JPH05206379A

JPH05206379A - マルチチップモジュールおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH05206379A
Application number: JP4203390A
Authority: JP
Inventors: Perwaiz Nihal; パーワイツ・ニハル; Taylor Randolph Charles; チャールズ・テイラー・ランドルフ; Schlock Gustav; ガスタブ・シュロック
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1991-10-04
Filing date: 1992-07-30
Publication date: 1993-08-13

Abstract

(57)【要約】【目的】電気接続パッド１３，２１，４４及び突起１
１，４２を有するキャリア２３を提供し、パッド５を有
するチップ３と、Ｃ４タイプのバンプ１７を有する他の
チップ１５とを同一基板上の接続ポイントに接合し、混
合マルチチップモジュールを提供する。【構成】基板の電気接続パッドを、エッチング、電着
等の既知の技術を用いて製造することができる。パッド
は、チップの入出力位置に合せて基板上に設けられる。
パッドは、チップのタイプに関係なくチップの入出力に
対応するキャリア上の位置に形成される。次に、ハンダ
バンプ（または他の電気相互接続突起）は、チップの入
出力位置に対応するパッド上に設けられる。ハンダバン
プはパッド上に蒸着、スパッタ、メッキ、電着等の方法
で形成される。こうして、基板キャリアの、電気接続パ
ッドはキャリアに接合されるチップ上のＣ４ハンダバン
プに対向して位置合せされ、キャリアの突起はキャリア
に接合されるチップ上のＣ４でないタイプの接続パッド
に対向して位置合せされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般的に、異なって形成
された入出力相互接続部を有する各集積回路デバイス
（チップ）を共通キャリアに接合して、モジュールを製
造する方法に関するものである。より詳しくは、各ハン
ダバンプ等のような突起をキャリア上に設けることで、
各チップを各接続パッドでキャリアに接合できるように
する。

【０００２】

【従来の技術と解決すべき課題】マルチチップモジュー
ル（multi-chip module;以下ＭＣＭ）を製造するため
に、異なる相互接続方法を必要とする各半導体チップを
基板に接合することは、これら各タイプのチップを接続
するのに、かなりの相違を有するプロセスを含む、異な
る相互接続技術を用いるという複雑性が増すため、十分
には行われてこなかった。さらに、異なって形成された
相互接続を有するチップを同一キャリア上に組合せるこ
とは、製造工程の増大によるコスト高のため、あまり行
われていない。例えば、その様なモジュール上の組立て
技術には、フリップチップ接合を必要とする製造工程の
様に、ワイヤボンディングを使用できない他のチップを
実装するのに必要な製造工程に加えて、いくつかのチッ
プを基板に接合するためにワイヤボンディングを用いる
必要がある。

【０００３】ＭＣＭ製造に複合相互接続技術を使用する
ことは、製造プロセスを複雑にするのみならず、各相互
接続技術に対する別の除去処理が必要とされる完成モジ
ュールの再加工も複雑にしている。

【０００４】マルチチップモジュールは、実装密度と高
性能とを必要とする増大しつつある多数の電子的特性を
有するコンピュータに必要となってきている。従って、
要望される特性を達成するため、一つの基板上に異なる
機能を有する広範囲のチップを使用することが必要とな
ってきている。

【０００５】ＩＢＭコーポレーションでは、“Controll
ed Collapse Chip Connect；以下Ｃ４”と呼称する技術
を長年用いてきた。このＣ４技術は、メモリまたは論理
チップのようなコンピュータチップをキャリア基板に接
合することに用いられる。チップに付着させたハンダボ
ールは、チップの入出力部を、基板に相互接続するのに
用いられ、その基板には対応する相互接続用パッドがあ
る。Ｃ４チップは基板上に位置合せして設けられ、さら
にハンダボールをリフローさせて電気的接続を行う。Ｃ
４ハンダボールを形成するのに使用されるハンダは、一
般に、９０〜９７％の鉛と、１０〜３％の錫を混合した
ものを用いている。このハンダはおよそ３６０℃の融点
を持ち、キャリア材料とメタライゼーションの選択を制
限する。一般に、セラミックがキャリアに使用されてき
ており、特定ＭＣＭ製造に応用するため、高温ポリマと
種々の金属の組合せた物をときに使用することもある。
さらに、機能に対するコストまたは性能要件を満たすた
めに、キャリアとして選択し得る広範囲の材料を有する
ことが望ましい。従って、低温プロセスと、これら低温
プロセスに適合する材料系とを許容する相互接続技術を
使用できることが望ましい。ごく一般的な低温材料は、
ガラスエポキシと種々の金属と組合わされた低温ポリマ
とを含んでいる。低温アセンブリを作成するには、低温
ハンダを基板パッド上に堆積し、さらにＣ４バンプをキ
ャリアにハンダ付けする。この技術は、多数のＣ４チッ
プをキャリアにハンダ付けして、マルチチップモジュー
ルを製造することに巧く用いられてきた。

【０００６】逆に、ＩＢＭ以外のチップ製造業者は、か
なりの程度にＣ４技術を用いておらず、その結果、相当
な数の非Ｃ４チップが市販されている。一般に、これら
非Ｃ４チップはリードフレームに接続されており、これ
らリードフレームはワイヤボンディング技術を用いたシ
ングルチップモジュール上で使用される。このタイプの
チップのキャリアへの直接接合は、チップパッドをいわ
ゆるハイブリッド・モジュールにワイヤボンディングす
ることで行われてきており、ＭＣＭタイプを形成する。

【０００７】加えて、チップはエポキシを充填した導体
を用いて、キャリア材料に接合されている。この方法
は、液晶ディスプレイの開発に高い成果を挙げており、
液晶ディスプレイでは、各ライン駆動用チップのパッド
が、液晶ディスプレイに繋がる金属線を含むガラスプレ
ートに取り付けられている。このタイプのディスプレイ
はまた、ＭＣＭの形をしている。チップはまた、種々の
相互接続技術を利用するＴＡＢ（Tape AutomatedBondin
g）を用いて、可撓性キャリアに実装される。キャリア
から各チップへの接続は、熱圧着エネルギを用いてリー
ド線をチップへ接合することで行われる。

【０００８】さらに、米国特許第３８１１１８６号明細
書には、集積回路チップのハンダ被覆した端子が、基板
上の係合回路ランドに位置合せされている集積回路チッ
プが開示されている。脚部は、基板への接合の際に、集
積回路を位置合せして支持するために用いられる。米国
特許第４１７９８０２号明細書には、キャリアに接合さ
れるチップに係合するパターンで、チップキャリア上に
複数の金属スタッドをメッキすることが開示されてい
る。

【０００９】シングルモジュール上で異なる接続技術を
組合せて用いるこれらのチップのいずれをも使用できる
能力を持つことが望ましい。また、シリコン及びガリウ
ムヒ素のような異なる材料で作られたチップを、シング
ルモジュール上に混合できることが望ましい。ハードウ
ェア設計者は、機能設計の際に、構成要素の選択に高い
柔軟性を持つことができ、広範囲の異なって形成された
機能モジュールを生み出すことができる。これら異なる
ＭＣＭは、ここでは、混合マルチチップモジュールと称
する。しかしながら、本発明の利点なしに、これら混合
マルチチップモジュールの作成に、多数の別個の接合プ
ロセスを用いねばならない。

【００１０】パッドのみを有する複数のチップと、Ｃ４
バンプを有する他のチップとを基板キャリアに実装する
のに、同一技術からなる単一プロセスを用いてこれら混
合ＭＣＭを製造することが、いかにコストに影響を与え
るかを容易に理解できる。設計の柔軟性の見地から必要
でないならば、特定の相互接続構造でのみ得られる一定
の機能を有するチップを、他の相互接続構造を有するＭ
ＣＭ上に使用する能力を持つことも要望されている。加
えて、各マルチチップモジュール上に、特殊な入出力相
互接続を有するチップを使用できる能力を持つことで、
チップ生産能力を補うことは有利である。基板キャリア
に接合される、異なって形成されたチップのいかなる組
合せを許容して、混合マルチチップモジュールを製造
し、設計者および製造者の双方に相当な柔軟性を支える
プロセスの必要性が存在することが分かる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】従来技術とは対照的に、
本発明は、電気的接続パッドと突起とを有するキャリア
を提供することで、電気接続パッドを持ったチップ、例
えば、ワイヤボンディング用に形成されたチップ及び、
Ｃ４バンプを有する他のチップの双方を、同一基板上に
それぞれの所定接続ポイントに接合し、それにより同じ
相互接続プロセスを用いて混合マルチチップモジュール
を製造する。これらチップは、例えばシリコンで作られ
たチップ及び、ガリウムヒ素で作られたチップのよう
に、全く異なって製造できることを理解すべきである。
加えて、単一のプロセスを用いて、抵抗器、コンデンサ
及びパッケージされたデバイスのような、受動部品を同
一基板上に実装することができる。

【００１２】基板の電気接続パッドは、エッチング、電
着等の既知技術を用いることによって作成することがで
きる。パッドは基板上に載置されるが、その位置は、基
板上にフェイスダウンして接合される各チップの入出力
端子位置に対応して位置合せされている。パッドは、チ
ップタイプ、つまりＣ４チップまたはパッド接続チップ
に関係なく、各チップの入出力端子に対応した位置に形
成される。ハンダ付け、導電性エポキシ等のような、何
れかの電気相互接続突起をキャリア上に使用できる。こ
こでは、ハンダバンプを用いる。ハンダバンプはパッド
上に載置されるが、その位置は、入出力相互接続に用い
るチップの各入出力端子位置に対応している。ハンダバ
ンプは、キャリアが製造される際に、蒸着、スパッタ、
メッキ、電着等のような種々の方法で、パッド上に形成
することができる。従って、Ｃ４バンプを有するチップ
と、Ｃ４バンプの代わりに電気接続用パッドを有するチ
ップ、つまり、入出力端子としてバンプを持たないチッ
プとに係合する電気接続用突起を有する基板キャリアが
形成される。（基板上の）電気的突起を有するパッド
は、キャリアに接合されるチップ上のＣ４ハンダバンプ
と、キャリア上の異なる位置に接合されるＣ４タイプで
ないチップ上の接続パッドと関係して、対向して位置合
せされている。チップは、基板のハンダ突起がリフロー
する温度まで加熱されて、キャリアに接合される。

【００１３】密にパッケージされたチップを相互接続で
きる信号ライン及び基準ライン（極めて細い、例えば
５．０８×１０^-3cm以下）を備えるキャリア上に、Ｃ４
技術に用いたように、チップをフェイスダウンで実装す
る（突起がキャリアと接続する）ことは、極めて実装密
度の高い電子パッケージを製造する。チップをキャリア
上に設ける際、パッケージされたデバイス、ＴＡＢ方式
技術、またはワイヤボンディングされたデバイスの場合
のように、配線ファンアウトに必要な小さな追加のエリ
アを有するチップの下に、配線の大半を収納することが
できるので、チップを互いに近接させてキャリア上に載
置できる。もし全てのチップを、Ｃ４技術の場合のよう
に、微細配線能力でキャリア上にフェイスダウンで実装
するなら、相互接続技術にかかわらず、極めて実装密度
の高いマルチチップモジュールを達成できる。上述し
た、全てフェイスダウンチップを使用する、いわゆる混
合モジュールは、ワイヤボンディング、ＴＡＢ接続、パ
ッケージされたデバイスまたはこれらのパッケージ技術
の組合せを用いて混合チップを接合した他の混合モジュ
ールより、効果的なパッケージ密度を達成できる。独立
した相互接続技術を用いることで、全てのチップをＣ４
技術を用いて接合した場合と同じチップ密度を達成でき
る。

【００１４】

【実施例】図１において、真空動作チャック１を含むチ
ップ載置手段は集積回路デバイスを持つように図示され
ており、チャック１はチップ３を付着している。チップ
３は、多くの導電性材料のどれか一つを用いて作られた
各入出力接続パッド５を備えている。図１にはキャリア
９が図示されており、このキャリア９は、電気接続パッ
ド１３と電気相互接続用突起１１とを備えている。もし
電気相互接続用突起１１がハンダで作られているなら、
チップのメタライゼーション（パッド５）はハンダ付け
できなければならない。この場合、チップの各パッド５
上のメタライゼーションの上層は、例えば、クロム−銅
−金とすることができる。もし突起１１が金バンプまた
は、導電性接着材であるなら、標準プロセスのアルミニ
ウムチップ・パッド５で十分である。このようなタイプ
の構造（クロム−銅−金及びアルミニウム）のチップ３
は、コンピュータ製造工業ではごく普通のものである。
接続パッド５は、電着等のような通常の方法によって、
チップ３製造の際に、チップ３上に形成される。キャリ
ア９は、エポキシガラス、セラミック、ポリイミド等で
作られた絶縁基板からなり、チップ３の接続パッド５と
同様に形成された入出力電気相互接続ポイント（パッド
１３と突起１１）を有するように図示されている。キャ
リア９の相互接続ポイントは、銅のような導電性材料で
作られた接続パッド１３を備える。ハンダボールまたは
他の材料からなるバンプのような突起１１は、パッド１
３に密着して載せられ、通常の方法で接合されている。
位置整合手段であるスプリットプリズム７が、チップ３
とキャリア９との間に配置されて示されており、このス
プリットプリズム７を通してパッドとハンダボールとを
同時に眺めることにより、キャリア９上のハンダボール
１１にパッド５を正確に位置合せする。チップ３の位置
合せをした後、スプリットプリズム７を除去し、真空チ
ャック１を、パッド５とハンダボール１１とが接触する
まで降下させる。ハンダバンプ１１がリフローされ、チ
ップ３を電気的及び機械的に基板９に接合するまで、チ
ップを正しい位置に保持するために、フラックスを使用
できる。チャック１をチップ３から離すと、チップ３は
キャリア９にハンダボール１１によって接合されたまま
となる。この位置合せ方法は工業分野で普通に使用され
ている。

【００１５】図２には、図１と同じような位置合せであ
って、チップ１５をチャック１に真空圧で保持している
ところを図示してある。チップ１５は上述したＣ４技術
を用いて製造されており、チップ１５の下面に、接続ポ
イントに接合する複数のハンダボール１７を備え、これ
らハンダボール１７はチップの各入出力相互接続ポイン
トを構成する。図１のキャリア９と同様な絶縁基板であ
るキャリア１９を図２に示してある。キャリア１９の表
面には、キャリア１９内に含まれる種々の信号及び基準
面と相互接続する接続パッド２１が形成されている。ハ
ンダボール１７と接続パッド２１との位置合せを行うプ
リズム７が、チップ１５とキャリア１９との間に配置し
て図２に示されている。チップ１５とキャリア１９とを
位置合せした後、プリズム７を除去し、そしてチップ１
５を、ハンダボール１７と接続パッド２１とが位置合せ
されて接触するまで降下させる。チャック１の吸着を解
除すると、図１で説明したように、チップ１５はフラッ
クスの作用でキャリア１９上に配置されたままとなる。
チップ１５をキャリア１９に接合させるため、キャリア
１９上のパッド２１は、接合用金属２２、一般的には鉛
６３％と錫３７％からなる共晶ハンダでコーティングさ
れている。この低温ハンダ２２（１８３℃）がリフロー
すると、Ｃ４ハンダボール１７がキャリアパッド２１に
ハンダ付けされる。キャリア１９が各Ｃ４パッドをリフ
ローさせるのに必要な高温に耐えうるなら、低温ハンダ
コーティング２２を用いることとは対照的に各Ｃ４ボー
ルをリフローさせることができる。

【００１６】図３（ａ）には複数のＣ４ハンダボール１
７を備えるチップ１５が図示してあって、Ｃ４ハンダボ
ール１７は、キャリア１９にある、一般的に共晶ハンダ
２２でコーティングされた接続パッド２１に接触してい
る。さらに図３（ｂ）には、表面共晶ハンダ２２をリフ
ローして、チップ１５をキャリア１９に接合した状態を
図示してあり、ハンダ柱１８が、チップ１５とキャリア
１９の信号及び基準面との間に（各パッド２１を介し
て）電気接続を形成している。図３（ａ），（ｂ）で説
明した形状、つまり、キャリア１９上に置かれたＣ４タ
イプのチップ１５は、“標準”ＩＢＭ型チップタイプの
相互接続を形成している。セラミック基板を用いた標準
的なＣ４モジュールでは、Ｃ４ボールはかなり高い温度
（約３６０℃）でリフローされ、このリフローで形成さ
れるハンダ柱１８は、シリコンチップ１５とセラミック
基板１９との間の熱膨張率の相違により生じる、チップ
１５とキャリア１９との間の応力を吸収する働きがあ
る。Ｃ４技術を用いて、高品質接合を形成でき、封止材
料等を必要とする、ハンダ柱１８のカプセル封止を行わ
なくてよい。しかしながら、図３（ａ），（ｂ）で説明
したように、もし低温ハンダ付け技術を用いるなら、エ
ポキシガラスカード上に接合されたチップの場合、ハン
ダ柱１８に加わる応力を吸収するのに、適当なエポキシ
でハンダ柱１８の回りのチップをカプセル封止すること
が必要となる。本発明の好適な実施例では、種々の基板
を用いることが望まれているため、低温ハンダ付け技術
を用いており、これら実施例はチップの封止を必要とす
る。

【００１７】図４（ａ）には、キャリア９に接触するチ
ップ３を図示してあり、チップ３とキャリア９との間に
ハンダボール１１が配置されている。図４（ｂ）には、
ハンダボール１１のリフロー後のチップ３とキャリア９
とを図示してあり、ハンダボール１１のリフローでハン
ダ柱２０が形成され、チップ３の入出力接続パッド５と
キャリア９の入出力接続パッド１３とが接続される。

【００１８】以上図示してきたように、Ｃ４技術を用い
て面上に形成されたハンダボールを備えるチップ１５
は、接続パッド２１、または低温ハンダ２２がその上に
形成された接続パッド２１のみを備えるキャリア１９に
接合することができる。さらに、入出力接続ポイントと
して接続パッド５が面上に形成されたチップ３は、ハン
ダボール１１と接続パッド１３とが面上に設けられたキ
ャリア９に接合することができる。従って、二つの異な
るタイプの接続構造は、同じような処理工程を用いて、
混合マルチチップモジュールを組立てるのに用いること
ができる。

【００１９】図４（ａ）、（ｂ）に図示する本発明の実
施例は、キャリア９のパッド１３上に載置される、上述
した何れかのタイプであるバンプ１１を備えている。上
述したように、チップパッド５とキャリアパッド１３と
は、チップ３をキャリア９上に接合可能にするために、
バンプ１１と相融性のある金属で構成せねばならない。
チップ３はキャリア９上に載置され、そしてハンダボー
ル１１がリフローされる（または、エポキシは、加熱に
よって硬化される。ただし、この接続方法が使われた場
合である）。ハンダ柱２０は、突起１１のリフロー後に
形成され、ハンダ柱１８（図３（ｂ））に関して上述し
た同じ考察をハンダ柱２０に適用する。つまり、もし低
温ハンダ（共晶）ボール１１が比較的高い熱膨張率を持
つキャリア上に用いられたなら、ハンダ柱２０のカプセ
ル封止を必要とする。

【００２０】図５を考察すると、Ｃ４技術によるチップ
１５または、他の技術によるチップ３は、同じ技術を用
いて単一の基板キャリア２３に接続でき、従って、様々
な相互接続構造を持った各チップを接合できるＭＣＭを
製造する手段を提供することが理解できる。

【００２１】今日の競争的なコンピュータ製造工業にお
いて、特定タイプのチップを独占的に使用することはで
きない。例えば、上述したように、ＩＢＭコーポレーシ
ョンは、ＩＢＭのコンピュータ製品の製造に使用するた
め、Ｃ４ハンダボール技術を用いてメモリ及び論理チッ
プを製造している。しかしながら、チップ供給と市場需
要との変動のために、Ｃ４技術によるチップのみなら
ず、他の製造業者のチップを単一キャリア上に組合せて
接合し、混合マルチチップモジュールを作るシステムと
方法を有することが要望される。それ故に、図５に示さ
れる本発明は、Ｃ４タイプのチップと他の異なる構造の
チップとを、既知の技術と方法を用いて製造された単一
のキャリア基板に接合することを提供する。もちろん、
キャリアは、チップパッドのパターンからの“配線エス
ケープ（wiring esccape）を許容する”配線能力、すな
わちチップのパッドからキャリア内のワイヤリードを経
て、キャリア上のパッド、他の所望の相互接続ポイント
（信号面及び基準面の両方または何れか一方、他のチッ
プに関係するパッド等）にアクセスする能力を持って作
成される。パッドパターン・エスケープを含むこの工程
は、一般的に今日のＭＣＭ製造プロセスに含まれてい
る。

【００２２】図５を参照すれば、基板２３は、その面上
に接続パッド２１，１３を有するように図示されてい
る。パッド２１とパッド１３とは、構造上は互いに同一
であるが、パッド１３はハンダボール１１を受けるのに
用いられ、パッド２１はハンダコーティング２２を受け
ることができるという点において異なっている。従っ
て、それぞれのパッド１３，２１は、ハンダ突起１１ま
たはコーティング２２に使用されるハンダと相融性のあ
る導電性材料で構成できる。ハンダバンプ１１は、蒸
着、スパッタ、メッキ、電着等のような種々の既知技術
で、キャリア２３上に設けられる。バンプ１１には、キ
ャリア接続パッド１３または２１の材料と相融性のある
いずれのハンダ材料でも用いることができるが、しか
し、低温プロセスが好ましいので、好適な実施例には鉛
６３％と錫３７％からなる共晶低温ハンダが一般に用い
られる。銅でメタライゼーションされたポリイミドか、
高密度キャリア（hight density carrier;ＨＤＣ）（製
造工業では一般的である）か、または表面積層キャリア
（surface laminate carrier; ＳＬＣ）のようなキャリ
ア系何れかを、バンプ１１及びコーティング２２用の適
当なハンダ材料と一緒に用いることができる。さらに、
本発明の意図するところ、バンプ１１を導電性エポキシ
材料で作ることである。バンプ１１にエポキシ材料を用
いることは、（チップ３の）パッド５または、（チップ
１５の）ハンダバンプ１７をキャリア２３に接合するた
めに、パッド１３，２１上に突起を載せる必要がある。
導電性エポキシバンプをキャリア２３上に設ける追加的
な方法は、アプリケータ等の使用を必要とする。

【００２３】チップ３の接続パッド５は、もしバンプ１
１に導電性エポキシが使われているなら、導電性エポキ
シバンプの使用に適合する金属を含まなければならな
い。さらに、バンプ１１にハンダが使われるなら、チッ
プの接続パッド５はハンダ付けできなければならない。
突起１１に他の材料を用いるのも本発明の意図するとこ
ろである。導電性エポキシに用いた方法と同様な方法
で、ハンダペースト材料を使用塗布できる。金突起を、
蒸着技術で形成し使用することもでき、さらにチップ
を、熱を加えつつ各チップを振動させて接合を形成する
ＴＡＢ技術で行われるような、熱圧着法でキャリアに実
装する。要するに、チップ３，１５の入出力端子と基板
キャリア２３のパッド１３，２１との間に、適切な電気
的かつ機械的特性を与えるいかなる接合も、本発明によ
って両立しうると見做され、かつ意図されている。

【００２４】また図５には、入出力相互接続ポイントに
用いるピン２７を備えるデュアルインラインパッケージ
タイプのチップ２５を示している。基板２３も、ピン２
７に位置合せしたホールまたはバイア３１を備えて、ピ
ン−イン−ホール接続構造を持つデュアルインラインパ
ッケージを、図５に示して説明したチップ接続技術と組
合せる。さらに、抵抗器及びコンデンサの両方またはい
ずれか一方の様な受動素子４０を、全く同じような技術
を用いて、パッド４４及び突起４２によって基板２３に
実装することができる。デュアルインラインパッケージ
は表面実装型でもよく、この場合、キャリアにバイアは
不要である。

【００２５】Ｃ４バンプは、シリコンチップ製造時の最
終製造工程またはラインのバックエンド（back end of
the line; ＥＢＯＬ）で、各チップ上に配置されること
に留意すべきである。ＥＢＯＬ工程は必要なら省くこと
ができ、これら各チップはもちろん、図４（ａ），４
（ｂ）で説明したように、Ｃ４チップまたはパッド入出
力チップと同じ工程で、キャリア上に設けることもでき
る。それ故、Ｃ４タイプのチップ製造における製造工程
を削減、すなわちチップ上に突起を設ける工程を削除し
ながら、パッド入出力チップ技術の使用と組合せて、Ｃ
４チップを用いることによって得られる実装密度の利点
を持つことができる。

【００２６】突起１１は、図６，７で説明するように、
キャリア基板２３の製造中に形成することもできる。こ
の例のために、キャリア２３は信号単一基準面（one si
gnal-one reference plane; １Ｓ１Ｐ）基板と仮定す
る。図６を参照すれば、キャリアの熱膨張を制御するの
に用いられる銅−インバ−銅のような一枚の基板材が用
いられており、この基板材は、図示する銅の薄膜層４１
と第二の銅薄膜層４３と、それら銅薄膜４１，４３間に
設けられた一枚のインバ４５とからなる。インバは、ニ
ッケル及び鉄の合金であって、非常に低い熱膨張係数を
持つことが知られている。次に、感光（photoimageabl
e）絶縁材料からなる層４７が、銅薄膜層４３の外面に
設けられる。マスクまたはアートワーク（図示せず）が
感光層４７上に置かれ、活性放射線に露光して、絶縁層
４７内に凹部４９を形成させる。そして、銅等のような
導電性材料５１を、凹部４９内に電着する。次に、接続
パッド２１が、凹部４９内にある導電性材料５１の上部
に形成される。接続パッド２１（またはＣ３）は、前述
したプロセスと同じプロセスを繰り返すことによって形
成できる。例えば、銅の薄層をスパッタ等によって、絶
縁層４７の外面上に設けることができ、さらにその上に
追加の絶縁材料を積層でき、次に、活性放射線に露光さ
せて凹部を形成し、その凹部に接続パッド２１を埋めて
形成する。パッド２１の形成後、絶縁薄層を洗浄等によ
って除去し、さらに銅薄層を瞬間エッチング等の方法で
除去する。図６には、パッド２１，１３がその上に形成
された基板２３が図示されており、パッド２１，１３に
は、図５に図示するようなハンダボール１１またはハン
ダコーティング２２を設けることができる。

【００２７】接続パッドを有するチップをキャリア２３
に接合するため、ハンダボールまたはエポキシ等を接続
パッド１３，２１上に設けなければならず、この工程を
図７に示す。例えば、もしスパッタで前に付着された銅
薄層をまだ瞬間エッチングで除去してないなら、スパッ
タした銅外面に、追加の感光絶縁層を設け、マスクを通
して絶縁層内に凹部を形成することができる。次に、こ
れらの凹部に、適当な接合用金属またはハンダを、メッ
キまたは電着技術によって埋めることができる。そして
外側の絶縁層を洗浄によって除去し、銅薄層を瞬間エッ
チングで除去できる。残ったハンダ突起は、ハンダがリ
フローするまで基板２３を加熱することで、図７に図示
するように丸くされ、それによって滑らかな表面にする
ことができる。同様に、低温共晶ハンダコーティング２
２を、電着技術によってパッド２１またはパッド１３上
に設けることができる。さらに、前述した方法を用い
て、金材料の蒸着によるような他の相互接続材料の突出
部１１を形成し、またはアプリケータを用いて導電性エ
ポキシ、ハンダペースト等を設けることができる。

【００２８】不良チップの交換を行うために完成モジュ
ールの修復が必要とされる場合には、一つのプロセスの
みを必要とする。例えば、もし混合ＭＣＭの製造にハン
ダ相互接続が使用されるならば、不良チップに熱を加え
て、キャリアにチップを接続しているハンダをリフロー
させて、そのチップを除去することができる。パッド上
にハンダを被せてバンプを再成形した後、正常なチップ
をパッド上に載せて、加熱によってチップをパッドに接
続できる。同じようなプロセスを、前述した何れの相互
接続方法にも開発できるが、混合ＭＣＭ上のチップの製
造または修復に、ただ一つのプロセスが必要とされる。

【００２９】従って、混合タイプの入出力相互接続ポイ
ントを有するチップを、同様のプロセスを用いて接合し
て、異なって形成されたチップを有する混合マルチチッ
プモジュールを、いかにして作成できるかが説明され
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】入出力相互接続に用いる接続パッド及びハンダ
ボールを有するキャリアに、入出力接続パッドを有する
チップを、位置合せして接合する一方法を説明するため
の図である。

【図２】図１と同じように、接続パッド及びハンダ突起
がキャリア上にあり、ハンダボールがチップ上に設けら
れている状態を示す図である。

【図３】接続パッド及びハンダコーティングを有するキ
ャリアにハンダボールで接合したチップを図示し、
（ａ）はハンダのリフロー前、（ｂ）はハンダのリフロ
ー後をそれぞれ示す図である。

【図４】入出力電気接続パッドのみを有するチップを、
パッド及びハンダボールを有するキャリアに接合した状
態を図示し、（ａ）はハンダのリフロー前、（ｂ）はハ
ンダのリフロー後をそれぞれ示す図である。

【図５】各々異なる入出力相互接続構造を有する多数の
チップを装着することができるキャリアを示す図であ
る。

【図６】表面上に形成された電気相互接続パッドを有す
るキャリア基板の断面図を示す図である。

【図７】図６と同じキャリア基板の断面図であって、キ
ャリアの接続パッド上に形成された相互接続突起を示す
図である。

【符号の説明】

１チャック３，１５，２５チップ５入出力接続パッド７プリズム９，１９，２３キャリア１１，１７，４２電気相互接続用突起１３，２１，４４電気接続パッド２２ハンダコーティング４０受動素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者チャールズ・テイラー・ランドルフアメリカ合衆国ニューヨーク州エンディコットアントワネットストリート 331 (72)発明者ガスタブ・シュロックアメリカ合衆国テキサス州オースティンスパイスウッドピーケイダブルワイ 1101

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】異なって形成された入出力相互接続ポイン
トを有する複数の集積回路デバイスを単一基板キャリア
上に接合してマルチチップモジュールを製造するマルチ
チップモジュール製造方法であって、前記各集積回路デバイスの入出力相互接続ポイントに対
応する、電気相互接続パッドのパターンを前記キャリア
上に形成する形成ステップと、前記集積回路デバイスの一つの入出力相互接続ポイント
と相融性があり、この入出力相互接続ポイントと接合す
る接合材料を、前記パッドのパターン上に載置する載置
ステップと、前記基板キャリアに前記集積回路デバイスを接合する接
合ステップとを含むことを特徴とするマルチチップモジ
ュール製造方法。
【請求項２】異なって形成された入出力相互接続ポイン
トを有する複数の集積回路デバイスを備えるモジュール
であって、表面に導電性パッドの複数のパターンを有する基板キャ
リアと、入出力相互接続ポイントとして導電性パッドを有し、前
記基板キャリアのパッドのうちの対応するパッドに十分
に接合する少なくとも一つの集積回路デバイスと、入出力相互接続ポイントとしてハンダボール突起を有
し、前記基板キャリアのパッドのうちの対応するパッド
に十分に接合する少なくとも一つの集積回路デバイスと
を備えることを特徴とするモジュール。