JPH06308158A

JPH06308158A - 導通検査装置

Info

Publication number: JPH06308158A
Application number: JP5101500A
Authority: JP
Inventors: Takashi Oda; 高司小田
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1993-04-27
Filing date: 1993-04-27
Publication date: 1994-11-04

Abstract

(57)【要約】【構成】被検査体の導通検査を行う導電回路１は、可
撓性を有する絶縁体層２内に該絶縁体層２の表面２１，
２２から露出しないように埋設されており、該絶縁体層
２の表面１１，１２から該絶縁体層２の表面２１，２２
までそれぞれ延出する導通路４１，４２が、該導電回路
１の面方向にずれて対をなして形成されている。各導通
路４１，４２は、該絶縁体層１の表面２１，２２よりも
外方向に突出して形成されたバンプ５１，５２にそれぞ
れ接続しており、該導電回路１と各バンプ５１，５２と
は、各導通路４１，４２を介して導通している。【効果】ＩＣのアルミニウム電極上に形成された酸化
物、および付着、転写などによる絶縁層を除去すること
ができ、該アルミニウム電極とバンプ５１，５２との導
通が確実となり、導通検査の信頼性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導通検査装置に関し、
詳しくは半導体基板の配線パターンなどの導通検査を行
うテスターの先端部に設けられるプローブなどの導通検
査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体基板の製造技術の発展がめ
ざましく、それにともないＩＣ配線の微細パターン化が
進み、このような微細パターンのＩＣを搭載する半導体
製品も年々増加している。通常、このような半導体製品
の導通検査には半導体用導通検査装置としてのプローブ
を有するテスターが用いられている。従来のプローブと
しては、図９に示されるメカニカルプローブ８０が例示
される。このメカニカルプローブ８０は、その本体８３
がテスターの前端壁８４に固定されており、半導体製品
の電極などに接触する針状の接触針８５が該本体８３に
対して伸縮自在に取付けられたものである。しかしなが
ら、このメカニカルプローブ８０では、高密度化、高集
積化した半導体製品の導通検査に限界がある。

【０００３】一方、この針式のメカニカルプローブ８０
を改善したものとしてメンブレン型プローブ９０があ
り、例えば図１０に示されるように構成されている。図
１０において、絶縁層９１には厚み方向に貫通孔９２が
穿孔されており、該貫通孔９２に金属物質を充填するこ
とにより導通路９３が形成されている。また、該絶縁層
９１の一方表面９１ａには、半導体製品の導通検査を行
うための導通回路に接続された導電層１が形成され、該
導通路９３と導通している。さらに、該絶縁層９１の他
方表面９１ｂには、該導通路９３と導通するリベット状
のバンプ９５が形成されており、メンブレン型プローブ
９０が構成されている。このメンブレン型プローブ９０
のバンプ９５を例えばＩＣ９６のアルミニウム電極９７
または配線パターンに接触させることによって、導通検
査が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
に示されるように、従来のメンブレン型プローブ９０の
先端のバンプ９５は、その表面が曲面状に形成されてい
るので、ＩＣ９６のアルミニウム電極９７を被覆する酸
化物質層９８の存在により、該アルミニウム電極９７に
接触させるだけでは導通がとれないという問題が生じて
いる。また、ＩＣ９６の配線パターンにおいて、付着、
転写などによる絶縁層が介在すると、該バンプ９５を接
触させても、導通不良となるという問題も生じている。
したがって、従来のメンブレン型プローブ９０では、導
通検査の信頼性が低かった。

【０００５】本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされ
たものであって、導通検査の信頼性の高い導通検査装置
の提供をその目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる導通検査
装置は、被検査体の導通検査を行う導電回路が可撓性を
有する絶縁体層内に埋設され、該導電回路の面方向にず
れて対をなす導通路が該導電回路の表面から相反する方
向に延出し、該被検査体の回路に接触する接点部が該導
通路にそれぞれ接続していることを特徴とする。

【０００７】特に、該接点部が、該絶縁体層の表面より
も外方向に突出してそれぞれ形成されていることを特徴
とする。また、該接点部が、バンプ状の硬質な金属によ
り構成された突出物であることを特徴とする。

【０００８】本発明において「被検査体」とは、半導体
素子、半導体素子集合体（ダイシング前のシリコンウエ
ハおよびダイシング後のシリコンチップなど）、半導体
装置、半導体装置搭載用回路基板、ＬＣＤ用回路基板な
どをいい、「回路」とは、配線パターンのみならず、電
極、リードなどを包含する広い概念のことである。「接
続」するとは、相互に接触して電気的に導通することを
いう。「接点部」とは、被検査体の回路に接続すること
により導通する導電体をいい、その形状は特に限定され
ず、三角形、正方形、長方形、台形、平行四辺形、その
他の多角形、円形などの平面、あるいは角柱、円柱、球
体、錐体（円錐、角錐）などの立体であってもよく、ま
た、必ずしも絶縁体層の表面よりも外方向に突出するよ
うに形成される必要はなく、被検査体のレイアウトや回
路の形状などによって任意に設定することができる。

【０００９】

【作用】本発明にかかる導通検査装置によれば、一対の
被検査体が該導通検査装置を介在させて相互に近接する
方向に変移させることによって、被検査体の回路である
ところの例えばＩＣのアルミニウム電極がそれぞれ接点
部に接触し、その荷重が該接点部に接続する導通路を介
して該導電回路に作用する。該荷重は、該導電回路の面
方向にずれて相反する方向に作用するので、該導電回路
は該絶縁体層とともに該荷重方向に歪み、該接点部には
それぞれ相反する方向に荷重が作用する。該接点部は該
アルミニウム電極と接触した状態で相反する方向にスラ
イドし、その摩擦力によって、該アルミニウム電極上に
形成された酸化物、および付着、転写などによる絶縁層
が擦り取られ、該アルミニウム電極と該接点部との導通
が確実となる。

【００１０】特に、該接点部が、該絶縁体層の表面より
も外方向に突出してそれぞれ形成されている場合には、
被検査体の回路が平面状であっても該接点部との接触が
確実となる。また、該接点部が、バンプ状の硬質な金属
により構成された突出物である場合には、該アルミニウ
ム電極上に形成された酸化物および絶縁層の除去が容易
となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を詳細に説明するため実施例を
挙げるが、本発明はこれら実施例によって何ら限定され
るものではない。

【００１２】図１は、本発明の導通検査装置の一実施例
を示す断面図である。図１に示される導通検査装置Ｔ１
において、被検査体の導通検査を行う導電回路１は、可
撓性を有する絶縁体層２内に該絶縁体層２の表面２１，
２２から露出しないように埋設されており、該導電回路
１の表面１１，１２から該絶縁体層２の表面２１，２２
までそれぞれ延出する導通路４１，４２が、該導電回路
１の面方向にずれて対をなして形成されている。各導通
路４１，４２は、該絶縁体層１の表面２１，２２よりも
外方向に突出して形成された接点部であるところのバン
プ状の金属突出物（以下単に「バンプ」という。）５
１，５２にそれぞれ接続しており、該導電回路１と各バ
ンプ５１，５２とは、各導通路４１，４２を介して導通
している。なお、本発明ではこのように接点部がバンプ
状に盛り上がらず、該絶縁体層１の表面２１，２２と同
一平面上まで各導通路４１，４２が形成され、その端部
が接点部となる態様をも包含することはいうまでもな
い。

【００１３】該導電回路１の形成材料としては、導電性
を有する材料、例えば金属などであれば、特に限定する
ものではない。該導電回路１の厚さは、特に限定されな
いが、１〜２００μｍ、好ましくは５〜８０μｍに設定
することが好ましい。

【００１４】該絶縁層２の形成材料としては、導電回路
１およびバンプ５１，５２を安定して支持し、電気絶縁
特性を有するものであれば特に限定されない。具体的に
は、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系
樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリ
アミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、アクリロニトリル−
ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）共重合体樹脂、ポリカ
ーボネート系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂な
どの熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂が挙げられ、これ
らのうち、耐熱性および機械的強度に優れるポリイミド
系樹脂が特に好適に使用される。

【００１５】該絶縁体層２の厚さは、特に限定されない
が、十分な機械的強度や可撓性を有するようにするた
め、２〜５００μｍ、好ましくは１０〜１５０μｍに設
定することが好ましい。

【００１６】該導通路４１，４２および該バンプ５１，
５２を構成する形成材料としては、導電性を有するもの
であれば特に限定されず、公知の金属材料が使用できる
が、例えば金、銀、銅、白金、鉛、錫、ニッケル、コバ
ルト、インジウム、ロジウム、クロム、タングステン、
ルテニウムなどの単独金属、またはこれらを成分とする
各種合金、例えば、半田、ニッケル−錫、金−コバルト
などが挙げられる。なお、通常、被検査体の回路である
アルミニウム電極上の酸化物層や配線パターン上の絶縁
層を破壊することができるように、硬質で酸化しにく
く、かつ電気抵抗の低い金属、例えば、ロジウム、ルテ
ニウム、白金などの貴金属が好適に用いられる。

【００１７】該導通路４１，４２を構成する形成材料
は、該バンプ５１，５２を構成する形成材料と同一の物
質であっても別の物質であってもよいが、通常は同一の
物質を使用し、またこの場合、該導通路４１，４２と該
バンプ５１，５２とは一体的に形成されることが好まし
い。また、図２に示されるように、３種類の形成材料を
用いた構造にしてもよい。すなわち、導電回路１に接触
する導通路部４１ａには銅などの安価な金属物質を用
い、アルミニウム電極などと接触するバンプ５１の表層
４１ｃは接続信頼性の高い金などを用いる。そして、該
中央部４１ａと該表層４１ｃとの間に介在する中間層４
１ｂには、金属物質の相互反応を防止するためのバリア
性金属物質としてニッケルなどを用いる。さらに、上記
３種類の形成材料を用いた構造に限定するものではな
く、４種類以上の形成材料を用いた構造に形成してもよ
い。

【００１８】該バンプ５１，５２の高さは特に限定され
るものではないが、数ミクロン〜数十ミクロンとするこ
とが好ましい。またこのバンプ５１，５２は、図１に示
すようなマッシュルーム状（傘状）の他、半球状の形状
に形成される。また、該バンプ５１，５２の形状は三角
形でも四角形でも円形でもよく、また底面形状を円形と
した場合、形成される全体形状は半球でも円柱でもよ
い。

【００１９】該バンプ５１，５２の形状として、図３お
よび図４に示されるような形状としてもよく、このよう
な形状をとる場合には、両金属突出物５３，５４をそれ
ぞれ別個の単独金属または合金を用いて形成してもよ
い。通常、該金属突出物５４の形成材料としては、安価
なニッケルや、導通性に優れている銅が好適に用いられ
る。また、金属突出物１３の形成材料としては、通常、
例えばアルミニウム電極上の酸化物層や配線パターン上
の絶縁層を破壊することができるように、硬質で酸化し
にくく、かつ電気抵抗の低い金属、例えば、ロジウム、
ルテニウム、白金などの貴金属が好適に用いられる。

【００２０】また、両金属突出物５３，５４間で相互反
応が起きるとそれぞれが金属物性を変えるため好ましく
ない。このため、両金属突出物５３，５４の貴族物性を
維持するため各金属突出物５３，５４間にバリア性金属
を施すのが好ましい。例えば、金と銅の組合せのように
拡散が起こる場合は、バリア性金属としてニッケルを金
と銅の間に施すことが好ましい。なお、単独金属を用い
て、めっきにより両金属突出物５３，５４を形成する場
合、水素ぜい性、硫黄ぜい性により金属が脆くなるよう
なめっき条件は好ましくない。例えば、スルファミン酸
ニッケルめっき液を使用したり、ニッケルめっき液の光
沢剤としてサッカリンやナフタリンスルフォン酸ソーダ
のような硫黄を含む添加物を使用したりして形成された
ニッケル金属は、純金属のニッケルとＮｉ₃Ｓ₂の金属
間化合物の共晶であるが、後処理により加熱した場合、
このＮｉ₃Ｓ₂の金属間化合物が集まり、脆くなる。

【００２１】このように金属突出物５４の表面に微小な
金属突出物５３を形成することによって、例えばアルミ
ニウム電極上の酸化物層や配線パターン上の絶縁層を破
壊することが容易となり、さらにアルミニウム電極など
とバンプ５１との接点が複数となり、確実な導通検査を
行うことができる。

【００２２】図５は、本発明の導通検査装置の他の実施
例を示す断面図である。本実施例において、図１の参照
符号が付された部分は、同一または相当する部分を示
す。図５に示される導通検査装置Ｔ２において注目すべ
きは、導電回路が多層構造をしている点である。すなわ
ち、絶縁体層２内には、導通路４３を介して接続された
導電回路１２，１３が埋設されており、各導電回路１
２，１３の該導通路４３が接続していない側の表面１
５，１６から絶縁体層２の表面２１，２２までそれぞれ
延出する導通路４１，４２が形成されている。このよう
に導電回路を多層構造とすることによって、導電回路が
一層のものよりも被検査体の配線設計における自由度が
増すので好ましい。

【００２３】本発明の導通検査装置は、上記のような半
導体素子などの導通検査の他、半導体素子実装用の異方
導電体、液晶表示素子などの導通検査、プリント配線基
板、フレキシブル基板の検査、あるいはハイブリッドＩ
Ｃなどのファインピッチ回路間の接続または検査などに
も使用することができる。

【００２４】図６は、本発明にかかる導通検査装置の製
造工程を示す断面図であり、例えば以下のようにして製
造することができる。

【００２５】まず、図６（Ａ）に示されるように、絶縁
体層２ａの一方表面に公知の方法にて例えば銅回路など
の導電回路１を形成する。絶縁体層２ａの表面への導電
回路１の形成方法としては、メッキ法、スパッタリング
法、ＣＶＤ法などが挙げられる。その後、図６（Ｂ）に
示されるように、導通路を形成すべき領域の絶縁体層２
ａに導通回路１の表面１２まで達する孔部３２を絶縁体
層２ａのみに形成して、孔部３２の底部において導通回
路１が露出するようにする。この孔部３２の形成は、パ
ンチングなどの機械的穿孔方法、プラズマ加工、レーザ
ー加工、フォトリソグラフィー加工、または絶縁体層２
と耐薬品性の異なるレジストなどを用いた化学エッチン
グ、ファインピッチ化に対応するためには微細加工が可
能なレーザー加工などの方法により行うことができ、な
かでもパルス数またはエネルギー量を制御したエキシマ
レーザーの照射による穿孔加工が好ましい。例えば発振
波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー光をマスク
を介して照射して、ドライエッチングを施す。孔部３２
の大きさは、５〜２００μｍ、好ましくは８〜１０μｍ
程度とする。

【００２６】次に、図６（Ｃ）に示されるように、導通
回路１の露出している表面１３を被覆するように、熱圧
着、押出成型、流延塗布などによって絶縁体層２ｂを積
層して、導通回路１を埋設状態とする。その後、図６
（Ｄ）に示されるように、絶縁体層２ｂに対して、上記
と同様にして、導通回路１の表面１３まで達する孔部３
１を形成する。

【００２７】最後に、孔部３１，３２に導電性物質を充
填して導通路４１，４２およびバンプ５１，５２を形成
して、本発明にかかる導通検査装置を得る。

【００２８】導通路４１，４２およびバンプ５１，５２
の形成は、物理的に導電性物質を孔部３１，３２内に埋
め込む方法、ＣＶＤ法、電解メッキや無電解メッキなど
のメッキ法、上記工程により得られた構造物を導電性物
質の溶融浴に浸漬し引き上げて導電性物質を析出させる
化学的方法などにより行うことができるが、導通回路１
を電極とした電解メッキによる方法が、簡便な方法であ
るので好ましい。したがって、本発明において導電性物
質の充填とは、物理的に導電性物質を埋め込むことだけ
でなく、上記化学的析出などによるものも含む広い概念
のことである。

【００２９】なお、孔部３１，３２は絶縁体層２ａ，２
ｂを積層した後に形成してもよく、また孔部３２の形成
後に導電物質を充填して導通路４２を形成した後に、孔
部３１を形成してもよい。

【００３０】図３および図４に示すようなバンプ５１，
５２を形成するには、例えば以下のような方法を採用す
ることができる。

【００３１】まず、金属突出物５４を形成した後、金属
突出物５３を形成する前に、メッキ浴中に金属粉末を分
散させて電解メッキを施す。このようにすることによっ
て、金属突出物５４の表面に金属粉末が付着し、メッキ
成長する際の種（核）となり、金属突出物５３が形成さ
れる。分散させる金属粉末は、微小な金属突出物５３を
形成するために、微粉末状であることが好ましく、粒径
０．０１〜２００μｍ、好ましくは０．１〜５０μｍ、
さらには１〜３μｍ程度のものが使用される。

【００３２】また、図３に示すように、金属突出物５３
は金属突出物５４の頂点付近に形成することが、導通検
査時の接点を増加させるという点から好ましい。このよ
うに形成するには金属突出物５４の頂点方向、つまり孔
部形成方向に磁場をかけて上記電解メッキを施すことが
好ましい。この時の磁場の強さは１キロガウス〜１５キ
ロガウス、好ましくは２キロガウス〜５キロガウス程度
である。なお、磁場をかけて電解メッキを行う場合は、
メッキ液中に分散させる金属粉末にはニッケルやコバル
トなどの磁性を有する金属を用いる。

【００３３】また、他の方法としては、形成した金属突
出物５４の表面に金属粉末を分散させたメッキ液を循環
ボンプなどを用いて吹きつけることによって、金属突出
物５４の表面に金属突出物５３形成用の種を形成する方
法がある。

【００３４】さらに、他の方法としては、メッキ浴に超
音波をかけながら電解メッキを施す方法がある。この場
合、金属突出物５４の表面をエッチング処理などにて活
性化させておくことが金属突出物５３の形成性の観点か
ら好ましい。

【００３５】図７は、本発明にかかる導通検査装置を用
いた被検査体の導通検査を示す断面図である。図７にお
いて導通検査装置Ｔ１は、被検査体であるところの２枚
のＩＣ７１，７２の間に介在し、各ＩＣ７１，７２のア
ルミニウム電極６１，６２が形成された表面が、該導通
検査装置Ｔ１に臨むように配置されている。各ＩＣ７
１，７２を導通検査装置Ｔ１に近接する方向に変移させ
て、各アルミニウム電極６１，６２が導通検査装置Ｔ１
の各バンプ５１，５２に接触させた後、さらに各ＩＣ７
１，７２を変移させると、各バンプ５１，５２に荷重が
負荷される。その荷重が導通検査装置Ｔ１の導電回路１
に矢符Ａ１，Ａ２方向に作用する。これにより、導電回
路１は絶縁体層２とともに矢符Ａ１，Ａ２方向に歪み、
各バンプ５１，５２は矢符Ｂ１，Ｂ２方向に荷重が作用
する。各バンプ５１，５２と各アルミニウム電極６１，
６２とは、絶縁層であるアルミニウム酸化層８１，８２
を介して接触しているので、図８に示されるように、バ
ンプ５１はアルミニウム電極６１上にアルミニウム酸化
層８１の一部を摩擦力によって擦り取り、バンプ５１と
アルミニウム電極６１とが直接接触する。このように、
アルミニウム電極６１，６２とバンプ５１，５２との導
通が確実となり、ＩＣ７１，７２の導通検査の信頼性が
向上する。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明にかかる導通検査
装置によれば、被検査体の回路であるところの例えばＩ
Ｃのアルミニウム電極上に形成された酸化物、および付
着、転写などによる絶縁層を除去することができ、該ア
ルミニウム電極と接点部であるところの例えばバンプと
の導通が確実となり、導通検査の信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の導通検査装置の一実施例を示す断面図
である。

【図２】バンプの変形例を示す部分断面図である。

【図３】バンプの他の変形例を示す部分断面図である。

【図４】バンプのさらに他の変形例を示す部分断面図で
ある。

【図５】本発明の導通検査装置の他の実施例を示す断面
図である。

【図６】本発明にかかる導通検査装置の製造工程を示す
断面図である。

【図７】本発明にかかる導通検査装置を用いた被検査体
の導通検査を示す断面図である。

【図８】アルミニウム電極６１上のアルミニウム酸化層
８１を擦り取った状態を示す部分断面図である。

【図９】従来のメカニカルプローブ８０を示した図であ
る。

【図１０】従来のメンブレン型プローブ９０を示した部
分断面図である。

【符号の説明】

１導電回路１１，１２導電回路の表面２絶縁体層２１，２２絶縁体層の表面４１，４２導通路５１，５２バンプ（接点部）６１，６２アルミニウム電極（回路）７１，７２ＩＣ（被検査体）Ｔ１，Ｔ２導通検査装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査体の導通検査を行う導電回路が可
撓性を有する絶縁体層内に埋設され、該導電回路の面方
向にずれて対をなす導通路が該導電回路の表面から相反
する方向に延出し、該被検査体の回路に接触する接点部
が該導通路にそれぞれ接続していることを特徴とする導
通検査装置。
【請求項２】該接点部が、該絶縁体層の表面よりも外
方向に突出してそれぞれ形成されていることを特徴とす
る請求項１記載の導通検査装置。
【請求項３】該接点部が、バンプ状の硬質な金属によ
り構成された突出物であることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の導通検査装置。