JP4160665B2

JP4160665B2 - Contact board and its components

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Publication number: JP4160665B2
Application number: JP22228598A
Authority: JP
Inventors: 理杉原; 賢一増田; 秀樹澤田
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1998-07-22
Filing date: 1998-07-22
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2018-07-22
Also published as: JP2000039452A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンタクトボード及びその構成部品等に関し、特に、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コンタクトボードとして好適に使用できるコンタクトボード及びその構成部品やそれら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１４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１４に示すように、多層配線基盤２０上に、異方性導電ゴムシート３０を介して、メンブレンリング１０を固定した構造を有する。
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。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。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２０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２０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３０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２０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３０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】
しかしながら、上述したバーンインボード及びその構成部品等には次に示す問題がある。
【０００６】
第１に、従来、メンブレンリングと異方性導電ゴムシートの組合せで、半導体ウエハ上のパッドやメンブレン上のバンプ３の高さのバラツキをある程度吸収することはできるが、隣接するバンプ間の間隔が狭くなる（狭ピッチになる）と図１５（特に（ｂ））に示すように、フレキシブル性を発揮できず高さのバラツキを吸収できなくなり、接触不良を生じる。
【０００７】
第２に、コンタクトボード及びその構成部品等にあっては、接続の信頼性等を向上させるため、さらなる改良を施す必要がある。
【０００８】
本発明は上述した背景の下になされたものであり、高さのバラツキを吸収できるコンタクトボード及びその構成部品等の提供を第一の目的とする。
また、接続の信頼性等をさらに向上できるコンタクトボード及びその構成部品等の提供を第二の目的とする。
【０００９】
【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。
【００１０】
（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コンタクトボードの一部を構成する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メンブレンリングにおいて、前記メンブレンにおける隣接するバンプ間のメンブレンに切り込みを設けたことを特徴とするメンブレンリング。
【００１１】
（構成２）前記切り込みを、レーザーによって設けたことを特徴とする構成１記載のメンブレンリング。
【００１２】
（構成３）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コンタクトボードの一部を構成する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メンブレンリングにおいて、前記パッドの断面形状を凹状としたことを特徴とするメンブレンリング。
【００１３】
（構成４）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コンタクトボードの一部を構成する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メンブレンリングにおいて、前記パッドの断面形状を凹状とするとともに、該パッドの凹状部分に異方性導電ゴム片、導電性ゴム片、又は非導電性ゴム片を介在させたことを特徴とするメンブレンリング。
【００１４】
（構成５）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乃至４記載のメンブレンリング。
【００１５】
（構成６）前記パッド及び／又は前記バンプの表面に、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膜を形成したことを特徴とする構成１乃至５記載のメンブレンリング。
【００１６】
（構成７）構成１乃至６記載の構造を有するメンブレンリングと、多層配線基板とからなることを特徴とするコンタクトボード。
【００１７】
（構成８）構成１乃至６記載の構造を有するメンブレンリングと、リングの径を異とする複数の配線用メンブレンリングからなることを特徴とするフレキシブルコンタクトボード。
【００１８】
（構成９）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コンタクトボードの一部を構成する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メンブレンリングにおいて、前記バンプの表面に凹凸を設けたことを特徴とするメンブレンリング。
【００１９】
（構成１０）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コンタクトボードの一部を構成する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メンブレンリングにおいて、リング材料が、下記条件式を満たすことを特徴とするメンブレンリング。
（リングの熱膨張率−シリコンの熱膨張率）×１０^-6×（ウエハの半径×１０³）×（測定温度（バーンイン試験温度）−製造温度（接着時温度））＜｜（ウエハのパッド寸法／２）−（アライメント精度）｜
【００２０】
（構成１１）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コンタクトボードの一部を構成するメンブレンリングの形成方法において、導電性金属層が形成されたフィルムとリングとを接着する際に、嫌気性接着剤又は好気性接着剤を用い、所定温度に加熱した後、酸素を遮断するか又は酸素を供給して接着を行うことを特徴とするメンブレンリングの形成方法。
【００２１】
（構成１２）多層配線基板の最上層のパッドを形成する際に、薄い導電性金属層を形成し、導電性金属層上にレジストを塗布し、パッドを形成する部分のレジストを露光、現像によって除去し、前記導電性金属にメッキ用電極の一方を接続して電気メッキを行いパッドを形成する工程と、レジストを除去後、パッドの下部以外の部分の導電性金属をエッチングにより除去する工程と、を有することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【００２２】
（構成１３）多層配線基板を構成するガラス基板に素子付け用の貫通孔を形成する際に、貫通孔の上下の周縁に面取り加工を施したことを特徴とする多層配線基板。
【００２３】
（構成１４）多層配線基板の形成工程において、多層配線層形成後のガラス基板の反りを防止する処理を施す工程を有することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【００２４】
【作用】
構成１によれば、図１（コンタクト前）に示すように、メンブレン２における隣接するバンプ３間に切り込み５を設けることで、隣接する各バンプ３を独立させ、図２（コンタクト後）に示すようにして、バンプ３やパッド４１の高さのバラツキを吸収することが可能となる。なお、図２（ａ）ではウエハ４０上のパッド４１の高さのバラツキを吸収する様子を示しているが、バンプ３の高さにバラツキがある場合も同様に吸収できる。
【００２５】
構成２によれば、切り込みをレーザーによって設けることで、精度良くかつ簡単に低コストでメンブレンに切り込みを設けることが可能となる。
【００２６】
構成３によれば、図３（ａ）（コンタクト前）に示すように、パッド４の断面形状を凹状とすることで、図３（ｂ）（コンタクト後）に示すように、コンタクト時にパッド４の凹部の窪みの分だけ、高さのバラツキを吸収することが可能となる。
【００２７】
構成４によれば、図５に示すように、パッド４の断面形状を凹状とすることで、構成３と同様に高さのバラツキを吸収することが可能となる。また、パッド４の凹状部分に異方性導電ゴム片、導電性ゴム片、又は非導電性ゴム片などのゴム片６を介在させることで、より弾力性を付与することができる。
【００２８】
構成５では、パッド、バンプ、メンブレンについて品質及びコスト等の観点から現在のところ好ましい材料を示している。
【００２９】
構成６では、パッド及び／又はバンプの表面に、これらの金属膜を形成することで、コンタクト抵抗を低減するとともに、化学的耐久性を高めることができる。
【００３０】
構成７では、構成１乃至６記載の構造を有するメンブレンリングと、多層配線基板とでコンタクトボードを構成することで、高さのバラツキを吸収することが可能なコンタクトボードが得られる。また、このコンタクトボードは、バーンインボード以外の用途に適用可能である。
【００３１】
構成８によれば、次の作用がある。
第１に、従来の多層配線基板の代わりに配線用のメンブレンリングを使用している、すなわち、バーンインボード全体を複数のメンブレンリングで構成することで、フレキシブル性やクッション性が高くなり、したがって、コンタクトの圧力が全面で均一になり、また、バンプやパッドの高さのバラツキにも構造的に対応できる。さらに、一部のメンブレンリング（例えばコンタクト用のメンブレンリング）あるいは全てのメンブレンリングの構造を、構成１乃至４に記載の高さのバラツキを吸収可能な構造とすることで、バンプやパッドの高さのバラツキをより吸収しやすくなる。
第２に、構造が簡単で、製造コストが安い（約５分の１以下にできる）。
第３に、各メンブレンリングに分解できるので、欠陥の修正が容易で、修正が困難な場合であっても欠陥のあるメンブレンリングだけ交換できる。
第４に、バーンインボード以外の用途に適用可能である。
【００３２】
構成９によれば、バンプ表面に凹凸を設けることで、相手のパッドに食い込みやすく、接触時に滑ることがなく、接触抵抗を低減でき、良好な接触状態が得られる。したがって、コンタクトボードの接続の信頼性向上等に寄与できる。
【００３３】
構成１０によれば、所定の条件式を満たすリング材料を用いることで、ウエハ−メンブレンリング−多層配線基板間の位置ずれの問題を回避できる。したがって、コンタクトボードの接続の信頼性向上等に寄与できる。
【００３４】
構成１１によれば、メンブレンリングの形成に際して、導電性金属層が形成されたフィルムとリングとを接着する接着剤としてこれらの接着剤を用いることで、厳密に所定の温度に到達した時点（所望の熱膨張を果たした時点）で、接着剤を硬化させて接着でき、硬化温度を厳密に制御できる。したがって、コンタクトボードの接続の信頼性向上等に寄与できる。
【００３５】
構成１２によれば、多層配線基板の最上層のパッドを形成する際に、薄い導電性金属層を形成し、導電性金属層上にレジストを塗布し、パッドを形成する部分のレジストを露光、現像によって除去し、前記導電性金属にメッキ用電極の一方を接続して電気メッキを行いパッドを形成することによって、パッドの寸法精度が高く、面内の寸法バラツキが少ない。また、パッドの表面に電気メッキによる金の厚メッキや、金コバルト合金メッキ等が可能になり、パッドの機械的強度を増すことができる。したがって、コンタクトボードの接続の信頼性向上等に寄与できる。
【００３６】
構成１３によれば、多層配線基板を構成するガラス基板に素子付け用の貫通孔を形成する際に、貫通孔の上下の周縁に面取り加工を施すことで、貫通孔の形成に伴って貫通孔の上下の周縁に生じる凸部を除去できる。また、貫通孔に金属膜をスパッタ法やめっき法で形成する際の形成が容易かつ確実となり、断線がなくスルーホール導通の信頼性が向上する。さらに、貫通孔に素子を半田付けする際にも、面取りによる溝があるため半田が基板表面よりはみ出すことがない。したがって、コンタクトボードの接続の信頼性向上等に寄与できる。
【００３７】
構成１４によれば、多層配線基板の形成工程において、多層配線層形成後のガラス基板の反りを防止する処理を施すことで、多層配線基板の平坦性を向上できる。したがって、コンタクトボードの接続の信頼性向上等に寄与できる。
【００３８】
【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。
【００３９】
実施の形態１
（１）メンブレンリングの作製
メンブレンリングの作製工程
メンブレンリングの作製方法について、図６を参照して説明する。
【００４０】
まず、図６（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。
なお、ポリイミドフィルムと銅との間には、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膜等を形成してもよい。
【００４１】
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。
【００４２】
次に、内径２２０ｍｍφ、外径２４０ｍｍφ、厚さ２ｍｍの円形のＳｉＣリング１４の接着面に熱硬化性接着剤１５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１５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１４上に載せる（図示せず）。
【００４３】
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１４を接着する（図（６ｂ））。
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１５が硬化し、フィルム１３とリング１４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１４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１４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。
【００４４】
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１４の外周に沿ってリング１４の外側のフィルム１３を切断除去する（図６（ｃ））。その後、表面を良く洗浄する。
【００４５】
なお、上記メンブレンリングの作製工程において、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材料からなるリングを用いてもよい。
また、リングは、シリコンウエハのサイズ、シリコンウエハ上のパッドサイズ、及びウエハ−メンブレンリング−多層配線基板間のアライメント精度に応じて要求される熱膨張率の値が異なるので、その場合は下記条件式を満たすリング材料を用いることが好ましい。
【００４６】
（リングの熱膨張率−シリコンの熱膨張率）×１０^-6×（ウエハの半径×１０³）×（測定温度（バーンイン試験温度）−製造温度（接着時温度））＜｜（ウエハのパッド寸法／２）−（アライメント精度）｜
【００４７】
上記関係を満たすと、バーンイン試験時（加熱時）に、メンブレンリング上のバンプとウエハ上のパッドとが非接触とならない程度にメンブレンリングの膨張によるシリコンウエハ上のパッドとの位置ずれの最大値が小さく、かつ、多層配線基板上のパッドがシリコンウエハ上のパッド内に収まり、良好な接触が得られる。上記関係を満たすリング材料としては、クロム、銅、タングステン、ニッケル、モリブデン、アルミニウムブロンズ、ステライト、ステンレス鋼、ニッケル鋼、モネルメタル、燐青銅などの各種金属、酸化チタン、酸化アルミニウム、ＳｉＯ2などのセラミクス、各種ガラス（低膨張ガラス、石英を含む）などが挙げられる。
なお、リング材料と多層配線基板の基板材料とを、同じ材料とすると、メンブレンリングと多層配線基板の膨張率が同一であるので、膨張率の差によるずれは生じず、膨張率の差によるずれを回避できる。
【００４８】
また、上記メンブレンリングの作製工程において、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。
さらに、熱硬化性接着剤の代わりに、嫌気性接着剤（テトラエチレングリコールジメタクリル酸エステルなど）を用い、バーンイン試験の設定温度以上の所定の温度に達した時点で、真空にするか窒素をパージして酸素を遮断し、嫌気性接着剤を硬化させて、フィルム１３とリング１４を接着することもできる。同様に、好気性接着剤を用い、酸素をパージして、フィルム１３とリング１４を接着することもできる。これらの場合、厳密に所定の温度に到達した時点（所望の熱膨張を果たした時点）で、接着剤を硬化させて接着でき、硬化温度を厳密に制御できる。熱硬化性接着剤を用いた場合は、熱硬化性接着剤の硬化温度に多少分布（幅）があるため、平均値としての硬化温度（例えば１５０℃）に到達する前に部分的に硬化してしまい、硬化温度の厳密な制御が難しい。
【００４９】
メンブレンリングの加工工程
次に、上記で作製したメンブレンリングを加工してバンプ及びパッドを形成する工程について説明する。
図７にメンブレンリングの加工工程を説明するための要部断面図を示す。なお、図７では、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。
【００５０】
まず、図７（ａ）に示す、上記で作製したメンブレンリングにおける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の銅箔（Ｃｕ）上に、図７（ｂ）に示すように、電気めっきにより、Ｎｉを０．３μｍ（０．１〜３μｍ）めっきした後、その上にＡｕを０．５μｍ（０．３〜０．５μｍ）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。
なお、無電解めっきでＮｉ膜、Ａｕ膜を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。
【００５１】
次いで、図７（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。
【００５２】
次に、図７（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、レジスト等の保護膜を、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、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。
【００５３】
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７（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（ポリイミドフィルム表面からの高さ２０μｍ、径７０μｍ）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。
【００５４】
次に、図７（ｅ）に示すように、最上層のＡｕ膜上に新たにレジスト（ヘキスト社製：ＡＺ１３５０）を全面に塗布し、９０℃で３０分間ベークした後、パッドを形成する部分以外のレジストをフォトマスクを用いて露光し、現像によって除去し、パッド形成部の上部にレジストパターンを形成する。
【００５５】
次いで、図７（ｆ）に示すように、Ａｕ膜をヨウ素・ヨウ化カリウム水溶液にてエッチングし、Ｎｉ膜及びＣｕ膜を４０ボーメ度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して、図７（ｇ）に示すように、パッドを形成する。なお、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。
【００５６】
その後、ポリイミドフィルムの所定位置（バンプ間）に、エキシマレーザ等を用いて、幅約０．１〜３０μｍ、長さ約５０〜３００μｍの切り込み（図示せず）を形成する。
なお、切り込みは、レーザー加工、エッチング法、カッターによる切断などの方法によっても形成できる。
【００５７】
以上の工程を経て、リングに張り渡されたメンブレンの一方の面にバンプを有するとともに、メンブレンの他方の面にパッドを有し、メンブレンの所定位置に切り込みを有するメンブレンリングが作製される。
【００５８】
なお、上記メンブレンリングの加工工程において、以下に示す方法等を用いて、バンプ表面に凹凸を設けることができる。
第１に、バンプの表面を研磨する方法がある。例えば、表面研磨セラミック（表面粗さ５μｍ程度）などからなる研磨シート又は研磨基板を用いて、バンプの表面を研磨する。これにより、バンプの表面が粗くなり、接触（コンタクト）時に滑ることなく、良好な接触状態が得られる。
第２に、図８に示すように、単一のバンプを形成すべき中心から外れた位置に複数のバンプホールを形成し、複数のバンプ３ａ，３ｂで単一のバンプを構成することで、表面に凹凸があり、相手のパッドに食い込みやすく、接触抵抗を低減できる。なお、図９に示すように、複数のバンプ３ａ，３ｂを離して形成しても良い。
第３に、図１０に示すように、バンプ側にレジストを塗布し（図１０（ａ））、アッシングによりバンプ３の頂部を露出させ（図１０（ｂ））、エッチングによってバンプ３の頂部をキザキザ状にすることもできる（図１０（ｃ）、（ｄ））。
【００５９】
（２）多層配線基板の作製
次に、多層配線基板の製造方法について図１１を参照して説明する。なお、説明を容易にするため３層構造の多層配線基板を作製する場合について説明するが、３層構造に限られず、任意の積層数とすることができる。
【００６０】
まず、図１１（ａ）に示すように、表面を平らに研磨した厚さ約３〜５ｍｍ、サイズ３２０ｍｍ角のガラス基板２１（Ｓｉと膨張率が同じか又はＳｉと膨張率が近いガラス基板）の片面に、スパッタ法にて、Ｃｒを約３００オングストローム、Ｃｕを約２．５μｍの膜厚にてそれぞれ成膜する。次いで、Ｃｕ表面上に電解めっきにより、Ｎｉ膜を約０．３μｍの膜厚にて形成する。なお、Ｎｉ膜をスパッタにて形成することも可能である。
【００６１】
続いて、所定のフォトリソグラフィー工程（レジストコート、露光、現像、エッチング）を行い、Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ多層配線層を、図１１（ｂ）に示すようにパターニングして、第１配線層２２（第１配線パターン）を形成する。詳しくは、塩化第２鉄水溶液等のエッチング液を使用して、Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ多層膜をエッチングすることによりパターニングを行い、レジスト剥離液を用いてレジストを剥離し、水洗後、乾燥させる。
【００６２】
次いで、第１配線パターン上に感光性ポリイミド前駆体（例えば、旭化成社製パイメルポリイミド前駆体など）を用いて、ポリイミド絶縁層２３を形成し、このポリイミド絶縁層２３上にフォトリソグラフィーにて図１１（ｃ）に示すようにコンタクトホール２５を形成する。詳しくは、ポリイミド前駆体に対し、３５０℃における３時間の焼き付け、ベーク、加熱が行われ（キュアされ）、前記ポリイミド前駆体が完全にポリイミド化された後、その表面を、軽く酸素プラズマに曝す。これによって、ポリイミド絶縁層の表面に凹凸が形成され、ドライエッチングにてポリイミド絶縁層表面を約０．１μｍ程度の粗さにすることにより、その表面積を広げ、アンカー効果にて、次工程にて形成される第２配線層との密着力を高めるとともに、コンタクトホール内のポリイミド、現像液等の残さ等の有機物を酸化し除去することができる。
【００６３】
そして、多層配線基板を、例えば、９８％硫酸を使用して硫酸：水＝１：１０で混合して作成した、１／１０硫酸水溶液に浸漬し、コンタクトホール底部に露出するＮｉ膜表面に存在する酸化物を除去した後、Ｎｉ膜を触媒として無電解めっきを行い、図１１（ｄ）に示すように、コンタクトホール２５の底部にＡｕを約０．１μｍの膜厚にて形成する。つまり、無電解めっきによるＡｕ膜形成においては、ＡｕがＮｉ膜表面に選択的に析出し、他の部分には析出しないというメリットがあり、この性質を利用して、コンタクトホール底部のみにＡｕを析出させて、その後乾燥が行われている。
【００６４】
その後、多層配線基板を、表面酸化層を除去するため多層配線基板を酸にてソフトエッチングした後、水にて洗浄（リンス）して、約１００℃にて乾燥を行う。このとき、コンタクトホール底部に形成されているＡｕ膜は耐酸化性が高いために、容易に高温乾燥を行うことができる。
【００６５】
次いで、図１１（ｅ）に示すように、第２配線層における、Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒの多層構造を有する金属膜を、第１配線層２２と同様にして、図４（ａ）の工程を再度行うことにより形成し、電解めっきによりＡｕ膜を約０．３μｍの膜厚にて形成する。
【００６６】
最後に、エッチングにより、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ多層膜を所定のパターンにパターニングすることによって、図１１（ｆ）に示すように第２配線層２４が形成される。
【００６７】
上記多層配線基板によれば、第１配線層と第２配線層とを接続するコンタクトホールの底部にＡｕ膜を形成しているので、全てのコンタクトホール（例えば８７００箇所）について酸化による接続不良を生ずることがなく、かつ、コンタクト抵抗を低減できる。
また、最終的な多層配線基板の最表面にＡｕが形成されているため、耐酸化性が強く、多層配線基板の信頼性を向上することができる。さらに、最表面のＡｕは電解めっきにて形成しているため、合金によって形成することもできるので、さらに硬度をあげることができ、コンタクタとして使用しても強度が高いため、信頼性を向上することができる。
【００６８】
なお、上記多層配線基板の形成工程において、多層配線層形成後のガラス基板（厚さ３〜５ｍｍ）の反り（例えばポリイミド４層で８０μｍ位反る）をなくすため、以下の処理を施すことができる。
第１に、あらかじめ、ガラス基板の裏面に、表面に形成する多層配線層の厚さと同程度の厚さの絶縁層をコートしておく。
第２に、ガラス基板表面を化学強化し、研磨等により表裏の化学強化層の深さに差異を持たせることによって、多層配線層形成後のガラス基板に反りが生じないようにする。
第３に、ガラス基板の裏面に引っ張り応力が出るように金属膜を形成する。
【００６９】
また、上記多層配線基板の形成工程において、多層配線基板の最上層におけるパッドの形成を、パッドを形成する部分以外の部分にレジストパターンを形成し、このレジストパターンの間に、電気メッキによりパッドを形成する方法で行うことができる。この方法によると、パッドの寸法精度が高く、面内の寸法バラツキが少ない。これは、パッドの寸法がレジストパターンで規制されるためであり、レジストパターンはマスク寸法に忠実に高い寸法精度で形成できるからである。また、パターニング前であるので、パッドの表面に電気メッキによる金の厚メッキや、金コバルト合金メッキ、ロジウムメッキ等が可能になり、パッドの機械的強度を増すことができる。
【００７０】
さらに、上記多層配線基板において、ガラス基板等にドリル等で素子付け用の貫通孔（０．３〜０．５ｍｍφ程度）を形成する際に、図１２（ａ）に示すように、貫通孔の上下の周縁に面取り加工を施すことが好ましい。これにより、ドリルによる穴あけに伴って貫通孔の上下の周縁に生じる凸部を除去できる。また、貫通孔に金属膜をスパッタ法やめっき法で形成する際の形成が容易となり、断線がなくスルーホール導通の信頼性が向上する。さらに、図１２（ｂ）に示すように、貫通孔に素子を半田付けする際にも、面取りによる溝があるため半田が基板表面よりはみ出すことがない。
【００７１】
また、上記多層配線基板において、ガラス基板として、ＨＯＹＡ社製ＮＡ３５，ＨＯＹＡ社製ＮＡ４０，ＨＯＹＡ社製ＮＡ４５，ＨＯＹＡ社製ＳＤ１，ＨＯＹＡ社製ＳＤ２，パイレックス，コーニング社製７０５９などのＳｉと熱膨張率がほぼ同じ（熱膨張係数が０．６〜５ＰＰＭ）の範囲内のものを用いることができる。
【００７２】
（３）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１４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、メンブレンリング１０、異方性導電ゴムシート３０、多層配線基板２０の順に載せ、全体を吸着固定してウエハ４０上の各デバイスを多層配線基板２０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、メンブレンリング１０による高さのバラツキの吸収性能が高く、コスト面、耐久性面でも優れており、十分に実用性があることが確認された。また、従来に比べ高さのバラツキの吸収性能が高いためメンブレンリングにおけるバンプ間の間隔を狭くすることができた。
【００７３】
実施の形態２
メンブレンリングに切り込みを形成せず、パッドの断面形状を図３に示す凹状としたこと以外は実施の態様１と同様にしてメンブレンリングを作製し、バーンイン試験を行った。なお、図４（ａ）に示すように、パッド４上にラインアンドスペース（好ましくは１０〜３０μｍ間隔）のレジストパターンを形成し、これにより図４（ｂ）に示すようにパッド４に凹部を形成した。
その結果、メンブレンリングによる高さのバラツキの吸収性能が高いことが確認された。
【００７４】
実施の形態３
メンブレンリングに切り込みを形成せず、図５に示すように、パッドの断面形状を凹状とするとともに、このパッドの凹状部分に異方性導電ゴム片、導電性ゴム片、又は非導電性ゴム片を介在させたこと以外は実施の態様１及び２と同様にしてメンブレンリングを作製し、バーンイン試験を行った。
その結果、メンブレンリングによる高さのバラツキの吸収性能が高いことが確認された。
【００７５】
実施の形態４
図１３に示すように、実施の形態１で作製したメンブレンリング１０と、実施の形態１と同様の方法で作製したリングの径を異とする複数の配線用メンブレンリング１６、１７からなるフレキシブルコンタクトボード１８を作製した。
上記フレキシブルコンタクトボードは、フレキシブル性（クッション性）が高く、コンタクトの圧力が全面で均一になり、また、バンプやパッドの高さのバラツキにも構造的に対応でき、したがって、密着不良による接続不良が生じない。また、構造が簡単で、製造コストが約５分の１以下にできる。さらに、各メンブレンリングに分解できるので、欠陥の修正が容易であり、修正が困難な場合であっても欠陥のあるメンブレンリングだけ容易に交換できる。
なお、説明を容易にするため３層構造の場合について説明したが、３層構造に限られず、任意のリング数とすることができる。
【００７６】
実施の形態５
多層配線基板の最上層のパッドを以下のプロセスで形成した。
【００７７】
まず、絶縁層上に、スパッタ法にて、Ｃｒを約３００オングストローム、Ｃｕを約０．５μｍの膜厚にてそれぞれ成膜する。
次いで、レジスト（シプレイ社製マイクロポジットＳＪＲ５７４０）を１４μｍの厚みで塗布し、１１０℃で６分間ベークした後、所定のマスクを用いて露光し、現像して、パッドを形成する部分以外の部分にレジストパターンを形成する。次に、レジストパターン内を希硫酸にて１０秒間処理する。
その後、直ちに、硫酸銅水溶液系のめっき層内で、Ｃｕを約１３μｍの膜厚で厚めっきし、さらに、Ｎｉを約０．３μｍの膜厚でめっきし、Ａｕを約０．５μｍの膜厚で順次めっきする（いずれも電気めっき）。
最後に、レジストを剥離し、最初にスパッタ法で付けた薄いＣｕ／Ｃｒ膜をエッチングする。このとき、Ｃｕ／Ｃｒ膜は薄いのでエッチングに要する時間は１０秒程度と短く、また、パッドの表面はＡｕがあるので保護される。
【００７８】
上記多層配線基板によれば、パッドの寸法精度が高く、面内の寸法バラツキが少ない。また、パッドの表面に電気メッキによる金の厚メッキや、金コバルト合金メッキ等が可能になり、パッドの機械的強度を増すことができる。
【００７９】
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。
【００８０】
例えば、パッド、バンプ、メンブレン等の材料及び形成方法等は、上記実施の態様に限定されない。
【００８１】
具体的には、バンプの形成材料としては、導電性が良く安価で形成が容易であるとともに耐久性が良いという観点からはニッケル（Ｎｉ）もしくはニッケル合金等が好ましいが、これに限定されない。また、バンプホールの形成方法も特に制限されないが、精度や経済性を考慮するとレーザー又はフォトリソグラフィー法を用いて形成することが好ましい。
【００８２】
パッド（導電層）の形成材料、形成方法、厚さ等は適宜選択できる。導電性が良く安価で形成が容易であるという観点からは銅（Ｃｕ）が好ましい。また、パッドはＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇなど複数の金属層の積層構造とすることができる。パッド（導電層）の形成方法としては、スパッタ法や蒸着法などの成膜法や、無電解メッキや電気メッキなどのメッキ法、あるいは、銅箔を接着する方法などを利用できる。パッド（導電層）の厚さは、レーザーによって穴のあかない程度の薄さ（２〜５μｍ程度）以上であればよいが、耐久性が必要なため５〜３５μｍ程度が望ましい。
【００８３】
また、パッド表面及びバンプ表面に、Ａｕめっきの代わりにＡｕ−Ｃｏ合金による電気めっきを施すこともできる。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、純金では軟らかすぎるので、合金にすることにより硬度を上げることができる。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。電気めっきは、無電解めっきに比べ、めっきを短時間で行うことができ、機械的強度及び密着力が強く剥がれにくい。また、めっき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。
【００８４】
本発明のコンタクトボードやメンブレンリングの用途は特に制限されない。例えば、バーンインボードとしての用途以外に、プローブカード用の多層配線基盤、プリントボード、ＭＣＭ基盤等に代表される高密度多層配線基盤、多層ＴＡＢ、ＦＰＣなどの用途に使用できる。
【００８５】
【発明の効果】
本発明のコンタクトボード及びその構成部品等は、高さのバラツキの吸収性能に優れる。
【００８６】
また、本発明のコンタクトボード及びその構成部品等によれば、接続の信頼性等を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のメンブレンリングの一態様を説明するための図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の縦断面図、（ｃ）は（ａ）の横断面図である。
【図２】本発明のメンブレンリングのコンタクト後の様子を説明するための図であり、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は横断面図である。
【図３】本発明のメンブレンリングの他の態様を説明するための断面図である。
【図４】メンブレンリングの加工工程の一部を示す断面図である。
【図５】本発明のメンブレンリングの他の態様を説明するための断面図である。
【図６】本発明の実施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７】本発明の実施態様におけるメンブレンリングの加工工程を説明するための要部断面図である。
【図８】メンブレンリングにおけるバンプの他の態様を示す要部断面図である。
【図９】メンブレンリングにおけるバンプの他の態様を示す要部断面図である。
【図１０】メンブレンリングにおけるバンプの他の態様及び製造方法を説明するための要部断面図である。
【図１１】本発明の実施態様における多層配線基板の製造工程を説明するための要部断面図である。
【図１２】多層配線基板の他の態様を説明するための要部断面図である。
【図１３】本発明の実施の態様におけるフレキシブルコンタクトボードの概略を示す断面図である。
【図１４】バーンインボード及びバーンイン試験を説明するための図である。
【図１５】従来のメンブレンリングによるコンタクト後の様子を説明するための図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の縦断面図、（ｃ）は（ａ）の横断面図である。
【符号の説明】
１リング
２メンブレン
３バンプ
４パッド
５切り込み
６ゴム片
１０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リング
１５熱硬化性接着剤
１６配線用メンブレンリング
１７配線用メンブレンリング
１８フレキシブルコンタクトボード
２０多層配線基盤
３０異方性導電ゴムシート
４０シリコンウエハ
４１ウエハ上のパッド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a contact board and its component parts, and more particularly to a contact board that can be suitably used as a contact board used for performing a burn-in test on a plurality of semiconductor devices formed on a wafer at once. And their manufacturing methods.
[0002]
[Prior art]
Inspection of many semiconductor devices formed on a wafer is roughly classified into product inspection (electrical characteristic test) using a probe card and burn-in test which is a reliability test performed thereafter.
The burn-in test is one of screening tests performed to remove a semiconductor device having an inherent defect or a device causing a failure depending on time and stress from manufacturing variations. While the probe card inspection is an electrical characteristic test of the manufactured device, the burn-in test is a thermal acceleration test.
[0003]
The burn-in test is a normal method (one-chip burn-in system) in which a wafer is cut into chips by dicing and packaged one by one after an electrical characteristic test performed for each chip by a probe card. Then, cost is not feasible. Therefore, development and practical use of a burn-in board (contact board) for performing a burn-in test on a plurality of semiconductor devices formed on a wafer all at once have been promoted (Japanese Patent Laid-Open No. 7-231019). Wafer and batch burn-in systems using burn-in boards are not only highly feasible in terms of cost, but also an important technology for enabling the latest technological flow such as bare chip shipment and bare chip mounting.
[0004]
FIG. 14 shows a specific example of the burn-in board.
As shown in FIG. 14, the burn-in board has a structure in which the membrane ring 10 is fixed on the multilayer wiring board 20 via an anisotropic conductive rubber sheet 30.
The membrane ring 10 takes charge of the contact portion that is in direct contact with the device under test. In the membrane ring 10, bumps 3 are formed on one surface of the membrane 2 stretched over the ring 1, and pads 4 are formed on the other surface. In the membrane ring 10, the number of bumps 3 is obtained by multiplying this number by the number of chips corresponding to pads (about 600 to 1000 pins) formed on the periphery or center line of each semiconductor chip on the wafer 40. It is formed on the membrane 2.
The multilayer wiring board 20 has wiring on a mullite ceramic substrate or the like for applying a predetermined burn-in test signal to each bump 3 isolated on the membrane 2 via the pad 4. The multilayer wiring board 20 has a multilayer wiring structure because wiring is complicated.
The anisotropic conductive rubber sheet 30 is an elastic body having conductivity only in the direction perpendicular to the main surface, and electrically connects the terminals on the multilayer wiring board 20 and the pads 4 on the membrane 2. The anisotropic conductive rubber sheet 30 is in contact with the pad 4 on the membrane 2 by a convex portion formed on the surface thereof, thereby absorbing irregularities on the surface of the semiconductor wafer 40 and variations in the height of the bumps 3. The upper pad and the bump 3 on the membrane 2 are securely connected.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described burn-in board and its components have the following problems.
[0006]
First, conventionally, the combination of the membrane ring and the anisotropic conductive rubber sheet can absorb some variation in the height of the pads on the semiconductor wafer and the bumps 3 on the membrane. As shown in FIG. 15 (particularly, (b)), the flexibility cannot be exhibited and the height variation cannot be absorbed, resulting in poor contact.
[0007]
Secondly, the contact board and its components need to be further improved in order to improve connection reliability and the like.
[0008]
The present invention has been made under the background described above, and it is a first object of the present invention to provide a contact board that can absorb variations in height, components thereof, and the like.
A second object is to provide a contact board and its components that can further improve the reliability of connection.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
[0010]
(Configuration 1) A membrane ring constituting a part of a contact board used for performing a burn-in test on a plurality of semiconductor devices formed on a wafer at one time, and one of the membranes stretched over the ring A membrane having a structure in which a bump is brought into contact with each semiconductor device on the surface, a pad is formed on the other surface of the membrane, and the bump and the pad are connected through a bump hole formed through the membrane. A membrane ring, wherein a cut is provided in a membrane between adjacent bumps in the membrane.
[0011]
(Configuration 2) The membrane ring according to Configuration 1, wherein the cut is provided by a laser.
[0012]
(Configuration 3) A membrane ring that constitutes a part of a contact board used for performing a burn-in test on a plurality of semiconductor devices formed on a wafer at one time, and one of the membranes stretched over the ring A membrane having a structure in which a bump is brought into contact with each semiconductor device on the surface, a pad is formed on the other surface of the membrane, and the bump and the pad are connected through a bump hole formed through the membrane. A membrane ring, wherein the pad has a concave cross-sectional shape.
[0013]
(Configuration 4) A membrane ring constituting a part of a contact board used for performing a burn-in test on a plurality of semiconductor devices formed on a wafer at one time, and one of the membranes stretched over the ring A membrane having a structure in which a bump is brought into contact with each semiconductor device on the surface, a pad is formed on the other surface of the membrane, and the bump and the pad are connected through a bump hole formed through the membrane. In the ring, the cross-sectional shape of the pad is concave, and an anisotropic conductive rubber piece, conductive rubber piece, or non-conductive rubber piece is interposed in the concave portion of the pad.
[0014]
(Structure 5) The membrane ring according to structures 1 to 4, wherein the pad is made of Cu, the bump is made of Ni or a Ni alloy, and the membrane is made of polyimide.
[0015]
(Structure 6) Structures 1 to 5 characterized in that a film made of gold, Au—Co alloy, rhodium, palladium, or an alloy containing these is formed on the surface of the pad and / or the bump. Membrane ring as described.
[0016]
(Structure 7) A contact board comprising a membrane ring having the structure described in Structures 1 to 6 and a multilayer wiring board.
[0017]
(Structure 8) A flexible contact board comprising a membrane ring having the structure described in Structures 1 to 6 and a plurality of wiring membrane rings having different ring diameters.
[0018]
(Configuration 9) A membrane ring constituting a part of a contact board used for performing a burn-in test on a plurality of semiconductor devices formed on a wafer at one time, and one of the membranes stretched over the ring A membrane having a structure in which a bump is brought into contact with each semiconductor device on the surface, a pad is formed on the other surface of the membrane, and the bump and the pad are connected through a bump hole formed through the membrane. In the ring, a membrane ring characterized in that unevenness is provided on the surface of the bump.
[0019]
(Configuration 10) A membrane ring that constitutes a part of a contact board used for performing a burn-in test on a plurality of semiconductor devices formed on a wafer at one time, and one of the membranes stretched over the ring A membrane having a structure in which a bump is brought into contact with each semiconductor device on the surface, a pad is formed on the other surface of the membrane, and the bump and the pad are connected through a bump hole formed through the membrane. A membrane ring, wherein the ring material satisfies the following conditional expression:
(Thermal expansion coefficient of the ring−thermal expansion coefficient of silicon) × 10^-6× (Wafer radius × 10^Three) × (Measurement temperature (burn-in test temperature) −Manufacturing temperature (adhesion temperature)) <| (wafer pad dimension / 2) − (alignment accuracy) |
[0020]
(Structure 11) Film having a conductive metal layer formed in a method of forming a membrane ring constituting a part of a contact board used for performing a burn-in test on a plurality of semiconductor devices formed on a wafer at once An anaerobic adhesive or an aerobic adhesive is used to bond the ring and the ring, and after heating to a predetermined temperature, oxygen is shut off or oxygen is supplied for bonding. Forming method.
[0021]
(Structure 12) When forming the uppermost pad of the multilayer wiring board, a thin conductive metal layer is formed, a resist is applied on the conductive metal layer, and the resist for forming the pad is exposed and developed. Removing and connecting one of the electrodes for plating to the conductive metal to perform electroplating to form a pad; and after removing the resist, removing the conductive metal in portions other than the lower portion of the pad by etching; and The manufacturing method of the multilayer wiring board characterized by having these.
[0022]
(Structure 13) A multilayer wiring board characterized in that chamfering is performed on the upper and lower peripheral edges of the through hole when the through holes for attaching elements are formed in the glass substrate constituting the multilayer wiring board.
[0023]
(Structure 14) A method for manufacturing a multilayer wiring board, comprising: performing a process for preventing warpage of the glass substrate after forming the multilayer wiring layer in the step of forming the multilayer wiring board.
[0024]
[Action]
According to the configuration 1, as shown in FIG. 1 (before contact), the adjacent bumps 3 are made independent by providing the notches 5 between the adjacent bumps 3 in the membrane 2, as shown in FIG. 2 (after contact). In this way, it is possible to absorb variations in the height of the bump 3 and the pad 41. 2A shows a state in which the variation in the height of the pad 41 on the wafer 40 is absorbed, but the variation in the height of the bump 3 can be similarly absorbed.
[0025]
According to Configuration 2, it is possible to provide a cut in the membrane accurately and easily at low cost by providing the cut with a laser.
[0026]
According to Configuration 3, by making the cross-sectional shape of the pad 4 concave as shown in FIG. 3A (before contact), as shown in FIG. 3B (after contact), the pad 4 is in contact. It is possible to absorb the height variation by the amount corresponding to the recess of the recess.
[0027]
According to the configuration 4, as shown in FIG. 5, by making the cross-sectional shape of the pad 4 concave, it is possible to absorb the height variation similarly to the configuration 3. Further, by providing a rubber piece 6 such as an anisotropic conductive rubber piece, a conductive rubber piece, or a non-conductive rubber piece in the concave portion of the pad 4, more elasticity can be imparted.
[0028]
Configuration 5 shows currently preferred materials for the pads, bumps, and membranes from the viewpoint of quality and cost.
[0029]
In Configuration 6, by forming these metal films on the surface of the pad and / or bump, the contact resistance can be reduced and the chemical durability can be increased.
[0030]
In the configuration 7, a contact board that can absorb the variation in height is obtained by configuring the contact board with the membrane ring having the structure described in the configurations 1 to 6 and the multilayer wiring board. Moreover, this contact board is applicable to uses other than a burn-in board.
[0031]
According to the structure 8, there exists the following effect | action.
First, using a membrane ring for wiring instead of the conventional multilayer wiring board, that is, by configuring the entire burn-in board with a plurality of membrane rings, the flexibility and cushioning properties are increased. The contact pressure is uniform over the entire surface, and it is possible to structurally cope with variations in bump and pad height. Further, the structure of a part of the membrane ring (for example, the contact membrane ring) or the entire membrane ring can absorb the height variation described in the configurations 1 to 4, thereby increasing the height of the bumps and pads. This makes it easier to absorb the variation in thickness.
Second, the structure is simple and the manufacturing cost is low (can be reduced to about one fifth or less).
Third, since each membrane ring can be disassembled, it is easy to correct the defect, and even if the correction is difficult, only the defective membrane ring can be replaced.
Fourth, it can be applied to uses other than burn-in board.
[0032]
According to Configuration 9, by providing irregularities on the bump surface, it is easy to bite into the mating pad, does not slip during contact, can reduce contact resistance, and provides a good contact state. Therefore, it is possible to contribute to improving the reliability of contact board connection.
[0033]
According to Configuration 10, by using a ring material that satisfies a predetermined conditional expression, it is possible to avoid the problem of positional deviation between the wafer, the membrane ring, and the multilayer wiring board. Therefore, it is possible to contribute to improving the reliability of contact board connection.
[0034]
According to Configuration 11, when the membrane ring is formed, these adhesives are used as adhesives for bonding the film on which the conductive metal layer is formed and the ring, so that when a predetermined temperature is strictly reached (desired (desired) The adhesive can be cured and adhered at the time when the thermal expansion of (2) is achieved, and the curing temperature can be strictly controlled. Therefore, it is possible to contribute to improving the reliability of contact board connection.
[0035]
According to Configuration 12, when forming the uppermost pad of the multilayer wiring board, a thin conductive metal layer is formed, a resist is applied on the conductive metal layer, and the resist in a portion where the pad is formed is exposed. By removing one of the electrodes by development and connecting one of the electrodes for plating to the conductive metal to form a pad by electroplating, the dimensional accuracy of the pad is high and the dimensional variation in the surface is small. Further, the surface of the pad can be plated with gold by electroplating or gold-cobalt alloy plating, and the mechanical strength of the pad can be increased. Therefore, it is possible to contribute to improving the reliability of contact board connection.
[0036]
According to Configuration 13, when the through holes for attaching elements are formed on the glass substrate constituting the multilayer wiring board, the through holes are formed by chamfering the upper and lower peripheral edges of the through holes. The convex part which arises in the up-and-down periphery of can be removed. In addition, the formation of the metal film in the through hole by the sputtering method or the plating method becomes easy and reliable, and there is no disconnection and the reliability of the through-hole conduction is improved. Furthermore, when soldering the element in the through hole, the solder does not protrude from the substrate surface because of the chamfered groove. Therefore, it is possible to contribute to improving the reliability of contact board connection.
[0037]
According to the structure 14, the flatness of a multilayer wiring board can be improved by performing the process which prevents the curvature of the glass substrate after multilayer wiring layer formation in the formation process of a multilayer wiring board. Therefore, it is possible to contribute to improving the reliability of contact board connection.
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0039]
Embodiment 1
(1) Fabrication of membrane ring
Membrane ring production process
A method for manufacturing the membrane ring will be described with reference to FIG.
[0040]
First, as shown in FIG. 6A, a silicon rubber sheet 12 having a uniform thickness of 5 mm is placed on an aluminum plate 11 having high flatness.
On the other hand, for example, on a film 13 having a structure in which a copper foil having a thickness of 18 μm and a polyimide film having a thickness of 25 μm are bonded together, or on a polyimide film having a thickness of 25 μm, copper is deposited to a thickness of 18 μm by sputtering or plating. The film 13 formed in step 1 is prepared.
In addition, the material of the film 13, a formation method, thickness, etc. can be selected suitably. For example, a polyimide film having a thickness of about 25 μm (12 to 50 μm) or a silicon rubber sheet having a thickness of about 0.3 mm (0.1 to 0.5 mm) can be used. The film can be formed by a coating method, or a commercially available film or sheet can be used. Furthermore, after casting a polyimide precursor on a copper foil, the polyimide precursor is heated and dried and cured to form a film having a structure in which the copper foil and the polyimide film are bonded together. Alternatively, a structure in which a plurality of conductive metals are sequentially formed on one surface of a film and a conductive metal layer having a laminated structure is formed on one surface of the film can be used.
A thin Ni film or the like may be formed between the polyimide film and copper for the purpose of improving the adhesion between them and preventing film contamination, although not particularly shown.
[0041]
Next, a film 13 having a structure in which a copper foil and a polyimide film are bonded together is adsorbed onto the silicon rubber sheet 12 in a state where the film 13 is uniformly developed with the copper foil side down. At this time, by utilizing the property that the film 13 is adsorbed to the silicon rubber sheet 12 and adsorbing while expelling the air layer so as not to cause wrinkles and deflection, the film is adsorbed in a uniformly developed state.
[0042]
Next, the thermosetting adhesive 15 is thinly and evenly applied to the adhesion surface of the circular SiC ring 14 having an inner diameter of 220 mmφ, an outer diameter of 240 mmφ, and a thickness of 2 mm, and placed on the film 13. . Here, as the thermosetting adhesive 15, an adhesive that cures at a temperature 0 to 50 ° C. higher than the set temperature 80 to 150 ° C. of the burn-in test is used. In the present embodiment, Bond High Chip HT-100L (main agent: curing agent = 4: 1) (manufactured by Konishi Co., Ltd.) was used.
Further, a highly flat aluminum plate (weight approximately 2.5 kg) is placed on the ring 14 as a weight (not shown).
[0043]
After finishing the above preparation step, the film 13 and the ring 14 are bonded by heating at a temperature (for example, 200 ° C., 2.5 hours) higher than the set temperature (80 to 150 ° C.) of the burn-in test (FIG. 6B). )).
At this time, since the thermal expansion coefficient of the silicon rubber sheet 12 is larger than the thermal expansion coefficient of the film 13, the film 13 adsorbed on the silicon rubber sheet 12 expands by the same amount as the silicon rubber sheet 12. That is, the film 13 is more thermally expanded than when the film 13 is simply heated at a temperature equal to or higher than the set temperature (80 to 150 ° C.) of the burn-in test. In this way, the thermosetting adhesive 15 is cured with a large tension, and the film 13 and the ring 14 are bonded. Further, since the film 13 on the silicon rubber sheet 12 is adsorbed in a state of being uniformly developed without wrinkles, deflection, or looseness, the film 13 can be adhered to the ring 14 without wrinkles, deflection, or looseness. it can. Furthermore, since the silicon rubber sheet 12 has high flatness and elasticity, the film 13 can be evenly adhered to the adhesion surface of the ring 14 evenly.
In addition, when a thermosetting adhesive is not used, the film shrinks and the tension is weakened. In addition, since the curing time of the adhesive varies depending on the location, the ring cannot be evenly and evenly bonded.
[0044]
After finishing the heating and bonding step, the product is cooled to room temperature and contracted to a state before heating. Then, the film 13 outside the ring 14 is cut and removed along the outer periphery of the ring 14 with a cutter (FIG. 6C). Thereafter, the surface is thoroughly cleaned.
[0045]
In the membrane ring manufacturing process, instead of the SiC ring, a ring made of a material having a high thermal expansion coefficient close to that of SiN, SiCN, invar nickel, or Si and having a high strength may be used.
In addition, since the ring has different values of the coefficient of thermal expansion required according to the size of the silicon wafer, the pad size on the silicon wafer, and the alignment accuracy between the wafer-membrane ring-multilayer wiring substrate, the following conditions are satisfied. It is preferable to use a ring material that satisfies the formula.
[0046]
(Thermal expansion coefficient of the ring−thermal expansion coefficient of silicon) × 10^-6× (Wafer radius × 10^Three) × (Measurement temperature (burn-in test temperature) −Manufacturing temperature (adhesion temperature)) <| (wafer pad dimension / 2) − (alignment accuracy) |
[0047]
If the above relationship is satisfied, the maximum displacement between the bumps on the membrane ring and the pads on the silicon wafer due to expansion of the membrane ring to the extent that the bumps on the membrane ring and the pads on the wafer are not in contact during the burn-in test (heating) And the pads on the multilayer wiring board fit within the pads on the silicon wafer, and good contact can be obtained. Ring materials that satisfy the above relationships include various metals such as chromium, copper, tungsten, nickel, molybdenum, aluminum bronze, stellite, stainless steel, nickel steel, monel metal, phosphor bronze, ceramics such as titanium oxide, aluminum oxide, and SiO2, Various glasses (including low expansion glass and quartz) are included.
Note that if the ring material and the substrate material of the multilayer wiring board are the same material, the membrane ring and the multilayer wiring board have the same expansion coefficient. Can be avoided.
[0048]
In the membrane ring manufacturing process, a Teflon plate may be used instead of the aluminum plate.
Furthermore, instead of the silicon rubber sheet, a fluororubber having adhesiveness may be used.
Moreover, you may use other commercially available various thermosetting adhesives as a thermosetting adhesive. For example, Ablebond 736 or the like can be used.
Furthermore, instead of a thermosetting adhesive, an anaerobic adhesive (tetraethylene glycol dimethacrylate, etc.) is used. When the temperature reaches a predetermined temperature higher than the set temperature of the burn-in test, a vacuum or nitrogen is applied. The film 13 and the ring 14 can be bonded by purging to block oxygen and curing the anaerobic adhesive. Similarly, an aerobic adhesive can be used to purge oxygen and bond the film 13 and the ring 14 together. In these cases, the adhesive can be cured and adhered at the time when the temperature reaches a predetermined temperature strictly (when the desired thermal expansion is achieved), and the curing temperature can be strictly controlled. When a thermosetting adhesive is used, there is some distribution (width) in the curing temperature of the thermosetting adhesive, so it partially cures before reaching the average curing temperature (eg 150 ° C.). Therefore, it is difficult to strictly control the curing temperature.
[0049]
Membrane ring processing
Next, a process of processing the membrane ring produced above to form bumps and pads will be described.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the main part for explaining the processing process of the membrane ring. In FIG. 7, the ring is bonded to the membrane, but the ring is not shown.
[0050]
First, on the copper foil (Cu) of the film 13 having a structure in which the copper foil and the polyimide film in the membrane ring produced as shown in FIG. 7A are bonded together, as shown in FIG. After plating Ni by 0.3 μm (0.1-3 μm) by plating, Au is formed thereon by 0.5 μm (0.3-0.5 μm), and Au / Ni / Cu / polyimide film lamination A film structure is formed.
In addition, although Ni film and Au film can be formed by electroless plating, electroless plating cannot thicken the film and has low adhesion and strength. Preferably formed.
[0051]
Next, as shown in FIG. 7C, a bump hole having a diameter of about 30 μm is formed at a predetermined position of the polyimide film using an excimer laser.
[0052]
Next, as shown in FIG. 7 (d), in order to prevent the surface of the uppermost Au film from being plated, a protective film such as a resist is applied to the entire surface excluding a part of the Au film used as an electrode. The Au film is protected by coating with a thickness of 2 to 3 μm.
In addition to applying a protective film on the Au film, the Ni film can also be protected using a jig.
[0053]
Next, one of the electrodes is connected to the uppermost Au film, and Ni or Ni alloy is electroplated on the polyimide film side. By this electroplating, the plating grows so as to fill the bump holes shown in FIG. 7 (d), and when it reaches the surface of the polyimide film, it expands isotropically and grows into a substantially hemispherical shape. A bump (height 20 μm from the polyimide film surface, diameter 70 μm) is formed.
Subsequently, an electroplating layer made of Au having a thickness of 1 to 2 μm is formed on the surface of the bump. In this way, by forming a film containing a metal that does not oxidize on the bump surface immediately after the bump is formed, oxidation of the bump surface is avoided, and an oxide film removal step becomes unnecessary.
Thereafter, although not particularly shown, the protective film is peeled off.
[0054]
Next, as shown in FIG. 7 (e), a resist (AZ1350 manufactured by Hoechst Co., Ltd.) is applied over the entire surface of the uppermost Au film, baked at 90 ° C. for 30 minutes, and then a portion for forming a pad. A resist other than the above is exposed using a photomask and removed by development to form a resist pattern on the pad forming portion.
[0055]
Next, as shown in FIG. 7 (f), the Au film was etched with an iodine / potassium iodide aqueous solution, the Ni film and the Cu film were etched with a 40 Baume ferric chloride aqueous solution, and thoroughly rinsed. Then, the resist is removed to form a pad as shown in FIG. Note that it is desirable to use a spray method for etching because side etching is small.
[0056]
Thereafter, an incision (not shown) having a width of about 0.1 to 30 μm and a length of about 50 to 300 μm is formed at a predetermined position (between bumps) of the polyimide film using an excimer laser or the like.
The incision can also be formed by a method such as laser processing, etching, or cutting with a cutter.
[0057]
Through the above steps, a membrane ring having bumps on one side of the membrane stretched over the ring and pads on the other side of the membrane and having cuts at predetermined positions on the membrane is produced.
[0058]
In the membrane ring processing step, bumps can be provided on the bump surface using the following method or the like.
First, there is a method of polishing the surface of the bump. For example, the surface of the bump is polished using a polishing sheet or a polishing substrate made of a surface polishing ceramic (surface roughness of about 5 μm). Thereby, the surface of the bump becomes rough, and a good contact state can be obtained without slipping at the time of contact (contact).
Second, as shown in FIG. 8, by forming a plurality of bump holes at positions off the center where a single bump is to be formed, and forming a single bump with a plurality of bumps 3a and 3b, There are irregularities on the surface, it is easy to bite into the mating pad and the contact resistance can be reduced. In addition, as shown in FIG. 9, you may form several bump 3a, 3b apart.
Third, as shown in FIG. 10, a resist is applied to the bump side (FIG. 10A), the top of the bump 3 is exposed by ashing (FIG. 10B), and the top of the bump 3 is etched. It can also be formed in a zigzag shape (FIGS. 10C and 10D).
[0059]
(2) Fabrication of multilayer wiring board
Next, a method for manufacturing a multilayer wiring board will be described with reference to FIG. Note that although a case where a multilayer wiring board having a three-layer structure is manufactured will be described for ease of explanation, the number of layers is not limited to a three-layer structure, and any number of layers can be used.
[0060]
First, as shown in FIG. 11 (a), a glass substrate 21 having a thickness of about 3 to 5 mm and a size of 320 mm square whose surface is polished flat (a glass substrate having the same expansion coefficient as Si or a similar expansion coefficient to Si). A film of about 300 Å of Cr and about 2.5 μm of Cu are formed on one side of the film by sputtering. Next, a Ni film is formed to a thickness of about 0.3 μm on the Cu surface by electrolytic plating. It is also possible to form a Ni film by sputtering.
[0061]
Subsequently, a predetermined photolithography process (resist coating, exposure, development, etching) is performed, and the Ni / Cu / Cr multilayer wiring layer is patterned as shown in FIG. First wiring pattern) is formed. Specifically, patterning is performed by etching the Ni / Cu / Cr multilayer film using an etchant such as an aqueous ferric chloride solution, the resist is stripped using a resist stripper, washed with water, and then dried.
[0062]
Next, a polyimide insulating layer 23 is formed on the first wiring pattern by using a photosensitive polyimide precursor (for example, a Pimel polyimide precursor manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.). A contact hole 25 is formed as shown in FIG. Specifically, the polyimide precursor is baked, baked and heated at 350 ° C. for 3 hours (cured), and after the polyimide precursor is completely polyimideized, the surface is lightly exposed to oxygen plasma. . As a result, irregularities are formed on the surface of the polyimide insulating layer, and the surface of the polyimide insulating layer is roughened by about 0.1 μm by dry etching, so that the surface area is increased and the anchor effect is applied in the next step. It is possible to enhance the adhesion with the formed second wiring layer and oxidize and remove organic matters such as polyimide, developer and the like in the contact hole.
[0063]
Then, the multilayer wiring board is immersed in 1/10 sulfuric acid aqueous solution prepared by mixing with sulfuric acid: water = 1: 10 using, for example, 98% sulfuric acid, and is present on the surface of the Ni film exposed at the bottom of the contact hole After the oxide to be removed is removed, electroless plating is performed using the Ni film as a catalyst, and Au is formed to a thickness of about 0.1 μm at the bottom of the contact hole 25 as shown in FIG. In other words, in forming an Au film by electroless plating, there is a merit that Au is selectively deposited on the surface of the Ni film and does not precipitate on other portions. By utilizing this property, Au is deposited only on the bottom of the contact hole. Precipitation is followed by drying.
[0064]
Thereafter, the multilayer wiring board is soft-etched with an acid to remove the surface oxide layer, washed with water (rinse), and dried at about 100 ° C. At this time, since the Au film formed on the bottom of the contact hole has high oxidation resistance, it can be easily dried at a high temperature.
[0065]
Next, as shown in FIG. 11E, the metal film having a multilayer structure of Ni / Cu / Cr in the second wiring layer is formed in the same manner as the first wiring layer 22, and the process of FIG. The Au film is formed by electrolytic plating to a thickness of about 0.3 μm.
[0066]
Finally, the second wiring layer 24 is formed as shown in FIG. 11F by patterning the Au / Ni / Cu / Cr multilayer film into a predetermined pattern by etching.
[0067]
According to the multilayer wiring board, since the Au film is formed at the bottom of the contact hole connecting the first wiring layer and the second wiring layer, connection failure due to oxidation is caused in all contact holes (for example, 8700 locations). It does not occur and the contact resistance can be reduced.
Moreover, since Au is formed on the outermost surface of the final multilayer wiring board, the oxidation resistance is strong, and the reliability of the multilayer wiring board can be improved. Furthermore, since the outermost surface Au is formed by electrolytic plating, it can be formed by an alloy, so that the hardness can be further increased and the strength is high even when used as a contactor, thus improving the reliability. be able to.
[0068]
In addition, in the formation process of the multilayer wiring board, in order to eliminate the warp of the glass substrate (thickness of 3 to 5 mm) after the multilayer wiring layer is formed (for example, warp about 80 μm by 4 layers of polyimide), the following treatment may be performed. it can.
First, an insulating layer having the same thickness as the multilayer wiring layer formed on the front surface is coated on the back surface of the glass substrate in advance.
Second, the glass substrate surface is chemically strengthened, and the depth of the chemically strengthened layers on the front and back sides is made different by polishing or the like, so that the glass substrate after the multilayer wiring layer is formed is not warped.
Third, a metal film is formed so that a tensile stress is generated on the back surface of the glass substrate.
[0069]
Further, in the multilayer wiring board forming step, a pad is formed on the uppermost layer of the multilayer wiring board by forming a resist pattern in a portion other than the portion where the pad is formed, and a pad is formed between the resist patterns by electroplating. It can be performed by a forming method. According to this method, the dimensional accuracy of the pad is high and the dimensional variation in the surface is small. This is because the size of the pad is regulated by the resist pattern, and the resist pattern can be formed with high dimensional accuracy faithfully to the mask size. Further, since it is before patterning, the surface of the pad can be plated with gold by electroplating, gold-cobalt alloy plating, rhodium plating, etc., and the mechanical strength of the pad can be increased.
[0070]
Furthermore, in the multilayer wiring board, when forming a through hole (about 0.3 to 0.5 mmφ) for attaching an element with a drill or the like on a glass substrate or the like, as shown in FIG. It is preferable to chamfer the upper and lower peripheral edges. Thereby, the convex part which arises in the up-and-down periphery of a through-hole with drilling with a drill can be removed. In addition, it is easy to form a metal film in the through hole by sputtering or plating, and there is no disconnection, and the reliability of through-hole conduction is improved. Furthermore, as shown in FIG. 12B, when the element is soldered to the through hole, the solder does not protrude from the substrate surface because of the chamfered groove.
[0071]
In the above multilayer wiring board, Si and thermal expansion coefficient such as HOYA NA35, HOYA NA40, HOYA NA45, HOYA SD1, HOYA SD2, Pyrex, and Corning 7059 are used as glass substrates. In the range of approximately the same (coefficient of thermal expansion of 0.6 to 5 PPM) can be used.
[0072]
(3) Burn-in test
Next, the burn-in test will be described.
As shown in FIG. 14, the burn-in test is performed by placing the membrane ring 10, the anisotropic conductive rubber sheet 30, and the multilayer wiring board 20 in this order on the Si wafer 40 placed on a vacuum chuck (not shown). Each device on the wafer 40 is suction-fixed and evaluated by a tester connected to the multilayer wiring board 20 via a printed board (not shown).
As a result, it was confirmed that the membrane ring 10 has a high absorption performance for variation in height, is excellent in terms of cost and durability, and is sufficiently practical. In addition, the distance between the bumps in the membrane ring could be narrowed because of the high absorption performance of the variation in height compared to the conventional one.
[0073]
Embodiment 2
A membrane ring was produced in the same manner as in Embodiment 1 except that a cut was not formed in the membrane ring and the cross-sectional shape of the pad was a concave shape shown in FIG. 3, and a burn-in test was performed. As shown in FIG. 4A, a line-and-space (preferably 10-30 μm interval) resist pattern is formed on the pad 4, thereby forming a recess in the pad 4 as shown in FIG. Formed.
As a result, it was confirmed that the ability to absorb variations in height due to the membrane ring was high.
[0074]
Embodiment 3
The notch is not formed in the membrane ring, and the cross-sectional shape of the pad is concave as shown in FIG. 5, and the anisotropic conductive rubber piece, conductive rubber piece, or non-conductive rubber piece is formed in the concave portion of the pad. Membrane rings were produced in the same manner as in Embodiments 1 and 2 except that was interposed, and a burn-in test was performed.
As a result, it was confirmed that the ability to absorb variations in height due to the membrane ring was high.
[0075]
Embodiment 4
As shown in FIG. 13, a flexible contact comprising a membrane ring 10 produced in the first embodiment and a plurality of wiring membrane rings 16 and 17 having different ring diameters produced by the same method as in the first embodiment. Board 18 was produced.
The above flexible contact board has high flexibility (cushioning), the contact pressure is uniform across the entire surface, and it can structurally handle bump and pad height variations. Does not occur. Further, the structure is simple and the manufacturing cost can be reduced to about one fifth or less. Furthermore, since it can be disassembled into each membrane ring, it is easy to correct the defect, and even when the correction is difficult, only the defective membrane ring can be easily replaced.
For ease of explanation, the case of the three-layer structure has been described. However, the number of rings is not limited to the three-layer structure and can be any number.
[0076]
Embodiment 5
The uppermost pad of the multilayer wiring board was formed by the following process.
[0077]
First, on the insulating layer, Cr is formed to a thickness of about 300 Å and Cu is formed to a thickness of about 0.5 μm by sputtering.
Next, a resist (Microposit SJR5740 manufactured by Shipley Co., Ltd.) is applied to a thickness of 14 μm, baked at 110 ° C. for 6 minutes, exposed using a predetermined mask, developed, and applied to portions other than the portion where the pad is formed. A resist pattern is formed. Next, the resist pattern is treated with dilute sulfuric acid for 10 seconds.
Immediately thereafter, Cu is thickly plated with a film thickness of about 13 μm in a copper sulfate aqueous plating layer, further Ni is plated with a thickness of about 0.3 μm, and Au is about 0.5 μm thick. Plating sequentially (both are electroplating).
Finally, the resist is peeled off, and the thin Cu / Cr film first attached by sputtering is etched. At this time, since the Cu / Cr film is thin, the time required for etching is as short as about 10 seconds, and the surface of the pad is protected because of the presence of Au.
[0078]
According to the multilayer wiring board, the dimensional accuracy of the pad is high, and the in-plane dimensional variation is small. Further, the surface of the pad can be plated with gold by electroplating or gold-cobalt alloy plating, and the mechanical strength of the pad can be increased.
[0079]
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified within the scope of the present invention.
[0080]
For example, materials such as pads, bumps, and membranes, formation methods, and the like are not limited to the above embodiments.
[0081]
Specifically, the material for forming the bump is preferably nickel (Ni) or a nickel alloy from the viewpoint of good conductivity, low cost, easy formation, and good durability, but is not limited thereto. Also, the method for forming the bump hole is not particularly limited, but it is preferably formed using a laser or a photolithography method in consideration of accuracy and economy.
[0082]
The formation material, formation method, thickness, etc. of the pad (conductive layer) can be selected as appropriate. Copper (Cu) is preferable from the viewpoint of good conductivity, low cost, and easy formation. Further, the pad can have a laminated structure of a plurality of metal layers such as Cu, Ni, Cr, Al, Au, and Ag. As a method for forming the pad (conductive layer), a film forming method such as sputtering or vapor deposition, a plating method such as electroless plating or electroplating, or a method of bonding a copper foil can be used. The thickness of the pad (conductive layer) may be at least as thin as about 2 to 5 μm so as not to have a hole by the laser, but about 5 to 35 μm is desirable because durability is required.
[0083]
In addition, instead of Au plating, electroplating with an Au—Co alloy can be performed on the pad surface and the bump surface. In this case, the Au-Co alloy has less wear on the bump and pad surface than Au. That is, since the Au plating of the bumps is electroplating, an alloy can be formed, and pure gold is too soft, so that the hardness can be increased by using an alloy. Further, the same effect can be obtained by forming palladium, rhodium or an alloy containing these metals instead of Au or Au—Co alloy. Electroplating can be performed in a shorter time than electroless plating, and has high mechanical strength and adhesion and is difficult to peel off. Moreover, since the film thickness of plating can be formed thickly, adhesion (contact property) with a contacted part is good.
[0084]
The use of the contact board and membrane ring of the present invention is not particularly limited. For example, in addition to the use as a burn-in board, it can be used for applications such as a multilayer wiring board for probe cards, a printed board, a high-density multilayer wiring board represented by an MCM board, a multi-layer TAB, and an FPC.
[0085]
【The invention's effect】
The contact board and its component parts of the present invention are excellent in absorption performance of height variation.
[0086]
Further, according to the contact board and the components thereof of the present invention, the connection reliability and the like can be improved.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a view for explaining one embodiment of a membrane ring of the present invention, wherein (a) is a plan view, (b) is a longitudinal sectional view of (a), and (c) is a transverse section of (a). FIG.
2A and 2B are views for explaining a state after contact of the membrane ring of the present invention, wherein FIG. 2B is a longitudinal sectional view and FIG. 2C is a transverse sectional view.
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining another embodiment of the membrane ring of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of the processing process of the membrane ring.
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining another embodiment of the membrane ring of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a membrane ring forming step in an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of an essential part for explaining a membrane ring processing step in an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of the main part showing another aspect of the bump in the membrane ring.
FIG. 9 is a cross-sectional view of an essential part showing another aspect of the bump in the membrane ring.
FIG. 10 is a cross-sectional view of an essential part for explaining another aspect and manufacturing method of the bump in the membrane ring.
11 is a fragmentary cross-sectional view for explaining a manufacturing step for the multilayer wiring board in an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 12 is a cross-sectional view of an essential part for explaining another aspect of the multilayer wiring board.
FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing a flexible contact board in an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram for explaining a burn-in board and a burn-in test.
FIGS. 15A and 15B are views for explaining a state after contact by a conventional membrane ring, where FIG. 15A is a plan view, FIG. 15B is a longitudinal sectional view of FIG. 15A, and FIG. 15C is a cross-sectional view of FIG. FIG.
[Explanation of symbols]
1 ring
2 Membrane
3 Bump
4 Pad
5 notches
6 Rubber pieces
10 Membrane ring
11 Aluminum plate
12 Silicone rubber sheet
13 films
14 rings
15 Thermosetting adhesive
16 Membrane ring for wiring
17 Membrane ring for wiring
18 Flexible contact board
20 Multilayer wiring board
30 Anisotropic conductive rubber sheet
40 Silicon wafer
41 Pad on wafer

Claims

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コンタクトボードの一部を構成するメンブレンリングの製造方法であって、
前記メンブレンリングは、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メンブレンリングであって、
前記製造方法は、
フィルムとリングとを熱硬化性接着剤で接着する工程を有し、この接着する工程は、前記フィルムよりも熱膨張率が大きいシート上に、前記フィルムを展開した状態で吸着させた後、前記リングにおける前記フィルムとの接着面に熱硬化性接着剤を形成した前記リングを前記フィルム上に置き、バーンイン試験の設定温度以上の温度で加熱して前記フイルムを前記シートと同じだけ熱膨張させて、前記フィルムと前記リングを接着する工程であり、
その後、前記リングに接着した前記フィルムに、前記バンプ及び前記パッドを形成する工程と、
その後、前記フィルムにおける隣接するバンプ間のフィルムに切り込みを設ける工程と、を有することを特徴とするメンブレンリングの製造方法。A method of manufacturing a membrane ring that constitutes a part of a contact board used for performing a burn-in test of a plurality of semiconductor devices formed on a wafer at one time,
The membrane ring has bumps that contact each semiconductor device on one side of the membrane stretched across the ring, and has pads on the other side of the membrane, and bump holes formed through the membrane. A membrane ring having a structure in which the bump and the pad are connected via,
The manufacturing method includes:
The film and the ring have a step of bonding with a thermosetting adhesive, and the bonding step is performed by adsorbing the film in a state where the film is spread on a sheet having a larger coefficient of thermal expansion than the film. The ring in which a thermosetting adhesive is formed on an adhesive surface of the ring with the film is placed on the film, and heated at a temperature equal to or higher than a set temperature of a burn-in test to thermally expand the film as much as the sheet. , The step of bonding the film and the ring,
Thereafter, forming the bump and the pad on the film adhered to the ring;
Then, the process of providing a notch in the film between the adjacent bumps in the said film, The manufacturing method of the membrane ring characterized by the above-mentioned.

前記切り込みを、レーザーによって設けたことを特徴とする請求項１記載のメンブレンリングの製造方法。 2. The method of manufacturing a membrane ring according to claim 1, wherein the cut is provided by a laser.

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請求項１又は２記載のメンブレンリングの製造方法。 3. The method of manufacturing a membrane ring according to claim 1, wherein the pad is made of Cu, the bump is made of Ni or a Ni alloy, and the membrane is made of polyimide.

前記パッド及び／又は前記バンプの表面に、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膜を形成したことを特徴とする請求項１乃至３記載のメンブレンリングの製造方法。 The membrane according to any one of claims 1 to 3, wherein a film made of gold, Au-Co alloy, rhodium, palladium, or an alloy containing these is formed on a surface of the pad and / or the bump. Ring manufacturing method.