半導体デバイスのCu電極への超低荷重プロービングプロセスの開発

半导体器件铜电极超低力探测工艺的开发

• 批准号: 14702037
• 负责人: 伊藤 寿浩
• 金额: $ 12.98万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14702037/
• 关键词: 低接触力コンタクト; Cu電極; プローブカード; フリッティングコンタクト; 水素還元処理; 表面活性化

本年度は、前年度の電極用Cu膜の表面構造解析による知見をもとに、前年度開発したXPSに接続されたプロービングプロセス開発システムを用いて、Cu電極の超低荷重プロービングプロセスの開発に関する研究を行った。具体的には、電気的絶縁破壊の一種であるフリッティングおよび表面酸化膜の水素熱還元プロセスについて検討し、以下の成果が得られた。フリッティングプロセスの開発においては、Cu電極とプローブ間にかける電圧・電流、荷重の依存性を測定し、これら条件の最適化を行った。従来の機械的手法で必要とされる荷重の10分の1以下の荷重(2mN以下)でも、2〜3Vの低電圧印加でフリッティングが起こることがわかった。また、フリッティング時に瞬間的に大きな電流を流すことによって接触抵抗を下げることが可能であることがわかった。Al電極とCu電極を比較すると、Cu電極の方がより低い電圧で絶縁破壊がおこり、低い接触抵抗が得られることが明らかとなった。熱還元プロセスでは、Cu電極を真空チャンバー内の水素雰囲気中で加熱した後、プロービングを行い、接触特性を測定した。260℃,以上で水素還元処理した電極は、処理しないものに比べて、接触抵抗が半分以下に下がることがわかった。また、フリティングと組み合わせることによってさらに低い接触抵抗が得られた。水素還元したCu電極を空気中に放置すると、再度酸化されるためにいったん下がった接触抵抗が徐々に上昇し、1〜数時間後に元の値に戻ることがわかった。XPSによって表面分析を行ったところ、還元されて接触抵抗が下がった電極は、表面の酸化膜Cu_2Oが還元されてCuとなっていることが明らかとなった。以上によって、Cu電極の超低荷重プロービングプロセスとして、フリッティングおよび水素による熱還元が有効であることが示された。

This year, we have conducted research on the development of ultra-low load Cu electrode surface structure from the previous year's development of XPS to the current year's development of Cu electrode surface structure. The concrete structure of the heat exchanger is as follows: The dependence of voltage, current and load on the development of copper electrode and copper electrode was determined and optimized. The mechanical operation is necessary for the load of 10 minutes or less (2mN or less) and the low voltage of 2 ~ 3V. A large amount of current flows through the contact area. Al electrode and Cu electrode are compared, Cu electrode is divided into two parts: low voltage, high voltage and low contact resistance. The contact characteristics of Cu electrode in vacuum were measured after heating. 260℃, above the water element treatment, electrode treatment, contact resistance, contact resistance. The first is to make sure that you have a good understanding of the relationship between the two. The water element is returned to the Cu electrode and placed in the air. The acid is added again. The contact resistance is gradually increased. After 1 ~ several times, the water element is removed. XPS is used for surface analysis, and the electrode is reduced due to contact resistance, and the surface acidified film Cu_2O is reduced due to Cu. The ultra-low load of Cu electrode can be reduced by heating and cooling.

项目成果

K.Kataoka, T.Itoh, T.Suga: "Low Contact-Force Fritting Probe Card using Buckling Microcantilevers"Proceedings of International Test Conference (ITC) 2003. 1008-1013 (2003)

K.Kataoka、T.Itoh、T.Suga：“使用屈曲微悬臂梁的低接触力摩擦探针卡”国际测试会议记录 (ITC) 2003. 1008-1013 (2003)

片岡憲一, 伊藤寿浩, 須賀唯知: "マイクロマシンプローブカードとCu電極の低接触力コンタクト"2003年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. (CD-ROM). 392 (2003)

Kenichi Kataoka、Toshihiro Ito、Yuichi Suga：“微机械探针卡和铜电极之间的低接触力接触”2003 年日本精密工程学会秋季会议学术会议记录（CD-ROM）392（2003 年）。

Toshihiro Itoh, Shingo Kawamura, Kenichi Kataoka, Tadatomo Suga: "Electroplated Ni Microcantilevers for Fritting-Contact MEMS Probe Card"Book of Abstracts, The 16th European Conference on Solid-State Transducers (EUROSENSORS XVI). Part1. 139-140 (2002)

Toshihiro Itoh、Shingo Kawamura、Kenichi Kataoka、Tadatomo Suga：“用于摩擦接触 MEMS 探针卡的电镀镍微悬臂梁”摘要书，第 16 届欧洲固态传感器会议 (EUROSENSORS XVI)。

伊藤寿浩, 河村晋吾, 片岡憲一, 須賀唯知: "マイクロマシンプローブによる低接触力コンタクト"第12回マイクロエレクトロニクスシンポジウム(MES2002)論文集. 103-106 (2002)

Toshihiro Ito、Shingo Kawamura、Kenichi Kataoka、Yuichi Suga：“使用微机械探针的低接触力接触”第 12 届微电子研讨会论文集 (MES2002) (2002)。

T.Itoh, s.Kawamura, K.Kataoka, T.Suga: "Contact Properties of Micromachined Ni Probes"Proceedings of 49th IEEE Holm Conf.on Electrical Contacts. 223-227 (2003)

T.Itoh、s.Kawamura、K.Kataoka、T.Suga：“微机械 Ni 探针的接触特性”第 49 届 IEEE Holm Conf.on 电接触会议录。