(57)【要約】  代表的な実装形態は、集積回路（ＩＣ）ダイを処理するための技術及びシステムを提供する。（他のダイ、基板、別の表面などとの）緊密な表面接合のために準備されるダイを、最小限の取り扱いで処理して、ダイの表面又は縁部の汚染を防止することができる。本技術は、ダイがダイシングシート又は他のデバイス処理用フィルム又は表面上にある間にダイを処理することを含む。システムは、複数の洗浄プロセスを同時に実行するように設けられた統合洗浄構成要素を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超小型電子アセンブリを形成する方法であって、
基板の一方又は両方の表面上に保護層を設ける工程と、
前記基板をキャリア上に固定する工程と、
前記基板を前記キャリアに固定された多少のダイに個片化する工程と、
前記ダイが前記キャリアに固定されている間に、前記ダイの少なくとも第１の表面を処理する工程と、
前記キャリアを第１のダイの外周の周りで切断する工程であって、前記切断が、前記第１のダイの第２の表面に固定された前記キャリアの一部分を形成する、工程と、
前記キャリアの前記部分が前記第１のダイの前記第２の表面に固定されている間に、前記第１のダイを前記多少のダイから除去する工程と、
前記第１のダイを基板の準備された表面に取り付ける工程であって、前記第１のダイの前記第１の表面が前記基板の前記準備された表面に取り付けられる、工程と、を含む、方法。
【請求項２】
前記ダイが前記キャリアに固定されている間に、前記ダイの少なくとも前記第１の表面を洗浄する工程と、
前記ダイが前記キャリアに固定されている間に、前記ダイの前記第１の表面をプラズマ活性化する工程と、
前記ダイが前記キャリアに固定されている間に、前記ダイの少なくとも前記第１の表面を再洗浄する工程と、を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のダイ及び前記基板を熱処理して、前記第１のダイの前記第１の表面を前記基板の前記準備された表面に接合する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のダイの前記第２の表面を洗浄する工程と、
前記第１のダイの前記第２の表面をプラズマ活性化する工程と、
前記キャリアを第２のダイの外周の周りで切断する工程であって、前記切断が、前記第２のダイの第２の表面に固定された前記キャリアの別の部分を形成する、工程と、
前記キャリアの前記他の部分が前記第２のダイの前記第２の表面に固定されている間に、前記第２のダイを前記多少のダイから除去する工程と、
前記第２のダイの第１の表面を前記第１のダイの前記第２の表面に取り付けて、積層ダイ配置を形成する工程と、
前記積層ダイ配置を熱処理する工程と、を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記キャリアから１つ以上の追加のダイを打ち抜き、前記１つ以上の追加のダイを前記第２のダイ及び各後続のダイに取り付けて、前記積層ダイ配置を形成する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記キャリアを延伸させて、前記キャリアに固定された前記ダイ間に間隙を形成し、前記間隙に沿って前記キャリアを穿孔する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記キャリアが光学レーザーツールで穿孔されている、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ダイが前記キャリアに固定されている間に、前記ダイの１つ以上の縁部を洗浄する工程を更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記ダイが前記キャリアに固定されている間に、前記ダイの前記第１の表面をプラズマアッシングする工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
真空ツールを使用して前記第１のダイを除去する工程を更に含み、前記真空ツールが、前記第１のダイの前記第２の表面に固定された前記キャリアの前記部分に取り付けるように、かつ前記第１のダイを、前記第１のダイの表面又は縁部と直接接触させることなく、前記基板の前記準備された表面上に配置するように、設けられている、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記キャリアを前記第１のダイの前記外周の周りで切断することによって、前記キャリア内に開口部を形成する工程と、
ピッキングツールを前記キャリアの前記部分に取り付ける工程であって、前記キャリアの前記部分が、前記第１のダイの前記第２の表面に固定される、工程と、
前記第１のダイを前記開口部を通して引っ張ること、又は前記開口部を介して前記第１のダイを前記ピッキングツールで押すことによって、前記第１のダイを前記多少のダイから除去する工程と、を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記キャリアが、ダイシングシートを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
超小型電子アセンブリを形成する方法であって、
基板の一方又は両方の表面上に保護コーティングを堆積させる工程と、
前記基板をダイシングシート上に固定する工程と、
前記基板を前記ダイシングシートに固定された多少の個片化された要素に個片化する工程と、
前記個片化された要素が前記ダイシングシートに固定されている間に、前記個片化された要素の第１の表面を洗浄する工程と、
前記個片化された要素を紫外線に露光する工程と、
前記ダイシングシートを延伸して、前記ダイシングシートに固定された前記個片化された要素間で間隙を形成するか又は延在させる工程と、
前記個片化された要素が前記ダイシングシートに固定されている間に、前記個片化された要素の前記第１の表面から前記保護コーティングを洗浄する工程と、
前記個片化された要素が前記ダイシングシートに固定されている間に、前記個片化された要素の前記第１の表面をプラズマアッシングする工程と、
前記個片化された要素が前記ダイシングシートに固定されている間に、前記個片化された要素の前記第１の表面を再洗浄する工程と、
前記個片化された要素が前記ダイシングシートに固定されている間に、前記個片化された要素の前記第１の表面をプラズマ活性化する工程と、
前記個片化された要素が前記ダイシングシートに固定されている間に、前記個片化された要素の前記第１の表面を再度洗浄する工程と、
前記間隙に沿って前記ダイシングシートに穿孔を形成する工程と、
真空ツールで前記ダイシングシートの前記穿孔に沿って前記ダイシングシートから第１の個片化された要素を打ち抜き、前記ダイシングシートの一部を前記第１の個片化された要素の第２の表面に固定し、前記真空ツールから前記第１の個片化された要素の前記第２の表面を保護する工程と、
前記第１の個片化された要素を、準備された基板表面上に配置する工程と、
前記第１の個片化された要素を前記準備された基板表面に取り付ける工程であって、前記第１の個片化された要素の前記第１の表面が、前記準備された基板表面に取り付けられている、工程と、
前記第１の個片化された要素及び前記準備された基板表面を熱処理する工程と、
前記第１の個片化された要素の前記第２の表面を洗浄する工程と、
前記第１の個片化された要素の前記第２の表面をプラズマ活性化する工程と、
前記真空ツールで前記ダイシングシートから第２の個片化された要素を打ち抜き、前記ダイシングシートの別の部分を前記第２の個片化された要素の第２の表面に固定し、前記真空ツールから前記第２の個片化された要素の前記第２の表面を保護する工程と、
前記第２の個片化された要素の第１の表面を前記第１の個片化された要素の前記第２の表面に取り付けて、積層超小型電子装置を形成する工程と、
前記積層超小型電子装置を熱処理する工程と、を含む方法。
【請求項１４】
前記基板が、ウエハを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記準備された基板表面が、ウエハ表面又はダイ表面又は誘電体表面又はポリマー層又は導電層を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記準備された基板表面が、インターポーザの表面、パッケージの表面、フラットパネルの表面、回路の表面、又はシリコン若しくは非シリコンウエハの表面を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の個片化された要素及び前記準備された基板表面が、同じ材料で構成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の個片化された要素及び前記準備された基板表面が、異なる材料で構成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の個片化された要素の前記第１の表面が流動性の相互接続材料を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
システムであって、
洗浄される表面に所定に近接して配置されるように設けられたメガソニック変換器であって、前記洗浄される表面に音波エネルギーを印加するように設けられたメガソニック変換器と、
前記変換器に連結されるか又は前記変換器に一体化された１つ以上のブラシであって、前記１つ以上のブラシは、所定の接触圧で前記洗浄される表面と接触するように設けられ、かつ、前記メガソニック変換器が前記音波エネルギーを前記洗浄される表面に印加する間、前記洗浄される表面にブラシ掛けするように設けられる、１つ以上のブラシと、を備える、システム。
【請求項２１】
前記ブラシのうちの１つ以上に連結された回転ユニットを更に備え、前記回転ユニットは、前記メガソニック変換器が前記音波エネルギーを前記洗浄される表面に印加している間に、前記１つ以上のブラシを前記洗浄される表面に対して回転させるように設けられている、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記回転ユニットが、前記１つ以上のブラシを回転させるために作動液を使用するように設けられた油圧回転ユニットを含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記洗浄される表面を受容するように設けられた回転ターンテーブルを更に備え、前記ターンテーブルは、前記メガソニック変換器が前記洗浄される表面に前記音波エネルギーを印加し、前記１つ以上のブラシが前記洗浄される表面にブラシ掛けする間、前記洗浄される表面をスピンさせるように設けられている、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２４】
前記メガソニック変換器が前記音波エネルギーを前記洗浄される表面に印加し、前記１つ以上のブラシが前記洗浄される表面にブラシ掛けする間、前記変換器及び前記１つ以上のブラシを前記洗浄される表面にわたって前後横方向に移動させるように設けられた横方向の搬送装置を更に備える、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２５】
前記洗浄される表面の上に配設された洗浄溶液を更に備え、前記変換器は、前記洗浄溶液を介して前記洗浄される表面に前記音波エネルギーを印加するように設けられている、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２６】
前記洗浄される表面の上方に配置され、前記洗浄される表面上の流体の高さを検出するように設けられた流体高さセンサを更に備え、前記流体高さセンサは、前記流体の前記高さが第１の所定量未満であるときに少なくとも第１の信号を流体源に送信し、前記流体の前記高さが第２の所定量よりも大きいときに、第２の信号を前記流体源に送信するように設けられている、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２７】
前記システムが、１つ以上の基板、ウエハ、及び／又は半導体ダイの１つ以上の表面を洗浄するように設けられている、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２８】
前記１つ以上のブラシが、前記洗浄される表面に対応する１つ以上の構成要素の１つ以上の縁部をブラシ掛けするように設けられている、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２９】
１つ以上の超小型電子構成要素を処理表面上に装着する工程と、
統合メガソニックブラシシステムを前記超小型電子構成要素に近接して位置付ける工程であって、前記統合メガソニックブラシシステムは、メガソニック変換器と、前記メガソニック変換器に結合された又は前記メガソニック変換器と一体化された１つ以上のブラシと、を含む、工程と、
前記メガソニック変換器を介して、前記１つ以上の超小型電子構成要素に音波エネルギーを印加する工程と、
前記メガソニック変換器が前記音波エネルギーを前記１つ以上の超小型電子構成要素に印加している間に、前記１つ以上のブラシによって前記１つ以上の超小型電子構成要素の１つ以上の表面を同時にブラシ掛けする工程と、を含む、方法。
【請求項３０】
同時に前記変換器を介して前記音波エネルギーを印加しつつ、前記１つ以上のブラシによって前記１つ以上の超小型電子構成要素の前記１つ以上の表面をブラシ掛けしながら、前記処理表面を回転させる工程を更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
同時に前記変換器を介して前記音波エネルギーを印加しつつ、前記１つ以上のブラシによって前記１つ以上の超小型電子構成要素の前記１つ以上の表面をブラシ掛けしながら前記統合メガソニックブラシシステムを横方向にスキャンする工程を更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
所定量の洗浄液を前記１つ以上の超小型電子構成要素の前記１つ以上の表面に塗布する工程と、流体源と連通する流体高さセンサを用いて前記所定量の洗浄液を制御する工程と、を更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記洗浄溶液を通じて、前記メガソニック変換器を介して前記１つ以上の超小型電子構成要素に前記音波エネルギーを印加する工程を更に含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
超小型電子アセンブリを形成する方法であって、
基板の一方又は両方の表面上に保護層を設ける工程と、
前記基板をキャリア上に固定する工程と、
前記基板を前記キャリアに固定された多少のダイに個片化する工程と、
前記ダイが前記キャリアに固定されている間に、前記ダイの少なくとも第１の表面を処理する工程と、
前記キャリアを第１の既知の良好なダイの外周の周りで切断する工程と、
前記第１の既知の良好なダイを前記キャリアから除去し、前記キャリアの少なくとも一部は前記第１の既知の良好なダイの第２の表面に固定されている工程と、
前記第１の既知の良好なダイを、準備された基板表面に取り付ける工程であって、前記第１の既知の良好なダイの第１の表面が前記準備された基板表面に取り付けられている、工程と、
前記キャリアの前記部分を、前記第１の既知の良好なダイの前記第２の表面から除去する工程と、を含む、方法。
【請求項３５】
前記第１の既知の良好なダイが前記キャリアに固定されている間に、前記第１の既知の良好なダイの前記第１の表面をプラズマ活性化する工程を更に含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記第１の既知の良好なダイが前記準備された基板表面に接合されている間に、前記第１の既知の良好なダイを熱処理する工程を更に含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
接合するために前記第１の既知の良好なダイの前記第２の表面を準備する工程と、
前記キャリアから第２の既知の良好なダイを除去する工程と、
前記第２の既知の良好なダイの第１の表面を前記第１の既知の良好なダイの前記第２の表面に取り付けて、積層ダイ配置を形成する工程と、を更に含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
超小型電子アセンブリを形成する方法であって、
個片化された第１の既知の良好なダイをキャリア上で洗浄する工程と、
前記キャリアを前記第１の既知の良好なダイの外周の周りで切断する工程と、
前記第１の既知の良好なダイを前記キャリアから除去し、前記キャリアの少なくとも一部は前記第１の既知の良好なダイの第２の表面に固定されている工程と、
前記第１の既知の良好なダイの第１の表面を、準備された基板の表面に取り付ける工程と、
前記キャリアの前記部分を、前記第１の既知の良好なダイの前記第２の表面から除去する工程と、を含む、方法。
【請求項３９】
前記第１の既知の良好なダイ及び前記準備された基板を熱処理する工程を更に含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記第１の既知の良好なダイの前記第２の表面を洗浄する工程と、
前記第１の既知の良好なダイの前記第２の表面をプラズマ活性化する工程と、
第２の既知の良好なダイの第１の表面を洗浄する工程と、
前記第２の既知の良好なダイの第１の表面を前記第１の既知の良好なダイの前記第２の表面に取り付けて、積層ダイ配置を形成する工程と、
前記積層ダイ配置を熱処理する工程と、を更に含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
１つ以上の更なる既知の良好なダイを前記第２の既知の良好なダイに、及び後続の既知の良好なダイに取り付けて、前記積層ダイ配置を形成する工程を更に含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
超小型電子アセンブリを形成する方法であって、
洗浄され個片化された第１の既知の良品ダイをキャリアから切断する工程と、
前記第１の既知の良好なダイを前記キャリアから除去し、前記キャリアの少なくとも一部は前記第１の既知の良好なダイの第２の表面に固定されている工程と、
前記第１の既知の良好なダイの第１の表面を、準備された基板の表面に取り付ける工程と、
前記キャリアの前記部分を、前記第１の既知の良好なダイの前記第２の表面から除去する工程と、を含む、方法。
【請求項４３】
前記第１の既知の良好なダイが前記準備された基板に接合されている間に、前記第１の既知の良好なダイの前記第２の表面を準備する工程と、
前記キャリアから第２の既知の良好なダイを除去する工程と、
前記第２の既知の良好なダイの第１の表面を前記第１の既知の良好なダイの前記第２の表面に取り付けて、積層ダイ配置を形成する工程と、を更に含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記積層ダイ配置が前記準備された基板に接合されている間に、前記積層ダイ配置を熱処理する工程を更に含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
超小型電子アセンブリを形成する方法であって、
個片化され、洗浄された既知の良好なダイをキャリアから切断する工程であって、前記キャリアの少なくとも一部が、前記既知の良好なダイの第２の表面に固定されている、工程と、
前記既知の良好なダイの第１の表面を、準備された基板の表面に取り付ける工程と、
前記キャリアの前記部分を、前記既知の良好なダイの前記第２の表面から除去する工程と、を含む、方法。
【請求項４６】
超小型電子アセンブリを形成する方法であって、
個片化され、洗浄された第１の既知の良好なダイをキャリアから切断する工程と、
前記第１の既知の良好なダイの洗浄された表面を、準備された基板の表面に取り付ける工程と、を含む、方法。
【請求項４７】
前記第１の既知の良好なダイの第１の表面が前記準備された基板の前記表面に接合されている間に、前記第１の既知の良好なダイの第２の表面を準備する工程と、
第２の既知の良好なダイの第１の表面を前記第１の既知の良好な第１のダイの前記第２の表面に取り付けて、積層ダイ配置を形成する工程と、を更に含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記積層ダイ配置が前記準備された基板に接合されている間に、前記積層ダイ配置を熱処理する工程を更に含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記第１の既知の良好なダイの前記洗浄された表面が、流動性相互接続材料を含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項５０】
前記第１の既知の良好なダイの前記洗浄された表面が、金属パッド又は誘電体表面を含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項５１】
前記準備された基材の前記表面が、金属パッド又は誘電体表面を含む、請求項４６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（優先権主張及び関連出願の相互参照）
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）（１）の下で、２０１８年３月２６日に出願された米国特許出願第１５／９３６，０７５号、並びに２０１７年４月２１日に出願された米国仮出願第６２／４８８，３４０号及び２０１７年９月２７日に出願された同第６２／５６３，８４７号の利益を主張するものであり、それらは全体において参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
（発明の分野）
以下の説明は、集積回路（integrated circuit、「ＩＣ」）の処理に関する。より具体的には、以下の説明は、ＩＣダイを処理するためのデバイス及び技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
集積チップ及びダイなどの超小型電子素子のよりコンパクトな物理的配置に対する需要は、ポータブル電子デバイスの急速な進歩、モノのインターネットの拡大、ナノスケール集積、サブ波長光集積、などで更に高まってきている。単なる例として、通常「スマートフォン」と称されるデバイスは、高解像度ディスプレイ及び関連する画像処理チップと共に、高性能のデータ処理装置、メモリ、並びに全地球測位システム受信器、電子カメラ、及びローカルエリアネットワーク接続などの付属デバイスを、携帯電話の機能に統合する。そのようなデバイスは、完全なインターネット接続性、フル解像度のビデオを含めた娯楽、ナビゲーション、電子バンキング、センサ、メモリ、マイクロプロセッサ、ヘルスケア電子機器、自動電子機器などの能力を、ポケットサイズのデバイス内に全て提供することができる。複合型携帯デバイスは、小さい空間内に多数のチップ及びダイを詰め込むことを必要とする。
【０００４】
超小型電子素子は、シリコン又はガリウム砒素などのような半導体材料の薄いスラブを備える。チップとダイは、通常、個別の予めパッケージ化されたユニットとして提供される。一部のユニット設計では、ダイは、基板又はチップキャリアに実装され、その基板又はチップキャリアは次に、プリント回路基板（printed circuit board、ＰＣＢ）などの回路パネル上に実装される。ダイは、製造中及びダイを外部基板上に実装する間のダイの取り扱いを容易にするパッケージ内に提供することができる。例えば、多くのダイは、表面実装のために好適なパッケージ内に提供される。この一般的なタイプの数多くのパッケージが、様々な用途のために提案されてきた。最も一般的には、そのようなパッケージは、通常「チップキャリア」と称される誘電体要素を含み、めっき又はエッチングされた金属構造体として形成された端子を、その誘電体上に有する。これらの端子は、典型的には、ダイキャリアに沿って延在する薄いトレースなどの導電性機能によって、及び、ダイのコンタクトと端子又はトレースとの間に延在する細いリード若しくはワイヤによって、ダイのコンタクト（例えば、接合パッド又は金属ポスト）に接続される。表面実装動作では、パッケージは、そのパッケージ上の各端子が、回路板上の対応する導体パッドと整列するように、回路板上に定置され得る。はんだ又は他の接合材料が、端子と導体パッドとの間に一般に提供される。パッケージは、はんだを融解又は「リフロー」するか、又は他の方式で接合材料を活性化するようにアセンブリを加熱することによって、所定の位置に恒久的に接合させることができる。
【０００５】
多くのパッケージは、典型的には直径約０．０２５ｍｍ〜約０．８ｍｍ（１〜３０ミル）のはんだボールの形態で、パッケージの端子に取り付けられた、はんだ塊を含む。その底部表面（例えば、ダイの前面の反対側の表面）から突出するはんだボールのアレイを有するパッケージは、通常、ボールグリッドアレイ又は「ＢＧＡ」パッケージと称される。ランドグリッドアレイ又は「ＬＧＡ」パッケージと称される他のパッケージは、はんだから形成された薄層又はランドによって、基板に固定される。このタイプのパッケージは、極めてコンパクトにすることができる。通常「チップスケールパッケージ」と称される特定のパッケージは、そのパッケージ内に組み込まれたデバイスの面積に等しい、又は僅かにのみ大きい回路板の面積を占める。このスケールは、アセンブリの全体のサイズを低減し、基板上の様々なデバイス間での短い相互接続の使用を可能とし、次いで、デバイス間の信号伝搬時間を制限し、このためそのアセンブリの高速な動作を容易にする点で有利である。
【０００６】
半導体ダイはまた、例えば、１つのダイがキャリア上に提供され、別のダイが第１のダイの上部に実装される、「積層」配置で提供され得る。これらの配置は、多数の異なるダイを回路基板上の単一のフットプリント内に実装することを可能にすることができ、ダイ間に短い相互接続を提供することによって、高速動作を更に容易にすることができる。多くの場合、この相互接続距離はダイ自体の厚さより少しだけ大きくすることができる。相互接続がダイパッケージの積層体内で達成されるために、機械的及び電気的接続のための相互接続構造体は、各ダイパッケージの両側（例えば、面）上に提供されてもよい（最頂部パッケージを除く）。これは、例えば、ダイが実装される基板の両側に導体パッド又はランドを設けることによって行われ、パッドは、導電ビアなどによって基板を通して接続されている。積層チップ構成及び相互接続構造の例は、米国特許出願公開第２０１０／０２３２１２９号に提供されており、その開示は、本明細書に参照として組み込まれる。
【０００７】
ダイ又はウエハはまた、様々な超小型電子パッケージングスキームの一部として、他の三次元配置で積層されてもよい。これは、１つ以上のダイ若しくはウエハの積層層を、より大きなベースダイ若しくはウエハ上に積み重ねること、垂直若しくは水平配置で複数のダイ若しくはウエハを積み重ねること、又は類似若しくは異種の基板を積み重ねることを含むことができ、基板のうちの１つ以上は、電気的若しくは非電気的要素、光学的若しくは機械的要素、及び／又はこれらの様々な組み合わせを含んでもよい。ダイ又はウエハは、直接誘電接合、ＺｉＢｏｎｄ（登録商標）などの非接着技術、又はＤＢＩ（登録商標）などのハイブリッド接合技術を含む、様々な接合技術を使用して、積層構成で接合されてもよく、両方ともＩｎｖｅｎｓａｓ  Ｂｏｎｄｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．（以前のＺｉｐｔｒｏｎｉｘ，Ｉｎｃ．）、Ｘｐｅｒｉ  ｃｏｍｐａｎｙから入手可能である（例えば、その全体が本明細書に組み込まれる米国特許第６，８６４，５８５号及び同第７，４８５，９６８号を参照されたい）。直接接合技術を使用して積層ダイを接合するとき、接合されるダイの表面は、通常極めて平坦かつ平滑であることが望ましい。例えば、一般に、表面が緊密に嵌合して持続する接合を形成することができるように、表面の表面トポロジー変動は非常に小さいべきである。例えば、接合面の粗さのばらつきは、３ｎｍ未満、好ましくは１．０ｎｍ未満であることが通常好ましい。
【０００８】
いくつかの積層ダイ配置は、積層ダイの一方又は両方の表面上の粒子又は汚染の存在の影響を受けやすい。例えば、処理工程から残っている粒子又はダイ処理若しくはツールからの汚染は、積層ダイ間の不十分な接合領域などをもたらす恐れがある。ダイ処理中の余分な取り扱い工程は、問題を更に悪化させる恐れがあり、不要な残留物を残す恐れがある。
【０００９】
詳細な説明は、添付の図を参照して説明される。図において、参照番号の左端の数字は、最初に参照番号が現れる図を特定する。異なる図における同じ参照番号の使用は、類似又は同一の項目を示す。
【００１０】
この説明では、図に図示されるデバイス及びシステムは、多数の構成要素を有するものとして示されている。本明細書に記載されるようなデバイス及び／又はシステムの様々な実装形態は、より少ない構成要素を含んでもよく、本開示の範囲内にとどまり得る。あるいは、デバイス及び／又はシステムの他の実装形態は、追加の構成要素、又は記載された構成要素の様々な組み合わせを含んでもよく、本開示の範囲内にとどまる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】スピンプレートを用いた例示的なダイ処理シーケンスを示すテキストフロー図である。
【図２】一実施形態による、ダイシングテープ又はデバイス処理用フィルム又は表面上で実行される例示的なダイ処理シーケンスを示すテキストフロー図である。
【図３】一実施形態による、図２の例示的なダイ処理シーケンスのグラフィカルフロー図である。
【図４】Ａ〜Ｅは、一実施形態による、ダイシングシートからウエハ又は表面にダイを移送するための例示的な工程を図式的に示す。
【図５】Ａ〜Ｃは、一実施形態による、ダイが除去された例示的なダイシングシートを示す。
【図６】第２の実施形態による、ダイシングテープ又はデバイス処理用フィルム又は表面上で実行される例示的なダイ処理シーケンスを示すテキストフロー図である。
【図７】第３の実施形態による、ダイシングテープ又はデバイス処理用フィルム又は表面上で実行される例示的なダイ処理シーケンスを示すテキストフロー図である。
【図８】一実施形態による、図７の例示的なダイ処理シーケンスのグラフィカルフロー図である。
【図９Ａ】様々な実施形態による例示的なダイ洗浄システムを示す。
【図９Ｂ】様々な実施形態による例示的なダイ洗浄システムを示す。
【図１０Ａ】他の実施形態による例示的なダイ洗浄システムを示す。
【図１０Ｂ】他の実施形態による例示的なダイ洗浄システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
概要
集積回路（ＩＣ）ダイを処理するための技術及びシステムの様々な実施形態が開示される。（他のダイ、基板、別の表面などとの）緊密な表面接合のために準備されるダイを、最小限の取り扱いで処理して、ダイの表面又は縁部の汚染を防止することができる。
【００１３】
本技術は、様々な実施形態による、ダイがダイシングシート又は他のデバイス処理用フィルム又は表面上にある間にダイを処理することを含む。例えば、ダイは、ダイシングシート上にある間に洗浄、アッシング、及び活性化することができる（処理中の汚染に関して処理回数及び汚染の機会を排除する）。処理は、例えば、積層配置で接合するダイを準備することができる。処理後、ダイは、ダイシングシートから直接ピックされ、準備されたダイ受容面（別のダイ、基板など）に接合するために、その面上に配置することができる。
【００１４】
様々な実施形態では、開示される技術を使用することにより、ダイの製造及び処理コストを低減することができ、ダイを含む電子パッケージの製造の複雑さを低減することができる。粒子及び汚染物質の影響を受けやすい恐れがある「Ｚｉｂｏｎｄ（登録商標）」及び「Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｏｎｄ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ（ＤＢＩ（登録商標））」技術を使用して積層及び接合されるダイは、特に利益を得ることができる。製造プロセスが、２つの対応する半導体及び／若しくは絶縁層間の低温共有結合（Ｚｉｂｏｎｄ（登録商標）として既知のプロセス）を使用して２つの表面を接合することを含むかどうかかかわらず、又は、製造プロセスがまた、接合技術（ＤＢＩ（登録商標）として既知のプロセス）と共に相互接続を形成することを含むかどうかにかかわらず、高レベルの平坦性及び清浄度が、一般に接合面にわたって望ましい。
【００１５】
開示される技術はまた、例えば、デバイスの接合領域が、接合のための任意の形態のはんだ付け可能材料などの流動性質量材料を含んでもよい他の用途にも有益であり得る。接合面間の粒子又は汚れの最小化又は排除は、歩留り及び信頼性を劇的に改善することができる。一実装形態では、多数のダイのバッチは、大きなダイシングシートなどの大きなダイ又はウエハキャリアを使用して、多数のダイ又はウエハキャリアを使用してなど、一度に処理することができる。
【００１６】
いくつかの実施形態では、いくつかのプロセス工程を排除することができ、製造の複雑性及びコストを低減する一方で、ダイの全体的な清浄度を改善する（例えば、粒子、汚染物質、残留物などの発生を低減する）。ダイの取り扱いの低減もまた、粒子の生成を最小限に抑えることができる。
【００１７】
フロー図が図１に示され、処理中にダイを保持するためのスピンプレートを使用した例示的なダイ又はデバイス処理シーケンス１００を示す。ブロック１〜４において、プロセスは、ウエハの片面又は両面に保護コーティングを適用することによって、基板、例えばシリコンウエハを準備し、ウエハをダイシングシートなどの上でダイ（すなわち、第１のダイのセット）に個片化し、ダイ及びダイシングシートを紫外線（ＵＶ）に露光し、ダイシングシートを延伸し、ダイの表を上にしてダイをスピンプレートに移送することから始まる。ブロック５〜９において、このプロセスは、ダイから有機層を洗浄する工程と、ダイの上面をプラズマアッシングしてダイ上の残りの有機残留物を除去する工程と、ダイを脱イオン水（ＤＩ）で更に洗浄する工程、例えば、ダイの上面をプラズマ活性化し、ダイを再洗浄する工程など、とを含む。
【００１８】
ブロック１０において、ダイをフリッププレートに移送して、ダイを下向きに配置する（すなわち、ダイの活性表面（例えば、第１の表面）は、下向き又はフリッププレートに向かって面している）。ブロック１１において、ダイはピックアンドプレースステーションに移送される。この構成では、ダイは、裏面（例えば、表、前面若しくは第１の表面、又は活性表面の反対側の表面）からピックされ、接合のために準備された受容面上に下向きに配置される。ダイをピックアップするために、（例えば）ピッキング真空ツールは、接合される表面とは反対側の、ダイの裏面又は第２の表面に接触する。
【００１９】
受容面は、基板、別のダイ、誘電体表面、ポリマー層、導電層、インターポーザの表面、別のパッケージ、平坦パネルの表面、又は更には別の回路若しくはシリコン若しくは非シリコンウエハの表面などの、準備された表面を含んでもよい。ダイの材料は、受容基板の材料と類似していてもよく、又は異なっていてもよい。また、ダイの表面は、受容基板の表面と異なっていてもよい。
【００２０】
ブロック１３において、基板上に配置されたダイは、ダイの表面と基板の受容面との間の接合を強化するために熱処理される。いくつかの実施形態では、追加のダイは、接合されたダイの裏面（例えば、第２の表面）又は利用可能な表面に取り付けられてもよい。裏面は、その中に活性デバイスを追加的に有してもよい。
【００２１】
ブロック１４〜１８において、受容面、例えば基板、及び接合されたダイの露出した裏面は、洗浄、プラズマアッシング、再洗浄、プラズマ活性化、及び再度洗浄される。ブロック１９において、第２のダイのセット（ブロック１〜１１に記載されているように事前に準備された上面を有する）を、第１のダイのセット（積層ダイ配置を形成する）に取り付けることができる。一例では、第２のダイの前側の準備された表面（例えば、第１の表面）は、第１のダイの露出した裏面（例えば、第２の表面）に取り付けられる。ブロック２０において、第１及び第２のダイを有するアセンブリは、積層体の接合を強化するために熱処理される。積層ダイ配置に追加される追加のダイ（例えば、第３以上のダイ）については、プロセスはブロック１４にループバックされ、所望の量のダイが各積層体に追加されるまで続く。
【００２２】
様々な例において、記載される製造プロセスは、少なくとも又は約１３＋７（ｎ−１）；ｎ＞０の工程を使用して完了することができる（式中、ｎ＝積層体内の所望のダイ量）。
【００２３】
場合によっては、プロセスに含まれる多数の洗浄工程にもかかわらず、ダイには、ダイの１つ以上の表面上にいくらかの汚染又は粒子が残っている。例えば、ダイの上面又は前面は汚染を含まずに洗浄され得るが、ダイの底面又は裏面には、粒子又は汚染物が残り得る。更に、複数の処理工程中にダイを取り扱うことにより、ダイに粒子又は汚染物質を加える恐れがある。例えば、取り扱い中に使用されるツールは、汚染物質をダイに移す恐れがある。ダイ上の粒子又は欠陥の場所は、粒子又は欠陥が積層配置に潜在的に問題となり得るかどうかを判定することができる。例えば、いくつかの粒子及び欠陥は、積層ダイ間の不良な接合などを引き起こす恐れがある。別の例では、デバイスの清掃された上面が反転操作後に別の表面と接触するため、デバイス反転工程は汚染又は欠陥の発生源であり得る。
例示的な実装形態
【００２４】
図２は、一実施形態による、ダイシンテープ（「ダイシングシート」）又は他の処理シートなどのキャリア上でダイが処理される例示的なダイ処理シーケンス２００を示すフロー図である。図３は、例示的実施形態によるプロセス２００のグラフィカルフロー図表示を示す。プロセス２００は、図２及び図３を参照して説明されるが、本説明で言及される「ブロック」は、特に指定しない限り、図２の番号付きブロックを指す。
【００２５】
ブロック１において、ウエハ３０２の一方又は両方の表面に１つ以上の保護層又はコーティング３０４を追加することなど、ウエハ３０２が処理される（ブロック２）。保護層３０４は、フォトレジスト、又は同様の保護剤を含んでもよい。ウエハ３０２は、ダイシングシート３０６に移送され、接着剤３０８によってダイシングシート３０６に一時的に固定される。ブロック３において、ウエハ３０２は、ダイシングシート３０６上にある間にダイ３１０に個片化される。
【００２６】
ブロック４において、ダイ３１０は、ダイシングシート３０６に取り付けられている間にダイ３１０の縁部を含む粒子を除去するために洗浄される。洗浄は、機械的かつ／又は化学的に行うことができる。例えば、ダイ３１０は、微細なＣＯ２粒子と衝突してもよく、かつ／又は超音波によって、若しくはメガソニックによって強化され得るブラシ洗浄工程を受けてもよい。（図３に示されるように）ブラシ３１２は、任意の方向に回転してもよく、又は別の方法でダイ３１０の表面に対して移送してもよい。ダイ３１０は、追加的に又は代替的に、ウェットエッチング、ウォーターピックなどを受けてもよい。ブロック５において、ダイシングシート３０６を、ダイ３１０の縁部の洗浄に対応するように、ダイ３１０間の空間を形成するようにわずかに延伸することができる。ダイシングシート３０６上のダイ３１０は、レジスト３０４及び／又は接着剤３０８の層を分解するために、紫外線（ＵＶ）に露光され得る。ダイシングシート３０６を、必要に応じて更に延伸して、ダイシングシート３０６から除去するためのダイ３１０の準備をすることができる。
【００２７】
ブロック６において、ダイ３１０がダイシングシート３０６上にある間に、レジスト層３０４の残りの残留物がダイ３１０の露出した表面（例えば、第１の表面）から洗浄除去される。洗浄溶液、並びに本明細書に記載されるものなどの他の化学的及び／又は機械的洗浄技術を使用してもよい。加えて、ダイ３１０の第１の（例えば、露出された）表面を、ダイ３１０がダイシングシート３０６上に残っている間にプラズマアッシング（例えば、酸素アッシング）して、望ましくない有機残留物を除去する。
【００２８】
ブロック７において、ダイ３１０の第１の表面は、湿式洗浄技術（例えば、脱イオン水、洗浄溶液など）を使用して再度洗浄され、湿式洗浄技術は、メガソニックスクラブ、機械的ブラシスクラブ、若しくは撹拌、又は他の好適な洗浄技術を含んでもよい。例えば、場合によっては、アッシング工程後に、湿式洗浄によって、及び／又はＣＯ２粒子流、若しくは回転ブラシ、ウォーターピック、若しくはメガソニックアシスト湿式洗浄技術（megasonic assisted wet cleaning technique）、若しくはこれらの組み合わせによって、追加の洗浄が実行されてもよい。
【００２９】
ブロック８において、ダイ３１０の第１の表面をプラズマ活性化して（例えば、窒素プラズマなど）、ダイ３１０を積み重ねるための接合を生成又は強化する。ブロック９において、活性化されたダイ３１０は、湿式洗浄技術（例えば、脱イオン水、高温脱イオン水、水蒸気、又は高ｐＨ洗浄溶液など）を使用して洗浄され、湿式洗浄技術は、メガソニック、又は上述の洗浄技術の組み合わせなどで強化され得る。
【００３０】
ブロック１０において、ダイ３１０（例えば、既知の良好なダイ）３１０は、受容面３１４に接合するために、ダイシングシート３０６から受容面３１４（準備されたダイ、基板など）に移送される。場合によっては、上述の様々な洗浄プロセス及び表面活性化プロセスは、ダイ３１０及び／又は受容面３１４の露出された表面上で実行されてもよい。
【００３１】
様々な実施形態において、ダイ３１０は、（図４及び図５に示されるように）「打ち抜き」技術を使用して、ダイシングシート３０６から移送される。打ち抜き技術により、ダイ３１０（例えば、既知の良好なダイ）を、ダイ３１０の表面又は縁部を汚染することなく移送することが可能になる。また、打ち抜き技術により、ダイ３１０（例えば、既知の良好なダイ）を接合面３１４に「下向き」に接合することが可能になり、これは、ＤＢＩハイブリッド接合技術、はんだバンプなどを使用して、ダイ３１０の第１の表面が受容面３１４に面することを伴う。
【００３２】
一例では、図４（Ａ）、図５（Ａ）、及び図５（Ｂ）に示されるように、延伸されたダイシングシート３０６は、グリップリング４０２又はフレームなどによって保持される。ダイシングシート３０６上のダイ３１０は、間隙４０４（幅約２μｍ〜２００μｍ）によって分離され、このことは、少なくとも部分的に延伸に起因し得る。図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示されるように、ダイシングシート３０６は、ダイシングブレード、高温ナイフ、光学ナイフ（レーザーアブレーション）などの様々なツール４０６のうちの１つ以上を使用して、ダイ３１０間の間隙４０４に沿って穿孔されてもよい。一実施形態では、穿孔により、ダイ３１０（例えば、既知の良好なダイ）を個別にダイシングシート３０６から打ち抜き、他のダイ３１０をダイシングシート３０６上の所定の位置に残すことが可能になる。真空ツール４０８など（すなわち、「ピックアップヘッド」）を使用して、個々のダイ３１０を穿孔されたダイシングシート３０６（図４（Ｂ）に示すように）から、例えば、ダイシングシート３０６の裏面から、打ち抜くことができる。真空ツール４０８は、ダイシンテープ３０６（又は処理シート）の一部が、ツール４０８とダイ３１０との間の定位置にある状態で、ダイ３１０の反対側のダイシングテープ３０６の表面からダイ３１０（例えば、既知の良好なダイ）を移送することができる。したがって、ダイ３１０（例えば、既知の良好なダイ）は、真空ツール４０８がダイ３１０の接合されるべき表面又は縁部を汚染することなく、接合面３１４に到達する。ダイ３１０の裏面に取り付けられたままであるテープ３０６の部分（例えば、既知の良好なダイ）は、それによってダイ３１０がツール４０８との接触により汚染されるのを防ぐ。
【００３３】
図４（Ｄ）は、ダイ３１０が除去されたダイシングシート３０６の断面図を示す。ダイシングシート３０６の一部がダイ３１０と共に除去されるため、ダイシングシート３０６内に孔４１０が存在する（これは図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に更に示されている）。図４（Ｅ）は、接合のために基板３１４上に配置された多数のダイ３１０を示す。
【００３４】
別の実施形態では、デバイスピックアップヘッド４０８（例えば、真空ツール）は、ダイ３１０（例えば、既知の良好なダイ）の裏側からダイ３１０（例えば、既知の良好なダイ）をダイシングシート３０６を通してピックし、同時に対応するツールが、レーザ源（又は同様のもの）でダイ３１０の周囲の周りでダイシングシート３０６をアブレーションする。いくつかの用途では、ダイ３１０が裏側から真空ツール４０８によってピックアップされる間、加熱されたナイフ４０６の縁部を使用して、ダイ３１０をダイシングシート３０６から完全に分離するために、ダイ３１０の周りでダイシングシート３０６を溶解してもよい。ダイ３１０の表面に不活性ガスを適用して、デバイス分離工程からの煙又は他の汚染物質がダイ３１０の洗浄された表面を、汚染するのを防止することができる。他の実施形態では、不活性ガスの代わりに真空を使用することができるが、更なる実施形態では、不活性ガス及び真空の両方が、デバイス分離プロセス中にダイ３１０の表面を保護するために使用される。
【００３５】
様々な実装では、ダイ３１０の洗浄されて、露出された表面は、受容基板３１４の表面を除いて、任意の別の表面又は材料によって接触されない。これは、ダイ３１０（例えば、既知の良好なダイ）の洗浄された表面が、一般に、受容フリッププレートの一部と接触する、いくつかの従来技術とは対照的である。他の一般的な技術では、例えば真空ピックアップデバイス４０８は、洗浄されたダイ３１０の表面の一部に触れることによって清浄なダイ３１０（例えば、既知の良好なダイ）をピックアップすることができ、これにより、タッチされた表面を汚染する恐れがある。
【００３６】
図２及び図３に戻って参照すると、ブロック１１において、新たに積層されたダイ３１０を有するウエハ又は基板３１４は、基板３１４へのダイ３１０の接合を強化するために熱処理される（例えば、５０〜１５０°Ｆまで）。ブロック１２において、ダイ３１０の現在露出された表面（「裏面」、つまり「第２の表面」）及び基板３１４は、化学的洗浄技術及び／又は機械的洗浄技術（例えば、界面活性剤、非ＰＶＡ回転ブラシ、メガソニックなど）によって準備される。これにより、ダイ３１０の裏面から、残りの接着剤３０８、ダイシングシート３０６、保護層３０４、又は他の残留物を除去する。ブロック１３において、ダイ３１０の裏面がプラズマ活性化されて、更なる接合の準備が行われる。
【００３７】
ブロック１４において、追加の準備されたダイ３１６は、本明細書に開示される技術によって分離され、例えば、基板３１４上に予め配置されたダイ３１０の準備された裏側（例えば、第２の）表面上に、第１の表面を「下向き」に（例えば、活性な面を下にして、準備された面を下にしてなど）配置される。新たに追加されたダイ３１６は、ダイ３１０への接合を強化するために熱処理される（例えば、ブロック１１）。積層ダイ配置に追加される追加のダイ３１６（例えば、第３以上のダイ）については、プロセスはブロック１２にループバックされ、所望のダイ３１０、３１６の量が各積層体に追加されるまで続く。
【００３８】
様々な例において、記載される製造プロセスは、約１１＋２（ｎ−１）；ｎ＞０の工程を使用して完了することができる（式中、ｎ＝積層体内の所望のダイ３１０、３１６の量）。これは、図１：（１３＋７（ｎ−１））に関連して説明されるプロセスと比較したときの製造工程の有意な低減を表す。プロセス工程を低減することによって製造コスト及び複雑性が低減されるだけでなく、ダイ３１０を汚染する機会も低減され、より低いコストでより良好な品質及びより高いスループットをもたらす。低減された処理工程は、ダイ３１０当たりのコスト削減につながり、スピンプレート（又は同様の処理部品）の排除は、更なる製造コスト削減につながる。例えば、スピンプレートを使用して、約５０〜１００個のダイ３１０を一度に処理することができ、説明されるようなダイシングシート３０６プロセスを使用して、約２００〜１０，０００個のダイ３１０又はそれ以上を一度に処理することができる。
【００３９】
ダイシングシート３０６上のダイ３１０を処理するための第２の例示的実施形態６００を図６に示す。例示的実施形態６００は、プロセス工程を低減することも含めて、プロセス工程の一部が異なる順序で実行されてもよいことを示す。例えば、ブロック１〜３において、前述のようにウエハ３０２は、保護コーティング３０４で処理され、ダイシングシート３０６上でダイ３１０に個片化され、ダイシングシート３０６上で洗浄される。所望により、ダイシングシート３０６は、ダイ３１０間の洗浄に対応するように多少延伸されてもよく、かつ／又はダイ３１０は、レジスト３０４及び接着剤３０８を分解するために、ＵＶ光に露光されてもよい。ブロック４において、ダイ３１０の第１の表面を、ダイ３１０がダイシングシート３０６上に残っている間にプラズマアッシング（例えば、酸素アッシング）して、第１の表面から望ましくない有機残留物（又は他の汚染物質）を除去する。
【００４０】
ブロック５において、上述したような湿式洗浄技術（例えば、脱イオン水、洗浄溶液など）を使用して、ダイ３１０のアッシングされた表面を洗浄し、湿式洗浄技術にはメガソニックなどが含まれてもよい。ブロック６において、ダイ３１０の第１の表面をプラズマ活性化して（例えば、窒素プラズマなど）、ダイ３１０を積み重ねるための接合を生成又は強化する。ブロック７において、活性化されたダイ３１０はＵＶ光に露光され、ダイシングシート３０６は部分的に延伸される。ブロック８において、活性化されたダイ３１０は、湿式洗浄技術（例えば、脱イオン水、高温脱イオン水、水蒸気、又は高ｐＨ洗浄溶液など）を使用して洗浄され、湿式洗浄技術は、メガソニック、又は上述の洗浄技術の組み合わせなどで強化され得る。
【００４１】
ブロック９において、ダイ３１０は、ダイシングシート３０６から接合表面３１４に移送され、例えば、ＤＢＩハイブリッド接合技術、はんだバンプなどを使用して、第１の表面を「下向き」にして接合される。様々な実施形態では、ダイ３１０は、上述の「打ち抜き」技術を使用して、ダイシングシート３０６から移送される（ダイシングシート３０６を穿孔し、真空ツール４０８などを使用してダイ３１０を移送することを含むが、一方ダイシングシート３０６の一部はダイ３１０上に残って、ダイ３１０を真空ツール４０８による汚染から保護する）。ブロック１０において、ダイ３１０及び基板３１４は、ダイ３１０の基板３１４への接合を強化するために熱処理される（例えば、５０〜１５０°Ｆまで）。ブロック１１において、ダイ３１０の露出された表面（「裏面」、つまり「第２の表面」）及び基板３１４は、化学的洗浄技術及び／又は機械的洗浄技術（例えば、界面活性剤、非ＰＶＡ回転ブラシ３１２、メガソニックなど）を使用して洗浄される。これにより、ダイ３１０の裏面から、残りの接着剤３０８、又は他の残留物を除去する。ブロック１２において、ダイ３１０の裏面がプラズマ活性化されて、更なる接合の準備が行われる。
【００４２】
ブロック１３において、追加のダイ３１６を、（上述のように）穿孔されたダイシングシート３０６から打ち抜き、例えば、基板３１４上に予め配置されたダイ３１０の裏側の（例えば、露出された）表面上に「下向き」に配置してもよい。新たに追加されたダイ３１６は、接合を強化するために熱処理される（例えば、ブロック１０）。積層ダイ配置に追加される追加のダイ３１０、３１６（例えば、第３以上のダイ）については、プロセスはブロック１１にループバックされ、所望のダイ３１０、３１６の量が各積層体に追加されるまで続く。
【００４３】
様々な例において、記載される製造プロセスは、約１０＋２（ｎ−１）；ｎ＞０の工程を使用して完了することができ（式中、ｎ＝積層体内の所望のダイ３１０、３１６の量）、工程、複雑性、及びコストの更なる低減をもたらす。
【００４４】
図７は、第３の実施形態による、ダイシングテープ３０６で実行される別の例示的なダイ３１０処理シーケンス７００を示すフロー図である。図８は、例示的な実装形態による、図７の例示的なダイ処理シーケンス７００のグラフィカル表示である。図７及び図８の例示的な実施形態では、プラズマアッシング工程（すなわち、図６のブロック４）が除去され、プロセス工程が低減される。
【００４５】
ブロック１〜３において、前述のようにウエハ３０２は、保護コーティング３０４で処理され、ダイシングシート３０６上でダイ３１０に個片化され、ダイシングシート３０６上で洗浄される。所望により、ダイシングシート３０６は、ダイ３１０間の洗浄に対応するように多少延伸されてもよく、かつ／又はダイ３１０は、レジスト３０４及び接着剤３０８を分解するために、ＵＶ光に露光されてもよい。ブロック４において、ダイ３１０の第１の表面をプラズマ活性化して（例えば、窒素プラズマなど）、ダイ３１０を積み重ねるための接合を生成又は強化する。ブロック５において、活性化されたダイ３１０は、湿式洗浄技術（例えば、脱イオン水、高ｐｈ洗浄溶液など）を使用して洗浄され、湿式洗浄技術は、メガソニックスクラブ、撹拌、又は他の好適な洗浄技術を含んでもよい。ブロック６において、活性化されたダイ３１０はＵＶ光に露光され、ダイシングシート３０６は部分的に延伸される。
【００４６】
ブロック７において、ダイ３１０は、ダイシングシート３０６から接合表面３１４に移送され、ＤＢＩハイブリッド接合技術、はんだバンプなどを使用して、第１の表面を「下向き」にして接合される。様々な実施形態では、ダイ３１０は、上述の「打ち抜き」技術を使用して、ダイシングシート３０６から移送される（ダイシングシート３０６を穿孔し、真空ツール４０８などを使用してダイ３１０を移送することを含むが、一方ダイシングシート３０６の一部はダイ３１０上に残って、ダイ３１０を真空ツール４０８による汚染から保護する）。ブロック８において、ダイ３１０及び基板３１４は、ダイ３１０の基板３１４への接合を強化するために熱処理される（例えば、５０〜１５０°Ｆまで）。ブロック９において、ダイ３１０の露出された表面（「裏面」、つまり「第２の表面」）及び基板３１４は、化学的洗浄技術及び／又は機械的洗浄技術（例えば、界面活性剤、メタノール、非ＰＶＡ回転ブラシ３１２、メガソニックなど）を使用して洗浄される。これにより、ダイ３１０の裏面から、残りの接着剤３０８、又は他の残留物を除去する。ブロック１０において、ダイ３１０の裏面がプラズマ活性化されて、更なる接合の準備が行われる。
【００４７】
ブロック１１において、追加のダイ３１６を、穿孔されたダイシングシート３０６から打ち抜き、例えば、基板３１４上に予め配置されたダイ３１０の裏面（例えば、露出された表面）上に「下向き」（例えば、準備された面を下）に配置してもよい。新たに追加されたダイ３１６は、接合を強化するために熱処理される（例えば、ブロック８）。積層ダイ配置に追加される追加のダイ３１０、３１６（例えば、第３以上のダイ３１０、３１６）については、プロセスはブロック９にループバックされ、所望のダイ３１０、３１６の量が各積層体に追加されるまで続く。
【００４８】
様々な例において、記載される製造プロセスは、約８＋２（ｎ−１）；ｎ＞０の工程を使用して完了することができ（式中、ｎ＝積層体内の所望のダイ３１０、３１６の量）、工程、複雑性、及びコストの更なる低減をもたらす。デバイス積層工程の後、積層ダイ３１０及び受容面３１４は、次の高温まで更に処理されてもよい。処理温度は、１５分〜最大５時間以上の範囲の時間にわたって、８０〜３７０℃の範囲であり得る。処理温度が低いほど、処理時間は長くなる。
【００４９】
プロセス７００の一実施形態では、処理／ダイシングされるウエハ３０２は、露出された又は第１の表面上にはんだバンプ又は他のリフロー可能な接合材料（図示せず）などの相互接続部を含んでもよい。この実施形態では、リフロー可能な相互接続接合構造体又は構造体（複数）は、多くの場合、リフロー可能な機構がダイシングシート３０６の接着剤層３０８に直接接触しないように、ダイシングシート３０６又は処理シート上に上向きに配置される。ウエハ３０２は、リフロー可能な相互接続構造体を覆う保護コーティング３０４で処理されてもよい。ウエハ３０２は、ダイシングシート３０６上にある間にダイ３１０に個片化され、上述のブロック１〜３に関して前述したように、ダイシングシート３０６上にある間に洗浄される。所望により、ダイシングシート３０６は、ダイ３１０とダイ３１０の縁部との間の洗浄に対応するように多少延伸されてもよく、かつ／又はダイ３１０は、レジスト３０４及び接着剤３０８を分解するために、ＵＶ光に露光されてもよい。
【００５０】
ブロック４において、ダイ３１０の第１の表面（例えば、露出された表面）は、プラズマ洗浄方法（例えば、酸素アッシングなど）で洗浄されてもよい。ブロック５において、ダイシングシート３０６上のダイ３１０は、上述のような湿式洗浄技術（例えば、脱イオン水、高ｐｈ洗浄溶液など）を使用して更に洗浄することができ、湿式洗浄技術には、所望により、メガソニック、撹拌などを含んでもよい。ブロック６において、洗浄されたダイ３１０及びダイシングシート３０６は、ＵＶ光に露光されてもよく、ダイシングシート３０６は更に延伸されてもよい。
【００５１】
ブロック７において、ダイ３１０は、本明細書に記載される技術を使用して、ダイシングシート３０６から受容面３１４に移送され、第１の表面を「下向き」（例えば、準備された表面を下）にして接合される。いくつかの実施形態では、受容基板３１４は、例えば、ポリマー層、非充填アンダーフィル（no-fill underfill）、又は接着シートの部分を含み得る。様々な実施形態では、ダイ３１０は、上述の「打ち抜き」技術を使用して、ダイシングシート３０６から移送される（ダイシングシート３０６を穿孔し、真空ツール４０８などを使用してダイ３１０を移送することを含むが、一方ダイシングシート３０６の一部は各ダイ３１０上に残って、ダイ３１０を真空ツール４０８による汚染から保護する）。
【００５２】
ブロック８において、ダイ３１０及び基板３１４は、ダイ３１０を受容基板３１４に電気的に結合するために熱処理されてもよい。いくつかの用途では、アンダーフィル材料は、デバイス３１０を基板３１４の受容面に更に機械的に結合するために、接合されたデバイス３１０の周囲に形成されてもよい。ブロック９において、移送されたダイ３１０の露出された表面及び基板３１４は、化学的洗浄技術及び／又は機械的洗浄技術（例えば、界面活性剤、メタノール、非ＰＶＡ回転ブラシ３１２、メガソニックなど）を使用して洗浄される。これにより、ダイ３１０の裏面から、残りの接着剤３０８、又は他の残留物を除去する。ブロック１０において、移送されたダイ３１０の露出された表面がプラズマ活性化されて、更なる接合の準備が行われる。いくつかの用途では、接合されたデバイス３１０は、ダイ３１０を受容基板３１４に電気的に結合するために、熱処理の前に洗浄されてもよい。
【００５３】
上述のように、様々な処理工程又は段階において、ダイ３１０、３１６及び／又は基板３１４は、化学的洗浄技術及び／又は機械的洗浄技術（例えば、界面活性剤、メタノール、非ＰＶＡ回転ブラシ３１２、メガソニックなど）を使用して洗浄される。図９Ａ及び図９Ｂは、様々な実施形態による、この目的のために使用され得る例示的なダイ洗浄システムを示す。洗浄プロセス及びシステムは、ダイ３１０又は基板３１４の受容面を参照して説明されるが、プロセス及びシステムは、ダイ３１０、３１６及び基板３１４、並びに誘電体表面、ポリマー層、導電層、インターポーザ、パッケージ、パネル、回路、シリコン又は非シリコンウエハなどに適用可能であることを理解されたい。
【００５４】
図９Ａを参照すると、例示的な洗浄順序では、洗浄される物体（複数可）（例えば、ダイ３１０又はキャリアなど）は、洗浄及び／又は他の処理のために、処理装置９０２（例えば、示されるようなターンテーブル又はスピンプレートなど）上に装填される。洗浄プロセスは、ダイ３１０がターンテーブル９０２上で回転し得る間に、近接性メガソニックエネルギーを、メガソニック変換器９０４を介して洗浄液に適用することを含む。変換器９０４は、ダイ３１０への音波エネルギーの更なる適用を改善するために、ダイ３１０が回転する間に前後に走査され得る。音波エネルギーは、さもなければダイ３１０の表面から除去することが困難であり得る粒子を緩めるのに役立つ。
【００５５】
図９Ｂを参照すると、次に変換器９０４は除去され、ダイ３１０の表面はブラシ９０６でブラシ掛け洗浄されてもよい。ブラシ９０６は、例えば、ターンテーブル９０２が回転する間に前後に走査されてもよい。この洗浄プロセスが十分な粒子を除去するのに成功しない場合、プロセスは所望に応じて繰り返されてもよい。洗浄プロセスが完了すると、ダイ３１０をすすいで乾燥させる。しかしながら、場合によっては、これは複数のサイクルを必要とすることがあり、それでもなお、ダイ３１０から全ての残留物を洗浄するには不十分な場合がある。
【００５６】
図１０Ａ及び図１０Ｂを参照すると、技術及びシステムは、単一プロセスにおけるダイ／ウエハ／基板の表面の改善された洗浄を提供する。図１０Ａ及び図１０Ｂは、様々な実施形態による例示的なダイ３１０洗浄システム１０００を示す。メガソニック変換器１００２及び１つ以上のブラシヘッド１００４を含む統合メガソニックブラシシステム１０００が開示される。
【００５７】
第１の実施形態では、図１０Ａに示すように、統合メガソニックブラシシステム１０００は、ターンテーブル９０２（又は他のプロセス表面）上のダイ３１０に近接して配置される。統合メガソニックブラシシステム１０００は、変換器１００２がダイ３１０の表面から最適な距離にあるように、かつブラシ（複数可）１００４がダイ３１０の表面上に所望の接触圧を有するように配置される。洗浄液は、例えば、ダイ３１０の表面に適用される。変換器１００２は、洗浄液を介してダイ３１０の表面に音波エネルギーを印加するが、ブラシ（複数可）１００４は、ダイ３１０の表面から粒子を同時にブラシ掛けする。様々な実装形態では、ダイ３１０は、ターンテーブル９０２上で回転され、かつ／又は統合メガソニックブラシシステム１０００は、更なる洗浄のために前後に走査される。
【００５８】
一実装形態では、流体高さセンサ１００６は、ダイ３１０の表面に適用される洗浄液の量を制御すること、例えば、洗浄液リザーバに信号を送ることを補助する。この実装形態では、流体高さセンサ１００６はダイ（複数可）３１０の上方に位置付けられ、ダイ（複数可）３１０の上の流体の高さを検出するように設けられている。流体高さセンサ１００６は、流体の高さが第１の所定量未満であるときに少なくとも第１の信号を流体源に送り、流体の高さが第２の所定量より大きいときに、流体源に第２の信号を送るように設けられている。単一のシステム及びプロセスにおけるメガソニック及びブラシ掛けの組み合わせは、単一のプロセスにおけるより完全な洗浄を可能にし、これは重ねての洗浄繰り返しを排除することができる。
【００５９】
第２の実施形態では、図１０Ｂに示すように、ダイ３１０の表面をブラシ掛けしながら、１つ以上のブラシ１００４を回転ユニット１００８を介して回転させることができる。例えば、水力、又は導管１０１０、ケーブルなどを介して送達される任意の他の好適な手段（空気、電気、機械など）を使用してブラシ（複数可）１００４を回転させることができる（例えば、回転ユニット１００８は、ブラシ１００４を回転させてもよい）。ブラシ（複数可）１００４の追加の回転は、単一の洗浄システム及びプロセスにおいて、ダイ３１０の表面から困難な粒子を除去するのを支援することができる。
【００６０】
この技術及びシステムは、より少ないプロセス工程でクリーナー接合表面を提供することによって、積層配置で接合されるダイ３１０を準備することができる。処理及び洗浄の後、ダイ３１０を、上述のように、ピックし、ダイ受容面３１４（別のダイ、基板など）に接合するために受容面３１４上に配置することができる。粒子及び汚染物質の影響を受けやすい恐れがある「Ｚｉｂｏｎｄ（登録商標）」及び「Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｏｎｄ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ（ＤＢＩ（登録商標））」技術を使用して積層及び接合されるダイ３１０は、特に利益を得ることができる。開示される技術はまた、例えば、ダイ３１０の接合領域が、接合のための任意の形態のはんだ付け可能材料などの流動性質量材料を含んでもよい他の用途にも有益であり得る。接合面間の粒子又は汚れの最小化又は排除は、歩留り及び信頼性を劇的に改善し得る。更なる利点としては、洗浄プロセス及び洗浄装置の改善された効率、より単純化されたプロセス工程及びプロセス装置、洗浄サイクル時間の著しい低減などが挙げられる。
【００６１】
開示された技術及びシステムが使用され得る洗浄サイクルの例としては、ＣＭＰプロセス後、エッチング後などにダイ３１０を洗浄すること、ダイ３１０から有機（又は無機）製造及び処理層を洗浄すること、ダイ３１０の表面をプラズマアッシングした後に、脱イオン水（ＤＩ）、塩基性若しくは酸性溶液、又はわずかに塩基性若しくはわずかに酸性の配合物、溶媒、又はそれらの様々な組み合わせでダイ３１０を洗浄すること、ダイ３１０の表面をプラズマ活性化した後にダイ３１０を再洗浄することなどが挙げられる。様々な実施形態において、アッシング工程は省略されてもよく、ダイ３１０は、例えば、図１０Ａ及び図１０Ｂに記載される装置で洗浄されてもよい。一実施形態では、例えば、保護層３０４は、保護層３０４を好適な溶媒で除去するために、適用された音波エネルギー及びブラシ１００４の機械的作用を使用する図１０Ａ及び図１０Ｂに記載される装置を使用して洗浄除去されてもよい。ツール及びデバイスの相互汚染を防止するために、その後の工程において、洗浄されたダイ３１０は、例えば、アッシング工程を排除するため、又はダイ３１０の活性化後に、追加の洗浄のために、図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して説明される種類の別の洗浄ステーションに移送されてもよい。
【００６２】
様々な先行する段落に記載されているように、個片化されたダイ３１０は、キャリア３０６上で処理されてもよい。いくつかの実施形態では、既知の良好なダイ３１０はキャリア３０６から除去され、キャリア３０６の少なくとも一部は、既知の良好なダイ３１０の第２の表面に取り付けられている。第１の既知の良好なダイ３１０は、第１の既知の良好なダイ３１０の第１の表面で基板３１４の準備された表面に取り付けられる。同様に、第１の既知の良好なダイ３１０の第２の表面を洗浄し（キャリア３０６の部分を洗浄除去することを含む）、別の既知の良好なダイ３１６の接合のために準備することができる。実際には、接合されたダイ３１０、３１６のいずれかの裏面（例えば、第２の側面）を準備することができ、追加のダイ３１０、３１６をその上に接合することができる。任意の追加のダイ３１０、３１６は、所望に応じて、以前に接合されたダイ３１０、３１６に接合されてもよい。様々な実施形態において、積層接合ダイ（３１０、３１６など）は、１〜２００個のダイ３１０、３１６、また好ましくは１〜１００個のダイ３１０、３１６、また更に好ましくは１〜２０個の既知の良好なダイ３１０、３１６の範囲であり得る。
【００６３】
記載される技術は、ＺｉＢｏｎｄ（登録商標）及びＤＢＩ（登録商標）製造デバイスなどのためのより良好なデバイス及びパッケージの信頼性、より高い性能、及び改善されたプロフィットマージンをもたらすことができる。開示された技術の他の利点も、当業者には明らかであろう。
結論
【００６４】
本開示の実装形態は、構造的特徴及び／又は方法論的行為に特有の言語で説明されてきたが、実装形態は、記載されている特定の特徴又は行為に必ずしも限定されないことを理解されたい。むしろ、特定の特徴及び行為は、例示的なデバイス及び技術を実装する代表的な形態として開示されている。
【００６５】
本文書の各請求項は、別個の実施形態を構成し、異なる請求項及び／又は異なる実施形態を組み合わせる実施形態は、本開示の範囲内であり、本開示を再検討すると当業者には明らかとなるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４（Ａ）】
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【図４（Ｂ）】
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【図４（Ｃ）】
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【図４（Ｄ）】
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【図４（Ｅ）】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【国際調査報告】
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