伴うウェハであって、
前記ウェハの第１の位置に形成される第１のスロットであって、第１のピンと嵌合して前記ウェハと前記要素とを第１の軸に沿って位置合わせするように構成されるとともに、前記第１のスロットと前記第１のピンとが嵌合されるときに前記ウェハが前記第１の軸に沿って移動できるようにするべく成形される、第１のスロットと、
前記第１の位置とは異なる前記ウェハの第２の位置に形成される第２のスロットであって、第２のピンと嵌合して前記ウェハと前記要素とを前記第１の軸に沿って位置合わせするように構成される、第２のスロットと、
前記第１及び第２の位置とは異なる前記ウェハの第３の位置に形成される第３のスロットであって、第３のピンと嵌合して前記ウェハと前記要素とを前記第１の軸とは異なる第２の軸に沿って位置合わせするように構成される、第３のスロットと、を備える、ウェハ。

【請求項19】

前記要素の材料の熱膨張係数よりも低い熱膨張係数を有する材料を含む、請求項１８に記載のウェハ。

【請求項20】

前記第１の軸と前記第２の軸とが互いに実質的に垂直である、請求項１８に記載のウェハ。

【請求項21】

前記第１のスロットは、前記第１のピンを受けるように構成される楕円形スロットを備え、前記第１のスロットの前記楕円形スロットの長軸が前記第１の軸に沿って延び、前記第３のスロットは、前記第３のピンを受けるように構成される楕円形スロットを備え、前記第３のスロットの前記楕円形スロットの長軸が前記第２の軸に沿って延びる、請求項１８に記載のウェハ。

【請求項22】

前記ウェハ上に補強機能部を更に備え、前記補強機能部は、前記第１のスロットと位置合わせする開口を備え、前記補強機能部の前記開口のサイズは、前記第１のピンが前記ウェハと物理的に接触するのを妨げるべく前記補強機能部が構成されるように前記第１のスロットのサイズよりも小さい、請求項１８に記載のウェハ。

【請求項23】

前記ウェハが複数の集積回路ダイを備える、請求項１８に記載のウェハ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２１年３月１日に出願された「ＷＡＦＥＲ ＡＬＩＧＮＭＥＮＴ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ（ウェハ位置合わせ構造）」と題する米国仮特許出願第６３／１５５，２０２号の利益を主張し、その仮特許出願の開示内容は、その全体があらゆる目的のために参照により本願に組み入れられる。

【0002】

本開示は、一般に、位置合わせ構造に関し、より具体的には、ウェハレベル位置合わせ構造に関する。

【背景技術】

【0003】

ウェハレベルで要素を他の要素に対して正確に位置合わせすることは困難であり得る。システム・オン・ウェハアセンブリなどのシステムでは、高熱膨張係数（ＣＴＥ）要素と低ＣＴＥ要素とを互いに装着することができる。例えば、システム・オン・ウェハ及び放熱構造は、異なるＣＴＥを有し、互いに取り付けられ得る。要素のＣＴＥ間の不一致は、熱応力に起因して要素間の位置ずれを引き起こす。

【発明の概要】

【0004】

一態様では、システム・オン・ウェハ（ＳｏＷ）アセンブリが開示される。ＳｏＷアセンブリは、第１の位置にある第１のスロット、第２の位置にある第２のスロット、及び第３の位置にある第３のスロットを含む第１のＳｏＷアセンブリ構造を含むことができる。ＳｏＷアセンブリは、第１のＳｏＷアセンブリ構造と積層される第２のＳｏＷアセンブリ構造を含むことができる。第２のＳｏＷアセンブリ構造は、第２のＳｏＷアセンブリ構造から延在して少なくとも部分的に第１のスロット内に配置される第１のピンと、第２のＳｏＷアセンブリ構造から延在して少なくとも部分的に第２のスロット内に配置される第２のピンと、第２のＳｏＷアセンブリ構造から延在して少なくとも部分的に第３のスロット内に配置される第３のピンとを有する。第１のスロット及び第２のスロットは、第１のピン及び第２のピンが１つの平面内で第１の軸に沿って移動できるようにするべく成形され、第３のスロットは、第３のピンが平面内で第１の軸とは異なる第２の軸に沿って移動できるようにするべく成形される。第１のＳｏＷアセンブリ構造又は第２のＳｏＷアセンブリ構造のいずれかは、ＳｏＷを冷却するように構成される熱システムに含まれる。

【0005】

一実施形態では、要素がＳｏＷと積層され得る。

【0006】

一実施形態では、要素がＳｏＷを含む。ＳｏＷアセンブリは、ＳｏＷに結合される補強機能部を更に含むことができる。補強機能部は、第１のスロットと位置合わせする開口を含むことができる。開口のサイズは、第１のピンがＳｏＷと物理的に接触するのを補強機能部が妨げるように第１のスロットのサイズよりも小さくすることができる。開口は、楕円形状を有することができる。第１の軸は、第２の軸に対して実質的に垂直であり得る。

【0007】

一態様では、システム・オン・ウェハ（ＳｏＷ）アセンブリが開示される。ＳｏＷアセンブリは、第１の熱膨張係数を有する第１のＳｏＷアセンブリ構造を含むことができ、第１のＳｏＷアセンブリ構造は、第１の位置にある第１のスロットと、第２の位置にある第２のスロットと、第３の位置にある第３のスロットとを含む。ＳｏＷアセンブリは、第１のＳｏＷアセンブリ構造上に積層されてＳｏＷから熱を放散するように構成される第２のＳｏＷアセンブリ構造を含むことができる。第２のＳｏＷアセンブリ構造は、第１の熱膨張係数とは異なる第２の熱膨張係数を有する。第２のＳｏＷアセンブリ構造は、第２のＳｏＷアセンブリ構造から延在して少なくとも部分的に第１のスロット内に配置される第１のピンと、第２のＳｏＷアセンブリ構造から延在して少なくとも部分的に第２のスロット内に配置される第２のピンと、第２のＳｏＷアセンブリ構造から延在して少なくとも部分的に第３のスロット内に配置される第３のピンとを有する。第１のスロット及び第２のスロットは、第１のピン及び第２のピンが１つの平面内で第１の軸に沿って移動できるようにするべく成形され、第３のスロットは、第３のピンが平面内で第２の軸に沿って移動できるようにするべく成形され、第２の軸は第１の軸とは異なる。

【0008】

一実施形態では、第１のＳｏＷアセンブリ構造がＳｏＷと積層される。

【0009】

一実施形態では、第２の熱膨張係数が第１の熱膨張係数よりも大きい。

【0010】

一実施形態では、第１のＳｏＷアセンブリ構造がＳｏＷを備える。ＳｏＷアセンブリは、ＳｏＷに結合される補強機能部を更に含むことができる。補強機能部は、第１のスロットと位置合わせする開口を含むことができ、開口のサイズは、第１のスロットのサイズよりも小さくすることができる。

【0011】

一実施形態では、第１の軸と第２の軸とが互いに実質的に垂直である。

【0012】

一実施形態において、第１のスロットは、第１のピンを受けるように構成される楕円形スロットを備え、第１のスロットの楕円形スロットの長軸が第１の軸に沿って延びる。第３のスロットは、第３のピンを受けるように構成される楕円形スロットを含むことができ、第３のスロットの楕円形スロットの長軸が第２の軸に沿って延びることができる。

【0013】

一実施形態では、第２のＳｏＷアセンブリ構造が放熱構造を含む。

【0014】

一実施形態において、第１のＳｏＷアセンブリ構造は、第２のＳｏＷアセンブリ構造から延びるピンを受けるように構成される３つ以下のスロットを含むことができる。

【0015】

一態様では、ウェハが開示され、該ウェハは、ウェハをウェハ上に垂直に積層される要素と位置合わせするための位置合わせ構造を伴う。ウェハは、ウェハの第１の位置に形成される第１のスロットを含むことができる。第１のスロットは、第１のピンと嵌合してウェハと要素とを第１の軸に沿って位置合わせするように構成される。第１のスロットは、第１のスロットと第１のピンとが嵌合されるときにウェハが第１の軸に沿って移動できるようにするべく成形される。ウェハは、第１の位置とは異なるウェハの第２の位置に形成される第２のスロットを含むことができる。第２のスロットは、第２のピンと嵌合してウェハと要素とを第１の軸に沿って位置合わせするように構成される。ウェハは、第１及び第２の位置とは異なるウェハの第３の位置に形成される第３のスロットを含むことができる。第３のスロットは、第３のピンと嵌合してウェハと要素とを第１の軸とは異なる第２の軸に沿って位置合わせするように構成される。

【0016】

一実施形態において、ウェハは、要素の材料の熱膨張係数よりも低い熱膨張係数を有する材料を含む。

【0017】

一実施形態では、第１の軸と第２の軸とが互いに実質的に垂直である。

【0018】

一実施形態において、第１のスロットは、第１のピンを受けるように構成される楕円形スロットを含み、第１のスロットの楕円形スロットの長軸が第１の軸に沿って延びる。第３の位置合わせスロットは、第３のピンを受けるように構成される楕円形スロットを含み、第３のスロットの楕円形スロットの長軸が第２の軸に沿って延びる。

【0019】

一実施形態において、ウェハは、その上に補強機能部を更に含む。補強機能部は、第１のスロットと位置合わせする開口を含むことができる。補強機能部の開口のサイズは、第１のピンがウェハと物理的に接触するのを妨げるべく補強機能部が構成されるように第１のスロットのサイズよりも小さくすることができる。

【0020】

一実施形態では、ウェハが複数の集積回路ダイを備える。

【図面の簡単な説明】

【0021】

ここで、限定ではなく例として与えられる以下の図面を参照して、特定の実装形態について説明する。

【0022】

【図1A】処理システムの分解図である。

【0023】

【図1B】図１Ａの処理システムの組立図である。

【0024】

【図2A】一実施形態に係るシステム・オン・ウェハ（ＳｏＷ）の概略斜視図である。

【0025】

【図2B】図２Ａに例示されたＳｏＷの一部の拡大図である。

【0026】

【図3】一実施形態に係る放熱構造の概略斜視図である。

【0027】

【図4】一実施形態に係る位置合わせ構造の上面図を示す。

【0028】

【図5A】一実施形態に係る補強機能部の概略斜視図である。

【0029】

【図5B】一実施形態に係る位置合わせ機能部の概略上面図である。

【0030】

【図5C】一実施形態に係る位置合わせ構造を含むアセンブリの概略断側面図である。

【0031】

【図6A】一実施形態に係る入力／出力（Ｉ／Ｏ）フレームの概略斜視図である。

【0032】

【図6B】一実施形態に係る冷却システムの概略斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

特定の実施形態の以下の詳細な説明は、特定の実施形態の様々な説明を提示する。しかしながら、本明細書に記載された技術革新は、例えば、特許請求の範囲によって基底及び包含されるように、多数の異なる方法で具現化され得る。この説明では、同様の参照番号及び／又は用語が同一又は機能的に同様の要素を示すことができる図面を参照する。図面に示される要素は、必ずしも原寸に比例して描かれていないことが理解され得る。更に、特定の実施形態は、図面に示されるよりも多くの要素及び／又は図面に示される要素のサブセットを含むことができることが理解され得る。更に、幾つかの実施形態は、２つ以上の図面からの特徴の任意の適切な組み合わせを組み込むことができる。

【0034】

システム・オン・ウェハ（ＳｏＷ）アセンブリは、ＳｏＷと、ＳｏＷに結合される放熱構造とを含むことができる。ＳｏＷは、集積回路ダイの配列を含むことができる。ＳｏＷの集積回路ダイは、動作中に熱を発生させることができる。放熱構造は、ＳｏＷで発生される熱を放散することができる。幾つかの用途では、ＳｏＷを放熱構造に対して比較的高い精度で位置合わせすることが重要であり得る。ロックピンを使用して、ＳｏＷと放熱構造とが互いに位置合わせされるようにすることができる。しかしながら、ロックピンは、ＳｏＷの熱膨張係数（ＣＴＥ）と放熱構造のＣＴＥとの間の不一致に起因してＳｏＷを損傷する可能性がある。

【0035】

本明細書で開示される実施形態は、ＣＴＥ不一致に起因する要素への損傷を防止及び／又は緩和しながら、比較的高い精度で位置合わせを達成することができる積層ＳｏＷアセンブリ構造を位置合わせするための位置合わせ構造を含むＳｏＷアセンブリに関する。ＳｏＷアセンブリ構造は、要素と称され得る。位置合わせ構造は、位置合わせスロットと、位置合わせスロット内に配置されるピンとを含むことができる。本明細書に開示される位置合わせ構造の位置合わせスロットは、３つのスロットから成る。本明細書に開示される位置合わせ構造は、処理システム内の第１の要素と第１の要素に積層される第２の要素とを位置合わせすることができる。例えば、第１の要素はＳｏＷを備えることができ、第２の要素は放熱構造を備えることができる。別の例として、第１の要素は冷却システムを備えることができ、第２の要素は入力／出力（Ｉ／Ｏ）フレームを備えることができる。したがって、熱システムは、積層要素のうちの１つ（例えば、放熱構造又は冷却システム）を含むことができる。第１の要素及び第２の要素はいずれもＳｏＷアセンブリ構造である。幾つかの実施形態では、位置合わせスロットをＳｏＷ内に又はＳｏＷと共に形成することができ、ピンを、ＳｏＷ上に積層される放熱構造上に又は放熱構造と共に位置させることができる。位置合わせ構造は、ＳｏＷをピンから保護する補強機能部を含むことができる。

【0036】

図１Ａ及び図１Ｂは、本開示の態様に係る処理システム１０を示す。図１Ａは、処理システム１０の分解図である。図１Ｂは、処理システム１０の組立図である。ウェハ位置合わせ構造などのこの開示の特徴は、処理システム１０及び／又は任意の他の適切な処理システムに実装することができる。本開示の特徴は、異なるＣＴＥを有する２つ以上の要素を含む任意のシステムに実装することができる。処理システム１０は、高い計算密度を有することができ、処理システム１０によって発生された熱の放散は、処理システム１０の性能に大きく影響する可能性がある。処理システム１０は、特定の用途において毎秒数兆回の動作を実行することができる。処理システム１０は、ニューラルネットワークトレーニング及び／又は処理、機械学習、人工知能などの高性能コンピューティング及び／又は計算集約型アプリケーションで使用され得る及び／又はそれらのために特に構成され得る。処理システム１０は、冗長性を実現することができる。幾つかの用途において、処理システム１０は、車両（例えば、自動車）のオートパイロットシステムによる使用のためのデータを生成するために、他の自律型車両機能を実装するために、先進運転支援システム（ＡＤＡＳ）機能を実装するなどのためにニューラルネットワークトレーニングに関して使用され得る。

【0037】

図１Ａに示されるように、処理システム１０は、放熱構造１２と、ＳｏＷ１４と、入力／出力（Ｉ／Ｏ）フレーム１５と、電圧調整モジュール（ＶＲＭ）１６と、冷却システム１８と、制御ブロード１９とを含む。処理システム１０において、熱システムは、放熱構造１２及び冷却システム１８を含む。処理システムの図示の要素のそれぞれは、ＳｏＷアセンブリ構造である。図１Ｂは、図１Ａに対して上下逆の処理システム１０を示す。処理システム１０は、図１Ｂでは、制御基板１９を伴うことなく示される。放熱構造１２及びＳｏＷ１４は、位置合わせ機能部及び位置合わせピンを備えることができる位置合わせ構造を使用して垂直に積層されて水平に位置合わせされ得る。位置合わせ構造については、後の図面に関連して詳細に説明する。

【0038】

放熱構造１２は、ＳｏＷ１４から熱を放散することができる。放熱構造１２はヒートスプレッダを含むことができる。そのようなヒートスプレッダは金属プレートを含むことができる。これに代えて又は加えて、放熱構造１２がヒートシンクを含むことができる。放熱構造１２は、望ましい放熱特性を有する任意の適切な材料を含むことができる。熱伝達抵抗を低減する及び／又は最小限に抑えるために、熱界面材料を放熱構造１２とＳｏＷ１４との間に含めることができる。

【0039】

ＳｏＷ１４は、集積回路（ＩＣ）ダイの配列を含むことができる。ＩＣダイは、成形材料に埋め込むことができる。ＳｏＷ１４は、高い計算密度を有することができる。ＩＣダイは、シリコンダイなどの半導体ダイとなり得る。ＩＣダイの配列は、任意の適切な数のＩＣダイを含むことができる。例えば、ＩＣダイの配列は、１６個のＩＣダイ、２５個のＩＣダイ、３６個のＩＣダイ、又は４９個のＩＣダイを含むことができる。ＳｏＷ１４は、例えば、一体型ファンアウト（ＩｎＦＯ）ウェハとすることができる。ＩｎＦＯウェハは、ＩＣダイの配列上に複数のルーティング層を含むことができる。例えば、ＩｎＦＯウェハは、特定の用途において４、５、６、８、又は１０個のルーティング層を含むことができる。ＩｎＦＯウェハのルーティング層は、ＩＣダイ間及び／又は外部構成要素への信号接続性をもたらすことができる。ＳｏＷ１４は、１０インチ～１５インチの範囲の直径など、比較的大きな直径を有することができる。一例として、ＳｏＷ１４は、１２インチの直径を有することができる。

【0040】

Ｉ／Ｏフレーム１５は、処理システム１０の構造的完全性に寄与することができる。Ｉ／Ｏフレーム１５は、ＶＲＭ１６に対する支持を行なってＶＲＭ１６を所定位置に保持することができる。

【0041】

ＶＲＭ１６は、各ＶＲＭがＳｏＷ１４のＩＣダイと積層されるように位置され得る。処理システム１０では、ＶＲＭ１６の高密度パッキングが存在する。したがって、ＶＲＭ１６は、かなりの電力を消費し、熱を発生させることができる。ＶＲＭ１６は、直流（ＤＣ）供給電圧を受け、より低い出力電圧をＳｏＷ１４の対応するＩＣダイに供給するように構成される。

【0042】

冷却システム１８は、ＶＲＭ１６のための能動冷却を行なうことができる。冷却システム１８は、制御基板１９のための能動冷却を行なうことができる。冷却システム１８は、熱伝達流体が流通するための流路を有する金属を含むことができる。組み立てられた処理システム１０では、冷却システム１８を放熱構造１２にボルト止めすることができる。これにより、ＳｏＷ１４のための構造的支持を行なうことができ、及び／又はＳｏＷ１４の破損の可能性を低減することができる。熱伝達抵抗を低減する及び／又は最小限に抑えるために、冷却システム１８と制御基板１９との間に熱界面材料を含めることができる。

【0043】

制御基板１９は、電気部品を含むことができる。制御基板１９の電子機器は、ＶＲＭ１６のための制御信号を供給することができる。制御基板１９は、ＳｏＷ１４の動作を制御するための電子機器を含むことができる。

【0044】

図２Ａは、一実施形態に係るＳｏＷ１４の概略斜視図である。図２Ｂは、破線の矩形で示された図２Ａに示されるＳｏＷ１４の部分の拡大図である。図３は、放熱構造１２の概略斜視図である。ＳｏＷ１４及び放熱構造１２は、図１Ａ及び図１Ｂに示される処理システム１０などの処理システムに含めることができる。

【0045】

幾つかの実施形態において、放熱構造１２は、比較的高い熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する材料を含むことができる。例えば、放熱構造１２は、銅（Ｃｕ）及び／又はアルミニウム（Ａｌ）を含むことができる。幾つかの実施形態において、放熱構造１２は、１０ｐｐｍ／℃～２０ｐｐｍ／℃の範囲のＣＴＥを有する材料を含むことができる。例えば、放熱構造１２は、約１７ｐｐｍ／℃のＣＴＥを有する銅を含むことができる。幾つかの実施形態において、ＳｏＷ１４は、比較的低いＣＴＥ係数を有する材料を含むことができる。例えば、ＳｏＷ１４は、シリコン（Ｓｉ）ウェハを備えることができる。幾つかの実施形態において、ＳｏＷ１４は、１ｐｐｍ／℃～１０ｐｐｍ／℃の範囲のＣＴＥを有する材料を含むことができる。例えば、シリコンは、約２．６ｐｐｍ／℃のＣＴＥを有することができる。幾つかの実施形態において、放熱構造１２のＣＴＥは、ＳｏＷ１４のＣＴＥよりも２倍～７倍大きくすることができる。

【0046】

ＳｏＷ１４は、ウェハ２４上に位置された集積回路（ＩＣ）ダイ２２の配列を含むことができる。幾つかの実施形態において、ＩＣダイ２２は、センサダイ、メモリダイ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）ダイ、及び／又は微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ダイを含むことができる。幾つかの実施形態において、ＩＣダイ２２は、該ＩＣダイ２２に形成された再配線層（ＲＤＬ）を介してＳｏＷ１４内で互いに通信することができる。ＳｏＷ１４内のＲＤＬ及び／又は他の電気接続は、例えば、ＩＣダイ２２間の通信における比較的低いレイテンシ、比較的高い帯域幅密度、及び／又は比較的低い配電ネットワーク（ＰＤＮ）インピーダンスを有益に与えることができる。動作中、ＳｏＷ１４は発熱する。

【0047】

望ましい放熱を得るためには、ＳｏＷ１４と放熱構造１２とを比較的高い精度で位置合わせすることが有益であり得る。例えば、ＳｏＷ１４の基準点２６（例えば、中心点）が放熱構造１２の基準点３２（例えば、中心点）と位置合わせするようにＳｏＷ１４と放熱構造１２とを位置合わせすることが有益であり得る。ＳｏＷ１４の基準点２６は、１００ミクロン～２００ミクロンの許容範囲内で放熱構造１２の基準点３２と位置合わせされ得る。例えば、ＳｏＷ１４の基準点２６は、１００ミクロン～１５０ミクロン、１５０ミクロン～２００ミクロン、又は１２５ミクロン～１７５ミクロンの許容範囲内で放熱構造１２の基準点３２と位置合わせされ得る。しかしながら、放熱構造１２及びＳｏＷ１４を適所にロックするための機構が、ＣＴＥ不一致に起因して放熱構造１２及び／又はＳｏＷ１４を損傷させる場合がある。

【0048】

放熱構造１２及びＳｏＷ１４を垂直に積層させることができる。放熱構造１２及びＳｏＷ１４は、位置合わせ構造を使用して水平方向に位置合わせされ得る。位置合わせ構造は、スロット２８ａ、２８ｂ、２８ｃと、位置合わせピン３４ａ、３４ｂ、３４ｃとを備えることができる。例えば、ＳｏＷ１４は、図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、第１～第３の穴又はスロット２８ａ、２８ｂ、２８ｃを含むことができる位置合わせ機能部２８を備えることができる。スロット２８ａ、２８ｂ、２８ｃは、ＳｏＷ１４の位置合わせ機能部の例である。図３に示されるように、放熱構造１２からは第１～第３のピン３４ａ、３４ｂ、３４ｃが延在し得る。幾つかの実施形態において、放熱構造１２及び第１～第３のピン３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、別々に形成されて互いに組み付けられ得る。スロット２８ａ、２８ｂ、２８ｃは、第１～第３のピン３４ａ、３４ｂ、３４ｃのそれぞれと嵌合する又はこれらのピンを受けることができる。位置合わせ構造は、放熱構造１２とＳｏＷ１４との間のＣＴＥ不一致に起因する要素の損傷を防止及び／又は緩和しながら比較的高い精度で位置合わせを達成することができる。

【0049】

図示の実施形態は、ＳｏＷ１４内のスロット２８ａ、２８ｂ、２８ｃ及び放熱構造１２から延在するピン３４ａ、３４ｂ、３４ｃを示しているが、幾つかの他の用途では、スロットを放熱構造１２に形成することができ、ピンがＳｏＷ１４から延在することができる。ピンが支持構造体を伴わない場合よりも強く及び／又は確実にＳｏＷ１４に結合されるように、ＳｏＷ１４から延びるピンの周りに支持構造体（図示せず）を設けることができる。本明細書に開示される任意の適切な原理及び利点は、異なるＣＴＥを有する２つ以上の要素を位置合わせするときに利用することができる。

【0050】

図４は、第１のスロット２８ａと、スロット２８ａ内に配置される第１のピン３４ａとを備える位置合わせ構造の平面図を示す。また、位置合わせ構造は、図４に示されるのと同じ又はほぼ同様の態様でそれぞれの第２及び第３のスロット２８ｂ及び２８ｃ内に配置された第２及び第３のスロット３４ｂ及び３４ｃ並びに第２及び第３のピン２８ｂ及び２８ｂも含むことができる。

【0051】

第１のスロット２８ａは、第１のピン３４ａが第１の水平軸４０に沿ってシフト又は移動できるようにすることができる（図２Ａ参照）。第２のスロット２８ｂは、第２のピン３４ｂが第１の水平軸４０に沿ってシフト又は移動できるようにすることができる（図２Ａを参照）。第３のスロット２８ｃは、第３のピン３４ｃが第２の水平軸４２（図２Ａを参照）に沿ってシフト又は移動できるようにすることができる（図２Ａを参照）。第１の水平軸４０及び第２の水平軸４２は互いに非平行である。例えば、第１の水平軸４０及び第２の水平軸４２は、図２Ａに示されるように互いに垂直であり得る。第１の水平軸４０及び第２の水平軸４２は、互いに対して８５°～９５°の範囲の角度で方向付けられるなど、互いに実質的に垂直であり得る。第１の水平軸４０及び第２の水平軸４２は、１つの平面内の２つの軸の例である。

【0052】

第１～第３のスロット２８ａ、２８ｂ、２８ｃは、任意の適切な形状をとることができる。幾つかの実施形態において、第１～第３のスロット２８ａ、２８ｂ、２８ｃは、楕円形又は長円形の穴を備えることができる。そのような実施形態において、第１のスロット２８ａの楕円形穴の長軸３６及び第２のスロット２８ｂの楕円形穴の長軸３６は、第１の水平軸４０に沿って延びることができ、第３のスロット２８ｃの楕円形穴の長軸３６は、第２の水平軸４２に沿って延びることができる。図４に示されるように、第１～第３のピン３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、第１～第３のスロット２８ａ、２８ｂ、２８ｃより小さくてもよい。幾つかの実施形態において、ピン３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、スロット２８ａ、２８ｂ、２８ｃの楕円形穴の短軸３８に沿って比較的しっかりと嵌合する円形断面を有するピンを構成することができるとともに、スロット２８ａ、２８ｂ、２８ｃの楕円形穴の長軸３６に沿って隙間を有し、それによってピン３４ａ、３４ｂ、３４ｃが長軸３６に沿って移動できるようにする。したがって、ピン３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、放熱構造１２とＳｏＷ１４との間のＣＴＥ不一致を補償して、放熱構造１２及び／又はＳｏＷ１４の損傷を防止及び／又は緩和するように移動することができる。同時に、ピン３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、スロット２８ａ、２８ｂ、２８ｃと共に、放熱構造１２とＳｏＷ１４との互いの位置合わせを比較的高い精度で維持することができる。

【0053】

３つのスロット２８ａ、２８ｂ、２８ｃ及びそれぞれの３つのピン３４ａ、３４ｂ、３４ｃにより、放熱構造１２及びＳｏＷ１４は、互いに水平に位置合わせできる。例えば、第１及び第２のスロット２８ａ、２８ｂ並びに第１及び第２のピン３４ａ、３４ｂは、一方の水平軸に沿った放熱構造１２及びＳｏＷ１４の位置合わせに寄与することができ、第３のスロット２８ｃ及び第３のピン３４ｃは、他方の水平軸に沿った放熱構造１２及びＳｏＷ１４の位置合わせに寄与することができる。したがって、放熱構造１２とＳｏＷ１４との間のＣＴＥ不一致を補償するようにピン３４ａ、３４ｂ、３４ｃが移動するとき、放熱構造１２及びＳｏＷ１４の基準点２６、３２間の位置合わせを十分に維持することができる。

【0054】

３つのスロット２８ａ、２８ｂ、２８ｃとそれぞれのピン３４ａ、３４ｂ、３４ｃとを伴う位置合わせ構造は、４つ以上のスロット及びそれぞれのピンを含むよりも有益であり得る。例えば、３つのスロットとそれぞれのピンとを伴う位置合わせ構造は、位置合わせを維持するために、放熱構造１２及びＳｏＷ１４が水平方向及び垂直方向の両方で互いに対して移動できるようにする。これに対し、４つ以上のスロットを伴う位置合わせ構造は、放熱構造１２とＳｏＷ１４とが直交する２つの方向に互いに対して移動するのを妨げ得る。したがって、４つ以上のスロット及びそれぞれのピンがある場合、放熱構造１２及び／又はＳｏＷ１４は、放熱構造１２とＳｏＷ１４との間のＣＴＥ不一致に起因して位置ずれする可能性がある。４つのスロット及び対応するピンを用いると、ＳｏＷ１４及び放熱構造１２を過度に制約する可能性があり、それにより、ＣＴＥの不一致による熱膨張がＳｏＷ１４及び／又は放熱構造１２の位置ずれ又は損傷を引き起こし得る。

【0055】

一方、２つのスロット及びそれぞれのピンを伴う位置合わせ構造では、放熱構造１２とＳｏＷ１４とが互いに対して移動する自由度が大きくなりすぎてしまう可能性があり、放熱構造１２とＳｏＷ１４との間の位置ずれを引き起こす可能性がある。２つのスロット及び対応するピンを用いると、ＳｏＷ１４及び放熱構造１２を抑制する可能性があり、それのより、ＣＴＥの不一致による熱膨張がＳｏＷ１４及び／又は放熱構造１２の位置ずれ又は損傷を引き起こし得る。

【0056】

スロット２８ａ、２８ｂ、２８ｃのサイズは、積層プロセス中の製造公差、及び放熱構造１２とＳｏＷ１４との間のＣＴＥ不一致に少なくとも部分的に基づいて決定することができる。例えば、スロット２８ａ、２８ｂ、２８ｃのサイズは、ピン３４ａ、３４ｂ、３４ｃがスロット２８ａ、２８ｂ、２８ｃの端部と接触することなく長軸３６に沿って移動するのに十分な空間を与えるように決定することができる。

【0057】

第１及び第２のスロット２８ａ、２８ｂは、第１の水平軸４０に沿う長さと、第１の水平軸４０に対して垂直な軸（例えば、第２の水平軸４２）に沿う幅とを有する。第３のスロット２８ｃは、第２の水平軸４２に沿う長さと、第２の水平軸４２に対して垂直な軸（例えば、第１の水平軸４０）に沿う幅とを有する。幾つかの実施形態において、スロット２８ａ、２８ｂ、２８ｃの長さは、ピン３４ａ、３４ｂ、３４ｃの直径の約１．５倍であり得る。例えば、スロット２８ａ、２８ｂ、２８ｃの長さは、ピン３４ａ、３４ｂ、３４ｃの直径の約１．１～２、約１．４～２、約１．１～１．７、又は約１．４～１．７倍であり得る。幾つかの実施形態において、スロット２８ａ、２８ｂ、２８ｃの幅は、ピン３４ａ、３４ｂ、３４ｃの直径とほぼ同じサイズとすることができる。

【0058】

図５Ａは、一実施形態に係る補強機能部５０の概略斜視図である。補強機能部５０は、本明細書に開示された位置合わせ構造のいずれかで実装することができる。図５Ｂは、ＳｏＷ１４とＳｏＷ１４上に配置された補強機能部５０とが形成されるスロット２８ａを含む位置合わせ機能部２８の概略上面図である。２つ以上の補強機能部５０がＳｏＷ１４の他の部分に設けられ得る。例えば、２つの更なる補強機能部５０をスロット２８ｂ、２８ｃの上方に位置させてスロット２８ｂ、２８ｃと位置合わせすることができる（図２Ａを参照）。図５Ｃは、位置合わせ構造を含むアセンブリの概略断側面図である。図５Ｃに示されるように、位置合わせ構造は、位置合わせ機能部２８と、放熱構造１２から延びるピン３４とを含む。

【0059】

補強機能部５０は、ＳｏＷ１４の材料よりも耐久性及び／又は剛性が高い材料を含むことができる。幾つかの実施形態において、補強機能部５０は、セラミック、セラミック状材料、又は有機材料を含むことができる。幾つかの実施形態において、補強機能部５０は、ＳｏＷ１４のＣＴＥと同様のＣＴＥを有する材料を含むことができる。例えば、ＳｏＷのＣＴＥは、放熱構造１２のＣＴＥよりも補強機能部５０のＣＴＥに近くすることができる。

【0060】

補強機能部５０は、開口５２を備えることができる。開口５２のサイズは、スロット２８ａのサイズ以下とすることができる。開口５２の形状は、スロット２８ａの形状と同じ又は同様であり得る。例えば、開口５２は、楕円形又は長円形の穴を備えることができる。ピン３４ａがスロット２８ａ内で一緒に移動するとき、補強機能部５０は、ピン３４がＳｏＷ１４と接触するのを防止することができ、それにより、ＳｏＷ１４をピン３４によって損傷されないように保護する。したがって、補強機能部５０は、ピン及びスロットの接触力によってＳｏＷ１４が削り取られて割れるリスクを低減又は排除することができる。

【0061】

幾つかの実施形態において、補強機能部５０は、接着剤５４によってＳｏＷ１４と結合され得る。補強機能部５０は、位置合わせボードとなり得る。幾つかの実施形態において、補強機能部５０は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）によってＳｏＷ１４と結合され得る。そのようなＢＧＡは、ＳｏＷ１４上のパッドと位置合わせされ得る。補強機能部５０は、ＳｏＷと光学的に位置合わせされ得る。この光学的位置合わせの後、強度及び信頼性のためにアンダーフィルを設けることができる。接着剤５４はアンダーフィルを含むことができる。

【0062】

本明細書に開示される実施形態は、ＳｏＷと放熱構造とを位置合わせするための位置合わせ構造に関連し得るが、本明細書に開示される任意の適切な原理及び利点は、Ｉ／Ｏフレーム１５と冷却システム１８との間など（図１Ａ、図１Ｂ、図６Ａ、及び図６Ｂ）を参照、処理システム内の任意の場所の位置合わせ構造に適用することができる。位置合わせ構造に関連して本明細書で開示される任意の適切な原理及び利点は、ＳｏＷアセンブリ内の異なるそれぞれのＣＴＥを有する２つの異なる要素間の正確な位置合わせを維持するために適用することができる。

【0063】

図６Ａは、一実施形態に係るＩ／Ｏフレーム１５の概略斜視図である。図６Ｂは、一実施形態に係る冷却システム１８の概略斜視図である。Ｉ／Ｏフレーム１５は、これを貫通する開口を通じてピン６０を受けることができる。冷却システム１８はスロット６２ａ、６２ｂ、６２ｃを備えることができる。スロット６２ａ、６２ｂ、６２ｃは、Ｉ／Ｏフレーム１５と冷却システム１８とを位置合わせするためにピン６０と嵌合する又はピン６０を受けるように構成され得る。本明細書に開示される任意の適切な原理及び利点は、ピン６０及びスロット６２ａ、６２ｂ、６２ｃに適用することができる。幾つかの他の実施形態では、Ｉ／Ｏフレーム１５がスロットを備えることができ、冷却システムがピンを備えることができる。

【0064】

本明細書に開示される位置合わせ構造は、処理システム（例えば、図１Ａに示される処理システム１０）内の２つ以上のＳｏＷアセンブリ構造を位置合わせするために使用され得る。本明細書に開示される位置合わせ構造は、異なるＣＴＥを有する処理システム内の第１及び第２のＳｏＷアセンブリ構造を位置合わせするために使用され得る。例えば、第１のＳｏＷアセンブリ構造をＳｏＷ１４とすることができ、第２のＳｏＷアセンブリ構造を放熱構造１２とすることができる。別の例として、第１のＳｏＷアセンブリ構造を冷却システム１８とすることができ、第２のＳｏＷアセンブリ構造をＩ／Ｏフレーム１５とすることができる。

【0065】

文脈が明らかにそうでないことを要求しなければ、明細書及び特許請求の範囲の全体にわたって、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」などの単語は、排他的又は網羅的な意味とは対照的に、包括的な意味で、すなわち、「～を含むがこれに限定されない」という意味で解釈されるべきである。本明細書で一般的に使用される「結合される」という用語は、直接接続され得る、又は１つ以上の中間要素によって接続され得る２つ以上の要素を指す。同様に、本明細書で一般的に使用される「接続される」という用語は、直接接続され得る、又は１つ以上の中間要素によって接続され得る２つ以上の要素を指す。更に、「本明細書において（ｈｅｒｅｉｎ）」、「下記において（ｂｅｌｏｗ）」、「上記において（ａｂｏｖｅ）」という単語、及び同様の意味の単語は、この出願で使用される場合、この出願全体を指すものとし、この出願の特定の部分を指すものではない。文脈が許す場合、単数又は複数の数字を使用する上記の詳細な説明における単語は、複数又は単数のそれぞれも含むことができる。２つ以上の項目のリストに関連する「又は」という単語は、その単語の以下の解釈の全て、すなわち、リスト内の項目のいずれか、リスト内の項目の全て、及びリスト内の項目の任意の組み合わせを網羅する。

【0066】

更に、本明細書で使用される条件付き言語、とりわけ、「できる（ｃａｎ）」、「し得る（ｃｏｕｌｄ）」、「場合がある（ｍｉｇｈｔ）」、「よい（ｍａｙ）」、「例を挙げると（ｅ．ｇ．）」、「例えば（ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ）」、「など（ｓｕｃｈ ａｓ）」などは、別段具体的に明記されなければ、又は使用される文脈内で他の意味で理解されなければ、一般に、特定の実施形態が特定の特徴、要素、及び／又は状態を含むが、他の実施形態がこれらを含まないことを伝えようとしている。したがって、そのような条件付き言語は、一般に、特徴、要素、及び／又は状態が１つ以上の実施形態のために何らかの形で必要とされることを示唆しようとするものではない。

【0067】

上記の説明は、特定の実施形態に関連して説明されている。しかしながら、上記の例示的な説明は、網羅的であること又は本発明を記載された正にその形態に限定することを意図するものではない。上記の教示内容を考慮して、多くの修正及び変形が可能である。それにより、当業者は、様々な用途に適した様々な変更を伴う技術及び様々な実施形態を最良に利用することが可能になる。

【0068】

本開示及び実施例を添付図面に関連して説明してきたが、様々な変更及び修正が当業者に明らかになる。そのような変更及び修正は、本開示の範囲内に含まれると理解されるべきである。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【国際調査報告】