JP2022172462A - 半導体デバイスを接合するための可撓性のある焼結ツール - Google Patents

半導体デバイスを接合するための可撓性のある焼結ツール Download PDF

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Abstract

【課題】異なる厚さを有する積み重ねられた半導体デバイスを同時に接合するために、半導体デバイス全体にわたって焼結圧力を加えるプロセスを向上させるようにする、半導体デバイスを基板に接合するための装置を提供すること。【解決手段】剛性のある硬質部分と、硬質部分の間に位置する１つ以上の可撓性のある軟質部分と、を含む封止プレートを有する装置が、少なくとも１つの半導体デバイスをプラットフォーム上に支持される基板に接合するために使用される。封止プレートは、基板から離間された第１の位置と、封止プレートの第１の側が、基板と接触するように構成された第２の位置と、の間で移動可能である。隔膜は、第１の側とは反対の封止プレートの第２の側を覆う。流体圧力発生器は、流体圧力を隔膜に加えて隔膜を作動させ、１つ以上の軟質部分を圧縮し、接合中に、接合力を少なくとも１つの半導体デバイスに伝達する。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体デバイスを接合または焼結するための装置に関する。
焼結ツールは、電子デバイスの製造中に半導体デバイスを焼結または接合するために使用される。使用される焼結ツールは、通常、剛性があり、硬質な材料のものである。焼結ツールは、通常、金属から作られ、その硬質な金属表面が、焼結中に半導体デバイスに圧力を加えて、熱および圧力下で半導体デバイスを基板に接合する。
図１Ａは、半導体デバイスの接合で使用される従来技術の硬質焼結ツールを示す。異なる高さおよび幅をそれぞれが有するいくつかの半導体デバイス１２が、プラットフォーム１６上に支持された基板１４上に配置される。複数の硬質焼結ツール１０が、各半導体デバイス１２の上に位置付けられる。各硬質焼結ツール１０は、異なる幅および厚さを有し、その高さに従って、各対応する半導体デバイス１２の上に位置付けられるように配列される。次に、適切な圧力および熱の適用下で、半導体デバイス１２は、基板１４に接合される。焼結において硬質焼結ツールを用いるときに直面する問題は、異なる高さおよび幅を有する半導体デバイスに対して、異なる寸法を有するツールを供する必要のあることである。これは、硬質焼結ツールが、基板上に配置された各半導体デバイスの寸法に適するように手動で変更される必要があるので、接合プロセス全体を遅くすることになる。
さらに使用される各硬質焼結ツールの異なる厚さおよび幅に起因して、各半導体デバイスに一様な圧力を加えることが困難である。これは、半導体デバイスの接合品質全体に影響することにもなり、短い寿命期間または故障を生ずることになり得る。さらに、硬質焼結ツールを用いるとき、半導体デバイスの底縁部の周囲の外に位置する、または半導体デバイスの下から外に絞り出された焼結材料のすみ肉の一定の部分は、接合中に焼結圧力を受けないことになる。これもまた、劣った接合品質、および／または、応力下で故障を生ずる傾向があり得る、接合された製品の品質を生ずることになり得る。
さらにユーザが、特定の１つ以上の領域に、焼結圧力を選択的に加える必要のある場合がある。従来技術の硬質焼結ツールを用いると、特定の領域に対する圧力選択は可能ではない。
硬質焼結ツールを用いるときに直面する別の困難さは、積み重ねられた半導体デバイスに対して、１回のステップで焼結することは可能ではないことである。図１Ｂで提供される硬質焼結ツールの従来技術の例で示されるように、ダイトップシステム（ＤＴＳ）チップ１３は、各半導体デバイス１２の上に搭載される。接合プロセスの第１のステップは、半導体デバイス１２を基板１４に接合することにより行われる。接合プロセスの第２のステップは、次いで、各ＤＴＳチップ１３を別個の半導体デバイス１２の上に接合することによって行われる。したがって、このように積み重ねられた半導体デバイスを接合するために、２ステップのプロセスを行わなくてはならない。このプロセスは、時間がかかるものである。さらに、各半導体デバイス１２のコーナ１８（図１Ｂにおいて点線で示されている）は、劣った焼結品質になる傾向がある。
したがって、本発明の目的は、特に、異なる厚さを有する積み重ねられた半導体デバイスを同時に接合するために、半導体デバイス全体にわたって焼結圧力を加えるプロセスを向上させるようにする、半導体デバイスを基板に接合するための装置を提供することである。
本発明の第１の態様によれば、プラットフォーム上に支持された基板に対して少なくとも１つの半導体デバイスを接合するための装置が提供され、装置は、剛性のある複数の硬質部分、および硬質部分の間に位置する１つ以上の可撓性のある軟質部分を含む封止プレートであって、プレートは、基板から離間された第１の位置と、封止プレートの第１の側が、基板と接触するように構成された第２の位置と、の間で移動可能である、封止プレートと、第１の側とは反対の、封止プレートの第２の側を覆う隔膜と、隔膜と流体連通している流体圧力発生器であって、流体圧力発生器は、流体圧力を隔膜に加えるように動作可能であり、流体圧力は、隔膜を作動させて１つ以上の軟質部分を圧縮するようにさらに動作可能であり、それにより、少なくとも１つの半導体デバイスを１つ以上の軟質部分と接触させて、接合中に、少なくとも１つの半導体デバイスに対して接合力を加えるようにする、流体圧力発生器と、を備える。
本発明の第２の態様によれば、プラットフォーム上に支持された基板に対して少なくとも１つの半導体デバイスを接合する方法が提供され、方法は、少なくとも１つの半導体デバイスを基板上に配列するステップと、剛性のある複数の硬質部分、および硬質部分の間に位置する１つ以上の可撓性のある軟質部分を含む封止プレートを、基板から離間された第１の位置から、封止プレートの第１の側が基板と接触する第２の位置へと移動させるステップと、第１の側とは反対の封止プレートの第２の側を覆う隔膜に対して、流体圧力発生器を用いて流体圧力を生成するステップであって、流体圧力発生器は、隔膜と流体連通している、生成するステップと、を含み、隔膜に対して加えられる流体圧力は、隔膜を作動させて１つ以上の軟質部分を圧縮し、それにより、少なくとも１つの半導体デバイスを１つ以上の軟質部分と接触させて、接合中に、少なくとも１つの半導体デバイスに対して接合力を加える。
本発明の第３の態様によれば、基板に対して接合される少なくとも１つの半導体デバイスを備える電子デバイスを製作する方法が提供され、方法は、少なくとも１つの半導体デバイスを基板上に配列するステップと、剛性のある複数の硬質部分、および硬質部分の間に位置する１つ以上の可撓性のある軟質部分を含む封止プレートを、基板から離間された第１の位置から、封止プレートの第１の側が基板と接触する第２の位置へと移動させるステップと、第１の側とは反対の封止プレートの第２の側を覆う隔膜に対して、流体圧力発生器を用いて流体圧力を生成するステップであって、流体圧力発生器は、隔膜と流体連通している、生成するステップと、を含み、隔膜に対して加えられる流体圧力は、隔膜を作動させて１つ以上の軟質部分を圧縮し、それにより、少なくとも１つの半導体デバイスを１つ以上の軟質部分と接触させて、接合中に、少なくとも１つの半導体デバイスに対して接合力を加える。
以下において、本発明の特定の好ましい実施形態を示す添付図面を参照することにより、本発明をより詳細に説明することは便利なはずである。図面および関連する記述の特定性は、特許請求の範囲により定義される本発明の広い識別の一般性に取って代わるものと理解されるべきではない。
本発明による、半導体デバイスを基板上に接合するための例示的な装置を、次に、添付図面を参照して述べるものとする。
従来技術による接合装置の側面図である。 積み重ねられた半導体デバイスを接合する場合の図１Ａの接合装置の側面図である。 本発明の第１の好ましい実施形態による半導体デバイスを基板に接合するための装置の側面図である。 本発明の第１の好ましい実施形態によるスタンプホルダ組立体および封止プレート組立体の分解された等角図である。 図４Ａから図４Ｃは、複数の半導体デバイスをパネル基板に接合するために、異なる位置の間を移動するときの封止プレート組立体の側面図である。 図５Ａから図５Ｃは、複数の半導体デバイスを複数の単一化基板に接合するために、異なる位置の間を移動するときの封止プレート組立体の側面図である。 本発明の第２の好ましい実施形態によるスタンプホルダ組立体および封止プレート組立体の分解された等角図である。 図７Ａから図７Ｃは、複数の半導体デバイスを複数の単一化基板に接合するために、異なる位置の間で移動するときの封止プレート組立体の側面図である。 本発明の第２の好ましい実施形態の封止プレートに据え付けられた圧力センサを組み込む封止プレート組立体の側面図である。 軟質ツールセクションおよび硬質ツールセクションを有する、半導体デバイスを基板に接合するための装置の側面図である。
本明細書で述べられる本発明は、特に述べられたもの以外の変形、修正、および／または追加が可能であり、本発明は、上記の記述の趣旨および範囲に含まれるすべてのこのような変形、修正、および／または追加を含むものと理解されたい。
図２は、本発明の第１の好ましい実施形態による、半導体デバイスを基板に接合するための装置２０の概略的な側面図である。装置２０は、概して、スタンプホルダ組立体３０および封止プレート組立体４０を含む。
スタンプホルダ組立体３０は、１つ以上のスタンプ３２を備えることができる。スタンプ３２は、規則的な行列で、または任意の他の適切なパターンでなど、任意の適切な方法で配列され得る。各スタンプ３２は、圧力発生器により作用される上側部分３２ａと、上側部分３２ａの下の下側部分３２ｂと、を有することができる。スタンプ３２の下側部分３２ｂは、封止プレート組立体４０の近くにあり、隔膜４２に接触するように動作可能である。上側部分３２ａは、下側部分３２ｂよりも大きな表面積を有することが好ましい。これは、封止プレート組立体４０に加えられる圧力を高めることができるので有利である。
スタンプホルダ組立体３０は、スタンプホルダスリーブ３４と、スタンプホルダ本体３６と、をさらに備えることができる。スタンプホルダスリーブ３４は、各スタンプ３２の上側部分３２ａを受け入れてガイドするように適合された１つ以上のスロット３３を有する。スタンプホルダ本体３６は、スタンプホルダスリーブ３４の下に搭載され、スタンプ３２の上側部分３２ａの摺動運動ができるように適合された凹部３５を有する。
カラー３７は、スタンプ３２から水平に延在し、スタンプ３２の上側部分３２ａの基部を囲む。スタンプ３２は、基板５２に向けた、かつ離れる垂直方向に移動可能であるように構成される。凹部３５内に位置するカラー３７は、スタンプ３２の動作範囲を定める。基板５２から垂直方向に離れるスタンプ３２の動作中に、カラー３７の上面３７ａは、スタンプホルダスリーブ３４の底面に、または凹部３５の上面に接触することになり、したがって、スタンプ３２がさらに上方に移動しないようにする。スタンプ３２が、基板５２に向けて垂直下方に移動しているとき、カラー３７の底面３７ｂは、凹部３５のベース３９または底面に接触したときに停止することになる。カラー３７はしたがって、基板５２に対するスタンプ３２の動作範囲を制限する。
封止プレート組立体４０は、スタンプホルダ組立体３０と基板５２との間に位置する。封止プレート組立体４０は、スタンプホルダ本体３６の下に搭載された封止プレート肩部４１を含む。封止プレート肩部４１は、スタンプ３２の下側部分３２ｂを受け入れるように配列された貫通孔を有する。スタンプホルダ組立体３０および封止プレート組立体４０の構成は、図３においてより詳細に示される。
封止プレート組立体４０は、封止プレート肩部４１の下に位置する封止プレート４４をさらに備える。封止プレート４４は、封止インサート４６を受け入れるための開口部を有する。封止インサート４６は、軟質部分４８を受け入れるような適切な寸法、および形状をした切抜部４９を有する。封止プレート４４、および封止プレート４４の剛性のある硬質部分を形成する封止インサート４６は、圧力を受けても変形しない任意の適切な剛性があり硬質な材料から作ることができる。軟質部分４８は、軟質で柔軟かつ弾性的に変形可能な任意の材料から作ることができる。軟質部分４８は、耐熱性の材料から作られることが好ましい。軟質部分４８は、切抜部４９内に嵌合するように適合され、かつ封止インサート４６により形成された封止プレート４４の硬質部分の間に位置する。任意選択で、各封止インサート４６は、切抜部４９の底部端よりも大きい断面領域を切抜部４９内に生成する封止インサート４６の上端に段差部４５を含むことができる。したがって、段差部４５は、接合中に圧縮するために圧力が軟質部分４８に加えられたとき、軟質部分４８を封止プレート４４上に固定する。
隔膜４２は、封止プレート肩部４１と封止プレート４４との間に挟まれて、封止プレート４４の上側を覆うことができる。隔膜４２は、圧力を封止プレート４４と軟質部分４８とに有効かつ一様に伝達できるようにするために弾力性がある。圧力が隔膜４２に対して加えられたとき、封止プレート４４の底部側に位置する半導体デバイス５０にわたって、軟質材料４８により加えられる圧力は、実質的に一様であり得る。
図４Ａから図４Ｃは、複数の半導体デバイス５０をパネル基板５２の上に接合するために、異なる位置の間を移動するときの封止プレート組立体４０の側面図である。流体圧力が、スタンプ３２を使用せずに、隔膜４２に対して直接加えられて、軟質部分４８を圧縮することができるので、スタンプホルダ組立体３０およびスタンプ３２は、図４Ａから図４Ｃに示されていない。図４Ａで示された例では、パネル基板５２の形の基板は分離されていない。パネル基板５２は、その長さに沿って異なる高さを有する。第１の位置（図４Ａで示される）では、封止プレート４４は、基板５２から離間されている。
図４Ｂは、第２の位置を示しており、封止プレート４４の底面がパネル基板５２と接触するまで、封止プレート４４は、垂直下方にパネル基板５２に向けて移動している。この例では、パネル基板５２と接触する封止インサート４６は、パネル基板５２の長さに沿って、異なる高さにある。この実施形態の各封止インサート４６は、他の封止インサート４６とは独立して動くことができ、パネル基板５２と接触したとき、他の封止インサート４６に対して変位可能である。これは、ユーザが、焼結圧力を特定の領域に加えるように各封止インサート４６を割り当てることを可能にする。第２の位置では、軟質部分４８は、接合を行う前にパネル基板５２上に支持された半導体デバイス５０にまだ接触していない。各封止インサート４６は、軟質部分４８を切抜部４９内に受け入れるための切抜部４９を含むことにさらに留意されたい。
次に、流体圧力発生器７０は、隔膜４２に対して正圧を加え、それは次いで、圧力を隔膜４２に伝達する。隔膜４２は、次いで、圧力を、封止プレート４４の封止インサート４６および軟質部分４８へと一様に伝達する。流体圧力発生器７０は、空気作動器または液圧ポンプとすることができる。流体圧力発生器７０を利用することの利点は、流体圧力発生器７０の利用はより正確であり、かつより大きな圧力の一様性を可能にすることである。
軟質部分４８に対して加えられる一様な圧力は、図４Ｃで示されるように、軟質部分４８の底面が、複数の半導体デバイス５０およびパネル基板５２と接触するまで、可撓性のある軟質部分を圧縮させる。前記圧力は、接合中に複数の半導体デバイス５０上に加えられる接合力を生成する。半導体デバイス５０はこのようにパネル基板５２上に接合される。したがって、好ましい実施形態は、有利には、接合プロセス中に、その長さに沿って変化する高さを有するパネル基板５２に対して、装置２０を使用できるようにするが、各軟質部分４８にわたって一様な圧力が確実に加えられるようにし、したがって、接合中に、すべての半導体デバイス５０に対して一様な接合力を加えることができるようにする。リリースフィルム５４が、封止プレート４４の底部に配置されて、半導体デバイス５０を軟質部分４８から、また封止インサート４６をパネル基板５２から物理的に分離することができる。リリースフィルム５４は、接合プロセスが完了した後、封止プレート４４をパネル基板５２から分離するのを助ける。
封止プレート４４により加えられた圧力を測定し、かつ監視するために、圧力センサ（図４に示されていない）が、封止プレート４４に動作可能に接続され得る。圧力センサは、半導体デバイス５０の接合が完了する時点まで、封止プレート４４が第１の位置と第２の位置との間で移動するとき、接合プロセスの全体を通して、封止プレート４４における圧力を監視するように構成することができる。これは、封止プレート４４により加えられる、またはそれに作用する圧力が実時間で監視されるようにし、かつ必要に応じて、実時間で何らかの調整を行えるようにする。圧力センサはまた、各作用領域に加えられる圧力を測定し、かつ監視するためにも使用することができる。圧力センサは、任意の適切な圧力センサとすることができるが、好ましくは、高温に耐え得るものにすべきである。
第１の好ましい実施形態の装置２０はまた、単一化されたウェーハまたはパネルの形の基板５２に半導体デバイスを接合するためにも使用することができる。図５Ａから図５Ｃは、半導体デバイスを１つ以上の単一化基板５２に接合するために、異なる位置の間を移動するときの封止プレート組立体の側面図である。図５Ａで示されるように、基板５２は、分離され、互いに離間されているが、それらは、接合中は、担持体またはプラットフォーム８０上に支持される。各単一化基板５２は、１つ以上の半導体デバイス５０を保持する。プラットフォーム８０は、段差部８４によってその内部に画定される陥凹部分８２を有することができる。プラットフォーム８０の陥凹部分８２は、単一化基板５２を受け入れるように適合される。第１の位置（図５Ａで示される）では、封止プレート４４は、基板５２から離間されている。
図５Ｂは、封止プレート４４の底側が、基板５２と接触するまで、封止プレート４４が、垂直下方に移動した第２の位置を示す。封止プレート４４の底側はまた、第２の位置において、段差部８４にも接触することができ、したがって、封止インサート４６は、同時にプラットフォーム８０とパネル基板５２との両方に接触する。単一化基板５２の上面は、段差部８４において、プラットフォーム８０の上面と実質的に同じ高さにあり、封止プレート４４を、単一化基板５２とプラットフォーム８０とに同時に接触できるようにする。示された例では、各単一化基板５２の高さは、ほぼ同じである。しかし、図４Ｂで示された前の例と同様に、当業者であれば、各単一化基板５２の高さが異なる場合、前に述べたように、封止インサート４６はまた、互いに対して変位可能であることが理解されよう。第２の位置において、軟質部分４８は、接合を行う前に、単一化基板５２上に支持された半導体デバイス５０にまだ接触していない。
次に、流体圧力発生器７０は、隔膜４２に対して正圧を加える。隔膜４２は、次いで、一様な圧力を封止プレート４４および軟質部分４８に伝達する。図５Ｃで示されるように、軟質部分４８に加えられる一様な圧力は、軟質部分４８が半導体デバイス５０および単一化基板５２と接触するまで、可撓性のある軟質部分４８を圧縮する。前記圧力は、接合中に、接合力を半導体デバイス５０に加えるようにする。半導体デバイス５０は、したがって、単一化基板５２に接合される。
図６は、本発明の第２の好ましい実施形態によるスタンプホルダ組立体１３０および封止プレート組立体１４０の分解された等角図である。第２の好ましい実施形態は、第２の好ましい実施形態における封止プレート１４４の単一の切抜部に嵌合された一体の平坦な本体を有する単一の軟質部分１４８が存在する点において、第１の好ましい実施形態とは異なる。本発明の第２の好ましい実施形態においては、スタンプホルダ組立体１３０（装置の動作に対して任意選択のものである）は、単一のスタンプ面を有するスタンプ１３２を含む。スタンプ１３２は、上側部分１３２ａと、上側部分１３２ａの下に下側部分１３２ｂと、を有することができる。スタンプ１３２の下側部分１３２ｂは、封止プレート組立体１４０の近くにある。上側部分１３２ａは、下側部分１３２ｂよりも大きな表面積を有することが好ましい。こうすると、封止プレート組立体１４０に対して加えられる圧力を高めることができるので有利である。
スタンプホルダ組立体１３０は、スタンプホルダスリーブ１３４と、スタンプホルダ本体１３６と、をさらに備える。スタンプホルダスリーブ１３４は、スタンプ１３２の上側部分１３２ａがその内部で移動可能なスロット１３３を有する。スタンプホルダ本体１３６は、スタンプホルダスリーブ１３４の下に搭載され、スタンプ１３２の下側部分１３２ｂに隣接する凹部１３５を有する。
カラー１３７は、スタンプ１３２の上側部分１３２ａの基部に隣接して位置する。スタンプ１３２は、基板に向けて、またはそこから離れる垂直方向に移動可能であるように構成される。カラー１３７は、スタンプ１３２の移動が、確実に凹部１３５内に限られるようにする。スタンプ１３２の基板から垂直方向に離れる動きの間に、カラー１３７の上端が、スタンプホルダスリーブ１３４の底面に接触することになり、したがって、スタンプ１３２が、さらに上方に移動しないようにする。スタンプ１３２が、基板に向けて下方に移動しているとき、カラー１３７の下端１３７ｂは、スタンプホルダ本体１３６の上面に接触したとき、さらなる移動が停止される。これは、スタンプ１３２が、基板に向けてさらに下方に移動することを阻止する。
封止プレート組立体１４０は、スタンプホルダ組立体１３０と基板との間に位置付けられる。封止プレート組立体１４０は、封止プレート１４４を含む。封止プレート１４４は、単一の軟質部分１４８を受け入れるように適切な寸法および形状をした開口部１４７を有することができる。封止プレート１４４は、圧力下で変形しない任意の硬質な材料から作ることができる。軟質部分１４８は、軟質で柔軟かつ弾性的に変形可能な任意の材料から作ることができる。軟質部分１４８は、耐熱性のある材料から作られることが好ましい。軟質部分１４８は、封止プレート１４４の開口部１４７内に嵌合するように適合される。隔膜１４２は、スタンプホルダ本体１３６と封止プレート１４４との間に挟まれる。隔膜１４２は弾性があり、また隔膜１４２の弾性は、封止プレート１４４および軟質部分１４８への一様な圧力伝達を可能にする。圧力が隔膜１４２に加えられると、軟質部分１４８は、すべての半導体デバイスにわたり、実質的に同じ圧力を加える。
図７Ａから図７Ｃは、複数の単一化基板１５２上に支持された半導体デバイス１５０を接合するために、異なる位置の間で移動するときの封止プレート組立体の側面図である。図７Ａで示されるように、単一化基板１５２は分離されており、担持体またはプラットフォーム１８０上に支持される。各単一化基板１５２は、１つ以上の半導体デバイス１５０を保持する。プラットフォーム１８０は、そこに陥凹部分１８２を有することができ、複数の単一化基板１５２を受け入れるように適合される。封止プレート１４４および軟質部分１４８は、単一化基板１５２から離間されている（図７Ａで示される）。単一化基板１５２は、単一化基板１５２上に取り付けられた保持プレート１５６により、プラットフォーム１８０上に位置付けられることができ、単一化基板１５２は、保持プレート１５６に形成された貫通孔を介して露出される。保持プレート１５６は、単一化基板１５２の上に、プラットフォーム１８０の陥凹部分１８２の中に配置され、各単一化基板１５２を、プラットフォーム１８０上の定位置にしっかりと支持し、かつ固定する。
図７Ｂは、封止プレート１４４の底側が、保持プレート１５６と接触するまで、封止プレート１４４が垂直下方に移動した第２の位置を示す。次に、流体圧力発生器１７０が、隔膜１４２に対して正圧を加える。隔膜１４２は、次いで、封止プレート１４４の軟質部分１４８に対して一様に圧力を伝達するが、その軟質部分１４８は、一体の平坦な本体を備える。軟質部分１４８の一体の平坦な本体は、封止プレート１４４に形成された単一の切抜部内に受け入れられる。流体圧力発生器１７０は、空気作動器または液圧ポンプとすることができる。
図７Ｃで示されるように、軟質部分１４８が、すべての半導体デバイス１５０、単一化基板１５２、および保持プレート１５６と接触するまで、軟質部分１４８に対して加えられた一様な圧力は、可撓性のある軟質部分１４８を圧縮させる。前記圧力は、接合中に、接合力を半導体デバイス１５０に加えるようにする。半導体デバイス１５０は、したがって、単一化基板１５２に接合される。リリースフィルム１５４は、半導体デバイス１５０および単一化基板１５２の上に、封止プレート１４４および軟質部分１４８の底部に配置され得る。
図７Ｂで示す例では、封止プレート１４４は、第２の位置において、単一化基板１５２と保持プレート１５６との両方に接触して示されている。しかし、封止プレート１４４はまた、図８で示されるように配列することもでき、その場合、それはプラットフォーム１８０と接触するだけである。
図８は、本発明の第２の好ましい実施形態の封止プレート１４４に据え付けられた圧力センサ１６０を組み込む封止プレート組立体の側面図である。図８で示される第２の好ましい実施形態における封止プレート１４４の第２の位置において、封止プレート１４４の剛性のある硬質部分が、単一化基板１５２にではなく、プラットフォーム１８０に接触するだけである。圧力センサ１６０は、封止プレート１４４に対して、またはそれにより加えられる圧力を測定および監視するために、封止プレート１４４に組み込まれ得る。半導体デバイス１５０の接合が完了する時点まで、圧力センサ１６０は、封止プレート１４４が第１の位置と第２の位置との間を移動するとき、接合プロセス全体を通して、封止プレート１４４における圧力を監視するように構成され得る。こうすることは、ユーザが、圧力を実時間で監視できるようにし、かつ必要に応じて、圧力に対して何らかの調整を行うことができるようにする。圧力センサ１６０は、任意の適切な圧力センサとすることができるが、高温に耐え得るものにすべきである。
図９は、半導体デバイス１５０を基板１５２に接合するための装置の側面図であり、装置は、軟質ツールセクション１９４、および硬質ツールセクション１９２を有する。多くの接合用途において、積み重ねられた半導体デバイスを共に接合することが必要な場合があり得る。このような半導体デバイスは、ＤＴＳチップ、または互いの上に積み重ねられた複数のダイを含むことができる。このような例では、封止プレート１４４は、その第２の位置において、基板１５２およびプラットフォーム１８０と接触する。軟質部分１４８全体にわたって加えられる圧力は、その場合、すべての半導体デバイス１５０にわたり一様に印加されることになる。封止プレート１４４の可撓性のある軟質部分１４８は、したがって、単一のステップで、積み重なった半導体デバイス１５０を基板１５２に接合または焼結することを可能にする。
半導体デバイス１５０が、軟質部分１４８により高い信頼性で接合または焼結できない厚いダイ（ＮＴＣチップなど）である場合、硬質ツールセクション１９２における非可撓性の硬質ツール１９０が、本発明の装置に有益に提供され得る。このような装置は、軟質ツールセクション１９４（封止プレート１４４および軟質部分１４８を組み込む）と硬質ツールセクション１９２（適切な硬質ツール１９０を使用する）との両方を備えることになる。これは、異なるタイプおよび厚さの半導体デバイス１５０を保持する基板に対して、接合または焼結を同時に実行できるようにする。
本発明の前述の実施形態は、従来技術に対して複数の利点を有する。例えば、封止インサート１４４および１つ以上の軟質部分１４８を使用することにより、ユーザは、この場合、特定の領域を割り当てて接合または焼結圧力を選択的に加えることができる。さらに、封止プレート１４４および軟質部分１４８の上を隔膜により封止することは、軟質部分１４８を、確実に、封止インサート１４６に画定された凹部内に閉じ込められるようにする。したがって、軟質部分１４８は、封止プレート１４４とスタンプ１３２との間に形成された何らかの間隙からの漏れを生ずることはない。同時に、すべての半導体デバイス１５０にわたって、実質的に一様な焼結圧力を達成することが可能になる。さらに、前述の実施形態は、硬質ツールセクション１９２と軟質ツールセクション１９４との組合せを使用できるようにし、それは、両方のツールの使用を必要とする用途に対して有益になるはずである。
本発明は、いくつかの実施形態を参照してかなり詳細に述べられてきたが、他の実施形態も可能である。例えば、上記で述べたように、基板５２、１５２が封止プレート１４４の下に支持されることに代えて、基板５２、１５２はまた、封止プレート１４４の上に支持されることも可能であり、したがって、封止プレート１４４は、基板５２、１５２および／またはプラットフォーム１８０と接触するために、第１の位置から第２の位置へと上方に移動する。
したがって、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲は、本明細書に含まれる諸実施形態の記述に限定されるべきではない。
１０ 焼結ツール
１２ 半導体デバイス
１３ ダイトップシステム（ＤＴＳ）チップ
１４ 基板
１６ プラットフォーム
１８ コーナ
２０ 装置
３０ スタンプホルダ組立体
３２ スタンプ
３２ａ 上側部分
３２ｂ 下側部分
３３ スロット
３４ スタンプホルダスリーブ
３５ 凹部
３６ スタンプホルダ本体
３７ カラー
３７ａ 上面
３７ｂ 底面
３９ ベース
４０ 封止プレート組立体
４１ 封止プレート肩部
４２ 隔膜
４４ 封止プレート
４５ 段差部
４６ 封止インサート
４８ 軟質部分
４９ 切抜部
５０ 半導体デバイス
５２ 基板
５４ リリースフィルム
７０ 流体圧力発生器
８０ プラットフォーム
８２ 陥凹部分
８４ 段差部
１３０ スタンプホルダ組立体
１３２ スタンプ
１３２ａ 上側部分
１３２ｂ 下側部分
１３３ スロット
１３４ スタンプホルダスリーブ
１３５ 凹部
１３６ スタンプホルダ本体
１３７ カラー
１３７ｂ 下端
１４０ 封止プレート組立体
１４２ 隔膜
１４４ 封止プレート
１４７ 開口部
１４８ 軟質部分
１５０ 半導体デバイス
１５２ 基板
１５４ リリースフィルム
１５６ 保持プレート
１６０ 圧力センサ
１７０ 流体圧力発生器
１８０ プラットフォーム
１８２ 陥凹部分
１９０ 非可撓性の硬質ツール
１９２ 硬質ツールセクション
１９４ 軟質ツールセクション

Claims (20)

  1. プラットフォーム上に支持された基板に対して少なくとも１つの半導体デバイスを接合するための装置であって、前記装置は、
    剛性のある複数の硬質部分と、前記硬質部分の間に位置する１つ以上の可撓性のある軟質部分と、を含む封止プレートであって、前記封止プレートは、前記基板から離間された第１の位置と、前記封止プレートの第１の側が、前記基板と接触するように構成された第２の位置と、の間で移動可能である、封止プレートと、
    前記第１の側とは反対の、前記封止プレートの第２の側を覆う隔膜と、
    前記隔膜と流体連通している流体圧力発生器であって、前記流体圧力発生器は、流体圧力を前記隔膜に対して加えるように動作可能であり、前記流体圧力は、前記隔膜を作動させて１つ以上の前記軟質部分を圧縮するようにさらに動作可能であり、それにより、少なくとも１つの前記半導体デバイスを１つ以上の前記軟質部分と接触させて、接合中に、少なくとも１つの前記半導体デバイスに対して接合力を加える、流体圧力発生器と、を備える装置。
  2. 前記第２の位置において、前記封止プレートの前記第１の側の前記硬質部分は、前記基板と接触している、請求項１に記載の装置。
  3. 前記第２の位置において、前記封止プレートの前記第１の側の前記硬質部分は、前記プラットフォームと接触しており、かつ前記封止プレートの前記第１の側の前記軟質部分は、前記基板と接触している、請求項１に記載の装置。
  4. 剛性のある前記硬質部分は、複数の封止インサートに設けられ、前記封止インサートの各々は、軟質部分を受け入れるような寸法であり、かつ形状をしている切抜部を含む、請求項１に記載の装置。
  5. 前記軟質部分が接合中に圧縮されたとき、前記軟質部分を前記切抜部に固定するために、前記切抜部の底部端よりも大きな横断領域を前記切抜部に生成する段差部を、前記封止インサートの上端にさらに備える、請求項４に記載の装置。
  6. 前記封止インサートの各々は、前記封止インサートが前記基板と接触しているとき、別の封止インサートに対して変位可能である、請求項４に記載の装置。
  7. 前記封止インサートは、前記プラットフォームと前記基板との両方に同時に接触するように動作可能である、請求項４に記載の装置。
  8. 前記隔膜に接触するように、前記封止プレートの前記第２の側に配列された１つ以上のスタンプをさらに備え、前記スタンプまたは前記スタンプの各々は、圧力を、前記流体圧力発生器から１つ以上の前記軟質部分へと伝達するために、前記流体圧力発生器と前記隔膜との間に位置する、請求項１に記載の装置。
  9. １つ以上の前記スタンプは、少なくとも前記流体圧力発生器により作用される第１の部分と、前記隔膜に接触するように動作可能な第２の部分と、をさらに備え、前記第１の部分は、前記第２の部分よりも大きな表面積を有する、請求項８に記載の装置。
  10. 前記スタンプは、前記スタンプから延在しているカラーをさらに含み、前記カラーは、前記スタンプがそれに沿って摺動可能なスロット内に位置する凹部の上面および底面と接触するように構成され、前記凹部は、前記カラーおよび前記スタンプの前記基板に対する動作範囲をさらに画定する、請求項８に記載の装置。
  11. 前記基板は、接合中に、前記プラットフォーム上で互いに離間された複数の単一化基板を備える、請求項１に記載の装置。
  12. 前記プラットフォームは、前記単一化基板が受け入れられる陥凹部分を含み、それにより、前記単一化基板の上面が、前記プラットフォームの上面と実質的に同じ高さにし、前記封止プレートは、前記単一化基板および前記プラットフォームと実質的に同時に接触するように構成される、請求項１１に記載の装置。
  13. 前記陥凹部分に取り付けられる保持プレートをさらに備え、前記保持プレートは、前記陥凹部分に受け入れられる前記単一化基板を支持するための貫通孔を含む、請求項１２に記載の装置。
  14. 前記封止プレートは、前記基板上のすべての前記半導体デバイスに対して一様な接合力を加えるために、単一の一体で平坦な軟質部分を受け入れるような寸法および形状をした単一の切抜部を有する、請求項１に記載の装置。
  15. 前記封止プレートの剛性のある前記硬質部分は、接合中に前記プラットフォームにだけ接触するが、一体で平坦な前記軟質部分は、前記半導体デバイスおよび前記基板と接触する、請求項１４に記載の装置。
  16. 前記軟質部分は、軟質ツールセクションに設けられ、前記装置は、前記基板に搭載されたさらなる１つ以上の半導体デバイスに対して接合圧力を加えるために、非可撓性の硬質ツールを組み込む硬質ツールセクションをさらに含む、請求項１に記載の装置。
  17. 前記封止プレートによって加えられた圧力を測定するために、前記封止プレートに組み込まれた圧力センサをさらに備える、請求項１に記載の装置。
  18. 少なくとも１つの前記半導体デバイスと１つ以上の前記軟質部分との間に、前記封止プレートに隣接して位置付けられるリリースフィルムをさらに備える、請求項１に記載の装置。
  19. プラットフォーム上に支持された基板に対して少なくとも１つの半導体デバイスを接合する方法であって、前記方法は、
    少なくとも１つの前記半導体デバイスを前記基板上に配列するステップと、
    剛性のある複数の硬質部分と、前記硬質部分の間に位置する１つ以上の可撓性のある軟質部分と、を含む封止プレートを、前記基板から離間された第１の位置から、前記封止プレートの第１の側が前記基板と接触する第２の位置へと移動させるステップと、
    前記第１の側とは反対の前記封止プレートの第２の側を覆う隔膜に対して、流体圧力発生器を用いて流体圧力を生成するステップであって、前記流体圧力発生器は、前記隔膜と流体連通している、ステップと、を含み、
    前記隔膜に対して加えられる前記流体圧力は、前記隔膜を作動させて１つ以上の前記軟質部分を圧縮し、それにより、少なくとも１つの前記半導体デバイスを１つ以上の前記軟質部分と接触させて、接合中に、少なくとも１つの前記半導体デバイスに対して接合力を加える、方法。
  20. 基板に対して接合される少なくとも１つの半導体デバイスを備える電子デバイスを製作する方法であって、前記方法は、
    少なくとも１つの前記半導体デバイスを前記基板上に配列するステップと、
    剛性のある複数の硬質部分と、前記硬質部分の間に位置する１つ以上の可撓性のある軟質部分と、を含む封止プレートを、前記基板から離間された第１の位置から、前記封止プレートの第１の側が前記基板と接触する第２の位置へと移動させるステップと、
    前記第１の側とは反対の前記封止プレートの第２の側を覆う隔膜に対して、流体圧力発生器を用いて流体圧力を生成するステップであって、前記流体圧力発生器は、前記隔膜と流体連通している、ステップと、を含み、
    前記隔膜に対して加えられる前記流体圧力は、前記隔膜を作動させて１つ以上の前記軟質部分を圧縮し、それにより、少なくとも１つの前記半導体デバイスを１つ以上の前記軟質部分と接触させて、接合中に、少なくとも１つの前記半導体デバイスに対して接合力を加える、方法。
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