JPH0733598A - 針状単結晶体の加工品及びその製法 - Google Patents

針状単結晶体の加工品及びその製法

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JPH0733598A JP5185050A JP18505093A JPH0733598A JP H0733598 A JPH0733598 A JP H0733598A JP 5185050 A JP5185050 A JP 5185050A JP 18505093 A JP18505093 A JP 18505093A JP H0733598 A JPH0733598 A JP H0733598A
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勝 雨宮
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 VLS成長法にて形成された針状単結晶体の
先端合金部を除去して、座屈荷重が大きく、高さ精度の
良好な針状単結晶体の加工品を得る。 【構成】(A)VLS成長法にて形成され、アスペクト
比が1〜500の範囲である針状単結晶体の先端合金部
又は(B)VLS成長法にて形成され、アスペクト比が
1〜500の範囲である針状単結晶体の少なくとも側面
が、0.1μm〜10μmの厚みの導電性膜で被覆され
た針状単結晶体の先端合金部を、除去してなることを特
徴とする針状単結晶体の加工品及びその製法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路の電気
特性測定用プローブピン、微小真空デバイスや電子銃、
或いは走査型トンネル顕微鏡や原子間力顕微鏡をはじめ
とする走査型プローブ顕微鏡のプローブ等に使用でき
る、座屈荷重が大きく、高さ精度が良好な針状単結晶体
の加工品に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路は、製造段階において不
良品除去のため何度か電気的特性を測定する必要があ
る。例えばLSIの場合、ウエハ内に回路素子を製造し
た段階で、各チップを構成する回路素子の動作をテスト
するための測定が行われ、この後、ウエハから切り取ら
れたチップをパッケージに収容したり、TABテープに
実装した状態で、再度動作テストするための測定が行わ
れる。このうち、前者は、通常タングステン等の金属に
よって構成されたプローブピンを有するプローブカード
が使用される。また、後者は、アウターリードが挿入さ
れるソケットを使用することが多いが、TABの場合
は、プローブカードが使用されることがある。ところ
で、近年、LSIの高密度化に伴い、電気的特性測定の
ための端子(パッド)数が増加し、単位面積あたり多数
のプローブピンを設けることが必要になっている。この
ため微細化、高精度化されたプローブピンが求められて
いるが、従来のタングステン等のプローブピンではこれ
に対応できなくなりつつある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、半導体集積
回路の電気特性測定用プローブピン等に使用される座屈
荷重が大きく、高さ精度が良好な針状単結晶体の加工品
及びその製法を提供することを目的とするものである。
本発明者等は、半導体集積回路の電気特性測定用プロー
ブピン等に使用される座屈荷重が大きく、高さ精度が良
好な針状単結晶体の加工品につき鋭意研究を行った結
果、(A)VLS成長法にて形成された、針状単結晶体
の先端合金部又は(B)VLS成長法にて形成された、
針状単結晶体の少なくとも側面が、0.1μm〜10μ
mの厚みの導電性膜で被覆された針状単結晶体の先端合
金部を、除去してなる針状単結晶体の加工品及びその製
法に到達し、本発明を完成するに至った。
【0004】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の第1
の発明は、(A)VLS成長法にて形成され、アスペク
ト比が1〜500の範囲である針状単結晶体の先端合金
部又は(B)VLS成長法にて形成され、アスペクト比
が1〜500の範囲である針状単結晶の側面が、0.1
μm〜10μmの厚みの導電性膜で被覆された針状単結
晶体の先端合金部を、除去してなることを特徴とする針
状単結晶体の加工品である。また、本発明の第2発明
は、(A)VLS成長法にて形成され、アスペクト比が
1〜500の範囲である針状単結晶体の先端合金部又は
(B)VLS成長法にて形成され、アスペクト比が1〜
500の範囲である針状単結晶の少なくとも側面が、
0.1μm〜10μmの厚みの導電性膜で被覆された針
状単結晶体体の先端合金部を、研磨等により、除去して
なることを特徴とする針状単結晶体の加工品の製法であ
る。
【0005】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おいて用いられるVLS成長法にて形成された、先端合
金部をもった針状単結晶体につき説明する。本発明の先
端合金部をもった針状単結晶体は、VLS成長法にて形
成される。この方法は、( R. S. Wagner and W. C. Ell
is:Appl. Phys Letters4(1964)89 )に開示されてい
るものである。図1はかかる針状結晶の形成方法を説明
するための図である。図1(a)に示すように、表面が
(111)面であるシリコン単結晶基板1の所定の位置
に金粒子2を載置する。これをSiH4、SiCl4 などのシリ
コンを含むガスの雰囲気の中でSi−Au合金の融点以上に
加熱する。Si−Au合金はその融点が低いため、金粒子2
が載置された部分にこの合金の液滴が出来る。この時、
ガスの熱分解により、シリコンが雰囲気中より取り込ま
れるが、液状体は他の固体状態に比べてシリコン原子を
取り込み易く、Si−Au合金の液滴中には次第にシリコン
が過剰になる。この過剰シリコンはシリコン単結晶基板
1上にエピタキシャル成長し図1(b)に示すように<
111>軸方向に沿って、頂部にSi-Au 合金液滴5を有
しつつ、針状単結晶体3が成長する。また、針状単結晶
体3は単結晶であり、基板1の結晶方位と同一方位を有
する。また、針状結晶体3の直径は液滴の直径とほぼ同
一である。尚、以上の結晶成長機構はVLS(Vapor−l
iquid−Solid )成長法と呼ばれており、以下VLS成
長法と記す。
【0006】この方法はシリコン単結晶の場合に限ら
ず、他の単結晶の育成にも応用されている。たとえば、
LaB6単結晶の育成はその融点が2530℃と高温で蒸発速度
も大きく、また反応性も高く必ずしも融液成長には適し
ていない。このような観点から、より低温で結晶成長が
可能なVLS成長が試みられている(Journal of Cryst
al Growth 51(1981)190-194 )。ところで、Au粒子を
置く替わりにフォトリソグラフ法、メッキ法、蒸着法、
エッチング法などを組み合わせることによりシリコン基
板上にAuを島状にパターン化しVLS成長を行えば、基
板上の所望の位置に針状単結晶体を形成することが可能
であり、電気特性測定用プローブピン等に使用すること
ができる。
【0007】本発明の針状単結晶体を構成するものとし
ては、Si、LaB6 、GaAs、GaP,WO2 、S
iC等であり、特に好ましくは、Si、LaB6 であ
る。これら元素又は化合物と合金をつくるものとして
は、Au、Pt、Ag、Cu、Pd、及びGaであり、
特に好ましくはAu及びPtである。本発明によって用
いられる先端合金部をもった針状単結晶体の形状は座屈
荷重の向上を考慮すると円柱状又はそれに近いものが好
ましい。その直径は5〜300μmの範囲である。その
アスペクト比(高さ/直径)は1〜500、特に好まし
くは5〜100である。アスペクト比が1未満では針状
単結晶体が短かすぎて、電気特性測定用プローブピン等
に使用できず、アスペクト比が500を越えると座屈荷
重が低下する。
【0008】本発明において、針状単結晶体の少なくと
も側面が、0.1μm〜10μmの厚みの導電性膜で被
覆された針状単結晶体を用いることができる。この導電
性膜の被覆は、針状単結晶体に蒸着法、メッキ法、及び
デイ ツプ法等にて形成される。具体的には、針状単結晶
体にNiーP又はCr等の下地メッキをし、次にAu、
Au合金、Rh等の表層メッキをする方法が好ましい。
表層メッキは導電性の優れた金属を使用することが好ま
しい。この導電性膜は針状単結晶体の少なくとも側面を
被覆しているが、必要に応じて針状単結晶体の上面及び
/又は下面が、導電性膜で被覆されていてもよい。
【0009】VLS成長法にて形成された針状単結晶体
を半導体集積回路の電気特性測定用プローブピン等に使
用する場合、(A)VLS成長法にて形成された針状単
結晶体の先端合金部又は(B)VLS成長法にて形成さ
れた針状単結晶体の少なくとも側面が、0.1μm〜1
0μmの厚みの導電性膜で被覆された針状単結晶体の先
端合金部を除去して用いることが好ましい。また、それ
ぞれの高さ精度を向上させるために、先端合金部の除去
時に、先端合金部付近の針状単結晶体を同時に除去して
もよい。先端合金部を除去することによって、プローブ
ピン等に使用した場合、座屈荷重が大きく、高さ精度を
向上することが可能になる。
【0010】先端合金部の除去方法としては、各種除去
方法が使用できる。この中で、研磨方法により除去する
ことが特に好ましい。研磨方法としては、特に制限はな
いが、具体的には、研磨パッド又は研磨砥粒を用いる方
法がある。研磨パッドとしては、通常、酸化アルミ、シ
リコンカーバイト、酸化クロム等の砥粒を付着させたパ
ッドが用いられる。また、研磨時には、針状単結晶体の
折れ防止等のため針状単結晶体を研摩用ワックス等で包
埋し研磨することが好ましい。
【0011】図2にて針状単結晶体の先端合金部除去工
程につき説明する。(A)はVLS成長法にて形成され
た、先端合金部を有する針状単結晶体の概略図であり、
1は単結晶基板、3は針状単結晶体、5は先端合金部
(Au−Si合金)を示す。(B)はワックスにて針状
単結晶体を包埋処理した図を示す。(C)は研磨パッド
にて研磨する状態を示す。(D)は、研磨により、先端
合金部5が除去された状態を示す。図3は、導電性膜で
被覆された針状単結晶体の研磨前後の概略図を示す。図
3(A)は針状単結晶体の側面が導電性膜で被覆された
針状単結晶体を示し、(B)は側面が導電性膜で被覆さ
れた針状単結晶体の先端合金部5が除去された状態を示
し、(C)は、さらに、(B)の先端の研磨部にAUメッ
キを行ったものを示す。さらに、本発明の先端合金部が
除去された針状単結晶体は図3(C)のごとく単結晶基
板に結合していてもよく、又、単結晶基板と切離し、棒
状の針状単結晶体として使用することも可能である。
【0012】
【実施例】以下、実施例及び比較例にて更に詳しく説明
する。 実施例1 15mm角のシリコン単結晶基板上に、VLS成長によ
り針状単結晶体を、75μm間隔で、2列(列間隔10
0μm)、合計8本作成した。針状単結晶体の直径は2
5μm、高さ600μmであった。次に、研摩用ワック
スを針状単結晶体の先端が僅かに出るまで流し込み、固
化させた。次に、針状単結晶体の先端合金部側に、#3
000アルミナ砥粒ラッピングシートを当て、湿式研磨
を行い、先端合金部を除去した。さらに、#8000シ
ートで研磨し、針状単結晶体の先端面を平滑化した。そ
の後、針状単結晶体をアセトンで洗浄し、ワックスを除
去した。得られた針状単結晶体は先端合金部が除去さ
れ、高さ550±1μmの範囲にあり、高さ精度が良好
であった。前記針状単結晶体につき、外観検査及び座屈
荷重の測定を行った。結果を表1に示す。尚、測定は下
記の方法で行った。 (外観検査)200倍の光学顕微鏡を用い、目視にて、
変形の有無、潰れ、亀裂、メッキはがれ等を観察した。 (座屈荷重)許容負荷500g±1gのロードセルつき
圧縮強度試験機により載荷速度1g/secで行った。
【0013】実施例2 15mm角のシリコン単結晶基板上に、VLS成長によ
り針状単結晶体を、80μm間隔で、2列(列間隔10
0μm)、合計8本作成した。針状単結晶体の直径は2
5μm、高さ600μmであった。次に、アセトンで、
超音波洗浄を行った後、50%フッ化水素酸に浸漬、水
洗した。これを、ニッケルーリン無電解メッキ液に浸漬
して、針状単結晶体表面に、膜厚2μmのニッケルーリ
ン合金膜を付着させ、さらに、電気メッキにより膜厚2
μmの金メッキを付着させた。次に、研摩用ワックスを
針状単結晶体の先端が僅かに出るまで流し込み、固化さ
せた。さらに、先端合金部側を、#3000アルミナ砥
粒ラッピングシートを用いて、湿式研磨を行い、先端合
金部側を除去し、#8000シートで研磨し、先端面を
平滑化した。針状単結晶体をアセトンで洗浄し、ワック
スを除去した。針状単結晶体表面に真空蒸着法にて、3
00オングストロームの金蒸着膜を付けた後、電気メッ
キにより、ロジウムメッキ膜を1μm付けた。得られた
針状単結晶体は先端合金部が除去され、高さ550±1
μmの範囲にあり、高さ精度が良好であった。前記針状
単結晶体につき、外観検査、座屈荷重の測定を行った。
結果を表1に示す。
【0014】比較例1 実施例1において、先端合金部の除去を行わない以外は
同様に行った。得られた針状単結晶体は、高さ610±
30μmの範囲にあり、高さ精度が悪かった。前記針状
単結晶体につき、外観検査及び座屈荷重の測定を行っ
た。結果を表1に示す。
【0015】比較例2 実施例2において、先端合金部の除去を行わない以外は
同様に行った。得られた針状単結晶体は、高さ610±
35μmの範囲にあり、高さ精度が悪かった。前記針状
単結晶体につき、外観検査及び座屈荷重の測定を行っ
た。結果を表1に示す。
【0016】
【表1】
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体集積回路の電気特性測定用プローブピン等に使用
できる、座屈荷重が大きく、高さ精度が良好な針状単結
晶体の加工品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】針状単結晶体の形成方法を説明する図である。
【図2】針状単結晶体の先端合金部除去工程を説明する
図である。
【図3】導電性膜で被覆された針状単結晶体の研磨前後
の概略図を示す。
【符号の説明】
1 単結晶基板 2 金粒子(Au粒子) 3 針状単結晶体 4 研摩用ワックス 5 先端合金部(Au−Si合金) 6 ラッピングシート 7 導電性膜 8 Auメッキ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)VLS成長法にて形成され、アス
    ペクト比が1〜500の範囲である針状単結晶体の先端
    合金部又は(B)VLS成長法にて形成され、アスペク
    ト比が1〜500の範囲である針状単結晶体の少なくと
    も側面が0.1μm〜10μmの厚みの導電性膜で被覆
    された針状単結晶体の先端合金部を、除去してなること
    を特徴とする針状単結晶体の加工品。
  2. 【請求項2】 (A)VLS成長法にて形成され、アス
    ペクト比が1〜500の範囲である針状単結晶体の先端
    合金部又は(B)VLS成長法にて形成され、アスペク
    ト比が1〜500の範囲である針状単結晶体の少なくと
    も側面が、0.1μm〜10μmの厚みの導電性膜で被
    覆された針状単結晶体の先端合金部を、研磨により除去
    してなることを特徴とする針状単結晶体の加工品の製
    法。
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