(57)【要約】【課題】配線層が絶縁層を介して積層された多層配線基板において、良好なコンタクト接続を得ることができる製造方法を提供する。【解決手段】第１配線パターン上に感光性ポリイミド前駆体を塗布し、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１（ｃ）に示すようにコンタクトホール２４を形成する。次に、３５０℃で４時間加熱してポリイミド化する。次に、表面に酸素プラズマ処理を行なった後、０．９５％（重量百分率）の酸性フッ化アンモンＮＨ４Ｆ・ＨＦ（ＮＨ４Ｆ・ＨＦ＝１：１）水溶液に２０秒浸漬し、コンタクトホールに露出する配線層のＮｉが酸化されてできたＮｉＯをＮｉに対して選択的に除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、複数の配線層を絶縁層を介して積層し、前記絶縁層に形成された開口部を介して前記複数の配線層を導通してなる多層配線基板の製造方法であって、
前記絶縁層と接する前記配線層の最上層は、ニッケル（Ｎｉ）または実質的にニッケル（Ｎｉ）からなる材料からなり、前記絶縁層の開口部に露出され、前記配線層の最上層に形成された酸化ニッケル（ＮｉＯ）からなる表面層を、フッ化水素酸、ケイフッ化水素酸、酸性フッ化アンモン、及びフッ化アンモニウムと無機酸の混酸から選ばれる少なくとも１つを含む酸性水溶液に接触して、酸化ニッケルからなる表面層を除去することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記酸性水溶液は、フッ化物の濃度（重量百分率）が１．０％未満の水溶液であることを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記絶縁層が、ポリイミド前駆体を加熱してイミド化されてなるポリイミド樹脂からなり、前記ポリイミド前駆体に前記配線層の最上層が露出するまで、前記絶縁層を除去して開口部を形成した後、イミド化の加熱処理を行うことを特徴とする請求項１または２記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記請求項１から３いずれか１項記載の製造方法により製造された多層配線基板と、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とを有することを特徴とするウエハ一括コンタクトボード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハ上に多数形成された半導体デバイスを一括して試験するためのコンタクトボードと、それを構成する多層配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハ上に複数形成された半導体デバイスの検査は、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。
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、特許文献１に示すように、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のウエハ一括コンタクトボードの開発及び実用化が進められている。
【０００３】
ウエハ一括コンタクトボードは、多層配線基板上に、異方性導電ゴムシートを介して、バンプ付きメンブレンリングを固定した構造を有する。バンプ付きメンブレンリングは、リングと、リングに張り渡された絶縁性薄膜の一方の面に設けられた導電性材料からなる半球状のバンプ、例えば金属バンプと、このバンプと電気的に接続して他方の面に設けられた導電性材料からなるパッド、例えば金属パッドとを備える。バンプ付きメンブレンリングにおいては、ウエハ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がバンプ付きメンブレンリング上に形成されている。異方性導電ゴムシートは、主面と垂直な方向にのみ導電性を有する弾性体であり、多層配線基板上の端子とバンプ付きメンブレンリングのパッドとを電気的に接続する。異方性導電ゴムシートは、その表面に形成された凸部でバンプ付きメンブレンリング上のパッドに押し当てることで、半導体ウエハ表面の凹凸及びバンプ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上のバンプとを確実に接続する。
【０００４】
多層配線基板はバンプ付きメンブレンリング上に孤立する各バンプにパッド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有する。多層配線基板は、例えば、リソグラフィ法により以下のように作製される。まず、絶縁性基材上に配線層を形成し、所望のパターンに形成した後、絶縁層を積層する。次に、該絶縁層に開口部（コンタクトホール）を形成して下層の配線層と導通させる。この一連の工程を複数回行うことにより、ウエハ上の多数のパッドに電気信号を送るための複数の配線を積層構造として設けている。
多層配線基板の絶縁層としては、主にポリイミドが用いられている。ポリイミド絶縁層は、まず、感光性のポリイミド前駆体をウエハ上に塗布しベークし、露光および現像工程により下層の配線層と導通させるコンタクトホール（開口部）を設けた後、３５０℃で加熱してイミド化させることにより形成される。
【０００５】
一方、配線層としては、Ｃｕが主材料として用いられているが、Ｃｕの酸化防止のためや、Ｃｕとポリイミドとが反応してコ開口部の底部にポリイミドが残留することを防止するために最上層にＮｉを用いたＮｉ／Ｃｕ／Ｃｒ積層構造が用いられている。従って、イミド化の加熱工程において、開口部には、配線層の最上層であるＮｉが露出していることになる。
【特許文献１】特開平７−２３１０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、イミド化のための加熱は、窒素パージを行いながら低酸素濃度で行うが、加熱時間が長いため、Ｎｉ層表面に自然酸化膜より厚い酸化膜層が形成される。一方で、ポリイミド層は、熱により収縮するので、開口部内のポリイミド付近においてはＮｉが露出する。すなわち、開口部には、ＮｉおよびＮｉＯの両方が存在することになる。ＮｉＯが開口部底部に存在すると、上層配線層との導通不良（接続不良）が生じるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、コンタクトホール（開口部）内で露出された下層配線層と上層配線層との導通不良（接続不良）が発生しない多層配線基板の製造方法、および多層配線基板を構成部品に備えた信頼性の高いウエハ一括コンタクトボードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために発明者が鋭意検討したところ、本発明は以下の構成を有する。
【０００９】
（構成１）
基板上に、複数の配線層を絶縁層を介して積層し、前記絶縁層に形成された開口部を介して前記複数の配線層を導通してなる多層配線基板の製造方法であって、
前記絶縁層と接する前記配線層の最上層は、ニッケル（Ｎｉ）または実質的にニッケル（Ｎｉ）からなる材料からなり、前記絶縁層の開口部に露出され、前記配線層の最上層に形成された酸化ニッケル（ＮｉＯ）からなる表面層を、フッ化水素酸、ケイフッ化水素酸、酸性フッ化アンモン、及びフッ化アンモニウムと無機酸の混酸から選ばれる少なくとも１つを含む酸性水溶液に接触して、酸化ニッケルからなる表面層を除去することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【００１０】
（構成２）
前記酸性水溶液は、フッ化物の濃度（重量百分率）が１．０％未満の水溶液であることを特徴とする構成１記載の多層配線基板の製造方法。
【００１１】
（構成３）
前記絶縁層が、ポリイミド前駆体を加熱してイミド化されてなるポリイミド樹脂からなり、前記ポリイミド前駆体に前記配線層の最上層が露出するまで、前記絶縁層を除去して開口部を形成した後、イミド化の加熱処理を行うことを特徴とする構成１または２記載の多層配線基板の製造方法。
【００１２】
（構成４）
前記構成１から３いずれか１項記載の製造方法により製造された多層配線基板と、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とを有することを特徴とするウエハ一括コンタクトボード。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の構成１によれば、フッ化水素酸、ケイフッ化水素酸、酸性フッ化アンモン、及びフッ化アンモニウムと無機酸の混酸から選ばれる少なくとも１つを含む酸性水溶液により、開口部内に露出された配線層の最上層におけるニッケル（Ｎｉ）はエッチングされず、酸化ニッケル（ＮｉＯ）のみが選択的にエッチングされるため、導通不良（接触不良）の原因となる酸化ニッケルを効果的に除去することが可能である。これにより、導通不良（接触不良）が防止されるので、多層配線基板の歩留まりを向上させることができる。
【００１４】
構成２によれば、酸性水溶液におけるフッ化物の濃度（重量百分率）が１．０％未満であることにより、フッ化物が低濃度であるので、環境に配慮した水溶液による開口部内に露出された配線層の最上層表面に形成された酸化ニッケルのエッチングが可能となる。
【００１５】
構成３によれば、イミド化の加熱により、開口部に露出する配線層の最上層であるニッケル層が酸化され酸化ニッケル層が形成されると同時に、ポリイミドの収縮により開口部におけるポリイミド付近の配線層のニッケルがさらに露出するが、ニッケルをエッチングすることなく、酸化ニッケルを選択的に除去することができるので、導通不良（接触不良）が生じない良好な多層配線基板を得ることができる。
【００１６】
構成４によれば、導通不良（接続不良）のない良好な多層配線基板を用いているので、信頼性の高いウエハ一括コンタクトボードを得ることができる。
【実施例】
【００１７】
本発明の一実施例による多層配線基板について図１を参照しながら説明する。
図１は、本実施例による多層配線基板の製造工程を示す断面図である。
まず、図１（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の膜厚にて形成し、Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ多層配線層２２を形成する。なお、Ｎｉ膜をスパッタにて形成することも可能である。
【００１８】
次に、図１（ｂ）に示すように、所定のフォトリソグラフィー法（レジストコート、露光、現像、エッチング）により、Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ多層配線層２２をパターニングして、第１配線層２２ａ（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。
次に、第１配線パターン２２ａ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）を塗布し、フォトリソグラフィーにて図１（ｃ）に示すようにコンタクトホール(開口部)２４を形成する。その後、３５０℃で４時間、加熱して（キュアして）、前記ポリイミド前駆体を完全にポリイミド化することにより、ポリイミド絶縁層２３を形成する。
この時、ポリイミド化の加熱工程において、コンタクトホールに露出している配線層の最上層であるＮｉが酸化されてＮｉＯとなる。同時に、ポリイミド層は徐々に収縮するため、コンタクトホール内部のポリイミド付近ではＮｉが露出する。従って、コンタクトホールにはＮｉとＮｉＯの両方が露出することになる。
次に、積層体の表面に酸素プラズマ処理を行う。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、表面が約０．１μｍ程度の粗さになる。このように、表面積を広げることにより、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ことができる。
【００１９】
次に、この積層体を、０．９５％（重量百分率）の酸性フッ化アンモンＮＨ４Ｆ・ＨＦ（ＮＨ４Ｆ・ＨＦ＝１：１）水溶液に２０秒浸漬する。酸性フッ化アンモン（ＮＨ４Ｆ・ＨＦ）水溶液は、中性のフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）をフッ化水素酸（ＨＦ）に加えて得られる酸性水溶液である。これにより、ポリイミド化のための加熱工程において、コンタクトホールに露出するＮｉＯを選択的に除去することができる。ＮｉＯは、酸性フッ化アンモン中のフッ酸（ＨＦ）と次の化学反応を起こして溶解される。
ＮｉＯ＋２ＨＦ→Ｎｉ２＋＋Ｈ２Ｏ＋２Ｆ−
酸性フッ化アンモン水溶液の濃度を０．９５％（重量百分率）にすることにより、環境に配慮した低濃度とすることができる。
【００２０】
次に、図１（ｄ）に示すように、上記工程（ａ）と同様にしてＮｉ／Ｃｕ／Ｃｒ配線層２５を形成する。次に、図７（ｅ）に示すように、上記工程（ｂ）と同様にしてＮｉ／Ｃｕ／Ｃｒ配線層２５をパターニングして、２層目の配線パターン２５ａを形成する。
次に、上記工程（ｃ）から（ｄ）を同様に繰り返して３層目の配線パターンを形成する（図示せず）。次いで、３層目の配線パターンにおけるコンタクト端子部分にだけ、酸化を防止する目的及び異方性導電膜との電気的コンタクト性を良くする等の目的で、１μｍ厚のＮｉ膜上に０．３μｍ厚のＡｕ膜を無電解メッキ法で形成する（図示せず）。最後に、基板上に絶縁膜としてのポリイミドを塗布し（図示せず）、コンタクト端子部分のポリイミドを除去して保護用絶縁膜を形成して、３層構造の多層配線基板を得た。
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。
【００２１】
本実施例においては、０．９５％（重量百分率）の酸性フッ化アンモンを用いたが、フッ化水素酸（ＨＦ）、ケイフッ化水素酸（Ｈ２ＳｉＦ６）あるいはフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）と無機酸の混酸、あるいはこれらから選ばれる少なくとも１つを含む混合酸性水溶液であってもよい。無機酸としては、塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸から選ばれる少なくとも１つであることが望ましい。また、フッ化物の濃度は、０．９５％に限定されないが、環境に配慮した１．０％（重量百分率）未満であることが望ましい。
【００２２】
上記のように作製された多層配線基板は、絶縁層を介して積層された配線層の接続不良がなく、歩留まりが向上する。また、Ｎｉは隣接層との密着性が良いため、ＮｉＯが除去されることにより、Ｎｉが前面に露出され、上層配線層との密着性が向上するという効果がある。
（エッチングにおける選択性の評価）
【００２３】
酸性フッ化アンモン水溶液の、ＮｉとＮｉＯに対するエッチング選択性を確認するために、以下のような実験を行った。
まず、支持体上に厚さ約７００ÅのＮｉ層形成し、Ｎ２＋Ｏ２[Ｏ２：１０％]雰囲気中にて、３５０℃で高温酸化して、厚さ６００ÅのＮｉＯ層を形成した。これを０．９５％（重量百分率）の酸性フッ化アンモン水溶液に６分浸漬した。この浸漬の時間は、ＮｉＯが完全にエッチングされるのに充分な時間である。その結果、約６００ÅのＮｉＯ層は完全にエッチングされ、Ｎｉはエッチングされず約１００Åの厚さで残った。
このように、酸性フッ化アンモンは、ＮｉＯをＮｉに対して選択的にエッチングするため、Ｎｉはエッチングされることがなく、絶縁性であるＮｉＯのみを効果的に除去することが可能である。特に、コンタクトホールにＮｉおよびＮｉＯが露出した多層配線基板においては、コンタクトホールにおける導通不良（接続不良）を防止することができる。これにより多層配線基板の歩留まりを向上させることができる。
本評価では、０．９５％（重量百分率）の酸性フッ化アンモンを用いたが、１．０％未満のフッ化水素酸（ＨＦ）、ケイフッ化水素酸（Ｈ２ＳｉＦ６）あるいはフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）と無機酸の混酸、あるいはこれらの混合酸性水溶液であっても同様の選択性を確認できた。
（コンタクト接続の評価）
【００２４】
上記実施例における製造方法により作製された多層配線基板の接続不良に起因する不良率を評価した。比較例として、上記実施例と同様の製造方法において、酸性フッ化アンモンへの浸漬工程を行わなかったものを作製した。
その結果、比較例では、不良率が、４０％であったが、実施例では、０％であった。
このように、配線層同士の接続不良に起因する多層配線基板の不良率を低減することができる。
【００２５】
次に、本発明のウエハ一括コンタクトボードの一実施形態について説明する。図２にそのウエハ一括コンタクトボードの概略構成図を示す。
本実施形態によるウエハ一括コンタクトボードは、図２に示すように、バンプ付きメンブレンリング４０と、上記実施例のように作製された多層配線基板６０と、バンプ付きメンブレンリング４０と多層配線基板とを電気的に接続する異方性導電ゴム７０を有するものである。
【００２６】
バンプ付きメンブレンリング４０は、リング４３と、リングに張り渡された絶縁性薄膜４２の一方の面に設けられた金属バンプ４６と、このバンプと電気的に接続して他方の面に設けられた金属パッド４１ａとを備える。バンプ付きメンブレンリングにおいては、半導体ウエハ５０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５１（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金属バンプが絶縁性薄膜４２上に形成されている。
【００２７】
多層配線基板６０は、絶縁性薄膜上に孤立する各金属バンプにパッドを介して、電源電圧および所定のバーンイン試験信号を付与するための配線層を積層構造として有する。
異方性導電ゴムシート７０は、主面と垂直な方向にのみ導電性を有する弾性体、例えばシリコン樹脂からなり、金属粒子７１がパッド電極部分に導通方向に沿って埋め込まれている。多層配線基板上の端子とバンプ付きメンブレンリングの金属パッド４１ａとを電気的に接続し、バンプ付きメンブレンリング上の金属パッド４１ａに押し当てることで、半導体ウエハ表面の凹凸及びバンプの高さのバラツキを吸収し、半導体ウエハ上のパッド５１とバンプ付きメンブレンリング上の金属バンプ４６とを確実に接続する。
【００２８】
バンプ付きメンブレンリング４０に設けられた金属バンプ４６が、半導体ウエハ５０上の金属パッド５１と接触することにより、多層配線基板の配線層に接続された電源および信号源から印加される電源電圧およびバーンイン試験信号が、異方性導電ゴムシート７０を介してバンプ付きメンブレンリングの金属パッドに送られ、金属パッド４１ａに導通する金属バンプ４６からウエハ上の半導体デバイスに送られて、バーンイン試験が行われる。
上記のようにして作製されたウエハ一括コンタクトボードは、コンタクト接続が良好な多層配線基板を用いているので、信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例である多層配線基板の製造方法を示す概略断面図。
【図２】本発明のウエハ一括コンタクトボードの一実施形態を示す概略構成図
【符号の説明】
【００３０】
２１  ガラス基板
２２、２５  配線層
２３  ポリイミド
５０  半導体ウエハ
５１  パッド
４０  バンプ付きメンブレンリング
４１ａ  金属パッド
４２  絶縁性薄膜
４３  ＳｉＣリング
４６  金属バンプ
６０  多層配線基板
７０  異方性導電ゴムシート
【図１】
2010139422.tif 000003
【図２】
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