(57)【要約】【課題】セラミック・デバイスを製造するための方法を提供すること。【解決手段】セラミック・デバイスは、セラミック層を備えている。ポリイミド層は、セラミック層上に存在する。ポリイミド層には、複数のカッパー・バイアが配列されている。各々のカッパー・バイアは、セラミック層に対して物理的にコンタクトしている。複数のパッドは、ポリイミド層の上に形成されている。複数のパッドの各々は、複数のカッパー・バイアのうちの一つのカッパー・バイアと物理的にコンタクトしている。こうすると、パッドが連続的なカッパーの配置によって支持されるので、プローブ・パッドがポリイミド層によって支持されるように、より強い支持をプローブ・パッドに提供できる。これは、ポリイミド層の機械的な強度がカッパーの機械的な強度より低いという理由による。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック層と、
複数のカッパー・バイアの各々が、前記セラミック層と物理的にコンタクトしている、複数のカッパー・バイアが配列されている、前記セラミック層上のポリイミド層と、
複数のパッドの各々が、前記複数のカッパー・バイアのうちの一つのカッパー・バイアと物理的にコンタクトしている、前記ポリイミド層上に形成されている複数のパッドと、
を備えるセラミック・デバイス。
【請求項２】
前記セラミック層に、複数のメタル・バイアが配列され、かつ、前記複数のカッパー・バイアの少なくとも一部が、前記複数のメタル・バイアと物理的にコンタクトしている、請求項1に記載のセラミック・デバイス。
【請求項３】
前記複数のパッドの少なくとも1つは、ニッケルおよび金によってメッキされている、請求項1に記載のセラミック・デバイス。
【請求項４】
前記複数のカッパー・バイアのうち少なくとも特定のカッパー・バイアは、前記特定のカッパー・バイアと物理的にコンタクトしている、前記セラミック層内に配列されている特定のメタル・バイアの断面積より大きい断面積を有する、請求項1に記載のセラミック・デバイス。
【請求項５】
前記複数のカッパー・バイアのうちの第一のカッパー・バイアの第一の断面積は、前記複数のカッパー・バイアのうちの第二のカッパー・バイアの第二の断面積よりも大きく、前記第一のカッパー・バイアは、前記セラミック層内に配列されているメタル・バイアと物理的にコンタクトしていて、かつ、前記第二のカッパー・バイアは、前記セラミック層に配列されているメタル・バイアと物理的にコンタクトしていない、請求項1に記載のセラミック・デバイス。
【請求項６】
前記セラミック層は、多層セラミック（MLC）を備える、請求項1に記載のセラミック・デバイス。
【請求項７】
(a)前記ポリイミド層および前記カッパー・バイアによって規定され、かつ、（b）前記複数のパッドとコンタクトしている表面は、実質的に平坦である請求項1に記載のセラミック・デバイス。
【請求項８】
セラミック層を形成し、
複数のカッパー・バイアの各々が、前記セラミック層と物理的にコンタクトしている、複数のカッパー・バイアが配列されているポリイミド層を前記セラミック層上に形成し、
複数のパッドの各々が前記複数のカッパー・バイアのうちの一つのカッパー・バイアと物理的にコンタクトしている、前記ポリイミド層上に複数のパッドを形成する、
ことを備えるセラミック・デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記セラミック層には、複数のメタル・バイアが配列され、かつ、前記複数のカッパー・バイアの少なくとも一部が、前記複数のメタル・バイアと物理的にコンタクトしている、請求項8に記載のセラミック・デバイスの製造方法。
【請求項１０】
さらに、前記複数のパッドの少なくとも1つを、ニッケルおよび金によってメッキすることを備える、請求項8に記載のセラミック・デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記複数のカッパー・バイアのうち少なくとも特定のカッパー・バイアは、前記特定のカッパー・バイアと物理的にコンタクトしている、前記セラミック層内に配列されている特定のメタル・バイアの断面積より大きい断面積を有する、請求項8に記載のセラミック・デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記複数のカッパー・バイアのうちの第一のカッパー・バイアの第一の断面積は、前記複数のカッパー・バイアのうちの第二のカッパー・バイアの第二の断面積よりも大きく、前記第一のカッパー・バイアは、前記セラミック層内に配列されているメタル・バイアと物理的にコンタクトしていて、かつ、前記第二のカッパー・バイアは、前記セラミック層に配列されているメタル・バイアと物理的にコンタクトしていない、請求項8に記載のセラミック・デバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記セラミック層が、多層セラミック（MLC）を備える、請求項8に記載のセラミック・デバイスの製造方法。
【請求項１４】
(a)前記ポリイミド層および前記カッパー・バイアによって規定され、かつ、（b）前記複数のパッドとコンタクトしている表面は、実質的に平坦である、請求項8に記載のセラミック・デバイスの製造方法。
【請求項１５】
さらに、前記ポリイミド層および前記カッパー・バイアによって規定される表面が、実質的に平坦となるように、(a)複数のカッパー・バイア内のいかなる過剰な銅、および、（b）ポリイミド層の一部を除去するために、化学機械的研磨法（CMP）プロセスを用いることを含む、請求項8に記載のセラミック・デバイスの製造方法。
【請求項１６】
第1のプロセス・ステップにおいて前記複数のカッパー・バイアの第1の部分を形成し、かつ、前記第1のプロセス・ステップに続いて、第2のプロセス・ステップにおいて前記複数のカッパー・バイアの第2の部分を形成することを備える前記ポリイミド層を形成する請求項8に記載のセラミック・デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、セラミック・デバイスのプローブ・パッド構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、集積回路および他のコンピュータ・チップ製品を含む、全ての電気部品の小型化が、強く望まれている。ICサイズの減少は、ICのコンタクトパッドの試験に必要とされる、よりタイトなスペースを得るための新たな方法を決定することを試験システムに要求して来ている。
【０００３】
現在のプロセスでは、150μm以下のタイトなピッチを有する、カッパーおよびポリイミドのパッド構造を作成するために、リソグラフィが用いられる。これらの従来のプロセスで得られたパッドは、その下に位置する可撓性を有するポリイミド／カッパーによって経路が定められるので柔らかい。この結果、一貫した手法で、これらのパッドに、配線接続を、実行することができない。
【０００４】
近年、化学機械的研磨法（CMP）と呼ばれるプロセスが、ウェーハ表面の凹凸のある形状から、平らな（平坦化された）表面が作成されるまで、素材を除去するために開発された。これは、その後に続くフォトリソグラフィを、高精度で行えるようにし、かつ、フイルム層を、最小限の高さを変えるだけで作ることを可能にする。CMPは、ベースとなる液剤を用いた化学的な除去と、研磨ポリッシングによって提供される機械的な効果とを組み合わせたものである。CMPは、カッパーの配線構造を規定するために用いるという、カッパーベースの半導体の製造における、特殊な適用法も有している。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下の記載では、説明の必要上、本願明細書に示されている本発明の実施例の完全な理解のために、多数の具体的な詳細が説明される。しかしながら、本願明細書に示されている本発明の実施例は、これらの具体的な詳細がなくても実施できることは明らかであろう。他の例では、周知の構造およびデバイスは、本願明細書に示される本発明の実施例が、不必要に不明瞭になることを避けるために、ブロック図形式で示される。
【０００６】
本発明の実施例は、カッパー・ペデスタルの上にプローブ・パッドを形成するための新規な製造工程に関する。本発明の実施例は、スペース・トランスフォーマにおける多層セラミックのような、タイトなピッチ・エリア・アレイ・セラミックに特有な用途を有する。
【０００７】
本発明の実施例は、以下説明する、カッパー表面の平面性が改良されたスペース・トランスフォーマを作成するプロセス・ステップによって、最もよく理解される。図1〜図4は、以下のプロセス・ステップの動作を視覚的に表す。このプロセスは、ポリイミド（PI）上に三層のカッパー層を形成することに関して記載されている。三層のカッパー層の形成は、明瞭な例を提供するために記載されているが、カッパー・ペデスタルを形成する際には、任意の数のカッパー層を、用いることができる。この結果、下記のプロセスにおけるステップ20〜41は、この説明のステップ9〜19の繰り返しに対応している点に留意すべきである。
【発明の実施の形態】
【０００８】
一実施例によるセラミック・デバイスを構成するプロセス・ステップ
【０００９】
本発明の実施例は、一例としてかつ限定的ではなく、例示されている。添付の図面の類似の素子には、同じ参照番号が付されている。
【００１０】
ステップ1．表面に多数のメタル・バイアを有する完成品の多層セラミック（MLC）からスタートする。一実施例では、このバイア・ピッチは、約200μm以上である。
【００１１】
ステップ2．適切な平坦さに到達するように、MLCの表面を研削する。一実施例では、線状の平坦さは、線状インチあたり約3μmである。表面の生地は、メッキされるカッパーとの良好な接着性が保証されるようにすべきである。
【００１２】
ステップ3．実質的にMLC表面の全体にわたって、カッパー層を堆積させる。一実施例では、カッパー層は、厚みが、例えば、約1〜3μmの薄い層である。
【００１３】
ステップ4．実質的に厚いフォトレジスト層によって全体の表面をコートする。いかなる通常のフォトレジスト材料を用いてもよい。一実施例では、フォトレジスト層は、約25〜30μmの厚さとすることができる。
【００１４】
ステップ5．フォトレジスト層に、キャプチャー・パッドの開口部を規定する。キャプチャー・パッドの開口部は、フォトレジスト層の開口部を露出させかつ現像することによって規定される。これにより、カッパー・ペデスタル・パッドが形成される。いくつかのカッパー・ペデスタル・パッドの下部では、MLCバイアの端部が、メタルトレースとなるであろう。これ以外のカッパー・ペデスタル・パッドの下部では、MLCのメタルトレースは存在しないであろう。これに代えて、これらのカッパー・ペデスタルが、強固なMLC表面上に直接位置する場合もある。ここで、ステップ3において堆積させたカッパー層は、露出されるであろう。一実施例の場合、カッパー層は、エッチされない。
【００１５】
ステップ6．カッパー層をパターン・メッキする。一実施例では、カッパー層は、厚さが、例えば、約20μmの厚い層である。パターン・メッキには、ステップ5におけるカッパー層の露出部分の上に、カッパーの厚層で電解メッキすることが含まれる。一実施例では、メッキの厚みは、フォトレジストの厚みよりも薄い。一実施例では、カッパーの厚みを、ウェーハにわたって可能な限り均一にしても良い。
【００１６】
ステップ7．フォトレジスト層を除去する。これにより、カッパーの表面全体が露出される。この段階では、カッパー・ペデスタル・パッド上のカッパーの厚みは、約21〜23μmとすることができる。これ以外のエリアのカッパーの厚みは、約1〜3μmとすることができる。
【００１７】
ステップ8．元々のカッパー層の一部の厚みを、ディップ・エッチする。一実施例では、このステップにおいてディップ・エッチされる元々のカッパー層の厚み部分は、約2〜4μmの厚さとすることができる。このような実施例では、これにより、ペデスタル・パッド上のカッパーの厚みを、約2〜4μm減少させることができるであろう。ステップ8を実行した後には、残りのエリアは、完全にカッパーが除去され、MLCの表面が見える状態になるであろう。この段階では、もしカッパー・ペデスタルが内部配線によってMLC内で結合されていなければ、それらは電気的に絶縁されている。MLC基板にわたるペデスタルの高さの均一性は、主として、ステップ6でのメッキの均一性によって決まる。
【００１８】
ステップ9．MLC基板上にポリイミド（PI）層を形成するために、PIのコーティングを塗布する。一実施例では、PI層が、約45〜55μmの厚みで形成される。PIの単一のコートの塗布が不可能又は経済的でない場合には、PI層は、所望の厚みを得るために、複数のコーティングを用いて形成してもよい。
【００１９】
ステップ10．平坦さが所望の段階に到達するように、PI層を研削する。一実施例では、カッパー・ペデスタル上のPI層の厚みは、約20μmとすることができる。
【００２０】
ステップ11．PI層の上部に、フォトレジスト・コーティングを塗布する。カッパー・ペデスタル・パッドに接触するバイアホールのためのフォトレジスト層の開口部を、露出させ、かつ、現象する。
【００２１】
ステップ12．PI層のバイア開口部をエッチし、その後、残りのフォトレジストを取り除く。
【００２２】
ステップ13．バイアホール上に、カッパーを、パターン・メッキする。一実施例では、カッパー層の厚さは、PI層のバイアホールをわずかに越える。例えば、カッパー層の厚さは、約22〜25μmとすることができる。
【００２３】
ステップ14．バイアホール内の過剰なカッパーさらには少量のPIを除去するために、化学的機械的研磨（CMP）プロセスなどで、表面を研削する。これにより、表面全体が平面となる。ステップ14は、ステップ13のカッパー層がバイアホールを越えない場合には、まず、いくらかのPIを除去し、次いで、CMPプロセスを用いてPIの薄い層およびカッパーを除去することに関するであろう。
【００２４】
ステップ15．表面全体をカッパー層でメッキする。一実施例では、表面全体にわたってメッキされたカッパー層は、例えば約1〜2μmの薄さとすることができる。
【００２５】
ステップ16．表面全体に、フォトレジストを塗布する。一実施例では、フォトレジスト層は、厚さが、約25〜30μmである。次に、バイアにアクセスするためであり、かついかなるジャンパー線のパターンも含むPI層上の配線に対するメタルパターンを規定する。
【００２６】
ステップ17．別のカッパー層で、パターン・メッキする。一実施例では、カッパー層は、例えば、厚くても20μmというように、フォトレジストよりも、薄く形成することができる。得られたカッパー層は、カッパー配線とカッパー・バイアの双方を覆うであろう。
【００２７】
ステップ18．通常の除去プロセスを用いて、フォトレジスト層を取り除く。
【００２８】
ステップ19．カッパー層を除去するために、薄いカッパー層をディップ・エッチする。エッチングステップの後に、カッパー配線間のPI表面は、見えるべきである。例えば、除去されたカッパー層は、約2〜320μmの厚みとすることができる。この段階では、表面の平面性は、主として、ステップ17の厚み制御によって決定される。
【００２９】
カッパー配線層が一層しか必要でない場合には、このプロセスは、ステップ42へ移行することができる。そうでない場合には、これ以降の工程は、配線のための第二のカッパー配線層を形成するために行われるプロセスの一部となる。
【００３０】
ステップ20．PIのコーティングを塗布する。一実施例では、ステップ20で追加されるPIのコーティングは、約45〜55μmの厚みとすることができる。単一のコートの塗布が不可能又は経済的でない場合、PI層は、所望の厚みを得るために、複数のコーティングを用いて形成してもよい。
【００３１】
ステップ21．所望の平坦さが得られるように、PI層の表面を研削する。ここで、第一のカッパー配線ライン上のPI層の厚みは、約20μmである。
【００３２】
ステップ22．層全体にフォトレジストを塗布し、次いで、バイアにアクセスするためにフォトレジストのバイア開口部を規定する。
【００３３】
ステップ23．PI層のバイア開口部をエッチして、その後、フォトレジストを取り除く。
【００３４】
ステップ24．バイア開口部の上を、別のカッパー層で、パターン・メッキする。一実施例では、カッパー層は、約22〜25μmの厚みとすることができる。カッパー層は、PIのバイアホールをわずかに越えるようにすべきである。
【００３５】
ステップ25．表面全体が平面となるように、バイアホール内の過剰なカッパーと少量のPIを除去するために、表面を研削する。
【００３６】
ステップ26．表面全体に、カッパー層を塗布する。一実施例では、カッパー層は、厚さが約1〜2μmと薄い。
【００３７】
ステップ27．表面全体に、フォトレジストを塗布する。一実施例では、フォトレジスト層は、約25〜30μmの厚みとすることができる。フォトレジスト層の塗布後、バイアにアクセスするためで、かついかなるジャンパー線のパターンも含むPI層上の配線に対するメタルパターンを規定する。
【００３８】
ステップ28．カッパー層で、パターン・メッキする。一実施例では、カッパー層は、厚くても、約20μmの厚みとすることができる。このカッパー層は、フォトレジスト層の厚さよりも薄い厚さとすることができる。
【００３９】
ステップ29．フォトレジスト層を取り除く。
【００４０】
ステップ30．カッパー層を、（例えば、約1〜2μmの厚さに）ディップ・エッチする。この時に、カッパー配線間のPI表面は、見えなければならない。表面の平面性は、主として、ステップ28の厚み制御によって決定される。
【００４１】
カッパー配線層が二層しか必要でないのであれば、このプロセスは、ステップ42へ移行することができる。さらにカッパー配線層が必要であるならば、以下の工程が、実行される。
【００４２】
ステップ31．PIのコーティングを塗布する。一実施例では、PIのコーティングは、約45〜55μmの厚みとすることができる。単一のコートの塗布が不可能又は経済的でない場合、PI層は、必要な厚みを得るために、複数のコーティングを用いて形成してもよい。
【００４３】
ステップ32．所望の平坦さが得られるように、PI層の表面を研削する。一実施例では、この時点で、第二のカッパー配線ライン上のPI層の厚みは、約20μmとすることができる。
【００４４】
ステップ33．層全体にフォトレジストを塗布し、次いで、バイアにアクセスするためのフォトレジストにバイア開口部を規定する。
【００４５】
ステップ34．PI層のバイア開口部をエッチし、その後、フォトレジストを取り除く。
【００４６】
ステップ35．別のカッパー層を、パターン・メッキする。一実施例では、カッパー層は、約22〜25μmの厚みとすることができる。カッパー層は、PIのバイアホールをわずかに越えるようにすべきである。
【００４７】
ステップ36．表面全体が平面となるように、バイアホール内の過剰なカッパーと少量のPIを除去するために、表面を研削する。
【００４８】
ステップ37．表面全体に、カッパーのメッキ層を塗布する。一実施例では、塗布されたカッパー層は、1〜2μmの厚みのように薄くすることができる。
【００４９】
ステップ38．表面全体に、フォトレジストを塗布する。一実施例では、フォトレジスト層は、約25〜30μmの厚みとすることができる。フォトレジスト層の塗布後には、バイアにアクセスするためであって、かつジャンパー線のパターンを含むPI層上の配線に対するメタルパターンを規定する。
【００５０】
ステップ39．カッパー層を、パターン・メッキする。一実施例では、カッパー層は、厚くても、約20μmの厚みとすることができる。このように、このカッパー層は、フォトレジスト層の厚みよりも、薄い厚みとすることができる。
【００５１】
ステップ40．通常の除去プロセスを用いて、フォトレジスト層を取り除く。
【００５２】
ステップ41．カッパー層を、（例えば、1〜2μmの厚さに）ディップ・エッチする。この時に、カッパー配線間のPI表面は、見えなければならない。表面の平面性は、主として、ステップ39の厚み制御によって決定される。
【００５３】
以下のものは、プローブ・パッドの平坦化を促進する最後のステップである。
【００５４】
ステップ42．カッパー配線よりも厚い層を形成するために、PIのコーティングを塗布する。その後に、配線内のカッパーメタルまでPI層を研削すると、プローブ・パッドが明確に規定される。プローブ・パッドおよび包囲されているPIが、このステップの完了で、同じ高さとなる点に留意すべきである。
【００５５】
ステップ43．プローブ・パッドを、パターン・メッキする。例えば、プローブ・パッドは、ニッケルおよび金でメッキすることができる。
【００５６】
本発明の実施例は、従来の手法に対し、本質的な利点を提供するように決められている。例えば、本発明の実施例を用いることによって、すべてのMLCバイアは、完全にMLC表面上にあるカッパー・ペデスタルを有するであろう。MLCの収縮耐性を考慮すると、このようなペデスタルの直径は、MLCバイアを覆うよう十分に大きくすべきである。さらに、MLCバイアが存在しない位置に、カッパー・ペデスタルを置くことも可能である。この場合、その下にMLCバイアが存在しないので、このようなペデスタルの直径は、より小さくすることが可能となり、タイトなエリアにそれを置くことが可能となる。
【００５７】
本発明の実施例よると、このプロセスの結果、カッパー・ペデスタル、メタル・バイア、および、堆積内のパッドは、垂直に配置されることになる。従って、これは、プローブまたは接続の動作に必要な支持体を、パッドに提供する。PIの機械的な強度がカッパーの強度よりも低いので、本発明の実施例は、各々のスタックにおいて連続的なカッパー・カラムを提供することによって、この問題を解決し、これによって、PI層のものよりも強い支持体を提供することができる。
【００５８】
本発明の実施例は、さらに、スペース・トランスフォーマの上面上のすべてのパッドに対して、表面の優れた平面性を提供する。表面の良好な平面性は、全体のエリア・アレイ・プローブにとって重要である。加えて、本発明の実施例は、通常の製造工程の一部である、フォトレジストの研削ステップをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施例によるステップ1〜8の動作を視覚的に表す。
【図２】本発明の一実施例によるステップ9〜15の動作を視覚的に表す。
【図３】本発明の一実施例によるステップ16〜19の動作を視覚的に表す。
【図４】本発明の一実施例によるステップ42〜43の動作を視覚的に表す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2008535284.tif 000007
2008535284.tif 000008
2008535284.tif 000009