JPH10140325A - 微小な金属バンプ - Google Patents
微小な金属バンプInfo
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- JPH10140325A JPH10140325A JP31283196A JP31283196A JPH10140325A JP H10140325 A JPH10140325 A JP H10140325A JP 31283196 A JP31283196 A JP 31283196A JP 31283196 A JP31283196 A JP 31283196A JP H10140325 A JPH10140325 A JP H10140325A
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Landscapes
- Measuring Leads Or Probes (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い硬度を有し、接触端子として使用した時
に良好な電気的接触を与える金属バンプを提供するこ
と。 【解決手段】 例えば、ニッケルを蒸発させて得られる
超微粒子をキャリヤガスとしてのヘリウムガスと共に搬
送し、微小径のノズルからシリコン・ウエハ上に噴射し
て堆積させることによって、粒子径が数十ナノメートル
の超微粒子の集合体としての、底面の直径約３０μｍ、
高さ約２４μｍの円錐形状のニッケル・バンプを形成さ
せる。
に良好な電気的接触を与える金属バンプを提供するこ
と。 【解決手段】 例えば、ニッケルを蒸発させて得られる
超微粒子をキャリヤガスとしてのヘリウムガスと共に搬
送し、微小径のノズルからシリコン・ウエハ上に噴射し
て堆積させることによって、粒子径が数十ナノメートル
の超微粒子の集合体としての、底面の直径約３０μｍ、
高さ約２４μｍの円錐形状のニッケル・バンプを形成さ
せる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は微小な金属バンプに
関するものであり、更に詳しくはナノメートル単位の金
属の超微粒子の集合体からなり、高い硬度を有する金属
バンプに関するものである。
関するものであり、更に詳しくはナノメートル単位の金
属の超微粒子の集合体からなり、高い硬度を有する金属
バンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯電話、パーソナルコンピュー
タ、その他の小型軽量化のためにベア・チップが実装さ
るようになり、そのためにＬＳＩが形成されているウエ
ハの段階でそのメモリ回路やロジック回路の動作テス
ト、品質保証テストが行われるようになっている。そし
て、そのテスト用プローブには接触端子として円錐形状
の微小な金属バンプが使用されている。これら金属バン
プは高い硬度を必要とし、かつ圧縮や曲げなどの応力に
耐えるものであることを必要とするために、材料にはニ
ッケルやニッケル−コバルト合金が一般的に採用されて
いる。また、これら金属バンプは現在のところ主として
メッキ法によって形成されており、更には形状を整える
ためにエッチングが施されたりしている。
タ、その他の小型軽量化のためにベア・チップが実装さ
るようになり、そのためにＬＳＩが形成されているウエ
ハの段階でそのメモリ回路やロジック回路の動作テス
ト、品質保証テストが行われるようになっている。そし
て、そのテスト用プローブには接触端子として円錐形状
の微小な金属バンプが使用されている。これら金属バン
プは高い硬度を必要とし、かつ圧縮や曲げなどの応力に
耐えるものであることを必要とするために、材料にはニ
ッケルやニッケル−コバルト合金が一般的に採用されて
いる。また、これら金属バンプは現在のところ主として
メッキ法によって形成されており、更には形状を整える
ためにエッチングが施されたりしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述のように金属バン
プにはニッケル、またはニッケル−コバルト合金が採用
されているが、メッキ法で形成される金属バンプの硬度
は金属組成のみに依存しており、バルク状の単体または
合金が有する硬度よりも高い硬度を有する金属バンプは
得られない。
プにはニッケル、またはニッケル−コバルト合金が採用
されているが、メッキ法で形成される金属バンプの硬度
は金属組成のみに依存しており、バルク状の単体または
合金が有する硬度よりも高い硬度を有する金属バンプは
得られない。
【０００４】接触端子として金属バンプを使用する場
合、相手となる電極はアルミニウムまたはアルミニウム
合金である場合が多く、その表面はアルミニウムの酸化
被膜で覆われているので、電気的な接触を得るには金属
バンプがこの酸化被膜を突き破るのに充分な硬度を持っ
ていることが必要である。しかし、メッキ法による金属
バンプの硬度は必ずしも充分とは言えず、アルミニウム
の酸化被膜を突き破れないことがあり、接触抵抗のばら
つきを招いている。
合、相手となる電極はアルミニウムまたはアルミニウム
合金である場合が多く、その表面はアルミニウムの酸化
被膜で覆われているので、電気的な接触を得るには金属
バンプがこの酸化被膜を突き破るのに充分な硬度を持っ
ていることが必要である。しかし、メッキ法による金属
バンプの硬度は必ずしも充分とは言えず、アルミニウム
の酸化被膜を突き破れないことがあり、接触抵抗のばら
つきを招いている。
【０００５】従って、本発明は高い硬度を有し、接触端
子として使用した時に良好な電気的接触を与える金属バ
ンプを提供することを課題とする。
子として使用した時に良好な電気的接触を与える金属バ
ンプを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の微小な金属バン
プはナノクリスタル化された金属から構成させている。
ナノクリスタル化された金属とはサイズが数十ナノメー
トルである金属の超微粒子（結晶）の集合体を言う。こ
のナノクリスタル化された金属は、例えば、金属の超微
粒子をガスデポジション法などによって基板上に堆積さ
せることによって得られる。
プはナノクリスタル化された金属から構成させている。
ナノクリスタル化された金属とはサイズが数十ナノメー
トルである金属の超微粒子（結晶）の集合体を言う。こ
のナノクリスタル化された金属は、例えば、金属の超微
粒子をガスデポジション法などによって基板上に堆積さ
せることによって得られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の微小な金属バンプはサイ
ズが数十ナノメートル単位の金属の超微粒子の集合体か
ら構成されている。このナノクリスタル化された金属が
形成される過程において内部に無数の界面が残される
が、その界面によって転移や滑りなどが発生しにくくな
っている結果、ナノクリスタル化された金属は同じ金属
のバルクの硬度に比して数倍の硬度を示す。
ズが数十ナノメートル単位の金属の超微粒子の集合体か
ら構成されている。このナノクリスタル化された金属が
形成される過程において内部に無数の界面が残される
が、その界面によって転移や滑りなどが発生しにくくな
っている結果、ナノクリスタル化された金属は同じ金属
のバルクの硬度に比して数倍の硬度を示す。
【０００８】また、本発明の微小な金属バンプは底面の
直径が１０μｍから１００μｍの範囲内のほぼ円錐形に
形成される。高さは円錐形が尖鋭になりすぎると欠けや
すくなり、扁平になりすぎても電極との接触不足を起こ
しやすくなるため、底面の直径の０．１倍から１０倍、
好ましくは０．３倍から２倍の範囲にあるものである。
直径が１０μｍから１００μｍの範囲内のほぼ円錐形に
形成される。高さは円錐形が尖鋭になりすぎると欠けや
すくなり、扁平になりすぎても電極との接触不足を起こ
しやすくなるため、底面の直径の０．１倍から１０倍、
好ましくは０．３倍から２倍の範囲にあるものである。
【０００９】また、本発明の微小な金属バンプはおよそ
入手し得る金属であればどの様な金属を材料としてもよ
い。この微小な金属バンプを接触用電極として用いるこ
とを考えれば、著しい酸化を生じず、かつ電気抵抗の低
い金属であることが望ましい。例えば、鉄、ニッケル、
コバルト、金、銀、銅、アルミニウム、タングステンな
どの金属の単体、またはそれらの金属からなる合金、も
しくは金属単体同志、または合金体同志の混合物、また
金属単体と合金体との混合物であってもよい。なかで
も、ニッケルは酸化抵抗性、硬度の点で好適である。
入手し得る金属であればどの様な金属を材料としてもよ
い。この微小な金属バンプを接触用電極として用いるこ
とを考えれば、著しい酸化を生じず、かつ電気抵抗の低
い金属であることが望ましい。例えば、鉄、ニッケル、
コバルト、金、銀、銅、アルミニウム、タングステンな
どの金属の単体、またはそれらの金属からなる合金、も
しくは金属単体同志、または合金体同志の混合物、また
金属単体と合金体との混合物であってもよい。なかで
も、ニッケルは酸化抵抗性、硬度の点で好適である。
【００１０】更には、本発明のナノクリスタル化された
金属は、例えば、金属を蒸発させて得られる超微粒子を
キャリヤガスと共に搬送して微小径のノズルから基板上
に噴射し圧粉体を形成させるガスデポジション法など、
金属の超微粒子を成形させることによって得られる。
金属は、例えば、金属を蒸発させて得られる超微粒子を
キャリヤガスと共に搬送して微小径のノズルから基板上
に噴射し圧粉体を形成させるガスデポジション法など、
金属の超微粒子を成形させることによって得られる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の微小な金属バンプを実施例に
よって具体的に説明する。
よって具体的に説明する。
【００１２】本実施例においては、ガスデポジション法
を用いてニッケルからなる微小なバンプを形成させた。
すなわち、本出願人による特許第１５３１６０７号、特
開平５−２９５５２５号、特開平５−２９５５５０号、
特開平６−９３４３０号、特開平６−１０１０２６号、
特開平６−１２８７２８号の各公報、および特願平５−
３４１８４号において開示されているガスデポジョショ
ン装置を使用し、ニッケルを蒸発させて得られる超微粒
子をキャリヤガスとしてのヘリウムガスと共に搬送し、
微小径のノズルからシリコン・ウエハ上に噴射して堆積
させることによって微小なニッケル・バンプを形成させ
た。このバンプの底面の直径は約３０μｍであり、高さ
は約２４μｍであった。図１はその外形を示す走査型電
子顕微鏡写真であり、ほぼ円錐状の形状をしている。
を用いてニッケルからなる微小なバンプを形成させた。
すなわち、本出願人による特許第１５３１６０７号、特
開平５−２９５５２５号、特開平５−２９５５５０号、
特開平６−９３４３０号、特開平６−１０１０２６号、
特開平６−１２８７２８号の各公報、および特願平５−
３４１８４号において開示されているガスデポジョショ
ン装置を使用し、ニッケルを蒸発させて得られる超微粒
子をキャリヤガスとしてのヘリウムガスと共に搬送し、
微小径のノズルからシリコン・ウエハ上に噴射して堆積
させることによって微小なニッケル・バンプを形成させ
た。このバンプの底面の直径は約３０μｍであり、高さ
は約２４μｍであった。図１はその外形を示す走査型電
子顕微鏡写真であり、ほぼ円錐状の形状をしている。
【００１３】このニッケル・バンプについて測定した硬
度を他の一般的なニッケル・バンプの硬度と比較して表
１に示した。硬度はバンプを高硬度のガラス平板で押し
た時の荷重の大きさと変形量とから計算によって求め
た。本実施例によるニッケル・バンプは一般的なニッケ
ル・バンプの約２５倍、硬化処理されたニッケル・バン
プの約８倍の硬度を示した。
度を他の一般的なニッケル・バンプの硬度と比較して表
１に示した。硬度はバンプを高硬度のガラス平板で押し
た時の荷重の大きさと変形量とから計算によって求め
た。本実施例によるニッケル・バンプは一般的なニッケ
ル・バンプの約２５倍、硬化処理されたニッケル・バン
プの約８倍の硬度を示した。
【００１４】
【表１】
【００１５】図２は本実施例のニッケル・バンプの内部
構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。このニッケル
・バンプはサイズが数十ナノメートルの超微細な粒子の
集合体であり、ナノクリスタルとなっている。
構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。このニッケル
・バンプはサイズが数十ナノメートルの超微細な粒子の
集合体であり、ナノクリスタルとなっている。
【００１６】図３は本実施例のニッケル・バンプを相手
電極としてのアルミニウム電極に押しつけた時の荷重と
接触抵抗との関係を示す図である。ほぼ１０ｇｒの荷重
で約０．３Ωの接触抵抗となり、十分な電気的接触が容
易に取れることを示す。
電極としてのアルミニウム電極に押しつけた時の荷重と
接触抵抗との関係を示す図である。ほぼ１０ｇｒの荷重
で約０．３Ωの接触抵抗となり、十分な電気的接触が容
易に取れることを示す。
【００１７】図４は押しつけた相手電極のアルミニウム
の表面に形成された押しつけ痕跡の走査型電子顕微鏡写
真である。使用したバンプが高硬度のニッケル合金では
なくニッケル単体のバンプであるにもかかわらず、アル
ミニウムの表面は押しつけによる「へこみ」を生じて、
表面の酸化被膜が十分に破壊されており、電気的接触が
十分に取れることがわかる。
の表面に形成された押しつけ痕跡の走査型電子顕微鏡写
真である。使用したバンプが高硬度のニッケル合金では
なくニッケル単体のバンプであるにもかかわらず、アル
ミニウムの表面は押しつけによる「へこみ」を生じて、
表面の酸化被膜が十分に破壊されており、電気的接触が
十分に取れることがわかる。
【００１８】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、勿論、本発明はこれに限られることなく、本発明
の技術的精神に基いて種々の変形が可能である。
たが、勿論、本発明はこれに限られることなく、本発明
の技術的精神に基いて種々の変形が可能である。
【００１９】例えば本実施の形態においては、バンプの
金属材料としてニッケルを取り上げたが、ガスデポジシ
ョン装置の「るつぼ」からニッケル・コバルト合金組成
を蒸発させることによってニッケル・コバルト合金のバ
ンプを形成させ得るほか、ニッケルとコバルトとをそれ
ぞれ別の「るつぼ」から蒸発させて、ニッケルの超微粒
子とコバルトの超微粒子との混合物からなるバンプを形
成させることもできる。勿論、蒸発させる金属はその種
類を問わない。
金属材料としてニッケルを取り上げたが、ガスデポジシ
ョン装置の「るつぼ」からニッケル・コバルト合金組成
を蒸発させることによってニッケル・コバルト合金のバ
ンプを形成させ得るほか、ニッケルとコバルトとをそれ
ぞれ別の「るつぼ」から蒸発させて、ニッケルの超微粒
子とコバルトの超微粒子との混合物からなるバンプを形
成させることもできる。勿論、蒸発させる金属はその種
類を問わない。
【００２０】また本実施の形態においては、基板として
シリコン・ウエハを使用したが、ポリイミド膜のような
耐熱性プラスチック膜をベースとするプリント基板上に
もバンプを形成させている。
シリコン・ウエハを使用したが、ポリイミド膜のような
耐熱性プラスチック膜をベースとするプリント基板上に
もバンプを形成させている。
【００２１】また本実施の形態においては、ニッケルバ
ンプを円錐形状に形成させたが、半球状に形成させても
よく、形成させるバンプの形状は問わない。しかし、円
錐形状とすれば、その先端における単位面積当たりの荷
重が大になるので、電極の接触端子として接触不良を起
こしにくいものとなる。
ンプを円錐形状に形成させたが、半球状に形成させても
よく、形成させるバンプの形状は問わない。しかし、円
錐形状とすれば、その先端における単位面積当たりの荷
重が大になるので、電極の接触端子として接触不良を起
こしにくいものとなる。
【００２２】また本実施の形態においては、ＬＳＩの回
路テスト用プローブの接触端子として形成したニッケル
バンプの相手電極がアルミニウムである場合を例示した
が、相手電極はアルミニウム以外のもの、例えばアルミ
ニウム合金である場合のほか、タンタル、チタン、ない
しはそれらの合金である場合にも本発明の金属バンプは
接触端子として良好な電気的接触を与える。
路テスト用プローブの接触端子として形成したニッケル
バンプの相手電極がアルミニウムである場合を例示した
が、相手電極はアルミニウム以外のもの、例えばアルミ
ニウム合金である場合のほか、タンタル、チタン、ない
しはそれらの合金である場合にも本発明の金属バンプは
接触端子として良好な電気的接触を与える。
【００２３】また本実施の形態においては、ガスデポジ
ョション法によって蒸発させたニッケルから得られる超
微粒子をそのままシリコンウエハの基板上へ噴射させて
バンプを形成させたが、超微粒子を一旦外部へ取り出し
冷却した後、溶媒を混合してペーストを作成し、このペ
ーストを基板上に適用し加熱してバンプを形成させるこ
とも可能である。
ョション法によって蒸発させたニッケルから得られる超
微粒子をそのままシリコンウエハの基板上へ噴射させて
バンプを形成させたが、超微粒子を一旦外部へ取り出し
冷却した後、溶媒を混合してペーストを作成し、このペ
ーストを基板上に適用し加熱してバンプを形成させるこ
とも可能である。
【００２４】
【発明の効果】本発明は以上に説明したような形態で実
施され、次に記載するような効果を奏する。
施され、次に記載するような効果を奏する。
【００２５】本発明の微小な金属バンプは金属の超微粒
子の集合体からなり、ナノクリスタル化された金属から
構成されるものであるから、その硬度はバルク状態の金
属ないしは硬化処理された金属よりもはるかに大きく、
その結果、この金属バンプを電極の接触端子として使用
する場合に相手電極の表面の酸化被膜を突き破って十分
な電気的接触を得ることができる。
子の集合体からなり、ナノクリスタル化された金属から
構成されるものであるから、その硬度はバルク状態の金
属ないしは硬化処理された金属よりもはるかに大きく、
その結果、この金属バンプを電極の接触端子として使用
する場合に相手電極の表面の酸化被膜を突き破って十分
な電気的接触を得ることができる。
【図１】実施例で得たニッケル・バンプの外形を示す走
査型電子顕微鏡写真である。
査型電子顕微鏡写真である。
【図２】同ニッケル・バンプの内部構造を示す走査型電
子顕微鏡写真である。
子顕微鏡写真である。
【図３】同ニッケル・バンプをアルミニウム電極に押し
つけた時の、押しつけ荷重と接触抵抗との関係を示す図
である。
つけた時の、押しつけ荷重と接触抵抗との関係を示す図
である。
【図４】同ニッケル・バンプをアルミニウム電極に押し
つけた時に、アルミニウム電極の表面に形成された押し
つけ痕跡を示す走査型電子顕微鏡写真である。
つけた時に、アルミニウム電極の表面に形成された押し
つけ痕跡を示す走査型電子顕微鏡写真である。
Claims (5)
- 【請求項１】 サイズが数十ナノメートル単位の金属の
超微粒子の集合体から構成された微小な金属バンプであ
り、前記金属のバルクの硬度よりも高い硬度を有するこ
とを特徴とする微小な金属バンプ。 - 【請求項２】 前記微小な金属バンプの形状がほゞ円錐
形であり、その底面の直径が１０μｍから１００μｍま
での範囲内にある請求項１に記載の微小な金属バンプ。 - 【請求項３】 前記微小な金属バンプが金属を蒸発させ
て得られる超微粒子をキャリヤガスと共に搬送し微小径
のノズルから噴射して基板上に堆積させるガスデポジシ
ョン法によって形成されたものである請求項１または請
求項２に記載の微小な金属バンプ。 - 【請求項４】 前記微小な金属バンプがニッケルを材料
として形成されたものである請求項１から請求項３まで
の何れかに記載の微小な金属バンプ。 - 【請求項５】 前記微小な金属バンプがウエハ上のＬＳ
Ｉ等の電子回路のテスト用プローブの接触端子として形
成されたものである請求項１から請求項４までの何れか
に記載の微小な金属バンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31283196A JPH10140325A (ja) | 1996-11-08 | 1996-11-08 | 微小な金属バンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31283196A JPH10140325A (ja) | 1996-11-08 | 1996-11-08 | 微小な金属バンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10140325A true JPH10140325A (ja) | 1998-05-26 |
Family
ID=18033957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31283196A Pending JPH10140325A (ja) | 1996-11-08 | 1996-11-08 | 微小な金属バンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10140325A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6767817B2 (en) * | 2002-07-11 | 2004-07-27 | Micron Technology, Inc. | Asymmetric plating |
| US7005047B2 (en) | 2002-04-24 | 2006-02-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Film deposition apparatus and film deposition method |
| WO2006080146A1 (ja) * | 2005-01-31 | 2006-08-03 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | プローブカード、およびその製造方法。 |
| JP2011129751A (ja) * | 2009-12-18 | 2011-06-30 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 微細構造体形成方法 |
-
1996
- 1996-11-08 JP JP31283196A patent/JPH10140325A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7005047B2 (en) | 2002-04-24 | 2006-02-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Film deposition apparatus and film deposition method |
| US7462380B2 (en) | 2002-04-24 | 2008-12-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Film forming method employing sub-electrodes aligned toward target |
| US6767817B2 (en) * | 2002-07-11 | 2004-07-27 | Micron Technology, Inc. | Asymmetric plating |
| US7256115B2 (en) | 2002-07-11 | 2007-08-14 | Micron Technology, Inc. | Asymmetric plating |
| WO2006080146A1 (ja) * | 2005-01-31 | 2006-08-03 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | プローブカード、およびその製造方法。 |
| JP2006208324A (ja) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | プローブカード、およびその製造方法。 |
| US7683646B2 (en) | 2005-01-31 | 2010-03-23 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Probe card and method of producing the same by a fine inkjet process |
| CN101142487B (zh) | 2005-01-31 | 2010-05-26 | 独立行政法人产业技术综合研究所 | 探针卡及其制造方法 |
| EP1845382A4 (en) * | 2005-01-31 | 2010-06-23 | Nat Inst Of Advanced Ind Scien | NEEDLE CARD AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |
| JP2011129751A (ja) * | 2009-12-18 | 2011-06-30 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 微細構造体形成方法 |
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