CN100479125C - 垂直型电接触器及其制造方法 - Google Patents

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CN100479125C CNB2005800366854A CN200580036685A CN100479125C CN 100479125 C CN100479125 C CN 100479125C CN B2005800366854 A CNB2005800366854 A CN B2005800366854A CN 200580036685 A CN200580036685 A CN 200580036685A CN 100479125 C CN100479125 C CN 100479125C
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Abstract

提供了一种连接至电接触器的凸块的垂直型电接触器。所述垂直型电接触器包括：与所述凸块垂直结合的支承梁，其中，至少两个弹性部分相互间隔；设置于所述支承梁的底部末端的固定部分，其用于固定所述支承梁；以及设置于所述固定部分的底部末端的齿棱部分，所述齿棱部分和所述固定部分为一体的。根据所述垂直型电接触器，在不损坏垂直型电接触器的情况下，将在齿棱部分产生的反作用力有效地分布给了测试电装置。

Description

垂直型电接触器及其制造方法
技术领域
本发明涉及用于测试电子器件的设备。更具体地说，本发明涉及探针板的垂直型电接触器及其制造方法。
背景技术
近年来，半导体器件的容量已经发展到了255M DRAM和1GDRAM。随着半导体器件容量的增大，封装技术引入了C4(受控损坏芯片连接)而不是SOC(芯片上系统)。因而，晶片级(WaferLevel)封装技术被广泛用于封装半导体器件。
这种晶片级封装技术对用于测试布置在矩阵中的球形焊盘的探针板的垂直型电接触器的开发提出了要求。
如图1(a)所示，常规垂直型电接触器包括方柱形主体2和形成于主体2的底部的多个突出的齿棱1。每一齿棱1为棱锥状或斜截棱锥状，齿棱1和主体2为一体的(single body)。主体2和齿棱1均由诸如镍或镍合金的导电材料构成。如图1(b)所示，可以提供圆柱体3。
图2示出了采用此类常规垂直型电接触器的例子。通常，通过预定物理力将垂直型电接触器垂直固定到探针板上，使之接触诸如半导体器件的球形焊盘4的待测物质的测试部分。之后，向焊盘4施加电信号，以测试所述半导体器件是否正常。
假设通过常规垂直型电接触器测试半导体器件，那么主体2或3是无弹性的或者说是脆性的。无法通过主体2或3的形状获得足够的过驱动(O/D)值。此外，当探头齿棱1接触焊盘4时，难以有效地分布探头齿棱1处产生的反作用力，以确保探针板所需的足够的O/D值。
发明内容
技术问题
本发明的示范性实施例涉及一种垂直型电接触器及其制造方法，所述垂直型电接触器能够在其齿棱与焊盘接触时有效分布反作用力，并确保足够的O/D值。
技术方案
本发明的示范性实施例提供了一种连接至电构件的凸块的垂直型电接触器。所述垂直型电接触器包括：与所述凸块垂直结合的支承梁，其中所述支承梁包括至少两个弹性部分并且所述弹性部分沿径向布置并彼此间隔规则距离；设置于所述支承梁的底部末端的固定部分，其用于固定所述支承梁；以及设置于所述固定部分的底部末端的齿棱部分，所述齿棱部分和所述固定部分为一体的。
本发明的示范性实施例提供了一种制造连接至电构件的凸块的垂直型电接触器的方法。所述方法包括：在牺牲衬底上形成第一保护图案；采用所述第一保护图案作为蚀刻掩模执行蚀刻工艺，从而在所述牺牲衬底上形成开口；去除所述第一保护图案；形成提供空间的第二保护图案；采用导电金属材料填充所述开口和所述空间，以形成具有预定形状的齿棱部分和具有预定的形状的固定部分，所述齿棱部分和所述固定部分为一体的；在所述固定部分上形成支承梁，所述支承梁具有至少两个弯曲的弹性部分；在所述支承梁上形成具有预定形状的主体；将所述主体与所述电构件的所述凸块结合；以及去除所述牺牲层，以暴露所述齿棱部分。
有益效果
根据所述垂直型电接触器，提供了至少两个弹性部分，从而使支承梁通过外力施加弹力。因此，有效地分布了齿棱与焊盘接触时在垂直型电接触器的齿棱处产生的反作用力，以确保垂直型电接触器所需的足够的O/D值。
附图说明
图1示出了常规垂直型电接触器的支承梁和齿棱部分。
图2示出了采用常规垂直型电接触器测试焊盘的例子。
图3示出了根据本发明的垂直型电接触器。
图4是具有各种形状的垂直型电接触器的透视图。
图5示出了具有
Figure C20058003668500081
形的弹性部分的支承梁。
图6示出了具有形弹性部分的支承梁。
图7示出了带有各种形状的齿棱的垂直型电接触器。
图8示出了支承梁与固定部分叠置的垂直型电接触器。
图9和图10示出了采用根据本发明的垂直型电接触器的焊盘测试的实施例。
图11和图12是用于说明具有
Figure C20058003668500083
形弹性部分的垂直型电接触器的制造方法的流程图。
具体实施方式
图3示出了根据本发明的垂直型电接触器90的构造。垂直型电接触器90包括依次与电构件10的凸块20连接的主体30、支承梁40、固定部分50和齿棱部分60。
电构件10包括至少一个连接端子和用于向待测电子元件(例如，平板显示屏、半导体器件、显示器驱动集成电路等)施加电信号的互连。凸块20具有预定形状，其设置于电构件10的连接端子上。
主体30具有预定形状，其通过诸如倒装芯片结合的结合法与凸块20的底部末端连接。就所述结合而言，凸块20和主体30具有相同的形状，例如多角柱(例如，三棱柱和方柱)形或圆柱形。或者，凸块20和主体30可以具有诸如实体柱或空心柱的相同形状。
图4示出了图3所示的主体30的各种形状。具体而言，图4(a)、图4(b)和图4(c)示出了三棱柱主体30a、方柱主体30b和圆柱主体30c。但是，可以提供空心三棱柱主体、空心方柱主体和空心圆柱主体。
在各个主体30a、30b和30c的底部末端上设置作为最能体现本发明的特征的元件的支承梁40。支承梁40具有多个弹性部分41，在施加外力时其收缩，在不施加外力时其伸展。弹性部分41之间具有规则间隔，并且将其沿径向布置。每一弹性部分41可以具有或
Figure C20058003668500092
形状。
图5示出了包括具有
Figure C20058003668500093
形弹性部分的支承梁的垂直型电接触器。
参考图5(a)，垂直型电接触器90包括具有多个
Figure C20058003668500094
形弹性部分41′的支承梁40′。因此，垂直型电接触器90可以通过外力施加弹性作用。优选提供两个到四个
Figure C20058003668500095
形弹性部分41′。如果仅提供一个弹性部分41′，垂直型电接触器90就难以施加平衡的弹性作用。同时，如果至少提供五个弹性部分41′，就会给支承梁的制造带来困难，并对弹性的生成造成障碍。
图5(b)、图5(c)和图5(d)分别示出了具有三个
Figure C20058003668500096
形弹性部分41′的支承梁40′、具有两个
Figure C20058003668500097
形弹性部分41′的支承梁40′和具有四个
Figure C20058003668500098
形弹性部分41′的支承梁40′。如图所示，通过提供两个到四个弹性部分产生适当的弹性并克服制造困难。
如图6(a)所示，垂直型电接触器90可以包括具有至少两个
Figure C20058003668500099
形弹性部分41″的支承梁40″，所述弹性部分41″间隔规则距离，并沿径向布置。
与图5所示的支承梁40′类似，支承梁40″具有两个到四个形弹性部分41″。具体而言，图6(b)、图6(c)和图6(d)分别示出了带有三个弹性部分41″的支承梁40″、带有两个弹性部分41″的支承梁40″和带有四个弹性部分41″的支承梁40″。如图所示，通过提供两个到四个弹性部分产生适当的弹性并克服制造困难。
将每一上述弹性部分41、41′和41″固定到其下方具有预定形状的固定部分50上。包括一个或多个齿棱的齿棱部分60被固定到固定部分50的底部末端上。
如图6和图7所示，固定部分50可以具有圆形、四边形或三角形。此外，固定部分50可以具有实体柱或空心柱的形状。在固定部分50的底部末端上设置齿棱部分60的齿棱，从而使其间具有规则间隔，并沿径向布置。
如图7(a)和图7(b)所示，设置于固定部分50的底部末端上的齿棱部分60可以包括棱锥状齿棱60a。或者，如图7(c)和图7(d)所示，齿棱部分60可以包括矩形齿棱60b。
如上所述，垂直型电接触器90包括按所指出的顺序制造的齿棱部分60、固定部分50、支承梁40和主体30。可以提供至少两个带有弹性部分的支承梁，使之叠置。在这种情况下，可以在叠置的支承梁的弹性部分之间设置另一固定部分。也就是说，可以在齿棱部分60和固定部分50之间叠置至少一个固定部分和至少一个支承梁。
图8示出了多叠置了一次固定部分和支承梁的垂直型电接触器90。垂直型电接触器90可以包括按照所指出的顺序叠置的齿棱部分60、固定部分50B、支承梁40B、固定部分50A、支承梁40A和主体30。
图9示出了采用根据本发明的垂直型电接触器的焊盘测试的程序。具体而言，图9(a)和图9(b)示出了采用具有形弹性部分41′的垂直型电接触器的焊盘测试程序，图9(c)和图9(d)示出了采用具有形弹性部分41″的垂直型电接触器的焊盘测试的程序。此外，图10(e)和图10(f)示出了采用图8所示的垂直型电接触器的焊盘测试的程序。
在通过使垂直型电接触器90接触焊盘70而施加力时(参见图9(a)、图9(c)和图10(e))，弹性部分41′、41″、41A和41B的形状发生变化以分布在齿棱部分60处产生的反作用力(参见图9(b)、图9(d)和图10(f))。如果在结束对焊盘70的测试之后使垂直型电接触器90与焊盘70分开，那么弹性部分41′、41″、41A和41B将恢复原来的形状。
如各实施例所述，每一弹性部分具有
Figure C20058003668500103
形或
Figure C20058003668500104
形，从而为垂直型电接触器提供弹性。但是，所述弹性部分的形状不限于此，可以对其进行修改，从而为根据本发明的垂直型电接触器的任何部分提供弹性。
现在将参考图11和图12描述上述垂直型电接触器的制造方法。所述方法包括：在牺牲衬底上形成预定形状的齿棱部分和预定形状的固定部分，所述齿棱部分和所述固定部分为一体的；在所述固定部分上形成具有至少两个
Figure C20058003668500105
形弹性部分的支承梁；在所述支承梁上形成具有预定形状的主体；将所述主体与形成于电构件上的预定形状的凸块结合起来，并去除所述牺牲衬底，以暴露所述齿棱部分。
现在将说明齿棱部分和固定部分的形成过程。如图11(a)所示，在牺牲衬底110上形成具有方向性的、由硅构成的第一保护图案112，以形成具有预定形状的齿棱部分。通过依次执行光刻工艺和蚀刻工艺形成第一保护图案112。在光刻工艺中，在牺牲衬底110上淀积光致抗蚀剂，并对所淀积的光致抗蚀剂曝光和显影。
如图11(b)所示，采用第一保护图案112作为蚀刻掩模，依次执行湿法蚀刻工艺和干法蚀刻工艺，从而在牺牲衬底110上形成开口113。开口113对应于具有预定形状的垂直型电接触器的齿棱部分。更具体地说，通过执行湿法蚀刻形成浅沟槽，通过执行干法蚀刻使所述沟槽加深。所述浅沟槽对应于所述齿棱的末端。所述干法蚀刻是一种通过反应离子刻蚀(RIE)实施的深沟槽蚀刻法，这种方法被称为Bosh Process。
在去除第一保护图案112之后，如图11(c)所示，利用溅射工艺在开口113和牺牲衬底110上形成种层114。种层114由铜(Cu)构成，并起着后续镀覆工艺的晶种的作用。在其上淀积预定厚度的光致抗蚀剂。如图11(d)所示，执行曝光工艺和显影工艺，以形成具有固定部分的图案的第二保护图案115。
如图11(e)所示，采用导电金属材料填充开口113和第二保护图案115暴露的空间，其中种层114形成于第二保护图案115处。执行诸如化学机械抛光(CMP)、回蚀和研磨的平面化工艺，以形成作为一体的预定形状的齿棱部分和预定形状的固定部分。可以通过从由镀覆、化学气相淀积(CVD)和物理气相淀积(PVD)构成的集合种选出的一种方法形成齿棱部分和固定部分。
应当在形成齿棱部分和固定部分之后形成支承梁。如上所述，支承梁至少包括两个弹性部分。弹性部分的数量优选为两个到四个。
现在，将在下文种描述支承梁的形成。
如图11(f)所示，在固定部分和第二保护图案115上形成第二保护图案121。采用导电金属材料填充第三保护图案121提供的空间，以形成作为每一弹性部分的一部分的第一垂直部分130。在形成第一垂直部分130之后，如图11(g)所示，通过采用诸如氢氧化钠的化学试剂的湿法蚀刻去除第二保护图案115和第三保护图案121。
如图11(h)所示，在去除了第二保护图案115和第三保护图案121的空间形成第一支持层131。第一支持层131将在后续过程中起着形成第一水平部分140的种层的作用。可以通过从由镀覆、CVD和PVD构成的集合中选出的一种方法形成第一支持层131。在这种情况下，还执行诸如CMP、回蚀和研磨的平面化工艺，从而最终形成第一支持层131。第一支持层131可以由铜(Cu)构成。
如图11(i)所示，在第一支持层131上形成第四保护图案132，以形成界定第一水平部分140的空间。如图11(j)所示，采用导电金属材料填充由第四保护图案132提供的空间，以形成第一水平部分140。
如图11(j)所示，在第四保护图案132和第一水平部分140上形成第五保护图案141，以提供在后续工艺中形成第二垂直部分150的空间。采用导电金属材料填充由第五保护图案141提供的空间，以形成第二垂直部分150。在形成第二垂直部分150之后，通过采用诸如氢氧化钠的化学试剂的湿法蚀刻去除第四保护图案132和第五保护图案141。
如图12(k)所示，在去除了第四保护图案132和第五保护图案141的空间内形成第二支持层151。第二支持层151将在后续工艺中起到用于形成第二水平部分160的种层的作用。可以通过从由镀覆、CVD和PVD构成的集合中选出的一种方法形成第一支持层151。在这种情况下，还执行诸如CMP、回蚀和研磨的平面化工艺，从而最终形成第二支持层151。第二支持层151可以由铜(Cu)构成。
如图12(1)所示，在第二支持层151上形成第六保护图案152，以提供界定第二水平部分160的空间。如图12(m)所示，采用导电金属材料填充由第六保护图案152提供的空间，以形成第二水平部分160。
在形成第二水平部分160之后，在第六保护图案152和第二水平图案160上形成第七保护图案161，从而在后续工艺中为形成第三垂直部分170提供空间。如图12(n)所示，采用导电金属材料填充由第七保护图案161提供的空间，以形成第三垂直部分170。
利用上述工艺，形成了支承梁。所述支承梁包括两个到四个弹性部分。之后，执行在支承梁的顶端形成主体的工艺，现在将在下文中对其予以说明。
在形成第三垂直部分170之后，通过采用诸如氢氧化钠的化学试剂的湿法蚀刻去除第六保护图案152和第七保护图案161。如图12(n)所示，在去除了第六保护图案152和第七保护图案161的空间内形成第三支持层171。第三支持层171将在后续工艺中起到形成主体(图12(p)的30)的种层的作用。第三支持层170为金属层，其可以通过从镀覆、CVD和PVD构成的集合中选出的一种方法形成。在这种情况下，还执行诸如CMP、回蚀和研磨的平面化工艺，从而最终形成第三支持层171。第三支持层151可以由铜(Cu)构成。
如图12(o)所示，在第三支持层171上形成第八保护图案172，以提供界定主体(图12(p)的30)的空间。如图12(p)所述，采用导电金属材料填充由第八保护图案172提供的空间，以形成主体30。
如图12(p)所示，通过采用诸如过氧化钠的化学试剂的湿法蚀刻去除第八保护图案172。通过采用由乙酸(CH3COOH)、过氧化氢和去离子水(DI水)构成的混合化学试剂的湿法蚀刻去除第一、第二和第三支持层131、151和171，以完成支承梁40和主体30的制造。
如图12(q)所示，将图12(p)所示的主体30与连接至电构件10的凸块20结合。最后，通过采用氢氧化钾(KOH)和DI水的混合化学试剂的湿法蚀刻去除牺牲衬底110。结果，露出了齿棱部分，从而制造了具有预定形状的垂直型电接触器。
尽管在上述实施例中已经描述了具有
Figure C20058003668500131
形弹性部分的垂直型电接触器，但是也可以采用与上述方法相同(或类似)的方法制造具有不同形状的弹性部分的其他垂直型电接触器。
工业实用性
根据上述垂直型电接触器，在不损坏垂直型电接触器的情况下，将在齿棱部分产生的反作用力有效地分布到了测试电装置。

Claims (13)

1.一种连接至电构件的凸块的垂直型电接触器，包括：
与所述凸块垂直结合的支承梁，其中所述支承梁具有至少两个弹性部分，并且所述弹性部分沿径向布置并彼此间隔；
设置于所述支承梁的底部末端的固定部分，其用于固定所述支承梁；以及
设置于所述固定部分的底部末端的齿棱部分，所述齿棱部分和所述固定部分为一体的。
2.根据权利要求1所述的垂直型电接触器，还包括：
设置于所述凸块和所述支承梁之间且与所述凸块具有相同形状的主体。
3.根据权利要求2所述的垂直型电接触器，其中，所述主体具有从下述集合中选出的一种形状：空心方柱、实心方柱、空心三棱柱、实心三棱柱、空心圆柱和实心圆柱。
4.根据权利要求1所述的垂直型电接触器，其中，每一个所述弹性部分都是
Figure C2005800366850002C1
形部分。
5.根据权利要求1所述的垂直型电接触器，其中，每一个所述弹性部分都是
Figure C2005800366850002C2
形部分。
6.根据权利要求4所述的垂直型电接触器，其中，所述弹性部分以规则的间隔彼此隔开。
7.根据权利要求1所述的垂直型电接触器，其中所述支承梁包括多个叠置的支承梁。
8.根据权利要求7所述的垂直型电接触器，还包括：
设置于所述支承梁之间的用于固定叠置的支承梁的附加的固定部分。
9.根据权利要求1所述的垂直型电接触器，其中，所述齿棱部分包括多个设置于所述固定部分之下的齿棱，所述多个齿棱沿径向布置，并相互隔开。
10.一种制造连接至电构件的凸块的垂直型电接触器的方法，包括：
在牺牲衬底上形成第一保护图案；
采用所述第一保护图案作为蚀刻掩模执行蚀刻工艺，从而在所述牺牲衬底上形成开口；
去除所述第一保护图案；
形成提供空间的第二保护图案；
采用导电金属材料填充所述开口和所述空间，以形成预定形状的齿棱部分和预定形状的固定部分，所述齿棱部分和所述固定部分为一体的；
在所述固定部分上形成支承梁，所述支承梁具有至少两个弯曲的弹性部分；
在所述支承梁上形成预定形状的主体；
将所述主体与所述电构件的所述凸块结合；以及
去除所述牺牲衬底，以暴露所述齿棱部分。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，通过从镀覆、化学气相淀积和物理气相淀积构成的集合中选出的一种方法向所述开口和所述空间内填充所述导电金属材料。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述支承梁的形成包括：
在所述固定部分和所述第二保护图案上形成第三保护图案，以提供空间；
采用导电金属材料填充由所述第三保护图案提供的空间，以形成第一垂直部分；
去除所述第二和第三保护图案；
在去除所述第二和第三保护图案的空间形成第一支持层；
在所述第一支持层上形成第四保护图案，以提供空间；
采用导电金属材料填充由所述第四保护图案提供的空间，以形成第一水平部分；
在所述第一水平部分和所述第四保护图案上形成第五保护图案，以提供空间；
采用导电金属材料填充由所述第五保护图案提供的空间，以形成第二垂直部分；
去除所述第四和第五保护图案；
在去除了所述第四和第五保护图案的空间形成第二支持层；
在所述第二支持层上形成第六保护图案，以提供空间；
采用导电金属材料填充由所述第六保护图案提供的空间，以形成第二水平部分；
在所述第二水平部分和所述第六保护图案上形成第七保护图案，以提供空间；
采用导电金属材料填充由所述第七保护图案提供的空间，以形成第三垂直部分；以及
去除所述第六保护图案和第七保护图案。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述支承梁上形成预定形状的主体包括：
在去除了所述第六和第七保护图案的空间形成第三支持层；
在所述第三支持层上形成第八保护图案，以提供空间；
采用导电金属材料填充由所述第八保护图案提供的空间；以及
去除所述第一支持层、第二支持层和第三支持层，以及所述第八保护图案。
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