JP2001021587A

JP2001021587A - 検査プローブとその製造方法

Info

Publication number: JP2001021587A
Application number: JP11193961A
Authority: JP
Inventors: Michinaga Tanioka; 道修谷岡; Takahiro Kimura; 高博木村
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 1999-07-08
Publication date: 2001-01-26
Also published as: TW520543B; KR20010015229A; US20030030455A1

Abstract

(57)【要約】【課題】被検査物の電極の微細化に対応できる検査プ
ローブを提供する。【解決手段】本発明による検査プローブ１は、絶縁層
６と被検査物の電極をテスト基板に接続するための内層
配線８を形成した配線層７を有する基板部５を構成し、
その基板部５の表面に被検査物の電極に接触するための
突起状電極部２を形成した。基板部５の底面のテスト側
電極９は、テスト基板２０の電極に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣやＬＳＩのベ
アチップを検査するためにベアチップの電極に接触する
検査プローブに関し、特に電極密度が高いベアチップの
検査に適する検査プローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ベアチップの検査には、ベアチッ
プを搭載して接続するテスト基板と、ベアチップをテス
ト用基板を介して検査するための検査装置とを有する。
テスト基板には、ベアチップ上の複数の電極に対応する
複数の電極が形成されている。

【０００３】この場合、ベアチップ上の複数の電極とテ
スト基板上に形成した複数の電極とを互いに接続するた
めに、次のような検査プローブが使用されている。

【０００４】従来の第１の検査プローブは、ベアチップ
の電極に接触するプローブ片とテスト基板の電極に接触
するプローブ片とを有し、各プローブ片との間を小型バ
ネによって結合したものである。この検査プローブは、
ベアチップの電極毎に複数設けられている。小型バネ
は、ベアチップとテスト基板の電極との接触性を良くす
るために使用されている。

【０００５】従来の第２の検査プローブは、ベアチップ
上の複数の電極とテスト基板上に形成した複数の電極と
を互いに接続するプローブピンを使用するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述した第１の検査プ
ローブの場合、プローブ片及び小型バネを複数個設けて
個別に固定なければならないので、製造が大変で、コス
トがかかる欠点があります。また、小型バネやプローブ
片の小型化およびプローブ片の配列ピッチには限界があ
り、ベアチップの電極配置の微細化に対応できなくなっ
ている。第２の検査プローブの場合も、複数のプローブ
ピンを使って組み立てるのにコストがかかり、プローブ
ピンの小型化および各プローブピンの配列ピッチに限界
があってベアチップの電極配置の微細化に対応できなく
なっている。

【０００７】本発明の目的は、狭ピッチ化したベアチッ
プの検査に適する検査プローブとその製造方法を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による検査プロー
ブは、被検査物を検査用のテスト基板に電気的に接続す
るための検査プローブにおいて、前記被検査物の電極を
前記テスト基板に接続するための配線を形成した配線層
を有する基板部と、その基板部の表面に突出して形成さ
れるとともに前記配線に接続され、前記被検査物の電極
に接触するための突起状電極部とを含む。

【０００９】本発明では、狭ピッチ対応が可能な精度
（位置、高さ）を得ることが出来る。特に、めっき、エ
ッチングや電極、絶縁層のパターン形成などの半導体形
成プロセスにより基板部と突起状電極部を形成すること
ができ、一層の高集積化および薄型化が可能となる。

【００１０】また、本発明では、基板部が層状に形成さ
れることで検査プローブ自体が薄くなり変形が容易であ
る。このため、テスト基板の反りと被検査物の反りを吸
収することができる。

【００１１】さらに、突起状電極部が突起状に形成され
るので、被検査物であるベアチップとの接触性がよく、
検査が容易となる。本発明の場合、基板部は、絶縁層
と、前記テスト基板に接続するための配線を形成した配
線層とを有し、前記突起状電極部が前記絶縁層を介して
前記配線層の前記配線に接続されてもよい。ここで、突
起状電極部と配線層の間に絶縁層が介在することになる
ので、配線層の下に接続するテスト基板と被検査物との
絶縁が保たれる。さらに、本発明による検査プローブの
製造方法は、絶縁層の最上層に微細突起を形成する工程
と、前記被検査物の電極を前記テスト基板に接続するた
めの配線を有する配線層を前記絶縁層の前記微細突起と
反対側に形成する工程と、前記微細突起の表面に前記被
検査物の電極に接触するための電極層を形成する工程と
を含む。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。（第１の実施の形態）：図１は本発明による検査プロー
ブの第１の実施の形態を示す平面図、図２は図１をＡ方
向から見た側面図、図３は図１のＢＢ断面図である。ま
た図４は図３に示す検査プローブをテスト基板に接続し
た状態を示す断面図である。

【００１３】図１、図２に示すように、本発明の実施の
形態の検査プローブ１は、図示しない被検査物である半
導体ＩＣやＬＳＩのベアチップの電極パッドに接触する
台形状の突起状電極部２と、突起状電極部２に接続する
配線層３と、突起状電極部２および配線層３が表面に形
成された絶縁層６およびその下の多層配線層７からなる
基板部５とを有する。

【００１４】突起状電極部２および配線層３は、ベアチ
ップの複数の電極パッドと同じ間隔で複数個形成されて
いる。

【００１５】基板部５の絶縁層３は、Ｓｉ結晶層１１お
よびその両面に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ２）層
１０、１２の３層かならなる。また、多層配線層７は、
ベースが感光性樹脂であり、内部に内層配線８が形成さ
れ、テスト基板側表面にテスト側電極９が形成されてい
る。テスト側電極９は、図４に示すようにテスト基板２
０の電極パッド２１に接触して接続する。

【００１６】なお、本発明の実施の形態では、基板部５
の層数は、図示のものに限定するものではない。

【００１７】内層配線８と配線層３のめっき部分との間
には、貫通ビア４が形成され、さらにその貫通ビア４の
内壁表面には基板部５のシリコンとの絶縁を保つための
絶縁層が形成される。その貫通ビア内壁の絶縁層の表面
には、導体が形成され、その導体によって内層配線８と
配線層３とが互いに接続される。内線配線８は、突起状
電極部２をテスト側電極９に接続するための引き出し電
極パターンである。たとえば、テスト基板２０の電極パ
ッド２１のピッチがベアチップ２の電極パッドのピッチ
より広く、拡張している場合、そのピッチ拡張のために
引き出される配線パターンが内層配線８である。内層配
線８は、ベアチップの各電極からの配線が独立するよう
配線層３の各層において配線パターンが形成されてお
り、配線層３の層数は、ある程度ベアチップの電極数や
電極配置に依存することになる。

【００１８】ただし、図３及び図４では、たまたま突起
状電極部２とテスト側電極９とが互いに対向する位置に
ある状態となっているが、実際には、テスト側電極９
は、突起状電極部２と対向位置に有ることは少ない。

【００１９】図４において、突起状電極２に接続する被
検査物はベアチップに限らず、パッケージ化されたＬＳ
Ｉでもよい。また、ベアチップは、単層に限らず、複数
のベアチップが積層した多層構造であっても良い。

【００２０】図１から図３の検査プローブ１は、非常に
薄く（基板部５の厚さが１００μｍ以下）、プローブ自
体が変形することにより、図４のテスト基板２０の反り
と被検査物の反りを吸収することを特徴とする。

【００２１】突起状電極部２のピッチは、４０〜２０μ
ｍであり、この時の突起状電極部２の突起高さは７０〜
３０μｍ、突起状電極部２の上面部面積は１０平方μｍ
程度になる。

【００２２】このように突起状に形成されるので、被検
査物であるベアチップとの接触性がよく、検査が容易と
なる。

【００２３】また、図４に示すように、基板部５の多層
配線層７がテスト基板２０の電極のピッチと被検査物の
電極ピッチの違いを吸収し、テスト基板の電極パターン
に対応できる構造である。このため、テスト基板２０の
電極ピッチを被検査物の電極ピッチより広くすることが
でき、テスト基板自体の微細化を低減でき、低コスト化
を図れる。

【００２４】さらに、被検査物とテスト用基板２０との
間の絶縁が、両面に酸化シリコン絶縁層を有する絶縁層
６によって十分に保たれている。

【００２５】（製造方法について）：次に、図１から図
３に示す本発明の第１の実施の形態の製造方法について
図５から図１０を参照して詳細に説明する。

【００２６】最初、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、
シリコン（Ｓｉ）基板の片側表面に熱酸化法により酸化
シリコン（ＳｉＯ２）絶縁膜を形成したものをそれぞれ
用意し、さらに、図５（ｃ）に示すように両面にＳｉＯ
２絶縁膜を施したものを用意し、これらのシリコン基板
３枚を貼り合わせる（図５（ｄ））。

【００２７】表層部分のＳｉ３０がもっとも厚く形成さ
れる。この表層部分のＳｉ３０を加工し図５（ｅ）に示
す微細突起状のシリコンパターン３１と平面状のシリコ
ンパターン３２を形成する（この部分の製造方法につい
ては、図８、図９、図１０により後で説明する）。

【００２８】この後、図５（ｆ）に示すようにドライエ
ッチングあるいはレーザー法により平面状のシリコンパ
ターン３２に貫通穴４１を形成し、図５（ｇ）に示すよ
うに穴側面に絶縁膜４２をＳｉＯ２または有機膜により
形成する。

【００２９】これにより図３の絶縁層６と貫通ビア４
（貫通穴４１に対応）の原型が形成される。つぎに、図
３の多層配線層７及び内層配線８を形成する工程に移
る。

【００３０】まず、図６（ａ）に示すように、基板部分
の裏面のシリコンをフォトリソ法により除去することで
パターン形成し、シリコーンパターン部分５１を形成す
る。次に図６（ｂ）に示すように、Ｓｉのシリコンパタ
ーン３１、３２とシリコンパターン部分５１にＣｕめっ
き５２を施し、さらに貫通穴４１をめっき導体で埋め
る。

【００３１】つぎに図６（ｃ）に示すように、裏面に絶
縁層（感光性樹脂）を塗布、硬化し、図６（ｄ）に示す
ようにレーザによる穴開けを行い、図６（ｅ）に示すよ
うにＣｕめっきにより穴埋めと表面めっきを施す。な
お、Ｃｕめっきを形成する前に図６（ｄ）に示すよう
に、微細突起側にＣｕメッキが施されないように、マス
クＭが形成される。このマスクＭは、内層配線８の形成
が終了するまで、除去されない。

【００３２】さらに、図７（ａ）に示すように、Ｃｕめ
っきをエッチングしてパターン形成し、めっきパターン
上にさらに感光性樹脂の絶縁層を形成する。次に、図７
（ｂ）に示すように穴あけ、Ｃｕめっきを施し、図７
（ｃ）に示すようにＣｕめっきをパターン形成すること
により、図３の内層配線８が完成し、同時に図３のテス
ト側電極９の原型が形成される。

【００３３】このように穴あけ、Ｃｕめっきによる穴埋
め、めっき、パターン形成を行ない順次ピッチを拡張し
ながら多層配線層が形成される。

【００３４】最後に、突起状電極２と配線層３とテスト
側電極９を完成させるため、図７（ｄ）に示すように、
Ｎｉメッキを施し、さらにその上にＡｕメッキを施す
（図７（ｅ））。

【００３５】以上のようにして、本発明の第１の実施の
形態の検査プローブ１が製造される。

【００３６】次に、図５（ｅ）に示すＳｉの微細突起３
１、３２の製造方法について図８から図１０を参照して
説明する。

【００３７】図８（ａ）（図５（ｄ）と同一）に示すよ
うに張り合わせが終了した後に、両面にフォトレジスト
を塗布し、図８（ｃ）、（ｄ）に示すように露光、エッ
チングし不要な部分のＳｉＯ２膜を除去する。

【００３８】この後、Ｓｉ３０をエッチングする。この
時、２段階でエッチング液を用いる。１回目は、図９
（ａ）に示すように結晶方位依存性の大きい方向性エッ
チング液であるアルカリエッチ液を用いて、突起形状を
形成する。エッチング液は、例えば４ｍｏｌ％カテコー
ル、４６．４ｍｏｌ％のエチレンジアミン、および４
９．６ｍｏｌ％の水の混合液を用い、窒素を泡立てなが
ら１１８℃で沸騰させ、所定時間エッチングを行なう。

【００３９】１回目のエッチングの後、図９（ｂ）に示
すように表面のＳｉＯ２膜を除去する。さらに、図９
（ｃ）に示すように突起部分の両側の溝を含めてＳｉＯ
２膜を形成し、図８（ｂ）〜（ｄ）と同様な工程（レジ
スト塗布、レジスト穴開け、レジスト除去）により図９
（ｄ）のように突起部分以外の部分のＳｉＯ２膜を除去
する。

【００４０】次に、図９（ｅ）に示すように２回目のエ
ッチングを行う。２回目のエッチングでは通常の等方エ
ッチング液であるふっ酸エッチ液を用いて他の不要な部
分のエッチングを行なう。

【００４１】さらに、配線層３となる微細突起３２を形
成するために、図１０（ａ）に示すようにレジスト塗
布、レジスト穴開け、レジスト除去を行い、等方エッチ
ング液によって表面にエッチングを施し、微細突起３
１、３２が完成する。

【００４２】以上説明したように、本発明の第１の実施
の形態によれば、基板部５の絶縁層６を形成してから多
層配線層７を１層毎に順次形成していたが、図３の絶縁
層６と多層配線層７とを個別に形成し、互いに張り付け
てもよい。この場合、張り付け時に絶縁層中の貫通穴４
１と多層配線層７の内層配線８との位置決めが必要であ
る。

【００４３】図６（ｂ）において、貫通穴４１の中に導
体を形成するときに、Ｃｕめっきと同時に形成していた
が、個別に形成してもよい。

【００４４】また、Ｃｕめっきに限らずほかの半田めっ
きなどの他のめっき材料を使用してもよいし、めっきで
なく、蒸着によって形成してもよい。

【００４５】以上のように、本発明の第１の実施の形態
では、検査プローブ１が半導体製造プロセス工程で製造
されるので、突起状電極２のピッチや内層配線８を微細
にすることができ、被検査物であるベアチップの電極の
微細化に対応できる。

【００４６】しかも、多層配線層７の内層配線８は、テ
スト基板２０（図４）の電極ピッチにあわせて自由に構
成することができ、被検査物の電極ピッチとテスト基板
の電極ピッチとの相違に対する対応が容易となる。ま
た、基板部５の厚さをきわめて薄くする製造できる。第
１の実施の形態において、検査プローブ１は、テスト基
板上で動かないよう何らかの固定手段によって固定され
る。被検査物は、検査プローブ１の上から吸着機構等に
よって保持されながら検査プローブの突起状電極部２に
接触する。

【００４７】（第２の実施の形態）図１１は本発明によ
る第２の実施の形態を示す断面図である。本実施の形態
の検査プローブ１ｂは、第１の実施の形態よりも一層の
狭ピッチ化を実現し多ピンエリア配置に対応するため
に、突起状電極部２ｂに貫通ビア４ｂを形成し、その貫
通ビア４ｂの直下からピッチ拡張の引き出し配線（内層
配線）８ｂを形成する多層配線層７を有するものであ
る。

【００４８】本実施の形態では、図４の検査プローブ１
のように、配線層３がないので、突起状電極部２を高密
度に配置することができる。ただし、貫通ビア４ｂが深
くなるので、レーザビームで穴開け深度を深くしなけれ
ばならない。

【００４９】この場合、基板部５の絶縁層６と多層配線
層７とを個別に形成し、レーザビームを突起状電極部２
ｂの真上からと絶縁層６の下からの照射して貫通ビア４
ｂを形成した後、多層配線層７を張り合わせてもよい。

【００５０】（第３の実施の形態）図１２は本発明によ
る第３の実施の形態を示す断面図である。本実施の形態
の検査プローブ１ｃは、実質的に図４の第１の実施の形
態の検査プローブ１と同一である。検査プローブ１ｃと
テスト基板２０（あるいはテスト基板との中継基板）の
間に異方性導電シート（例えば、金属線埋設シート）６
０を配置したものである。異方性導電シート６０は、シ
リコン樹脂のベース層の内部に複数の金属線６１を斜め
または垂直に均一に埋め込んで形成したものである。金
属線６１の間隔は、検査プローブ１ｃのテスト側電極９
の幅よりも小さい。この異方性導電シート６０は、柔軟
性があり、検査時のショックを吸収する。また、被検査
物５０やテスト基板２０のばらつき吸収性を向上させた
構造が得られる。これは、検査プローブ１ｃの厚さが１
００μｍ程度で柔軟性がない場合や、被検査物であるベ
アチップ５０の反りが数十μｍと大きい場合に有効であ
る。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による検査
プローブは、被検査物の電極をテスト基板に接続するた
めの配線を形成した配線層を有する基板部を構成し、そ
の基板部の表面に被検査物の電極に接触するための突起
状電極部を形成したので、狭ピッチ対応が可能な精度
（位置、高さ）を得ることが出来る。特に、めっき、エ
ッチングや電極、絶縁層のパターン形成などの半導体製
造プロセスにより基板部と突起状電極部を形成すること
ができ、一層の高集積化および薄型化が可能となる。

【００５２】また、本発明では、基板部が層状に形成さ
れることで検査プローブ自体が薄くなり変形が容易であ
る。このため、テスト基板の反りと被検査物の反りを吸
収することができる。さらに、突起状電極部が突起状に
形成されるので、被検査物であるベアチップとの接触性
がよく、検査が容易となる。また、配線層では、多層化
してピッチ拡張することで、テスト基板の電極のピッチ
にあわせて配線を平面的に拡張することができ、テスト
基板の電極ピッチを広げることができる。

【００５３】また、本発明では、被検査物とテスト用基
板との間の絶縁が、絶縁層によって十分に保たれる場
合、検査中の電極同士の誤接触が防止され、テスト基板
と被検査物との絶縁が保たれる。

【００５４】本発明により従来困難であった被検査物の
８０μｍ以下のピッチに対するコンタクト安定化が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による検査プローブの第１の実施の形態
を示す平面図である。

【図２】図１の検査プローブを矢印Ａ方向から見たとき
の側面図である。

【図３】図１のＢＢ断面図である。

【図４】図１の検査プローブをテスト基板に接続した状
態の断面図である。

【図５】（ａ）から（ｇ）は本発明の第１の実施の形態
の検査プローブの製造方法を説明するための断面図であ
る。

【図６】（ａ）から（ｅ）は図５（ｇ）に続き、第１の
実施の形態の検査プローブの製造方法を説明するための
断面図である。

【図７】（ａ）から（ｅ）は図６（ｅ）に続き、第１の
実施の形態の検査プローブの製造方法を説明するための
断面図である。

【図８】（ａ）から（ｄ）は図５（ｅ）の微細突起を形
成する工程を説明するための断面図である。

【図９】（ａ）から（ｄ）は図８（ｄ）に続き、図５
（ｅ）の微細突起を形成する工程を説明するための断面
図である。

【図１０】（ａ）から（ｂ）は図９（ｅ）に続き、図５
（ｅ）の微細突起を形成する工程を説明するための断面
図である。

【図１１】本発明による検査プローブの第２の実施の形
態を示す断面図である。

【図１２】本発明による検査プローブの第３の実施の形
態を示す断面図である。

【符号の説明】

１検査プローブ２突起状電極部３配線層４貫通ビア５基板部６絶縁層７多層配線層８内層配線９テスト側電極１０、１２酸化シリコン（ＳｉＯ２）層１１シリコン（Ｓｉ）層１３絶縁層１４絶縁層２０テスト基板２１電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G011 AA16 AA21 AB06 AB07 AB08 AC14 AE03 AE22 AF07 4M106 AA02 AA04 BA01 BA14 DD03 DD10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査物を検査用のテスト基板に電気的
に接続するための検査プローブにおいて、前記被検査物
の電極を前記テスト基板に電気的に接続するための配線
を形成した配線層を有する基板部と、その基板部の表面
に突出して形成されるとともに前記配線に接続され、前
記被検査物の電極に接触するための突起状電極部とを含
む検査プローブ。
【請求項２】前記基板部は、絶縁層と、前記テスト基
板に電気的に接続するための配線を形成した配線層とを
有し、前記突起状電極部が前記絶縁層を介して前記配線
層の前記配線に接続されたことを特徴とする請求項１に
記載された検査プローブ。
【請求項３】前記配線層は多層配線層であることを特
徴とする請求項１または２に記載された検査プローブ。
【請求項４】前記絶縁層は酸化シリコンを有する層で
あることを特徴とする請求項２に記載された検査プロー
ブ。
【請求項５】前記絶縁層中に前記突起状電極部と前記
配線層の配線とを電気的に接続するための貫通ビアを有
することを特徴とする請求項２または４に記載された検
査プローブ。
【請求項６】前記貫通ビアは前記突起状電極部から前
記絶縁層を貫いて前記配線層の配線まで形成されている
ことを特徴とする請求項５に記載された検査プローブ。
【請求項７】被検査物を検査用のテスト基板に電気的
に接続するための検査プローブにおいて、前記被検査物
の電極を前記テスト基板に電気的に接続するための配線
を形成した配線層を有する基板部と、その基板部の表面
に突出して形成されるとともに前記配線に接続され、前
記被検査物の電極に接触するための突起状電極部と、前
記基板部の下に配置され前記配線層の配線を前記テスト
基板の電極に電気的に接続する導電体を内蔵した異方性
導電シートと、を含む検査プローブ。
【請求項８】被検査物を検査用のテスト基板に接続す
るための検査プローブの製造方法において、絶縁層の最
上層に微細突起を形成する工程と、前記被検査物の電極
を前記テスト基板に電気的に接続するための配線を有す
る配線層を前記絶縁層の前記微細突起と反対側に形成す
る工程と、前記微細突起の表面に前記被検査物の電極に
接触するための電極層を形成する工程とを含む検査プロ
ーブの製造方法。
【請求項９】前記配線層は、前記絶縁層の前記微細突
起と反対側の表面に積層して形成されることを特徴とす
る請求項８に記載された検査プローブの製造方法。
【請求項１０】前記配線層は、前記絶縁層の前記微細
突起と反対側の表面に張り付けられることを特徴とする
請求項８に記載された検査プローブの製造方法。
【請求項１１】前記微細突起は、前記絶縁層のエッチ
ングにより形成されることを特徴とする請求項８、９ま
たは１０に記載された検査プローブの製造方法。
【請求項１２】前記電極層と前記配線層の配線とを電
気的に接続するための貫通ビアを形成する工程をさらに
含むことを特徴とする請求項８から１１のいずれか１つ
に記載された検査プローブの製造方法。