JP3601697B2 - PROBE STRUCTURE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, AND WALK BULK CONTACT BOARD AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME - Google Patents

PROBE STRUCTURE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, AND WALK BULK CONTACT BOARD AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検査物上に形成された接触対象部に対して電気的な接触を行なうためのプローブ構造及びその製造方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプローブ構造では、被検査物上に形成された接触対象部（例えば電極パッドや回路パターンなど）への接触用の接点として半球状に突起したバンプ接点が形成されている。
従来のプローブ構造におけるバンプ接点においては、接触対象部に対する接触信頼性を向上させるため、バンプ接点の表面に微小な突起を設けたものが知られている（特開平６−２７１４１号公報）。このようにバンプ接点の表面に微小な突起を設けることによって、接触面積は増大し、より確実な接触が得られる。また、接触対象部の表面に酸化膜が形成されている場合でも、微小突起によって酸化膜を破ることができ、安定した接触抵抗が得られる。
【０００３】
また、特開平９−１３３７１１号公報には、図９に示すように、絶縁性基板１の一方の面に設けられたバンプ接点２と、絶縁性基板１の他方の面に設けられた導電性回路の一部を構成する電極３とが導電部４を介して導通されてなる構造を有するプローブ構造が開示されている。バンプ接点２は、ニッケルからなる基本形状部分２ａ（深層）の表面に、金をメッキし中層とし、この中層の表面にロジウムからなる表層２ｃ及び微小突起２ｄが形成されている。ここで、表層２ｃと微小突起２ｄとは、同じ材料（ロジウム）をメッキで析出させて形成されており、微小突起２ｄは表層２ｃから局所的に突起するようにメッキ電流を制御されて形成され、表層２ｃと微小突起２ｄとは互いに境界のない一体的な材料組織からなっている。これにより、同公報では、微小突起が欠落しにくく、バラツキの少ない微小突起が得られるとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のバンプ接点の表面に形成された微小突起は、表面粗さ（Ｒｍａｘ、Ｒａなど）や、表面粗さのバラツキ（Ｒｍａｘ／Ｒａなど）、さらには、突起のピッチ、突起太さなどの突起形状、突起密度、など突起の形態について、適切な範囲が明らかとなっておらず、このため突起の形成条件等によって突起の形態が適切な範囲外となったり、あるいは突起の形成方法自体が突起の形態のバラツキを抑えることが困難な方法であるため突起の形態が適切な範囲外となることがあった。このように突起の形態が適切な範囲外となると、例えば、突起が欠落したり、安定した接触抵抗が得られないなどの不具合が生じる。
【０００５】
また、特開平９−１３３７１１号公報記載の方法で実際に作製したバンプ接点は、表層２ｃ及び突起２ｄの密着力が低く、突起の形態のバラツキがあるという問題があった。このことは、金メッキからなる中層２ｂを設けず、ニッケルからなる基本形状部分（深層）２ａの表面に、ロジウムからなる表層２ｃ及び突起２ｄを直接形成してなるバンプ接点の場合も同様である。
具体的には、同公報記載の方法で作製したバンプ接点におけるロジウムからなる表層２ｃ及び突起２ｄは、テープ剥離試験によって容易に剥離してしまい、突起部分の密着力が低い。
また、同公報記載の方法で作製したバンプ接点は、突起高さが高い場合に突起自体が細くなる場合があったことからバンプ接点と接触対象部との接触繰り返しによって、バンプ表面から容易に欠落し、接触抵抗が変化することがあった。さらに微小突起の高さ（表面粗さ）、粗さのバラツキ、突起密度などを常に一定にして形成することが困難であったため、バンプ毎に接触抵抗がばらつくことがあった。バンプ毎に接触抵抗がばらついた場合、測定対象物との電気的信号の伝送に不具合が生じ、個々のバンプによって測定データのバラツキが発生し、測定データの信頼性が得られない。また、接触抵抗が著しく高い場合には測定対象物との電気的信号のやりとり自体が出来ない。
これらの原因を追求した結果、突起部分の下に不活性層が介在するため、突起部分の密着力が低いこと、及び、不活性層が介在すると突起の形態にバラツキがでることを突き止めた。また、メッキの際に電流密度を変化させると電流密度が安定せず、突起の形態にバラツキがでることを突き止めた。
さらに、突起部分の下に金などの中間層を介在させると、突起部分の密着が悪くなることを突き止めた。また、このような中間層を設けると、製造工程が複雑になるという問題があった。
【０００６】
本発明の第一の目的は、突起の形態が適切な範囲内にあり、優れた特性を有するプローブ構造及びその製造方法を提供することにある。
また、本発明の第二の目的は、突起の密着力が強く、突起が強度的に優れ、接触の繰り返しに対して劣化が少なく、各バンプ接点毎に接触抵抗がばらつくことがないバンプ接点を有し、製造が容易であるプローブ構造及びその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のプローブ構造及びその製造方法、並びにウエハ一括コンタクトボード及びその製造方法は以下の構成を有するものである。
【０００８】
（構成１）絶縁性基板の一方の面に設けられたバンプ接点と、該絶縁性基板の他方の面及び／又は内部に設けられた導電性回路の一部を構成する電極とが導通されてなる構造を有し、前記バンプ接点の表面粗さがＲｍａｘ＝０．０１〜０．８μｍ、Ｒａ＝０．００１〜０．４μｍ、Ｒｍａｘ／Ｒａ＝２〜１０、であることを特徴とするプローブ構造。
【０００９】
（構成２）前記バンプ接点の表面は、前記表面粗さに基づく突起のピッチが０．１〜０．８μｍであって、突起太さが突起ピッチの１／３以上である突起形状を有することを特徴とする構成１に記載のプローブ構造。
【００１０】
（構成３）絶縁性基板の一方の面に設けられたバンプ接点と、該絶縁性基板の他方の面及び／又は内部に設けられた導電性回路の一部を構成する電極とが導通されてなる構造を有し、少なくとも前記バンプ接点の表面には、微小なグレインが集合して形成された凹凸層が形成されていることを特徴とするプローブ構造。
【００１１】
（構成４）前記バンプ接点は、単層からなる基本形状部分と、該基本形状部分の表面上に直接形成された凹凸層と、を有することを特徴とする構成３記載のプローブ構造。
【００１２】
（構成５）前記バンプ接点の表面粗さが、Ｒｍａｘ＝０．０１〜０．８μｍ、Ｒａ＝０．００１〜０．４μｍ、Ｒｍａｘ／Ｒａ＝２〜１０、であることを特徴とする構成３又は４記載のプローブ構造。
【００１３】
（構成６）前記微小なグレインのグレインサイズが、５〜２００ｎｍであることを特徴とする構成３乃至５いずれか一に記載のプローブ構造。
【００１４】
（構成７）前記表層の凹凸層の硬度が、８００Ｈｋ〜１０００Ｈｋであることを特徴とする構成３乃至６のいずれか一に記載のプローブ構造。
【００１５】
（構成８）前記基本形状部分が滑らかな半球状に突起した形状であって、その硬度が１００Ｈｋ以上８００Ｈｋ以下であることを特徴とする構成３乃至７のいずれか一に記載のプローブ構造。
【００１６】
（構成９） ニッケル単体又はニッケル合金からなる基本形状部分の表面に、不活性層を介在することなく、無光沢ロジウムメッキを施したバンプを有し、バーンイン試験の用途に使用されることを特徴とする構成１乃至８のいずれか一に記載のプローブ構造。
【００１７】
（構成１０） ニッケル単体又はニッケル合金からなる基本形状部分の表面に、金のストライクメッキと無光沢ロジウムメッキを施したバンプを有し、バーンイン試験の用途に使用されることを特徴とする構成１乃至８のいずれか一に記載のプローブ構造。
【００１８】
（構成１１） ウエハ上に多数形成された半導体デバイスの試験を一括して行うために使用されるウエハ一括コンタクトボードであって、
構成１乃至１０のいずれか一に記載のプローブ構造と、
絶縁層を介して配線を積層し、前記絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して上下の配線を接続した構造を有する多層配線基盤と、
前記多層配線基盤と前記プローブ構造とを電気的に接続する導電性部材と、を有することを特徴とするウエハ一括コンタクトボード。
【００１９】
（構成１２） 絶縁性基板の一方の面にバンプ接点の基本形状部分を設ける工程と、該絶縁性基板の他方の面及び／又は内部に少なくとも導電性回路の一部を構成する電極を設ける工程と、前記バンプ接点の基本形状部分と前記導電性回路の一部を構成する電極とを導通させる工程とを有し、
前記基本形状部分の表面を実質的に大気中に露出させることなく、無光沢メッキを行う工程を有することを特徴とするプローブ構造の製造方法。
【００２０】
（構成１３） 前記基本形状部分の表面に無光沢メッキを行う前に、基本形状部分の酸化を防止する酸化防止層を形成することを特徴とする構成１２記載のプローブ構造の製造方法。
【００２１】
（構成１４） 前記酸化防止層の膜厚が、０．００１〜０．０５μｍであることを特徴とする構成１３記載のプローブ構造の製造方法。
【００２２】
（構成１５） 前記無光沢メッキの電流密度が、０．１Ａ／ｄｍ２〜１．０Ａ／ｄｍ２で、かつ電流密度が常に一定であることを特徴とする構成１２乃至１４のいずれか一に記載のプローブ構造の製造方法。
【００２３】
（構成１６） 前記無光沢メッキ材料が、ロジウムであることを特徴とする構成１２乃至１５のいずれか一に記載のプローブ構造の製造方法。
【００２４】
（構成１７） 構成１２乃至１６のいずれか一に記載のプローブ構造の製造方法によって得られたプローブ構造を用意する工程と、
絶縁層を介して配線を積層し、前記絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して上下の配線を接続した構造を有する多層配線基盤を用意する工程と、
前記多層配線基盤と前記プローブ構造とを電気的に接続する導電性部材を用意する工程と、
前記プローブ構造、前記導電性部材、及び前記多層配線基盤を組み立て、ウエハ一括コンタクトボードを製造する工程と、を有することを特徴とするウエハ一括コンタクトボードの製造方法。
【００２５】
【作用】
構成１によれば、バンプ接点の表面粗さを、Ｒｍａｘ＝０．０１〜０．８μｍ、Ｒａ＝０．００１〜０．４μｍ、Ｒｍａｘ／Ｒａ＝２〜１０とすることにより、測定対象物との接触繰返しに対して、優れた耐久性を有し、安定した接触抵抗を維持することができる。
表面粗化状態の実質的な粗さとしては、例えば接触対象部がアルミニウムからなる電極である場合、酸化膜は通常０．０１μｍ〜０．１μｍの厚さで形成されるので、Ｒｍａｘ＝０．０１〜０．８μｍ程度、Ｒａ＝０．００１〜０．４μｍ程度が、酸化膜を破り、かつ電極全体にダメージを与えないので好ましい。表面粗さがＲｍａｘ＝０．０１μｍ未満、Ｒａ＝０．００１μｍ未満では、接触させても接触対象部である金属の酸化膜を突き破る効果が少なく、逆にＲｍａｘ＝０．８μｍ、Ｒａ＝０．４μｍを越えるとパッドのアルミニウム膜を貫通させ、電極にダメージを与えてしまう。さらに、表面粗さが大きいほど、バンプ接点を接触対象部に押し当てた際、接触対象部の金属がその表面の溝に付着し残存するという問題が発生する。好ましい表面粗さは、Ｒｍａｘ＝０．１〜０．５μｍ、Ｒａ＝０．０５〜０．２５μｍである。
また、上記ＲｍａｘとＲａの比（Ｒｍａｘ／Ｒａ）が１０を超えると、表面粗さのバラツキが大きくなる傾向となり、突出した突起が形成される可能性があり、突起強度が弱く、耐久性の低い突起ができるため、好ましくない。また、Ｒｍａｘ／Ｒａが２未満の場合、表面粗さのバラツキは小さくなるが、製造上困難であるので、２以上が好ましい。
なお、表面酸化膜が問題とならない場合においても、Ｒｍａｘ、Ｒａ、Ｒｍａｘ／Ｒａが上記範囲内であると、接触面積が大きく、接触抵抗が低くなり、安定した接触が得られるので好ましい。
【００２６】
構成２によれば、突起のピッチ（接触にかかわりのある突起間の距離）が０．１〜０．８μｍであって、Ｒｍａｘを超えないピッチを持つ突起形状であり、突起太さ（１／２の高さにおける太さ）が突起ピッチの１／３以上である突起形状にすることよって、より一層、測定対象物との繰り返しに対して、優れた耐久性を有し、さらに安定した接触抵抗を維持することができる。なお、ここでいう突起のピッチとは、接触にかかわりのある突起の中心間の距離とする。突起の中心は、突起の頂点や突起の大きさ（突起底部の輪郭）の中心とすることができる。また、突起太さとは、図６に示すように、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）でバンプ接点の表面状態を観察したとき、接触にかかわりのある突起の頂点から突起底部の輪郭までの距離の半分の距離の相似図形を描いたときの大きさ（直径）を、（１／２の高さにおける太さとみなして）突起太さとする。構成３のように、バンプ接点の表面が微小なグレインが集合して形成された凹凸層（突起）の場合は、微小なグレインの最大高さに相当するグレインの頂点を接触に関わりのある突起の頂点とし、微小なグレインの集合体で形成された突起の底部を、突起底部として突起太さを測定する。また、１μｍ２当たり１個以上の突起を持つことにより、高い突起密度を得ることができる。高い突起密度を得ることで測定対象物に接触した際により多くの接触面積が得られ、それによって安定した接触抵抗を得ることができる。好ましい突起密度は、１μｍ２当たり１個以上５０個以下、さらに好ましくは１μｍ２当たり１個以上３０個以下、より好ましくは１μｍ２当たり１個以上１０個以下が望ましい。ここでいう突起とは、接触にかかわりのある突起をいい、構成３のように微小なグレインが集合して形成された凹凸層（突起）の場合は、微小なグレイン集合体を１個の突起とみなす。突起密度が大きくなりすぎると、突起太さが小さくなり、突起の耐久性が悪くなるので好ましくない。
【００２７】
構成３によれば、前記バンプ接点部の表面に、微小なグレインが集合して形成されていることによって、緻密な膜が形成されるので、基本形状部分との付着が増し、なおかつ、突起密度の高く安定した凹凸層が形成される。突起自体の頂点部のサイズが大きい場合でも、微小なグレインが表面に露出していることで容易に接触対象物の酸化膜にダメージを与えることができる。
また、前記バンプ接点の表面に、微小なグレイン（粒：ｇｒａｉｎ）が集合して形成された凹凸層が、不活性層を介在することなく形成されていることによって、不活性層の介在に起因する突起の密着力の低下や突起の形態のバラツキを回避できるので好ましい。
また、凹凸層の材料がロジウム等であって、強酸性のメッキ液によって形成する場合、基本形状部分の表面が酸化され、不活性層が形成されるため密着性が悪くなったり、膜の成長が不均一になったりし（突起の形態のバラツキが発生し）たりするので、好ましくないことがある。この場合、構成１０に示すように基本形状部分の酸化を防止する酸化防止層を介在することによって、不具合を回避することができる。
なお、絶縁性基板の他方の面に設けられた導電性回路の一部を構成する電極等の表面に、微小なグレインが集合して形成された凹凸層を形成することもできる。また、バンプ接点部の表面に形成される微小なグレインは、ランダムに形成されていても、又は、ある規則性をもたせて形成させても、どちらでも良い。
【００２８】
構成４によれば、前記バンプ接点は、単層からなる基本形状部分と、該基本形状部分の表面上に直接形成された凹凸層と、を有することによって、突起部分の下に金などの中間層を介在させる場合に生じる突起部分の密着の悪化を回避できる。また、中間層を介在させないので、製造が容易である。
本発明のプローブ構造における好ましいバンプの形態としては、バンプ接点が、基本形状部分と後述する無光沢メッキによる表面粗さを持つ凹凸層とに分けられた構造とすることが好ましい。
無光沢メッキ表面の硬度は、披検査物上の接触対象部との接触の繰り返しに耐える硬度を持つことが必要であるため、８００Ｈｋ以上１０００Ｈｋ以下であることが好ましい。
【００２９】
構成５によれば、バンプ接点の表面粗さがＲｍａｘ＝０．０１〜０．８μｍ、Ｒａ＝０．００１〜０．４μｍ、Ｒｍａｘ／Ｒａ＝２〜１０、であることによって、構成３及び４の効果に加え構成１と同様の効果が得られる。なお、パンプ接点の表面粗さのさらに好ましい範囲は、前記構成１と同じである。
なお、構成５の要件に加え構成２の要件を満たすことで、構成２と同様の効果がさらに得られる。
【００３０】
構成６によれば、微小なグレインのグレインサイズが、５〜２００ｎｍであることによって、構成３の効果が確実に得られる。
好ましいグレインサイズは５〜１００ｎｍ、より好ましくは１０〜５０ｎｍである。
微小なグレインが集合して形成されたグレイン集合体（突起）のサイズは、０．０２〜１μｍ、さらに好ましくは０．１〜０．４μｍであることが好ましい。
【００３１】
構成７に示すように、表層の凹凸層の硬度は、８００Ｈｋ〜１０００Ｈｋであることが好ましい。
硬度８００Ｈｋを下回ると被検査体の接触対象部との接触の際に表層の凹凸層がダメージを受けやすく、１０００Ｈｋを上回るとクラックが発生しやすくなる。 表層の凹凸層は、表面粗さを持つ層であり、繰り返し行われる接触対象部との接触に対してもダメージを受け難く、接触対象部よりも硬度が高いことが要求される。また、耐食性を有し、接触対象部からの他金属の転写・拡散を制御しうる性質を付与することによって、接触抵抗を低い状態に維持できる。
表層の凹凸層に貴金属を用いる場合、この貴金属は、単一金属、合金のいずれでも良いが、卑金属が表面に拡散して酸化されることによる接触抵抗の増大や、有機不純物による内部応力の増大、クラックの発生などを抑制するためにも、９９％以上が貴金属であることが好ましい。なお、合金の場合、耐食性を有し拡散しにくい貴金属の組合せが好ましく、ロジウムとルテニウムなどの組み合わせが例示される。
【００３２】
構成８によれば、基本形状部分の硬度は、１００Ｈｋ未満ではバンプ接点部が接触対象部に当接し圧力がかけられた際に変形しやすく、また、硬度８００Ｈｋを上回るとクラックが発生しやすくなる。
基本形状部分を形成する材料は、導電性回路の一部を構成する電極（バンプ接点と導通される電極）を形成する材料に対して結晶学的に整合性を有し、密着が良く、拡散しにくいものであることが好ましい。例えば導電性回路の一部を構成する電極の材料が銅である場合、これに対する基本形状部分の材料は、ニッケルやニッケル合金が好ましい組み合わせである。
基本形状部分の形状は、滑らかな半球状に突起した形状とすることが好ましい。
【００３３】
構成９によれば、ニッケル単体又はニッケル合金からなる基本形状部分の表面に、不活性層を介在することなく、無光沢ロジウムメッキを施したバンプを有することによって、構成１乃至８の効果に加え、接触当初から接触抵抗が低く、熱をかけた状態で時間が経過しても接触抵抗が低いまま維持されるため、バーンイン試験の用途に適する。
また、同様に構成１０のように、ニッケル単体又はニッケル合金からなる基本形状部分の表面に、金のストライクメッキと無光沢ロジウムメッキを施したバンプを有することによって、構成１乃至８の効果に加え、接触当初から接触抵抗が低く、熱をかけた状態で時間が経過しても接触抵抗が低いまま維持されるため、バーンイン試験の用途に適する。製造工程の簡略化においては、構成９の方が良いが、無光沢ロジウムメッキのような強酸性のメッキ液を使用しで形成する場合、確実にニッケル単体又はニッケル合金表面の酸化を防ぎ、突起の密着力の低下や突起の形態のバラツキが確実に抑えられ、信頼性が向上する。
【００３４】
構成１１によれば、構成１〜１０のような優れた特性を有するプローブ構造を有するウエハ一括コンタクトボードであるので、接触抵抗のばらつきがなく、バーンイン試験において信頼性が高く、エラーのない試験を行うことができる。
【００３５】
構成１２によれば、基本形状部分の表面を実質的に大気中に露出させることなく、無光沢メッキを行う（例えば、連続して行う）ことによって、基本形状部分との密着が強固な無光沢メッキによる表面粗さ（凹凸層）を有するバンプ接点を得ることができる。
基本形状部分を実質的に大気中に露出させることなく表層の無光沢メッキを行うプロセスとは、例えば、基本形状部分をメッキ法で形成した後から、表層の無光沢メッキを行うまでの間、バンプ接点を大気中に触れさせないプロセスである。具体的には、絶縁性基板を治具にセットしメッキ槽に入れて基本形状部分をメッキ法で形成した後、次の表層メッキを行うために治具をメッキ槽から取り出す際、メッキ治具に付着した基本形状部分の形成に使用されたメッキ液のリンス、及び表層の無光沢メッキを行う前、処理の前後においても、純水をバンプ接点に対して当て続け、常に水の膜がバンプ接点を覆う状態し、基本形状部分の形成終了から無光沢メッキ用のメッキ液の中に入る段階までバンプ接点を大気中に触れさせないプロセスである。水の膜に限らず、硫酸処理による基本形状部分の表面活性化を行う工程においても、バンプ接点を大気中に触れさせない。メッキ方法として、同槽内にて２種類のメッキを連続で行う場合でも同様に、メッキ液のリンス、メッキ前処理及びリンス時にはバンプ接点に常に純水を当て続け、バンプ接点を大気中に触れさせない。
なお、無光沢メッキとは、鏡面反射よりも乱反射の強い表面の性質をもち、「つや」がなく平滑でない表面状態となるメッキをいう。
基本形状部分のバンプ接点を表層メッキ形成前に大気中に露出させた場合には、接点表面が不活性状態になっており、次に行う表層メッキとの間で付着が悪くなる。この接点表面の不活性状態は特にニッケル、ニッケル合金を使用した場合に顕著に現れ、また前処理による活性化が困難である。
基本形状部分の表面を大気中に露出させることなく、無光沢メッキを行うことによって、各材質間で強固な密着が得られ、接触対象部との繰り返しの接触に対しても欠落し難いものとなる。
【００３６】
また、構成１３のように、基本形状部分の表面が大気中に露出しないようにするために、無光沢メッキを形成する前に、基本形状部分の酸化を防止する酸化防止層を形成しても良い。酸化防止層の膜厚が大きい場合、突起の密着力の低下や突起の形態のバラツキが発生することになるので、小さい方が好ましい。
構成１４のように、酸化防止層の膜厚は、０．００１〜０．０５μｍが好ましい。この程度の膜厚の酸化防止層を形成する方法としては、例えば、ストライクメッキなどが挙げられる。酸化防止膜の材料は、例えば、金、銀、パラジウムなどが挙げられる。
特に、凹凸層の材料が、強酸牲のメッキ液で形成するロジウム等の場合、実質特に大気中に露出されなくても、基本形状部分の表面が酸化され、不活性層が形成されるため密着性が悪くなったり、膜の成長が不均一になったりし（突起の形態のバラツキが発生し）たりするので、特に効果がある。
【００３７】
構成１５によれば、表層の凹凸層を形成する際のメッキ電流密度を、比較的低電流密度（具体的には、０．１Ａ／ｄｍ２〜１．０Ａ／ｄｍ２）として表層の凹凸層を形成することによって、表面粗さ状態の制御が容易となる。従って、基板上に多数のバンプ接点を設ける場合であっても、各バンプ接点の表面状態は、いずれも一定した態様に近づけることができ、接触対象部と各バンプ接点との接触状態のバラツキはより少なくなる。
また、無光沢メッキにおける電流密度を常に一定に保つことで、電流密度が安定し、突起の形態にバラツキがでることがない。
さらに、メッキ工程における電流密度、光沢剤の量、メッキ材料を変化させることによって、表面粗さ状態及び突起密度を制御することができ、電極部分の酸化膜を突き破るのに適した表面粗さを形成することができる。
【００３８】
構成１６によれば、無光沢メッキ材料が、ロジウムであることによって、強固な密着が得られ、接触対象部との繰り返しの接触に対しても欠落し難いものとなる。また、メッキ工程における電流密度、光沢剤の量、メッキ材料を変化させることによって、表面粗さ状態及び突起密度を精度良く制御することができる。
【００３９】
構成１７によれば、構成１２〜１６のような優れた特性を有するプローブ構造を有するウエハ一括コンタクトボードが得られるので、接触抵抗のばらつきがなく、バーンイン試験において信頼性が高く、エラーのない試験を行うことができる。
【００４０】
なお、本発明によれば、３００回繰り返し接触を行った際の接触抵抗の変化を１Ω以下に抑えることが可能である。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のプローブ構造をその製造方法と共に詳細に説明する。
図１は本発明によるプローブ構造の一例を模式的に示す断面図である。同図に示すプローブ構造では、絶縁性基板１の一方の面にバンプ接点２が設けられ、絶縁性基板１の他方の面に導電性回路の一部を構成する電極３が設けられている。絶縁性基板１にはスルーホール５が形成されており、バンプ接点２と導電性回路の一部を構成する電極３とは、絶縁性基板を挟んで互いに表裏に位置するもの同士が、スルーホール５内部の導電性物質からなる導通部４によって導通されている。バンプ接点２は、半球状を呈する基本形状部分２ａと、その表面に表面粗さを持つ表層２ｅとからなる。同図の例では、基本形状部分２ａは単層構造であり、基本形状部分２ａの表面上に無光択メッキによる表面粗さを持つ表層２ｅが形成されている。また、図７の例では、基本形状部分２ａの表面に酸化防止層を形成した複数層構造であり、酸化防止層の表面上に無光沢メッキによる表面粗さを持つ表層２ｅが形成されている。無光択メッキによる表面粗さを持つ表層２ｅは、ランダムに形成された微小なグレインが集合して形成されている。
【００４２】
絶縁性基板は、電気絶縁性を有するものであれば特に限定されないが、絶縁性とともに可撓性を有するものが好ましく、具体的には、ポリイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ＡＢＳ系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シリコーン系樹脂など、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を問わず目的に応じて選択できる。これらの樹脂のうち、優れた耐熱性や耐薬品性、さらに機械的強度を発揮するポリイミド系樹脂を用いることが好ましい。絶縁性基板の厚さは任意に選択できるが、十分な機械的強度や可撓性を有するようにするため、通常、２μｍ〜５００μｍ、好ましくは１０μｍ〜１５０μｍである。さらに、バーインボードやプローブカードなどの用途で使用されるプローブ構造では、１０μｍ〜５０μｍ程度の絶縁性樹脂フィルムが良い。
【００４３】
導電性回路の一部を構成する電極は、絶縁性基板に対してバンプ接点を形成すべき位置の内部または裏面に相当する位置に形成され、バンプ接点と導通されるものである。導電性回路は、導体・半導体によって形成された回路パターンの他に、接点部、コイル、抵抗体、コンデンサなどの回路を構成する要素を包含する。
導電性回路は絶縁性基板外（例えば配線基板など）に形成することもできる。導電性回路やその一部を構成する電極の材料としては、導体・半導体を問わず導電性を有するものであれば特に限定されないが、公知の良導体金属が好ましい。例えば、銅、金、銀、白金、鉛、錫、ニッケル、鉄、コバルト、インジウム、ロジウム、クロム、タングステン、ルテニウムなどの単独金属、またはこれらを成分とする各種合金、例えば半田、ニッケル−錫、金−コバルトなどが挙げられる。また、上記金属、合金などから複数種類を用いて積層構造としてもよい。また、導電性回路やその一部を構成する電極の厚みは限定されない。
導電性回路やその一部を構成する電極を形成する方法としては、絶縁性基板の全面に導電性材料層を形成し、目的の回路パターンを残すように他の部分をエッチング等によって除去する方法等が挙げられる。
【００４４】
導電性回路の一部を構成する電極とバンプ接点とを連通させるためのスルーホールの孔径は限定されないが、隣合ったスルーホール同士がつながらない程度にまで大きくすることによって、導通部の電気抵抗を小さくできるので好ましい。スルーホールの実用的な孔径は、５μｍ〜２００μｍ、特に１０μｍ〜８０μｍ程度が好ましい。スルーホールの形成方法としては、レーザー加工法、フォトリソグラフィー加工法、絶縁性基板と耐薬品性の異なるレジストなどを用いた化学エッチング法、プラズマ加工法、パンチングなどの機械的加工法、などの方法が挙げられる。これらの方法のなかでも、エキシマレーザー、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザーなどによるレーザー加工は、スルーホールを任意の孔径や孔間ピッチにて微細加工が可能であり、バンプ接点のファインピッチ化に対応でき、好ましい方法である。なお、スルーホールは、絶縁性基板面に対して垂直に形成するだけでなく、絶縁性基板面に対して所定の角度を成すように形成し、互いに真裏の位置から少しずれた関係にある電極とバンプ接点とを導通させることもできる。
【００４５】
導通部はスルーホール内に形成されて接点部と導電性回路の一部を構成する電極とを電気的に接続しうるものであれば良く、スルーホール内に導電性物質を充填してなるもの、スルーホールメッキのように貫通孔の壁面に導通性物質の層を形成してなるものなどが例示される。導通部の形成方法としては、電解メッキ法や無電解メッキ法、ＣＶＤ法などの成膜方法、機械的に導電性物質をスルーホール内にはめ込む方法、などが挙げられる。これらの方法のなかでも、スルーホール内に導電性回路の一部を構成する電極を露出させ、この電極を負極として電解メッキによってスルーホール内に導電性物質を充填する方法が、確実な導通が得られ、かつ簡便であるので好ましい。
【００４６】
バンプ接点の基本形状部分は、絶縁性基板面からの突出の有無を問わず、接触対象部の形状に応じて、凸状、凹状、どのような形状であっても良いが、公知のバンプ接点と同様、滑らかな半球状に突起したものが最も有用である。ここでいう半球状とは完全な半球だけではなく、滑らかで単調な曲面をもって突起した形状をも含む。
【００４７】
基本形状部分の製造方法は限定されないが、好ましいものとして次の工程からなる製造方法が挙げられる。
以下に基本形状部分が単層構造の場合の製造方法を説明する。
絶縁性基板の面上にバンプ接点を形成すべき位置を決定し、その位置に対応する基板内部または裏面の位置に導電性回路の一部を構成する電極を形成する。上記バンプ接点を形成すべき位置に穴（スルーホール）加工を施し、このスルーホールの底部に導電性回路の一部を構成する電極を露出させる。ここでいうスルーホールは、絶縁性基板の一方の面から導電性回路の一部を構成する電極に到達するまで連通する穴である。無電解メッキによって、導電性回路の一部を構成する電極を負極としてスルーホール内に導電性物質を析出させて充填し、導通部とする。さらにこの導電性物質と同一物質をバンプ接点材料として、析出を継続させて、絶縁性基板の表面から滑らかな半球状に突起するよう成長させてバンプ接点の基本形状部分とする。ただし、上記工程において、スルーホール内に導電性物質が充填される前に析出を停止し、絶縁性基板の表面に対して凹状とした部分を基本形状部分としてもよい。基本形状部分は材料間の密着や製造容易の観点からは同一の材料だけを析出させ単一構造（単層構造）とすることが好ましい。
【００４８】
次に、図１に示したように、基本形状部分が単層の構造である態様について説明する。図１におけるバンプ接点２は基本形状部分２ａ、表層２ｅの２層構造からなる。
基本形状部分は、公知のバンプ接点と同様、導通部を介して電極と接続され、かつバンプ接点部の表層内部のコアとなって接点部の強度を支える。基本形状部分の硬度は１００Ｈｋ以上、８００Ｈｋ以下が良く、好ましくは２００Ｈｋ〜６００Ｈｋであり、さらに好ましい範囲は、３００Ｈｋ〜６００Ｈｋである。硬度１００Ｈｋ未満ではバンプ接点部が接触対象部に当接し圧力がかけられた際に変形しやすく、また、硬度８００Ｈｋを上回るとクラックが発生しやすくなる。このような基本形状部分の形成材料としては、特に限定されないが、公知のバンプに用いられる安価な良導体金属が好ましいものであり、ニッケル、ニッケル・錫合金、ニッケル・パラジウム合金、銅などが例示される。
【００４９】
基本形状部分を形成する材料は、導電性回路を形成する材料に対して、結晶学的に整合性を有し、密着が良く、拡散しにくいものであることが好ましい。例えば、導電性回路の材料が銅である場合、これに対する基本形状部分の材料は、ニッケルやニッケル合金が好ましい組合せとなる。
【００５０】
表層の凹凸層は、表面粗さを持つ層であり、繰り返し行われる接触対象部との接触に対してもダメ−ジを受け難く、接触対象部よりも硬度が高いことが要求される。また、耐食性を有し、接触対象部からの他金属の転写・拡散を制御しうる性質を有することによって、接触抵抗を低い状態に維持できる。表層の硬度は８００Ｈｋ以上、１０００Ｈｋ以下がよく、好ましい範囲は８５０Ｈｋ〜１０００Ｈｋであり、特に好ましくは９００Ｈｋ〜１０００Ｈｋである。硬度８００Ｈｋを下回ると被検査体の導体との接触の際に表層の凹凸層はダメージを受けやすく、１０００Ｈｋを上回るとクラックが発生しやすくなる。このような表層の凹凸層の材料としては、耐食性を有し、接触対象部から転移する金属の拡散を防止するバリアとしての性質を有する金属が好ましく、ロジウム、ルテニウム、コバルト、クロム、タングステンなどの貴金属が例示される。
【００５１】
表層の凹凸層に上記貴金属を用いる場合、該貴金属は、単一金属、合金のいずれでも良いが、卑金属が表面に拡散して酸化されることによる接触抵抗の増大や、有機不純物による内部応力の増大、クラックの発生などを抑制するためにも、９９％以上が貴金属であることが好ましい。なお、合金の場合、耐食性を有し拡散しにくい貴金属の組合せが好ましく、ロジウムとルテニウムなどの組み合わせが例示される。表層の凹凸層の厚さは、被換査物の接触対象部に対する耐摩耗性を発現できる厚さが好ましい。
基本形状部分２ａの表面に酸化防止層を形成した複数層構造のものは、基本形状部分２ａの形成と、表層の凹凸層の形成との間に酸化防止層の形成工程を付加するだけで、それ以外は上記製造方法と変わらない。酸化防止層は、基本形状部分が酸化することによる表層の凹凸層（突起）の密着力の低下や突起の形態のバラツキを、抑える働きをする。酸化防止層の材料は、強酸性のメッキ液によって形成される材料以外であれば良い。強酸性のメッキ液だと、基本形状部分表面への形成過程で基本形状部分が酸化されるからである。例えば、弱酸性、中性、アルカリ性のメッキ液で形成可能な、金、銀、パラジウムなどが挙げられる。また、酸化防止層の膜厚が大きい場合、突起の密着力の低下や突起の形態のバラツキが発生することになるので、膜厚は、０．００１〜０．０５μｍが好ましく、形成方法としては、ストライクメッキなどが挙げられる。
【００５２】
【実施例】
実施例１
基本形状部分が単層構造のプローブ構造
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に示す。本実施例では、図１に模式的に示すバンプ接点の構造、即ち、基本形状部分が単層横造であって、表面に連続無光沢メッキにて表面粗さを持つ表層（凹凸層）を形成したバンプ接点を有するプローブ構造（ウエハ一括バーンイン試験の用途に使用されるもの）を実際に製造した。
具体的には、図２（ａ）に示すように、市販のポリイミドフィルム１１と銅箔１３とを貼り合わせた構造の２層フィルム（例えば、住友金属鉱山（株）社製：エスパーフレックス；ポリイミド膜厚２５μｍ、銅箔厚１６μｍ）を用い、図２（ｂ）に示すように、ポリイミドフィルム１１におけるバンプ接点を形成する位置にＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）を照射し、内径３０μｍのスルーホール１５を形成し、このスルーホールの底面に銅箔１３を露出させた。
次いで、エキシマレーザによるスルーホール加工を行った際にポリイミド表面に付着したカーボンの除去及びポリイミド面のメッキ液に対する濡れ性改善のために、プラズマアッシング処理を行った。
【００５３】
次に、表面側の銅箔面がメッキされないように保護した後、銅箔１３の一部にメッキ用電極を接続しスルーホール１５内に露出した銅箔を負極として、ニッケル合金の電気メッキを行った。詳しくは、図２（ｃ）に示すように、 ニッケル合金をスルーホール１５内に析出させて充填し、さらに析出を継続して、ポリイミド面から２５μｍ突出した高さまで半球状に成長させ単層構造の基本形状部分１２ａとした。このニッケル合金による基本形状部分１２ａを大気に触れさせないように水洗工程に移し水洗後、５％硫酸処理による基本形状部分の表面活性化を行い、再度水洗後、メッキ電流密度を０．５Ａ／ｄｍ２に設定し、常に一定のメッキ電流密度を保って、無光沢ロジウムメッキを行った。なお、ニッケル合金のメッキ開始から無光沢ロジウムメッキ終了までの間は基本形状部分を大気に触れさせることなく、水洗、前処理の工程を行い、時間を開けず連続にて処理を行った（連続無光沢ロジウムメッキ）。
連続無光沢ロジウムメッキ（微小なグレインの集合の厚さ）は２μｍの厚さに析出させ、表面粗さＲｍａｘ＝０．５μｍ、Ｒａ＝０．１μｍ、Ｒｍａｘ／Ｒａ＝５の表面状態を得た。なお、表面粗さの測定方法としては、実際のバンプ接点表面を表面形状測定装置（ＴＥＮＣＯＲ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ社製：テンコールＰ２）によって、触針式にて表面粗さの計測を行った。
最後に、銅箔１３をエッチングによりパターニングして、導電性回路やその一部を構成する電極を形成し（図示せず）、図１に示すプローブ構造を得た。
【００５４】
バンプ接点部の表面状態をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察したところ、図３、図４となり、バンプ接点部の表面は、ランダムに形成された微小なグレインが集合して表面に凹凸が形成されていた。そのグレインサイズを測定したところ、５ｎｍ〜２００ｎｍで、平均グレインサイズは、８０ｎｍであった。また、グレインが集合して形成された突起の大きさは、約０．３μｍ〜約０．６μｍであり、突起密度は、１μｍ２当たり１個〜７個であった。また、突起の太さは、約０．１μｍ〜約０．３μｍで、突起のピッチは、約０．２５μｍ〜約０．６μｍであり、突起太さが突起ピッチの約２／５〜約１／２（１／３以上）であった。粘着テープ（例えば、ニチバン（株）社製：セロテープ）を用いたテープ剥離試験を行ったところ、連続無光沢ロジウムメッキ層は剥離しなかった。
また、ニッケル合金からなる基本形状部分及び連続無光沢ロジウムメッキ層の硬度をそれぞれマイクロビッカース硬度計によって測定したところ、それぞれ、６００Ｈｋ、９００Ｈｋであった。
【００５５】
比較例１
実施例１においてニッケル合金によるパンプ接点を形成させた後、大気中にて１０分間放置した後、実施例１と同様に無光沢ロジウムメッキを行った（不連続無光沢メッキ）。その結果、バンプ接点の表面粗さは、Ｒｍａｘ＝１．０μｍ、Ｒａ＝０．０２μｍ、Ｒｍａｘ／Ｒａ＝５０であった。また、不連続無光沢メッキによって得られたバンプを分析したところ、ニッケル合金とロジウム層との間に酸化ニッケルからなる不活性状態が存在していることが確認された。これによってニッケル合金の表面に対するロジウム粒子の付着にバラツキが起こり、Ｒｍａｘ／Ｒａが１０を大きく超えた。そして、ロジウム層全体の付着強度が弱くなり、接触対象物との接触繰り返しによって表面ロジウム層の割れ、欠けが発生し著しく耐久性が落ちた。また、突起高さが高く突起自体が細くなる場合があり、バンプ接点と接触対象部との接触繰り返しによって、バンプ表面から容易に欠落し、接触抵抗が変化することがあった。さらに微小突起の高さ（表面粗さ）、粗さのバラツキ、突起密度などを常に一定にして形成することが困難であり、バンプ毎に接触抵抗がばらつくことがあった。
さらに、粘着テープ（例えば、ニチバン（株）社製：セロテープ）を用いたテープ剥離試験によって、ロジウム層は容易に剥離した。
【００５６】
実施例２〜５、８〜１０及び比較例２〜５
連続無光沢ロジウムメッキ工程におけるメッキ電流密度、光沢剤の量を適宜調節したこと以外は実施例１と同様にして、バンプ接点表面の表面粗さの異なるプローブ構造を作製した。得られたバンプの表面粗さ、Ｒｍａｘ／Ｒａ及びグレインサイズを測定したところ、表１のようになった。
【００５７】
【表１】

Figure 0003601697
【００５８】
実施例６〜７及び比較例６〜７
実施例におけるメッキ電流密度を０．１Ａ／ｄｍ２（実施例６）、１．０Ａ／ｄｍ２（実施例７）、０．０５Ａ／ｄｍ２（比較例６）、１．５Ａ／ｄｍ２（比較例７）とした以外は、実施例１と同様にプローブ構造を作製した。得られたバンプの表面粗さ、Ｒｍａｘ／Ｒａ及びグレインサイズを測定したところ、表２のようになった。
【００５９】
【表２】
Figure 0003601697
【００６０】
接触状態の評価
接触対象部として、ガラス基板上に１μｍの厚みでアルミニウムを蒸着させたアルミニウムチップを用い、上記で得られた表面粗さの異なるプローブ構造の接触状態を評価したところ、連続無光沢ロジウムメッキによって形成された表層の表面粗さがＲｍａｘ＝０．０１μｍ〜０．８μｍ、Ｒａ＝０．００１μｍ〜０．４μｍ、Ｒｍａｘ／Ｒａ＝２〜１０の場合（上記実施例１〜１０）にアルミニウムの酸化膜が好ましく破られ、１バンプ当たりの荷重が１．０ｇの際、１Ω以下という低い接触抵抗が得られ、接触抵抗の安定化に寄与することが確かめられた。 接触対象物に対して荷重１０ｇにて３００回の繰り返し評価を行った結果、不連続無光沢メッキにてロジウム層を形成したバンプ接点は、１〜２回の接触にてロジウム層の割れ、欠けが発生した。連続無光沢メッキにてロジウム層を形成したものはロジウム層の割れ、欠けは発生ぜず、接触抵抗の低下もみられなかった（図５）。接触繰り返しによって割れ、欠けが発生していなかったバンプ接点の表面状態を顕微鏡にて観察、評価したところ、連続無光沢メッキによって形成された表層の表面粗さがＲｍａｘ＝０．０１μｍ〜０．８μｍ、Ｒａ＝０．００μｍ〜０．４μｍ、Ｒｍａｘ／Ｒａ＝２〜１０の場合（上記実施例１〜１０）では表層の突起に劣化は見られなかった。
また、上記実施例１〜１０で得られたプローブ構造を用いて上記アルミニウムチップに対する接触繰り返し試験を行ったところ、表面の摩耗や欠落が従来のものに比べて非常に少なく、信頼性の高い接触状態をより長く維持し得るものであった。
【００６１】
一方、上記比較例３、５、７は、表面粗さが大きいために、被検査対象部であるアルミニウム膜を貫通させ、電極にダメージを与えてしまった。また、比較例２、３、４、７では、表面粗さのバラツキ（Ｒｍａｘ／Ｒａ）が大きく、突起の高い部分で接触繰り返しに対して突起が欠落するなどの劣化が見られた。特に、比較例３、７では、突起が欠落するのが多く見られた。
上記比較例２、４、６は、表面粗さが小さいために、バンプを検査対象部に対して接触させても金属の酸化膜を突き破る効果が少なく、バンプ接点毎の接触抵抗のバラツキが発生した。
上記比較例６、７はロジウムメッキの適性電流密度から大きく外れた電流密度によってメッキを行ったため、ロジウムの析出が安定せず、表面粗さを測定したポイント以外の箇所でグレインサイズが大きくなり（２００ｎｍ超）、表面粗さが著しく大きくなる等、メッキが異常析出するバンプが発生した。
【００６２】
比較例８
連続無光沢ロジウムメッキを行う際に、電流密度を変化させ、図９に示すバンプ接点を有するプローブ構造を得た。
その結果、メッキの際に電流密度を変化させると電流密度が安定せず、突起の形態にバラツキがでることを確認した。
【００６３】
比較例９
ニッケル合金からなる基本形状部分の表面に、金メッキからなる中間層を設け、その表面に連続又は不連続無光沢ロジウムメッキを行ったこと以外は実施例１又は比較例１と同様にして、プローブ構造を得た。
その結果、いずれの場合も、ロジウムメッキの付着強度が弱く、剥離してしまった。
【００６４】
実施例１１
基本形状部分の表面に酸化防止層を形成した複数層構造のプローブ構造
実施例１において基本形状部分１２ａを形成した後、酸化防止層として弱酸性Ａｕ（金）ストライクメッキ浴によるＡｕ（金）のストライクメッキを行った他は、実施例１と同様にしてプローブ構造（バーンイン試験の用途に使用されるもの）を製造した。なお、Ａｕのストライクメッキの条件は、膜厚が０．０５μｍ以下になるように条件設淀した。
その結果、バンプ接点部の表面は、ランダムに形成された微小なグレインが集合して表面に凹凸が形成され、その表面粗さは、Ｒｍａｘ＝０．４μｍ、Ｒａ＝０．１μｍ、Ｒｍａｘ／Ｒａ＝４となり、そのグレインサイズは、１０〜１５０ｎｍで、平均グレインサイズは、約１００ｎｍであった。また、粘着テープ（例えば、ニチバン（株）社製：セロテープ）を用いたテープ剥離試験を行ったところ、連続無光沢ロジウムメッキ層は剥離しなかった。また、上述と同様の接触状態の評価試験（接接触対象物に対して荷重１０ｇにて３００回の繰り返し評価）を行ったところ、抵抗は０．４５Ω付近で一定であった。
【００６５】
実施例１２
図８に示すように、上記実施例に記載したプローブ構造を有し、ポリイミドフィルム１１を窒化珪素製リング１６に展開した状態で支持したメンブレンリング１０を作製し、バキュームチャック（図示せず）上に載せたＳｉウェハー４０（アルミニウムからなる電極パッドを有する）上に、メンブレンリング１０、プローブ構造とガラス多層配線基盤とを電気的に接続する異方性導電ゴムシート２０、ガラス多層配線基盤３０の順に載せ、全体を吸着固定してウェハー４０上の各デバイスをガラス多層配線基盤３０にプリントボードを介して接続したテスターにてバーンイン試験（特開平７−２３１０１９号公報）を行った。バーンイン試験は、常温から設定温度８０〜１５０℃まで温度を上昇させて行った。
その結果、実施例の製造方法によって作製された連続無光沢ロジウムメッキを施したニッケル合金からなるバンプは、接触当初（常温）から接触抵抗が低く、また、熱をかけた状態で時間が経過しても接触抵抗が低いまま維持された。また、連続無光沢ロジウムメッキによる突起の密着力が強く、突起が強度的に優れ、接触の繰り返しに対して劣化が少なく、各バンプ接点毎に接触抵抗がばらつくことがなかった。
これに対し、ニッケル合金からなるバンプは、熱をかけた状態で時間が経過すると接触抵抗が下がる傾向があった。
また、金メッキ（膜厚：１μｍ）（比較例９）を施したニッケル合金からなるバンプは、接触当初は接触抵抗が低いが、熱をかけた状態で時間が経過すると接触抵抗が上がる傾向があった。
さらに、ニッケル合金からなるバンプの表面に、金メッキからなる中間層（膜厚：１μｍ）を設け、その表面に連続又は不連続無光沢ロジウムメッキを施したバンプは、ロジウムメッキの付着強度が弱く、剥離してしまった。
これらのことから、バーンイン試験の用途で使用されるバンプとしては、ニッケル合金からなるバンプの表面に、連続無光沢ロジウムメッキを施したバンプが好適であることがわかる。
【００６６】
なお、本発明は上記実施例に限定されない。
例えば、基本形状部分と表面粗さを有する表層との間に、検査時に表層に加えられた接触圧によって接点部内に生じる応力を吸収し緩和する働きを有する緩衝層を介在させても良い。緩衝層の材料としては、金、バラジウム、銀、インジウム、白金などが上げられる。但し、剥離や表面凹凸のバラツキなどに注意する必要がある。
また、バンプ表面の表面粗さは、電極パッドや回路パターンなど、被検査物上の接触対象部の厚さや導体表面の酸化膜の厚さ等によって、適宜設定することができる。
また、バンプ表面の表面粗さの調整方法は、上述の実施例のように、メッキ電流密度や光沢剤の量によって適宜調整する方法に限定されない。例えば、基本形状部分や表層を形成する際に、これらのメッキ液中にダイヤモンドなどの微粒子を分散させ、基本形状部分の表面や表層における被接触部分に微粒子を取り込みこの微粒子によって凹凸（突起）を形成する方法や、基本形状部分の表面や表層における被接触部分に取り込まれた前記微粒子を、エッチング等の処理を行ない除去して、凹凸（突起）を形成する方法、また、バンプ表面の被接触部分に、表面状態が荒れた材質を接触させたり、微小な粉体などを接触させることによって機械的に凹凸（突起）を形成する方法などが挙げらる。
また、本発明のプローブ構造は、実施例に記載したウエハ一括バーイン試験の用途に使用される以外に、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）検査用、１チップバーイン検査用のテープキャリア用、バーンインプローブカード用、メンブレンプローブカード用、などとして用いることができる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、突起の形態が適切な範囲内にあり、優れた特性を有するプローブ構造及びその製造方法を提供できる。
また、本発明によれば、突起の密着力が強く、突起が強度的に優れ、接触の繰り返しに対して劣化が少なく、各バンプ接点毎に接触抵抗がばらつくことがないバンプ接点を有し、製造が容易であるプローブ構造及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかるプローブ構造を説明するための部分断面図である。
【図２】本発明の一実施例におけるプローブ構造の製造工程を説明するための部分断面図である。
【図３】本発明の一実施例で作製したプローブ構造におけるバンプ部分のＳＥＭ写真である。
【図４】本発明の一実施例で作製したプローブ構造におけるバンプ表面を拡大して見たＳＥＭ写真である。
【図５】本発明の一実施例で作製したプローブ構造において、抵抗とコンタクト（接触）回数との関係を示す図である。
【図６】突起太さを説明するための模式面である。
【図７】本発明の他の実施の形態である基本形状部分の表面に酸化防止層を形成した複数層構造のプローブ構造を説明するための部分断面図である。
【図８】本発明の一実施例におけるバーンイン試験を説明するための模式面である。
【図９】従来のプローブ構造を説明するための部分断面である。
【符号の説明】
１ 絶縁性基板
２ バンプ接点
２ａ 基本形状部分
２ｅ 表面粗さを持つ表層
３ 導電性回路の一部を構成する電極
４ 導通部
５ スルーホール[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a probe structure for making electrical contact with a contact target portion formed on an inspection object, a method of manufacturing the same, and the like.
[0002]
[Prior art]
In the conventional probe structure, hemispherically projecting bump contacts are formed as contacts for contacting a contact target portion (for example, an electrode pad or a circuit pattern) formed on the inspection object.
As a bump contact in a conventional probe structure, there is known a bump contact provided with minute projections on the surface of the bump contact in order to improve contact reliability with a contact target portion (Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-27141). By providing minute projections on the surface of the bump contact in this way, the contact area increases, and more reliable contact can be obtained. Further, even when an oxide film is formed on the surface of the contact target portion, the oxide film can be broken by the minute projections, and stable contact resistance can be obtained.
[0003]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-133711 discloses that a bump contact 2 provided on one surface of an insulating substrate 1 and a conductive material provided on the other surface of the insulating substrate 1 are provided as shown in FIG. A probe structure having a structure in which an electrode 3 constituting a part of a circuit is electrically connected to the electrode 3 via a conductive portion 4 is disclosed. The bump contact 2 has a middle layer formed by plating gold on the surface of a basic shape portion 2a (deep layer) made of nickel, and a surface layer 2c made of rhodium and minute projections 2d are formed on the surface of the middle layer. Here, the surface layer 2c and the minute protrusions 2d are formed by depositing the same material (rhodium) by plating, and the minute protrusions 2d are formed by controlling the plating current so as to project locally from the surface layer 2c. The surface layer 2c and the minute projections 2d are formed of an integral material structure without any boundary. According to this publication, it is stated that the minute projections are less likely to be missing, and that minute projections with less variation can be obtained.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the fine projections formed on the surface of the conventional bump contact have a surface roughness (Rmax, Ra, etc.), a variation in surface roughness (Rmax / Ra, etc.), a pitch of the projections, a projection thickness, and the like. The appropriate range of the shape of the projection, such as the shape of the projection, the density of the projection, and the like, are not clear. Therefore, the shape of the projection is out of the appropriate range depending on the conditions for forming the projection, or the method of forming the projection itself Is a method in which it is difficult to suppress variation in the shape of the projection, and the shape of the projection may be out of an appropriate range. When the shape of the projection is out of the appropriate range, problems such as the lack of the projection and the inability to obtain a stable contact resistance occur.
[0005]
In addition, the bump contact actually manufactured by the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-133711 has a problem that the adhesion between the surface layer 2c and the protrusion 2d is low, and the shape of the protrusion varies. This is the same as in the case of a bump contact in which the surface layer 2c made of rhodium and the protrusion 2d are directly formed on the surface of the basic shape portion (deep layer) 2a made of nickel without providing the middle layer 2b made of gold plating.
Specifically, the surface layer 2c made of rhodium and the protrusions 2d in the bump contacts manufactured by the method described in the publication are easily peeled off by a tape peeling test, and the adhesion of the protrusions is low.
In addition, the bump contact manufactured by the method described in the same publication could easily drop off from the bump surface due to repeated contact between the bump contact and the contact target because the projection itself sometimes became thin when the projection height was high. However, the contact resistance sometimes changed. Furthermore, it was difficult to form the microprojections with a constant height (surface roughness), unevenness of the roughness, and a constant projection density, so that the contact resistance sometimes varied from bump to bump. When the contact resistance varies from bump to bump, a problem occurs in transmission of an electrical signal to and from an object to be measured, and variations in measurement data occur due to individual bumps, so that reliability of the measurement data cannot be obtained. Further, if the contact resistance is extremely high, it is impossible to exchange an electric signal with the object to be measured.
As a result of pursuing these causes, it has been found that since the inactive layer intervenes under the protrusion, the adhesion of the protrusion is low, and that the presence of the inactive layer causes variations in the shape of the protrusion. Further, it was found that when the current density was changed during plating, the current density was not stabilized, and the form of the projections varied.
Further, it has been found that if an intermediate layer such as gold is interposed under the protrusion, the adhesion of the protrusion is deteriorated. In addition, when such an intermediate layer is provided, there is a problem that the manufacturing process becomes complicated.
[0006]
A first object of the present invention is to provide a probe structure in which the shape of the protrusion is within an appropriate range and has excellent characteristics, and a method for manufacturing the same.
Further, a second object of the present invention is to provide a bump contact which has a strong adhesive force of the protrusion, has excellent strength, has little deterioration due to repeated contact, and does not vary in contact resistance for each bump contact. It is an object of the present invention to provide a probe structure which has and is easy to manufacture, and a manufacturing method thereof.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The probe structure and its manufacturing method, the wafer batch contact board and its manufacturing method according to the present invention have the following configurations.
[0008]
(Configuration 1) A bump contact provided on one surface of an insulating substrate is electrically connected to an electrode constituting a part of a conductive circuit provided on the other surface and / or inside the insulating substrate. Wherein the bump contact has a surface roughness of Rmax = 0.01-0.8 μm, Ra = 0.001-0.4 μm, and Rmax / Ra = 2-10. Construction.
[0009]
(Structure 2) The surface of the bump contact has a protrusion shape in which the protrusion pitch based on the surface roughness is 0.1 to 0.8 μm and the protrusion thickness is 1/3 or more of the protrusion pitch. The probe structure according to Configuration 1, which is characterized in that:
[0010]
(Configuration 3) A bump contact provided on one surface of the insulating substrate and an electrode constituting a part of a conductive circuit provided on the other surface and / or inside of the insulating substrate are electrically connected. A probe structure, characterized in that an uneven layer formed by gathering fine grains is formed on at least the surface of the bump contact.
[0011]
(Structure 4) The probe structure according to Structure 3, wherein the bump contact has a basic shape portion composed of a single layer and an uneven layer formed directly on the surface of the basic shape portion.
[0012]
(Structure 5) Structure 3 characterized in that the surface roughness of the bump contact is Rmax = 0.01 to 0.8 μm, Ra = 0.001 to 0.4 μm, and Rmax / Ra = 2 to 10. Or the probe structure of 4.
[0013]
(Configuration 6) The probe structure according to any one of Configurations 3 to 5, wherein the fine grains have a grain size of 5 to 200 nm.
[0014]
(Arrangement 7) The probe structure according to any one of Arrangements 3 to 6, wherein the hardness of the surface uneven layer is 800 Hk to 1000 Hk.
[0015]
(Configuration 8) The probe structure according to any one of Configurations 3 to 7, wherein the basic shape portion has a shape protruding into a smooth hemisphere, and has a hardness of 100 Hk or more and 800 Hk or less.
[0016]
(Configuration 9) A matte rhodium-plated bump is provided on the surface of a basic shape portion made of nickel alone or a nickel alloy without interposing an inert layer, and is used for a burn-in test. The probe structure according to any one of Configurations 1 to 8, wherein
[0017]
(Structure 10) Structure 1 characterized by having a strike formed of gold and a matte rhodium-plated bump on a surface of a basic shape portion made of nickel alone or a nickel alloy, and used for a burn-in test. 9. The probe structure according to any one of claims 1 to 8.
[0018]
(Configuration 11) A wafer batch contact board used for batch testing of a large number of semiconductor devices formed on a wafer,
The probe structure according to any one of Configurations 1 to 10,
A multilayer wiring board having a structure in which wiring is stacked via an insulating layer and upper and lower wirings are connected via a contact hole formed in the insulating layer,
A wafer batch contact board, comprising: a conductive member that electrically connects the multilayer wiring board and the probe structure.
[0019]
(Configuration 12) A step of providing a basic shape portion of a bump contact on one surface of an insulating substrate, and a step of providing an electrode constituting at least a part of a conductive circuit on the other surface and / or inside of the insulating substrate. And a step of conducting the basic shape portion of the bump contact and an electrode constituting a part of the conductive circuit,
A method of manufacturing a probe structure, comprising a step of performing matte plating without substantially exposing the surface of the basic shape portion to the atmosphere.
[0020]
(Structure 13) The method for manufacturing a probe structure according to Structure 12, wherein an anti-oxidation layer for preventing oxidation of the basic shape portion is formed before the surface of the basic shape portion is subjected to matte plating.
[0021]
(Structure 14) The method for manufacturing a probe structure according to Structure 13, wherein the thickness of the antioxidant layer is 0.001 to 0.05 μm.
[0022]
(Configuration 15) The current density of the matte plating is 0.1 A / dm.2~ 1.0A / dm215. The method of manufacturing a probe structure according to any one of Configurations 12 to 14, wherein the current density is always constant.
[0023]
(Structure 16) The method of manufacturing a probe structure according to any one of structures 12 to 15, wherein the matte plating material is rhodium.
[0024]
(Arrangement 17) A step of preparing a probe structure obtained by the method of manufacturing a probe structure according to any one of Arrangements 12 to 16,
Laminating wiring via an insulating layer, preparing a multilayer wiring board having a structure in which upper and lower wiring is connected via a contact hole formed in the insulating layer,
A step of preparing a conductive member for electrically connecting the multilayer wiring board and the probe structure,
Assembling the probe structure, the conductive member, and the multilayer wiring board, and manufacturing a wafer package contact board.
[0025]
[Action]
According to Configuration 1, by setting the surface roughness of the bump contact to Rmax = 0.01 to 0.8 μm, Ra = 0.001 to 0.4 μm, and Rmax / Ra = 2 to 10, Has excellent durability against repeated contact, and can maintain stable contact resistance.
As the substantial roughness in the surface roughened state, for example, when the contact target portion is an electrode made of aluminum, the oxide film is usually formed with a thickness of 0.01 μm to 0.1 μm, so that Rmax = 0. About 01 to 0.8 μm and about Ra = 0.001 to 0.4 μm are preferable because they break the oxide film and do not damage the entire electrode. When the surface roughness is less than Rmax = 0.01 μm or less than Ra = 0.001 μm, the effect of breaking through the metal oxide film that is the contact target portion is small even when the contact is made, and conversely, Rmax = 0.8 μm and Ra = 0. If it exceeds 4 μm, the aluminum film of the pad will penetrate, and the electrode will be damaged. Further, as the surface roughness increases, when the bump contact is pressed against the contact target portion, there is a problem that the metal of the contact target portion adheres to the groove on the surface and remains. Preferred surface roughness is Rmax = 0.1 to 0.5 μm and Ra = 0.05 to 0.25 μm.
On the other hand, when the ratio of Rmax to Ra (Rmax / Ra) exceeds 10, the variation in surface roughness tends to be large, protruding projections may be formed, the projection strength is low, and the durability is low. This is not preferable because low projections are formed. Further, when Rmax / Ra is less than 2, the variation in surface roughness is small, but it is difficult to manufacture, so that 2 or more is preferable.
Even when the surface oxide film is not a problem, it is preferable that Rmax, Ra, and Rmax / Ra are within the above ranges, because the contact area is large, the contact resistance is low, and stable contact can be obtained.
[0026]
According to the configuration 2, the pitch of the projections (distance between the projections related to the contact) is 0.1 to 0.8 μm, the projection shape has a pitch not exceeding Rmax, and the projection thickness (1/1) is used. By making the projection shape such that the thickness at the height of 2 is 1/3 or more of the projection pitch, it has more excellent durability against repetition with the object to be measured, and more stable contact. Resistance can be maintained. Here, the pitch of the protrusions is the distance between the centers of the protrusions involved in the contact. The center of the protrusion can be the center of the apex of the protrusion or the size of the protrusion (the contour of the bottom of the protrusion). Further, as shown in FIG. 6, when the surface state of a bump contact is observed with a scanning electron microscope (SEM), for example, as shown in FIG. 6, the distance from the apex of the projection related to the contact to the contour of the projection bottom is measured. The size (diameter) when a similar figure having a half distance is drawn is defined as the projection thickness (assuming the thickness at half height). In the case where the bump contact surface is a concavo-convex layer (projection) formed by aggregating fine grains as in the configuration 3, the apex of the grain corresponding to the maximum height of the fine grains is set to the projection related to the contact. And the thickness of the projection is measured with the bottom of the projection formed of the aggregate of fine grains as the bottom of the projection. 1 μm2By having one or more projections per contact, a high projection density can be obtained. By obtaining a high projection density, a larger contact area can be obtained when the object comes into contact with the object to be measured, whereby a stable contact resistance can be obtained. Preferred projection density is 1 μm21 or more and 50 or less, more preferably 1 μm21 or more and 30 or less, more preferably 1 μm2One or more and 10 or less are desirable. The protrusion here refers to a protrusion related to contact. In the case of a concavo-convex layer (protrusion) formed by collecting fine grains as in Configuration 3, a fine grain aggregate is formed as one protrusion. Is considered. If the density of the projections is too high, the thickness of the projections becomes small, and the durability of the projections becomes poor.
[0027]
According to the third aspect, a minute film is formed by gathering the fine grains on the surface of the bump contact portion, so that the adhesion to the basic shape portion is increased, and the protrusion density is increased. And a stable and uneven layer having a high thickness is formed. Even when the size of the apex of the protrusion itself is large, the oxide film of the contact target can be easily damaged because the minute grains are exposed on the surface.
In addition, the uneven layer formed by gathering minute grains (grain) is formed on the surface of the bump contact without the interposition of the inactive layer. This is preferable because it is possible to avoid a decrease in the adhesive force of the projection and a variation in the form of the projection.
Further, when the material of the uneven layer is rhodium or the like and is formed by a strongly acidic plating solution, the surface of the basic shape portion is oxidized and an inactive layer is formed, resulting in poor adhesion or film growth. May become non-uniform (a variation in the shape of the protrusion may occur), which may not be preferable. In this case, the inconvenience can be avoided by interposing an antioxidant layer for preventing oxidation of the basic shape portion as shown in Configuration 10.
Note that a concavo-convex layer in which minute grains are aggregated may be formed on a surface of an electrode or the like which constitutes a part of a conductive circuit provided on the other surface of the insulating substrate. The fine grains formed on the surface of the bump contact portion may be formed randomly or may be formed with a certain regularity.
[0028]
According to the fourth aspect, the bump contact has a basic shape portion composed of a single layer and an uneven layer formed directly on the surface of the basic shape portion. Deterioration of adhesion of the protruding portion caused when a layer is interposed can be avoided. Further, since no intermediate layer is interposed, the production is easy.
As a preferred form of the bump in the probe structure of the present invention, it is preferable that the bump contact is divided into a basic shape portion and an uneven layer having a surface roughness by matte plating described later.
The hardness of the matte plating surface needs to have a hardness that can withstand repeated contact with the contact target portion on the inspection object, and is therefore preferably 800 Hk or more and 1000 Hk or less.
[0029]
According to the configuration 5, the surface roughness of the bump contact is Rmax = 0.01 to 0.8 μm, Ra = 0.001 to 0.4 μm, and Rmax / Ra = 2 to 10, whereby the configurations 3 and 4 are obtained. In addition to the effects described above, the same effects as in configuration 1 can be obtained. The more preferable range of the surface roughness of the pump contact is the same as that of the first configuration.
By satisfying the requirements of Configuration 2 in addition to the requirements of Configuration 5, the same effects as those of Configuration 2 can be further obtained.
[0030]
According to the sixth aspect, the effect of the third aspect can be reliably obtained because the fine grains have a grain size of 5 to 200 nm.
The preferred grain size is 5 to 100 nm, more preferably 10 to 50 nm.
The size of the grain aggregate (projection) formed by aggregation of fine grains is preferably from 0.02 to 1 μm, and more preferably from 0.1 to 0.4 μm.
[0031]
As shown in Configuration 7, the hardness of the surface uneven layer is preferably 800 Hk to 1000 Hk.
When the hardness is less than 800 Hk, the uneven layer on the surface is easily damaged at the time of contact with the contact target portion of the test object, and when the hardness is more than 1000 Hk, cracks are easily generated. The surface uneven layer is a layer having a surface roughness, is hardly damaged by repeated contact with the contact target portion, and is required to have higher hardness than the contact target portion. In addition, by providing a property that has corrosion resistance and can control the transfer and diffusion of another metal from the contact target portion, the contact resistance can be kept low.
When a noble metal is used for the surface uneven layer, the noble metal may be either a single metal or an alloy, but the base metal is diffused to the surface and oxidized to increase the contact resistance and the internal stress due to organic impurities. In order to suppress the occurrence of cracks and the like, it is preferable that 99% or more is a noble metal. In the case of an alloy, a combination of a noble metal having corrosion resistance and hardly diffusing is preferable, and a combination of rhodium and ruthenium is exemplified.
[0032]
According to the configuration 8, if the hardness of the basic shape portion is less than 100 Hk, the bump contact portion is easily deformed when the bump contact portion comes into contact with the contact target portion and pressure is applied, and if the hardness exceeds 800 Hk, cracks are easily generated. .
The material forming the basic shape portion has crystallographic consistency, good adhesion, and diffusion with respect to the material forming the electrodes forming part of the conductive circuit (electrodes electrically connected to the bump contacts). It is preferable that it is difficult to perform. For example, when the material of the electrode constituting a part of the conductive circuit is copper, the material of the basic shape portion is preferably a combination of nickel and a nickel alloy.
It is preferable that the shape of the basic shape portion be a shape that protrudes into a smooth hemisphere.
[0033]
According to the ninth aspect, in addition to the effects of the first to eighth aspects, a matte rhodium-plated bump is provided on the surface of the basic shape portion made of nickel alone or a nickel alloy without interposing an inert layer. Since the contact resistance is low from the beginning of the contact, and the contact resistance is kept low even if the time elapses in a state where heat is applied, the contact resistance is suitable for a burn-in test.
Further, similarly to the structure 10, by providing a gold strike plating and a matte rhodium plated bump on the surface of the basic shape portion made of nickel alone or a nickel alloy, in addition to the effects of the structures 1 to 8, Since the contact resistance is low from the beginning of the contact, and the contact resistance is kept low even if the time elapses in a state where heat is applied, the contact resistance is suitable for a burn-in test. Configuration 9 is better in simplifying the manufacturing process. However, in the case of forming by using a strongly acidic plating solution such as matte rhodium plating, the oxidation of nickel alone or the surface of nickel alloy is surely prevented, and And the variation in the shape of the projections is reliably suppressed, and the reliability is improved.
[0034]
According to Configuration 11, since it is a wafer batch contact board having a probe structure having excellent characteristics as in Configurations 1 to 10, there is no variation in contact resistance, and a highly reliable and error-free test can be performed in a burn-in test. It can be carried out.
[0035]
According to the twelfth aspect, the matte plating is performed (for example, continuously) without substantially exposing the surface of the basic shape part to the atmosphere, so that the matte part with the basic shape part is firmly matte. It is possible to obtain a bump contact having a surface roughness (uneven layer) by plating.
The process of performing the matte plating of the surface layer without substantially exposing the basic shape part to the atmosphere, for example, after forming the basic shape part by a plating method, until performing the matte plating of the surface layer, This is a process in which the bump contacts are not exposed to the atmosphere. Specifically, after setting the insulating substrate in a jig, placing it in a plating tank and forming the basic shape portion by plating, when removing the jig from the plating tank to perform the next surface plating, the plating jig Rinse the plating solution used to form the basic shape portion attached to the surface, and apply pure water to the bump contacts before and after performing the matte plating on the surface layer and before and after the treatment. This is a process in which the bump contacts are not exposed to the atmosphere from the end of the formation of the basic shape portion to the stage of entering the plating solution for matte plating with the contacts being covered. Not only in the water film, but also in the step of activating the surface of the basic shape portion by the sulfuric acid treatment, the bump contact is not exposed to the air. As a plating method, even when two types of plating are continuously performed in the same tank, similarly, pure water is always applied to the bump contacts during rinsing of the plating solution, pre-plating treatment and rinsing, and the bump contacts are exposed to the atmosphere. Do not let.
The term “matte plating” refers to plating that has a surface property that is more diffusely reflected than specular reflection, has no gloss, and is not smooth.
When the bump contact of the basic shape portion is exposed to the atmosphere before the surface layer plating is formed, the contact surface is in an inactive state, and the adhesion between the next surface layer plating becomes poor. This inactive state of the contact surface is remarkable especially when nickel or a nickel alloy is used, and it is difficult to activate by a pretreatment.
By performing matte plating without exposing the surface of the basic shape part to the atmosphere, strong adhesion between each material is obtained, and it is difficult to lose even with repeated contact with the contact target part Become.
[0036]
Further, as in the configuration 13, in order to prevent the surface of the basic shape portion from being exposed to the atmosphere, an antioxidant layer for preventing oxidation of the basic shape portion may be formed before forming the matte plating. good. When the thickness of the antioxidant layer is large, a decrease in the adhesion of the projections and a variation in the form of the projections occur.
As in Structure 14, the thickness of the antioxidant layer is preferably from 0.001 to 0.05 μm. As a method of forming the oxidation preventing layer having such a thickness, for example, strike plating and the like can be mentioned. Examples of the material of the antioxidant film include gold, silver, and palladium.
In particular, when the material of the uneven layer is rhodium or the like formed with a strongly acidic plating solution, the surface of the basic shape portion is oxidized even if it is not substantially exposed to the atmosphere, and an inactive layer is formed. This is particularly effective because the properties are deteriorated and the film growth becomes non-uniform (variations in the form of projections occur).
[0037]
According to the configuration 15, the plating current density at the time of forming the surface uneven layer is set to a relatively low current density (specifically, 0.1 A / dm.2~ 1.0A / dm2By forming the surface uneven layer as ()), it is easy to control the surface roughness state. Therefore, even when a large number of bump contacts are provided on the substrate, the surface condition of each bump contact can be brought close to a constant mode, and the variation in the contact state between the contact target portion and each bump contact is reduced. Less.
In addition, since the current density in the matte plating is always kept constant, the current density is stabilized, and the shape of the projection does not vary.
Further, by changing the current density, the amount of brightener, and the plating material in the plating process, the surface roughness state and the projection density can be controlled, and the surface roughness suitable for breaking through the oxide film on the electrode portion can be controlled. Can be formed.
[0038]
According to Configuration 16, since the matte plating material is rhodium, strong adhesion can be obtained, and it is difficult for the matte plating material to be dropped even in repeated contact with the contact target portion. Further, by changing the current density, the amount of brightener, and the plating material in the plating step, the surface roughness state and the projection density can be controlled with high accuracy.
[0039]
According to the configuration 17, since a wafer batch contact board having a probe structure having excellent characteristics as in the configurations 12 to 16 can be obtained, there is no variation in the contact resistance, the reliability is high in the burn-in test, and the error-free test is performed. It can be performed.
[0040]
According to the present invention, it is possible to suppress the change in the contact resistance when the contact is repeated 300 times to 1Ω or less.
[0041]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the probe structure of the present invention will be described in detail together with a method of manufacturing the same.
FIG. 1 is a sectional view schematically showing an example of a probe structure according to the present invention. In the probe structure shown in FIG. 1, a bump contact 2 is provided on one surface of an insulating substrate 1 and an electrode 3 constituting a part of a conductive circuit is provided on the other surface of the insulating substrate 1. A through-hole 5 is formed in the insulating substrate 1, and the bump contact 2 and the electrode 3 constituting a part of the conductive circuit are located on the front and back of the insulating substrate with each other. Conduction 5 is formed by a conduction portion 4 made of a conductive substance. The bump contact 2 includes a hemispherical basic shape portion 2a and a surface layer 2e having a surface roughness on its surface. In the example shown in the figure, the basic shape portion 2a has a single-layer structure, and a surface layer 2e having a surface roughness by non-selective plating is formed on the surface of the basic shape portion 2a. Further, the example of FIG. 7 has a multi-layer structure in which an antioxidant layer is formed on the surface of the basic shape portion 2a, and a surface layer 2e having a surface roughness by matte plating is formed on the surface of the antioxidant layer. . The surface layer 2e having the surface roughness by the non-selective plating is formed by gathering fine grains formed at random.
[0042]
The insulating substrate is not particularly limited as long as it has electrical insulating properties, but preferably has flexibility as well as insulating properties. Specifically, polyimide-based resin, polyester-based resin, epoxy-based resin, urethane-based Resins, polystyrene resins, polyethylene resins, polyamide resins, ABS resins, polycarbonate resins, silicone resins and the like can be selected according to the purpose irrespective of thermosetting resins or thermoplastic resins. Among these resins, it is preferable to use a polyimide resin that exhibits excellent heat resistance, chemical resistance, and mechanical strength. Although the thickness of the insulating substrate can be arbitrarily selected, it is usually 2 μm to 500 μm, preferably 10 μm to 150 μm in order to have sufficient mechanical strength and flexibility. Furthermore, in the case of a probe structure used for applications such as a burn-in board and a probe card, an insulating resin film of about 10 μm to 50 μm is preferable.
[0043]
The electrode forming a part of the conductive circuit is formed inside the position where the bump contact is to be formed on the insulating substrate or at a position corresponding to the back surface, and is electrically connected to the bump contact. The conductive circuit includes, in addition to a circuit pattern formed by a conductor / semiconductor, an element constituting a circuit such as a contact portion, a coil, a resistor, and a capacitor.
The conductive circuit can be formed outside the insulating substrate (for example, a wiring substrate). The material of the electrode constituting the conductive circuit or a part thereof is not particularly limited as long as it has conductivity regardless of a conductor or a semiconductor, and a known good conductor metal is preferable. For example, copper, gold, silver, platinum, lead, tin, nickel, iron, cobalt, indium, rhodium, chromium, tungsten, ruthenium and other single metals, or various alloys containing these components, such as solder, nickel-tin, Gold-cobalt and the like. Further, a stacked structure using a plurality of types of the above metals and alloys may be used. Further, the thickness of the conductive circuit and the electrodes constituting a part thereof are not limited.
As a method of forming a conductive circuit or an electrode constituting a part thereof, a method of forming a conductive material layer on the entire surface of an insulating substrate and removing other portions by etching or the like so as to leave a desired circuit pattern. And the like.
[0044]
The hole diameter of the through-hole for communicating the electrode forming a part of the conductive circuit with the bump contact is not limited, but by increasing the through-hole adjacent to each other so that the adjacent through-holes are not connected, the electric resistance of the conductive portion is reduced. It is preferable because it can be made smaller. The practical hole diameter of the through hole is preferably from 5 μm to 200 μm, particularly preferably from about 10 μm to 80 μm. Methods for forming through holes include laser processing, photolithography, chemical etching using a resist with different chemical resistance from the insulating substrate, plasma processing, and mechanical processing such as punching. Is mentioned. Among these methods, laser processing with excimer laser, carbon dioxide laser, YAG laser, etc., enables fine processing of through holes with arbitrary hole diameters and pitches between holes, and can respond to fine pitch bump contacts. This is the preferred method. The through holes are formed not only perpendicularly to the surface of the insulating substrate but also at a predetermined angle with respect to the surface of the insulating substrate, and the electrodes are slightly shifted from the positions directly behind each other. And the bump contact can be conducted.
[0045]
The conductive portion may be formed in the through hole so as to electrically connect the contact portion and an electrode constituting a part of the conductive circuit, and the conductive material is filled in the through hole. And a conductive material layer formed on the wall surface of a through-hole, such as through-hole plating. Examples of a method of forming the conductive portion include a film forming method such as an electrolytic plating method, an electroless plating method, and a CVD method, and a method of mechanically inserting a conductive substance into a through hole. Among these methods, the method of exposing an electrode constituting a part of the conductive circuit in the through hole and filling the through hole with a conductive material by electrolytic plating using this electrode as a negative electrode provides reliable conduction. It is preferable because it is obtained and simple.
[0046]
The basic shape of the bump contact may be convex, concave, or any shape depending on the shape of the contact target portion, regardless of whether or not the bump contact protrudes from the insulating substrate surface. Similarly to the above, a smooth hemispherical projection is most useful. The hemisphere here includes not only a perfect hemisphere but also a shape protruding with a smooth and monotonous curved surface.
[0047]
The method of manufacturing the basic shape portion is not limited, but a preferable example is a manufacturing method including the following steps.
The manufacturing method when the basic shape portion has a single-layer structure will be described below.
A position where a bump contact is to be formed on the surface of the insulating substrate is determined, and an electrode constituting a part of the conductive circuit is formed inside the substrate or at a position on the back surface corresponding to the position. A hole (through hole) is formed at the position where the bump contact is to be formed, and an electrode constituting a part of the conductive circuit is exposed at the bottom of the through hole. Here, the through hole is a hole that communicates from one surface of the insulating substrate to the electrode constituting a part of the conductive circuit. By electroless plating, a conductive material is deposited and filled in the through-hole with an electrode constituting a part of the conductive circuit as a negative electrode to form a conductive portion. Further, the same substance as the conductive substance is used as a bump contact material, and the deposition is continued so that the material is grown so as to protrude into a smooth hemisphere from the surface of the insulating substrate to obtain a basic shape portion of the bump contact. However, in the above step, the deposition may be stopped before the through-hole is filled with the conductive substance, and a portion that is concave with respect to the surface of the insulating substrate may be used as the basic shape portion. From the viewpoint of close contact between materials and ease of production, it is preferable that the basic shape portion is formed into a single structure (single-layer structure) by depositing only the same material.
[0048]
Next, an embodiment in which the basic shape portion has a single-layer structure as shown in FIG. 1 will be described. The bump contact 2 in FIG. 1 has a two-layer structure of a basic shape portion 2a and a surface layer 2e.
The basic shape portion is connected to the electrode via a conductive portion, similarly to a known bump contact, and serves as a core inside the surface layer of the bump contact to support the strength of the contact. The hardness of the basic shape portion is preferably 100 Hk or more and 800 Hk or less, preferably 200 Hk to 600 Hk, and more preferably 300 Hk to 600 Hk. If the hardness is less than 100 Hk, the bump contact portion is likely to be deformed when a pressure is applied due to contact with the contact target portion, and if the hardness exceeds 800 Hk, cracks are liable to occur. The material for forming such a basic shape portion is not particularly limited, but an inexpensive good conductor metal used for a known bump is preferable, and examples thereof include nickel, a nickel-tin alloy, a nickel-palladium alloy, and copper. You.
[0049]
It is preferable that the material forming the basic shape portion has a crystallographic consistency with the material forming the conductive circuit, has good adhesion, and hardly diffuses. For example, when the material of the conductive circuit is copper, nickel or a nickel alloy is a preferable combination as the material of the basic shape portion.
[0050]
The surface uneven layer is a layer having a surface roughness, is hardly damaged by repeated contact with the contact target portion, and is required to have higher hardness than the contact target portion. In addition, the contact resistance can be maintained at a low level by having corrosion resistance and being capable of controlling the transfer / diffusion of another metal from the contact target portion. The hardness of the surface layer is preferably 800 Hk or more and 1000 Hk or less, and the preferred range is 850 Hk to 1000 Hk, and particularly preferably 900 Hk to 1000 Hk. When the hardness is less than 800 Hk, the uneven layer on the surface is easily damaged when the test object comes into contact with the conductor, and when the hardness is more than 1000 Hk, cracks are easily generated. As a material of such a surface uneven layer, a metal having corrosion resistance and a property as a barrier for preventing diffusion of a metal transferred from a contact target portion is preferable, and rhodium, ruthenium, cobalt, chromium, tungsten, and the like are preferable. Noble metals are exemplified.
[0051]
When the above-mentioned noble metal is used for the surface uneven layer, the noble metal may be a single metal or an alloy, but an increase in contact resistance due to the base metal being diffused and oxidized to the surface, and an increase in internal stress due to organic impurities. In order to suppress the increase and the occurrence of cracks, it is preferable that 99% or more is a noble metal. In the case of an alloy, a combination of a noble metal having corrosion resistance and hardly diffusing is preferable, and a combination of rhodium and ruthenium is exemplified. The thickness of the surface uneven layer is preferably a thickness capable of exhibiting abrasion resistance of the object to be inspected to the contact target portion.
In the case of a multi-layer structure in which an antioxidant layer is formed on the surface of the basic shape portion 2a, only a step of forming an antioxidant layer is added between the formation of the basic shape portion 2a and the formation of the surface uneven layer. Other than that, it is the same as the above-mentioned manufacturing method. The antioxidant layer has a function of suppressing a decrease in the adhesive force of the uneven layer (projection) on the surface layer due to the oxidation of the basic shape portion and a variation in the form of the projection. The material of the antioxidant layer may be any material other than the material formed by the strongly acidic plating solution. This is because if a strongly acidic plating solution is used, the basic shape portion is oxidized during the formation process on the basic shape portion surface. For example, gold, silver, palladium, and the like, which can be formed with a weakly acidic, neutral, or alkaline plating solution, may be used. Further, when the thickness of the antioxidant layer is large, a decrease in the adhesion of the projections and variations in the morphology of the projections occur. Therefore, the thickness is preferably 0.001 to 0.05 μm. And strike plating.
[0052]
【Example】
Example 1
Probe structure with single-layer basic shape
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. In this embodiment, the structure of the bump contact schematically shown in FIG. 1, that is, a surface layer (irregular layer) having a single layer horizontal structure of the basic shape and having a surface roughness by continuous matte plating on the surface is used. A probe structure having the formed bump contacts (used for a wafer batch burn-in test) was actually manufactured.
Specifically, as shown in FIG. 2A, a two-layer film having a structure in which a commercially available polyimide film 11 and a copper foil 13 are bonded to each other (for example, Esperflex; Sumitomo Metal Mining Co., Ltd .; polyimide) As shown in FIG. 2B, a KrF excimer laser (wavelength: 248 nm) is applied to the polyimide film 11 at a position where a bump contact is to be formed, and a through hole 15 having an inner diameter of 30 μm is used. Was formed, and the copper foil 13 was exposed at the bottom of the through hole.
Next, plasma ashing was performed to remove carbon adhering to the polyimide surface when performing through-hole processing with an excimer laser and to improve wettability of the polyimide surface with a plating solution.
[0053]
Next, after protecting the copper foil surface on the front side so as not to be plated, a plating electrode is connected to a part of the copper foil 13 and electroplating of a nickel alloy is performed using the copper foil exposed in the through hole 15 as a negative electrode. went. More specifically, as shown in FIG. 2 (c), a nickel alloy is deposited and filled in the through-holes 15, and furthermore, the deposition is continued to grow in a hemispherical shape to a height protruding 25 μm from the polyimide surface, thereby forming a single layer structure. Of the basic shape portion 12a. The basic shape portion 12a made of the nickel alloy is transferred to a water washing step so as not to be exposed to the air, and after rinsing, the surface shape of the basic shape portion is activated by a 5% sulfuric acid treatment. After water washing again, the plating current density is 0.5 A / dm.2, And a matte rhodium plating was performed while always maintaining a constant plating current density. During the period from the start of the nickel alloy plating to the end of the matte rhodium plating, the basic shape portion was washed with water and subjected to a pre-treatment process without being exposed to the air, and the treatment was performed continuously without any time (continuous). Matte rhodium plating).
Continuous matte rhodium plating (thickness of aggregates of fine grains) was deposited to a thickness of 2 μm to obtain a surface state with surface roughness Rmax = 0.5 μm, Ra = 0.1 μm, and Rmax / Ra = 5. . In addition, as a method of measuring the surface roughness, the surface roughness of the actual bump contact surface was measured by a stylus method using a surface shape measuring device (TENCOR INSTRUMENTS: Tencor P2).
Finally, the copper foil 13 was patterned by etching to form a conductive circuit and an electrode constituting a part thereof (not shown), thereby obtaining a probe structure shown in FIG.
[0054]
When the surface condition of the bump contact portion was observed with a scanning electron microscope (SEM), the results were as shown in FIGS. 3 and 4. As shown in FIG. It had been. When the grain size was measured, it was 5 nm to 200 nm, and the average grain size was 80 nm. The size of the projections formed by the aggregation of grains is about 0.3 μm to about 0.6 μm, and the projection density is 1 μm.21 to 7 pieces. The thickness of the projection is about 0.1 μm to about 0.3 μm, the pitch of the projection is about 0.25 μm to about 0.6 μm, and the thickness of the projection is about 2/5 to about 1 / 2 (1/3 or more). When a tape peeling test was performed using an adhesive tape (for example, Nichiban Co., Ltd .: Cellotape), the continuous matte rhodium plating layer was not peeled.
The hardness of the nickel-alloy basic shape portion and the continuous matte rhodium plating layer were measured with a micro Vickers hardness meter, respectively, to be 600 Hk and 900 Hk, respectively.
[0055]
Comparative Example 1
After forming a pump contact made of a nickel alloy in Example 1, the resultant was left in the air for 10 minutes, and then subjected to matte rhodium plating as in Example 1 (discontinuous matte plating). As a result, the surface roughness of the bump contact was Rmax = 1.0 μm, Ra = 0.02 μm, and Rmax / Ra = 50. In addition, analysis of the bumps obtained by the discontinuous matte plating confirmed that an inactive state composed of nickel oxide was present between the nickel alloy and the rhodium layer. As a result, the adhesion of rhodium particles to the surface of the nickel alloy varied, and Rmax / Ra greatly exceeded 10. Then, the adhesive strength of the entire rhodium layer was weakened, and the surface rhodium layer was cracked or chipped due to repeated contact with the contact object, resulting in markedly reduced durability. In addition, the height of the projections may be high and the projections themselves may be thin. Due to the repeated contact between the bump contact and the contact target portion, the bumps may easily drop off from the bump surface and the contact resistance may change. Further, it is difficult to form the microprojections with a constant height (surface roughness), unevenness of the roughness, projection density, etc., and the contact resistance varies from bump to bump.
Further, the rhodium layer was easily peeled off by a tape peeling test using an adhesive tape (for example, Cellotape manufactured by Nichiban Co., Ltd.).
[0056]
Examples 2 to 5, 8 to 10 and Comparative Examples 2 to 5
Probe structures having different surface roughness of the bump contact surface were prepared in the same manner as in Example 1 except that the plating current density and the amount of the brightener in the continuous matte rhodium plating step were appropriately adjusted. The surface roughness, Rmax / Ra, and grain size of the obtained bump were measured, and the results are as shown in Table 1.
[0057]
[Table 1]
Figure 0003601697
[0058]
Examples 6-7 and Comparative Examples 6-7
The plating current density in the example was 0.1 A / dm.2(Example 6), 1.0 A / dm2(Example 7), 0.05 A / dm2(Comparative Example 6), 1.5 A / dm2A probe structure was prepared in the same manner as in Example 1 except that the structure was changed to (Comparative Example 7). The surface roughness, Rmax / Ra, and grain size of the obtained bump were measured, and the results are as shown in Table 2.
[0059]
[Table 2]
Figure 0003601697
[0060]
Evaluation of contact state
As a contact target part, an aluminum chip obtained by evaporating aluminum with a thickness of 1 μm on a glass substrate was used to evaluate the contact state of the probe structures with different surface roughness obtained above, and formed by continuous matte rhodium plating When the surface roughness of the surface layer is Rmax = 0.01 μm to 0.8 μm, Ra = 0.001 μm to 0.4 μm, and Rmax / Ra = 2 to 10 (the above Examples 1 to 10), an aluminum oxide film is used. Was preferably broken, and when the load per bump was 1.0 g, a low contact resistance of 1 Ω or less was obtained, and it was confirmed that this contributed to stabilization of the contact resistance. The contact object was repeatedly evaluated 300 times under a load of 10 g, and as a result, the bump contact formed with the rhodium layer by discontinuous matte plating was broken or chipped by the rhodium layer in one or two contacts. There has occurred. When the rhodium layer was formed by continuous matte plating, the rhodium layer did not crack or chip, and no decrease in contact resistance was observed (FIG. 5). The surface condition of the bump contact where cracks and chips were not generated by repeated contact was observed and evaluated with a microscope, and the surface roughness of the surface layer formed by continuous matte plating was Rmax = 0.01 μm to 0.8 μm. , Ra = 0.00 μm to 0.4 μm, and Rmax / Ra = 2 to 10 (Examples 1 to 10), no deterioration was observed in the projections on the surface layer.
Further, when a contact repetition test was performed on the aluminum chip using the probe structures obtained in the above Examples 1 to 10, the abrasion and chipping of the surface were extremely small as compared with the conventional one, and a highly reliable contact was obtained. The condition could be maintained for a longer time.
[0061]
On the other hand, in Comparative Examples 3, 5, and 7, since the surface roughness was large, the aluminum film as the inspection target portion was penetrated, and the electrodes were damaged. Further, in Comparative Examples 2, 3, 4, and 7, the dispersion (Rmax / Ra) of the surface roughness was large, and deterioration such as dropout of the projections due to repeated contact was observed in the high projections. In particular, in Comparative Examples 3 and 7, the protrusions were often missing.
In Comparative Examples 2, 4, and 6, since the surface roughness is small, even if the bump is brought into contact with the inspection target portion, the effect of breaking through the metal oxide film is small, and the contact resistance varies between bump contacts. did.
In Comparative Examples 6 and 7, since plating was performed at a current density that largely deviated from the appropriate current density of rhodium plating, the deposition of rhodium was not stable, and the grain size was increased at locations other than the point where the surface roughness was measured ( (200 nm or more), and bumps in which plating abnormally precipitated, such as extremely large surface roughness, occurred.
[0062]
Comparative Example 8
When performing continuous matte rhodium plating, the current density was changed to obtain a probe structure having bump contacts shown in FIG.
As a result, it was confirmed that when the current density was changed during plating, the current density was not stabilized, and the form of the projections was varied.
[0063]
Comparative Example 9
A probe structure was prepared in the same manner as in Example 1 or Comparative Example 1 except that an intermediate layer made of gold plating was provided on the surface of a basic shape portion made of a nickel alloy, and the surface was subjected to continuous or discontinuous matte rhodium plating. Got.
As a result, in all cases, the adhesion strength of the rhodium plating was weak, and it was peeled off.
[0064]
Example 11
Multi-layer probe structure with anti-oxidation layer formed on the surface of basic shape part
After forming the basic shape portion 12a in the first embodiment, the probe structure (in the same manner as in the first embodiment) except that the Au (gold) strike plating was performed by a weakly acidic Au (gold) strike plating bath as an antioxidant layer. Used for burn-in test applications). The conditions for strike plating of Au were set so that the film thickness was 0.05 μm or less.
As a result, on the surface of the bump contact portion, fine grains formed at random are gathered to form irregularities on the surface, and the surface roughness is Rmax = 0.4 μm, Ra = 0.1 μm, Rmax / Ra. = 4, the grain size was 10 to 150 nm, and the average grain size was about 100 nm. Further, when a tape peeling test was performed using an adhesive tape (for example, cell tape, manufactured by Nichiban Co., Ltd.), the continuous matte rhodium plating layer was not peeled. In addition, the same contact state evaluation test as described above (repeated evaluation of 300 times with a load of 10 g against the contact object) showed that the resistance was constant at around 0.45Ω.
[0065]
Example 12
As shown in FIG. 8, a membrane ring 10 having the probe structure described in the above embodiment and supporting the polyimide film 11 in a state where the polyimide film 11 is spread on a silicon nitride ring 16 is manufactured, and the membrane ring 10 is formed on a vacuum chuck (not shown). Ring 10, anisotropic conductive rubber sheet 20 for electrically connecting the probe structure and the glass multilayer wiring board, and glass multilayer wiring board 30 on Si wafer 40 (having electrode pads made of aluminum) placed on The devices were placed in this order, and the whole was suction-fixed, and a burn-in test (Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-231019) was performed using a tester in which each device on the wafer 40 was connected to the glass multilayer wiring board 30 via a printed board. The burn-in test was performed by increasing the temperature from room temperature to a set temperature of 80 to 150 ° C.
As a result, the bump made of nickel alloy plated with continuous matte rhodium plated manufactured by the manufacturing method of the example has a low contact resistance from the beginning of contact (at room temperature), and the time elapses when heat is applied. However, the contact resistance was kept low. Further, the adhesion of the projections by continuous matte rhodium plating was strong, the projections were excellent in strength, the deterioration was small with repeated contact, and the contact resistance did not vary for each bump contact.
On the other hand, the contact resistance of a bump made of a nickel alloy tends to decrease with the passage of time while being heated.
The bump made of a nickel alloy plated with gold (film thickness: 1 μm) (Comparative Example 9) has a low contact resistance at the beginning of contact, but tends to increase with time when heat is applied. Was.
Further, an intermediate layer (thickness: 1 μm) made of gold plating is provided on the surface of a bump made of a nickel alloy, and a continuous or discontinuous matte rhodium plating is applied to the surface of the bump. It has peeled off.
From these facts, it can be understood that a bump obtained by applying a continuous matte rhodium plating to the surface of a bump made of a nickel alloy is suitable as a bump used for a burn-in test.
[0066]
The present invention is not limited to the above embodiment.
For example, a buffer layer having a function of absorbing and relaxing stress generated in the contact portion due to contact pressure applied to the surface layer during inspection may be interposed between the basic shape portion and the surface layer having surface roughness. Examples of the material for the buffer layer include gold, palladium, silver, indium, and platinum. However, it is necessary to pay attention to peeling and unevenness of surface irregularities.
Further, the surface roughness of the bump surface can be appropriately set according to the thickness of the contact target portion on the object to be inspected such as an electrode pad and a circuit pattern, the thickness of the oxide film on the conductor surface, and the like.
Further, the method of adjusting the surface roughness of the bump surface is not limited to the method of appropriately adjusting the bump current density and the amount of the brightener as in the above-described embodiment. For example, when forming the basic shape portion and the surface layer, fine particles such as diamond are dispersed in these plating solutions, and the fine particles are taken in on the surface of the basic shape portion and the contacted portion on the surface layer, and the irregularities (projections) are formed by the fine particles. A method of forming, a method of forming the irregularities (projections) by removing the fine particles taken into the contacted portion on the surface of the basic shape portion or the surface layer by etching or the like, A method of mechanically forming irregularities (protrusions) by bringing a material having a rough surface state into contact with a portion, or by bringing a fine powder or the like into contact with the portion.
The probe structure of the present invention can be used not only for the wafer batch burn-in test described in the embodiment but also for a CSP (Chip Size Package) test, a tape carrier for a one-chip burn-in test, and a burn-in probe card. , For a membrane probe card, and the like.
[0067]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the form of a protrusion exists in an appropriate range, and the probe structure which has excellent characteristics, and its manufacturing method can be provided.
Further, according to the present invention, the bumps have a strong contact force, the protrusions are excellent in strength, the deterioration is less with repeated contact, and the bump contacts have no variation in contact resistance for each bump contact, It is possible to provide a probe structure that can be easily manufactured and a manufacturing method thereof.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view illustrating a probe structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view for explaining a manufacturing process of a probe structure in one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an SEM photograph of a bump portion in a probe structure manufactured in one example of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged SEM photograph of a bump surface in a probe structure manufactured in one example of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between resistance and the number of contacts (contact) in the probe structure manufactured in one example of the present invention.
FIG. 6 is a schematic view for explaining a projection thickness.
FIG. 7 is a partial cross-sectional view illustrating a probe structure having a multi-layer structure in which an antioxidant layer is formed on the surface of a basic shape portion according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic view for explaining a burn-in test in one embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a partial cross section for explaining a conventional probe structure.
[Explanation of symbols]
1 Insulating substrate
2 Bump contact
2a Basic shape part
2e Surface layer with surface roughness
3. Electrodes that form part of the conductive circuit
4 Conducting part
5 Through hole

Claims (9)

絶縁性基板の一方の面に設けられたバンプ接点と、該絶縁性基板の他方の面及び／又は内部に設けられた導電性回路の一部を構成する電極とが導通されてなる構造を有し、
前記バンプ接点の表面粗さがＲｍａｘ＝０．０１〜０．８μｍ、Ｒａ＝０．００１〜０．４μｍ、Ｒｍａｘ／Ｒａ＝２〜１０、であることを特徴とするプローブ構造。It has a structure in which a bump contact provided on one surface of an insulating substrate and an electrode constituting a part of a conductive circuit provided on the other surface and / or inside the insulating substrate are electrically connected. And
A probe structure, wherein the bump contact has a surface roughness of Rmax = 0.01 to 0.8 μm, Ra = 0.001 to 0.4 μm, and Rmax / Ra = 2 to 10. 前記バンプ接点の表面は、前記表面粗さに基づく突起のピッチが０．１〜０．８μｍであって、突起太さが突起ピッチの１／３以上である突起形状を有することを特徴とする請求項１に記載のプローブ構造。The surface of the bump contact has a projection shape in which the pitch of the projections based on the surface roughness is 0.1 to 0.8 μm and the projection thickness is 1/3 or more of the projection pitch. The probe structure according to claim 1. 絶縁性基板の一方の面に設けられたバンプ接点と、該絶縁性基板の他方の面及び／又は内部に設けられた導電性回路の一部を構成する電極とが導通されてなる構造を有し、
少なくとも前記バンプ接点の表面には、グレインサイズが５〜２００ｎｍである微小なグレインが集合して形成された表面粗さを持つ表層の凹凸層が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプローブ構造。It has a structure in which a bump contact provided on one surface of an insulating substrate and an electrode constituting a part of a conductive circuit provided on the other surface and / or inside the insulating substrate are electrically connected. And
The surface unevenness layer having a surface roughness formed by gathering fine grains having a grain size of 5 to 200 nm is formed on at least the surface of the bump contact. 3. The probe structure according to 2. 請求項１乃至３のいずれか一に記載のプローブ構造を有することを特徴とするプローブ構造体。A probe structure having the probe structure according to claim 1. 請求項１乃至３のいずれか一に記載のプローブ構造を有するバーンイン試験用途に使用されるバーンインプローブカード。A burn-in probe card having the probe structure according to any one of claims 1 to 3 and used for a burn-in test application. ウエハ上に多数形成された半導体デバイスの試験を一括して行うために使用されるウエハ一括コンタクトボードであって、
請求項１乃至３のいずれか一に記載のプローブ構造と、
絶縁層を介して配線を積層し、前記絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して上下の配線を接続した構造を有する多層配線基盤と、
前記多層配線基盤と前記プローブ構造とを電気的に接続する導電性部材と、を有することを特徴とするウエハ一括コンタクトボード。A wafer batch contact board used for batch testing of a large number of semiconductor devices formed on a wafer,
A probe structure according to any one of claims 1 to 3,
A multilayer wiring board having a structure in which wiring is stacked via an insulating layer and upper and lower wirings are connected via a contact hole formed in the insulating layer,
A wafer batch contact board, comprising: a conductive member that electrically connects the multilayer wiring board and the probe structure. 絶縁性基板の一方の面にバンプ接点の基本形状部分と、表層をメッキ法により設ける工程と、該絶縁性基板の他方の面及び／又は内部に少なくとも導電性回路の一部を構成する電極を設ける工程と、前記バンプ接点の基本形状部分と前記導電性回路の一部を構成する電極とを導通させる工程とを有し、
前記表層は無光沢メッキにより形成し、前記基板形状部分を形成した後から、前記表層の無光沢メッキを行うまでの間、前記基本形状部分の表面を大気中に触れさせないことを特徴とするプローブ構造の製造方法。A step of providing a basic shape portion of a bump contact on one surface of an insulating substrate and a surface layer by plating , and forming an electrode constituting at least a part of a conductive circuit on the other surface and / or inside of the insulating substrate. Providing, and a step of conducting the basic shape portion of the bump contact and an electrode constituting a part of the conductive circuit,
The probe , wherein the surface layer is formed by matte plating, and after the substrate shape portion is formed, the surface of the basic shape portion is not exposed to the air until the surface layer is matte plated. The method of manufacturing the structure. 前記バンプ接点の表面粗さがＲｍａｘ＝０．０１〜０．８μｍ、Ｒａ＝０．００１〜０．４μｍ、Ｒｍａｘ／Ｒａ＝２〜１０であることを特徴とする請求項７記載のプローブ構造の製造方法。8. The probe structure according to claim 7, wherein the bump contact has a surface roughness of Rmax = 0.01 to 0.8 [mu] m, Ra = 0.001 to 0.4 [mu] m, and Rmax / Ra = 2 to 10. Production method. 請求項７又は８に記載のプローブ構造の製造方法によって得られたプローブ構造を用意する工程と、
絶縁層を介して配線を積層し、前記絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して上下の配線を接続した構造を有する多層配線基盤を用意する工程と、
前記多層配線基盤と前記プローブ構造とを電気的に接続する導電性部材を用意する工程と、
前記プローブ構造、前記導電性部材、及び前記多層配線基盤を組み立て、ウエハ一括コンタクトボードを製造する工程と、を有することを特徴とするウエハ一括コンタクトボードの製造方法。A step of preparing a probe structure obtained by the method for manufacturing a probe structure according to claim 7 or 8,
Laminating wiring via an insulating layer, preparing a multilayer wiring board having a structure in which upper and lower wiring is connected via a contact hole formed in the insulating layer,
A step of preparing a conductive member for electrically connecting the multilayer wiring board and the probe structure;
Assembling the probe structure, the conductive member, and the multilayer wiring board to manufacture a wafer package contact board.
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