JP3645095B2 - バーンインボード、バンプ付きメンブレンリング及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエハ上に多数形成された半導体デバイスのバーンイン試験を一括して行うために使用されるバーンインボード、及びバーンインボードにおけるコンタクト部分を受け持つバンプ付きメンブレンリング及びその製造方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウエハ上に多数形成された半導体ディバイスの検査は、プローブカードによる製品検査（電気的特性試験）と、その後に行われる信頼性試験であるバーンイン試験に大別される。
バーンイン試験は、固有欠陥のある半導体ディバイス、あるいは製造上のばらつきから、時間とストレスに依存する故障を起こすディバイスを除くために行われるスクリーニング試験の一つである。プローブカードによる検査が製造したディバイスの電気的特性試験であるのに対し、バーンイン試験は熱加速試験と言える。
【０００３】
バーンイン試験は、プローブカードによって１チップ毎に行われる電気的特性試験の後に、ウエハをダイシングによりチップに切断し、パッケージングしたものについて一つずつバーンイン試験を行う通常の方法（１チップバーンインシステム）ではコスト的に実現性に乏しい。そこで、ウエハ上に多数形成された半導体ディバイスのバーンイン試験を一括して行うためのバーンインボード（コンタクトボード）の開発及び実用化が進められている（特開平７−２３１０１９号公報）。バーンインボードを用いたウエハ・一括バーンインシステムは、コスト的に実現可能性が高い他に、ベアチップ出荷及びベアチップ搭載といった最新の技術的な流れを実現可能にするためにも重要な技術である。
【０００４】
図４にバーンインボードの具体例を示す。
バーンインボードは、図４に示すように、多層配線基盤３０上に、異方性導電ゴムシート２０を介して、バンプ付きメンブレンリング１０を固定した構造を有する。
バンプ付きメンブレンリング１０は、被検査素子と直接接触するコンタクト部分を受け持つ。バンプ付きメンブレンリング１０においては、リング１に張り渡されたメンブレン２の一方の面にはバンプ３が、他方の面にはパッド４が形成されている。バンプ付きメンブレンリング１０においては、ウエハ４０上の各半導体チップの周縁又はセンターライン上に形成されたパッド（約６００〜１０００ピン程度）に対応して、この数にチップ数を乗じた数のバンプ３がメンブレン２上に形成されている。
多層配線基盤３０はメンブレン２上に孤立する各バンプ３にパッド４を介して所定のバーンイン試験信号を付与するための配線をムライト系セラミクス基板等の上に有する。多層配線基盤３０は配線が複雑であるため多層配線構造を有する。
異方性導電ゴムシート２０は、主面と垂直な方向にのみ導電性を有する弾性体であり、多層配線基盤３０上の端子とメンブレン２上のパッド４とを電気的に接続する。異方性導電ゴムシート２０は、その表面に形成された凸部でメンブレン２上のパッド４に当接することで、半導体ウエハ４０表面の凹凸及びバンプ３の高さのバラツキを吸収し、半導体ウエハ上のパッドとメンブレン２上のバンプ３とを確実に接続する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようなバンプ付きメンブレンリングにいては、現段階では、パッド及びバンプの機械的強度、電気的コンタクトの耐久性、及び信頼性などの面で十分でない。
【０００６】
本発明は上述した背景の下になされたものであり、パッド及びバンプの機械的強度、電気的コンタクトの耐久性、及び信頼性などの面で優れたバンプ付きメンブレンリング及びその製造方法等の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、以下に示す構成としてある。
【０００８】
（構成１）ウエハ上に多数形成された半導体デバイスのバーンイン試験を一括して行うために使用されるバーンインボードにおけるコンタクト部分を受け持つバンプ付きメンブレンリングであって、リングに張り渡されたメンブレンの一方の面に各半導体デバイスに接触させるバンプを有するとともに、メンブレンの他方の面に多層配線基盤に接触させるパッドを有し、メンブレンを貫通して形成されたバンプホールを介して前記バンプと前記パッドとを接続した構造を有するバンプ付きメンブレンリングにおいて、前記パッドの表面部に、金属バインダー層を介して、酸化しない金属を含む膜を形成したことを特徴とするバンプ付きメンブレンリング。
【０００９】
（構成２）前記メンブレンと前記パッドとの間に、金属バインダー層を形成したことを特徴とする構成１に記載のバンプ付きメンブレンリング。
【００１０】
（構成３）前記パッドがＣｕからなり、前記バンプがＮｉ又はＮｉ合金からなり、前記メンブレンがポリイミドからなることを特徴とする構成１又は２に記載のバンプ付きメンブレンリング。
【００１１】
（構成４）前記金属バインダー層が、Ｎｉ、Ｃｒもしくはそれらを含む合金又は導電性接着剤からなることを特徴とする構成１乃至３に記載のバンプ付きメンブレンリング。
【００１２】
（構成５）前記酸化しない金属を含む膜が、金、Ａｕ−Ｃｏ合金、ロジウム、パラジウム及びこれらを含む合金のうちのいずれかからなることを特徴とする構成１乃至４に記載のバンプ付きメンブレンリング。
【００１３】
（構成６）前記パッドの表面部に形成した前記酸化しない金属を含む膜の膜厚が、１００〜１０００オングストロームであることを特徴とする構成１乃至５に記載のバンプ付きメンブレンリング。
【００１４】
（構成７）前記パッドの表面部に形成した前記酸化しない金属を含む膜の膜厚が、０．１〜１０μｍであることを特徴とする構成１乃至５に記載のバンプ付きメンブレンリング。
【００１５】
（構成８）前記バンプ表面に、酸化しない金属を含む膜を形成したことを特徴とする構成１乃至７に記載のバンプ付きメンブレンリング。
【００１６】
（構成９）前記バンプの表面部に形成した前記酸化しない金属を含む膜の膜厚が、１〜２μｍであることを特徴とする構成８に記載のバンプ付きメンブレンリング。
【００１７】
（構成１０）前記パッドにおける前記酸化しない金属を含む膜よりも、前記バンプ上における前記酸化しない金属を含む膜の方が膜厚が大きいことを特徴とする構成１乃至９に記載のバンプ付きメンブレンリング。
【００１８】
（構成１１）構成１乃至１０のいずれかに記載のバンプ付きメンブレンリングと、多層配線基盤とを具備することを特徴とするバーンインボード。
【００１９】
（構成１２）ウエハ上に多数形成された半導体デバイスのバーンイン試験を一括して行うために使用されるバーンインボードにおけるコンタクト部分を受け持つバンプ付きメンブレンリングの製造方法であって、フィルムの一方の面に導電性金属層を形成した構造のもの作製する工程と、前記導電性金属層を形成したフィルムを展開した状態でリングに固着してメンブレンリングを形成する工程と、前記導電性金属層上に、電気めっきにて、金属バインダー層、及び酸化しない金属を含む膜を順次形成する工程と、フィルムの他方の面の所定位置にレーザ又はフォトリソグラフィー法を用いてバンプホールを形成し、導電性金属層側の表面を保護した後、導電性金属層にめっき用の電極の一方を接続して電気めっきを行い、バンプを形成する工程と、前記酸化しない金属を含む膜上にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクにして、酸化しない金属を含む膜／金属バインダー層／導電性金属層をエッチングによりパターニングしてパッドを形成する工程と、を有することを特徴とするバンプ付きメンブレンリングの製造方法。
【００２０】
（構成１３）ウエハ上に多数形成された半導体デバイスのバーンイン試験を一括して行うために使用されるバーンインボードにおけるコンタクト部分を受け持つバンプ付きメンブレンリングの製造方法であって、フィルムの一方の面に導電性金属層を形成した構造のもの作製する工程と、前記導電性金属層を形成したフィルムを展開した状態でリングに固着してメンブレンリングを形成する工程と、前記導電性金属層上に、金属バインダー層を形成する工程と、フィルムの他方の面の所定位置にレーザ又はフォトリソグラフィー法を用いてバンプホールを形成し、導電性金属層側の表面を保護した後、導電性金属層にめっき用の電極の一方を接続して電気めっきを行い、バンプを形成する工程と、前記金属バインダー層上にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクにして、金属バインダー層／導電性金属層をエッチングによりパターニングしてパッドを形成する工程と、前記パッドの表面に、酸化しない金属を含む膜を形成する工程と、を有することを特徴とするバンプ付きメンブレンリングの製造方法。
【００２１】
（構成１４）前記フィルムと前記導電性金属層との間に、金属バインダー層を形成する工程を有することを特徴とする構成１２又は１３に記載のバンプ付きメンブレンリングの製造方法。
【００２２】
（構成１５）前記バンプを形成した直後に、バンプ表面に酸化しない金属を含む膜を電気めっきにて形成する工程を有することを特徴とする構成１２乃至１４に記載のバンプ付きメンブレンリングの製造方法。
【００２３】
（構成１６）前記パッドがＣｕからなり、前記バンプがＮｉ又はＮｉ合金からなり、前記メンブレンがポリイミドからなることを特徴とする構成１２乃至１５に記載のバンプ付きメンブレンリングの製造方法。
【００２４】
（構成１７）前記金属バインダー層が、Ｎｉ、Ｃｒもしくはそれらを含む合金又は導電性接着剤からなることを特徴とする構成１２乃至１６に記載のバンプ付きメンブレンリングの製造方法。
【００２５】
（構成１８）前記酸化しない金属を含む膜が、金、Ａｕ−Ｃｏ合金、ロジウム、バラジウム及びこれらを含む合金のうちのいずれかからなる膜であることを特徴とする構成１２乃至１６に記載のバンプ付きメンブレンリングの製造方法。
【００２６】
【作用】
構成１によれば、パッドの表面部に、金属バインダー層を介して、酸化しない金属を含む膜を形成することで、酸化しない金属を含む膜の付着を強固にし、剥がれにくくする。
パッドの表面部に酸化しない金属を含む膜を形成することでパッドの表面部の酸化を回避し、コンタクト抵抗の低下を回避する。
【００２７】
構成２によれば、メンブレンとパッドとの間に金属バインダー層を形成することで、両者の接着性を向上させ、また、膜汚染を回避する。
【００２８】
構成３では、パッド、バンプ、メンブレンについて現在のところ好ましい材料を示している。
【００２９】
構成４では、金属バインダー層について現在のところ好ましい材料を示している。
【００３０】
構成５では、酸化しない金属を含む膜について現在のところ好ましい材料を示している。なお、これらの膜は酸化せず、導電性も良い。
【００３１】
構成６では、パッドの表面部に無電界めっきで形成する酸化しない金属を含む膜の好ましい膜厚を示している。この膜厚とすることで、バンプの化学的耐久性を確保できる。
【００３２】
構成７では、パッドの表面部に電気めっきで形成する酸化しない金属を含む膜の他の好ましい膜厚を示している。
【００３３】
構成８によれば、バンプの表面に酸化しない金属を含む膜を形成することで、バンプの化学的耐久性が向上する。また、バンプの表面の酸化を回避し、コンタクト抵抗の低下を回避する。
【００３４】
構成９では、バンプの表面部に形成する酸化しない金属を含む膜の好ましい膜厚を示している。膜厚を厚くすることで被接触部分との付着性（コンタクト性）を良くする。
【００３５】
構成１０によれば、パッドにおける酸化しない金属を含む膜よりも、バンプ上における酸化しない金属を含む膜の膜厚を大きくすることで、バンプの電気的コンタクトの耐性を向上させる。
【００３６】
構成１１によれば、構成１乃至１０記載のバンプ付きメンブレンリングを用いることで、パッド及びバンプの機械的強度、電気的コンタクトの耐久性、及び信頼性の向上へのニーズに応えることができるバーンインボードを提供できる。
【００３７】
構成１２によれば、導電性金属層上に、電気めっきにて、金属バインダー層及び酸化しない金属を含む膜を順次形成することで、酸化しない金属を含む膜によって導電性金属層や金属バインダー層の酸化の問題が解消できると共に、金属バインダー層によって密着性を向上でき、さらに、電気めっきにて、これらの層を一度に形成できる。
また、酸化しない金属を含む膜／金属バインダー層／導電性金属層をエッチングによりパターニングすることで、一度にパッドを形成できる。
さらに、電気めっきによると、Ａｕ等の膜厚を厚く形成することができるため被接触部分との付着性（コンタクト性）が良い。また、パッドのパターニング前に電気めっきにて均等の厚膜めっきを行うので、パッドの機械的強度、密着力を増すことができる。
【００３８】
構成１３によれば、導電性金属層からなるパッドとパッドの表面部の酸化しない金属を含む膜との間に、金属バインダー層を介在させることができる。
【００３９】
構成１４の工程によれば、フィルムと導電性金属層との間に、金属バインダー層を形成できる。
【００４０】
構成１５の工程によれば、バンプを形成した直後にバンプ表面に酸化しない金属を含む膜を形成することで、バンプ表面の酸化を回避し、酸化膜の除去工程が不要となる。また、電気めっきによると、Ａｕ等の膜厚を厚く形成することができるため被接触部分との付着性（コンタクト性）が良い。また、厚膜めっきにより、バンプの機械的強度、密着力を増すことができる。
【００４１】
構成１６では、パッド、バンプ、メンブレンについて現在のところ好ましい材料を示している。
【００４２】
構成１７では、金属バインダー層について現在のところ好ましい材料を示している。
【００４３】
構成１８では、酸化しない金属を含む膜について現在のところ好ましい材料を示している。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００４５】
実施の形態１
（１）メンブレンリングの作成
メンブレンリングの作成方法について、図１を用いて説明する。
【００４６】
まず、図１（ａ）に示すように、平坦度の高いアルミニウム板１１上に厚さ５ｍｍの均一の厚さのシリコンゴムシート１２を置く。
その一方で、例えば、厚さ１８μｍの銅箔と、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを貼り合せた構造のフィルム１３、あるいは厚さ２５μｍのポリイミドフィルム上に、スパッタ法又はめっき法で銅を厚さ１８μｍで成膜したフィルム１３を準備する。
なお、フィルム１３の材料、形成方法、厚さ等は適宜選択できる。例えば、厚さ２５μｍ（１２〜５０μｍ）程度のポリイミドフィルムや、厚さ０．３ｍｍ（０．１〜０．５ｍｍ）程度のシリコンゴムシートを使用できる。フィルムの形成方法もコーティング法で形成したり、市販のフィルム又はシートを利用したりできる。さらに、銅箔にポリイミド前駆体をキャスティングした後、ポリイミド前駆体を加熱して乾燥及び硬化させて、銅箔とポリイミドフィルムを貼り合せた構造のフィルムを形成することもできる。また、フィルムの一方の面に複数の導電性金属を順次成膜して、フィルムの一方の面に積層構造を有する導電性金属層を形成した構造のものを使用することもできる。
【００４７】
次いで、上記シリコンゴムシート１２上に、銅箔とポリイミドフィルムを貼り合せた構造のフィルム１３を銅箔側を下にして均一に展開した状態で吸着させる。この際、シリコンゴムシート１２にフィルム１３が吸着する性質を利用し、しわやたわみが生じないように、空気層を追い出しつつ吸着させることで、均一に展開した状態で吸着させる。
【００４８】
次に、直径約８インチ、厚さ約２ｍｍの円形のＳｉＣリング１の接着面に熱硬化性接着剤１４を薄く均一に、５０〜１００μｍ程度の厚さで塗布し、フィルム１３上に置く。ここで、熱硬化性接着剤１４としては、バーンイン試験の設定温度８０〜１５０℃よりも０〜５０℃高い温度で硬化するものを使用する。本実施の形態では、ボンドハイチップＨＴ−１００Ｌ（主剤：硬化剤＝４：１）（コニシ（株）社製）を使用した。
さらに、平坦性の高いアルミニウム板（重さ約２．５ｋｇ）を重石として、リング１１上に載せる（図示せず）。
【００４９】
上記準備工程を終えたものをバーンイン試験の設定温度（８０〜１５０℃）以上の温度（例えば２００℃、２．５時間）で加熱して前記フィルム１３と前記リング１を接着する（図（１ｂ））。
この際、シリコンゴムシート１２の熱膨張率はフィルム１３の熱膨張率よりも大きいので、シリコンゴムシート１２に吸着したフィルム１３はシリコンゴムシート１２と同じだけ熱膨張する。すなわち、フィルム１３を単にバーンイン試験の設定温度（８０〜１５０℃）以上の温度で加熱した場合に比べ、より熱膨張する。このようにテンションの大きい状態で、熱硬化性接着剤１４が硬化し、フィルム１３とリング１が接着される。また、シリコンゴムシート１２上のフィルム１３は、しわやたわみ、ゆるみなく均一に展開した状態で吸着されているので、フィルム１３にしわやたわみ、ゆるみなく、リング１にフィルム１３を接着することができる。さらに、シリコンゴムシート１２は平坦性が高く、弾力性を有するので、リング１の接着面に、均一にむらなくフィルム１３を接着することができる。
なお、熱硬化性接着剤を使用しない場合、フィルムが収縮し、張力が弱まる他に、接着剤の硬化時期が場所によってばらつくため、リングの接着面に均一にむらなく接着ができない。
【００５０】
上記加熱接着工程を終えたものを常温まで冷却し、加熱前の状態まで収縮させる。その後、カッターでリング１の外周に沿ってリング１の外側のフィルム１３を切断除去する（図１（ｃ））。
表面を良く洗浄した後、以下に説明するバンプ付きメンブレンの製造方法に基づいてバンプ付きメンブレンを作成することにより、バンプ付きメンブレンリングが完成する。
【００５１】
なお、ＳｉＣリングの代わりに、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、インバーニッケルや、その他のＳｉに近い熱膨張率を有し強度の高いセラミクス、低膨張ガラス、金属、その他の材料からなるリングを用いてもよい。
また、アルミニウム板の代わりに、テフロン板を用いてもよい。
さらに、シリコンゴムシートの代わりに、粘着性を持たせたフッ素ゴムを用いてもよい。
また、熱硬化性接着剤として、他の市販の各種熱硬化性接着剤を用いてもよい。例えば、エイブルボンド７３６等を使用できる。
【００５２】
（２）バンプ付きメンブレンの製造方法
バンプ付きメンブレンの各製造工程における要部断面の概略を図２に示す。以下、図２を用いて実施の形態１のバンプ付きメンブレンの製造方法について説明する。なお、図２におけるＣｕ／ポリイミドフィルムには、図１にて説明したように、すでにメンブレンにリングが接着されているが、リングの図示は省略してある。
【００５３】
まず、図２（ａ）に示すＣｕ／ポリイミドフィルムのＣｕ上に、図２（ｂ）に示すように、更に上層にＮｉを、膜厚０．１〜０．５μｍにてめっき（電気めっき又は無電界めっき）して、Ｎｉ／Ｃｕ／ポリイミドフィルムを作製する。
なお、前記ポリイミドフィルムとＣｕの間には、両者の接着性を向上させること、及び膜汚染を防止することを目的として、特に図示しないが０．０１〜１μｍ程度の膜厚を有するＮｉ膜もしくはＣｒ膜、及びこれらの金属を含む合金膜を形成してもよい。
【００５４】
次に、図２（ｃ）に示すように、ポリイミドフィルムの所定位置に、エキシマレーザを用いて、直径が約３０μｍのバンプホールを形成する。
次いで、図２（ｄ）に示すように、最上層のＮｉ膜の表面がめっきされないようにするために、保護膜（レジスト、その他の樹脂等）を、電極として使用する前記Ｎｉ膜の一部を除く全面に約２〜３μｍの厚さで塗布することにより、前記Ｎｉ膜を保護する。
そして、前記最上層のＮｉ膜に電極の一方を接続し、ポリイミドフィルム側に対してＮｉの電気めっきを行う。なお、前記最上層のＮｉ膜上へのさらなるＮｉ膜の形成を防止するためには、保護膜を塗布する以外にも、治具を使用して前記Ｎｉ膜を保護することもできる。
電気めっきによって、バンプホールのある所定の位置において、図２（ｄ）に示すように、前記バンプホール内をＮｉで埋めるように成長した後、ポリイミドフィルムの表面に達すると、等方的に広がって、ほば半球状に成長し、前記ポリイミドフィルム上に選択的にバンプが形成される。
その後、特に図示しないが、保護膜を剥離する。
なお、特に図示しないが、前記保護膜の剥離前に、Ｎｉからなるバンプの表面に無電解めっきにより１００〜１０００（好ましくは１００〜５００）オングストロームの膜厚のＡｕ膜等を形成することもでき、この場合、バンプの化学的耐久性を向上させることができる。
【００５５】
次に、最上層のＮｉ膜上に、新たにレジストを厚さ約２〜３μｍで全面に塗布し、露光、現像により、図２（ｅ）に示すようにレジストパターンを選択的にパッド形成部に形成する。
【００５６】
次に、特に図示しないが、図２（ｄ）の工程と同様の手段すなわち保護膜もしくは治具を使用してバンプを保護した状態で、図２（ｆ）に示すように、金属膜（Ｎｉ／Ｃｕ／ポリイミドフィルム）をウェットエッチングし、所望の形状に加工することによって、直径約１５０μｍ□のパッドを形成する。
【００５７】
レジスト剥離後、図２（ｈ）に示すように、コンタクト抵抗を下げるために、パッド表面の前記Ｎｉ膜上に無電解Ａｕめっきにより厚さ約１００〜１０００（好ましくは１００〜５００）オングストロームのＡｕめっきを行い、前記Ｎｉ上にＡｕ膜を形成する。Ａｕ膜は酸化されないので、パッド表面に酸化膜が形成されることはない。
【００５８】
以上説明した図２（ａ）〜（ｂ）の工程を経て、バンプ付きメンブレンリングが製造される。
このバンプ付きメンブレンリングは、パッドの機械的強度、電気的コンタクトの耐久性、及び信頼性などの面で優れている。
【００５９】
なお、上記の工程を経て製造されたバンプ付きメンブレンリングは、パッドを先に形成した後にバンプを形成する工程を経て製造されたバンプ付きメンブレンリングと比べると、バンプめっきの均一性、孤立パターンの形成し易さという点で有利である。すなわち、パッドを形成した後に、バンプホールを形成してバンプを電気めっきで形成する工程の場合、まず、パッドとなる孤立パターンから細いパターンを引き回して電流経路（配線パターン）を形成し、その後バンプホールを形成しバンプメッキを行っているので、配線長のバラッキ、バンプ付近の抵抗値のバラツキによって、バンプめっきが不均一となってしまい、形成されるバンプが不均一なものとなってしまう。また、孤立したパッドを得るために、配線パターンをエッチングにより除去する必要があるので手間がかかってしまい、孤立パターンの形成し易さという点で不利であるという問題点があった。
これに対し、実施の形態１に示す製造工程では、バンプ形成を先に行っているので上記問題がない。
また、実施の形態１に示す製造工程では、バンプ付きメンブレンリングの機能を重視しており、位置精度を鑑みて、リングに均一な張力をもってフィルムに接着した後に、メンブレンの加工を行っているので、加工し易く、その状態にてバンプを形成しているので、位置精度的にも優れた均一なバンプを形成することができ、また、バンプ形成後のＣｕ／ポリイミドメンブレンの方が均一な張力をもっているので加工し易く、さらに実施の形態１に示す製造工程では製造工程に起因した狂いがなく良品を生産できる。
したがって、実施の形態１に示す製造工程によれば、効率よく、信頼性の良い、ウエハバーンイン試験に用いられる装置としてのバンプ付きメンブレンリングを製造することができる。
【００６０】
（３）ガラス多層配線基盤の作成
次に、ガラス多層配線基盤の作成について説明する。
ガラス多層配線基盤は、例えば、低膨張無アルカリガラス（例えば、ＮＡ４０：ＨＯＹＡ（株）社製）等の基板上に、Ｃｒ（約２００オングストローム）／Ｃｕ（約２．５μｍ）／Ｎｉ（約０．２μｍ）層をスパッタ法で順次形成し、その上に、ポリイミド樹脂をコートし、これを周知のリソグラフィー法でパターニングし１層日の絶縁層を形成する。これらの工程を繰り返し配線層及び絶縁層を積層して、４層構造の多層配線基盤を作成した。なお、最上層のＣｕ層は機械的強度を考慮し１０μｍ以上の厚さとした。
なお、基板としては、Ｓｉと膨張率が同じか又はＳｉと膨張率が近いガラス基板、セラミクス基板、ガラスセラミクス基板等を使用できる。
【００６１】
（４）バーンイン試験
次に、バーンイン試験について説明する。
バーンイン試験は、図４に示すように、バキュームチャック（図示せず）上に載せたＳｉウエハ４０上に、バンプ付きメンブレンリング１０、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エハ４０上の各デバイスをガラス多層基盤３０にプリントボード（図示せず）を介して接続したテスターに評価していく。
その結果、パッドの機械強度が大きく、接触抵抗が低く、１万個形成してあるパッド、バンプの電気的抵抗のバラツキが見られなくなり、１０００回以上の耐久性も確認されたので、充分に実用性があることが確認された。
【００６２】
実施の形態２
しかしながら、実施の形態１によるバンプ付きメンブレンの製造方法においては、図２（ａ）に示すポリイミド上のＣｕ膜や、図２（ｂ）に示すＮｉ膜上に酸化膜を作ってしまい、酸化膜の除去工程が必要となる。
また、パッド及びバンプのＡｕめっきにおいても、無電解めっきを行っており、膜を厚付けすることができない。無電解Ａｕめっきにより形成されるＡｕは純金であるため、機械的強度及び密着力はきわめて弱く、実用性に劣る。
さらには、バーンイン試験の加熱は１２０℃程度にて長時間行っているため、Ｎｉ膜が薄いことに起因して、Ａｕ膜形成後のバンプ付きメンブレンにおいて、ＮｉがＡｕ膜中に拡散され、酸化が起こりコンタクト抵抗が上昇してしまうという問題がある。
実施の形態１のメンブレンリングの製造方法においては、これらの点で改善の余地を残している。
そこで、実施の形態２は、上述した点を改善したバンプ付きメンブレンリングの製造方法を提供する。
【００６３】
図３に実施の形態２のバンプ付きメンブレンリングの各製造工程における要部断面図を示す。以下、実施の形態２のバンプ付きメンブレンリングの製造方法について図３を用いて説明する。
なお、図３では、実施の形態１と同様に、メンブレンにリングが接着されているが、リングの図示は省略する。また、ガラス多層配線基盤の作成、ウエハバーンイン試験については、実施の形態２に記載したものと同様であるため、実施の形態２においては、説明を省略し、実施の形態１と同様の事項については説明を省略する。
【００６４】
まず、図３（ａ）に示すＣｕ／ポリイミドフィルムを準備する。ここで、Ｃｕ膜上に酸化膜が形成されている場合は、希硫酸に浸漬してＣｕ膜上の酸化膜の除去処理を行った上で、次に示す図３（ｂ）の工程へ移行させる。酸洗浄直後などのようにＣｕ膜上に酸化膜が形成されていない場合は、直ちに次の図３（ｂ）工程へ移行させる。
なお、ポリイミドとＣｕの間には、両者の接着性を向上させること、及び膜汚染を防止することを目的として、特に図示しないが薄いＮｉ膜を形成してもよい
。
【００６５】
次に、図３（ｂ）に示すように、電気めっきによりＣｕ上にＮｉを０．２〜０．５μｍめっきした後、その上にＡｕを０．１〜０．２μｍで形成して、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／ポリイミドフィルム積層膜構造を形成する。ここで、Ｃｕ膜とＡｕ膜との間の薄いＮｉ膜は、両者の接着性を向上させることを目的として形成している。
なお、無電解めっきでＮｉを０．２〜０．３μｍ、ついでＡｕを０．１μｍ以下で形成することもできるが、無電解めっきは膜を厚付けできず、密着力及び強度が弱いため、電気めっきを適用してＮｉ膜、Ａｕ膜を形成するのが好ましい。
【００６６】
次いで、図３（ｃ）に示すように、ポリイミドフィルムの所定位置に、エキシマレーザを用いて、直径が約３０μｍのバンプホールを形成する。
【００６７】
次に、図３（ｄ）に示すように、最上層のＡｕ膜の表面がめっきされないようにするために、保護膜等を、電極として使用するＡｕ膜の一部を除く全面に約２〜３μｍの厚さで塗布して、Ａｕ膜を保護する。
なお、最上層のＡｕ膜上へのＮｉ膜形成を防止するために、Ａｕ膜上に保護膜を塗布する以外にも、治具を使用してＮｉ膜を保護することもできる。
【００６８】
次いで、前記最上層のＡｕ膜に電極の一方を接続し、ポリイミドフィルム側にＮｉあるいはＮｉ合金の電気めっきを行う。この電気めっきにより、めっきは図３（ｄ）に示すバンプホールを埋めるようにして成長した後、ポリイミドフィルムの表面に達すると、等方的に広がってほぼ半球状に成長し、ＮｉまたはＮｉ合金からなるバンプが形成される。
続いて、バンプの表面に膜厚１〜２μｍのＡｕからなる電気めっき層を形成する。このように、バンプを形成した直後にバンプ表面に酸化しない金属を含む膜を形成することで、バンプ表面の酸化を回避し、酸化膜の除去工程が不要となる。
その後、特に図示しないが、前記保護膜を剥離する。
【００６９】
そして、図３（ｅ）に示すように、最上層のＡｕ上に新たにレジストを全面に塗布し、パッドを形成する部分以外のレジストを露光、現像によって除去し、パッド形成部に図３（ｆ）に示すように、レジストパターンを形成する。
【００７０】
次いで、Ａｕをヨウ素、ヨウ化カリウム水溶液にてエッチングし、ＡｕとＣｕ間に存在する薄いＮｉ膜及びＣｕ膜を塩化第二鉄水溶液にてエッチングを行い、よくリンスした後、前記レジストを剥離する。この時、エッチングはスプレー方式を使用するとサイドエッチングが少なく、望ましい。
【００７１】
以上の工程を経て、バンプ付きメンブレンリングが製造される。
【００７２】
なお、実施の形態２においては、ＡｕめっきのかわりにＡｕ−Ｃｏ合金による電気めっきをパッド表面、及びバンプ表面にめっきすることによっても同様な効果を得ることができる。この場合、ＡｕよりもＡｕ−Ｃｏ合金の方がバンプ及びパッド表面の摩耗が少ない。すなわち、バンプのＡｕめっきは電気めっきなので、合金を形成することができ、純金ではやわらかすぎるので、合金にすることにより硬度を上げて最上層膜を形成することができる。また、Ａｕ、Ａｕ−Ｃｏ合金のかわりに、バラジウム、ロジウムもしくはそれら金属を含む合金を形成しても同様の効果を得ることができる。
実施の形態２のバンプ付きメンブレンリングは、実施の形態１と比較すると、パッド部の金を電気めっきにて形成しているので、めっきを短時間で行うことができ、さらには剥がれにくくすることができる。さらに、実施の形態２においては、金の膜厚を厚く形成することができるため、被接触部分との付着性（コンタクト性）が良い。
また、実施の形態２のバンプ付きメンブレンリングの製造方法は、パッドのパターニング前に電気めっきにて均等の厚膜めっきを行うので、パッドの機械的強度、密着力を増すことができる。
【００７３】
なお、本発明は、上記実施の態様に限定されず、本発明の範囲内で適宜変形実施できる。
例えば、パッド、バンプ、メンブレン等の材料は、上記実施の態様で使用したものに限定されない。
【００７４】
【発明の効果】
本発明によれば、パッド及びバンプの機械的強度、電気的コンタクトの耐久性、及び信頼性の向上へのニーズに応えることができるバンプ付きメンブレンリング及びバーンインボードを提供できる。
また、本発明のバンプ付きメンブレンリングの製造方法によれば、効率よく安定して本発明のバンプ付きメンブレンリングを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の態様におけるメンブレンリングの形成工程を説明するための断面図である。
【図２】本発明の一実施態様に係るバンプ付きメンブレンリングの形成工程を説明するための断面図である。
【図３】本発明の他の実施態様に係るバンプ付きメンブレンリングの形成工程を説明するための断面図である。
【図４】バーンインボードを模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ リング
２ メンブレン
３ バンプ
４ パッド
１０ バンプ付きメンブレンリング
１１ アルミニウム板
１２ シリコンゴムシート
１３ フィルム
１４ 熱硬化性接着剤
２０ 異方性導電ゴムシート
３０ 多層配線基盤
４０ シリコンウエハ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエハ上に多数形成された半導体デバイスのバーンイン試験を一括して行うために使用されるバーンインボード、及びバーンインボードにおけるコンタクト部分を受け持つバンプ付きメンブレンリング及びその製造方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウエハ上に多数形成された半導体ディバイスの検査は、プローブカードによる製品検査（電気的特性試験）と、その後に行われる信頼性試験であるバーンイン試験に大別される。
バーンイン試験は、固有欠陥のある半導体ディバイス、あるいは製造上のばらつきから、時間とストレスに依存する故障を起こすディバイスを除くために行われるスクリーニング試験の一つである。プローブカードによる検査が製造したディバイスの電気的特性試験であるのに対し、バーンイン試験は熱加速試験と言える。
【０００３】
バーンイン試験は、プローブカードによって１チップ毎に行われる電気的特性試験の後に、ウエハをダイシングによりチップに切断し、パッケージングしたものについて一つずつバーンイン試験を行う通常の方法（１チップバーンインシステム）ではコスト的に実現性に乏しい。そこで、ウエハ上に多数形成された半導体ディバイスのバーンイン試験を一括して行うためのバーンインボード（コンタクトボード）の開発及び実用化が進められている（特開平７−２３１０１９号公報）。バーンインボードを用いたウエハ・一括バーンインシステムは、コスト的に実現可能性が高い他に、ベアチップ出荷及びベアチップ搭載といった最新の技術的な流れを実現可能にするためにも重要な技術である。
【０００４】
図４にバーンインボードの具体例を示す。
バーンインボードは、図４に示すように、多層配線基盤３０上に、異方性導電ゴムシート２０を介して、バンプ付きメンブレンリング１０を固定した構造を有する。
バンプ付きメンブレンリング１０は、被検査素子と直接接触するコンタクト部分を受け持つ。バンプ付きメンブレンリング１０においては、リング１に張り渡されたメンブレン２の一方の面にはバンプ３が、他方の面にはパッド４が形成されている。バンプ付きメンブレンリング１０においては、ウエハ４０上の各半導体チップの周縁又はセンターライン上に形成されたパッド（約６００〜１０００ピン程度）に対応して、この数にチップ数を乗じた数のバンプ３がメンブレン２上に形成されている。
多層配線基盤３０はメンブレン２上に孤立する各バンプ３にパッド４を介して所定のバーンイン試験信号を付与するための配線をムライト系セラミクス基板等の上に有する。多層配線基盤３０は配線が複雑であるため多層配線構造を有する。
異方性導電ゴムシート２０は、主面と垂直な方向にのみ導電性を有する弾性体であり、多層配線基盤３０上の端子とメンブレン２上のパッド４とを電気的に接続する。異方性導電ゴムシート２０は、その表面に形成された凸部でメンブレン２上のパッド４に当接することで、半導体ウエハ４０表面の凹凸及びバンプ３の高さのバラツキを吸収し、半導体ウエハ上のパッドとメンブレン２上のバンプ３とを確実に接続する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようなバンプ付きメンブレンリングにいては、現段階では、パッド及びバンプの機械的強度、電気的コンタクトの耐久性、及び信頼性などの面で十分でない。
【０００６】
本発明は上述した背景の下になされたものであり、パッド及びバンプの機械的強度、電気的コンタクトの耐久性、及び信頼性などの面で優れたバンプ付きメンブレンリング及びその製造方法等の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、以下に示す構成としてある。
【０００８】
（構成１）ウエハ上に多数形成された半導体デバイスのバーンイン試験を一括して行うために使用されるバーンインボードにおけるコンタクト部分を受け持つバンプ付きメンブレンリングであって、リングに張り渡されたメンブレンの一方の面に各半導体デバイスに接触させるバンプを有するとともに、メンブレンの他方の面に多層配線基盤に接触させるパッドを有し、メンブレンを貫通して形成されたバンプホールを介して前記バンプと前記パッドとを接続した構造を有するバンプ付きメンブレンリングにおいて、前記パッドの表面部に、金属バインダー層を介して、酸化しない金属を含む膜を形成したことを特徴とするバンプ付きメンブレンリング。
【０００９】
（構成２）前記メンブレンと前記パッドとの間に、金属バインダー層を形成したことを特徴とする構成１に記載のバンプ付きメンブレンリング。
【００１０】
（構成３）前記パッドがＣｕからなり、前記バンプがＮｉ又はＮｉ合金からなり、前記メンブレンがポリイミドからなることを特徴とする構成１又は２に記載のバンプ付きメンブレンリング。
【００１１】
（構成４）前記金属バインダー層が、Ｎｉ、Ｃｒもしくはそれらを含む合金又は導電性接着剤からなることを特徴とする構成１乃至３に記載のバンプ付きメンブレンリング。
【００１２】
（構成５）前記酸化しない金属を含む膜が、金、Ａｕ−Ｃｏ合金、ロジウム、パラジウム及びこれらを含む合金のうちのいずれかからなることを特徴とする構成１乃至４に記載のバンプ付きメンブレンリング。
【００１３】
（構成６）前記パッドの表面部に形成した前記酸化しない金属を含む膜の膜厚が、１００〜１０００オングストロームであることを特徴とする構成１乃至５に記載のバンプ付きメンブレンリング。
【００１４】
（構成７）前記パッドの表面部に形成した前記酸化しない金属を含む膜の膜厚が、０．１〜１０μｍであることを特徴とする構成１乃至５に記載のバンプ付きメンブレンリング。
【００１５】
（構成８）前記バンプ表面に、酸化しない金属を含む膜を形成したことを特徴とする構成１乃至７に記載のバンプ付きメンブレンリング。
【００１６】
（構成９）前記バンプの表面部に形成した前記酸化しない金属を含む膜の膜厚が、１〜２μｍであることを特徴とする構成８に記載のバンプ付きメンブレンリング。
【００１７】
（構成１０）前記パッドにおける前記酸化しない金属を含む膜よりも、前記バンプ上における前記酸化しない金属を含む膜の方が膜厚が大きいことを特徴とする構成１乃至９に記載のバンプ付きメンブレンリング。
【００１８】
（構成１１）構成１乃至１０のいずれかに記載のバンプ付きメンブレンリングと、多層配線基盤とを具備することを特徴とするバーンインボード。
【００１９】
（構成１２）ウエハ上に多数形成された半導体デバイスのバーンイン試験を一括して行うために使用されるバーンインボードにおけるコンタクト部分を受け持つバンプ付きメンブレンリングの製造方法であって、フィルムの一方の面に導電性金属層を形成した構造のもの作製する工程と、前記導電性金属層を形成したフィルムを展開した状態でリングに固着してメンブレンリングを形成する工程と、前記導電性金属層上に、電気めっきにて、金属バインダー層、及び酸化しない金属を含む膜を順次形成する工程と、フィルムの他方の面の所定位置にレーザ又はフォトリソグラフィー法を用いてバンプホールを形成し、導電性金属層側の表面を保護した後、導電性金属層にめっき用の電極の一方を接続して電気めっきを行い、バンプを形成する工程と、前記酸化しない金属を含む膜上にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクにして、酸化しない金属を含む膜／金属バインダー層／導電性金属層をエッチングによりパターニングしてパッドを形成する工程と、を有することを特徴とするバンプ付きメンブレンリングの製造方法。
【００２０】
（構成１３）ウエハ上に多数形成された半導体デバイスのバーンイン試験を一括して行うために使用されるバーンインボードにおけるコンタクト部分を受け持つバンプ付きメンブレンリングの製造方法であって、フィルムの一方の面に導電性金属層を形成した構造のもの作製する工程と、前記導電性金属層を形成したフィルムを展開した状態でリングに固着してメンブレンリングを形成する工程と、前記導電性金属層上に、金属バインダー層を形成する工程と、フィルムの他方の面の所定位置にレーザ又はフォトリソグラフィー法を用いてバンプホールを形成し、導電性金属層側の表面を保護した後、導電性金属層にめっき用の電極の一方を接続して電気めっきを行い、バンプを形成する工程と、前記金属バインダー層上にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクにして、金属バインダー層／導電性金属層をエッチングによりパターニングしてパッドを形成する工程と、前記パッドの表面に、酸化しない金属を含む膜を形成する工程と、を有することを特徴とするバンプ付きメンブレンリングの製造方法。
【００２１】
（構成１４）前記フィルムと前記導電性金属層との間に、金属バインダー層を形成する工程を有することを特徴とする構成１２又は１３に記載のバンプ付きメンブレンリングの製造方法。
【００２２】
（構成１５）前記バンプを形成した直後に、バンプ表面に酸化しない金属を含む膜を電気めっきにて形成する工程を有することを特徴とする構成１２乃至１４に記載のバンプ付きメンブレンリングの製造方法。
【００２３】
（構成１６）前記パッドがＣｕからなり、前記バンプがＮｉ又はＮｉ合金からなり、前記メンブレンがポリイミドからなることを特徴とする構成１２乃至１５に記載のバンプ付きメンブレンリングの製造方法。
【００２４】
（構成１７）前記金属バインダー層が、Ｎｉ、Ｃｒもしくはそれらを含む合金又は導電性接着剤からなることを特徴とする構成１２乃至１６に記載のバンプ付きメンブレンリングの製造方法。
【００２５】
（構成１８）前記酸化しない金属を含む膜が、金、Ａｕ−Ｃｏ合金、ロジウム、バラジウム及びこれらを含む合金のうちのいずれかからなる膜であることを特徴とする構成１２乃至１６に記載のバンプ付きメンブレンリングの製造方法。
【００２６】
【作用】
構成１によれば、パッドの表面部に、金属バインダー層を介して、酸化しない金属を含む膜を形成することで、酸化しない金属を含む膜の付着を強固にし、剥がれにくくする。
パッドの表面部に酸化しない金属を含む膜を形成することでパッドの表面部の酸化を回避し、コンタクト抵抗の低下を回避する。
【００２７】
構成２によれば、メンブレンとパッドとの間に金属バインダー層を形成することで、両者の接着性を向上させ、また、膜汚染を回避する。
【００２８】
構成３では、パッド、バンプ、メンブレンについて現在のところ好ましい材料を示している。
【００２９】
構成４では、金属バインダー層について現在のところ好ましい材料を示している。
【００３０】
構成５では、酸化しない金属を含む膜について現在のところ好ましい材料を示している。なお、これらの膜は酸化せず、導電性も良い。
【００３１】
構成６では、パッドの表面部に無電界めっきで形成する酸化しない金属を含む膜の好ましい膜厚を示している。この膜厚とすることで、バンプの化学的耐久性を確保できる。
【００３２】
構成７では、パッドの表面部に電気めっきで形成する酸化しない金属を含む膜の他の好ましい膜厚を示している。
【００３３】
構成８によれば、バンプの表面に酸化しない金属を含む膜を形成することで、バンプの化学的耐久性が向上する。また、バンプの表面の酸化を回避し、コンタクト抵抗の低下を回避する。
【００３４】
構成９では、バンプの表面部に形成する酸化しない金属を含む膜の好ましい膜厚を示している。膜厚を厚くすることで被接触部分との付着性（コンタクト性）を良くする。
【００３５】
構成１０によれば、パッドにおける酸化しない金属を含む膜よりも、バンプ上における酸化しない金属を含む膜の膜厚を大きくすることで、バンプの電気的コンタクトの耐性を向上させる。
【００３６】
構成１１によれば、構成１乃至１０記載のバンプ付きメンブレンリングを用いることで、パッド及びバンプの機械的強度、電気的コンタクトの耐久性、及び信頼性の向上へのニーズに応えることができるバーンインボードを提供できる。
【００３７】
構成１２によれば、導電性金属層上に、電気めっきにて、金属バインダー層及び酸化しない金属を含む膜を順次形成することで、酸化しない金属を含む膜によって導電性金属層や金属バインダー層の酸化の問題が解消できると共に、金属バインダー層によって密着性を向上でき、さらに、電気めっきにて、これらの層を一度に形成できる。
また、酸化しない金属を含む膜／金属バインダー層／導電性金属層をエッチングによりパターニングすることで、一度にパッドを形成できる。
さらに、電気めっきによると、Ａｕ等の膜厚を厚く形成することができるため被接触部分との付着性（コンタクト性）が良い。また、パッドのパターニング前に電気めっきにて均等の厚膜めっきを行うので、パッドの機械的強度、密着力を増すことができる。
【００３８】
構成１３によれば、導電性金属層からなるパッドとパッドの表面部の酸化しない金属を含む膜との間に、金属バインダー層を介在させることができる。
【００３９】
構成１４の工程によれば、フィルムと導電性金属層との間に、金属バインダー層を形成できる。
【００４０】
構成１５の工程によれば、バンプを形成した直後にバンプ表面に酸化しない金属を含む膜を形成することで、バンプ表面の酸化を回避し、酸化膜の除去工程が不要となる。また、電気めっきによると、Ａｕ等の膜厚を厚く形成することができるため被接触部分との付着性（コンタクト性）が良い。また、厚膜めっきにより、バンプの機械的強度、密着力を増すことができる。
【００４１】
構成１６では、パッド、バンプ、メンブレンについて現在のところ好ましい材料を示している。
【００４２】
構成１７では、金属バインダー層について現在のところ好ましい材料を示している。
【００４３】
構成１８では、酸化しない金属を含む膜について現在のところ好ましい材料を示している。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００４５】
実施の形態１
（１）メンブレンリングの作成
メンブレンリングの作成方法について、図１を用いて説明する。
【００４６】
まず、図１（ａ）に示すように、平坦度の高いアルミニウム板１１上に厚さ５ｍｍの均一の厚さのシリコンゴムシート１２を置く。
その一方で、例えば、厚さ１８μｍの銅箔と、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを貼り合せた構造のフィルム１３、あるいは厚さ２５μｍのポリイミドフィルム上に、スパッタ法又はめっき法で銅を厚さ１８μｍで成膜したフィルム１３を準備する。
なお、フィルム１３の材料、形成方法、厚さ等は適宜選択できる。例えば、厚さ２５μｍ（１２〜５０μｍ）程度のポリイミドフィルムや、厚さ０．３ｍｍ（０．１〜０．５ｍｍ）程度のシリコンゴムシートを使用できる。フィルムの形成方法もコーティング法で形成したり、市販のフィルム又はシートを利用したりできる。さらに、銅箔にポリイミド前駆体をキャスティングした後、ポリイミド前駆体を加熱して乾燥及び硬化させて、銅箔とポリイミドフィルムを貼り合せた構造のフィルムを形成することもできる。また、フィルムの一方の面に複数の導電性金属を順次成膜して、フィルムの一方の面に積層構造を有する導電性金属層を形成した構造のものを使用することもできる。
【００４７】
次いで、上記シリコンゴムシート１２上に、銅箔とポリイミドフィルムを貼り合せた構造のフィルム１３を銅箔側を下にして均一に展開した状態で吸着させる。この際、シリコンゴムシート１２にフィルム１３が吸着する性質を利用し、しわやたわみが生じないように、空気層を追い出しつつ吸着させることで、均一に展開した状態で吸着させる。
【００４８】
次に、直径約８インチ、厚さ約２ｍｍの円形のＳｉＣリング１の接着面に熱硬化性接着剤１４を薄く均一に、５０〜１００μｍ程度の厚さで塗布し、フィルム１３上に置く。ここで、熱硬化性接着剤１４としては、バーンイン試験の設定温度８０〜１５０℃よりも０〜５０℃高い温度で硬化するものを使用する。本実施の形態では、ボンドハイチップＨＴ−１００Ｌ（主剤：硬化剤＝４：１）（コニシ（株）社製）を使用した。
さらに、平坦性の高いアルミニウム板（重さ約２．５ｋｇ）を重石として、リング１１上に載せる（図示せず）。
【００４９】
上記準備工程を終えたものをバーンイン試験の設定温度（８０〜１５０℃）以上の温度（例えば２００℃、２．５時間）で加熱して前記フィルム１３と前記リング１を接着する（図（１ｂ））。
この際、シリコンゴムシート１２の熱膨張率はフィルム１３の熱膨張率よりも大きいので、シリコンゴムシート１２に吸着したフィルム１３はシリコンゴムシート１２と同じだけ熱膨張する。すなわち、フィルム１３を単にバーンイン試験の設定温度（８０〜１５０℃）以上の温度で加熱した場合に比べ、より熱膨張する。このようにテンションの大きい状態で、熱硬化性接着剤１４が硬化し、フィルム１３とリング１が接着される。また、シリコンゴムシート１２上のフィルム１３は、しわやたわみ、ゆるみなく均一に展開した状態で吸着されているので、フィルム１３にしわやたわみ、ゆるみなく、リング１にフィルム１３を接着することができる。さらに、シリコンゴムシート１２は平坦性が高く、弾力性を有するので、リング１の接着面に、均一にむらなくフィルム１３を接着することができる。
なお、熱硬化性接着剤を使用しない場合、フィルムが収縮し、張力が弱まる他に、接着剤の硬化時期が場所によってばらつくため、リングの接着面に均一にむらなく接着ができない。
【００５０】
上記加熱接着工程を終えたものを常温まで冷却し、加熱前の状態まで収縮させる。その後、カッターでリング１の外周に沿ってリング１の外側のフィルム１３を切断除去する（図１（ｃ））。
表面を良く洗浄した後、以下に説明するバンプ付きメンブレンの製造方法に基づいてバンプ付きメンブレンを作成することにより、バンプ付きメンブレンリングが完成する。
【００５１】
なお、ＳｉＣリングの代わりに、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、インバーニッケルや、その他のＳｉに近い熱膨張率を有し強度の高いセラミクス、低膨張ガラス、金属、その他の材料からなるリングを用いてもよい。
また、アルミニウム板の代わりに、テフロン板を用いてもよい。
さらに、シリコンゴムシートの代わりに、粘着性を持たせたフッ素ゴムを用いてもよい。
また、熱硬化性接着剤として、他の市販の各種熱硬化性接着剤を用いてもよい。例えば、エイブルボンド７３６等を使用できる。
【００５２】
（２）バンプ付きメンブレンの製造方法
バンプ付きメンブレンの各製造工程における要部断面の概略を図２に示す。以下、図２を用いて実施の形態１のバンプ付きメンブレンの製造方法について説明する。なお、図２におけるＣｕ／ポリイミドフィルムには、図１にて説明したように、すでにメンブレンにリングが接着されているが、リングの図示は省略してある。
【００５３】
まず、図２（ａ）に示すＣｕ／ポリイミドフィルムのＣｕ上に、図２（ｂ）に示すように、更に上層にＮｉを、膜厚０．１〜０．５μｍにてめっき（電気めっき又は無電界めっき）して、Ｎｉ／Ｃｕ／ポリイミドフィルムを作製する。
なお、前記ポリイミドフィルムとＣｕの間には、両者の接着性を向上させること、及び膜汚染を防止することを目的として、特に図示しないが０．０１〜１μｍ程度の膜厚を有するＮｉ膜もしくはＣｒ膜、及びこれらの金属を含む合金膜を形成してもよい。
【００５４】
次に、図２（ｃ）に示すように、ポリイミドフィルムの所定位置に、エキシマレーザを用いて、直径が約３０μｍのバンプホールを形成する。
次いで、図２（ｄ）に示すように、最上層のＮｉ膜の表面がめっきされないようにするために、保護膜（レジスト、その他の樹脂等）を、電極として使用する前記Ｎｉ膜の一部を除く全面に約２〜３μｍの厚さで塗布することにより、前記Ｎｉ膜を保護する。
そして、前記最上層のＮｉ膜に電極の一方を接続し、ポリイミドフィルム側に対してＮｉの電気めっきを行う。なお、前記最上層のＮｉ膜上へのさらなるＮｉ膜の形成を防止するためには、保護膜を塗布する以外にも、治具を使用して前記Ｎｉ膜を保護することもできる。
電気めっきによって、バンプホールのある所定の位置において、図２（ｄ）に示すように、前記バンプホール内をＮｉで埋めるように成長した後、ポリイミドフィルムの表面に達すると、等方的に広がって、ほば半球状に成長し、前記ポリイミドフィルム上に選択的にバンプが形成される。
その後、特に図示しないが、保護膜を剥離する。
なお、特に図示しないが、前記保護膜の剥離前に、Ｎｉからなるバンプの表面に無電解めっきにより１００〜１０００（好ましくは１００〜５００）オングストロームの膜厚のＡｕ膜等を形成することもでき、この場合、バンプの化学的耐久性を向上させることができる。
【００５５】
次に、最上層のＮｉ膜上に、新たにレジストを厚さ約２〜３μｍで全面に塗布し、露光、現像により、図２（ｅ）に示すようにレジストパターンを選択的にパッド形成部に形成する。
【００５６】
次に、特に図示しないが、図２（ｄ）の工程と同様の手段すなわち保護膜もしくは治具を使用してバンプを保護した状態で、図２（ｆ）に示すように、金属膜（Ｎｉ／Ｃｕ／ポリイミドフィルム）をウェットエッチングし、所望の形状に加工することによって、直径約１５０μｍ□のパッドを形成する。
【００５７】
レジスト剥離後、図２（ｈ）に示すように、コンタクト抵抗を下げるために、パッド表面の前記Ｎｉ膜上に無電解Ａｕめっきにより厚さ約１００〜１０００（好ましくは１００〜５００）オングストロームのＡｕめっきを行い、前記Ｎｉ上にＡｕ膜を形成する。Ａｕ膜は酸化されないので、パッド表面に酸化膜が形成されることはない。
【００５８】
以上説明した図２（ａ）〜（ｂ）の工程を経て、バンプ付きメンブレンリングが製造される。
このバンプ付きメンブレンリングは、パッドの機械的強度、電気的コンタクトの耐久性、及び信頼性などの面で優れている。
【００５９】
なお、上記の工程を経て製造されたバンプ付きメンブレンリングは、パッドを先に形成した後にバンプを形成する工程を経て製造されたバンプ付きメンブレンリングと比べると、バンプめっきの均一性、孤立パターンの形成し易さという点で有利である。すなわち、パッドを形成した後に、バンプホールを形成してバンプを電気めっきで形成する工程の場合、まず、パッドとなる孤立パターンから細いパターンを引き回して電流経路（配線パターン）を形成し、その後バンプホールを形成しバンプメッキを行っているので、配線長のバラッキ、バンプ付近の抵抗値のバラツキによって、バンプめっきが不均一となってしまい、形成されるバンプが不均一なものとなってしまう。また、孤立したパッドを得るために、配線パターンをエッチングにより除去する必要があるので手間がかかってしまい、孤立パターンの形成し易さという点で不利であるという問題点があった。
これに対し、実施の形態１に示す製造工程では、バンプ形成を先に行っているので上記問題がない。
また、実施の形態１に示す製造工程では、バンプ付きメンブレンリングの機能を重視しており、位置精度を鑑みて、リングに均一な張力をもってフィルムに接着した後に、メンブレンの加工を行っているので、加工し易く、その状態にてバンプを形成しているので、位置精度的にも優れた均一なバンプを形成することができ、また、バンプ形成後のＣｕ／ポリイミドメンブレンの方が均一な張力をもっているので加工し易く、さらに実施の形態１に示す製造工程では製造工程に起因した狂いがなく良品を生産できる。
したがって、実施の形態１に示す製造工程によれば、効率よく、信頼性の良い、ウエハバーンイン試験に用いられる装置としてのバンプ付きメンブレンリングを製造することができる。
【００６０】
（３）ガラス多層配線基盤の作成
次に、ガラス多層配線基盤の作成について説明する。
ガラス多層配線基盤は、例えば、低膨張無アルカリガラス（例えば、ＮＡ４０：ＨＯＹＡ（株）社製）等の基板上に、Ｃｒ（約２００オングストローム）／Ｃｕ（約２．５μｍ）／Ｎｉ（約０．２μｍ）層をスパッタ法で順次形成し、その上に、ポリイミド樹脂をコートし、これを周知のリソグラフィー法でパターニングし１層日の絶縁層を形成する。これらの工程を繰り返し配線層及び絶縁層を積層して、４層構造の多層配線基盤を作成した。なお、最上層のＣｕ層は機械的強度を考慮し１０μｍ以上の厚さとした。
なお、基板としては、Ｓｉと膨張率が同じか又はＳｉと膨張率が近いガラス基板、セラミクス基板、ガラスセラミクス基板等を使用できる。
【００６１】
（４）バーンイン試験
次に、バーンイン試験について説明する。
バーンイン試験は、図４に示すように、バキュームチャック（図示せず）上に載せたＳｉウエハ４０上に、バンプ付きメンブレンリング１０、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エハ４０上の各デバイスをガラス多層基盤３０にプリントボード（図示せず）を介して接続したテスターに評価していく。
その結果、パッドの機械強度が大きく、接触抵抗が低く、１万個形成してあるパッド、バンプの電気的抵抗のバラツキが見られなくなり、１０００回以上の耐久性も確認されたので、充分に実用性があることが確認された。
【００６２】
実施の形態２
しかしながら、実施の形態１によるバンプ付きメンブレンの製造方法においては、図２（ａ）に示すポリイミド上のＣｕ膜や、図２（ｂ）に示すＮｉ膜上に酸化膜を作ってしまい、酸化膜の除去工程が必要となる。
また、パッド及びバンプのＡｕめっきにおいても、無電解めっきを行っており、膜を厚付けすることができない。無電解Ａｕめっきにより形成されるＡｕは純金であるため、機械的強度及び密着力はきわめて弱く、実用性に劣る。
さらには、バーンイン試験の加熱は１２０℃程度にて長時間行っているため、Ｎｉ膜が薄いことに起因して、Ａｕ膜形成後のバンプ付きメンブレンにおいて、ＮｉがＡｕ膜中に拡散され、酸化が起こりコンタクト抵抗が上昇してしまうという問題がある。
実施の形態１のメンブレンリングの製造方法においては、これらの点で改善の余地を残している。
そこで、実施の形態２は、上述した点を改善したバンプ付きメンブレンリングの製造方法を提供する。
【００６３】
図３に実施の形態２のバンプ付きメンブレンリングの各製造工程における要部断面図を示す。以下、実施の形態２のバンプ付きメンブレンリングの製造方法について図３を用いて説明する。
なお、図３では、実施の形態１と同様に、メンブレンにリングが接着されているが、リングの図示は省略する。また、ガラス多層配線基盤の作成、ウエハバーンイン試験については、実施の形態２に記載したものと同様であるため、実施の形態２においては、説明を省略し、実施の形態１と同様の事項については説明を省略する。
【００６４】
まず、図３（ａ）に示すＣｕ／ポリイミドフィルムを準備する。ここで、Ｃｕ膜上に酸化膜が形成されている場合は、希硫酸に浸漬してＣｕ膜上の酸化膜の除去処理を行った上で、次に示す図３（ｂ）の工程へ移行させる。酸洗浄直後などのようにＣｕ膜上に酸化膜が形成されていない場合は、直ちに次の図３（ｂ）工程へ移行させる。
なお、ポリイミドとＣｕの間には、両者の接着性を向上させること、及び膜汚染を防止することを目的として、特に図示しないが薄いＮｉ膜を形成してもよい
。
【００６５】
次に、図３（ｂ）に示すように、電気めっきによりＣｕ上にＮｉを０．２〜０．５μｍめっきした後、その上にＡｕを０．１〜０．２μｍで形成して、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／ポリイミドフィルム積層膜構造を形成する。ここで、Ｃｕ膜とＡｕ膜との間の薄いＮｉ膜は、両者の接着性を向上させることを目的として形成している。
なお、無電解めっきでＮｉを０．２〜０．３μｍ、ついでＡｕを０．１μｍ以下で形成することもできるが、無電解めっきは膜を厚付けできず、密着力及び強度が弱いため、電気めっきを適用してＮｉ膜、Ａｕ膜を形成するのが好ましい。
【００６６】
次いで、図３（ｃ）に示すように、ポリイミドフィルムの所定位置に、エキシマレーザを用いて、直径が約３０μｍのバンプホールを形成する。
【００６７】
次に、図３（ｄ）に示すように、最上層のＡｕ膜の表面がめっきされないようにするために、保護膜等を、電極として使用するＡｕ膜の一部を除く全面に約２〜３μｍの厚さで塗布して、Ａｕ膜を保護する。
なお、最上層のＡｕ膜上へのＮｉ膜形成を防止するために、Ａｕ膜上に保護膜を塗布する以外にも、治具を使用してＮｉ膜を保護することもできる。
【００６８】
次いで、前記最上層のＡｕ膜に電極の一方を接続し、ポリイミドフィルム側にＮｉあるいはＮｉ合金の電気めっきを行う。この電気めっきにより、めっきは図３（ｄ）に示すバンプホールを埋めるようにして成長した後、ポリイミドフィルムの表面に達すると、等方的に広がってほぼ半球状に成長し、ＮｉまたはＮｉ合金からなるバンプが形成される。
続いて、バンプの表面に膜厚１〜２μｍのＡｕからなる電気めっき層を形成する。このように、バンプを形成した直後にバンプ表面に酸化しない金属を含む膜を形成することで、バンプ表面の酸化を回避し、酸化膜の除去工程が不要となる。
その後、特に図示しないが、前記保護膜を剥離する。
【００６９】
そして、図３（ｅ）に示すように、最上層のＡｕ上に新たにレジストを全面に塗布し、パッドを形成する部分以外のレジストを露光、現像によって除去し、パッド形成部に図３（ｆ）に示すように、レジストパターンを形成する。
【００７０】
次いで、Ａｕをヨウ素、ヨウ化カリウム水溶液にてエッチングし、ＡｕとＣｕ間に存在する薄いＮｉ膜及びＣｕ膜を塩化第二鉄水溶液にてエッチングを行い、よくリンスした後、前記レジストを剥離する。この時、エッチングはスプレー方式を使用するとサイドエッチングが少なく、望ましい。
【００７１】
以上の工程を経て、バンプ付きメンブレンリングが製造される。
【００７２】
なお、実施の形態２においては、ＡｕめっきのかわりにＡｕ−Ｃｏ合金による電気めっきをパッド表面、及びバンプ表面にめっきすることによっても同様な効果を得ることができる。この場合、ＡｕよりもＡｕ−Ｃｏ合金の方がバンプ及びパッド表面の摩耗が少ない。すなわち、バンプのＡｕめっきは電気めっきなので、合金を形成することができ、純金ではやわらかすぎるので、合金にすることにより硬度を上げて最上層膜を形成することができる。また、Ａｕ、Ａｕ−Ｃｏ合金のかわりに、バラジウム、ロジウムもしくはそれら金属を含む合金を形成しても同様の効果を得ることができる。
実施の形態２のバンプ付きメンブレンリングは、実施の形態１と比較すると、パッド部の金を電気めっきにて形成しているので、めっきを短時間で行うことができ、さらには剥がれにくくすることができる。さらに、実施の形態２においては、金の膜厚を厚く形成することができるため、被接触部分との付着性（コンタクト性）が良い。
また、実施の形態２のバンプ付きメンブレンリングの製造方法は、パッドのパターニング前に電気めっきにて均等の厚膜めっきを行うので、パッドの機械的強度、密着力を増すことができる。
【００７３】
なお、本発明は、上記実施の態様に限定されず、本発明の範囲内で適宜変形実施できる。
例えば、パッド、バンプ、メンブレン等の材料は、上記実施の態様で使用したものに限定されない。
【００７４】
【発明の効果】
本発明によれば、パッド及びバンプの機械的強度、電気的コンタクトの耐久性、及び信頼性の向上へのニーズに応えることができるバンプ付きメンブレンリング及びバーンインボードを提供できる。
また、本発明のバンプ付きメンブレンリングの製造方法によれば、効率よく安定して本発明のバンプ付きメンブレンリングを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の態様におけるメンブレンリングの形成工程を説明するための断面図である。
【図２】本発明の一実施態様に係るバンプ付きメンブレンリングの形成工程を説明するための断面図である。
【図３】本発明の他の実施態様に係るバンプ付きメンブレンリングの形成工程を説明するための断面図である。
【図４】バーンインボードを模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ リング
２ メンブレン
３ バンプ
４ パッド
１０ バンプ付きメンブレンリング
１１ アルミニウム板
１２ シリコンゴムシート
１３ フィルム
１４ 熱硬化性接着剤
２０ 異方性導電ゴムシート
３０ 多層配線基盤
４０ シリコンウエハ
Claims (7)
- ウエハ上に多数形成された半導体デバイスのバーンイン試験を一括して行うために使用されるバーンインボードにおけるコンタクト部分を受け持つバンプ付きメンブレンリングであって、
リングに張り渡されたメンブレンの一方の面に各半導体デバイスに接触させるバンプを有するとともに、メンブレンの他方の面に多層配線基盤に接触させるパッドを有し、メンブレンを貫通して形成されたバンプホールを介して前記バンプと前記パッドとを接続した構造を有するバンプ付きメンブレンリングにおいて、
前記パッドの表面部に、金属バインダー層を介して、酸化しない金属を含む膜が形成されており、
前記酸化しない金属を含む膜は、無電解めっきにより形成したものであることを特徴とするバンプ付きメンブレンリング。 - 前記酸化しない金属を含む膜が、金、Ａｕ−Ｃｏ合金、ロジウム、パラジウム及びこれらを含む合金のうちのいずれかからなることを特徴とする請求項１に記載のバンプ付きメンブレンリング。
- 前記パッドは、Ｃｕからなり、
前記酸化しない金属を含む膜は、金からなり、
前記金属バインダー層は、Ｎｉからなることを特徴とする請求項１に記載のバンプ付きメンブレンリング。 - 前記パッドの表面部に形成した前記酸化しない金属を含む膜の膜厚が、１００〜１０００オングストロームであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のバンプ付きメンブレンリング。
- 前記パッドの表面部に形成した前記酸化しない金属を含む膜の膜厚が、１００〜５００オングストロームであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のバンプ付きメンブレンリング。
- 請求項１乃至５のいずれかに記載のバンプ付きメンブレンリングと、多層配線基盤とを具備することを特徴とするバーンインボード。
- ウエハ上に多数形成された半導体デバイスのバーンイン試験を一括して行うために使用されるバーンインボードにおけるコンタクト部分を受け持つバンプ付きメンブレンリングの製造方法であって、
導電性金属層を形成したフィルムを準備する工程と、
前記導電性金属層を形成したフィルムを展開した状態でリングに固着してメンブレンリングを形成する工程と、
前記導電性金属層上に、金属バインダー層を形成する工程と、
フィルムの他方の面の所定位置にレーザ又はフォトリソグラフィー法を用いてバンプホールを形成し、導電性金属層側の表面を保護した後、導電性金属層にめっき用の電極の一方を接続して電気めっきを行い、バンプを形成する工程と、
前記金属バインダー層上にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクにして、金属バインダー層／導電性金属層をエッチングによりパターニングしてパッドを形成する工程と、
前記パッドの表面に、無電解めっきにより酸化しない金属を含む膜を形成する工程と、
を有することを特徴とするバンプ付きメンブレンリングの製造方法。
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