JP2010071756A - 多層配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁層上に導電性の配線がパターン形成され、前記配線上にコンタクトバンプを有する多層配線基板において、微細ピッチであっても全てのコンタクトバンプをコンタクト対象に正常に接触させることができる多層配線基板を提供する。
【解決手段】絶縁層８上に導電性の配線３がパターン形成され、前記配線３上にコンタクトバンプ４を有する多層配線基板１において、前記絶縁層８の下層に形成された導電性のグランド層６と、前記グランド層６上であって、前記コンタクトバンプ４の直下に形成されると共に、前記絶縁層８によって覆われた内部バンプ７とを備え、前記コンタクトバンプ４は、前記絶縁層８が前記内部バンプ７の高さにより隆起した部位に形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、コンタクトバンプを有するフレキシブル基板、プリント配線基板、シリコンインターポーザ基板等の多層配線基板に関し、特に、微細ピッチの外部接続用電極パッドを有する半導体ＬＳＩチップ、その他のあらゆる種類の電子デバイスの検査工程で用いられる、チップソケット、ウエハプローブなどに用いられるコンタクトシートに好適な多層配線基板に関する。

近年、複数のＬＳＩチップを３次元的に高密度集積する技術として、３次元チップ積層実装技術に注目が集まっている。このような高密度実装技術の実用化においては、積層前のチップ状態での機能試験及び信頼性確保のための熱加速バーンイン試験を含むＫＧＤ（Ｋｎｏｗｎ Ｇｏｏｄ Ｄｉｅ）選択の総合的な検査技術の確立が望まれている。
３次元実装に対応したＬＳＩチップは、数十μｍサイズの微細電極を介して互いに接続されるため、積層前における機能動作試験及びバーンイン試験の実施には、微細電極に対応した微細ピッチコンタクト機能を有するテストシステムの開発が必須である。

ところで、チップレベルのＫＧＤ検査技術として、ＬＳＩチップを、コンタクトシートが組み込まれたチップキャリアに装着し、そのキャリアをバーンイン検査用回路基板上の専用ソケットに挿入し、バーンイン検査を実施する方法が提案されている（特許文献１参照）。
このようにＬＳＩチップにコンタクトするコンタクトシートにあっては、コンタクト性を向上するため、複数のリード端にそれぞれＬＳＩチップとのコンタクト部となるバンプが形成されてなるものがある（特許文献２参照）。
これら複数のバンプ間には、ある程度のばらつきがあるため、従来、コンタクトシートの下に敷設した応力緩衝材であるエラストマ、ゴムシートなどにより、そのばらつきが吸収される構造となっていた。
特許第３７０１８９４号公報 特開２００３−２３２８１１号公報

しかしながら、近年では、配線ピッチの微細化が進み、例えば５０μｍ以下の微細ピッチでは、技術的な問題によりバンプの高さを低く形成する必要があり、ＬＳＩチップをキャリアに装着した際、エラストマのような部材を用いてもバンプ間の高さのばらつきを吸収できず、コンタクト性が低下するという課題があった。
さらには、バンプの高さが低いために、ＬＳＩチップの電極パッド以外の部位がコンタクトシートの配線の一部に接触し、誤った測定結果をもたらす原因となっていた。
勿論、ＬＳＩチップにおいて、ＬＳＩチップの電極パッド以外の領域が厚い保護膜に覆われていて、電気的に絶縁されている状況であれば、このような問題は生じない。しかしながら、このような保護膜がある場合、電極パッドの高さより保護膜の高さが高くなるため、パッドの領域が窪んだ形状となり、バンプの高さが低いと、コンタクトが不可能な状況となるという課題があった。

本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、絶縁層上に導電性の配線がパターン形成され、前記配線上にコンタクトバンプを有する多層配線基板において、微細ピッチであっても全てのコンタクトバンプをコンタクト対象に正常に接触させることができる多層配線基板を提供することを目的とする。

前記した課題を解決するために、本発明に係る多層配線基板は、絶縁層上に導電性の配線がパターン形成され、前記配線上にコンタクトバンプを有する多層配線基板において、前記絶縁層の下層に形成された導電性のグランド層と、前記グランド層上であって、前記コンタクトバンプの直下に形成されると共に、前記絶縁層によって覆われた内部バンプとを備え、前記コンタクトバンプは、前記絶縁層が前記内部バンプの高さにより隆起した部位に形成されていることに特徴を有する。
尚、前記絶縁層上において、前記配線上に設けられたコンタクトバンプの幅寸法は３０μｍ以下、また、高さ寸法は３０μｍ以下に形成されていてもよい。
また、前記内部バンプの高さ寸法は、少なくとも５μｍ以上で、特に、ＬＳＩチップが保護膜で覆われている場合は、１０μｍ以上であることが望ましい。

このような多層配線基板によれば、コンタクトバンプの形成部位が隆起しているため、バンプ間の高さのずれが吸収され、また、多層配線基板において、コンタクトバンプ以外の部位へのＬＳＩチップ等の接触が防止される。
したがって、５０μｍ以下の微細ピッチであっても全てのコンタクトバンプをコンタクト対象に正常に接触させることができる。

また、前記内部バンプは導電性材料により形成されていることが望ましい。
このように内部バンプが導電性材料で形成されることにより、グランド層と導電性配線との距離をコンタクトバンプの部位まで維持することが可能となる。即ち、配線パターンをコンタクトバンプの形成部位まで含め、全てマイクロストリップ構造とすることができ、高速・高周波数信号の伝送が可能となる。

また、前記内部バンプを覆う絶縁層は、ポリイミドにより形成されていることが望ましい。
このように絶縁層をポリイミドとすることにより、内部バンプ上に該絶縁層を積層した際に、低内部応力、高粘弾性、高絶縁性、低誘電率といったポリイミドの優れた特性を利用することができ、高さばらつきを粘弾性により吸収することができる。
また、ポリイミドとして、電着ポリイミドを用いることにより、グランド層及び内部バンプの上に均一な膜形成が可能となり、コンタクトバンプの高さを均一に保つことができる。

本発明によれば、絶縁層上に導電性の配線がパターン形成され、前記配線上にコンタクトバンプを有する多層配線基板において、微細ピッチであっても全てのコンタクトバンプをコンタクト対象に正常に接触させることができる多層配線基板を得ることができる。

以下、本発明に係る多層配線基板の実施形態について説明する。この実施形態にあっては、本発明に係る多層配線基板をコンタクトシートに適用した場合を説明する。
尚、ここで用いるコンタクトシートとは、例えばＬＳＩチップの検査において、ＬＳＩチップと、そのキャリアとの間に介在させる配線基板を指す。

図１は、本発明が適用されるコンタクトシート１の外観を模式的に示す斜視図である。図１のコンタクトシート１は、複数層（本実施形態の場合、３層）からなる多層シート２と、多層シート２の上面にパターン形成された銅配線３とを備える。
各銅配線３の一端部には、図示するように基板上方に突出したコンタクトバンプ４が形成されている。このコンタクトバンプ４は、検査対象となるＬＳＩチップの対応するコンタクトパッドとのコンタクト部となる。また、多層シート２及び銅配線３において、コンタクトバンプ４の形成部位は、図示するように隆起した状態となされている。

図２は、コンタクトシート１の断面図である。図示するように、コンタクトシート１は、その多層シート２が、シート状のポリイミド層５（絶縁層）と、その上に銅箔が積層されたグランド層６と、グランド層６上であって、且つ、コンタクトバンプ４の直下部分に形成された内部バンプ７と、グランド層６上に積層され、内部バンプ７を覆うポリイミド層８（絶縁層）とにより形成されている。
また、銅配線３及びコンタクトバンプ４は、防蝕性向上のために、好ましくは金めっき９により被覆した状態となされる。
また、内部バンプ７が形成されていることにより、コンタクトバンプ４の形成部位が隆起した状態となされている。

このような構成のコンタクトシート１は、例えば図３に断面図で示す手順を踏むことにより作製することができる。
先ず、表面に銅箔層を形成した所定の大きさのポリイミドシート８をエッチングすることにより、シート上に銅配線３のパターンを形成する（図３（ａ））。
次いで、銅配線３上にコンタクトバンプ４を形成するために、銅配線３が形成されたポリイミドシート８の上面にフォトレジスト１５を塗布する（図３（ｂ））。そして、銅配線３上においてバンプ形成したい部位にフォトレジスト１５による開口パターン１５ａを形成する（図３（ｃ））。

銅配線３上にフォトレジスト１５の開口パターン１５ａが形成されると、そこに、電解めっき処理により、所定の厚さのニッケル（Ｎｉ）のバンプを形成する（図３（ｄ））。
そして、フォトレジスト１５を除去することにより、銅配線３上に所定の大きさ（例えば幅３０μｍ以下、高さ３０μｍ以下）のコンタクトバンプ４が形成される（図３（ｅ））。また、銅配線３及びコンタクトバンプ４上に、金めっき９を形成する（図３（ｆ））。これにより、防蝕性が向上する。

一方、ポリイミドシート８と平面同形状のポリイミドシート５（ポリイミド層５）を用意し、その上面に銅箔により所定厚さのグランド層６を形成する。
さらに、前記ポリイミドシート８の下層として、前記グランド層６とポリイミドシート５とを配置するが、積層前に、コンタクトバンプ４の直下部位となるグランド層６上に、バンプ形成を行う。即ち、グランド層６の上面において、全てのコンタクトバンプ４の形成位置に対応する部位にフォトレジストパターン（開口パターン）を形成し、その開口パターンに、電解めっき処理（例えばニッケル（Ｎｉ））により所定高さ（例えば５μｍ以上、特にＬＳＩチップが保護膜で覆われている場合は１０μｍ以上）のバンプ７（内部バンプ７）を形成する（図３（ｇ））。

内部バンプ７の形成後、グランド層６上に専用接着層を形成し、ポリイミドシート８を加熱、加圧処理により積層し、これによりコンタクトシート１が作製される。ここで、ポリイミドシート８は、低応力、高弾性といった特性を有しているため、ポリイミドシート８における内部バンプ７上の部位だけに隆起を形成することができる。即ち、コンタクトバンプ４の形成された部位が隆起した状態となる。

前記した作製方法は、バンプ形成した２枚のポリイミドシート５，８を貼り合わせるものであるが、或いは、図４に断面図で示すように、下層から順に積層する手順によっても作製することができる。
即ち、先ず、所定の大きさの基板、例えばポリイミドシート５８上に、銅箔により所定厚さのグランド層６を形成する（図４（ａ））。

次いで、グランド層６上の所定位置（コンタクトバンプ４の形成位置に対応する部位）にフォトレジストパターン（開口パターン）を形成し、その開口パターンに、電解めっき処理（例えばニッケル（Ｎｉ））により所定高さ（例えば５μｍ以上、特にＬＳＩチップが保護膜で覆われている場合は１０μｍ以上）のバンプ７（内部バンプ７）を形成する（図４（ｂ））。
内部バンプ７の形成後、グランド層６の上面に絶縁層として、ポリイミド層８を形成する（図４（ｃ））。ここで、ポリイミドとして、電着ポリイミドを用いることが好ましく、その場合、グランド層６及び内部バンプ７の上に均一な膜形成が可能となり、その後形成するコンタクトバンプ４の高さを均一に保つことができる。

次にポリイミド層８の上に銅箔により配線層３を形成し（図４（ｄ））、エッチングにより銅配線３のパターンを形成する（図４（ｅ））。
次いで、銅配線３上にコンタクトバンプ４を形成するために、銅配線３が形成されたポリイミドシート８の上面にフォトレジスト１５を塗布する（図４（ｆ））。そして、銅配線３上においてバンプ形成したい部位（内部バンプ７により隆起した部位）にフォトレジスト１５による開口パターン１５ａを形成する（図４（ｇ））。

銅配線３上にフォトレジスト１５の開口パターン１５ａが形成されると、そこに、電解めっき処理により、所定の厚さのニッケル（Ｎｉ）のバンプを形成する。
そして、フォトレジスト１５を除去することにより、銅配線３上に所定の大きさ（例えば幅３０μｍ以下、高さ３０μｍ以下）のコンタクトバンプ４が形成される。また、銅配線３及びコンタクトバンプ４上に、金めっき９を形成する（図４（ｈ））。

このようにして作製されたコンタクトシート１を使用する場合、チップキャリアのベース（図示せず）上にコンタクトシート１を置き、コンタクトシート１上に被検査物であるＬＳＩチップ（図示せず）を搭載する。そして、ＬＳＩチップは、チップキャリアの押厚部材（図示せず）により、コンタクトシート１に押し付けられる。

このとき、コンタクトシート１においてＬＳＩチップのコンタクトパッドと接触するコンタクトバンプ４の形成部位が隆起しているため、バンプ間の高さのずれが吸収され、また、コンタクトシート１において、コンタクトバンプ４以外の部位へのＬＳＩチップの接触が防止される。
特に絶縁層をポリイミド（ポリイミド層８）とすることにより、内部バンプ７上に該絶縁層を積層した際に、低内部応力、高粘弾性、高絶縁性、低誘電率といったポリイミドの優れた特性を利用することができ、高さばらつきを粘弾性により吸収することができる。
また、ポリイミドとして、電着ポリイミドを用いることにより、グランド層６及び内部バンプ７の上に均一な膜形成が可能となり、コンタクトバンプ４の高さを均一に保つことができる。
したがって、本実施の形態に係るコンタクトシート１によれば、微細ピッチであっても全てのコンタクトバンプをコンタクト対象に正常に接触させることができる。

また、前記のように、内部バンプ７がＮｉ等の金属材料（導電性材料）で形成されることにより、グランド層６と銅配線３との距離をコンタクトバンプ４の部位まで維持することが可能となる。即ち、銅配線３のパターンをコンタクトバンプ４の形成部位まで含め、全てマイクロストリップ構造とすることができ、高速・高周波数信号の伝送が可能となる。

尚、前記実施の形態においては、内部バンプ７を金属材料により形成したが、コンタクト性の向上という点では、本発明の多層配線基板は、それに限定されず、非金属材料で内部バンプ７を形成してもよい。
また、前記実施の形態においては、本発明の多層配線基板をコンタクトシートに適用する例を示したが、それに限定されず、例えば５０μｍ以下の微細ピッチで設けられたコンタクトバンプを有するフレキシブル基板、プリント配線基板、シリコンインターポーザ基板等の多層配線基板に適用することができる。

本発明は、コンタクトバンプを有するフレキシブル基板、プリント配線基板、シリコンインターポーザ基板等の多層配線基板に関する。

図１は、本発明の多層配線基板が適用されるコンタクトシートの外観を模式的に示す斜視図である。 図２は、図１のコンタクトシートの断面図である。 図３は、図１のコンタクトシートの作製手順を工程ごとに説明するための断面図である。 図４は、図１のコンタクトシートの他の作製手順を工程ごとに説明するための断面図である。

符号の説明

１ コンタクトシート（多層配線基板）
２ 多層シート
３ 銅配線
４ コンタクトバンプ
５ ポリイミド層
６ グランド層
７ 内部バンプ
８ ポリイミド層（絶縁層）
９ 金めっき

Claims (6)

1. 絶縁層上に導電性の配線がパターン形成され、前記配線上にコンタクトバンプを有する多層配線基板において、
   前記絶縁層の下層に形成された導電性のグランド層と、
   前記グランド層上であって、前記コンタクトバンプの直下に形成されると共に、前記絶縁層によって覆われた内部バンプとを備え、
   前記コンタクトバンプは、前記絶縁層が前記内部バンプの高さにより隆起した部位に形成されていることを特徴とする多層配線基板。
2. 前記絶縁層上において、前記配線上に設けられたコンタクトバンプの幅寸法は、３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載された多層配線基板。
3. 前記配線上に設けられたコンタクトバンプの高さ寸法は、３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された多層配線基板。
4. 前記内部バンプの高さ寸法は、少なくとも５μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された多層配線基板。
5. 前記内部バンプは導電性材料により形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された多層配線基板。
6. 前記内部バンプを覆う絶縁層は、ポリイミドにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載された多層配線基板。

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