(57)【要約】      （修正有）【課題】電源配線の電気抵抗が小さく、電源配線間の絶縁性に優れたセラミック配線基板およびプローブ基板を提供する。【解決手段】複数のセラミック層１ａ〜１ｇが積層されてなるセラミック基板１と、前記セラミック層間に設けられた電源配線２を含む配線導体とを含んでおり、前記電源配線２は、Ｃｕ、ＡｕおよびＡｇの群から選ばれる少なくとも１種の低抵抗金属ならびにＷおよびＭｏの少なくとも１種の高融点金属を含み、１つの前記セラミック層間において、スリット状の間隙を挟んで複数が配置されているとともに、外縁部に前記間隙に沿って設けられた複数の開口部を有しているセラミック配線基板１０、および該セラミック配線基板１０とプローブピンとを備えるプローブ基板。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセラミック層が積層されてなるセラミック基板と、前記セラミック層間に設けられた電源配線を含む配線導体とを含んでおり、
前記電源配線は、Ｃｕ、ＡｕおよびＡｇの群から選ばれる少なくとも１種の低抵抗金属ならびにＷおよびＭｏの少なくとも１種の高融点金属を含み、
１つの前記セラミック層間において、スリット状の間隙を挟んで複数が配置されているとともに、外縁部に前記間隙に沿って設けられた複数の開口部を有している
セラミック配線基板。
【請求項２】
前記電源配線は、前記間隙に沿っていない外縁部にも前記開口部を有している請求項１に記載のセラミック配線基板。
【請求項３】
前記電源配線は、前記外縁部より内側にも前記開口部を有している請求項１または請求項２に記載のセラミック配線基板。
【請求項４】
前記開口部が、角のない形状である請求項１乃至請求項３のいずれに記載のセラミック配線基板。
【請求項５】
前記開口部が、円形である請求項４に記載のセラミック配線基板。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のセラミック配線基板と、該セラミック配線基板の前記配線導体に電気的に接続されたプローブピンとを備えるプローブ基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック配線基板およびこれを用いたプローブ基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の電気的検査に用いられるプローブカードは、プローブピンを備えたプローブ基板と、プローブ基板と接続され、外部回路と接続される回路基板とを備えている。プローブ基板としてはセラミック基板に配線を形成したセラミック配線基板が用いられている。
【０００３】
近年、半導体素子に形成された集積回路の配線微細化に伴って、プローブカードの単位面積当たりのプローブピン数を多くすることが求められ、またセラミック配線基板に形成される配線もより微細化することが求められている。そして、配線の微細化に伴う配線の電気抵抗（配線抵抗）の増大を解消するために、比較的強度の高いアルミナ質焼結体などからなるセラミック基板の表面および内部に、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）などの低抵抗金属とＭｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）などの高融点金属との複合導体からなる配線が形成されたセラミック配線基板を用いることが提案されている（特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０８０６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
配線基板における配線のうち電源導体や接地導体は、セラミック基板の平面視形状と同程度の大きさのいわゆるベタ状の層でセラミック層間に設けられることが多いが、電源導体として、ベタ状のものをスリットで複数の電源配線に分割したものを用いる場合がある。検査対象のウエハには多数の半導体素子が設けられており、半導体素子毎に電圧を印加して検査するために電源導体を半導体素子の数に応じた数に分割するものである。
【０００６】
しかしながら、電源配線に上記のような低抵抗金属を含むものを用いると、隣接する電源配線間における絶縁性が低下してしまうおそれがあった。これは、隣接する電源配線間のスリットにはセラミックスが存在しているが、セラミック配線基板の作製時に、配線導体中の低抵抗金属がこのセラミックス中に拡散してしまうことによるものであった。隣接する電源配線間の絶縁体であるセラミックスに低抵抗金属が拡散して電源配線間の絶縁性が低下したセラミック配線基板を用いたプローブ基板およびプローブカードでは、半導体素子の検査を正確に行なうことが困難になる場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示のセラミック配線基板は、複数のセラミック層が積層されてなるセラミック基板と、前記セラミック層間に設けられた電源配線を含む配線導体とを含んでおり、前記電源配線は、Ｃｕ、ＡｕおよびＡｇの群から選ばれる少なくとも１種の低抵抗金属ならびにＷおよびＭｏの少なくとも１種の高融点金属を含み、１つの前記セラミック層間において、スリット状の間隙を挟んで複数が配置されているとともに、外縁部に前記間隙に沿って設けられた複数の開口部を有している。
【０００８】
また、本開示のプローブ基板は、上記のセラミック配線基板と、該セラミック配線基板
の前記配線導体に電気的に接続されたプローブピンとを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本開示のセラミック配線基板によれば、電源配線の電気抵抗が小さく、隣接する電源配線間の絶縁性に優れたものとなる。
【００１０】
また、このようなセラミック配線基板を用いた本開示のプローブ基板によれば、電源配線間の絶縁性に優れた上記セラミック配線基板を備えることから、半導体素子の検査を正確に行なうことができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】セラミック配線基板の実施形態の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】（ａ）はセラミック配線基板における電源配線の実施形態の一例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＢ部を拡大して示す拡大図である。
【図３】（ａ）はセラミック配線基板における電源配線の実施形態の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＢ部を拡大して示す拡大図である。
【図４】（ａ）はセラミック配線基板における電源配線の実施形態の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＢ部を拡大して示す拡大図である。
【図５】セラミック配線基板おける電源配線の実施形態の他の例の一部を拡大して示す平面図である。
【図６】セラミック配線基板おける電源配線の実施形態の他の例の一部を拡大して示す平面図である。
【図７】セラミック配線基板おける電源配線の実施形態の他の例の一部を拡大して示す平面図である。
【図８】セラミック配線基板おける電源配線の実施形態の他の例の一部を拡大して示す平面図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）はいずれもプローブ基板の一例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、セラミック配線基板１０およびプローブ基板１００の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図１〜図９においては、説明の便宜上、ｘｙｚ直交座標を付しており、以下、ｚ方向の正側を上方として上面等の語を用いて説明する。
【００１３】
図１はセラミック配線基板１０の実施形態の一例を模式的に示す断面図である。図２〜図４の（ａ）は、いずれもセラミック配線基板１０における電源配線２の一例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＢ部を拡大して示す拡大図である。図２〜図４の（ａ）は図１に示すセラミック配線基板１０におけるセラミック層１ａ〜１ｄ（セラミック層１ｅより上の部分）を取り除いて平面視した例である。図５〜図８は、電源配線２の実施形態の他の例の一部を拡大して示す平面図である。図２〜図８においては、電源配線２に上方から接続する貫通導体４および電源層２を挟むセラミック層１ｄ，１ｅを貫通する貫通導体４を黒塗りの円で、電源配線２に下方から接続する貫通導体４を破線の円で示している。
【００１４】
本開示のセラミック配線基板１０は、複数のセラミック層１ａ〜１ｇが積層されてなるセラミック基板１と、セラミック層間に設けられた電源配線２を含む配線導体とを含んでおり、電源配線２は、Ｃｕ、ＡｕおよびＡｇの群から選ばれる少なくとも１種の低抵抗金属ならびにＷおよびＭｏの少なくとも１種の高融点金属を含み、１つのセラミック層間において、スリット状の間隙２ａを挟んで複数が配置されているとともに、外縁部に間隙２ａに沿って設けられた複数の開口部２ｂを有している。
【００１５】
セラミック配線基板１０は、図１に示す例においては、７つのセラミック層１ａ〜１ｇが積層されたセラミック基板１を備えている。図１は簡略化して示す模式図であるので、セラミック層の数が７層しかないが、プローブ基板１００に用いるセラミック配線基板１においては、測定対象物である半導体素子の数、ウエハの大きさ等にもよるが、例えば、２０層〜５０層とすることができる。
【００１６】
セラミック配線基板１０はまた、外部回路と半導体素子を電気的に接続するための配線導体を備えている。図１における一番上のセラミック層１ａと２番目のセラミック層１ｂとの層間および４番目のセラミック層１ｄと５番目のセラミック層１ｅとの層間には、電源配線２が設けられている。２番目のセラミック層１ｂと３番目のセラミック層１ｃとの層間および６番目のセラミック層１ｆと７番目の（最下層の）セラミック層１ｇとの層間には、いわゆるベタ状の接地導体５が設けられている。３番目のセラミック層１ｃと４番目のセラミック層１ｄとの層間および５番目のセラミック層１ｅと６番目のセラミック層１ｆとの層間には、信号配線３が設けられている。また、セラミック基板１の上面（最上層のセラミック層１ａの上面）およびセラミック基板１の下面（最下層のセラミック層１ｇの下面）には表層配線６ａ、６ｂがそれぞれ設けられている。また、これらのセラミック層間またはセラミック基板１の表面に設けられた各配線導体同士は各セラミック層１ａ〜１ｇを貫通する貫通導体４で互いに電気的に接続されている。これにより、例えば半導体素子をセラミック基板１の上面の表層配線６ａに接続し、外部回路をセラミック基板１の下面の表層配線６ｂに接続することによって、外部回路と半導体素子とを電気的に接続することができる。図１はセラミック配線基板１０を模式的に示すものであるので、配線もまた簡略に示しており、各配線導体の数、形状および配置等はセラミック配線基板１０の用途に応じて設計される。
【００１７】
電源配線２はセラミック層間において、セラミック層と同程度の面積を有しているが、いわゆるベタ状の１つの大きなものではない。図２〜図４に示す例のように、ベタ状の大きな導体層をスリットで複数に分割したような形状である。つまり、複数の電源配線２がスリット状の間隙２ａを挟んで配置されている。これにより、例えばセラミック配線基板１０を半導体素子の検査のためのプローブ基板として用いた場合には、ウエハ上の複数の半導体素子のそれぞれに独立して電圧を印加することができ、半導体素子毎に検査することができる。また、電源配線２は、Ｃｕ、ＡｕおよびＡｇの群から選ばれる少なくとも１種の低抵抗金属ならびにＷおよびＭｏの少なくとも１種の高融点金属を含むものである。これにより、スリットで小さい電源配線２とした場合であっても低抵抗となる。
【００１８】
そして、電源配線２は、外縁部に間隙２ａに沿って設けられた複数の開口部２ｂを有している。これによって、電源配線２の外縁部において、間隙２ａ側だけでなく開口部２ｂ側へも低抵抗金属が拡散することとなるので、間隙２ａ側への拡散が抑えられて隣接する電源配線２間の絶縁性が低下する可能性が低減される。
【００１９】
図２〜図４に示す例では、長方形状の電源配線２が縦方向（ｙ方向）に５つ、横方向（ｘ方向）に３つ配列され、計１５個の電源配線２を有するものである。平面視の大きさがセラミック層１ｅより一回り小さい矩形のものを、縦方向（ｙ方向）に伸びる２本の直線状のスリットと横方向（ｘ方向）に伸びる直線状の４本のスリットとで同程度の面積の矩形状に分割したような形状である。電源配線２の形状、数、配列はこれに限られるものではなく、セラミック配線基板１０の用途に応じて設計される。電源配線２の形状は、例えば、Ｌ字状およびクランク型のような屈曲した形状であってもよい。また、図２〜図８に示す例においては、開口部２ｂとは別に、電源配線２を貫通する貫通導体４と短絡しないようにクリアランスを設けるためのクリアランス開口２ｃも設けられている。また、電源配線２の外縁には、隣接する電源配線２間および電源配線２とセラミック基板１の外縁と
の間に設けられた貫通導体４と短絡しないようにクリアランスを設けるための円弧状の切り欠きが設けられている。
【００２０】
図２に示す例においては、開口部２ｂは、スリット状の間隙２ａに沿った、言い換えれば電源配線２の外縁に沿った細長い形状の開口部２ｂを有している。開口部２ｂより内側の部分と外側の部分とが接続されるように、開口部２ｂは電源配線２の外縁に沿って複数配置されている。長方形状の電源配線２の辺に沿って１つの開口部２ｂが設けられている。電源配線２の外縁には上記切り欠きが設けられているので、開口部２ｂもその切り欠きに沿った形状である。そのため、複数の開口部２ｂの大きさおよび形状は同一ではない。
【００２１】
図３に示す例においては、開口部２ｂは、図２に示す例の開口部２ｂが長さ方向に複数に分断されたような形状であり、電源配線２の１つの辺に対して複数個の開口部２ｂが配列されている。複数の開口部２ｂは、形状はいずれも矩形状であるが、大きさ（間隙２ａに沿った方向の長さ）は配置されている場所に応じて異なっている。矩形状とは、４つの角を有する厳密な矩形ではなく、矩形の角を丸めた形状、角のない形状である。また、図２に示す例では、電源配線２の外縁部のうち、スリット状の間隙２ａに沿っている部分だけに開口部２ｂを設けているのに対して、図３に示す例では間隙２ａに沿っていない外縁部にも開口部２ｂを設けている。言い換えれば、開口部２ｂは、スリット状の間隙２ａに沿った部分に加えて、間隙２ａに沿っておらず、セラミック基板１（セラミック層１ｅ）の外縁に沿っている部分にも設けられ、複数の電源配線２の外縁部の全域に、電源配線２の外縁に沿って設けられている。図２に示す例に対して、電源配線２における開口部２ｂより内側の部分と開口部２ｂより外側の部分とを接続する部分が大きいので、外縁部における電気抵抗を小さくすることができる。
【００２２】
図４に示す例においては、図２および図３に示す例の開口部２ｂが長さ方向にさらに複数に分断され、点状の開口部２ｂが間隙２ａに沿って配列されているものである。開口部２ｂの形状はすべて円形状であり、複数の開口部２ｂの大きさは同じである。図３に示す例に対して、開口部２ｂの大きさが小さく、電源配線２における開口部２ｂより内側の部分と開口部２ｂより外側の部分とを接続する部分が大きいので、外縁部における電気抵抗をより小さくすることができる。また、図４に示す例においても、間隙２ａに沿っていない外縁部にも開口部２ｂを設けている。
【００２３】
ここで、間隙２ａ、開口部２ｂおよび電源配線２の外側においては、電源配線２を挟んで上下に位置するセラミック層１ｄ，１ｅが接合されている。電源配線２に含まれる低抵抗金属は、高融点金属およびセラミック層に対して熱膨張係数の大きいものである。そのため、低抵抗金属を含む電源配線２とセラミック基板との間の熱膨張差による熱応力によって電源配線２とセラミック基板１（セラミック層）との間で剥がれが生じるおそれがある。これに対して、電源配線２が開口部２ｂを有すると、開口部２ｂ内に位置するセラミックスが、この剥がれを抑える機能を有する。
【００２４】
このとき、図３および図４に示す例のように、電源配線２が間隙２ａに沿っていない外縁部にも開口部２ｂを有しているセラミック配線基板１０とすることができる。間隙２ａに沿っていない外縁部にも開口部２ｂを有していると、開口部２ｂが多いので熱応力が分散されやすく、また各電源配線２において熱応力の大きくなる外縁部の全域において剥がれを抑えやすくなる。配線基板１０をプローブ基板として用いる場合には、Ｓｉ（シリコン）からなるウエハとの熱膨張差が小さいセラミックス、例えば後述するムライト質焼結体をセラミック基板１に用いるとよく、この場合にはセラミック基板１と電源配線２との熱膨張係数の差が大きくなるのでより効果的である。
【００２５】
上述したように、図３に示す例においては、開口部２ｂの形状は、矩形の角を丸めた形
状、角のない形状である。図４に示す例における開口部２ｂの形状は円形状であり、これもまた角のない形状である。このように、開口部２ｂが、角のない形状であるセラミック配線基板１０とすることができる。開口部２ｂの形状が角部のない形状であると、熱応力によって電源配線２に角部を起点とするクラックが発生することがない。そのため、このクラックによって電源配線２の電気抵抗が増加してしまうことがない。また、クラックの発生がないことで電源配線２とセラミック層との間で剥がれる可能性が低減される。
【００２６】
さらに、図４に示す例のように、開口部２ｂが、円形であるセラミック配線基板１０とすることができる。開口部２ｂが円形であると、上記のように電源配線２にクラックが発生する可能性が低減されるのに加えて、開口部２ｂ内のセラミックスが円形（円柱）であるので、この開口部２ｂ内のセラミックスに加わる熱応力が分散され、開口部２ｂ内のセラミックスが破壊する可能性が低減される。また、これによって電源配線２とセラミック層との間で剥がれが発生する可能性がより低減される。
【００２７】
図５に示す例においては、図４に示す例に対して、間隙２ａに沿って配列された開口部２ｂより内側にも開口部２ｂが配列されている。電源配線２の外縁に沿って、外縁部に２重に（２列に）開口部２ｂが設けられているとみなすこともできるし、開口部２ｂが設けられている外縁部より内側にも開口部２ｂが設けられているとみなすこともできる。
【００２８】
図６に示す例においては、開口部２ｂは、電源配線２の外縁部だけでなく全域に一様に設けられている。言い換えれば、外縁部より内側にも開口部２ｂが設けられている。
【００２９】
このように、電源配線２が、外縁部より内側にも開口部２ｂを有しているセラミック配線基板１０とすることができる。このような構成のセラミック配線基板１０によれば、図２に示す例に対して電源配線２の外縁部における低抗を小さくするために開口部２ｂを小さくした場合であっても、内側にも、例えば図５に示す例では２重に、図６に示す例ではそれ以上に開口部２ｂを配置しているので、電源配線２から間隙２ａ側への低抵抗金属の拡散をより抑えることができる。これによって、隣接する電源配線２間の絶縁性が低下する可能性がさらに低減される。また、電源配線２の上下に位置するセラミック層が接合する部分が増え、開口部２ｂ内のセラミックスに加わる熱応力もより分散されるので剥がれの可能性がより低減される。
【００３０】
図５に示す例では、電源配線２の内側領域には開口部２ｂがなく、電源配線２に接続された貫通導体４間にも開口部２ｂがない。これにより、電源配線２に接続された異なる貫通導体４間における電気抵抗が小さいものとなる。また、熱応力が集中しやすい外縁部に開口部２ｂがあるので、上述した電源配線２とセラミック基板１との間の剥がれの可能性が低減される効果も十分発現する。
【００３１】
図６に示す例では、電源配線２の内側領域まで開口部２ｂが設けられているので、上述した、間隙２ａ側への拡散が抑えられて隣接する電源配線２間の絶縁性が低下する可能性がより低減される。また、図５に示す例などに比較して開口部２ｂが小さいので、開口部２ｂの数が多くても電源配線２の電気抵抗が高くなってしまうことがない。また電源配線２内での開口部２ｂの分布が比較的一様であるので、セラミック配線基板１０の収縮ばらつきや反りをより小さくすることができる。また熱応力も電源配線２内において一様に分散されやすくなる。
【００３２】
ここで、電源配線２には、上述したようにクリアランス開口２ｃが設けられている。このクリアランス開口２ｃ内のセラミックスにも低抵抗金属は拡散するので、電源配線２と貫通導体４との間の絶縁性を確保するためにはクリアランス開口２ｃの大きさを大きくする必要がある。図６に示す例では、クリアランス開口２ｃを取り囲むように開口部２ｂが
配置しているので、これらの開口部２ｂによってクリアランス開口２ｃ内への低抵抗金属の拡散が抑えられるので、クリアランス開口２ｃを小さくすることができる。そのため、電源配線２の電気抵抗をより小さいものとすることができる。
【００３３】
図６に示す例のように電源配線２の内側領域まで開口部２ｂを設ける場合に、電源配線２内において開口部２ｂの分布は一様でなくてもよい。図７および図８に示す例では、電源配線２の外縁部の方が内側領域よりも開口部２ｂの面積比率が大きい。図７に示す例では、外縁部の開口部２ｂの大きさが内側領域の開口部２ｂの大きさよりも大きい。図８に示す例では、開口部２ｂは、場所によらず同じ大きさであるが、電源配線２の内側領域よりも外縁部に多く分布している。このような場合には、上述した図６に示す例の効果に加えて、熱応力が集中しやすい外縁部に開口部２ｂが多く分布していることで、電源配線２とセラミック基板１との間の剥がれの可能性がより低減される。
【００３４】
低抵抗金属を含む導体層とセラミック基板１との間の熱膨張差による熱応力による配線導体とセラミック基板１（セラミック層）との間に剥がれが生じる可能性は、電源配線２とセラミック基板１との間に限られるものではない。いわゆるベタ状で設けられ、寸法の大きい接地導体５とセラミック基板１との間で生じる可能性がある。そのため、接地導体５にも電源配線２の開口部２ｂと同様の開口を設けることができる。また、セラミック配線基板１０の厚み方向（ｚ方向）において、配線導体の存在比率に偏りがあると、金属を主成分とする配線導体とセラミック基板１との間の熱膨張係数の差によって、セラミック配線基板１０に反りが生じる場合がある。このような反りを低減させるために、接地導体５に開口部を設けて配線導体の存在比率を調整することもできる。
【００３５】
図９（ａ）および図９（ｂ）はいずれもプローブ基板の一例を模式的に示す断面図である。図９（ａ）に示す例のプローブ基板１００は、上記のようなセラミック基板１０にプローブピン１１が接続されたものである。図９（ｂ）に示す例のプローブ基板１００は、上記のようなセラミック配線基板１０の上にさらに薄膜配線基板１２を設けてプローブピン１１を接続したものである。
【００３６】
すなわち、プローブ基板１００は、上記のようなセラミック配線基板１０と、セラミック配線基板１０の配線導体に電気的に接続されたプローブピン１１とを備える。このようなプローブ基板１００によれば、電源配線２の電気抵抗が小さく、電源配線間の絶縁性に優れた上記セラミック配線基板１０を備えているので、半導体素子の検査を正確に行なうことができるものとなる。
【００３７】
セラミック基板１は、セラミック配線基板１０の基本的な構成要素であり、セラミック基板１に設けられている配線導体間の絶縁性を確保するための絶縁体でもある。セラミック基板１は、アルミナ質焼結体またはムライト質焼結体からなる板状の基板である。セラミック基板１は、アルミナ質焼結体またはムライト質焼結体からなる複数のセラミック層１ａ〜１ｇが積層されてなる多層セラミック基板とすることができる。ここでいうアルミナ質焼結体は、Ｃｕ、ＡｕおよびＡｇの群から選ばれる少なくとも１種の低抵抗金属ならびにＷおよびＭｏの少なくとも１種の高融点金属を含んでいる配線導体と同時焼成できるものである。ＭｎおよびＳｉを焼結助剤として含有させることにより、従来のアルミナ質焼結体よりも２００℃以上低い１５００℃以下の温度で焼結したものである。セラミック基板１としてムライト質焼結体を用いると、セラミック基板１はシリコンウエハとの熱膨張係数が近似するものとなる。そのため、セラミック配線基板１０にプローブピン１１を設けたプローブ基板１００を備えたプローブカードを用いてバーンインテストを行なうと、高温（例えば１２５℃）と低温（例えば−４０℃）でのテストを行う場合でも、セラミック配線基板１０上のプローブピン１１の先端の位置がシリコンウエハ上の端子からずれにくいものとなる。
【００３８】
セラミック基板１の平面視の形状は、例えば、正方形状、長方形状および八角形状のような多角形板状、あるいは円形状である。例えば、厚さが３ｍｍ〜１０ｍｍで、方形の場合であれば１００ｍｍ×１００ｍｍ〜３００ｍｍ×３００ｍｍとすることができ、円形状の場合であれば直径１００ｍｍ〜３００ｍｍとすることができる。セラミック基板１の主面は研磨によって平坦化された平坦面とすることができる。平坦化されていると、セラミック配線基板１０をプローブカードに用いた場合に、セラミック配線基板１０上の表層配線６と回路基板およびシリコンウエハ上の半導体素子のような検査対象物との電気的接続が良好になる。
【００３９】
セラミック基板１には上述したような、電源配線２、信号配線３、接地導体５、表層配線６ａ，６ｂおよび貫通導体４といった配線導体が設けられている。配線導体は、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）および銀（Ａｇ）等の金属材料によって形成されている。また、配線導体は、これらの金属材料の合金材料からなるものであってもよい。これらの金属材料（合金材料）は、例えばメタライズ導体（厚膜導体）、薄膜導体またはめっき導体等の形態でセラミック基板１に設けられている。配線導体のうち、少なくともセラミック基板１の内部に設けられるものはメタライズ導体であり、セラミック基板１と同時焼成により形成される。そして、電源配線２および信号配線３は、Ｃｕ、ＡｕおよびＡｇの群から選ばれる少なくとも１種の低抵抗金属ならびにＷおよびＭｏの少なくとも１種の高融点金属を含むものである。このような高融点金属と低抵抗金属とを含む配線導体は、上記のようなセラミック基板１と同時焼成により形成できるとともに、電気抵抗が比較的小さいものである。貫通導体４も同様に電気抵抗を小さくするために低抵抗金属を含むものであってもよい。これにより電源配線２および信号配線３から貫通導体４への低抵抗金属の移動（拡散）を抑えることもできる。接地導体５も電源配線２と同様の材料で構成してもよく、その場合には、低抵抗で電源配線２および信号配線３と同時焼成が容易なものとなる。表層配線６ａ，６ｂは、メタライズ導体であってもよいし薄膜導体またはめっき導体であってもよい。より微細な配線であるセラミック基板１の上面の表層配線６ａを薄膜導体とし、セラミック基板１の下面の表層配線６ｂをメタライズ導体として他の配線導体と同時に形成することができる。表層配線６ａ，６ｂもまた、メタライズ導体である場合には電源配線２および信号配線３と同様の材料で構成することもできる。
【００４０】
電源配線２同士の間隔、すなわちスリット状の間隙２ａの幅は、例えば１００μｍ〜５００μｍ程度とすることができる。これにより、電源配線２の面積が小さくなって抵抗が大きくなることがなく、電源配線２の開口部２ｂによって低抵抗金属の電源配線２からセラミック基板１への拡散を抑える効果が得られやすくなる。上述したように、複数の電源配線２は、ベタ状の大きな導体層をスリットで複数に分割したような形状である。同じセラミック層間においてスリット状の間隙２ａを挟んで配置されている複数の電源配線２は、セラミック基板１平面視の大きさより一回り小さい領域内に配列されている。
【００４１】
開口部２ｂは、電源配線２の外縁から例えば１００μｍ〜５００μｍ程度の位置に、外縁から内側に向かう方向の長さ、つまり幅が例えば１００μｍ〜５００μｍ程度で設けることができる。スリット状の間隙２ａに沿った方向の長さは、電源配線２の大きさにもよるが、セラミック基板１が上述したような寸法である場合には、例えば、１００μｍ〜１４７ｍｍとすることができる。開口部２ｂの形状が上述した円形状である場合は、例えば直径を１００μｍ〜５００μｍとすることができる。また、開口部２ｂの形状は、円形状、矩形状に限られるものではなく、また、すべて同じ形状でなくてもよい。上述したように、寸法もまた同じでなくもよく、電源配線２は大きさの異なる複数の開口部２ｂを有していてもよい。
【００４２】
上記のようなセラミック配線基板１０の製造方法の一例について説明する。
【００４３】
セラミック基板１は、セラミック層となるグリーンシートを複数枚積層して焼成することによって作製することができる。セラミック基板１がアルミナ質焼結体からなる場合であれば、グリーンシートの作製においては、まず、主原料であるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粉末と添加剤として、Ｍｎ２Ｏ３粉末およびＳｉＯ２粉末等を添加した混合粉末に対して有機バインダ、溶媒を添加してボールミル等を用い十分に混合、分散させることでスラリーを作製する。このときのアルミナ粉末は、例えば平均粒径が０．５〜２．５μｍ、特に１．０〜２．０μｍの粉末を用いる。これは、平均粒径を０．５μｍ以上とすることでシート成形性を良好なものとし、２．５μｍ以下とすることで１４２０℃以下の温度での焼成によっても緻密化を促進させるためである。また、アルミナ粉末は９０〜９５質量％で残りがＭｎ２Ｏ３粉末およびＳｉＯ２粉末等の添加剤である。このスラリーをドクターブレード法、射出法などの成形方法によってグリーンシートを作製することができる。あるいは、混合粉末に有機バインダを添加し、プレス成形、圧延成形等の方法により所定の厚みのグリーンシートを作製することもできる。なお、グリーンシートの厚みはたとえば５０〜３００μｍとすることができるが、特に限定されない。
【００４４】
このグリーンシートに対して、例えば、金型パンチング、マイクロドリル、レーザー等の孔形成方法により貫通孔を形成する。この貫通孔は、配線導体の貫通導体４となる部分に設ける。
【００４５】
また、グリーンシートに対して、導体ペーストを、例えばスクリーン印刷により貫通導体４用の貫通孔内に充填し、スクリーン印刷、グラビア印刷などの印刷方法により、セラミック層間の配線導体の形状でグリーンシートの主面に印刷塗布する。導体ペーストは、例えば、低抵抗金属である銅（Ｃｕ）粉末と高融点金属であるタングステン（Ｗ）粉末またはモリブデン（Ｍｏ）粉末とを所定の比率となるように混合した混合金属粉末に対して有機バインダ、溶媒等を添加して三本ミル等を用いて十分に混合させることで調製することができる。混合金属粉末は、例えば低抵抗金属が４０〜６０体積％、高融点金属が４０〜６０体積％である。なお、この導体ペースト中には、セラミック基板１との密着性を高めるために、上記の金属粉末以外にアルミナ粉末あるいはセラミック基板１と同一組成物の混合粉末を添加してもよく、さらにはＴｉ等の活性金属あるいはそれらの酸化物を添加してもよい。
【００４６】
なお、導体ペーストは、すべて同一の組成である必要はなく、必要とされる配線抵抗や電気特性に応じて、部分的に組成を変えても構わない。例えば、配線導体において、径が３０〜１００μｍ程度ある貫通導体４は、一般的に厚みが５〜２０μｍ程度で幅が２０〜１００μｍ程度のセラミック層間の信号配線３に比べて断面積が大きくなる傾向があるので、貫通導体４や幅の広いセラミック層間の膜状の導体（例えば、ベタ状の接地導体３）については部分的にタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）やその合金で形成しても構わない。
【００４７】
その後、導体ペーストを印刷塗布したグリーンシートを含む複数のグリーンシートを位置合わせして積層圧着して積層体を作製する。
【００４８】
積層体を、非酸化性雰囲気（窒素雰囲気あるいは窒素と水素との混合雰囲気）中で、例えばは最高温度１３８０℃〜１４２０℃で６時間〜１０時間焼成することで、配線導体を備えたセラミック配線基板１０となる。このセラミック配線基板１０の第１の主面を研磨して主面を平坦にしてもよい。
【００４９】
セラミック基板１の上面の表層配線６ａは、例えば以下のようにして作製することがで
きる。例えばスパッタ法等の薄膜形成法を用いて、まず、セラミック基板１の内部に配線導体を有するセラミック配線基板１０の主面の全面に０．１〜３μｍ程度のチタンやクロム等の接合金属層を形成する。次に、この接合金属層の全面に２〜１０μｍ程度の銅等の主導体層を形成して、導電性薄膜層を形成する。必要に応じてバリア層等を形成してもよい。そして、フォトリソグラフィーにより導電性薄膜層をパターン加工することで薄膜の表層配線６ａを形成することができる。
【００５０】
表層配線６ａ、６ｂの表面には、１〜１０μｍ程度のニッケル膜および０．１〜３μｍ程度の金膜を順に形成して、表層配線６の表面を保護するとともに、ろう材やはんだ等の接合性を高めることができる。ニッケル膜および金膜は、電解めっきによるめっき膜あるいは薄膜で形成することができる。
【００５１】
プローブ基板１００は、上述したように、上記のようなセラミック配線基板１０と、セラミック配線基板１０の配線導体に電気的に接続されたプローブピン１１とを備える。
【００５２】
プローブピン１１は、例えば、ニッケルやタングステンなどの金属からなるものである。プローブピン１１がニッケルからなる場合であれば、例えば、以下のようにして作製される。まず、シリコンウエハの１面にエッチングにより複数のプローブピンの雌型を形成し、雌型を形成した面にめっき法を用いてニッケルから成る金属を被着させる。そして、さらに雌型をニッケルで埋め込み、埋め込まれたニッケル以外のウエハ上のニッケルをエッチング法等の加工を用いて除去して、ニッケル製プローブピンが埋設されたシリコンウエハを作製する。このシリコンウエハに埋設されたニッケル製プローブピンをセラミック基板１の主面上に位置する表層配線６にはんだ等の接合材で接合する。そして、シリコンウエハを水酸化カリウム水溶液で除去することによって、図９（ａ）に示す例のような、セラミック基板１の表層配線６ａにプローブピン１１が接合されたプローブ基板１００が得られる。プローブピン１１は、表層配線６ａを介して信号配線３等の他の配線導体に電気的に接続されている。
【００５３】
プローブ基板１００は、図９（ｂ）に示す例のような構成であってもよい。すなわち、上記のようなセラミック配線基板１０の主面上に薄膜配線基板１２を設け、薄膜配線基板１２の表面に設けられた薄膜配線１２ｂに接合されたプローブピン１１を備えるプローブ基板１００である。この例においても、プローブピン１１は、薄膜配線基板１２の上面から下面にかけて設けられた薄膜配線１２ｂを介して、セラミック配線基板１の配線導体に電気的に接続されている。
【００５４】
薄膜配線基板１２は、ポリイミド等の樹脂からなる複数の樹脂絶縁層１２ａが積層されてなる樹脂基板と、樹脂基板に設けられた薄膜配線１２ｂとからなるものである。薄膜配線１２ｂは、樹脂基板の表面および内部（樹脂絶縁層１２ａの層間）に設けられた薄膜配線層と、樹脂絶縁層１２ａを貫通して薄膜配線層間を電気的に接続する薄膜貫通導体とを含んでいる。この薄膜導体１２ｂは、フォトリソグラフィー技術によって形成されるので、より微細な配線とすることができる。これによって、薄膜配線基板１２の表面に形成された薄膜配線１２ｂに接続されるプローブピン１１の間隔をより小さいものとすることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１・・・セラミック基板
１ａ〜１ｇ・・・セラミック層
２・・・電源配線
２ａ・・・間隙
２ｂ・・・開口部
２ｃ・・・クリアランス開口
３・・・信号配線
４・・・貫通導体
５・・・接地導体
６・・・表層配線
１０・・・セラミック配線基板
１１・・プローブピン
１２・・薄膜配線基板
１２ａ・・樹脂絶縁層
１２ｂ・・薄膜配線
１００・・・プローブ基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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