CN101118995A - 防止因热引起劣化的半导体器件用接触件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的接触件通过在金属弹簧膜的表面层叠形状记忆合金膜而构成，其形状为圆锥螺旋状。其制造方法包括金属牺牲膜的制造工序、抗蚀锥形成工序、抗蚀膜图案形成工序、形状记忆合金膜制造工序等11个工序。由于有机系抗蚀剂材料不具有耐热性，所以，预先形成金属牺牲膜，在形状记忆合金膜的溅射之前进行抗蚀剂除去，在高温下进行的形状记忆合金的溅射及热处理之后除去金属牺牲膜，对剩余的形状记忆合金膜进行去除。由此，可提供即使反复进行老化试验也能够防止形状永久变形的接触件及其制造方法。

Description

防止因热引起劣化的半导体器件用接触件及其制造方法
技术领域
本发明涉及接触件及其制造方法，尤其涉及可适合用于与具有形成为球状或连接盘(land)状的凸块(bump)(突起电极)的半导体器件进行电连接的接触件及其制造方法。
背景技术
一般而言，在IC(Integrated Circuit：集成电路)或LSI(Large ScaleIntegration：元件的集成度为1000个～10000个的IC)等半导体器件的制造工序中，通过使制造完成的半导体器件与被称作探针卡(probe card)的检查用布线板连接，来对该半导体器件进行电信号的输入输出检查，从而可减少将半导体器件的不良品组装于封装(package)而导致的无效作业。
这里，在对BGA(Ball Grid Array：球状栅格电极)方式的半导体器件或LGA(Land Grid Array：连接盘状栅格电极)方式的半导体器件进行检查的探针卡中，由于不仅在该基板上形成有使电信号通电的检查用布线，而且使半导体器件与以几十μm的狭窄间距形成的多个几十μm的球状凸块(突起电极)或几十μm宽度的连接盘状凸块接触，所以，将中央部作为顶部的几十μm外径的圆锥螺旋状接触件可与以几十μm的狭窄间距形成的检查用布线的连接端子连接。
该以往的接触件通过使用有机系抗蚀剂材料来图案形成圆锥螺旋状的金属膜，并在该金属膜的表面上镀覆Cu或Au等具有良好通电性的金属而形成。
但是，针对半导体器件的电信号输入输出检测，是供给比半导体器件通常使用的温度高的温度(120℃左右)及比该通常使用的电压高的电压的老化(burn-in)试验。因此，若反复执行老化试验，则接触件中容易产生成为永久变形的原因的滑动变形，所以，存在着在未对凸块施加适当压力的方向接触件的形状会永久变形的问题。
这里，考虑如果对接触件使用具有形状回复特性及耐热性出色的形状记忆合金，则是否能够显示良好的特性的情况。然而，无法通过镀覆形成形状记忆合金。而且，虽然可通过溅射形状记忆合金而形成形状记忆合金膜，但如果在溅射之后要通过蚀刻得到期望的形状，则由于接触件的材料相对形状记忆合金的蚀刻液耐蚀刻性低，所以，在形状记忆合金的蚀刻时存在着接触件也会被蚀刻除去的缺点。另外，由于即使进行抗蚀剂的除去(lift-off)，形状记忆合金的溅射及其热处理也需要在200℃～500℃左右的高温环境下进行，所以，即便使用有机系抗蚀剂材料实施图案形成，该有机系抗蚀剂材料也无法承受该高温环境，从而无法得到期望形状的接触件。
发明内容
因此，本发明是鉴于上述问题点而完成的发明，其目的在于，提供一种可防止因反复实施老化试验而导致其形状永久变形的接触件。
而且，本发明的另一个目的在于，提供一种可以制造即使反复实施老化试验也不会永久变形的接触件的接触件制造方法。
为了达到上述目的，作为第一方式，本发明的接触件具备：形成为圆锥螺旋状或多棱锥螺旋状的金属弹簧膜；和形成在金属弹簧膜的表面上，并且马氏体相变温度高于室温而马氏体逆相变温度低于老化试验的试验温度的形状记忆合金膜。
根据第一方式的接触件，即使从室温到试验温度的环境下对接触件施加应力，使得该接触件发生了变形，由于该接触件的形状记忆合金膜在室温下为马氏体相，在老化试验的试验温度下为奥氏体相(母相)，所以，在试验温度环境下形状记忆合金膜也会发挥形状记忆效果及超弹性，可以使接触件的变形回复。另外，由于接触件的金属弹簧膜形成为以中央部为顶部的锥体螺旋状，所以，在与凸块接触时形成为锥体螺旋状的接触件能够一边扩展螺旋形，一边切削凸块的氧化膜。
本发明第二方式的接触件根据第一方式的接触件而提出，其特征在于，金属弹簧膜采用Ni-X合金(X是P、W、Mn、Ti、Be中的任意一个元素)而形成。
根据第二方式的接触件，由于Ni-X合金(X是P、W、Mn、Ti、Be中的任意一个元素)发挥大的弹性力，所以，与使用其他的金属形成的其他金属弹簧膜比较，可以对凸块的氧化膜施加大的压力。
本发明第三方式的接触件根据第一或第二方式的接触件提出，其特征在于，形状记忆合金膜采用TiNi合金形成。
根据第三方式的接触件，与其他的形状记忆合金相比，TiNi合金可发挥稳定的形状记忆效果及超弹性。
本发明第四方式的接触件根据第三方式的接触件提出，其特征在于，TiNi合金中的Ti晶格点(site)的组成为50.0～51.0mol％。
根据第四方式的接触件，由于在Ti晶格点的组成为50.0～51.0mol％的情况下，可以使其马氏体相变温度为80℃左右，所以，在进行半导体安装的室温下，形状记忆合金膜可发挥良好的形状记忆效果。而且，由于将其马氏体逆相变温度(奥氏体相变温度)设为100℃左右，所以，在老化试验的试验环境下(120℃左右)，形状记忆合金膜可发挥良好的超弹性。
本发明第五方式的接触件根据第一～第四方式中任意一个接触件提出，其特征在于，金属弹簧膜被层叠在种膜(seed film)的表面上，所述种膜层叠于布线板中所使用的绝缘基板的表面上或形成于布线板的连接端子的表面上，该种膜通过使Cu层层叠于Ti层或Cr层而形成。
根据第五方式的接触件，由于Ti层及Cr层显示出与绝缘基板及连接端子良好的密接性，而且，Cu层显示出与下层Ti层或Cr层以及Ni-X合金(X是P、W、Mn、Ti、Be中的任意一个元素)等金属弹簧膜良好的密接性，所以，可防止接触件从布线板剥离。
本发明第六方式的接触件根据第一～第五方式中任意一个接触件提出，其特征在于，具备使Ni-X合金(X是P、W、Mn、Ti、Be中的任意一个元素)层叠于形状记忆合金膜的表面上而构成的通电辅助膜；和使Au层叠于通电辅助膜的表面上而构成的通电膜。
根据第六方式的接触件，由于通电膜具有高的导电度，所以可提高接触件的导电性。而且，由于成为通电膜的基底的通电辅助膜采用Ni-X合金形成，其弹性力大，所以，还可以作为金属弹簧膜的辅助膜而使用。
另外，本发明的接触件的制造方法，作为其第一方式具备：在布线板所使用的绝缘基板的表面上及形成于布线板的连接端子的表面上形成金属牺牲膜之后，通过对金属牺牲膜图案形成圆轮形或多棱轮形状的槽，而使连接端子从圆轮形或多棱轮形状的槽露出于表面的第1工序；在圆轮形或多棱轮形状的槽的内侧形成的圆形或多边形状的金属牺牲膜上，图案形成圆锥状或多棱锥状的抗蚀锥的第2工序；通过在抗蚀锥的图案形成之后溅射金属，从而在抗蚀锥、圆轮形或多棱轮形状的槽及圆轮形或多棱轮形状的槽外侧形成的金属牺牲膜的表面上形成种膜的第3工序；在种膜的表面上形成了抗蚀膜之后，将以抗蚀锥的顶点为中心，且将圆轮形或多棱轮形状的槽作为底面的外周的圆锥螺旋状或多棱锥螺旋状的槽图案形成于抗蚀膜的第4工序；通过对位于圆锥螺旋状或多棱锥螺旋状槽的内部的种膜实施电镀，而在圆锥螺旋状或多棱锥螺旋状的槽中形成金属弹簧膜的第5工序；在形成金属弹簧膜之后除去抗蚀膜的第6工序；在除去抗蚀膜之后将露出于表面的种膜除去的第7工序；在除去种膜之后除去抗蚀锥的第8工序；在除去抗蚀锥之后，通过溅射马氏体相变温度高于室温而马氏体逆相变温度低于老化试验的试验温度的形状记忆合金，从而在露出于表面的金属弹簧膜及金属牺牲膜的表面上形成形状记忆合金膜的第9工序；对形状记忆合金膜进行形状记忆处理用的热处理的第10A工序；和通过在形状记忆合金膜的热处理之后除去金属牺牲膜，一并除去在金属牺牲膜的表面上形成的形状记忆合金膜的第11A工序。
根据第一方式的接触件的制造方法，由于成为构造材料的金属弹簧膜通过电镀形成，所以，易于控制其膜厚，而且由于形状记忆合金膜通过溅射形成，所以，易于控制其组成。由此，不仅在接触件与凸块接触之际可对凸块施加期望的压力，而且，可稳定发挥接触件的形状记忆效果及超弹性。另外，根据第一方式的接触件的制造方法，由于耐热性出色的金属牺牲膜形成为抗蚀膜，所以，与不具有耐热性的有机系抗蚀剂材料不同，在形状记忆合金膜的热处理之后，也能够与金属牺牲膜一同容易地剥离(lift-off)剩余的形状记忆合金膜。
本发明第二方式的接触件的制造方法根据第一方式的接触件的制造方法提出，其特征在于，金属弹簧膜采用Ni-X合金(X是P、W、Mn、Ti、Be中的任意一个元素)形成。
根据第二方式的接触件的制造方法，由于通过Ni-X合金镀覆可比较容易地加厚金属弹簧膜的膜厚，而且Ni-X合金的弹性力大，所以，与采用其他金属形成的金属弹簧膜相比，可对凸块及其氧化膜施加大的压力。
本发明第三方式的接触件的制造方法根据第一或第二方式的接触件的制造方法提出，其特征在于，形状记忆合金膜采用TiNi合金形成。
通过第三方式的接触件的制造方法，与其他的形状记忆合金相比，TiNi合金可发挥稳定的形状记忆效果及超弹性。
本发明第四方式的接触件的制造方法根据第三方式的接触件的制造方法提出，其特征在于，TiNi合金中的Ti晶格点的组成为50.0～51.0mol％。
根据第四方式的接触件的制造方法，由于在Ti晶格点的组成为50.0～51.0mol％时，可以将其马氏体相变温度设为80℃左右，所以，在进行半导体器件安装的室温下，形状记忆合金膜可发挥良好的形状记忆效果。并且，由于可将其马氏体逆相变温度(奥氏体相变温度)设为100℃左右，所以，在老化试验的试验环境下(120℃左右)，形状记忆合金膜可发挥良好的超弹性。并且，形状记忆合金相对组成敏感，如果Ti晶格点的组成为50.0～51.0mol％，则即使因溅射使得组成偏移，其相变温度也不会变化，因此，可反复形成具有同等性质的形状记忆合金膜。
本发明第五方式的接触件的制造方法根据第一～第四方式中任意一个接触件的制造方法提出，其特征在于，种膜通过使Cu层层叠于Ti层或Cr层而形成。
根据第五方式的接触件的制造方法，由于Ti层及Cr层显示出与绝缘基板及连接端子良好的密接性，而且，Cu层显示出与下层的Ti层或Cr层以及Ni-X合金等金属弹簧膜良好的密接性，所以，可防止接触件从布线板剥离。
本发明第六方式的接触件的制造方法根据第一～第五方式中任意一个接触件的制造方法提出，其特征在于，金属牺牲膜通过使Cu层层叠于Cr层而形成。
根据第六方式的接触件的制造方法，由于通过采用Cr用蚀刻液及Cu用蚀刻液，可以使Cr层及Cu层的蚀刻率比种膜、金属弹簧膜及形状记忆合金膜的蚀刻率大，所以，能够不会对种膜、金属弹簧膜及形状记忆合金膜造成影响地蚀刻金属牺牲膜。
本发明第七方式的接触件的制造方法根据第一～第六方式中任意一个接触件的制造方法提出，其特征在于，抗蚀锥所使用的抗蚀剂材料的粘度比抗蚀膜所使用的抗蚀剂材料的粘度高。
根据第七方式的接触件的制造方法，由于抗蚀锥是形成为圆锥状或多棱锥状的立体形状，所以，通过具有比抗蚀膜高的粘度，可容易实现抗蚀锥的图案形成。
本发明第八方式的接触件的制造方法根据第一～第七方式中任意一个接触件的制造方法提出，其特征在于，在第10A工序之后第11A工序之前，具备：通过溅射Ni-X合金(X是P、W、Mn、Ti、Be中的任意一个元素)，从而在形状记忆合金膜的表面上形成通电辅助膜的第10B工序；和通过在第11A工序之后将通电辅助膜的Ni置换为Au，在通电辅助膜的表面形成通电膜的第11B工序。
根据第八方式的接触件的制造方法，由于在除去金属牺牲膜之后，在成为基底的通电辅助膜的表面上置换形成Au的通电膜，所以，能够不白白地除去Au，从而提高接触件的导电性。另外，由于采用Ni-X合金形成通电辅助膜，使得其弹性力大，所以，可作为金属弹簧膜的辅助膜使用。
根据本发明的接触件，由于通过基于马氏体逆相变温度以上的加热或接触件与凸块的接触引起的荷重的去载，可以使接触件中产生的塑性变形(双晶变形)回复，所以，可起到能够防止因反复执行老化试验而导致接触件引起永久变形而坍塌的效果。
并且，根据本发明的接触件的制造方法，由于通过在具有一定膜厚的金属弹簧膜的表面上层叠形状回复特性优良的形状记忆合金膜而形成接触件，该形状记忆合金膜通过耐热性出色的金属牺牲膜被图案形成为规定的形状，所以，可实现能制造出即使反复进行老化试验也不会永久变形的接触件。
附图说明
图1是表示本实施方式的接触件的立体图。
图2是表示本实施方式的接触件的纵剖面图。
图3是按A～J的顺序表示本实施方式的接触件制造方法的纵剖面图。
图4是表示本实施方式的接触件制造方法中的通电辅助膜及通电膜的制造工序的纵剖面图，A表示第10B工序，B表示第11B工序。
图5是马氏体相变温度以下的温度的形状记忆合金膜的应力-变形线图。
图6是马氏体逆相变温度以上的温度的形状记忆合金膜的应力-变形线图。
图7是表示本实施方式的接触件与球状凸块接触而向下方产生压力的状态的主视图。
图8是表示本实施方式的接触件与连接盘状凸块接触而向下方产生压力的状态的主视图。
图9是表示其他实施方式的接触件的立体图。
图中：1-接触件，2-金属弹簧膜，3-形状记忆合金膜，4-种膜，5-通电辅助膜，6-通电膜，12-连接端子，21-金属牺牲膜，21a-圆轮形的槽，22-抗蚀锥，23-抗蚀膜，23a-圆锥螺旋状的槽。
具体实施方式
下面，参照图1及图2对本发明的接触件的一个实施方式进行说明。
图1是表示本实施方式的接触件1的立体图，图2是表示本实施方式的接触件1的纵剖面图。本实施方式的接触件1如图1所示，形成为以中央作为顶部的圆锥螺旋状，连接在形成于探针卡(检查用布线板)10的绝缘基板11的连接端子12上。该接触件1如图2所示，通过层叠金属弹簧膜2及形状记忆合金膜3而形成。而且，本实施方式的接触件1通过将种膜4、通电辅助膜5及通电膜6分别层叠到规定的位置作为金属弹簧膜2及形状记忆合金膜3的辅助膜而形成。
金属弹簧膜2形成为以中央为顶部的圆锥螺旋状，其直径为200μm左右，其高度为100μm左右。作为该金属弹簧膜2，只要是易于产生成为永久变形的原因的滑动变形的金属，则可使用任意的金属而形成。在本实施方式中，使用了发挥大弹力的Ni-X合金(X是P、W、Mn、Ti、Be中的任意一个元素)中的一种Ni-P(镍-磷)合金，其膜厚被形成为10～30μm左右。
形状记忆合金膜3利用马氏体相变温度(Ms点)被设定为高于室温(例如25℃左右)、马氏体逆相变温度(奥氏体相变温度，Af点)低于老化试验的试验温度(例如120℃左右)的形状记忆合金，溅射形成在金属弹簧膜2的表面上。在本实施方式的形状记忆合金膜3中，使用了在多种形状记忆合金中也能够形状回复的最稳定地引起双晶变形的TiNi合金(除了TiNi二维合金之外，还包括TiNiZr、TiNiCu等TiNi基合金。在本实施方式中采用了TiNi二维合金)，其膜厚被形成为6μm左右。该TiNi合金中的Ti晶格点(site)的组成(将Ti的组成中与Ti置换的元素的组成进行总计的组成。本实施方式中为Ti的组成)被设定为50.0～51.0mol％，成为富含Ti的TiNi合金。因此，其马氏体相变温度成为80℃左右，其马氏体逆相变温度，即奥氏体相变温度成为100℃左右。
种(seed)膜4被层叠在绝缘基板11与金属弹簧膜2之间或连接端子12与金属弹簧膜2之间。该种膜4在金属弹簧膜2的形成时使用，并且，还作为绝缘基板11与金属弹簧膜2或连接端子12与金属弹簧膜之间的粘结膜而被使用。因此，在本实施方式的种膜4中，通过将Ti层或Cr层作为第一层，并在该第一层的表面层叠成为第二层的Cu层而形成。
通电辅助膜5通过使Ni-X合金(X是P、W、Mn、Ti、Be中任意一种的元素)中的一种Ni-P合金在形状记忆合金膜3的表面上层叠2μm左右而形成。另外，通电膜6通过使Au在通电辅助膜5的表面上层叠0.3μm左右而形成。
图3A～图3J基于纵剖面图表示了本实施方式的接触件1的制造方法。本实施方式的接触件1的制造方法如图3A～图3J所示，具备第1工序到第11工序为止的各工序作为主要工序。
在第1工序中如图3A所示，在探针卡10的绝缘基板11及连接端子12上形成金属牺牲膜21。本实施方式的金属牺牲膜21通过基于溅射形成厚15nm的Cr层，并在该Cr层的表面通过溅射层叠厚1μm的Cu层而形成。然后，针对该金属牺牲膜21图案形成圆轮形的槽21a。该图案形成是指：涂敷抗蚀剂材料，在对残留抗蚀剂材料的部分或不残留的部分施加掩模之后进行曝光，然后，通过抗蚀液进行显影，对抗蚀剂材料进行蚀刻。通过该图案形成，使连接端子12从圆轮形的槽21a露出于表面。
在第2工序中如图3B所示，在形成于圆轮形的槽21a内侧的圆形金属牺牲膜21A上形成圆柱状抗蚀体，通过对该圆柱状抗蚀体进行抗蚀涂敷，执行多重曝光来进行显影，从而图案形成圆锥状的抗蚀锥22。作为该抗蚀锥22中所使用的抗蚀剂材料，可选择具有粘度比薄膜形成中所使用的抗蚀剂材料(在本实施方式中，是下述抗蚀膜23中所使用的抗蚀剂材料)的粘度高的抗蚀剂材料、具体而言选择高粘度的酚醛清漆(novolak)系抗蚀剂材料。
在第3工序中如图3C所示，在抗蚀锥22的图案形成之后，通过溅射导电度优良的金属，在第2工序后所露出的各表面，即在抗蚀锥22、圆轮形槽21a及形成于圆轮形槽21a外侧的金属牺牲膜21B的各表面形成种膜4。该种膜4通过将膜厚15nm左右的Ti层或Cr层作为第一层，并在该第一层上层叠作为第二层的膜厚0.1μm左右的Cu层而形成。
在第4工序中如图3D所示，在种膜4上形成抗蚀膜23，使圆锥螺旋状的槽23a图案形成于抗蚀膜23。该圆锥螺旋状的槽23a以抗蚀锥22的顶点为中心，且将圆轮形槽21a作为底面的外周，形成于连接端子12的种膜4从该底面的外周(圆轮形槽21a)露出于表面。其中，抗蚀膜23的抗蚀剂材料是酚醛清漆系抗蚀剂材料，如上所述，其粘度低于抗蚀锥21所使用的抗蚀剂材料的粘度。
在第5工序中如图3E所示，通过电镀种膜4，在圆锥螺旋状的槽23a中形成金属弹簧膜2。作为该金属弹簧膜2，可使用Ni-X合金(X是P、W、Mn、Ti、Be中的任意一种元素)中的一种Ni-P合金，其膜厚为10～30μm。
在第6工序中如图3F所示，在形成金属弹簧膜2之后除去抗蚀膜23。作为抗蚀除去剂，可使用N-甲基-2-吡咯烷酮(分子式：C5H9NO，商品名：NMP)。
在第7工序中如图3G所示，在除去抗蚀膜23之后除去露出于表面的种膜4。种膜4的除去通过离子铣削(milling)来进行。
在第8工序中如图3H所示，在除去种膜4之后从该种膜4的除去部分供给抗蚀除去剂，将抗蚀锥22除去。作为抗蚀除去剂，可以与抗蚀膜23的除去所使用的抗蚀除去剂同样，使用N-甲基-2-吡咯烷酮。
在第9实施方式中如图3I所示，在除去抗蚀锥22之后通过溅射形状记忆合金，在露出于表面的金属弹簧膜2及金属牺牲膜21的表面上形成形状记忆合金膜3，其中，所述形状记忆合金的马氏体相变温度高于室温、马氏体逆相变温度低于老化试验的试验温度。进行溅射的形状记忆合金为TiNi合金，TiNi合金中Ti晶格点的组成为50.0～51.0mol％。作为溅射处理条件为加热温度230℃、Ar气压0.46Pa，成膜后的形状记忆合金膜3的膜厚为6μm。
在第10A工序中，对图3I所示的形状记忆合金膜3进行热处理。该热处理是针对形状记忆合金膜3的形状记忆处理，其条件为420℃、30分钟的退火(焼鈍)。
在第11A工序中如图3J所示，通过在形状记忆合金膜3的热处理之后除去(1ift-off)金属牺牲膜21，还会一并除去形成在金属牺牲膜21的表面的形状记忆合金膜3。由于本实施方式的金属牺牲膜21使Cu层层叠于Cr层而构成，所以，在Cu层的除去之后再除去Cr层。作为Cu除去剂，可以使用在硫酸铁(III)(组成式：Fe2(SO4)3，别名硫酸亚铁)水溶液中添加硫酸而得到的水溶液，作为Cr除去剂可使用铁氰化钾(分子式：K3Fe(CN)6)水溶液。
另外，本实施方式的接触件1如图2所示，由于具备通电辅助膜5及通电膜6，所以，在本实施方式的接触件1的制造方法中，除了上述工序之外，如图4A及图4B所示，还具备第10B工序及第11B工序。
在第10B工序中如图4A所示，通过在第10A工序之后第11A工序之前，即形状记忆合金膜3的热处理之后金属牺牲膜21的除去之前，溅射Ni-X合金(X是P、W、Mn、Ti、Be中任意一种元素)中的一种Ni-P合金，从而在形状记忆合金膜3上形成通电辅助膜5。该通电辅助膜5成为后来进行的Ni置换Au镀覆的基底膜。作为溅射处理的条件为0.1～10Pa、RF800W，成膜后的通电辅助膜5的膜厚为2μm。
另外，在第11B工序中如图4B所示，通过在第11A工序之后，即金属牺牲膜21的除去之后，将通电辅助膜5的Ni置换为Au，在通电辅助膜5的表面形成通电膜6。该通电膜6的形成通过无电解镀覆进行，其镀覆液为エピタス(商品名)。其中，成膜后的通电膜6的膜厚为0.3μm。
接着，参照图1～图8对本实施方式的接触件1及其制造方法的作用进行说明。这里，图5表示马氏体相变温度以下的温度的形状记忆合金膜3的应力-变形线图，图6表示了马氏体逆相变温度以上的温度的形状记忆合金膜3的应力-变形线图。另外，图7及图8表示了本实施方式的接触件1与球状凸块15A或连接盘状凸块15B接触，向下方产生压力的状态。
本实施方式的接触件1中，在圆锥螺旋状的金属弹簧膜2的表面上层叠有形状记忆合金膜3。而且，该形状记忆合金膜3的马氏体逆相变温度被设定为低于老化试验的试验温度(例如120℃左右)、高于室温的温度。
如图5所示，形状记忆合金在马氏体相变温度(MS点)以下的环境下为马氏体相，针对该环境下(例如室温)的变形基于马氏体逆相变温度(Af点)以上的加热，将发挥形状记忆效果。另外，如图6所示，形状记忆合金在马氏体逆相变温度以上的环境下为奥氏体相，针对该环境下(例如老化试验的试验温度)的变形，仅通过去载就会显示使该变形回复的超弹性。都基于形状记忆合金的双晶变形，不产生成为永久变形的原因的滑动变形。
因此，在本实施方式的接触件1中，当在室温下将检查对象的半导体器件安装于探针卡10时，如图7及图8所示，即使基于该半导体器件的凸块15A、15B，使得安装于探针卡10的接触件1在使其螺旋形状向外侧扩大的方向上变形，在老化试验的试验环境下也可以通过形状记忆效果使其变形回复。另外，在老化试验的试验环境下，即使该接触件1发生了变形，也可以在除去变形应力之后通过超弹性使该变形回复。
即，在本实施方式的接触件1中，由于不会产生成为永久变形的原因的滑动变形，基于加热或去载会产生可回复形状的双晶变形，所以，不会像以往的接触件1那样，因反复执行老化试验而导致接触件1产生滑动变形，使其形状变化。
尤其在本实施方式的形状记忆合金膜3中，由于采用了TiNi合金，所以，与Cu系形状记忆合金或铁系形状记忆合金等其他的形状记忆合金相比，可发挥稳定的形状记忆效果及超弹性。而且，由于该TiNi合金其Ti晶格点的组成为50.0～51.0mol％，所以，其马氏体相变温度为80℃左右，在进行半导体器件的安装的室温下可发挥良好的形状记忆效果。并且，由于其马氏体逆相变温度(奥氏体相变温度)为100℃左右，所以，在老化试验的试验环境下(120℃左右)可显示良好的超弹性。
另外，在本实施方式的接触件1中，如图1及图2所示，其金属弹簧膜2形成为圆锥螺旋状，如图7及图8所示，在与凸块15A、15B接触时圆锥螺旋状的接触件1一边向外侧扩展一边对凸块15A、15B施加压力。因此，即使在凸块15A、15B的表面形成了氧化膜，接触件1也会一边切削该氧化膜一边与凸块15A、15B的表面接触，从而能够可靠地使凸块15A、15B与接触件1导通。
由于对该圆锥螺旋状的接触件1而言，其中央部形成圆锥的顶部，所以，能够对凸块15A、15B施加比平面螺旋状的接触件1大的压力。并且，由于该金属弹簧膜2采用弹性力大的Ni-X合金(X是P、W、Mn、Ti、Be中的任意一种元素)中的一种Ni-P合金形成，所以，可对所有的凸块15A、15B施加大的压力。
如果对凸块15A、15B施加大的压力，则由于对接触件1也施加大的压力，所以，不仅会成为其变形的原因，而且还会成为接触件1与探针卡10剥离的原因。鉴于此，在探针卡10与接触件1的中间层层叠了种膜4。
在本实施方式的种膜4中，由于形成了Ti层或Cr层作为第一层，形成了Cu层作为第二层，所以，显示出第一层与探针卡10及其连接端子12良好的密接性，并且，显示出第二层与第一层及金属弹簧膜2良好的密接性。因此，本来种膜4用于使金属弹簧膜2镀覆成膜，但由于本实施方式的种膜4还成为探针卡10与金属弹簧膜2的粘结膜，所以，即使从凸块15A、15B对接触件1施加大的压力，也可防止接触件1从探针卡10剥离。
并且，在本实施方式的接触件1中，如图2所示，由于在Ni-P合金的通电辅助膜5的表面上形成有Au的通电膜6，且该通电膜6具有高的导电度，所以，可以提高接触件1的导电性。
该接触件1可经过第1工序～第11工序而被制造。这里，根据第5工序，由于成为构造材料的金属弹簧膜2通过电镀形成，所以，对其膜厚加厚的控制易于进行。另外，根据第9工序，由于形状记忆合金膜3通过溅射形成，所以，易于控制其组成。由此，在接触件1与凸块15A、15B接触之际，不仅可以对凸块15A、15B施加期望的压力，还可以针对所制造的所有接触件1，稳定发挥其形状记忆效果及超弹性。
在本实施方式的形状记忆合金膜3中，使用了Ti晶格点的组成为50.0～51.0mol％的TiNi合金。如上所述，对于其特性而言，可发挥稳定的形状记忆效果及超弹性。而且，还公知TiNi合金是在Ni晶格点的组成为50.0～51.0mol％下，其相变温度变化越为100℃对于组成越敏感的合金，还公知如果Ti晶格点的组成为50.0～51.0mol，则其相变温度固定。即，即使Ti晶格点的组成因溅射而稍微偏移，如果其组成在50.0～51.0mol％的范围内，则可以成膜其相变温度不变化而具有同等特性的形状记忆合金膜3。
并且，根据第1工序，由于将耐热性出色的金属牺牲膜21形成为抗蚀膜23，所以，与不具有耐热性的有机抗蚀剂材料不同，在形状记忆合金膜3的热处理之后，也能够与金属牺牲膜21一同容易地剥离(lift-off)剩余的形状记忆合金膜3。对于本实施方式的金属牺牲膜21而言，由于通过使Cu层层叠于Cr层而形成，所以，通过使用Cr用蚀刻液以及Cu用蚀刻液，可以使Cr层及Cu层的蚀刻率大于种膜4、金属弹簧膜2及形状记忆合金膜3的蚀刻率。即，可以不对种膜4、金属弹簧膜2及形状记忆合金膜3造成影响地蚀刻金属牺牲膜21。
成为该形状记忆合金膜的基底的金属弹簧膜2，采用弹性力大的Ni-X合金(X是P、W、Mn、Ti、Be中的任意一种元素)的一种Ni-P合金形成。由于通过Ni-P合金镀覆可比较容易地加厚金属弹簧膜2的膜厚，而且，Ni-P合金的弹性力大，所以，与采用其他的金属形成的金属弹簧膜2比较，可以对凸块15A、15B及其氧化膜施加大的压力。
在探针卡10的绝缘基板11与金属弹簧膜2的中间层及连接端子12与金属弹簧膜2的中间层层叠有种膜4。由于该种膜4在其表面具有良导体的Cu层，所以，可有效地进行金属弹簧膜2的镀覆处理。另外，如上所述，由于该种膜4显示出与绝缘基板11、连接端子12及金属弹簧膜2良好的密接性，所以，可防止接触件1从探针卡10剥离。
而且，在本实施方式的接触件1的制造方法中，由于在第2工序及第4工序中形成抗蚀锥22及抗蚀膜23，该抗蚀锥22是形成为圆锥状的立体形状，所以，通过具有比抗蚀膜23所使用的抗蚀剂材料高的粘度，可容易地进行抗蚀锥22的图案形成。
并且，在本实施方式的形状记忆合金膜3中，在形状记忆合金膜3的热处理(形状记忆处理)之后，在形状记忆合金膜3的表面溅射形成Ni-P合金的通电辅助膜5(第10B工序)，在金属牺牲膜21的除去之后将该通电辅助膜5的Ni置换为Au而形成了通电膜6(第11B工序)。因此，不仅可以在除去金属牺牲膜21之后除去多余的Ni-P合金，还可以仅在未除去而最后残留于表面的Ni-P合金中置换Au，从而可防止白白地除去Au。另外，如上所述，通过在接触件1的表面形成通电膜6，可提高接触件1的导电性。
即，根据本实施方式的接触件1，由于通过基于马氏体逆相变温度以上的加热或接触件1与凸块15A、15B的接触引起的荷重的去载，可以使接触件1中产生的塑性变形(双晶变形)回复，所以，可防止因反复执行老化试验而导致接触件1引起永久变形而坍塌的情况。
并且，根据本实施方式的接触件1的制造方法，由于接触件1通过在具有一定膜厚的金属弹簧膜2的表面上层叠形状回复特性出色的形状记忆合金膜3而形成，该形状记忆合金膜3通过金属牺牲膜21被图案形成为规定的形状，所以，可制造出即使反复进行老化试验也不会永久变形的接触件1。
另外，本发明不限定于上述实施方式等，根据需要能够实施各种变更。
例如，本发明的接触件不限于圆锥螺旋状，由于只要是中央部突出的螺旋状即可，所以，在其他的实施方式中，如图9所示，该接触件1B也可形成为多棱锥螺旋状。此时，优选在其制造方法的第1工序中，图案形成多棱轮形状的槽，在第2工序中图案形成多棱锥状的抗蚀锥，在第3工序中将多棱锥螺旋状的槽图案形成抗蚀膜。

Claims (14)

1.一种接触件，具备：
形成为圆锥螺旋状或多棱锥螺旋状的金属弹簧膜；和
形成在所述金属弹簧膜的表面上，并且马氏体相变温度高于室温而马氏体逆相变温度低于老化试验的试验温度的形状记忆合金膜。
2.根据权利要求1所述的接触件，其特征在于，
所述金属弹簧膜采用Ni-X合金而形成，其中，X是P、W、Mn、Ti、Be中的任意一个元素。
3.根据权利要求1所述的接触件，其特征在于，
所述形状记忆合金膜采用TiNi合金形成。
4.根据权利要求3所述的接触件，其特征在于，
所述TiNi合金中的Ti晶格点的组成为50.0～51.0mol％。
5.根据权利要求1所述的接触件，其特征在于，
所述金属弹簧膜被层叠在种膜的表面上，所述种膜层叠于布线板中所使用的绝缘基板的表面上或形成于所述布线板的连接端子的表面上，
所述种膜通过使Cu层层叠于Ti层或Cr层而形成。
6.根据权利要求1所述的接触件，其特征在于，
具备：使Ni-X合金层叠于所述形状记忆合金膜的表面上而构成的通电辅助膜，其中，X是P、W、Mn、Ti、Be中的任意一个元素；和
使Au层叠于所述通电辅助膜的表面上而构成的通电膜。
7.一种接触件的制造方法，具备：
第1工序，在布线板所使用的绝缘基板的表面上及形成于所述布线板的连接端子的表面上形成金属牺牲膜之后，通过对所述金属牺牲膜图案形成圆轮形或多棱轮形状的槽，而使所述连接端子从所述圆轮形或多棱轮形状的槽露出于表面；
第2工序，在所述圆轮形或多棱轮形状的槽的内侧形成的圆形或多边形状的所述金属牺牲膜的表面上，图案形成圆锥状或多棱锥状的抗蚀锥；
第3工序，通过在所述抗蚀锥的图案形成之后溅射金属，从而在所述抗蚀锥、所述圆轮形或多棱轮形状的槽及所述圆轮形或多棱轮形状的槽外侧形成的所述金属牺牲膜的表面上形成种膜；
第4工序，在所述种膜的表面上形成抗蚀膜之后，将以所述抗蚀锥的顶点为中心，且将所述圆轮形或多棱轮形状的槽作为底面的外周的圆锥螺旋状或多棱锥螺旋状的槽图案形成于所述抗蚀膜；
第5工序，通过对位于所述圆锥螺旋状或多棱锥螺旋状槽的内部的所述种膜实施电镀，而在所述圆锥螺旋状或多棱锥螺旋状的槽中形成金属弹簧膜；
第6工序，在形成所述金属弹簧膜之后除去所述抗蚀膜；
第7工序，在除去所述抗蚀膜之后将露出于表面的所述种膜除去；
第8工序，在除去所述种膜之后除去所述抗蚀锥；
第9工序，在除去所述抗蚀锥之后，通过溅射马氏体相变温度高于室温而马氏体逆相变温度低于老化试验的试验温度的形状记忆合金，从而在露出于表面的所述金属弹簧膜及所述金属牺牲膜的表面上形成形状记忆合金膜；
第10A工序，对所述形状记忆合金膜进行形状记忆处理用的热处理；和
第11A工序，通过在所述形状记忆合金膜的热处理之后除去所述金属牺牲膜，而一并除去在所述金属牺牲膜的表面上形成的形状记忆合金膜。
8.根据权利要求7所述的接触件的制造方法，其特征在于，
所述金属弹簧膜采用Ni-X合金形成，其中，X是P、W、Mn、Ti、Be中的任意一个元素。
9.根据权利要求7所述的接触件的制造方法，其特征在于，
所述形状记忆合金膜采用TiNi合金形成。
10.根据权利要求9所述的接触件的制造方法，其特征在于，
所述TiNi合金中的Ti晶格点的组成为50.0～51.0mol％。
11.根据权利要求7所述的接触件的制造方法，其特征在于，
所述种膜通过使Cu层层叠于Ti层或Cr层而形成。
12.根据权利要求7所述的接触件的制造方法，其特征在于，
所述金属牺牲膜通过使Cu层层叠于Cr层而形成。
13.根据权利要求7所述的接触件的制造方法，其特征在于，
所述抗蚀锥所使用的抗蚀剂材料的粘度比所述抗蚀膜所使用的抗蚀剂材料的粘度高。
14.根据权利要求7所述的接触件的制造方法，其特征在于，
在所述第10A工序之后第11A工序之前，具备：
第10B工序，通过溅射Ni-X合金，从而在所述形状记忆合金膜的表面上形成通电辅助膜，其中X是P、W、Mn、Ti、Be中的任意一个元素；和
第11B工序，通过在所述第11A工序之后将所述通电辅助膜的Ni置换为Au，从而在所述通电辅助膜的表面形成通电膜。
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