TW201337284A - 半導體元件檢查裝置用配線基板及其製造方法 - Google Patents

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Hisatomi Hosaka
Tomohisa Hoshino
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Abstract

提供一種具有低熱膨脹率及高機械性強度，並可容易製造來謀求製造成本降低之半導體元件檢查裝置用配線基板及其製造方法。具備有：將藉由蝕刻來於既定部位形成複數透孔之金屬板材以該透孔位置會重疊之方式而層積並固接之金屬基材、配設於該金屬基材表面及該透孔內壁部之樹脂層、以及藉由該樹脂層而配設為與該金屬基材為電性絕緣狀態之導體圖案。

Description

半導體元件檢查裝置用配線基板及其製造方法
本發明係關於一種半導體元件檢查裝置用配線基板及其製造方法
半導體元件之製造工序中，係使用有用以進行半導體元件上所形成之半導體元件的電氣性檢查之探針機、用以進行封裝後半導體元件之電氣性檢查之分類機(handler)等之半導體元件檢查裝置(例如參照專利文獻1、專利文獻2)。此般半導體元件檢查裝置，例如探針機係使用在產生檢查訊號而測定來自被測定半導體之訊號的測試器與半導體晶圓上之電極墊所接觸的探針電氣性接觸之部分處，從測試器之訊號線的間距改變成探針之間距來進行電氣性連接之半導體元件檢查裝置用配線基板。
上述半導體元件檢查裝置用配線基板中，必須要能讓因溫度變化所導致之膨脹及收縮變小，而需要以熱膨脹係數較小的材料來構成。又，必須要確保用以配置於施加有機械性力道之部分的機械性強度。因此，難以使用樹脂製之基板等，而以往則多使用陶瓷製之基板等。
【先前技術文獻】
專利文獻1：日本特開2010-2302號公報
專利文獻2：日本再公表特許WO2009/104589號公報
如上述，半導體元件檢查裝置用配線基板中，由於需要使熱膨脹係數較低，以及確保高機械性強度，因而係使用陶瓷作為其材料。但是，由於陶瓷較為高價且其加工亦非容易，故會有半導體元件檢查裝置用配線基板之製造成本變高的問題。
本發明係有鑑於上述以往之情事所對應者，其目的在於提供一種具有低熱膨脹率及高機械性強度，並可容易製造來謀求製造成本降低之半導體元件檢查裝置用配線基板及其製造方法。
本發明半導體元件檢查裝置用配線基板之一樣態係具備有：將藉由蝕刻來於既定部位形成複數透孔之金屬板材以該透孔位置會重疊之方式而層積並固接之金屬基材、配設於該金屬基材表面及該透孔內壁部之樹脂層、以及藉由該樹脂層而配設為與該金屬基材為電性絕緣狀態之導體圖案。
本發明半導體元件檢查裝置用配線基板之製造方法之一樣態係製造半導體元件檢查裝置用之半導體元件檢查裝置用配線基板，其具備有：於複數金屬板材藉由蝕刻而於既定部位形成複數透孔之蝕刻工序；將複數該金屬板材以該透孔位置會重疊之方式來層積並擴散接合，而成為金屬基材之接合工序；於該金屬基材表面及該透孔內壁部形成樹脂層之樹脂層形成工序；藉由該樹脂層來形成與該金屬基材為電性絕緣狀態的導體圖案之導體圖案形成工序。
依本發明，便可提供一種具有低熱膨脹率及高機械性強度，並可容易製造來謀求製造成本降低之半導體元件檢查裝置用配線基板及其製造方法。
101‧‧‧金屬板材
102‧‧‧透孔
110‧‧‧金屬基體
111‧‧‧披覆層
112‧‧‧樹脂
120‧‧‧層積材
121‧‧‧絕緣層
122‧‧‧導體層
123‧‧‧阻劑遮罩
130‧‧‧具樹脂之銅箔
131‧‧‧絕緣層
132‧‧‧導體層
140‧‧‧層積板
141‧‧‧貫穿孔
142‧‧‧導體層
143‧‧‧阻劑遮罩
150‧‧‧層積體
151‧‧‧接著樹脂
152‧‧‧透孔
153‧‧‧導體層
154‧‧‧樹脂
155‧‧‧導體層
156‧‧‧阻劑遮罩
160‧‧‧層積體
162‧‧‧透孔
163‧‧‧導體層
164‧‧‧樹脂
165‧‧‧導體層
166‧‧‧阻劑遮罩
170‧‧‧內建層
171‧‧‧絕緣層
172‧‧‧導體層
173‧‧‧導孔
174‧‧‧導體層
180‧‧‧阻劑遮罩
圖1係概略顯示本發明一實施形態相關的探針裝置構成之圖式。
圖2係顯示本發明一實施形態相關的製造工序之一部分的圖式。
圖3係顯示本發明一實施形態相關的製造工序之一部分的圖式。
圖4係顯示本發明一實施形態相關的製造工序之一部分的圖式。
圖5係顯示本發明一實施形態相關的製造工序之一部分的圖式。
圖6係顯示本發明其他實施形態相關的製造工序之一部分的圖式。
圖7係顯示本發明其他實施形態相關的製造工序之一部分的圖式。
圖8係顯示本發明其他實施形態相關的製造工序之一部分的圖式。
圖9係顯示本發明其他實施形態相關的製造工序之一部分的圖式。
以下，便參照圖式來說明本發明之實施形態。
首先，參照圖1就作為半導體元件檢查裝置，對半導體晶圓所形成之半導體元件進行檢查之探針裝置構成來加以說明。如圖1所示，探針裝置1係配設有用以載置半導體晶圓W之載置台10。此載置台10具備有未圖示之驅動機構，如圖中之箭頭所示，可移動於x-y-z方向。
載置台10上方係配設有探針卡20。探針卡20係具備有半導體元件檢查裝置用配線基板21、與此半導體元件檢查裝置用配線基板21電氣性連接之複數探針22、以及支撐該等探針22之探針支撐板23。又，探針卡20上方係配設有用以傳送檢查用訊號並檢出來自半導體元件之訊號來檢查半導體元件之狀態的測試器所連接之測試頭30。
探針22係藉由金屬導電性材料而形成為針狀。探針22係對應於半導體晶圓W上所形成之半導體元件來加以配設，而貫穿於探針支撐板21之厚度方向，並被支撐於探針支撐板21。探針22的前端部係從探針支撐板21下面突出，探針22的基端部係連接於半導體元件檢查裝置用配線基板21之電極端子(未圖示)。
如上述般，半導體元件檢查裝置用配線基板21之圖1中下面側係配設有對應於探針22之間距(例如微米等級)的間距之電極端子。另一方面，半導體元件檢查裝置用配線基板21之圖1中上面側係配設有對應於測試器之測試頭30之電極間距(例如毫米等級)的間距之電極端子。因此，半導體元件檢查裝置用配線基板21係會因多層配設之電極圖案來改變電極間距。
使用如上構成之探針裝置1，對半導體晶圓W所形成之半導體元件進行電氣性檢查時，係將半導體晶圓W載置於載置台10上，藉由載置台10來將半導體晶圓W上升。然後，藉由將半導體晶圓W之各電極與所對應之探針22接觸，來獲得電氣性導通，而藉由測試頭30所連接之測試器來檢查半導體元件的電氣性特性之良否。
接著，參照圖2~圖5，就本發明一實施形態相關之半導體元件檢查裝置用配線基板之製造工序加以說明。
如圖2(a)所示，本實施形態中，係於複數金屬板材101之既定位置使用藉由光微影等所形成之遮罩，藉由濕蝕刻或乾蝕刻來形成透孔102。
金屬板材101較佳係使用例如低膨脹率之金屬，例如線膨脹率α(×10-6/℃)為10.0以下，更佳為6.0以下之金屬所構成之板材。具體而言，可使用例如42合金等之鐵．鎳合金、柯伐(Kovar)等之鐵．鎳．鈷合金。
又，金屬板材101較佳係使用板厚為0.01~0.5mm左右者。板厚較0.5mm要厚時，因蝕刻所形成的透孔102之內徑會產生在板厚方向的中間部會變小，在板厚方向兩端部則變大的傾向，但藉由使用板厚為0.01~0.5mm左右 者，便可將因蝕刻所形成之透孔102的內徑為概略一定。
接著，如圖2(b)所示，將藉由上述蝕刻工序形成有透孔102之金屬板材101以透孔102之位置會相互重疊之方式來層積既定片數，並藉由擴散接合來接合該等金屬板材101而形成金屬基體110。此金屬基體110之整體厚度雖係對應於半導體元件檢查裝置用配線基板所必要的厚度來加以決定，但為例如1mm~20mm左右。因此，所層積之金屬板材101的數量為例如10片~2000片左右。
接著，如圖2(c)所示，於金屬基體110的表面及透孔102的內壁部形成絕緣性樹脂所構成之披覆層111。此披覆層111係用以確保金屬機體110與後述導體層之電氣性絕緣以及防止於金屬基體110的外側端面形成鍍覆膜等。
之後，如圖2(d)所示，於透孔102內部充填絕緣性之樹脂112。藉此，便完成半導體元件檢查裝置用配線基板之基材(核心材)。
另一方面，如圖3(a)所示，與上述金屬基體110另外地準備於樹脂等所構成之絕緣層121的兩面形成有銅箔等所構成的導體層122之複數層積材120。
然後，如圖3(b)所示，於該等層積材120藉由光微影工序等形成既定圖案之阻劑遮罩123。
接著，如圖3(c)所示，以阻劑遮罩123作為遮罩蝕刻層積材120之導體層122，來將導體層122圖案化成既定圖案，之後，去除阻劑遮罩123。
接著，如圖3(d)所示，樹脂等所構成之絕緣層131及銅箔等所構成之導體層132的構件，本實施形態中，係於層積材120層積具樹脂之銅箔130。
之後，如圖3(e)所示，將具樹脂之銅箔130與層積材120加壓壓接，便獲得層積板140。
接著，如圖4(a)所示，於層積板140之既定部位形成SVH(Surface Via Hole)所構成之貫穿孔141，藉由於此貫穿孔141內及表內面施以鍍覆等，來形成導體層142。
接著，如圖4(b)所示，於層積板140藉由光微影工序等形成既定圖案之阻劑遮罩143。
接著，如圖4(c)所示，以阻劑遮罩143作為遮罩蝕刻層積板140之導體 層142，來將導體層142圖案化成既定圖案，之後，去除阻劑遮罩143。
接著，如圖4(d)所示，於金屬基材110兩面使用接著樹脂151來接著層積板140，如圖4(e)所示，便獲得層積體150。
接著，如圖5(a)所示，於層積體150之金屬基體110的透孔102部位形成成為導孔之透孔152。此成為導孔之透孔152的形成工序並非在金屬基體110之金屬部分處形成孔洞，而是於透孔102內所充填之樹脂112處形成孔洞，故可容易地形成透孔152。
接著，如圖5(b)所示，於層積體150之透孔152內及表內面藉由鍍覆來形成導體層153，於透孔152內充填樹脂154後，再於層積體150表內面藉由鍍覆來形成導體層155。
接著，如圖5(c)所示，藉由光微影等於導體層155上形成既定圖案之阻劑遮罩156。
接著，如圖5(d)所示，透過阻劑遮罩156來蝕刻導體層155，之後去除阻劑遮罩156。
藉由上述工序所製造之半導體元件檢查裝置用配線基板中，係構成為將42合金等之低膨脹率的金屬板材101複數地層積接合之金屬基體110作為核心材，並於此金屬基體110之透孔102內及表內面透過絕緣層來形成有導體圖案。因此，便可以獲得低膨脹率，且機械強度高之半導體元件檢查裝置用配線基板。又，由於係在層積前之金屬板材101藉由蝕刻來形成透孔，故不需要於金屬部分以鑽孔等來形成孔洞，而可容易地加以製造，亦可抑制其製造成本。
接著，就半導體元件檢查裝置用配線基板之製造方法的其他實施形態加以說明。另外，關於將圖2所示之金屬板材101接合而形成金屬基體110之工序由於是相同的，故省略重複的說明。此製造方法中，如圖6(a)所示準備於樹脂等所構成之絕緣層121的兩面形成有銅箔等所構成之導體層122之複數層積材120。
然後，如圖6(b)所示，於該等層積材120之既定部位形成SVH(Surface Via Hole)所構成之貫穿孔125，藉由於此貫穿孔125內及導體層122上施以鍍覆等，來形成導體層126。
接著，如圖6(c)所示，藉由光微影工序等形成既定圖案之阻劑遮罩127。
接著，如圖6(d)所示，以阻劑遮罩127作為遮罩蝕刻層積材120之導體層126，來將導體層126圖案化成既定圖案，之後，去除阻劑遮罩127。
接著，不層積具樹脂之銅箔等，如圖6(e)所示，於金屬基體110兩面使用接著樹脂161來接著層積材120，如圖6(f)所示，便獲得層積體160。
接著，如圖7(a)所示，於層積體160之金屬基體110的透孔102部位形成成為導孔之透孔162。此成為導孔之透孔162的形成工序並非在金屬基體110之金屬部分處形成孔洞，而是於透孔102內所充填之樹脂112處形成孔洞，故可容易地形成透孔162。
接著，如圖7(b)所示，於層積體160之透孔162內及表內面藉由鍍覆來形成導體層163，於透孔162內充填樹脂164後，再於層積體160表內面藉由鍍覆來形成導體層165。
接著，如圖7(c)所示，藉由光微影等於導體層165上形成既定圖案之阻劑遮罩166。
接著，如圖7(d)所示，透過阻劑遮罩166來蝕刻導體層165，之後去除阻劑遮罩166。
接著，如圖8(a)所示，於層積體160兩面貼附具有絕緣層171及導體層172之內建(build)層170。
接著，如圖8(b)所示，於層積體160之內建層170的既定部位藉由雷射來形成導孔173，於導孔173內及導體層172上藉由鍍覆來形成導體層174。
接著，如圖8(c)所示，藉由光微影等於層積板160形成既定圖案之阻劑遮罩180。
接著，如圖9所示，以阻劑遮罩180作為遮罩蝕刻層積板160之導體層174，來將導體層174圖案化成既定圖案，之後，去除阻劑遮罩180。
藉由以上工序所製造之半導體元件檢查裝置用配線基板中，與前述工序所製造者相同，係構成為將42合金等之低膨脹率的金屬板材101複數地層積接合之金屬基體110作為核心材，並於此金屬基體110之透孔102內及表內面透過絕緣層來形成有導體圖案。因此，便可以獲得低膨脹率，且機械強度高之半導體元件檢查裝置用配線基板。又，由於係在層積前之金屬板材101藉由蝕刻來形成透孔，故不需要於金屬部分以鑽孔等來形成孔洞，而可容易地加以製造，亦可抑制其製造成本。
以上雖已就實施形態來加以說明本發明，但本發明不限於上述之實施形態，無需贅言亦可能為各種的變形。
W‧‧‧晶圓
1‧‧‧探針裝置
10‧‧‧載置台
20‧‧‧探針卡
21‧‧‧半導體元件檢查裝置用配線基板
30‧‧‧測試頭

Claims (6)

  1. 一種半導體元件檢查裝置用配線基板，係具備有：將藉由蝕刻來於既定部位形成複數透孔之金屬板材以該透孔位置會重疊之方式而層積並固接之金屬基材、配設於該金屬基材表面及該透孔內壁部之樹脂層、以及藉由該樹脂層而配設為與該金屬基材為電性絕緣狀態之導體圖案。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體元件檢查裝置用配線基板，其中該導線圖案表面進一步地層積而配置有樹脂層及導體圖案。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之半導體元件檢查裝置用配線基板，其中於一側面係以對應於用以測定半導體元件之電氣性特性之測試器的測試頭之電極間距的間距來形成有複數電極，另側面係以對應於半導體元件之電極所接觸的探針之間距的間距來形成有複數電極。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之半導體元件檢查裝置用配線基板，其中該金屬基板係由42合金所構成。
  5. 如申請專利範圍第3項之半導體元件檢查裝置用配線基板，其中該金屬基板係由42合金所構成。
  6. 一種半導體元件檢查裝置用配線基板之製造方法，係製造半導體元件檢查裝置用之半導體元件檢查裝置用配線基板，其具備有：於複數金屬板材藉由蝕刻而於既定部位形成複數透孔之蝕刻工序；將複數該金屬板材以該透孔位置會重疊之方式來層積並擴散接合，而成為金屬基材之接合工序；於該金屬基材表面及該透孔內壁部形成樹脂層之樹脂層形成工序；藉由該樹脂層來形成與該金屬基材為電性絕緣狀態的導體圖案之導體圖案形成工序。
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