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(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】2024-05-24
(54)【発明の名称】複数の半導体チップへのブリッジのボンディング
(51)【国際特許分類】
H01L 25/07 20060101AFI20240517BHJP
H01L 21/60 20060101ALI20240517BHJP
【ＦＩ】
H01L25/08 B
H01L21/60 311T
H01L21/60 311S
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023570344
(86)(22)【出願日】2022-05-25
(85)【翻訳文提出日】2023-11-14
(86)【国際出願番号】 IB2022054874
(87)【国際公開番号】W WO2022249077
(87)【国際公開日】2022-12-01
(31)【優先権主張番号】17/303,333
(32)【優先日】2021-05-27
(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】390009531
【氏名又は名称】インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＢＵＳＩＮＥＳＳ ＭＡＣＨＩＮＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】Ｎｅｗ Ｏｒｃｈａｒｄ Ｒｏａｄ， Ａｒｍｏｎｋ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ １０５０４， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
(74)【代理人】
【識別番号】100112690
【弁理士】
【氏名又は名称】太佐 種一
(74)【代理人】
【識別番号】100120710
【弁理士】
【氏名又は名称】片岡 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】堀部 晃啓
(72)【発明者】
【氏名】渡邊 敬仁
(72)【発明者】
【氏名】青木 豊広
(72)【発明者】
【氏名】久田 隆史
(72)【発明者】
【氏名】森 裕幸
【テーマコード（参考）】
5F044
【Ｆターム（参考）】
5F044KK05
5F044LL01
5F044LL04
5F044PP15
5F044QQ01
5F044RR02
(57)【要約】
ブリッジ部材によって第１のチップと第２のチップとを相互接続することは、第１のチップおよび第２のチップをハンドリングするためのチップ・ハンドラを含む。第１のチップおよび第２のチップのそれぞれは、第１の組の端子を含む第１の表面および第１の表面の反対側の第２の表面を有する。チップ・ハンドラは、開口部と、第１のチップおよび第２のチップがチップ・ハンドラに実装されたときに第１のチップおよび第２のチップの第１の表面を支持するための少なくとも１つの支持面とを有する。チップ支持部材は、第２の表面から第１のチップおよび第２のチップを支持し、ブリッジ部材をチップ・ハンドラの開口部を通して挿入し、ブリッジ部材を第１のチップおよび第２のチップの第１の組の端子上に配置するためのブリッジ・ハンドラが提供される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１のチップと第２のチップとを相互接続するための装置であって、前記第１のチップと前記第２のチップとを相互接続するためのブリッジ部材であり、前記第１のチップおよび前記第２のチップのそれぞれが、第１の組の端子を含む第１の表面および前記第１の表面の反対側の第２の表面を有する、前記ブリッジ部材と、
前記第１のチップおよび前記第２のチップをハンドリングするためのチップ・ハンドラであり、開口部、ならびに前記第１のチップおよび前記第２のチップが前記チップ・ハンドラに実装されたときに前記第１のチップおよび前記第２のチップの前記第１の表面を支持するための少なくとも１つの支持面を有する、前記チップ・ハンドラと、
前記第１のチップおよび前記第２のチップを前記第２の表面から支持するチップ支持部材と、
前記チップ・ハンドラの前記開口部を通して前記ブリッジ部材を挿入し、前記第１のチップおよび前記第２のチップの前記第１の組の端子上に前記ブリッジ部材を配置するためのブリッジ・ハンドラと
を備える、装置。
【請求項2】
前記チップ・ハンドラ、前記チップ支持部材、および前記ブリッジ・ハンドラが、前記チップ・ハンドラ、前記チップ支持部材、および前記ブリッジ・ハンドラが組み立てられたときに、チャンバ空間内に前記第１のチップおよび前記第２のチップの前記第１の組の端子ならびに前記ブリッジ部材の端子を収容するように、前記チャンバ空間を提供する、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記チャンバ空間内に還元ガスを供給して、前記第１のチップおよび前記第２のチップの前記第１の組の端子ならびに前記ブリッジ部材の前記端子のうちの少なくとも１つを洗浄するためのガス供給器をさらに備える、請求項２に記載の装置。
【請求項4】
前記ブリッジ・ハンドラが、前記ブリッジ部材を取り付けるためのハンドラ本体と、
前記ブリッジ部材が前記ハンドラ本体によって前記開口部を通して挿入されたとき、前記チャンバ空間を密封するためのガス漏れストッパと
を備える、請求項２ないし３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項5】
前記チップ・ハンドラと前記チップ支持部材との間に設けられ、前記チップ・ハンドラが前記チップ支持部材に組み付けられたときに前記チャンバ空間を密封する密封部材をさらに備える、請求項２ないし４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項6】
前記第１のチップおよび前記第２のチップのそれぞれの前記第１の表面が、第２の組の端子を含み、前記チップ・ハンドラが、前記開口部と連通するキャビティであって、前記第１のチップおよび前記第２のチップが前記チップ・ハンドラに実装されたときに、前記第１のチップならびに前記第２のチップの前記第１の組の端子および前記第２の組の端子を前記キャビティ内に収容するように、前記第１の組の端子および前記第２の組の端子の高さよりも高い高さを有する、前記キャビティ
をさらに備える、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項7】
前記チップ・ハンドラが、ガスが通過するための第１の組の流路であって、ボンディング・ステージ側から前記少なくとも１つの支持面に形成された第１の組の孔までルーティングされている、前記第１の組の流路と、
前記ガスが通過するための第２の組の流路であって、ボンディング・ヘッド側から前記少なくとも１つの支持面に形成された第２の組の孔までルーティングされている、前記第２の組の流路と
をさらに備える、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項8】
前記チップ・ハンドラが、前記チップ・ハンドラの前記少なくとも１つの支持面において、前記第１のチップおよび前記第２のチップの前記第１の表面を吸引するための吸引システム
をさらに備える、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項9】
前記第１のチップおよび前記第２のチップの前記第１の表面が、固定部材によって前記少なくとも１つの支持面に固定され、前記固定部材が、接着材、金属スタッド・バンプとパッドとの対、およびはんだバンプとパッドとの対からなる群から選択される、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項10】
前記第１のチップおよび前記第２のチップを前記チップ・ハンドラに対して水平方向にアライメントするための位置決めモジュールであって、前記チップ・ハンドラの前記少なくとも１つの支持面が、前記第１のチップおよび前記第２のチップがアライメントされて前記チップ・ハンドラに実装されると、前記第１のチップと前記第２のチップの前記第１の表面を垂直方向にアライメントするように、前記第１のチップおよび前記第２のチップの前記第１の組の端子の外側の点で前記第１のチップおよび前記第２のチップの前記第１の表面に部分的に接触する、前記位置決めモジュールをさらに備える、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項11】
前記チップ・ハンドラおよび前記チップ支持部材が、複数の固定具と、
前記複数の固定具のうちの少なくとも１つを吸引力によってボンディング・ヘッドおよびステージのうちの少なくとも１つに対して固定および解放するための一組の吸引ラインと
を備える、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項12】
前記チップ支持部材が、前記第１のチップの前記第２の表面から前記第１のチップを保持するための第１の水平面を有する第１のベース部と、
前記第２のチップの前記第２の表面から前記第２のチップを保持するための第２の水平面を有する第２のベース部と
を備える、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項13】
前記チップ支持部材の前記第１のベース部の前記第１の水平面および前記第２のベース部の前記第２の水平面が互いに独立して調整可能である、請求項１２に記載の装置。
【請求項14】
前記チップ支持部材が、前記第１のベース部上に形成された第１の厚さ調整層と、
前記第２のベース部上に形成された第２の厚さ調整層と
をさらに備える、請求項１２ないし１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項15】
前記ブリッジ部材が第３の組の端子を有し、前記装置が、前記第２の表面の側から、前記第１のチップおよび前記第２のチップの前記第１の組の端子と前記ブリッジ部材の前記第３の組の端子との連結部の周囲の場所にアンダーフィル材料を吐出するための吐出器
をさらに備える、請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項16】
前記チップ支持部材が、前記アンダーフィル材料が吐出される第２の開口部
をさらに備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項17】
前記第１のチップ、前記第２のチップ、ならびに前記第１のチップおよび前記第２のチップに接合された前記ブリッジ部材を含むブリッジされたモジュールを前記チップ・ハンドラから解放することと、前記ブリッジされたモジュールを基板に実装することとを制御する制御モジュールをさらに備える、請求項１ないし１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項18】
第１のチップと第２のチップとを相互接続するための方法であって、前記第１のチップおよび前記第２のチップを、開口部および少なくとも１つの支持面を有するチップ・ハンドラに実装することであり、前記第１のチップおよび前記第２のチップのそれぞれが、第１の組の端子を含む第１の表面および前記第１の表面の反対側の第２の表面を有し、前記チップ・ハンドラに実装された前記第１のチップの前記第１の表面および前記第２のチップの前記第１の表面が前記チップ・ハンドラの前記少なくとも１つの支持面によって支持される、前記実装することと、
前記第１のチップおよび前記第２のチップを、前記第２の表面から前記チップ・ハンドラを用いてチップ支持部材上に配置することと、
ブリッジ・ハンドラによって前記チップ・ハンドラの前記開口部を通してブリッジ部材を挿入し、前記開口部から露出した前記第１のチップの前記第１の組の端子および前記第２のチップの前記第１の組の端子上に前記ブリッジ部材を配置することと
を含む、方法。
【請求項19】
前記チップ・ハンドラ、前記チップ支持部材、および前記ブリッジ・ハンドラを組み立てて、チャンバ空間内に前記第１のチップおよび前記第２のチップの前記第１の組の端子および前記ブリッジ部材の端子を収容する前記チャンバ空間を提供することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
還元ガスを前記チャンバ空間内に供給して、前記第１のチップおよび前記第２のチップの前記第１の組の端子ならびに前記ブリッジ部材の前記端子を洗浄することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項21】
前記第１のチップおよび前記第２のチップを前記チップ・ハンドラに実装することが、前記少なくとも１つの支持面に形成された複数の第１の孔によって、前記第１のチップの前記第１の表面を吸引することと、
前記少なくとも１つの支持面に形成された複数の第２の孔によって、前記第２のチップの前記第１の表面を吸引することと
を含む、請求項１８ないし２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項22】
前記第１のチップおよび前記第２のチップを前記チップ・ハンドラに実装することが、前記少なくとも１つの支持面に形成された、ボンディング・ステージ側およびボンディング・ヘッド側の一方からルーティングされた第１の組の孔によって、前記第１のチップおよび前記第２のチップの前記第１の表面を吸引すること
を含み、
前記チップ支持部材上に前記第１のチップおよび前記第２のチップを配置することが、
前記少なくとも１つの支持面に形成された、前記ボンディング・ステージ側および前記ボンディング・ヘッド側の他方からルーティングされた第２の組の孔によって、前記第１のチップおよび前記第２のチップの前記第１の表面を吸引することと、
前記ボンディング・ステージ側および前記ボンディング・ヘッド側の前記一方から前記チップ・ハンドラを解放することと
を含む、請求項１８ないし２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項23】
前記第１のチップ、前記第２のチップ、ならびに前記第１のチップおよび前記第２のチップに接合された前記ブリッジ部材を含むブリッジされたモジュールを前記チップ・ハンドラから解放することと、前記ブリッジされたモジュールを基板に実装することと
をさらに含む、請求項１８ないし２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項24】
前記ブリッジ部材が第３の組の端子を有し、前記方法が、前記第２の表面の側から、前記第１のチップおよび前記第２のチップの前記第１の組の端子と前記ブリッジ部材の前記第３の組の端子との連結部の周囲の場所にアンダーフィル材料を吐出することと、
前記アンダーフィル材料を硬化させることと
をさらに含む、請求項１８ないし２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項25】
第１のチップおよび第２のチップをハンドリングするためのチップ・ハンドラであって、第１のチップおよび第２のチップが前記チップ・ハンドラに実装されたときに前記第１のチップの第１の表面および前記第２のチップの第１の表面を支持するための少なくとも１つの支持面であり、前記第１のチップおよび前記第２のチップのそれぞれが、前記第１の表面および前記第１の表面の反対側の第２の表面に形成された第１の組の端子を有する、前記少なくとも１つの支持面と、
ブリッジ部材を挿入し、続いて、前記ブリッジ部材を前記第１のチップおよび前記第２のチップの前記第１の組の端子上に配置するために使用される開口部と
を備え、
前記第１のチップの前記第２の表面および前記第２のチップの前記第２の表面が前記チップ・ハンドラから露出する、
チップ・ハンドラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般に、マルチチップ相互接続技術の分野に関し、より詳細には、複数の半導体チップを相互接続するためのチップ・ハンドラに関する。
【背景技術】
【0002】
現在、ＣＰＵ（中央演算処理装置）とメモリとの間、ＡＩ（人工知能）アクセラレータとメモリとの間など、複数のチップ間の高密度相互接続への関心が高まっている。複数のチップを相互接続するための有望な構造は、高密度相互接続を実施するブリッジ部材によって複数のチップを接続するブリッジ構造である。
【0003】
ブリッジ構造を構築するためには、複数のチップを相互接続するための適切なツールおよびプロセスが必要である。ブリッジ組立プロセスは、チップのアライメントが困難であること、および中間構造の脆弱な特性のために依然として困難である。一般に、チップとそれらを接続するブリッジ部材との間には、水平方向だけでなく垂直方向にも正確なアライメントが必要とされる。ブリッジ部材を介してチップ間の密な相互接続を達成するために、マイクロ・バンプなどの比較的小さなバンプが採用されている。
【0004】
バンプのはんだ体積が減少するにつれて、特に垂直方向のアライメントの困難さが増大する。さらに、その後に他の基板に接合されるチップ間のアライメント不良を防止するために、チップとブリッジ部材との間の各アライメントは、より正確である必要があり、これは、複数のチップをブリッジする際にさらなる困難をもたらす。一例として、３０マイクロメートル・ピッチのバンプを有する２０ｍｍのダイ・サイズの場合、水平寸法で５マイクロメートル未満のアライメント精度、および垂直寸法で２マイクロメートル未満のアライメント精度が必要である。また、脆弱なブリッジされたモジュールに対して、チップのアライメントからブリッジ・チップの接合を経てアンダーフィルまでの過程全体にわたって、エンドツーエンドの支持が必要である。
【0005】
したがって、複数のチップとブリッジ部材とを適切にアライメントし、ブリッジング・プロセス中にチップおよびブリッジ部材を支持するための代替のマルチチップ相互接続技術が必要である。
【発明の概要】
【0006】
本発明の一実施形態によると、ブリッジ部材によって第１のチップと第２のチップとを相互接続するための装置が提供される。第１のチップおよび第２のチップのそれぞれは、上に形成された第１の組の端子を含む第１の表面および第１の表面の反対側の第２の表面を有する。本装置は、第１のチップおよび第２のチップをハンドリングするためのチップ・ハンドラを含み、チップ・ハンドラは、開口部、ならびに第１のチップおよび第２のチップがチップ・ハンドラに実装されたときに、第１のチップおよび第２のチップの第１の表面を支持するための少なくとも１つの支持面を有する。本装置は、第１のチップおよび第２のチップを第２の表面から支持するためのチップ支持部材をさらに含む。本装置は、チップ・ハンドラの開口部を通してブリッジ部材を挿入し、第１のチップおよび第２のチップの第１の組の端子上にブリッジ部材を配置するためのブリッジ・ハンドラをさらに含む。
【0007】
上記の実施形態による装置は、チップ・ハンドラが第１のチップと第２のチップとの間のプリアライメントの機能を提供するため、第１のチップと第２のチップとの間、ならびに第１および第２のチップのそれぞれとブリッジ部材との間の正確なアライメントを可能にする。ブリッジ部材は、チップ・ハンドラに対して予めアライメントされた第１および第２のチップ上に配置され、その後、ブリッジされた複数のチップが基板に同時に接合される。また、第１および第２のチップならびに中間ブリッジ構造は、ブリッジング・プロセス中にチップ・ハンドラの支持面によって支持される。
【0008】
好ましい実施形態では、チップ・ハンドラ、チップ支持部材、およびブリッジ・ハンドラは、チップ・ハンドラ、チップ支持部材、およびブリッジ・ハンドラが組み立てられたときに、チャンバ空間内に第１のチップおよび第２のチップの第１の組の端子ならびにブリッジ部材の端子を収容するように、チャンバ空間を提供する。これにより、第１のチップおよび第２のチップの第１の組の端子ならびにブリッジ部材の端子は、ブリッジング・プロセス中に制御された環境に置かれる。
【0009】
さらに好ましい実施形態では、本装置は、第１のチップおよび第２のチップの第１の組の端子またはブリッジ部材の端子あるいはその両方を洗浄するために、チャンバ空間内に還元ガスを供給するためのガス供給器をさらに含む。これにより、還元雰囲気中で、洗浄レス接合を達成することができる。また、還元ガスをチャンバ空間内に保持することができるため、還元ガスの腐食性によるチャンバ空間外の装置の部品の腐食も防止することができる。
【0010】
さらに好ましい実施形態では、ブリッジ・ハンドラは、ブリッジ部材を取り付けるためのハンドラ本体と、ブリッジ部材がハンドラ本体によって開口部を通して挿入されたときにチャンバ空間を密封するためのガス漏れストッパとを含む。これにより、チップ・ハンドラとブリッジ・ハンドラとの間隙からのガス漏れを防止することができる。
【0011】
さらに好ましい実施形態では、本装置は、チップ・ハンドラがチップ支持部材に組み付けられたときにチャンバ空間を密封するために、チップ・ハンドラとチップ支持部材との間に設けられた密封部材をさらに含む。これにより、チップ・ハンドラとチップ支持部材との間隙からのガス漏れを防止することができる。
【0012】
さらなる好ましい実施形態では、第１のチップおよび第２のチップのそれぞれの第１の表面は、第２の組の端子を含む。チップ・ハンドラは、開口部と連通するキャビティをさらに含み、キャビティは、第１のチップおよび第２のチップがチップ・ハンドラに実装されたときに、第１のチップならびに第２のチップの第１の組の端子および第２の組の端子をキャビティ内に収容するように、第１の組の端子および第２の組の端子の高さよりも高い高さを有する。これにより、第１の組の端子または第２の組の端子あるいはその両方の変形を防止することができる。
【0013】
特定の好ましい実施形態では、チップ・ハンドラは、ボンディング・ステージ側から少なくとも１つの支持面に形成された第１の組の孔までルーティングされた、ガスが通過するための第１の組の流路と、ボンディング・ヘッド側から少なくとも１つの支持面に形成された第２の組の孔までルーティングされた、ガスが通過するための第２の組の流路とをさらに含む。これにより、ボンディング・ヘッド側およびボンディング・ステージ側の両方から孔におけるガスの吸引または排気を利用することによって、チップ・ハンドラの少なくとも１つの支持面と第１のチップおよび第２のチップの第１の表面との固定を制御することができる。
【0014】
別の実施形態では、チップ・ハンドラは、チップ・ハンドラの少なくとも１つの支持面において第１のチップおよび第２のチップの第１の表面を吸引するための吸引システムをさらに含む。
【0015】
さらに別の実施形態では、第１のチップおよび第２のチップの第１の表面は、固定部材によって少なくとも１つの支持面に固定される。固定部材は、接着材、金属スタッド・バンプとパッドとの対、およびはんだバンプとパッドとの対からなる群から選択される。
【0016】
さらに別の実施形態では、本装置は、第１のチップおよび第２のチップをチップ・ハンドラに対して水平方向にアライメントするための位置決めモジュールをさらに含む。チップ・ハンドラの少なくとも１つの支持面は、第１のチップおよび第２のチップがアライメントされてチップ・ハンドラに実装されると、第１のチップおよび第２のチップの第１の表面を垂直方向にアライメントするように、第１のチップおよび第２のチップの第１の組の端子の外側の点で第１のチップおよび第２のチップの第１の表面に部分的に接触する。
【0017】
別の実施形態では、チップ・ハンドラおよびチップ支持部材は、複数の固定具と、複数の固定具のうちの少なくとも１つを吸引力によってボンディング・ヘッドまたはステージに対して固定および解放するための一組の吸引ラインとを含む。
【0018】
さらに別の好ましい実施形態では、チップ支持部材は、第１のチップを第１のチップの第２の表面から保持するための第１の水平面を有する第１のベース部を含む。チップ支持部材は、第２のチップを第２のチップの第２の表面から保持するための第２の水平面を有する第２のベース部を含む。これにより、第１のチップと第２のチップの厚さを異ならせることができる。
【0019】
さらに別の実施形態では、チップ支持部材の第１のベース部の第１の水平面および第２のベース部の第２の水平面は、互いに独立して調整可能である。これにより、本装置は、第１のチップと第２のチップの厚さが同じであっても異なっていても、これらのチップをハンドリングすることができる。
【0020】
さらに別の実施形態では、チップ支持部材は、第１のベース部上に形成された第１の厚さ調整層または第２のベース部上に形成された第２の厚さ調整層あるいはその両方をさらに含む。これにより、第１の厚さ調整層および第２の厚さ調整層は、対応するチップの厚さのばらつきを吸収することができる。
【0021】
さらに別の実施形態では、ブリッジ部材は、第３の組の端子を有し、本装置は、第２の表面の側から、第１のチップおよび第２のチップの第１の組の端子とブリッジ部材の第３の組の端子との連結部の周囲の場所にアンダーフィル材料を吐出するための吐出器をさらに含む。特定の実施形態では、チップ支持部材は、アンダーフィル材料が吐出される第２の開口部を含む。
【0022】
特定の実施形態では、本装置は、第１のチップ、第２のチップ、ならびに第１のチップおよび第２のチップに接合されたブリッジ部材を含むブリッジされたモジュールをチップ・ハンドラから解放することと、ブリッジされたモジュールを基板に実装することとを制御するための制御モジュールをさらに含む。
【0023】
本発明の別の実施形態によると、ブリッジ部材によって第１のチップと第２のチップとを相互接続するための方法が提供される。第１のチップおよび第２のチップのそれぞれは、上に形成された第１の組の端子を含む第１の表面および第１の表面の反対側の第２の表面を有する。本方法は、第１のチップおよび第２のチップを、開口部および少なくとも１つの支持面を有するチップ・ハンドラに実装することを含み、チップ・ハンドラに実装された第１のチップおよび第２のチップの第１の表面は、チップ・ハンドラの少なくとも１つの支持面によって支持される。本方法は、第１のチップおよび第２のチップを、第２の表面からチップ・ハンドラを用いてチップ支持部材上に配置することも含む。本方法は、ブリッジ・ハンドラによってチップ・ハンドラの開口部を通してブリッジ部材を挿入し、第１のチップおよび第２のチップの第１の組の端子上にブリッジ部材を配置することをさらに含む。
【0024】
本発明の実施形態による方法は、第１のチップおよび第２のチップをチップ・ハンドラに実装する際に、第１のチップおよび第２のチップがチップ・ハンドラに対して予めアライメントされているため、第１のチップと第２のチップとの間、ならびに第１のチップおよび第２のチップとブリッジ部材との間の正確なアライメントを可能にする。次に、ブリッジ部材がチップ・ハンドラに対して予めアライメントされた第１および第２のチップ上に配置され、次いで、ブリッジされた複数のチップを基板に同時に接合することができる。また、第１および第２のチップならびに中間ブリッジ構造は、プロセス中にチップ・ハンドラの少なくとも１つの支持面によって支持される。
【0025】
好ましい実施形態では、本方法は、チップ・ハンドラ、チップ支持部材、およびブリッジ・ハンドラを組み立てて、チャンバ空間内に第１のチップおよび第２のチップの第１の組の端子ならびにブリッジ部材の端子を収容するチャンバ空間を提供することをさらに含む。これにより、第１のチップおよび第２のチップの第１の組の端子ならびにブリッジ部材の端子は、ブリッジング・プロセス中に制御された環境に置かれる。
【0026】
さらなる好ましい実施形態では、本方法は、第１のチップおよび第２のチップの第１の組の端子またはブリッジ部材の端子あるいはその両方を洗浄するために、チャンバ空間内に還元ガスを供給することをさらに含む。これにより、還元雰囲気中で、洗浄レス接合を達成することができる。また、チャンバ空間内に還元ガスを保持することができるため、還元ガスの腐食性によるチャンバ空間外の装置の部品の腐食も防止することができる。
【0027】
特定の実施形態では、第１のチップおよび第２のチップをチップ・ハンドラに実装することは、少なくとも１つの支持面に形成された複数の第１の孔によって、第１のチップの第１の表面を吸引することと、少なくとも１つの支持面に形成された複数の第２の孔によって、第２のチップの第１の表面を吸引することと、を含む。
【0028】
特定の実施形態では、第１のチップおよび第２のチップをチップ・ハンドラに実装することは、少なくとも１つの支持面に形成され、ボンディング・ステージ側およびボンディング・ヘッド側の一方からルーティングされた第１の組の孔によって、第１のチップおよび第２のチップの第１の表面を吸引することを含む。第１のチップおよび第２のチップをチップ支持部材上に配置することは、少なくとも１つの支持面に形成され、ボンディング・ステージ側およびボンディング・ヘッド側の他方からルーティングされた第２の組の孔によって、第１のチップおよび第２のチップの第１の表面を吸引することを含む。第１のチップおよび第２のチップをチップ支持部材上に配置することは、ボンディング・ステージ側およびボンディング・ヘッド側の一方からチップ・ハンドラを解放することをさらに含む。これにより、チップ・ハンドラの少なくとも１つの支持面と第１のチップおよび第２のチップの第１の表面との間の固定は、ボンディング・ヘッド側とボンディング・ステージ側の両方から孔における吸引を利用することによって制御することができる。
【0029】
特定の実施形態では、本方法は、第１のチップ、第２のチップ、ならびに第１のチップおよび第２のチップに接合されたブリッジ部材を含むブリッジされたモジュールを、チップ・ハンドラから解放することをさらに含む。本方法は、ブリッジされたモジュールを基板に実装することをさらに含む。
【0030】
特定の実施形態では、ブリッジ部材は第３の組の端子を有する。本方法は、第２の表面の側から、第１のチップおよび第２のチップの第１の組の端子とブリッジ部材の第３の組の端子との連結部の周囲の場所にアンダーフィル材料を吐出することと、アンダーフィル材料を硬化させることとをさらに含む。
【0031】
本発明の別の実施形態によると、第１のチップおよび第２のチップをハンドリングするためのチップ・ハンドラが提供される。第１のチップおよび第２のチップのそれぞれは、上に形成された第１の組の端子を含む第１の表面および第１の表面の反対側の第２の表面を有する。チップ・ハンドラは、第１のチップおよび第２のチップがチップ・ハンドラに実装されたときに、第１のチップおよび第２のチップの第１の表面を支持するための少なくとも１つの支持面を含む。チップ・ハンドラは、ブリッジ部材を挿入し、続いて、第１のチップおよび第２のチップの第１の組の端子上にブリッジ部材を配置するために使用される開口部も含む。第１のチップおよび第２のチップの第２の表面は、チップ・ハンドラから露出する。
【0032】
本発明の実施形態によるチップ・ハンドラは、第１のチップと第２のチップとの間のプリアライメント機能を提供するため、第１のチップと第２のチップとの間、ならびに第１のチップおよび第２のチップのそれぞれとブリッジ部材との間の正確なアライメントを可能にする。ブリッジ部材は、チップ・ハンドラに対して予めアライメントされた第１および第２のチップ上に配置することができ、次いで、ブリッジされた複数のチップが基板に同時に接合される。また、第１および第２のチップならびに中間ブリッジ構造は、ブリッジング・プロセス中にチップ・ハンドラの少なくとも１つの支持面によって支持される。
【0033】
さらなる特徴および利点は、本発明の技術によって実現される。本発明の他の実施形態および態様は、本明細書に詳細に記載されており、特許請求される発明の一部とみなされる。
【0034】
以下の詳細な説明は、例として与えられ、本発明をそれのみに限定することは意図されておらず、添付の図面と併せて最も良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1A】本発明の一実施形態による、ブリッジされたマルチチップ・モジュールの製造装置で使用されるチップ・ハンドラおよびチップ・ハンドラによって担持されたブリッジされたモジュールの断面図である。
【図1B】本発明の一実施形態による、線Ｂ－Ｂ’にわたるチップ・ハンドラの断面図である。
【図1C】本発明の一実施形態による、チップ・ハンドラの上面図である。
【図1D】本発明の一実施形態による、チップ・ハンドラの底面図である。
【図2A】本発明の一実施形態による、チップ・ハンドラの断面図である。
【図2B】本発明の一実施形態による、線Ｂ－Ｂ’にわたるチップ・ハンドラの断面図である。
【図2C】本発明の一実施形態による、チップ・ハンドラの上面図である。
【図2D】本発明の一実施形態による、チップ・ハンドラの底面図である。
【図3A】本発明の一実施形態による、チップ・ハンドラを使用して、ブリッジされたマルチチップ・モジュールを製造するプロセスの第１のステップである。
【図3B】本発明の一実施形態による、実装するステップを示すチップ・ハンドラの断面図である。
【図3C】本発明の一実施形態による、第１のチップおよび第２のチップをボンディング・ステージ上に配置するステップを示すチップ・ハンドラの断面図である。
【図3D】本発明の一実施形態による、ブリッジ・ハンドラに取り付けられたブリッジ部材を準備するステップを示すチップ・ハンドラの断面図である。
【図3E】本発明の一実施形態による、ブリッジ・ハンドラによってチップ・ハンドラの開口部を通してブリッジ部材を挿入するステップを示すチップ・ハンドラの断面図である。
【図4A】本発明の一実施形態による、温度を上昇させるステップ、はんだ接合を実行するステップ、不活性ガスによってガスを置換するステップ、および冷却するステップを示すチップ・ハンドラの断面図である。
【図4B】本発明の一実施形態による、接合されたブリッジ部材を解放するステップ、およびブリッジ・ハンドラのハンドラ本体をチップ・ハンドラから取り外すステップを示すチップ・ハンドラの断面図である。
【図4C】本発明の一実施形態による、アンダーフィル材料を吐出するステップを示すチップ・ハンドラの断面図である。
【図4D】本発明の一実施形態による、チップ・ハンドラからブリッジされたモジュールを解放するステップを示すチップ・ハンドラの断面図である。
【図4E】本発明の一実施形態による、ブリッジされたモジュールを基板に実装するステップを示すチップ・ハンドラの断面図である。
【図5】本発明の一実施形態による、ブリッジされたマルチチップ・モジュールの製造装置の概略図である。
【図6A】本発明の一実施形態による、ブリッジされたマルチチップ・モジュールの製造装置で使用されるチップ・ハンドラ、チップ支持部材、ならびにチップ・ハンドラおよびチップ支持部材に実装されたブリッジされたモジュールの断面図である。
【図6B】本発明の一実施形態による、線Ｂ－Ｂ’にわたるチップ・ハンドラとチップ支持部材との組立体の断面図である。
【図6C】本発明の一実施形態による、チップ・ハンドラの組立体の上面図である。
【図7A】本発明の一実施形態による、チップ・ハンドラおよびチップ支持部材を使用することによって、ブリッジされたマルチチップ・モジュールを製造するためのプロセスの第１のステップである。
【図7B】本発明の一実施形態による、チップ支持部材をチップ・ハンドラに取り付けるステップを示すチップ・ハンドラの断面図である。
【図7C】本発明の一実施形態による、ブリッジ・ハンドラに取り付けられたブリッジ部材を準備するステップを示すチップ・ハンドラの断面図である。
【図7D】本発明の一実施形態による、チップ・ハンドラの開口部を通してブリッジ部材を挿入するステップを示すチップ・ハンドラの断面図である。
【図8A】本発明の一実施形態による、ブリッジ・ハンドラのハンドラ本体からブリッジ部材を解放するステップ、チップ・ハンドラからブリッジ・ハンドラのハンドラ本体を取り外すステップ、チップ・ハンドラとチップ支持部材との組立体を反転させるステップ、およびアンダーフィル材料を吐出するステップを示すチップ・ハンドラの断面図である。
【図8B】本発明の一実施形態による、チップ・ハンドラからブリッジされたモジュールを解放するステップを示すチップ・ハンドラの断面図である。
【図8C】本発明の一実施形態による、コンタクト・パッドを有する基板を準備するステップを示すチップ・ハンドラの断面図である。
【図8D】本発明の一実施形態による、ブリッジされたモジュールを基板に実装するステップ、およびリフローを実行するステップを示すチップ・ハンドラの断面図である。
【図9A】本発明の一実施形態による、チップ・ハンドラを使用せずに２つのチップとブリッジ部材とを順に接合する際にアライメント不良が発生する第１の接合段階を示す図である。
【図9B】本発明の一実施形態による、チップ・ハンドラを使用せずに２つのチップとブリッジ部材とを順に接合する際にアライメント不良が発生する第２の接合段階を示す図である。
【図9C】本発明の一実施形態による、チップ・ハンドラを使用せずに２つのチップとブリッジ部材とを順に接合する際にアライメント不良が発生する第３の接合段階を示す図である。
【図10A】本発明の一実施形態による、一組のチップ・ハンドリング固定具、および一組のチップ・ハンドリング固定具によって担持されたブリッジされたモジュールの断面図である。
【図10B】本発明の一実施形態による、一組のチップ・ハンドリング固定具、ボンディング・ステージ、および一組のチップ・ハンドリング固定具によって担持されたブリッジされたモジュールを有するボンディング・ヘッドの断面図である。
【図11A】本発明の一実施形態による、一組のチップ・ハンドリング固定具に形成された一組の吸引ラインの断面図である。
【図11B】本発明の一実施形態による、一組の吸引ラインの断面図である。
【図11C】本発明の一実施形態による、第２のベースライン固定具の表面の平面図である。
【図12A】本発明の一実施形態による、一組のチップ・ハンドリング固定具における一組の吸引ラインの動作を示す図である。
【図12B】本発明の一実施形態による、ボンディング・ステージからの吸引ラインの排気がオンにされた一組のチップ・ハンドリング固定具における一組の吸引ラインの動作を示す。
【図13A】本発明の一実施形態による、一組のチップ・ハンドリング固定具を使用して、ブリッジされたマルチチップ・モジュールを製造するプロセスの第１のステップを示すチップ・ハンドル構造の断面図である。
【図13B】本発明の一実施形態による、アライメント・マークを有する第２のチップを実装するステップを示すチップ・ハンドル構造の断面図である。
【図13C】本発明の一実施形態による、残りの吸引ラインをオンにすることによって、ステージ固定具をベースライン固定具に取り付けるステップを示すチップ・ハンドル構造の断面図である。
【図14A】本発明の一実施形態による、接合ヘッドのすべての吸引機能をオフにするステップ、および接合ヘッドを固定具から解放するステップを示すチップ・ハンドル構造の断面図である。
【図14B】本発明の一実施形態による、ブリッジ・ハンドラによって第２のベースライン固定具の開口部を通してブリッジ部材を挿入するステップを示すチップ・ハンドル構造の断面図である。
【図14C】本発明の一実施形態による、ブリッジ・ハンドラのハンドラ本体から接合されたブリッジ部材を解放するステップ、および開口部を通して固定具からブリッジ・ハンドラのハンドラ本体を取り外すステップを示すチップ・ハンドル構造の断面図である。
【図15A】本発明の一実施形態による、ブリッジされたモジュールを有するチップ・ハンドリング固定具をキャリア上に配置するステップを示すチップ・ハンドル構造の断面図である。
【図15B】本発明の一実施形態による、チップ・ハンドリング固定具をピック・アップしてボンディング・ステージ上に配置するステップを示すチップ・ハンドル構造の断面図である。
【図15C】本発明の一実施形態による、ブリッジされたモジュール上に基板を接合するステップを示すチップ・ハンドル構造の断面図である。
【図16B】本発明の一実施形態による、半導体チップ、ブリッジ部材、および基板を含むブリッジされたマルチチップ・モジュールを得ることを示すチップ・ハンドル構造の断面図である。
【図17A】本発明の一実施形態による、一組のチップ・ハンドリング固定具を使用して、ブリッジされたマルチチップ・モジュールを製造するためのプロセスの第１のステップ中の一組のチップ・ハンドリング固定具の断面図である。
【図17B】本発明の一実施形態による、ブリッジ・ハンドラによって第２のベースライン固定具の開口部を通してブリッジ部材を挿入するステップを示すチップ・ハンドル構造の断面図である。
【図17C】本発明の一実施形態による、ブリッジ・ハンドラのハンドラ本体から接合されたブリッジ部材を解放するステップ、および開口部を通して固定具からブリッジ・ハンドラのハンドラ本体を取り外すステップを示すチップ・ハンドル構造の断面図である。
【図18A】本発明の一実施形態による、一組のチップ・ハンドリング固定具を使用して、ブリッジされたマルチチップ・モジュールを製造するための装置およびプロセスの概略図である。
【図18B】本発明の一実施形態による、ブリッジ・ハンドラによって第２のベースライン固定具の開口部を通してブリッジ部材を挿入するステップを示すチップ・ハンドル構造の断面図である。
【図18C】本発明の一実施形態による、ブリッジされたモジュール上に基板を接合するステップを示すチップ・ハンドル構造の断面図である。
【図19A】本発明の一実施形態による、複数の固定部材を示すチップ・ハンドル構造の断面図である。
【図20A】本発明の一実施形態による、固定部材として、はんだバンプとパッドとの対を用いる例示的なプロセス・フローの第１のステップを説明する図である。
【図20B】本発明の一実施形態による、ブリッジング接合を行うステップを説明する図である。
【図20C】本発明の一実施形態による、アンダーフィルを硬化させるステップを説明する図である。
【図20D】本発明の一実施形態による、温度を上昇させることによって剥離を行うステップを説明する図である。
【図21B】本発明の一実施形態による、半導体チップが実装されたチップ・ハンドリング固定具の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0036】
図面は、必ずしも縮尺通りではなく、図面は、単に概略的な表現であり、本発明の特定のパラメータを描写することは意図されていない。図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示すことが意図されている。図面において、同様の番号は同様の要素を表す。
【0037】
特許請求される構造および方法の詳細な実施形態が、本明細書に開示される。しかしながら、開示される実施形態は、様々な形態で具現化され得る、特許請求される構造および方法の例示に過ぎないことを理解されたい。本発明は、しかしながら、多くの異なる様々な形態で具現化されてもよく、本明細書に記載される例示的な実施形態に限定されると解釈されるべきではない。説明において、よく知られている特徴および技術の詳細は、提示された実施形態を不必要に曖昧にすることを避けるために省略されることがある。
【0038】
以下では、本発明は、特定の実施形態に関して説明されるが、当業者であれば、以下に説明する実施形態は例示としてのみ言及されており、本発明の範囲を限定することは意図されていないことを理解するであろう。
【0039】
本発明による１つまたは複数の実施形態は、チップ・ハンドラ、チップ支持部材、およびブリッジ・ハンドラのうちの少なくとも１つを使用することによって、ブリッジ部材によって複数のチップを相互接続するための装置および方法を対象とする。本発明による１つまたは複数の実施形態は、チップ・ハンドラ、チップ支持部材、およびブリッジ・ハンドラのうちの少なくとも１つを対象とする場合もある。
【0040】
ブリッジされる各チップは、第１の表面上に形成された第１の組の端子を含む当該第１の表面および第１の表面の反対側の第２の表面を有する。各チップの第１の組の端子は、ブリッジングに使用される。以下では、しばしば、第１の組の端子が形成された第１の表面が「前面」と呼ばれ、前面の反対側の第２の表面が「裏面」と呼ばれる。一実施形態では、各チップの前面は、基板に接合するために使用される第２の組の端子も含み、結果として得られるブリッジされたモジュールは、後続のプロセス中に基板に実装される。端子は、任意の適切な形態を有することができる。一実施形態では、第１の組の端子は、プレはんだ（pre-solder）の有無にかかわらず一組のコンタクト・パッドであり、第２の組の端子は、一組のバンプである。
【0041】
チップ・ハンドラは、複数のチップをハンドリングするために使用され、所定の位置に配置された開口部と、少なくとも１つの支持面とを有する。チップ・ハンドラの支持面は、複数のチップがチップ・ハンドラに実装されたときに、複数のチップの前面を支持するために使用される。特定の実施形態では、チップ・ハンドラは、開口部と連通し、複数のチップがチップ・ハンドラに実装されたときに、複数のチップの第１の組の端子および第２の組の端子をキャビティ内に収容するように、複数のチップの第１の組の端子および第２の組の端子の高さよりも高い高さを有するキャビティをさらに有する。キャビティは、チップ・ハンドラの本体の窪んだまたは凹状の部分として与えられてもよい。
【0042】
チップ支持部材は、チップ・ハンドラを用いて複数のチップをチップ支持部材に実装する際に、複数のチップを裏面から支持するために用いられる。チップ支持部材は、チップ・ボンダのボンディング・ステージもしくはボンディング・ヘッド、またはボンディング・ステージおよびヘッドに取り付け可能な他の固定具であってもよい。ブリッジ・ハンドラは、チップ・ハンドラの開口部を通してブリッジ部材を挿入し、開口部から露出している複数のチップの第１の組の端子上にブリッジ部材を配置するために使用される。
【0043】
図１Ａ～図１Ｄおよび図２Ａ～図２Ｄを参照して、本発明の一実施形態によるブリッジされたマルチチップ・モジュールの製造装置で使用されるチップ・ハンドラの概略図を説明する。ブリッジされたマルチチップ・モジュールの製造装置は、ブリッジ部材によって複数のチップを相互接続するための装置を含む。
【0044】
具体的には、図１Ａ～図１Ｄは、チップ・ハンドラ２００によって担持されたブリッジされたモジュール１５０を有するチップ・ハンドラ２００を示し、図２Ａ～図２Ｄは、図１Ａ～図１Ｄに示すブリッジされたモジュール１５０を有さないチップ・ハンドラ２００を示す。図１Ａ～図１Ｄおよび図２Ａ～図２Ｄに示すチップ・ハンドラ２００は、２つのチップ１００Ａ、１００Ｂを１つのブリッジ部材１２０によって相互接続するためのチップ・ハンドラである。しかしながら、これは一例に過ぎず、相互接続されるチップの数は限定されず、チップを相互接続するために使用されるブリッジ部材の数も限定されない。本発明の実施形態によるチップ・ハンドラは、一般に、１つまたは複数のブリッジ部材を使用することによって２つ以上のチップを相互接続するために使用することができる。
【0045】
図１Ａおよび図１Ｂならびに図２Ａおよび図２Ｂは、チップ・ハンドラ２００の断面図を示す。図１Ｃおよび図２Ｃは、チップ・ハンドラ２００の上面図を示す。図１Ｄおよび図２Ｄは、チップ・ハンドラ２００の底面図を示す。図１Ａおよび図２Ａに示す断面図は、図１Ｃ～図１Ｄおよび図２Ｃ～図２Ｄの上面図と底面図に示す点線Ａ－Ａ’によって表記される断面にそれぞれ対応していることに留意されたい。図１Ｂおよび図２Ｂに示す断面図は、図１Ｃ～図１Ｄおよび図２Ｃ～図２Ｄの上面図と底面図の点線Ｂ－Ｂ’によって表記される断面にそれぞれ対応する。
【0046】
図１Ａ～図１Ｄに示すように、ブリッジされたモジュール１５０は、チップ・ハンドラ２００によって担持されている。図１Ａ～図１Ｄに示すブリッジされたモジュール１５０は、ブリッジング後の構造であり、チップ・ハンドラ２００に実装（mount）された（２つの）チップ１００Ａ、１００Ｂと、ブリッジ－チップ連結部１３０によってチップ１００Ａ、１００Ｂに接合された１つのブリッジ部材１２０とを含む。ブリッジされたマルチチップ・モジュールの製造プロセス中に、チップ・ハンドラ２００は、２つのチップ、すなわち第１のチップ１００Ａおよび第２のチップ１００Ｂ、ならびにブリッジされたモジュール１５０の中間構造体または結果として得られる構造体あるいはその両方を、ハンドリングし、担持し、支持し、または保持し、あるいはその組合せを行うために使用される。
【0047】
各チップ１００（部材は、一括して参照する場合は、「１００」などのアルファベット文字を伴わない数字文字によって参照され、個々に参照する場合は、「１００Ａ」および「１００Ｂ」などの数字文字と、対応するアルファベット文字との組合せによって参照される）は、前面１０２および裏面１０４を有する。第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂは、図１Ａ～図１Ｄに示すように、チップ・ハンドラ２００に上下逆さまに（upside down）実装されている。ブリッジ部材１２０は、チップ・ハンドラ２００に対して下を向いたチップ１００Ａ、１００Ｂの前面１０２Ａ、１０２Ｂに接合される。
【0048】
各チップ１００は、集積回路を含む半導体チップ（「ダイ」とも呼ばれる）を含むことができるが、これに限定されない。各チップ１００の集積回路は、その内部に製造された電気素子、電気光学素子、または電磁素子、あるいはその組合せと、これらの素子をチップ１００の前面１０２に形成された端子に接続するための配線とを含むことができる。各チップ１００は、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＧＰＵ（Ｇｅｎｅｒａｌ－Ｐｕｒｐｏｓｅ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｏｎ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔｓ）、メモリ、ＡＩアクセラレータ、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－ａ－ｃｈｉｐ）などのプロセッサの機能を有することができる。各チップ１００は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＳｂなどの半導体材料で作ることができる。このような半導体材料は、一般に、低いＣＴＥ（熱膨張係数）を有する。
【0049】
前面１０２は、ブリッジングのための第１の組の端子（図示せず）と、インタポーザなどの外部基板に接合するための第２の組の端子１０６とを含むチップ表面であり、結果として得られるブリッジングされたモジュール１５０は、後続のプロセス中にインタポーザに実装される。ここで、ブリッジ－チップ連結部１３０は、図１Ａ～図１Ｄの第１の組の端子上に既に形成されていることに留意されたい。端子は、パッド（プレはんだの有無にかかわらず）、バンプなどを含む任意の適切な形態を有することができる。図１Ａ～図１Ｄに記載される実施形態では、外部基板に接合するための第２の組の端子１０６は、一組のはんだバンプを含み、ブリッジングのための第１の組の端子は、一組のコンタクト・パッドであってもよい。しかしながら、これらの端子は限定されず、他の実施形態では、第２の組の端子１０６は、一組のコンタクト・パッドであってもよい。また、第１の組の端子は、一組のバンプであってもよい。
【0050】
図１Ｄのドット円によって示されるように、各チップ１００の第２の組の端子１０６は、ノッチ領域を有する２次元アレイを形成し、ブリッジ－チップ連結部１３０も、第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂの第２の組の端子１０６Ａ、１０６Ｂの２次元アレイのノッチ領域に位置する２次元アレイを形成する。ノッチ領域は、２つのチップ１００Ａ、１００Ｂの中央に位置する。
【0051】
特定の例では、各チップ１００は、３００ｍｍウエハを考慮すると、約１０～３０ｍｍ×１０～３０ｍｍの面積および約７５０～８００マイクロメートルの厚さを有し、裏面研削を考慮すると、５０マイクロメートルの厚さを有することができることに留意されたい。各チップ１００は、ピッチが約１００～２００マイクロメートルおよび直径が約５０～１００マイクロメートルのバンプを有することができる。
【0052】
ブリッジ部材１２０は、複数のチップ（すなわち、図１Ａ～図１Ｄに示す例示的な実施形態における第１のチップ１００Ａと第２のチップ１００Ｂ）を相互接続するための機能を有する。ブリッジ部材１２０は、一般にチップ１００よりも小さい。ブリッジされたモジュール１５０では、ブリッジ部材１２０は、ブリッジ－チップ連結部１３０によって第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂの両方に接合される。ブリッジ－チップ連結部１３０は、典型的なＣ４バンプよりもはるかに小さい場合がある。ブリッジされたモジュール１５０では、アンダーフィル材料がブリッジ－チップ連結部１３０の周囲に施されることがあるが、図１Ａ～図１Ｄは、アンダーフィル前のブリッジされたモジュール１５０の中間構造を示す。
【0053】
参考までに、特定の例では、ブリッジ部材１２０は、約１～５ｍｍ×２～１０ｍｍの面積および約７５～２５０マイクロメートルの厚さを有することができる。ブリッジ部材１２０は、ピッチが約２０～８０マイクロメートルおよび直径が約１０～４０マイクロメートルのマイクロ・バンプを有することができる。ブリッジ部材１２０およびブリッジされたモジュール１５０については、以下でより詳細に説明する。
【0054】
チップ・ハンドラ２００は、製造プロセス中に第１のチップ１００Ａおよび第２のチップ１００Ｂをハンドリングし、担持し、支持し、または保持し、あるいはその組合せを行うために使用される。図２Ａ～図２Ｄに示すように、チップ・ハンドラ２００は、第１のキャビティ２１０と、第１のキャビティ２１０の底部に形成された第２のキャビティ２０８と、本体２０２を貫通して形成された開口部２１２とを有する本体２０２を含む。キャビティ２０８、２１０は、チップ・ハンドラ２００の本体２０２の窪んだまたは凹状の部分として与えられてもよい。第１のキャビティ２１０は、第２のキャビティ２０８に接続し、第２のキャビティ２０８は、開口部２１２と連通している。第２のキャビティ２０８の底部は、底面２０６に対応し、第１のキャビティ２１０の底部は、表面２０４に対応する。
【0055】
図１Ａ～図１Ｄに示すように、表面２０４は、第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂがチップ・ハンドラ２００に実装されたときに、各チップ１００の周辺領域において第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂの前面１０２Ａ、１０２Ｂを支持する。したがって、以下では、表面２０４は、しばしば「支持面」と呼ばれる。図１Ａ～図１Ｄおよび図２Ａ～図２Ｄに示す例示的な実施形態では、支持面２０４は、１つの平坦な連続面である。しかしながら、他の実施形態では、支持面２０４は、互いに分離された複数の表面領域を含むことができる。例えば、各チップ１００の中央領域に位置する追加の支持面があってもよい。したがって、チップ・ハンドラ２００は、第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂがチップ・ハンドラ２００に実装されたときに、第１のチップ１００Ａおよび第２のチップ１００Ｂの前面１０２Ａ、１０２Ｂを支持するための少なくとも１つの支持面２０４を有する。
【0056】
第１のチップ１００Ａおよび第２のチップ１００Ｂは、チップ・ハンドラ２００に実装され、適切なアライメント・ツールを使用することによって、チップ・ハンドラ２００に対して水平方向にアライメントされる。第１のチップ１００Ａおよび第２のチップ１００Ｂが、チップ・ハンドラ２００に対して水平方向にアライメントされ、チップ・ハンドラ２００に実装されると、チップ・ハンドラ２００の支持面２０４は、第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂの前面１０２Ａ、１０２Ｂに、それらの周辺領域で接触する。これにより、第１のチップ１００Ａの前面１０２Ａと第２のチップ１００Ｂの前面１０２Ｂとの間の垂直方向のアライメントも確立される。
【0057】
図１Ａ～図１Ｄに示すように、図２Ａ～図２Ｄに示す第２のキャビティ２０８は、第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂがチップ・ハンドラ２００に実装されたときに第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂの第１の組の端子および第２の組の端子１０６Ａ、１０６Ｂをキャビティ２０８内に収容するように、第１の組の端子および第２の組の端子の高さよりも高い高さを有する。第２のキャビティ２０８の縁部は、図１Ｃおよび図１Ｄの上面図および底面図において短い破線によって表されていることに留意されたい。第１のキャビティ２１０の縁部は、図１Ｄの底面図において短い破線によって表されている。また、各チップ１００の縁部は、図１Ｄの底面図において破線によって表されている。第１のキャビティ２１０は、第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂがチップ・ハンドラ２００に実装されたときに、第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂの本体を収容する。
【0058】
第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂが支持面２０４によってチップ・ハンドラ２００に実装されると、チップ１００Ａ、１００Ｂの裏面１０４Ａ、１０４Ｂが、チップ・ハンドラ２００の本体２０２から露出することにも留意されたい。また、記載される実施形態では、チップ１００Ａ、１００Ｂは、チップ・ハンドラ２００のキャビティ２０８、２１０に完全に収容されている。
【0059】
上述したように、チップ・ハンドラ２００は、開口部２１２も有し、この開口部２１２を通してブリッジ部材１２０が挿入され、第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂ上に配置される。この目的のために、開口部２１２は、図１Ｄに示すように、ブリッジ部材１２０が配置される所定の位置に位置決めされる。チップ１００Ａ、１００Ｂの背後の開口部２１２の縁部の一部が、図１Ｃの上面図において破線で表されていることに留意されたい。
【0060】
チップ・ハンドラ２００は、チップ１００Ａ、１００Ｂを有するチップ・ハンドラ２００が後述するチップ支持部材に組み付けられる際に、本体２０２の内側の空間を密封するための、チップ・ハンドラ２００の本体２０２の上部に設けられたガス密封部材２１８をさらに含むことができる。ガス密封部材２１８の例としては、ゴム、シリコーン、ガラス繊維、プラスチック・ポリマなどが挙げられるが、これらに限定されない。
【0061】
図１Ｃに示すように、上から見ると、第１のチップ１００Ａと第２のチップ１００Ｂとの間の間隙を通してブリッジ部材１２０（その前面１２２）を見ることができる。また、図１Ｄに示すように、底面から見ると、開口部２１２を通して、第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂに接合されたブリッジ部材１２０（その裏面１２４）、ならびに第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂの前面１０２Ａ、１０２Ｂの一部を見ることができる。
【0062】
一実施形態によると、チップ・ハンドラ２００は、第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂを支持面２０４に固定するための固定機構を含むことができる。固定機構の一部として、チップ・ハンドラ２００は、図２Ｃおよび図２Ｄにより明確に示されるように、支持面２０４に形成された一組の孔２１４を有する。一組の孔２１４は、適切なやり方で吸引（または真空）ラインに接続され、チップ１００Ａ、１００Ｂの前面１０２Ａ、１０２Ｂを吸引するために使用される。孔２１４は、ブリッジ－チップ連結部１３０および第２の組の端子１０６Ａ、１０６Ｂの外側領域である、チップ１００Ａ、１００Ｂの周辺領域に対応する箇所に開けられている。参考までに、一実施形態では、各チップ１００に対して数百マイクロメートル幅の周辺領域がある。孔２１４は、チップ１００Ａ、１００Ｂのそのような縁部領域に作製されてもよい。
【0063】
一組の孔２１４は、２つのサブセット、すなわち、第１のチップ１００Ａ用の第１のサブセットの孔２１４Ａ、および第２のチップ１００Ｂ用の第２のサブセットの孔２１４Ｂに分割することができる。孔２１４は、図２Ｃおよび図２Ｄに示すように、互いに離れて分布していてもよい。特定の実施形態では、孔２１４は、均等に分布していてもよい。好ましい実施形態では、一組の孔２１４は、少なくとも２つのサブセット、すなわち、まばらに分布する周辺サブセットの孔２１４（２１４Ａ－Ｐ、２１４Ｂ－Ｐとして表記される）と、周辺サブセットよりも密に分布する中心サブセットの孔２１４（２１４Ａ－Ｃ、２１４Ｂ－Ｃとして表記される）とに分割することができる。チップ１００とチップ・ハンドラ２００との間のＣＴＥ不整合が十分に小さくない場合に、加熱中の第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂ上の端子の不適切な変位を排除するように、ハンドラ中心に位置する孔の数は、ハンドラ周辺に位置する孔の数よりも多いことが好ましい。
【0064】
一実施形態によると、チップ・ハンドラ２００は、チップ１００Ａ、１００Ｂを有するチップ・ハンドラ２００がチップ支持部材に組み付けられる際に、本体２０２の内側の空間（少なくともキャビティ２０８を含む）にガスを供給するためのガス供給機構をさらに含むことができる。チップ・ハンドラ２００の本体２０２は、ガス密封部材２１８がチップ支持部材の表面に接触すると、ガス流容器として機能する。ガス供給機構の一部として、チップ・ハンドラ２００は、図１Ｂ、図１Ｄおよび図２Ｂ～図２Ｄに示すように、チップ・ハンドラ２００の本体２０２に開口し、本体２０２の内側の空間と連通するガス入口２１６Ｉおよびガス出口２１６Ｏを有する。
【0065】
特定の実施形態では、ガス入口２１６Ｉから供給されるガスは、空間内に収容されたチップ１００Ａ、１００Ｂの端子またはブリッジ部材１２０あるいはその両方を洗浄するための還元ガスを含むことができる。還元ガスとしては、例えば、気相ギ酸、水素ガス（水素と不活性ガス（例えば、窒素、アルゴン）との混合ガス）などが挙げられる。気相ギ酸は、好ましくは、端子上に形成された金属酸化物を除去することができる。また、ガス入口２１６Ｉから供給されるガスは、窒素ガス、アルゴンなどの希ガスなどの不活性ガスを含むこともできる。不活性ガスは、ブリッジング後に空間内のガスを置換するために使用されてもよい。
【0066】
チップ・ハンドラ２００の本体２０２は、シリコン、金属（例えば、純金属および合金）、セラミックなどの任意の材料で作ることができる。その目的のために、本体２０２の材料は、ある程度の剛性を有することができる。好ましい実施形態では、チップ・ハンドラ２００の本体２０２は、チップ１００Ａ、１００Ｂの材料と同様または同等の特定のＣＴＥ（熱膨張係数）を有する任意の材料で作ることができる。好ましい実施形態では、チップ・ハンドラ２００の本体２０２は、耐熱性、機械加工性、および気相ギ酸などの還元ガスに対する耐腐食性のうちの少なくとも１つ、より好ましくはすべてを有する任意の材料で作ることができる。チップ・ハンドラ２００の本体２０２に適したそのような材料の例としては、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、ハステロイ（Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ）（商標）（Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｒ）などを挙げることができる。特定の実施形態では、ＳＵＳ（Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ）、Ａｌ合金以外の純金属および合金を、チップ・ハンドラ２００の本体２０２に使用することができる。
【0067】
図３Ａ～図３Ｅおよび図４Ａ～図４Ｅを参照すると、本発明の一実施形態による、チップ・ハンドラを使用して、ブリッジされたマルチチップ・モジュールを製造するためのプロセスの概略図が示されている。ブリッジされたマルチチップ・モジュールの製造プロセスは、チップ・ハンドラを用いて複数のチップをブリッジ部材で相互接続するプロセスを含む。本実施形態において、図３Ａ～図３Ｅおよび図４Ａ～図４Ｅは、図１Ｃ～図１Ｄおよび図２Ｃ～図２Ｄの上面図および底面図において線Ｂ－Ｂ’によって表記される断面に対応する断面図を示す。しかしながら、図３Ａ～図３Ｅおよび図４Ａ～図４Ｅには、２つのチップ１００Ａ、１００Ｂと接触する支持面２０４の中央部分を含む、Ａ－Ａ’線に沿った断面部分も点線によって示されている。
【0068】
図３Ａに示すように、製造プロセスは、ボンディング・ヘッドを使用することによって、アライメント・マーク（図示せず）を有する第１のチップ１００Ａをチップ・ハンドラ２００に実装（mount）し、続いて、第１のチップ１００Ａの前面１０２Ａを、チップ・ハンドラ２００の支持面２０４に形成された第１のサブセットの孔２１４Ａによって吸引するステップを含むことができる。チップ・ハンドラ側のアライメント・マークは、チップ・ハンドラ２００の表面２０４、２０６Ａに形成することができる。チップ側のアライメント・マークは、端子が作製される前面１０２Ａ（第２のチップ１００Ｂも同様）に形成することができ、これにより、高精度なアライメントが可能となる。チップ・ハンドラ２００は、チップ・ボンダのボンディング・ステージ３００上に配置される。図３Ａ～図３Ｅおよび図４Ａ～図４Ｅにおいて、太い実線は、真空（減圧を含む）が現在オンになっている孔（および流路）を表すことに留意されたい。第１のチップ１００Ａは、チップ・ハンドラ２００に上下逆さまに（upside down）実装されている。第１のチップ１００Ａのブリッジングのための第１の組の端子１０８Ａ、および第２の組の端子１０６Ａは、チップ・ハンドラ２００のキャビティ２０８内に収容されている。
【0069】
図３Ｂに示すように、製造プロセスは、ボンディング・ヘッドを使用することによって、アライメント・マーク（図示せず）を有する第２のチップ１００Ｂをチップ・ハンドラ２００に実装し、続いて、チップ・ハンドラ２００の支持面２０４に形成された孔２１４Ｂによって第２のチップ１００Ｂの前面１０２Ｂを吸引するステップを含むこともできる。第２のチップ１００Ｂも、チップ・ハンドラ２００に上下逆さまに実装されている。第２のチップ１００Ｂの第１の組の端子１０８Ｂおよび第２の組の端子１０６Ｂは、チップ・ハンドラ２００のキャビティ２０８内に収容されている。
【0070】
図３Ａ～図３Ｂに示すステップを実行することによって、第１のチップ１００Ａおよび第２のチップ１００Ｂは、チップ１００Ａ、１００Ｂの前面１０２Ａ、１０２Ｂがチップ・ハンドラ２００の支持面２０４によって支持されるように、チップ・ハンドラ２００に実装される。したがって、第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂの前面１０２Ａ、１０２Ｂは、垂直方向にアライメントされる。２つの表面を垂直方向にアライメントするとは、２つの表面が面一であること、またはブリッジ－チップ接合に許容可能な差でアライメントされることを意味することに留意されたい。
【0071】
図３Ｃに示すように、製造プロセスは、第１のチップ１００Ａおよび第２のチップ１００Ｂをそれらの裏面１０４Ａ、１０４Ｂからボンディング・ステージ３００上に配置するステップを含むこともできる。配置するステップは、チップ・ハンドラ２００を逆さまにすることによって、第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂをボンディング・ステージ３００上に反転させるステップを含むことができる。ボンディング・ステージ３００は、記載された実施形態においてチップ支持部材として機能する。
【0072】
図３Ｄに示すように、製造プロセスは、ブリッジ・ハンドラ３１０に取り付けられたブリッジ部材１２０を準備するステップをさらに含むことができる。ブリッジ・ハンドラ３１０は、ブリッジ部材１２０を取り付けるための（ハンドラ）本体と、ブリッジ・ハンドラ３１０に取り付けられたガス漏れストッパ３１２とを含む。記載される実施形態では、ブリッジ・ハンドラ３１０は、チップ・ボンダのボンディング・ヘッドに取り付けられてもよい。ガス漏れストッパ３１２は、ブリッジ部材１２０がハンドラ本体によってチップ・ハンドラ２００の開口部２１２を通して挿入されたときに、チップ・ハンドラ２００とボンディング・ステージ３００とによって形成されたチャンバ空間を密閉するように、チップ・ハンドラ２００の開口部２１２を閉じるために使用される。ブリッジ・ハンドラ３１０のハンドラ本体は、図示されるように、ガス漏れストッパ３１２が固定される突出部を有することができる。ブリッジ・ハンドラ３１０のハンドラ本体に使用される材料の例としては、窒化アルミニウムおよびその材料が挙げられるが、これらに限定されない。ガス漏れストッパ３１２の例としては、ゴム、シリコーンなどが挙げられるが、これらに限定されない。
【0073】
ブリッジ部材１２０は、相互接続部が内部に作製された半導体チップまたは有機部材を含むことができるが、これらに限定されない。ブリッジ部材１２０は、１つのチップに接合される一方の側に形成された各端子を、別のチップにやはり接合されるもう一方の側に形成された対応する端子に相互接続する機能を有することができる。
【0074】
特定の実施形態では、ブリッジ部材１２０は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＳｂなどの半導体材料で作られてもよく、したがって、ブリッジ部材は、ブリッジ・チップである。他の特定の実施形態では、ブリッジ部材１２０は、有機材料および導電性パターンで作られてもよい。有機ブリッジ部材に使用される有機材料の例としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などの熱硬化性または熱可塑性高分子材料、ＰＩ（ポリイミド）、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）などの感光性絶縁樹脂が挙げられる。有機材料に埋め込まれる導電性パターンは、金属材料（例えば、Ｃｕ、Ａｌなど）および他の導電性材料のいずれであってもよい。
【0075】
ブリッジ部材１２０は、前面１２２と、前面１２２の反対側の裏面１２４とを有することもできる。前面１２２は、ブリッジングのための第３の組の端子１２６Ａ、１２６Ｂが形成された面である。図３Ｃに記載される実施形態では、ブリッジングのための第３の組の端子１２６は、一組の（マイクロ）バンプであってもよい。第３の組の端子１２６に含まれる一組のバンプは、第１のチップ１００Ａに接合するための第１のサブセットの端子１２６Ａと、第２のチップ１００Ｂに接合するための第２のサブセットの端子１２６Ｂとを含む、２つのサブセットに分割することができる。ブリッジ部材１２０は、ブリッジ・ハンドラ３１０のハンドラ本体によって裏面１２４から支持されてもよい。
【0076】
図３Ｅに示すように、製造プロセスは、ブリッジ部材１２０をチップ１００Ａ、１００Ｂの第１の組の端子１０８Ａ、１０８Ｂ上に配置するように、ブリッジ・ハンドラ３１０によって、アライメント・マーク（図示せず）を有するチップ・ハンドラ２００の開口部２１２を通してブリッジ部材１２０を挿入するステップを含むこともできる。アライメント・マークは、端子が作製されるチップ１００の前面１０２およびブリッジ部材１２０の前面１２２に形成されてもよく、これにより、高精度のアライメントが可能になる。ブリッジ部材１２０は、アライメントされたチップ１００Ａ、１００Ｂの前面１０２Ａ、１０２Ｂとブリッジ部材１２０の前面１２２が互いに向き合うように挿入される。また、第１のチップ１００Ａの第１の組の端子１０８Ａは、ブリッジ部材１２０の第１のサブセットの端子１２６Ａにアライメントされる。第２のチップ１００Ｂの第１の組の端子１０８Ｂは、ブリッジ部材１２０の第２のサブセットの端子１２６Ｂにアライメントされる。挿入ステップの間、ガス漏れストッパ３１２は、チップ・ハンドラ２００の上部に接触して、ブリッジ・ハンドラ３１０とチップ・ハンドラ２００との間の間隙を覆う。
【0077】
図３Ｅにも示すように、製造プロセスは、第１のチップ１００Ａおよび第２のチップ１００Ｂの端子１０８Ａ、１０８Ｂまたはブリッジ部材１２０の端子１２６Ａ、１２６Ｂあるいはその両方を洗浄するために、チャンバ空間内に還元ガスを供給するステップをさらに含むことができる。端子に形成された酸化金属は、還元ガスによって除去することができる。還元ガスとしては、例えば、気相ギ酸（例えば、気相ギ酸と窒素ガスとを適切な割合で混合したもの）、水素（例えば、水素と不活性ガス（例えば、窒素、アルゴンなど）との混合ガス）などが挙げられる。挿入するステップの間、チップ・ハンドラ２００、ボンディング・ステージ３００、およびガス漏れストッパ３１２を備えたブリッジ・ハンドラは、好ましくは閉空間であるチャンバ空間を提供するように組み立てられる。チャンバ空間は、第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂの第１の組の端子１０８Ａ、１０８Ｂならびにブリッジ部材１２０の端子１２６Ａ、１２６Ｂをチャンバ空間内に収容することができる。
【0078】
図４Ａに示すように、製造プロセスは、温度を上昇させるステップと、はんだ接合を行うステップと、ガスを不活性ガスで置換するステップと、冷却するステップとを含むこともできる。はんだ接合を行うことによって、ブリッジ部材１２０とチップ１００Ａ、１００Ｂとの間に、第１のサブセットのブリッジ－チップ連結部１３０Ａおよび第２のサブセットのブリッジ－チップ連結部１３０Ｂがそれぞれ形成される。記載される実施形態では、フリップ・チップ・ボンディングは、還元ガス環境で行われる。したがって、還元雰囲気での洗浄レス接合を達成することができる。また、チャンバ空間内に還元ガスを保持することができるため、ガスの腐食性によるチャンバ空間外の装置部品の腐食も防止することができる。
【0079】
図４Ｂに示すように、製造プロセスは、接合されたブリッジ部材１２０をブリッジ・ハンドラ３１０のハンドラ本体から解放するステップと、ブリッジ・ハンドラ３１０のハンドラ本体を、開口部２１２を通してチップ・ハンドラ２００から取り外すステップとを含むことができ、これにより、チップ・ハンドラ２００とボンディング・ステージ３００との間にブリッジされたモジュール１５０が残される。
【0080】
図４Ｃに示すように、製造プロセスは、チップ１００Ａ、１００Ｂの裏面１０４Ａ、１０４Ｂの側から、ブリッジ－チップ連結部１３０Ａ、１３０Ｂの周囲の場所にアンダーフィル材料を吐出するステップをさらに含むことができる。図４Ｂと比較すると、チップ・ハンドラ２００およびブリッジされたモジュール１５０が反転されていることに留意されたい。好ましい実施形態では、噴射吐出器２４０を使用して、チップ１００Ａ、１００Ｂ間の間隙を通してアンダーフィル材料の液滴２４２を注入することができる。この間隙は、一般に、１５０～４５０マイクロメートルの範囲にあってもよい。したがって、毛細管アンダーフィルに使用される典型的なニードルのサイズよりも小さいサイズを有する液滴２４２を注入することができる噴射吐出器を好ましくは採用することができる。好ましい実施形態では、アンダーフィル材料を吐出する前に、プラズマ処理を行うことができる。ブリッジング後にアンダーフィル材料を施すことができるため、ＮＣＰ（非導電性ペースト）と比較してより良好な材料特性（例えば、より高い接着性）を有する通常の毛細管タイプのアンダーフィルを採用することができ、これにより、連結部の欠陥のリスクが低減する。
【0081】
図４Ｄに示すように、製造プロセスは、孔２１４の吸引をオフにすることによって、ブリッジされたモジュール１５０をチップ・ハンドラ２００から解放し、ボンディング・ヘッド３２０によって、ブリッジされたモジュール１５０をチップ・ハンドラ２００からピック・アップするステップを含むこともできる。ボンディング・ヘッド３２０は、チップ１００Ａ、１００Ｂの裏面１０４Ａ、１０４Ｂを吸引するための一組の孔３２２Ａ、３２２Ｂを有することができる。本プロセスは、吐出されたアンダーフィル材料１３２をオーブン内で硬化させるステップを含むこともできる。
【0082】
図４Ｅに示すように、製造プロセスは、インタポーザなどの基板１４０上にブリッジされたモジュール１５０を実装し、続いて、リフローを行うステップを含むこともできる。基板１４０は、ブリッジ部材１２０と基板１４０との間の干渉を回避するために、凹部またはキャビティ１４２を有することができる。リフローを行うことによって、第１のサブセットの連結部１４６Ａおよび第２のサブセットの連結部１４６Ｂが、チップ１００Ａ、１００Ｂと基板１４０との間にそれぞれ形成される。リフロー・ステップの後、任意の適切なパッケージング・プロセスを行って、最終的なブリッジされたマルチチップ・モジュールを製造することができる。
【0083】
図５を参照すると、本発明の一実施形態によるブリッジされたマルチチップ・モジュールの製造装置１０の概略図が示されている。図５に示すように、製造装置１０は、上述したボンディング・ステージ３００と、チップ・ハンドラ２００と、ボンディング・ヘッド３２０とを含む。製造装置１０は、制御モジュール２０、ＸＹ位置決めモジュール３０、Ｚ位置決めモジュール４０、ならびに吸引システム６０、還元ガス供給器７０、および不活性ガス供給器８０をさらに含む。
【0084】
ボンディング・ステージ３００は、その上に配置された物または対象物を支持するために使用される。ボンディング・ステージ３００は、ボンディング・ステージ３００をＸ－Ｙ次元で（水平方向に）位置決めするために使用されるＸＹ位置決めモジュール３０に取り付けられている。ＸＹ位置決めモジュール３０は、図３Ａ～図３Ｂに示すように、チップ・ハンドラ２００がボンディング・ステージ３００上に配置されたときに、複数のチップ１００をチップ・ハンドラ２００に対して水平方向にアライメントするために使用される。ボンディング・ステージ３００は、図３Ｃ～図３Ｅおよび図４Ａ～図４Ｂに示すように、複数のチップ１００をそれらの裏面１０４から支持するために使用することもでき、チップ支持部材として機能することができる。
【0085】
チップ・ハンドラ２００は、製造プロセス中に複数のチップ１００をハンドリングし、担持し、支持し、または保持し、あるいはその組合せを行うために使用される。チップ・ハンドラ２００は、チップ・ハンドラ２００をＺ次元で（Ｚ１、垂直方向に）位置決めするために使用されるＺ位置決めモジュール４０に回転可能に取り付けられている。Ｚ位置決めモジュール４０は、必要に応じてチップ・ハンドラ２００を上下に反転させることができる。
【0086】
ボンディング・ヘッド３２０は、ブリッジされたモジュール１５０をハンドリングするために使用される。ボンディング・ヘッド３２０は、ボンディング・ヘッド３２０をＺ次元で（Ｚ２、垂直方向に）位置決めするために使用される任意のＺ位置決め手段に取り付けられてもよい。ブリッジ部材１２０を挿入するために使用されるブリッジ・ハンドラ３１０もボンディング・ヘッド３２０に取り付けることができる。
【0087】
吸引システム６０は、チップ・ハンドラ２００に形成された孔２１４からチップ１００の前面１０２を吸引するために使用される。吸引システム６０は、真空ポンプと、チップ・ハンドラ２００および真空ポンプの流路に接続された真空配管と、ガスの流れを制御するためのバルブとを含むことができる。
【0088】
還元ガス供給器７０は、チップ・ハンドラ２００内のチャンバ空間に還元ガスを供給するために使用される。気相ギ酸が採用される実施形態では、還元ガス供給器７０は、ギ酸を保持するためのタンクと、ギ酸を気化させるための加熱チャンバと、チップ・ハンドラ２００の入口２１６Ｉおよび加熱チャンバに接続されたガス流配管と、ガスの流れを制御するためのバルブとを含むことができる。水素ガス（水素と不活性ガス（例えば、窒素、アルゴン）の混合ガス）が採用される実施形態では、還元ガス供給器７０は、水素ガスをチップ・ハンドラ２００内のチャンバ空間に供給するためのガス・ボンベを含むことができる。
【0089】
不活性ガス供給器８０は、チップ・ハンドラ２００内のチャンバ空間に不活性ガスを供給して、チャンバ空間に残留する還元ガスを置換するために使用される。不活性ガス供給器８０は、ガスを供給するためのガス・ボンベと、チップ・ハンドラ２００の入口２１６Ｉおよびボンベに接続されたガス流配管と、ガスの流れを制御するためのバルブとを含むことができる。不活性ガス供給器８０は、還元ガスと混合するための不活性ガスを供給するためにも使用することができる。
【0090】
製造装置１０は、アンダーフィル材料を吐出するための噴射吐出器２４０をさらに含むことができ、これは図４Ｃに示されており、図５では省略されている。また、製造装置１０は、ブリッジ部材１２０を挿入するために使用されるブリッジ・ハンドラ３１０をさらに含むことができ、これは図３Ｄ～図３Ｅおよび図４Ａに示されており、図５では省略されている。
【0091】
制御モジュール２０は、処理回路および電子部品を含むことができ、ＸＹ位置決めモジュール３０、Ｚ位置決めモジュール４０、ボンディング・ヘッド３２０、吸引システム６０、還元ガス供給器７０、不活性ガス供給器８０、および噴射吐出器２４０を動作させる。制御モジュール２０は、図３Ａ～図３Ｅおよび図４Ａ～図４Ｅに示す、チップ１００をチップ・ハンドラ２００に実装するステップ、チップ・ハンドラ２００を反転させるステップ、ブリッジ部材をハンドリングするステップ、アンダーフィル材料を吐出するステップ、ブリッジされたモジュール１５０をチップ・ハンドラ２００から解放するステップ、およびブリッジされたモジュール１５０を基板１４０に実装するステップのうちのいずれか１つを制御する。
【0092】
ボンディング・ステージ３００は、ＸＹ方向に沿って移動するものとして説明し、チップ・ハンドラ２００およびボンディング・ヘッド３２０は、ｚ方向に沿って移動するものとして説明したが、ボンディング・ステージ５００に対するハンドラまたはヘッド（２００、３１０、３２０）の相対位置が３次元的に決定される限り、どのような構成が採用されてもよい。
【0093】
図６Ａ～図６Ｃを参照すると、本発明の一実施形態による、ブリッジされたマルチチップ・モジュールの製造装置で使用される、チップ・ハンドラ、チップ支持部材、ならびにチップ・ハンドラおよびチップ支持部材に実装されたブリッジされたモジュールの概略図が示されている。ブリッジされたマルチチップ・モジュールの製造装置は、チップ・ハンドラおよびチップ支持部材を用いて複数のチップをブリッジ部材によって相互接続する装置を含む。
【0094】
図１Ａ～１Ｄ、図２Ａ～２Ｄ、図３Ａ～３Ｅ、図４Ａ～４Ｅおよび図５を参照して説明した例示的な実施形態は、好ましくは、ほぼ同じ厚さを有する複数のチップ１００を相互接続するために使用される。図６Ａ～図６Ｃに示す例示的な実施形態は、好ましくは、異なる厚さを有する複数のチップを相互接続するために使用される。
【0095】
図６Ａ～図６Ｃは、チップ・ハンドラ２００およびチップ支持部材２５０と、それらによって担持されたブリッジされたモジュール１５０とを表す。図６Ａ～図６Ｃに示すチップ・ハンドラ２００は、特に断りのない限り、図１Ａ～図１Ｄおよび図２Ａ～図２Ｄに示すチップ・ハンドラ２００とほぼ同じ構造を有する。
【0096】
図６Ａおよび図６Ｂは、チップ・ハンドラ２００とチップ支持部材２５０との組立体の断面図を示す。図６Ｃは、チップ・ハンドラ２００とチップ支持部材２５０との組立体の上面図を示す。図６Ａおよび図６Ｂに示す断面図は、図６Ｃの上面図に示す線Ａ－Ａ’および線Ｂ－Ｂ’で示す断面にそれぞれ対応していることに留意されたい。
【0097】
図６Ａ～図６Ｃに示すように、ブリッジされたモジュール１５０は、チップ・ハンドラ２００とチップ支持部材２５０との組立体によって担持されている。ブリッジされたモジュール１５０は、チップ・ハンドラ２００に実装された２つのチップ１００Ａ、１００Ｂと、ブリッジ・チップ連結部１３０によって２つのチップ１００Ａ、１００Ｂに接合された１つのブリッジ部材１２０とを含む。図６Ａ～図６Ｃに示すチップ１００Ａ、１００Ｂは、異なる厚さを有する。例えば、第２のチップ１００Ｂは、第１のチップ１００Ａよりも薄い厚さを有するように裏面研削されている。図６Ａ～図６Ｃに示すチップ・ハンドラ２００、チップ１００、およびブリッジ部材１２０は、特に断りのない限り、図１Ａ～図１Ｄおよび図２Ａ～図２Ｄに示すものと同じであることに留意されたい。
【0098】
チップ・ハンドラ２００は、製造プロセス中に、第１のチップ１００Ａおよび第２のチップ１００Ｂを前面１０２Ａ、１０２Ｂからハンドリングし、担持し、支持し、または保持し、あるいはその組合せを行うめに使用される。チップ支持部材２５０は、プロセス中に、第１のチップ１００Ａおよび第２のチップ１００Ｂをそれらの裏面１０４Ａ、１０４Ｂからハンドリングし、担持し、支持し、または保持し、あるいはその組合せを行うためにも使用される。
【0099】
図６Ａ～図６Ｃに示すように、チップ支持部材２５０は、第１のベース部２５２Ａと、第２のベース部２５２Ｂとを有する。第１のベース部２５２Ａは、第１のチップ１００Ａを裏面１０４Ａから保持するための第１の水平面を有する。第２のベース部２５３Ｂは、第２のチップ１００Ｂを裏面１０４Ｂから保持するための第２の水平面を有する。第１の水平面と第２の水平面との間の位置関係は、記載された実施形態では固定されている。
【0100】
チップ支持部材２５０は、第１のベース部２５２Ａ上に形成された第１の厚さ調整層２５４Ａと、第２のベース部２５２Ｂ上に形成された第２の厚さ調整層２５４Ｂとをさらに含む。各チップ１００のベース部２５２の厚さは、チップ１００Ａ、１００Ｂの公称厚さに基づいて設計されることに留意されたい。第１および第２の厚さ調整層２５４Ａ、２５４Ｂは、チップの製造に起因する厚さのばらつきの影響を排除するために設けられている。
【0101】
チップ支持部材２５０は、開口部２６０も有し、これを通してアンダーフィル材料が吐出される。この目的のために、開口部２６０は、図６Ｃに示すように、ブリッジ部材１２０が配置される所定の位置に配置される。上から見ると、開口部２６０および第１のチップ１００Ａと第２のチップ１００Ｂとの間の間隙を通して、ブリッジ部材１２０（その前面１２２）を見ることができる。
【0102】
チップ支持部材２５０は、チップ支持部材２５０をチップ・ハンドラ２００に着脱するための着脱機構２５６を含むことができる。チップ支持部材２５０は、チップ１００Ａ、１００Ｂをチップ支持部材２５０に固定するための一組の孔２５８Ａ、２５８Ｂを有することができる。一組の孔２５８Ａ、２５８Ｂは、適切なやり方で真空ラインに接続され、チップ１００Ａ、１００Ｂの裏面１０４Ａ、１０４Ｂを吸引するために使用される。他の実施形態では、着脱機構は、チップ支持部材２５０の代わりにチップ・ハンドラ２００に設けられてもよいことに留意されたい。
【0103】
チップ支持部材２５０は、チップ・ハンドラ２００の材料と同様の、シリコン、金属、セラミックなどの任意の材料で作ることができる。その目的ために、チップ支持部材２５０の材料は、ある程度の剛性を有していてもよい。チップ支持部材２５０を作るのに適した材料の例としては、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、ハステロイ（Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ）（商標）（Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｒ）などを挙げることができる。
【0104】
ここで一連の図７Ａ～図７Ｄおよび図８Ａ～図８Ｄを参照すると、本発明の一実施形態による、チップ・ハンドラおよびチップ支持部材を使用して、ブリッジされたマルチチップ・モジュールを製造するためのプロセスの概略図が示されている。図７Ａ～図７Ｄおよび図８Ａ～図８Ｄは、図３Ａ～図３Ｅおよび図４Ａ～図４Ｅと同様に、図６Ｃの上面図および底面図における線Ｂ－Ｂ’で示される断面に対応する断面図を示していることに留意されたい。
【0105】
図７Ａに示すように、プロセスは、アライメント・マーク（図示せず）を有する第１のチップ１００Ａおよび第２のチップ１００Ｂを実装し、続いて、第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂの前面１０２Ａ、１０２Ｂを一組の孔２１４Ａによって吸引するステップを含むことができる。チップ・ハンドラ２００は、チップ・ボンダのボンディング・ステージ３００上に配置される。チップ１００Ａ、１００Ｂは、チップ・ハンドラ２００に実装され、チップ１００Ａ、１００Ｂの前面１０２Ａ、１０２Ｂは、これらチップの厚さが異なっていても垂直方向にアライメントされている。
【0106】
図７Ｂに示すように、プロセスは、チップ支持部材２５０をチップ・ハンドラ２００に取り付けて、チップ支持部材２５０によってチップ１００Ａ、１００Ｂをそれらの裏面１０４Ａ、１０４Ｂから支持するステップも含むことができる。
【0107】
図７Ｃに示すように、製造プロセスは、ガス漏れストッパ３１２が固定されたブリッジ・ハンドラ３１０に取り付けられたブリッジ部材１２０を準備するステップをさらに含むことができる。ブリッジ部材１２０は、端子１２６Ａ、１２６Ｂを含む前面１２２が下を向くように、ブリッジ・ハンドラ３１０のハンドラ本体によって裏面１２４から支持されてもよい。チップ・ハンドラ２００、チップ支持部材２５０、およびチップ１００Ａ、１００Ｂは、反転されていることに留意されたい。
【0108】
図７Ｄに示すように、製造プロセスは、ブリッジ部材１２０をチップ１００Ａ、１００Ｂ上に配置するように、アライメント・マーク（図示せず）を有するチップ・ハンドラ２００の開口部２１２を通してブリッジ部材１２０を挿入するステップも含むことができる。挿入ステップの間、ガス漏れストッパ３１２は、チップ・ハンドラ２００の上部に接触する。図７Ｄにも示すように、本プロセスは、端子に形成された酸化物を除去するために、チャンバ空間内に還元ガスを供給するステップをさらに含むことができる。本プロセスは、温度を上昇させるステップ、はんだ接合を行うステップ、ガスを不活性ガスで置換するステップ、および冷却するステップも含むことができる。はんだ接合を行うことによって、ブリッジ部材１２０とチップ１００Ａ、１００Ｂとの間にブリッジ－チップ連結部１３０Ａ、１３０Ｂがそれぞれ形成される。記載された実施形態において、フリップ・チップ・ボンディングは、図３Ａ～図３Ｅおよび図４Ａ～図４Ｅに記載された実施形態におけるものと同様の還元ガス環境において行われる。
【0109】
図８Ａに示すように、本プロセスは、ブリッジ・ハンドラ３１０のハンドラ本体からブリッジ部材１２０を解放するステップと、ブリッジ・ハンドラ３１０のハンドラ本体をチップ・ハンドラ２００から取り外すステップと、チップ・ハンドラ３１０とチップ支持部材２５０との組立体を反転させるステップと、チップの裏面１０４Ａ、１０４Ｂの側からブリッジ－チップ連結部１３０Ａ、１３０Ｂの周囲の場所にアンダーフィル材料を吐出するステップとをさらに含むことができる。アンダーフィル材料の液滴２４２は、背後に配置された噴射吐出器２４０から開口部２６０を通して注入される。
【0110】
図８Ｂに示すように、製造プロセスは、孔２１４の吸引をオフにすることによって、ブリッジされたモジュール１５０をチップ・ハンドラ２００から解放し、チップ支持部材２５０によって、ブリッジされたモジュール１５０をピック・アップするステップも含むことができる。ここで、孔２５８の吸引をオンにして、チップ１００Ａ、１００Ｂの裏面１０４Ａ、１０４Ｂを吸引する。本プロセスは、吐出されたアンダーフィル材料１３２をオーブン内で硬化させるステップも含むことができる。
【0111】
図８Ｃに示すように、本プロセスは、コンタクト・パッド１４４Ａ、１４４Ｂが表面に形成された基板１４０を準備するステップも含むことができる。基板１４０は、基板１４０とその上に実装されたブリッジ部材１２０との間の干渉を回避するために、凹部またはキャビティ１４２を有することができる。図８Ｄに示すように、製造プロセスは、ブリッジされたモジュール１５０を基板１４０に実装するステップ、およびリフローを行うステップも含むことができる。リフローを行うことによって、チップ１００Ａ、１００Ｂと基板１４０との間に一組の連結部１４６Ａ、１４６Ｂが形成される。リフロー・ステップの後、任意の適切なパッケージング・プロセスを行って、最終的なブリッジされたマルチチップ・モジュールを製造することができる。
【0112】
図９Ａ～図９Ｃは、本発明の一実施形態による、チップ・ハンドラ２００を使用せずに、２つのチップとブリッジ部材とを順に接合した場合のアライメント不良の概略図を示す。チップ・ハンドラ２００は、複数のチップ１００間の精密なプリアライメントを行う機能を提供する。チップ・ハンドラ２００を使用しない場合は、外部基板に接合される第１のチップ１００Ａと第２のチップ１００Ｂとの間のアライメント不良を防止するために、第１のチップ１００Ａとブリッジ部材１２０との間、および第２のチップ１００Ｂとブリッジ部材１２０との間の各アライメント精度は、１０倍以上の精度が要求される。
【0113】
図９Ａは、第１のチップ９００Ａにブリッジ部材９２０を接合する第１の接合におけるアライメント不良を示す概略図である。図９Ｂは、第１のチップ９００Ａに既に接合されているブリッジ部材９２０に第２のチップ９００Ｂを接合する第２の接合におけるアライメント不良を示す概略図である。第２の接合により、ブリッジ・モジュール９５０がもたらされる。第１および第２の接合プロセスにおけるアライメント不良は、個々には許容可能であると仮定する。図９Ｃは、ブリッジ・モジュール９５０を基板９４０に接合する第３の接合におけるアライメント不良の概略図を示す。第１および第２の接合におけるアライメント不良のそれぞれが個々に許容可能であったとしても、ブリッジ・モジュール９５０と基板９４０との間のアライメント不良は、許容不可能な場合がある。ある程度の回転アライメント不良が発生することを考慮すると、連結点からの距離が大きくなるにつれ変位が大きくなるため、連結部から離れた位置でのアライメント不良は、許容不可能な場合がある。
【0114】
関連するプロセスとは対照的に、本発明の例示的な実施形態によるチップ・ハンドラ２００は、以下のプロセスを可能にする。１つのブリッジ部材が、マスク設計レベルの精度を有するアライメント・マークを有するチップ・ハンドラ２００に対して予めアライメントされた「異なるチップ」上の２つの領域に接合され、次いで、ブリッジされた２つのチップが基板に同時に接合される。
【0115】
図１０Ａ～図１０Ｂを参照すると、本発明の一実施形態による、図６Ａ～図６Ｃに示すチップ・ハンドラ２００とチップ支持部材２５０との組合せと同等に機能する一組のチップ・ハンドリング固定具の概略図が表されている。図１０Ａ～図１０Ｂに示す一組のチップ・ハンドリング固定具は、好ましくは、図６Ａ～図６Ｃに示す実施形態と同様に、厚さの異なる複数のチップを相互接続するために使用される。
【0116】
図１０Ａ～図１０Ｂは、一組のチップ・ハンドリング固定具と、ボンディング・ステージ５００と、一組のチップ・ハンドリング固定具によって担持されたブリッジされたモジュール１５０を有するボンディング・ヘッド５１０とを表す。図１０Ａおよび図１０Ｂは、本構造の断面図を示す。
【0117】
図１０Ａ～図１０Ｂに示すように、一組のチップ・ハンドリング固定具は、２つのベースライン固定具４０２、４０４（第１のベースライン固定具４０４および第２のベースライン固定具４０２）と、４つのステージ固定具４０６、４０８、４１０Ａ、４１０Ｂ（第１のステージ固定具４０８、第２のステージ固定具４０６、および第３のステージ固定具４１０Ａ、４１０Ｂ）とを含む。一組のチップ・ハンドリング固定具４０２～４０８、４１０Ａおよび４１０Ｂは、図６Ａ～図６Ｃに示すチップ・ハンドラ２００とチップ支持部材２５０との組立体を複数の部品に分割して得られる一組の部品に対応することに留意されたい。一組のチップ・ハンドリング固定具４０２～４０８、４１０Ａおよび４１０Ｂは、ボンディング・ステージ５００とボンディング・ヘッド５１０との間に配置されている。
【0118】
第１のベースライン固定具４０４、第２のベースライン固定具４０２、および第２のステージ固定具４０６（その一部）の第１のスタックは、チップ・ハンドラ２００に対応する。第２のステージ固定具４０６（その一部）、第１のステージ固定具４０８、および第３のベースライン固定具４１０Ａ、４１０Ｂの第２のスタックは、チップ支持部材２５０に対応する。特に断りのない限り、固定具（４０２、４０４、４０６）の第１のスタックおよび固定具（４０６、４０８、４１０Ａ、４１０Ｂ）の第２のスタックの機能は、それぞれ図６Ａ～図６Ｃに示すチップ・ハンドラ２００およびチップ支持部材２５０とほぼ同じである。
【0119】
第１のベースライン固定具４０４は、チップ・ハンドラ２００のキャビティ２０８および支持面２０４にそれぞれ対応するキャビティ４１４および支持面４０５を提供する。第２のベースライン固定具４０２は、チップ・ハンドラ２００の開口部２１２に対応する開口部４１６を有する。第３のステージ固定具４１０Ａ、４１０Ｂは、チップ支持部材２５０の第１および第２のベース部２５２Ａ、２５２Ｂに対応する。第３のベースライン固定具４１０Ａ、４１０Ｂ上に形成された層４１２Ａ、４１２Ｂは、チップ支持部材２５０の第１および第２の厚さ調整層２５４Ａ、２５４Ｂに対応する。
【0120】
一組のチップ・ハンドリング固定具には、これらの固定具を吸引力によってボンディング・ステージ５００およびボンディング・ヘッド５１０に対して固定および解放するための一組の吸引ラインが設けられている。図１１Ａ～図１１Ｃは、一組のチップ・ハンドリング固定具に形成された一組の吸引ライン（書式「Ｖ－ｘ－ｙｙ－ｚ」として表記される）を示す。図１１Ａおよび図１１Ｂは、断面図も示しているが、図１１Ｃは、第２のベースライン固定具４０２の表面の平面図を示す。図６Ａ～図６Ｂに示すガス入口およびガス出口は省略されていることに留意されたい。
【0121】
図１１Ａ～図１１Ｂに示すように、固定具を吸い付けるまたは吸引するための複数の吸引ライン（または流路）があり、各吸引ラインは、固定具、ボンディング・ステージ５００、およびボンディング・ヘッド５１０のうちの少なくとも１つの要素を貫通して形成され、ボンディング・ステージまたはヘッド側からルーティングされている。固定具を吸引するための吸引ラインの機能は以下の通りである。
【0122】
Ｖ－ｈ－ｂｆ－１によって表記される吸引ラインは、ボンディング・ヘッド５１０および第２のベースライン固定具４０２を貫通して形成され、ボンディング・ヘッド側（－ｈ）から第１のベースライン固定具４０４の表面（－ｂｆ－１）に達するようにルーティングされている。
【0123】
Ｖ－ｈ－ｂｆ－２によって表記される吸引ラインは、ボンディング・ヘッド５１０を貫通して形成され、ボンディング・ヘッド側（－ｈ）から第２のベースライン固定具４０２の表面（－ｂｆ－２）に達するようにルーティングされている。
【0124】
Ｖ－ｈ－ｓｆ－１によって表記される吸引ラインは、ボンディング・ヘッド５１０、ベースライン固定具４０２、４０４、および第２のステージ固定具４０６を貫通して形成され、ボンディング・ヘッド側（－ｈ）から第１のステージ固定具４０８の表面（－ｓｆ－１）に達するようにルーティングされている。
【0125】
Ｖ－ｈ－ｓｆ－２によって表記される吸引ラインは、ボンディング・ヘッド５１０およびベースライン固定具４０２、４０４を貫通して形成され、ボンディング・ヘッド側（－ｈ）から第２のステージ固定具４０６の表面（－ｓｆ－２）に達するようにルーティングされている。
【0126】
Ｖ－ｓ－ｓｆ－１によって表記される吸引ラインは、ボンディング・ステージ５００を貫通して形成され、ボンディング・ステージ側（－ｓ）から第１のステージ固定具４０８の表面（－ｓｆ－１）に達するようにルーティングされている。
【0127】
Ｖ－ｓ－ｓｆ－２によって表記される吸引ラインは、ボンディング・ステージ５００および第１のステージ固定具４０８を貫通して形成され、ボンディング・ステージ側（－ｓ）から第２のステージ固定具４０６の表面（－ｓｆ－２）に達するようにルーティングされている。
【0128】
Ｖ－ｓ－ｂｆ－１／２（略記）によって表記される吸引ラインは、ボンディング・ステージ５００およびステージ固定具４０６、４０８（およびｂｆ－２のための第１のベースライン固定具４０４も）を貫通して形成され、ボンディング・ステージ側（－ｓ）から第１のベースライン固定具４０４（ｂｆ－２のための第２のベースライン固定具４０２）の表面に達するようにルーティングされている。
【0129】
Ｖ－ｓ－ｓｆ－Ａによって表記される吸引ラインは、ボンディング・ステージ５００および第１のステージ固定具４０８を貫通して形成され、ボンディング・ステージ側（－ｓ）から第３のステージ固定具４１０Ａの表面に達するようにルーティングされている。
【0130】
Ｖ－ｓ－ｓｆ－Ｂによって表記される吸引ラインは、ボンディング・ステージ５００および第１のステージ固定具４０８を貫通して形成され、ボンディング・ステージ側（－ｓ）から第３のステージ固定具４１０Ｂの表面に達するようにルーティングされている。
【0131】
図１１Ａ～図１１Ｂに示すように、チップ１００Ａ、１００Ｂを吸引するための複数の吸引ライン（または流路）もあり、各吸引ラインは、固定具、ボンディング・ステージ５００、およびボンディング・ヘッド５１０のうちの少なくとも１つの要素を貫通して形成され、ボンディング・ステージまたはヘッド側からルーティングされている。チップを吸引する吸引ラインの機能は以下の通りである。
【0132】
Ｖ－ｈ－ｃｐ－Ａによって表記される吸引ラインは、要素５１０、４０２を貫通して形成され、第２のベースライン固定具４０２の表面に沿って横断し、次いで、第２のベースライン固定具４０４を貫通して延在しており、ボンディング・ヘッド側（－ｈ）から、支持面４０５および第１のチップ１００Ａの前面１０２Ａ（ｃｐ－Ａ）に達するようにルーティングされている。
【0133】
Ｖ－ｈ－ｃｐ－Ｂによって表記される吸引ラインは、要素５１０、４０２を貫通して形成され、第２のベースライン固定具４０２の表面に沿って横断し、次いで、第２のベースライン固定具４０４を貫通して延在しており、ボンディング・ヘッド側（－ｈ）から、支持面４０５および第２のチップ１００Ｂの前面１０２Ｂ（ｃｐ－Ｂ）に達するようにルーティングされている。
【0134】
Ｖ－ｓ－ｔｃｐ－Ａによって表記される吸引ラインは、要素５００、４０８、４０６、４０４を貫通して形成され、第２のベースライン固定具４０２の表面に沿って横断し、次いで、第２のベースライン固定具４０４を貫通して戻るように延在しており、ボンディング・ヘッド側（－ｓ）から、支持面４０５および第１のチップ１００Ａの前面１０２Ａ（ｔｃｐ－Ａ）に達するようにルーティングされている。
【0135】
Ｖ－ｓ－ｔｃｐ－Ｂによって表記される吸引ラインは、要素５００、４０８、４０６、４０４を貫通して形成され、第２のベースライン固定具４０２の表面に沿って横断し、次いで、第２のベースライン固定具４０４を貫通して戻るように延在しており、ボンディング・ヘッド側（－ｓ）から、支持面４０５および第２のチップ１００Ｂの前面１０２Ｂ（ｔｃｐ－Ｂ）に達するようにルーティングされている。
【0136】
Ｖ－ｓ－ｂｃｐ－Ａによって表記される吸引ラインは、ボンディング・ステージ５００およびステージ固定具４０８、４１０Ａを貫通して形成され、ボンディング・ヘッド側（－ｓ）から第１のチップ１００Ａの裏面１０４Ａ（ｂｃｐ－Ａ）に達するようにルーティングされている。
【0137】
Ｖ－ｓ－ｂｃｐ－Ｂによって表記される吸引ラインは、ボンディング・ステージ５００およびステージ固定具４０８、４１０Ｂを貫通して形成され、ボンディング・ヘッド側（－ｓ）から第２のチップ１００Ｂの裏面１０４Ｂ（ｂｃｐ－Ｂ）に達するようにルーティングされている。
【0138】
Ｖ－ｈ－ｃｐ－Ａ、Ｖ－ｈ－ｃｐ－Ｂ、Ｖ－ｓ－ｔｃｐ－Ａ、Ｖ－ｓ－ｔｃｐ－Ｂによって表記される吸引ラインのための第２のベースライン固定具４０２の表面に沿って横断する流路は、第２のベースライン固定具４０２の表面の平面図を示す図１１Ｃに描かれている。他の吸引ラインに対応する第２のベースライン固定具４０２を貫通して形成された垂直孔は、図１１Ｃでは省略されていることに留意されたい。
【0139】
Ｖ－ｈ－ｃｐ－Ａ、Ｖ－ｈ－ｃｐ－Ｂ、Ｖ－ｓ－ｔｃｐ－Ａ、およびＶ－ｓ－ｔｃｐ－Ｂによって表記される吸引ラインは、支持面２０４に形成された一組の孔２１４に対応する。Ｖ－ｓ－ｂｃｐ－Ａ、Ｖ－ｓ－ｂｃｐ－Ｂによって表記される吸引ラインは、チップ支持部材２５０の一組の孔２５８Ａ、２５８Ｂに対応する。
【0140】
Ｖ－ｓ－ｔｃｐ－Ａ、Ｖ－ｓ－ｔｃｐ－Ｂによって表記される一組の吸引ラインは、ボンディング・ステージ側から支持面４０５に形成された孔までルーティングされた第１の組の流路である。Ｖ－ｈ－ｃｐ－Ａ、Ｖ－ｈ－ｃｐ－Ｂによって表記される一組の吸引ラインは、ボンディング・ヘッド側から支持面４０５に形成された孔までルーティングされた第２の組の流路である。
【0141】
図１２Ａ～図１２Ｂは、チップ・ハンドリング固定具の一組の吸引ラインの動作を示す。図１２Ａおよび図１２Ｂは、構造の断面図も示す。図１２Ａ～図１２Ｂ（同じことが残りの図１３Ａ～図１８Ｃにも当てはまり得る）において、太い実線は、真空が現在オンになっている吸引ライン（または流路）を表すことに留意されたい。
【0142】
図１２Ａに示す動作は、図７Ａに示す状況に対応する。図１２Ａに示すように、第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂは、第１のベースライン固定具４０４によって提供される支持面４０５に取り付けられ、前面１０２Ａ、１０２Ｂは、吸引ラインＶ－ｈ－ｃｐ－Ａ、Ｖ－ｈ－ｃｐ－Ｂによって吸引されている。この状況で、吸引ラインＶ－ｈ－ｂｆ－１、Ｖ－ｈ－ｂｆ－２、Ｖ－ｈ－ｃｐ－Ａ、Ｖ－ｈ－ｃｐ－Ｂの排気がオンにされる。
【0143】
図１２Ｂに示す動作は、図７Ｄに示す状況に対応する。図１２Ｂに示すように、チップ１００Ａ、１００Ｂは、一組のチップ・ハンドリング固定具４０２～４０８、４１０Ａ、４１０Ｂによって保持されている。この状況で、ボンディング・ステージ側からの吸引ライン（Ｖ－ｓ－ｓｆ－１、Ｖ－ｓ－ｓｆ－１／２、Ｖ－ｓ－ｔｃｐ－Ａ、Ｖ－ｓ－ｂｃｐ－Ａ、Ｖ－ｓ－ｔｃｐ－Ｂ、Ｖ－ｓ－ｂｃｐ－Ｂ）の真空排気がオンにされる。ボンディング・ヘッド側からの吸引ラインの排気が停止される。ブリッジ・ハンドラ５２０によって保持されたブリッジ部材１２０は、第２のベースライン固定具４０２の開口部４１６を通して挿入することができる。図１２Ｂには示されていないが、ブリッジ・ハンドラ５２０が、ブリッジングの後にアンダーフィルを施す場合に好ましくは使用されるガス漏れストッパを有する場合、ガス漏れストッパは、第２のベースライン固定具４０２の上部に接触して第２のベースライン固定具４０２とブリッジ・ハンドラ５２０との間の間隙を密封することができる。
【0144】
一連の図１３Ａ～図１３Ｃ、図１４Ａ～図１４Ｃ、図１５Ａ～図１５Ｃ、および図１６Ａ～１６Ｂを参照して、本発明の例示的な実施形態による一組のチップ・ハンドリング固定具を使用して、ブリッジされたマルチチップ・モジュールを製造するプロセスの概略を説明する。図１３Ａ～図１３Ｃ、図１４Ａ～図１４Ｃ、図１５Ａ～図１５Ｃ、および図１６Ａ～図１６Ｂも、図３Ａ～図３Ｅ、図４Ａ～図４Ｅ、図７Ａ～図７Ｄ、および図８Ａ～図８Ｄと同様の断面図を示すことに留意されたい。
【0145】
図１３Ａに示すように、製造プロセスは、吸引ラインＶ－ｈ－ｂｆ－２、Ｖ－ｈ－ｂｆ－１の排気をオンにすることによってベースライン固定具４０２、４０４を準備するステップを含むことができる。製造プロセスは、アライメント・マーク（図示せず）を有する第１のチップ１００Ａを実装し、続いて、吸引ラインＶ－ｈ－ｃｐ－Ａをオンにして、第１のチップ１００Ａの前面１０２Ａを、支持面４０５に形成された、ボンディング・ヘッド側からルーティングされた孔によって吸引するステップを含むことができる。図１３Ｂに示すように、製造プロセスは、アライメント・マーク（図示せず）を有する第２のチップ１００Ｂを実装し、続いて、吸引ラインＶ－ｈ－ｃｐ－Ｂをオンにして、第２のチップ１００Ｂの前面１０２Ｂを、支持面４０５に形成された、ボンディング・ヘッド側からルーティングされた孔によって吸引するステップを含むことができる。予め施されたアンダーフィルが採用される特定の実施形態では、チップ１００Ａ、１００Ｂは、任意選択で、それらのチップ表面に予め施されたアンダーフィルを有する。
【0146】
図１３Ｃに示すように、製造プロセスは、残りの吸引ライン（Ｖ－ｓ－ｓｆ－１、Ｖ－ｓ－ｓｆ－２、Ｖ－ｓ－ｂｆ－１／２、Ｖ－ｓ－ｓｆ－Ａ、Ｖ－ｓ－ｔｃｐ－Ａ、Ｖ－ｓ－ｂｃｐ－Ａ、Ｖ－ｓ－ｓｆ－Ｂ、Ｖ－ｓ－ｔｃｐ－Ｂ、Ｖ－ｓ－ｂｃｐ－Ｂ、Ｖ－ｈ－ｓｆ－１、Ｖ－ｈ－ｓｆ－２）をオンにすることによって、ステージ固定具４０６、４０８、４１０Ａ、４１０Ｂをベースライン固定具４０２、４０４に取り付けるステップを含むことができる。取り付けるステップは、第１のステージ固定具４０８をボンディング・ステージ５００上に配置し、吸引ラインＶ－ｓ－ｓｆ－１をオンにするサブステップを含むことができる。取り付けるステップは、第３のステージ固定具４１０Ａおよび４１０Ｂを第１のステージ固定具４０８上に配置し、吸引ラインＶ－ｓ－ｓｆ－Ａ、Ｖ－ｓ－ｓｆ－Ｂをそれぞれオンにするサブステップを含むことができる。取り付けるステップは、第２のステージ固定具４０６を第１のステージ固定具４０８上に配置し、吸引ラインＶ－ｓ－ｓｆ－２をオンにするサブステップを含むことができる。取り付けるステップは、ベースライン固定具４０２、４０４（チップ１００Ａ、１００Ｂ）を第２のステージ固定具４０６上に配置し、吸引ラインＶ－ｓ－ｂｃｐ－Ａ、Ｖ－ｓ－ｂｃｐ－Ｂ、Ｖ－ｓ－ｔｃｐ－Ａ、Ｖ－ｓ－ｔｃｐ－Ｂ、Ｖ－ｓ－ｂｆ－１／２、Ｖ－ｈ－ｓｆ－１、Ｖ－ｈ－ｓｆ－２をオンにするサブステップを含むことができる。吸引ラインＶ－ｓ－ｔｃｐ－Ａ、Ｖ－ｓ－ｔｃｐ－Ｂをオンにすることによって、チップ１００Ａ、１００Ｂの前面１０２Ａ、１０２Ｂは、支持面４０５に形成された、ボンディング・ステージ側からルーティングされた孔によって吸引される。
【0147】
図１４Ａに示すように、製造プロセスは、ボンディング・ヘッド５１０のすべての吸引機能（Ｖ－ｈ－＊＊－＊）をオフにし、ボンディング・ヘッド５１０を固定具から解放するステップを含むことができる。
【0148】
図１４Ｂに示すように、製造プロセスは、ブリッジ部材１２０を第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂ上に配置するように、アライメント・マーク（図示せず）を有する第２のベースライン固定具４０２の開口部４１６を通して、ブリッジ・ハンドラ５２０によってブリッジ部材１２０を挿入するステップも含むことができる。製造プロセスは、温度を上昇させるステップ、はんだ接合を行うステップ、および冷却するステップも含むことができる。予め施されたアンダーフィル材料を採用しない場合は、還元ガスを供給するステップを実行することができる。
【0149】
図１４Ｃに示すように、製造プロセスは、接合されたブリッジ部材１２０をブリッジ・ハンドラ５２０のハンドラ本体から解放するステップと、ブリッジ・ハンドラ５２０のハンドラ本体を、開口部４１６を通して固定具から取り外すステップとを含むことができる。製造プロセスは、ボンディング・ヘッド５１０を固定具４０２～４０８、４１０Ａ、４１０Ｂに取り付けるステップと、吸引ラインＶ－ｈ－ｓｆ－１、Ｖ－ｈ－ｓｆ－２、Ｖ－ｈ－ｂｆ－１、Ｖ－ｈ－ｂｆ－２、Ｖ－ｈ－ｃｐ－Ａ、Ｖ－ｈ－ｃｐ－Ｂをオンにすることによってチップ・ハンドリング固定具４０２～１０８、４１０Ａ、４１０Ｂを吸引するステップとを含むことができる。製造プロセスは、ボンディング・ステージ５００のすべての吸引機能（Ｖ－ｓ－＊＊－＊）をオフにし、ボンディング・ステージ５００から固定具４０２～４０８、４１０Ａ、４１０Ｂを解放し、ピック・アップするステップを含むことができる。
【0150】
図１５Ａに示すように、製造プロセスは、ブリッジされたモジュール１５０を有するチップ・ハンドリング固定具４０２～１０８、４１０Ａ、４１０Ｂをキャリア５４０上に配置し、続いて、吸引によって固定し、吸引ラインを閉じて真空を維持するステップを含むことができる。製造プロセスは、予め施されたアンダーフィル材料を硬化させるステップを含むことができる。予め施されたアンダーフィル材料を採用しない場合は、硬化前に、噴射吐出器を使用することによるアンダーフィル吐出プロセスが行われてもよい。
【0151】
図１５Ｂに示すように、製造プロセスは、チップ・ハンドリング固定具４０８、４１０Ａ、４１０Ｂをピック・アップしてボンディング・ステージ５００上に配置し、吸引ラインＶ－ｈ－ｓｆ－１、Ｖ－ｈ－ｃｐ－Ａ、Ｖ－ｈ－ｃｐ－Ｂをオフにすることによって、ボンディング・ヘッド５１０によってベースライン固定具４０２、４０４および第２のステージ固定具４０６をボンディング・ステージ５００から解放するステップを含むことができる。
【0152】
図１５Ｃに示すように、製造プロセスは、ブリッジされたモジュール１５０上に基板１４０を接合するステップを含むことができる。図１６Ａに示すように、任意選択で、一連の図１５Ｂ～図１５Ｃで説明したステップをキャリア５４０上で行うこともできる。図１６Ｂに示すように、チップ１００Ａ、１００Ｂ、ブリッジ部材１２０および基板１４０を含むブリッジされたマルチチップ・モジュールが得られる。
【0153】
一連の図１７Ａ～図１７Ｄを参照して、本発明の一実施形態による、一組のチップ・ハンドリング固定具を使用して、ブリッジされたマルチチップ・モジュールを製造するためのプロセスの概略を説明する。図１７Ａ～図１７Ｄは、断面図も示していることに留意されたい。一連の図１３Ａ～図１３Ｃ、図１４Ａ～図１４Ｃ、図１５Ａ～図１５Ｃ、および図１６Ａ～図１６Ｂに示すプロセスの過程では、チップ１００Ａ、１００Ｂは、それらの前面１０２Ａ、１０２Ｂを上に向けて（ボンディング・ヘッド５１０の方に向けて）実装され、チップ１００Ａ、１００Ｂは、プロセス中に反転されない。図１７Ａ～図１７Ｄに示す例示的な実施形態は、プロセス中にチップ１００Ａ、１００Ｂがそれらの前面１０２Ａ、１０２Ｂを下に向けて（ボンディング・ステージ５００の方に向けて）実装されるプロセスの変形例である。
【0154】
図１７Ａ～図１７Ｄに示すように、チップをハンドリングするために使用される固定具は、図１０Ａ、図１０Ｂに示すものと同じであるが、固定具４０２、４０４、４０６、４０８、４１０Ａ、４１０Ｂの積み重ね順序が逆になっている。
【0155】
図１７Ａに示す状況は、図１３Ｂに示す状況に対応する。図１７Ａに示すように、第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂは、第１のベースライン固定具４０４によって提供される支持面４０５に取り付けられている。チップ１００Ａ、１００Ｂは、それらの前面１０２Ａ、１０２Ｂを下に向けて固定具４０２、４０４に実装されている。
【0156】
図１７Ｂに示す状況は、図１４Ｂに示す状況に対応する。図１７Ｂに示すように、チップ１００Ａ、１００Ｂは、一組のチップ・ハンドリング固定具４０２～４０８、４１０Ａ、４１０Ｂによって保持され、ブリッジ部材１２０は、ブリッジ・ハンドラ５６０によって固定具４０２の開口部４１６を通して挿入される。ブリッジ部材１２０は、その前面１２２を上に向けてチップ１００Ａ、１００Ｂに接合されている。
【0157】
図１７Ｃに示す状況は、図１４Ｃに示す状況に対応する。図１７Ｃに示すように、ブリッジされたモジュール１５０および固定具４０２～４０８、４１０Ａ、４１０Ｂは、ボンディング・ステージ５００に取り付けられ、ボンディング・ヘッド５１０は、固定具４０２～４０８、４１０Ａ、４１０Ｂから解放されている。
【0158】
図１７Ｄに示す状況は、図１５Ｃに示す接合ステップの直前の状況に対応する。図１７Ｄに示すように、表面にコンタクト・パッド１４４Ａ、１４４Ｂが形成された基板１４０が用意される。チップ１００Ａ、１００Ｂの第２の組の端子１０６Ａ、１０６Ｂは、基板１４０のコンタクト・パッド１４４Ａ、１４４Ｂにアライメントされ、ブリッジされたモジュール１５０が基板１４０に配置される。
【0159】
一連の図１３Ｂ、図１８Ａ～図１８Ｃを参照して、本発明のさらに他の例示的な実施形態による一組のチップ・ハンドリング固定具を使用して、ブリッジされたマルチチップ・モジュールを製造するための装置およびプロセスの概略を説明する。図１８Ａ～１８Ｃは、断面図も示していることに留意されたい。図６Ａ～図８Ｄ、図１１Ａ～図１６Ｂ、および図１７Ａ～図１７Ｄに示す例示的な実施形態では、第１のベース部２５２Ａと第２のベース部２５２Ｂの表面間、および固定具４１０Ａ、４１０Ｂ間の位置関係は固定されている。これに対して、図１８Ａ～図１８Ｃに示す装置は、チップ１００Ａ、１００Ｂを支持するための複数のチップ・ボンディング・ステージ５００Ａ、５００Ｂと、周辺ボンディング・ステージ５００Ｃとを有する。ボンディング・ステージ５００Ａ、５００Ｂは、対応するチップ１００Ａ／１００Ｂが支持されている表面の高さを調整するための個々のＺ位置決めモジュールによって独立して制御される。周辺ボンディング・ステージ５００Ｃのレベルは、固定されていてもよい。
【0160】
図１３Ｂに示すように、第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂは、第１のベースライン固定具４０４によって提供される支持面４０５に取り付けられている。
【0161】
図１８Ａに示す状況は、図１４Ｂに示す状況に対応する。図１８Ｂに示すように、チップ１００Ａ、１００Ｂは、一組のチップ・ハンドリング固定具４０２～４０８、４１０Ａ、４１０Ｂによって保持されている。固定具４０２、４０４、４０８は、周辺ボンディング・ステージ５００Ｃ上に積み重ねられている。第１のチップ１００Ａの前面１０２Ａと第２のチップ１００Ｂの前面１０２Ｂは、第１のベースライン固定具４０４の支持面４０５によって垂直方向にアライメントされ、高さが調整されたボンディング・ステージ５００Ａ、５００Ｂによってバック・アップされている。ブリッジ部材１２０は、第２のベースライン固定具４０２の開口部４１６を通してブリッジ・ハンドラ５２０によって挿入される。
【0162】
図１８Ｂに示す状況は、図１５Ｂに示す状況に対応する。図１８Ｂに示すように、ベースライン固定具４０２、４０４および第２のステージ固定具４０６は、複数のボンディング・ステージ５００Ａ、５００Ｂ上に配置されたブリッジ・モジュール１５０から解放されている。ベースライン固定具４０２、４０４および第２のステージ固定具４０６は、周辺ボンディング・ステージ５００Ｃからも分離されている。
【0163】
【0164】
上述の実施形態では、一組の孔が、第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂを支持面（２０４、４０５）に固定するための固定機構の一部として、チップ・ハンドラ２００の支持面２０４またはベースライン固定具４０４の支持面４０５に作製されている。１つまたは複数の実施形態では、チップ１００の第１の表面１０２Ａ、１０２Ｂは、固定部材によって支持面（２０４、４０５）に固定され、固定部材は、接着材、金属スタッド・バンプとパッドとの対、およびはんだバンプとパッドとの対からなる群から選択される。
【0165】
【0166】
図１９Ｂでは、固定部材として、接着材を用いる場合について説明する。図１９Ｂに示す断面図は、図１９Ａの円が指す部分の拡大図に相当する。図１９Ｂに示すように、チップ表面粗さまたは構造に応じて、接着層またはテープ６０４を、ガスが通過するための孔または流路６０２を有する第１のベースライン固定具４０４上に積層することができる。接着層６０４の材料としては、マジック樹脂を用いることができる。孔６０２による吸引に加えて、接着層６０４は、支持面４０５へのさらなる接着性を提供する。支持面４０５とチップ１００の第１の表面１０２との間の固定は、流路６０２を通過するガスの吸引または排気を利用することによって制御することができる。したがって、孔６０２による吸引に加えて、またはその代わりに、孔６０２を使用して、チップ１００の前面１０２に正圧を印加して、適切な温度でチップをより容易に解放することができる（高温であるほど接着性が低下する）。
【0167】
図１９Ｃは、固定部材として、金属スタッド・バンプとパッドとの対を用いた場合を示す。図１９Ｃに示す断面図は、金属スタッド・バンプとパッドを用いた場合の図１９Ａの円が指す部分の拡大図に相当する。図１９Ｃに示すように、チップ１００は、パッド６２２と、パッド６２２上に形成された金属スタッド・バンプ６２４と、チップ１００の前面１０２に形成され、チップ１００上に形成されたパッド６２２を露出させるパッシベーション層６３０とを含む。第１のベースライン固定具４０４は、その支持面４０５に形成されたパッド６２６を有する。特定の実施形態では、パッド６２２は、Ａｌパッドであってもよく、金属スタッド・バンプは、Ａｕスタッド・バンプであってもよい。Ａｌパッド６２２およびＡｕスタッド・バンプ６２４は、ダイシング・ストリートまたはチップ周辺部に形成される。パッド６２６は、Ｎｉ／Ａｕパッドであってもよい。金属スタッド・バンプ６２４とパッド６２２との対は、固定部材として、真空吸引ラインの代わりに使用することができる。
【0168】
図１９Ｄでは、固定部材として、はんだバンプとパッドとの対を用いる場合について説明する。図１９Ｄに示す断面図は、はんだバンプとパッドを用いた場合の図１９Ａの円が指す部分の拡大図に相当する。図１９Ｄに示すように、チップ１００は、パッド６４２と、パッド６４２上に形成されたはんだキャップ付きピラー・バンプ６４４と、チップ１００の前面１０２に形成され、チップ１００上に形成されたパッド６４２を露出させるパッシベーション層６４９とを含む。第１のベースライン固定具４０４は、その支持面４０５に形成されたパッド６４８を有する。ピラー・バンプ６４４とはんだキャップ付きパッド６４８は、はんだ接合プロセスによって接合されている。特定の実施形態では、パッド６４２は、Ａｌパッドであってよく、ピラー・バンプは、はんだキャップ付きＣｕピラー・バンプであってよい。Ａｌパッド６４２およびはんだキャップ６４６付きＣｕピラー・バンプ６４４は、ダイシング・ストリートまたはチップ周辺部に形成される。パッド６４８は、Ｎｉ／ＡｕまたはＣｕパッドであってもよい。固定部材として、真空吸引ラインの代わりに、はんだバンプ（ピラー・バンプ６４４およびはんだキャップ６４６）とパッド６４８との対を用いることができる。
【0169】
図２０Ａ～図２０Ｄは、本発明の特定の実施形態による、固定部材として、はんだバンプおよびパッドとの対を用いる場合の例示的なプロセス・フローを説明する。図２０Ａ～図２０Ｄでは、ベースライン固定具４０２、４０４および複数のチップ１００Ａ、１００Ｂ、ブリッジ部材１２０および固定部材のみが記載されていることに留意されたい。ブリッジングや基板との接合には低融点金属が用いられるため、固定部材として、はんだバンプとパッドとの対を用いる場合は適切な温度管理が求められる。図２０Ａ～図２０Ｄに示す例では、チップ１００の前面１０２を支持面に固定するためのはんだバンプは、融点摂氏１９９度のＳｎＺｎである。ブリッジングのためのバンプは、Ｃｕ ＵＢＭ（ｕｎｄｅｒ ｂｕｍｐ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ）上に形成された融点摂氏１５５．６度のＩｎまたは融点摂氏１３９度のＳｎＢｉである。基板に接合するためのはんだバンプは、融点摂氏２２１度のＳｎＡｇまたは融点摂氏２１７度のＳｎＡｇＣｕである。
【0170】
図２０Ａに示すように、例示的なプロセス・フローは、固定用はんだバンプの融点である摂氏１９９度よりも高く、接合用バンプの融点（摂氏２２１／２１７度）よりも低い温度に昇温することによって仮接合を行うステップを含む。
【0171】
図２０Ｂに示すように、本フローは、ブリッジング用バンプの融点である摂氏１５７度または１３９度よりも高く、接合用バンプの融点よりも低い温度でブリッジング接合を行うステップを含む。
【0172】
図２０Ｃに示すように、本フローは、アンダーフィルを硬化させるための典型的な温度範囲（例えば、摂氏１５０～１６０度）の下でアンダーフィルの硬化を行うステップを含む。既にブリッジングが行われているため、ブリッジング用バンプの金属は、一般に融点の高い金属間化合物に変換されていることに留意されたい。例えば、ＣｕＩｎの金属間化合物は、摂氏３００度を超える融点を有する。ＣｕＳｎとＢｉの金属間化合物は、摂氏２７１．４度を超える融点を有する。
【0173】
図２０Ｄに示すように、本フローは、固定用はんだバンプの融点である摂氏１９９度よりも高く、接合用バンプの融点よりも低い温度に昇温することによって剥離を行うステップを含む。
【0174】
上述の実施形態は、１つのブリッジ部材１２０によって２つのチップ１００Ａ、１００Ｂを相互接続するためのチップ・ハンドリング固定具を提供する。また、第１および第２のチップ１００Ａ、１００Ｂの前面１０２Ａ、１０２Ｂは、各チップ１００の周辺領域でのみ支持されている。しかしながら、相互接続されるチップの数は限定されず、チップを相互接続するために使用されるブリッジ部材の数も限定されない。さらに、チップ１００の前面１０２は、各チップ１００の周辺領域だけでなく中央領域でも支持されてもよい。
【0175】
図２１Ａ～図２１Ｂは、本発明の一実施形態による、図１０に示すベースライン固定具４０３、４０４に対応するチップ・ハンドリング固定具の変形例の概略図を示す。図２１Ａは、チップ・ハンドリング固定具６５０の上面図を示し、図２１Ｂは、チップ１００が実装されたチップ・ハンドリング固定具６５０の断面図を示す。図２１Ｂに示す断面図は、図２１Ａの上面図の一点鎖線Ｃ－Ｃ’によって表記される断面に対応することに留意されたい。
【0176】
図２１Ａ～図２１Ｂに示すベースライン固定具６５０は、図２１Ａ～図２１Ｂには示されていない４つのブリッジ部材によって４つのチップ１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄを相互接続するためのチップ・ハンドリング固定具である。４つのブリッジ部材は、チップ１００Ａ、１００Ｂを接続するための第１のブリッジと、チップ１００Ｂ、１００Ｄを接続するための第２のブリッジと、チップ１００Ｃ、１００Ｄを接続するための第３のブリッジと、チップ１００Ａ、１００Ｃを接続するための第４のブリッジとを含むことができる。
【0177】
図２１Ａ～図２１Ｂに示すように、チップ・ハンドリング固定具６５０は、実装される各チップ１００のためのキャビティ６５２と、各ブリッジ部材のための開口部６５４とを含む。各キャビティ６５２は、対応するチップ１００の端子１０６（および１０８も）を収容する。例えば、キャビティ６５２Ａは、第１のチップ１００Ａの端子１０６Ａ（および１０８Ａも）を収容する。各開口部６５４は、各ブリッジ部材を挿入するために使用される。チップ・ハンドリング固定具６５０は、チップ１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄの前面１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄを支持するための支持面６５１も有する。支持面６５１は、各チップ１００の中央領域に位置する追加の支持面を含む、互いに分離された複数の表面領域を含むことができる。支持面６５１には、複数のパッド６５６が形成されており、ここにチップ１００のバンプが配置されて固定のためのはんだ連結部６６０が形成される。
【0178】
前述した実施形態によると、複数のチップとブリッジ部材とを適切にアライメントすることができ、かつブリッジング・プロセスにおいてチップとブリッジ部材とを適切にハンドリングすることができるマルチチップ相互接続技術が提供される。
【0179】
本発明の例示的な実施形態による装置、方法、およびチップ・ハンドラは、チップ・ハンドラが複数のチップ間のプリアライメント機能を提供するため、複数のチップ間および各チップとブリッジ部材との間の正確なアライメントを可能にする。ブリッジ部材は、チップ・ハンドラに対して予めアライメントされたチップ上の領域に配置され、次いで、ブリッジされた複数のチップが基板に同時に接合される。また、複数のチップおよび中間ブリッジ構造は、ブリッジング・プロセス中にチップ・ハンドラの少なくとも１つの支持面によって適切に支持される。
【0180】
本発明による１つまたは複数の特定の実施形態に関して得られる利点を説明してきたが、一部の実施形態は、これらの潜在的な利点を有さないことがあり、これらの潜在的な利点は、必ずしもすべての実施形態に必要とされるとは限らないことを理解されたい。
【0181】
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、本発明を限定することは意図されていない。本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、複数形も同様に含むことが意図されている。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」または「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」あるいはその両方は、本明細書で使用される場合、述べられた特徴、ステップ、層、要素、または構成要素、あるいはその組合せの存在を指定するが、１つまたは複数の他の特徴、ステップ、層、要素、構成要素、またはこれらのグループ、あるいはその組合せの存在もしくは追加を排除しないことがさらに理解されよう。
【0182】
以下の特許請求の範囲におけるすべての手段またはステップに加えて機能要素の対応する構造、材料、行為、および均等物は、もしあれば、具体的に特許請求されるような他の特許請求される要素と組み合わせて機能を実行するための任意の構造、材料、または行為を含むことが意図されている。本発明の１つまたは複数の態様の説明は、例示および説明の目的で提示されたが、網羅的であること、または開示された形態の本発明に限定されることは意図されていない。
【0183】
記載された実施形態の範囲および思想から逸脱することなく、多くの修正および変形が当業者には明らかであろう。本明細書で使用される用語は、実施形態の原理、市場で見出される技術に対する実際の応用もしくは技術的改良を最も良く説明するか、または当業者が本明細書で開示された実施形態を理解することができるように選択された。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図12A】
【図12B】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図16A】
【図16B】
【図17A】
【図17B】
【図17C】
【図17D】
【図18A】
【図18B】
【図18C】
【図19A】
【図19B】
【図19C】
【図19D】
【図20A】
【図20B】
【図20C】
【図20D】
【図21A】
【図21B】
【国際調査報告】