(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシリコンチップ間においてはんだバンプが溶融した場合に、複数のシリコンチップ同士の横方向の相対的な動きを規制する複数のスタッドを作成する方法であって、
複数のシリコンチップを用意するステップと、
複数のシリコンチップ間に配置される複数のはんだバンプについて、それらのピッチと、期待される横方向のずれの精度とを設定するステップと、
それらのピッチに従って、ターゲットとするはんだバンプ（１０）の横方向の位置を決定するステップと、
決定されたターゲットとするはんだバンプ（１０）の横方向の位置をリファレンスにして、一方のシリコンチップにおけるアライメントのために用いられる複数のはんだバンプ（２０）の一方の横方向の位置、および、他方のシリコンチップにおけるわざとアライメントされていないはんだバンプ（３０）の他方の横方向の位置を、一方の横方向の位置と他方の横方向の位置との関係が、期待される横方向のずれの精度よりも大きなずれ精度になるように、決定するステップと、
決定されたターゲットとするはんだバンプ（１０）の横方向の位置をリファレンスにして、複数のシリコンチップ同士が横方向に相対的に移動した場合に相対的に動きが規制されて、複数のシリコンチップのそれぞれに設定された複数のはんだバンプ同士の横方向位置が（高さ方向において）整列するように、一方のシリコンチップおよび他方のシリコンチップにおける複数のスタッド（４０）についての横方向位置および（横方向）幅をそれぞれ、決定するステップと、
一方のシリコンチップおよび他方のシリコンチップのそれぞれにおいて、決定された横方向位置に、決定された（横方向）幅をもったスタッド（４０）を作成するステップとを有する、
方法。
【請求項２】
一方のシリコンチップおよび他方のシリコンチップのそれぞれにおいて、決定された横方向位置に、決定された幅をもったスタッド（４０）を作成するステップが、
金属パッドの金属とはんだバンプとが、金属間化合物（ＩＭＣ）を形成するように作成される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
スタッド（４０）のはんだバンプの融点（Ｔｍｓ）を、アライメント用はんだバンプの融点（Ｔｍａ）よりも低く設定しておいて、Ｔｍｓ＜Ｔ＜Ｔｍａであるような温度Ｔで加熱されている時点で、金属パッドの金属とはんだバンプとが金属間化合物（ＩＭＣ）を形成するように設定されている、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
Ｔｍａ＜Ｔｍｃ（Ｔｍｃは、金属間化合物（ＩＭＣ）の融点）の設定として、アライメント用はんだバンプが溶融している時点においても、スタッド（ストッパー）が溶融しないように設定されている、
請求項２に記載の方法。
【請求項５】
スタッド（４０）が、インクジェット法によってソルダーペーストを塗布させることによって作成される、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
スタッド（４０）が、シリコン（Ｓｉ）ダイ上にＡｕまたはＣｕを用いて配線を設ける等の一連のプロセスの延長として、ＡｕまたはＣｕスタッドバンプとして作成される、
請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだバンプのセルフアライメントに利用するスタッド、および、それを作成する方法、並びに、そのスタッドを利用して複数のシリコンチップ同士をアライメントする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
３次元実装の分野における、ダイ−トゥ−ダイ（Ｄｉｅ−ｔｏ−Ｄｉｅ）、ダイ−トゥ−ウエハ（Ｄｉｅ−ｔｏ−Ｗａｆｅｒ）インテグレーションにおいて、複数のシリコンチップ間の隙間が微細構造（１０μｍ以下）となる複数のシリコンチップの一括積層は、重要な課題のひとつとなっている。
【０００３】
図１は、複数のシリコンチップが積層された状態を示す模式図である。
【０００４】
複数のシリコンチップ間の隙間には、多数のはんだバンプがシリコンチップの（横方向ｘおよび奥行き方向ｙ）平面にアレイ状に配置されており、これら多数のはんだバンプを溶融させるプロセスを経て接合させようとすると、複数のシリコンチップの高さ方向において、高精度のアライメントが必要となってくる。
【０００５】
ダイ−トゥ−ウエハインテグレーションにおいて、効率的なパッシブアライメントを利用した一括積層の方法のひとつとして、テンプレートによるキャビティ法が知られている。
【０００６】
図２は、テンプレートによるキャビティ法を説明する模式図である。
【０００７】
図２（ａ）のように、テンプレートの中に複数のシリコンチップを入れて（挿入して）、図２（ｂ）のように、複数のシリコンチップをテンプレート中に閉じ込めるという態様で、パッシブなアライメントが実現される。
【０００８】
図２（ｃ）は、上から見た図であるが、複数のシリコンチップ同士における互いの相対的位置を規制する手段としてのストッパーの利用もできる。
【０００９】
このキャビティ法は、パッシブであって工程も少なくて済むことが魅力である。しかし、期待できるアライメント精度は、シリコンチップそのものを切り出すダイシング精度と、テンプレートとシリコンチップとの間のクリアランスの大きさとに依存してしまう。
【００１０】
通常、シリコンチップのダイシング精度が数１０μｍ程度であり、テンプレートの中にシリコンチップを入れる際に必要となる（挿入できるようにする）クリアランス（１０〜２０μｍ）を考慮すると、一般的なプロセスにおいて６σ＜５０μｍの精度を得ようとするのは容易なことではない。
【００１１】
また、複数のシリコンチップ間の上下の隙間（１０μｍ以下）では、はんだバンプの高さが低く（はんだバンプ自体が小さく）、多数のはんだ同士の（アレイ状の配置の）ピッチ（横方向の間隔）が狭くなってしまい、はんだバンプの溶融時における表面張力を利用した復元力によるセルフアライメントを期待するのは難しくなってくる。
【００１２】
個々のはんだバンプ自体が小さい限り、個々のはんだバンプに期待することができる復元力も小さいためである。
【００１３】
特許文献１は、優先溶融はんだの表面張力を利用した復元力の作用により、接合のセルフアライメント（位置決め）を利用する技術を開示している。しかし、特許文献１では、ストッパーやスタンドオフといった技術は利用されていない。
【００１４】
ストッパーやスタンドオフ（以下、スタッド  とも呼ぶものとする）といった要素技術だけを取り出してみると周知であるが、本発明の属する技術の分野において、数μｍ〜５μｍ単位で高さや幅（横方向）の制御を実現しようとしている例は見当たらない。
【００１５】
実際のところ、スタッドを樹脂で形成しようとすると、現在の３次元実装で普通に行われているプロセスとは別種のプロセスが必要となってきてしまう。かかる意味において、３次元実装のプロセスにとって親和性がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００６−１２８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、３次元実装のプロセスに親和性のある、高精度のアライメントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
複数のシリコンチップ間においてはんだバンプが溶融した場合に、複数のシリコンチップ同士の横方向の相対的な動きを規制する複数のスタッドを作成する方法である。複数のシリコンチップを用意し、複数のシリコンチップ間に配置される複数のはんだバンプについて、それらのピッチと、期待される横方向のずれの精度（Δｘ〜５μｍ）とを設定する。それらのピッチに従って、ターゲットとするはんだバンプ（１０）の横方向の位置を決定する。決定されたターゲットとするはんだバンプ（１０）の横方向の位置をリファレンスにして、一方のシリコンチップにおけるアライメントのために用いられる複数のはんだバンプ（２０）の一方の横方向の位置、および、他方のシリコンチップにおけるわざとアライメントされていないはんだバンプ（３０）の他方の横方向の位置を、一方の横方向の位置と他方の横方向の位置との関係が、期待される横方向のずれの精度（〜５μｍ）よりも大きなずれ精度（ｄ＞Δｘ）になるように、決定する。決定されたターゲットとするはんだバンプ（１０）の横方向の位置をリファレンスにして、複数のシリコンチップ同士が横方向に相対的に移動した場合に相対的に動きが規制されて、複数のシリコンチップのそれぞれに設定された複数のはんだバンプ同士の横方向位置が（高さ方向において）整列するように、一方のシリコンチップおよび他方のシリコンチップにおける複数のスタッド（４０）についての横方向位置および（横方向）幅をそれぞれ、決定する。一方のシリコンチップおよび他方のシリコンチップのそれぞれにおいて、決定された横方向位置に、決定された（横方向）幅をもったスタッド（４０）を作成する。
【００１９】
複数のシリコンチップ間においてはんだバンプが溶融した場合に、複数のシリコンチップ同士の横方向の相対的な動きを規制する複数のスタッド（４０）の組合わせである。複数のシリコンチップ間に配置される複数のターゲットとするはんだバンプ（１０）のピッチに従い、これらの横方向の位置をリファレンスにして横方向位置が決定されている。複数のシリコンチップ同士が横方向に相対的に移動した場合に相対的に動きが規制されて、複数のシリコンチップのそれぞれに設定された複数のはんだバンプ同士の横方向位置が（高さ方向において）整列するように、一方のシリコンチップおよび他方のシリコンチップにおける複数のスタッド（４０）についての横方向位置および（横方向）幅がそれぞれ、決定されている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に従えば、３次元実装のプロセスに親和性のある、高精度のアライメントが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、複数のシリコンチップが積層された状態を示す模式図である。
【図２】図２は、テンプレートによるキャビティ法を説明する模式図である。
【図３】図３は、本発明であるところの、高精度に作成されたスタッドを利用して、はんだバンプの高精度のセルフアライメントを促す構成を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明であるところの、高精度に作成されたスタッドを利用して、はんだバンプの高精度のセルフアライメントの作用を説明する模式図である。
【図５】図５は、スタッドを金属間化合物（ＩＭＣ: InterMetallic Compounds）として作成する第１の実施例を示す図である。
【図６】図６は、スタッドをインクジェット法によるソルダーペーストとして作成する第２の実施例を示す図である。
【図７】図７は、スタッドを金属スタッドバンプとして作成する第３の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図３は、本発明であるところの、高精度に作成されたスタッドを利用して、はんだバンプの高精度のセルフアライメントを促す構成を示す模式図である。
【００２３】
ここでは、模式的な説明の便宜上、はんだバンプの大きさはかなり大きく、はんだバンプの数もかなり少なく、誇張して描かれていることに注意されたい。
【００２４】
横方向（ｘ方向）に配置されるはんだバンプの数が決まれば、期待されるピッチ（間隔）を算出することができる。
【００２５】
ここでは、３次元実装（一括積層）の例として、３枚のシリコンチップの積層をテンプレートの中に入れた（挿入した）状態を示している。図２で説明したところの、テンプレートによるキャビティ法が利用されている。
【００２６】
すなわち、シリコンチップをテンプレートの中に入れる際に必要となる（挿入できるようにする）クリアランス（１０〜２０μｍ）だけを考慮すればよい、比較的ラフな搭載からプロセスを開始することができる。
【００２７】
ターゲットとするはんだバンプ１０が、横方向（ｘ方向）に連続的に３つ配置されているが、これらは複数のシリコンチップの一括積層を達成するために、複数のシリコンチップ間の隙間で接合されることが期待される、はんだバンプである。
【００２８】
はんだバンプは、複数のシリコンチップ同士の機械的接合だけでなく、電気的接合の役割を担うものであるため、金属パッド１５の上に設けらている。もっとも、この図とは異なり、はんだバンプがあるのは上下の一方のみであって、上下の一方が金属パッドだけであってもよい。
【００２９】
はんだバンプは、溶融されることで金属パッドの上に濡れ広がるが、原則として、金属パッド１５の幅を濡れ広がる限界の幅として、溶融後に固化する。
【００３０】
アライメントのために用いられるはんだバンプ２０が、ターゲットとするはんだバンプ１０の両側に３つ配置されている。
【００３１】
アライメントのために用いられるはんだバンプ２０は、ターゲットとするはんだバンプ１０よりも、幅（横方向、ｘ方向）が相対的に広めの設定となっている。
【００３２】
これらのはんだバンプ２０も、金属パッド２５の上に設けられている。金属パッド２５の幅も、金属パッド１５より相対的に広めの設定となっている。
【００３３】
３枚に積層されたシリコンチップのうち、中間に位置するシリコンチップについては、他の２枚のシリコンチップに対して、横方向（ｘ方向）の左側に相対的にずれていることに注目されたい。
【００３４】
具体的なずれの大きさについては、ずれの精度につながるが、中間のシリコンチップについてターゲットとするはんだバンプ１０については、Δｘ〜５μｍ程度の精度に設定することができる。ただし、アライメントのために用いられるはんだバンプ２０のずれｄの大きさについては、ｄ＞＞Δｘ（またはｄ＞Δｘ）として設定することが好ましい。
【００３５】
かかる設定によって、中間のシリコンチップの両面において、（わざとアライメントされていない）金属パッド３５の上に設けられているところの、わざとアライメントされていないはんだバンプ３０の溶融時に生じる、相対的により大きな表面張力による復元力を期待することができる。
【００３６】
「アライメント用はんだバンプ」とは、一方のシリコンチップにおけるアライメントのために用いられる複数のはんだバンプ２０、および、他方のシリコンチップにおけるわざとアライメントされていないはんだバンプ３０（との組合わせ）ということになる。
【００３７】
本発明における高精度に作成されたスタッド４０（の組合わせ）は、ターゲットとするはんだバンプ１０の精度であるところの、Δｘ〜５μｍ程度の精度で作成される。
【００３８】
すなわち、配置されるはんだバンプ１０または複数の金属パッド１５が配置されるピッチと、そのずれ（方向）の精度から、スタッドを設ける位置を決定することになる。
【００３９】
配置されるはんだバンプ１０または金属パッド１５が設けられるピッチをリファレンスにすれば、設計または作成のプロセスにおいて、スタッドの位置を一緒に割り出すことができるため、現在の３次元実装でシリコンチップに対して普通に行っている同種のプロセスの延長（ついで）として、スタッドを設定することができる。
【００４０】
一連の設定（するステップ）や、一連の決定（するステップ）は、コンピュータを利用して（自動的に）行うことができる。一連のプロセスの手順を記述したプログラムとして提供することも可能である。
【００４１】
図４は、本発明であるところの、高精度に作成されたスタッドを利用して、はんだバンプの高精度のセルフアライメントの作用を説明する模式図である。
【００４２】
はんだバンプが溶融すると、金属パッドの上に濡れ広がり、溶融したはんだが上下の複数の金属パッド間につながる。はんだの表面張力の作用により、復元力が生じる。
【００４３】
矢印で示した復元力は、中間のシリコンチップを際限なく右方向に進めようとするが、本発明における高精度に作成されたスタッド（の組合わせ）が、復元力による横方向への動きのストッパーとなり、複数のシリコンチップ同士の横方向の相対的位置を規制するように作用する。このようなストッパーとしての作用には重要な意義がある。
【００４４】
ストッパーとして作用させるように設定された精度Δｘは、ターゲットとするはんだバンプの精度Δｘと同じになるように設計（作成）されているので、ターゲットとするはんだバンプ同士の横方向位置が（高さ方向において）整列して、アライメントは精度よくΔｘの範囲内に収まることになる。
【００４５】
ターゲットとするはんだバンプ１０が固化すると、アライメントのために用いられるはんだバンプ２０、及び、わざとアライメントされていないはんだ３０も固化する。想定どおりの精度に従えば、ｄ−Δｘのずれが残ることになる。
【００４６】
図５は、スタッドを金属間化合物（ＩＭＣ）として作成する第１の実施例を示す図である。
【００４７】
スタッド（ストッパー）のはんだバンプの融点（Ｔｍｓ）を、アライメント用はんだバンプの融点（Ｔｍａ）よりも低く設定しておいて、Ｔｍｓ＜Ｔ＜Ｔｍａであるような温度Ｔで加熱されている時点で、金属パッドの金属とはんだバンプとが金属間化合物（ＩＭＣ）を形成するように設定することができる。
【００４８】
金属間化合物（ＩＭＣ）になった時点で、金属間化合物（ＩＭＣ）の融点（Ｔｍｃ）は、低融点はんだ（Ｔｍｓ）よりも高くなることが知られており、Ｔｍｓ＜Ｔｍｃとなる。
【００４９】
ここで、Ｔｍａ＜Ｔｍｃの設定にすれば、アライメント用はんだバンプが溶融している時点においても、スタッド（ストッパー）が溶融しないようにすることができる。
【００５０】
図６は、スタッドをインクジェット法によるソルダーペーストとして作成する第２の実施例を示す図である。
【００５１】
インクジェット法によってソルダーペーストを塗布させる技術は、＜１μｍ（１μｍ以下）の精度での幅をもったスタッド（ストッパー）を実現できる。
【００５２】
スタッドは、複数のシリコンチップにそれぞれ設けられたスタッドの組合わせとして、相対的な動きが規制されるように、横方向位置、（横方向）幅、を決定すればよい。
【００５３】
図７は、スタッドを金属スタッドバンプとして作成する第３の実施例を示す図である。
【００５４】
ＡｕまたＣｕスタッドバンプの作成にあたっては、シリコン（Ｓｉ）ダイ上にＡｕまたはＣｕを用いて配線を設ける等の一連のプロセスがあるので、そのような一連のプロセスの延長として作成することができる点でプロセス親和性がよい。金または銅ワイヤを引き上げて作成した後のようなイメージを図解しているものである。
【００５５】
金属ポスト（例、Ｃｕ）の作成についても、Ｃｕを用いて配線を設ける等の一連のプロセスがあるため、プロセス親和性がよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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