CN101817496B - 微机电系统互连引脚及其形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种微机电系统(Micro-Electro-Mechanical-System；MEMS)互连引脚及其形成方法，该微机电系统互连引脚形成于牺牲层上，所述牺牲层形成于导电层和基板上。所述MEMS互连引脚具有附连到框架上的引脚基座，所述框架直接接触导电层。然后至少部分地移除牺牲层，以使所述MEMS互连引脚与基板分离。在一实施例中，所述MEMS互连引脚具有引脚基座、自引脚基座的两个不同的表面延伸出的两个弹簧、以及附连到各弹簧的尖端部。所述尖端部包括一个或多个接触尖端以接触导电物体。

Description

微机电系统互连引脚及其形成方法

技术领域

本发明涉及一种微机电系统(Micro-Electro-Mechanical-System；MEMS)，特别是涉及MEMS互连引脚的制作。

背景技术

微机电系统(MEMS)是通过微制造技术将机械元件、传感器、致动器及电子器件整合到共用基板上，例如硅基板上。电子器件是利用集成电路(integratedcircuit；IC)工艺步骤(例如，CMOS、Bipolar或BICMOS工艺)进行制作，而微机械元件则是利用兼容的“微机械加工”工艺进行制作，这些兼容的“微机械加工”工艺选择性地蚀刻掉硅晶片的某些部分或增加新的结构层以形成机械及机电装置。

MEMS装置包含具有微米(一米的百万分之一)级尺寸的小结构。MEMS技术的很重要的部分是采纳自集成电路(IC)技术。例如，与IC相似，MEMS结构一般是在材料薄膜中实现并通过光微影法进行图案化。此外，与IC相似，MEMS结构一般是通过一系列沉积、微影及蚀刻步骤制作于晶片上。

随着MEMS结构复杂度的增加，MEMS装置的制作工艺也变得日趋复杂。例如，可将MEMS探针阵列及/或MEMS互连引脚阵列装配到探针卡上。探针卡是电子测试系统与受试半导体晶片之间的界面。探针卡在测试系统与晶片上的电路之间提供电性路径，从而能够在对晶片上的芯片进行切割和包装之前，在晶片级上对电路进行测试及验证。探针装配在探针阵列平台的正面上。在测试过程中，探针与受试电路形成电性接触以进行测量。测量结果通过内置于探针平台中的导电路径发送至探针阵列平台的背面。互连引脚将探针阵列平台的背面电性地连接到印刷电路板(printed circuit board；PCB)，印刷电路板又连接到用于分析测量结果的测试系统。

传统上，在整个晶片上利用一连串的沉积步骤，在单一基板上制作探针及互连引脚，所述单一基板在深的垂直方向(相对于基板表面而言)上具有多个层。传统方法的问题在于，在任何沉积步骤及在任何单独探针中出现的缺陷或污染均可导致整个晶片失效。此外，探针形状的设计通常受限于传统工艺，因为传统工艺是沿探针弹簧的纵向轴线方向沉积探针材料层。这些传统工艺利用多个微影步骤来堆叠和连接每一层探针材料，从而形成探针的垂直的多维结构。因此，最终结构(例如，探针弹簧及引脚弹簧)往往具有锯齿形和不均匀的轮廓且在各层之间不存在平滑过渡。因此，需要改良传统的制作工艺以增加良率、缩短交付周期、降低成本以及改良探针的设计。

发明内容

本文描述一种用于制作电性地连接两个导电表面的微机电系统(MEMS)互连引脚的技术。这些MEMS互连引脚(也称为“引脚”)是在基板上制作，然后用于另一平台(例如探针卡的导引板)。在一实施例中，各引脚包括引脚基座、一个或多个弹簧以及一个或多个尖端部。引脚形成于“平躺(lying)”位置，意即引脚平躺于与基板表面平行的平面上。通过在引脚下方形成底切并自基板上的锚固结构(“框架”)折断引脚基座而将引脚自基板分离。然后，将引脚附连到探针卡的应用平台(“导引板”)。在附连工序中，将引脚提起至“站立”位置以便只使引脚基座附连到导引板。当引脚进入导引板的槽中后，引脚的一侧接触探针基板的背面，而另一侧接触探针卡印刷电路板(PCB)。

本文所述的互连引脚可用于连接带、连接器、测试插座及半导体测试设备、以及探针卡。制造互连引脚(也被称为“弹簧针”)的传统工艺通常受累于均匀性问题、良率问题、较长的批量生产交付周期以及高成本。MEMS工艺则能够实现批量生产、高生产量、低成本及短的交付周期。

在一实施例中，描述一种取放工艺(pick-and-place process)。在取放工艺中，将各MEMS互连引脚(或“引脚”)分别与基板分离(“取”)，然后附连(“放”)到处于未包装状态的应用平台。此“取放”技术不仅可提高探针的良率，而且可极大地提高在如何制作及利用引脚方面的灵活性。例如，可将引脚阵列同时地或每次一个或多个部分地自基板分离。各探针可附连到相同或不同的应用平台。此外，附连到相同应用平台上的引脚可以第一排列方式制作于基板上，然后以第二排列方式附连到应用平台上，其中第一排列方式及第二排列方式可具有不同的引脚间距、不同的引脚取向、或两者的组合。

因引脚是制作于与用于最终应用的平台不同的基板上，单独引脚的良率不会直接影响最终产品的良率。在引脚装配于探针卡上之前，可选择可接受的引脚。有缺陷的引脚可在附连工序之前丢弃或留在基板上。

术语“MEMS互连引脚”或“引脚”在本文中是指由MEMS技术制作的引脚。应理解，本文所述的技术可应用于其他MEMS部件(例如，机械部件、光学部件、电性部件或类似部件)。通常，MEMS部件的尺寸介于10×10×10μm至5000×5000×5000μm之间。MEMS部件的实例包括：探针、互连引脚、激光模块、光学透镜、微型齿轮、微电阻器、微电容器、微电感器、微型隔膜、微型继电器、微型弹簧、波导、微型槽及类似部件。

术语“基板”在本文中是指仅用于制作工艺而不参与探针、互连引脚及探针卡等运作的基板。基板的形状可为圆形或矩形的。用于制作MEMS互连引脚的基板的实例包括：陶瓷、玻璃、金属板、塑料板、任何电介质及半导体(例如硅(Si))晶片，但不在此限。与硅基基板相比，非硅基板提供更多数量的标准尺寸并且可供用作更厚且非圆形的标准基板。此外，一些非硅基板对在制作工艺中所用的大多数化学品呈惰性。包括硅基基板在内的大多数基板均可在其上面加工MEMS部件。基板上的已加工材料可在不损坏基板的情况下被后续移除或溶解。因此，除非另外指明，本文所述的用于制作引脚的基板是“可重复使用的基板”。可重复使用的基板可在引脚自其分离且移除残留物质后重复使用于下一批引脚的制作。

术语“应用平台”在本文中是指探针卡的部件，其提供用于将所制作的产品(例如，探针或引脚)附连到上面的平台。应用平台可电性地连接到作为电子测试系统媒介的印刷电路板(PCB)。应用平台可包括：半导体、玻璃、陶瓷(例如，低温共烧陶瓷(low-temperature co-fired ceramics；LTCC)、高温共烧陶瓷(high-temperature co-fired ceramics；HTCC))、金属、其他介电材料、有机材料、或上述材料的任何组合，但不在此限。除探针或引脚之外，应用平台可包括例如以下这些元件：电性连接元件、电性接触元件、电性隔离元件、电性接地元件、集成电路(IC)模块、应用专用集成电路(application specific IC；ASIC)模块、介电图案化元件、导电开口界定元件、机械支撑元件、机械保护元件、热传导元件、静电放电(electrostatic discharge；ESD)保护元件、部件限制元件及打线接合焊盘(wirebonding pad)。

应理解，用于探针卡中的引脚可自一个或多个可重复使用的基板制作。用于探针卡中的引脚可为不同的取向、形状、尺寸和材料。可定制引脚在探针卡中的位置。

为让上述目的、技术特征何优点能更明显易懂，下文系以较佳实施例配合所附图示进行详细说明。

附图说明

在附图中以举例而非限定方式显示本发明的一个或多个实施例，其中相同的标号表示相似的元件，附图中：

图1A-图1B例示形成有导电层的基板的透视图及剖视图；

图2A-图2B例示应用于导电层的其中形成有开口的第一牺牲层；

图3A-图3B例示尖端基座的底部及框架的形成；

图4A-图4B例示接触尖端的形成；

图5A-图5B例示引脚的其余部分的形成；

图6A-图6B例示平坦化操作；

图7A-图7B例示第一牺牲层的移除；

图8例示双侧引脚的结构；

图9例示在引脚基座中具有唇部及扣合端的双侧引脚；

图10例示锁定到导向板中的图9的双侧引脚；

图11例示沿弹簧的两侧具有防护壁的双侧引脚；

图12A-图12H例示引脚设计的变化；以及

图13A-图13B例示具有环绕壁的双侧引脚。

主要元件标号说明

11：基板                      12：覆盖金属层

23：第一牺牲层                28：开口

34：尖端基座                  37：底切

38：框架                      39：凹槽

45：接触尖端                  51：引脚

52：锚固接合部                58：引脚基座

62：第二牺牲层                80：双侧引脚

82：弹簧                      83：尖端部

84：尖端基座                  85：引脚基座

86：接触尖端                  88：断裂表面

95：唇部                      96：扣合端

97：导向板                    110：双侧引脚

111：弹簧                  112：防护壁

114：引脚基座              115：尖端部

116：顶部区域              117：底部区域

118：细的颈部              119：接触尖端

121：导向单元              122：导向单元

124：止挡件                125：弹簧单元

130：引脚                  131：前壁

132：后壁                  133：侧壁

134：尖端部                135：弹簧

136：底部两个层            137：中间层

138：顶部两个层            139：引脚基座

140：孔

具体实施方式

在以下描述中，述及了许多细节。然而，对于所属领域的技术人员而言显而易见的是，无需这些具体细节也可实施本发明。在一些实例中，以方块图形式显示众所周知的结构及装置而不对其进行详细显示，以避免使本发明模糊不清。

参见图1A-图7B，图中显示用于在基板上制作MEMS互连引脚(也称作“引脚”)的工艺的实施例。所述工艺以透视图及剖视图两种形式显示。所有标注有“A”的图均为透视图，所有标注有“B”的图均为剖视图。一些标准或常规的工艺操作与本发明的主题不直接相关、但容易被所属领域的一般技术人员所理解，因而在下文说明中可被省略。尽管在图1A-图7B中显示双侧引脚，但下述工艺也可应用于单侧引脚的制作。

图1A及图1B显示形成于基板11上的覆盖金属层12(例如，金或其他导电材料)。在一实施例中，为提高对基板11的粘附力，覆盖金属层12的底部可涂覆有薄膜(例如，小于1微米，图未示出)，也称作种子层(seed layer)，所述薄膜由不同于覆盖金属层12的材料的导电材料(例如，铬与金的组合)制成。在一实施例中，覆盖金属层12通过电性成形工艺(也称作电沉积)沉积而成，例如通过电极电镀形成。种子层通过薄膜沉积工艺形成，所述薄膜沉积工艺可为热蒸镀(thermal evaporation)、电子束蒸镀(e-beam evaporation)、溅射沉积(sputteringdeposition)或类似工艺。

在图2A及图2B中，在覆盖金属层12形成于基板11上之后，利用光阻剂图案形成具有开口28的第一牺牲层23。第一牺牲层23由一层金属(例如铜)或合金制成，该层金属和合金是一种不同于覆盖金属层12及将形成于基板11上的引脚的材料。第一牺牲层23可通过电性成形或其他方法形成。在下文所将描述的后续工艺操作中，第一牺牲层23将自引脚下方被移除。在一些实施例中，可在进行进一步处理操作之前将第一牺牲层23平坦化。平坦化可利用机器进行，例如抛光机(lapping machine)、金刚石高速切削刀具(diamond fly-cutter)或类似机器。

在形成第一牺牲层23后，剥除光阻剂，以通过开口28暴露出覆盖金属层12或种子层(图未示出)。然后，可利用第一微影图案化模具(例如，光阻剂模具，图未示出)界定尖端基座34的底部及框架38的形状(图3A及3B)。第一微影图案化模具放置在第一牺牲层23上并通过电性成形而被填充以金属(例如镍)或合金材料。第一微影图案化模具在尖端基座34的底部形成之后被移除。另一选择为，第一微影图案化模具可在下一处理操作中被移除，例如，在接触尖端形成后或在引脚形成后被移除。

框架38直接与覆盖金属层12或种子层(如果有种子层)接触。在一实施例中，在相同的时间周期内，通过电性成形使框架38及尖端基座34的底部成形。因此，尖端基座34的底部与框架38的厚度实质相同。因框架38的侧区域形成于第一牺牲层23的顶部且框架38的中心区域形成于覆盖金属层12或种子层的顶部，所以框架38的中心区域具有凹槽39。在一些实施例中，可通过平坦化来填充凹槽39。根据客户的规范而定，可进行平坦化操作以使尖端基座34变平。

图4A及图4B显示在尖端基座34的相应底部的顶上形成接触尖端45，各接触尖端45的一部分自尖端基座34的相应底部突伸出。在一实施例中，接触尖端45是通过利用第二微影图案化模具(例如，光阻剂模具，图未示出)限定接触尖端45的形状而形成。第二微影图案化模具通过电性成形而填充有不同于尖端基座34的材料的金属(例如铑)或合金材料。第二微影图案化模具将在尖端基座45形成后被移除。另一选择为，第二微影图案化模具可在下一处理操作中例如在引脚形成后被移除。

如图5A-图5B及图6A-图6B所示，在尖端基座34的底部及接触尖端45形成后，在基板11上形成引脚及框架38的其余部分。在其中尖端基座34(的底部)及引脚51(除接触尖端45外)二者由相同材料(例如镍)形成的一实施例中，尖端基座34的底部变为引脚51的一部分且在以下各图中未明确地示出。

图5A及图5B显示附连到框架38的双侧引脚51。可使用第三微影图案化模具(图未示出)形成引脚51及框架38的其余部分。第三微影图案化模具通过电性成形而填充有导电材料，例如金属(例如镍)或合金。在一些实施例中，第一、第二及第三微影图案化模具可由相同的材料(例如光阻剂)或不同的材料制成。

第三微影图案化模具还界定引脚基座58与框架38之间的锚固接合部52的形状。引脚基座58位于引脚51的两侧之间。锚固接合部52被成形为在连接引脚基座58与框架38的接合段的两侧上具有深V形切口。锚固接合部52的横截面(由通过引脚基座58与框架38的接合段进行切割的平面界定)是细且狭窄的区域。例如，锚固接合部52被成形为在两侧上具有深V形切口，使得其横截面实质具有沿探针层的厚度延伸的直线形状。锚固接合部52的形状有利于通过外力使引脚51自框架38分离。

在此点处，框架38锚固至覆盖金属层12或种子层。在基板11上，引脚51被形成于“平躺”位置，此意味着引脚51平放在与基板11的表面平行的平面上。图5B显示引脚51沿轴线(I)及轴线(II)的剖视图。在“平躺”位置上，显示引脚51的厚度尺寸t垂直于基板11的表面。轴线(I)延伸穿过两个尖端基座34，轴线(II)则沿框架38、锚固接合部52及引脚基座58延伸。轴线(II)可以90度角度或其他角度与轴线(I)相交。轴线(I)及轴线(II)二者皆平行于基板11的表面。“平躺”位置与当引脚51附连到应用平台时的“站立”位置相反。在“站立”位置上，引脚51被提起而使得轴线(I)(连接两个尖端基座34的直线)垂直地穿过应用平台。

在形成引脚51后，可将引脚51的表面平坦化以控制引脚51的厚度(图6A及图6B)。引脚51可被平坦化至在平行于基板11的表面的平面上实质具有相同的厚度，以满足客户的规范。为在平坦化操作过程中牢固地固定引脚51，预先在整个引脚51上应用第二牺牲层62。在第一实施例中，第二牺牲层62由与第一牺牲层23相同的材料制成。在剥除或溶解掉预先应用的微影图案化模具后，进行电性成形操作以生长覆盖引脚51的第二牺牲层62(与第一牺牲层23为相同的材料)。在一替代实施例中，第二牺牲层62可由光阻剂或由与任何先前应用的微影图案化模具相同的材料制成。在平坦化后，首先剥除或溶解任何存留的成型材料或光阻剂。接着，例如通过化学蚀刻或溶解而移除存留的牺牲材料(例如，第一牺牲层23以及第一实施例中的第二牺牲层62)(图7A及图7B)。蚀刻或溶解可一直进行到所有的牺牲材料均被蚀刻或溶解掉。无需设定用于停止蚀刻或溶解的临界时间。因框架38锚固在覆盖金属层12或种子层上，第一牺牲层23的完全移除并不会将引脚51完全自基板11分离。第一牺牲层23移除后在引脚51下方形成底切37。

可通过在锚固接合部52处或附近由人工或由机器施加物理力而使引脚51自框架38分离。基板11可在框架38被蚀刻或溶解后重新使用。

引脚51的分离可通过在锚固接合部52处或附近相对于基板11的表面施加外力来进行。所述外力，无论是横向的力还是向上的力，抑或是通过激光切割，均使狭窄的连接在锚固接合部52处物理性地断裂。在狭窄的连接断裂后，在引脚基座58的远端(其为引脚基座58的此前连接至框架38的一侧)形成“断裂”表面。此断裂表面可与由不使用外力将探针自基板分离的传统探针形成方法所界定的表面作为区分。一般来说，由传统方法形成的表面平滑且形状规则。而通过强制断裂所形成的表面(例如引脚基座58的断裂表面)一般粗糙且实质上不规则。所属领域的一般技术人员将能通过检查表面的平滑度及形状来辨别由断裂表面所体现的“标志”。在引脚51由金属制成的情形中，断裂金属表面的粗糙度及不规则性可通过视觉辨识出且可与通过光阻剂或其他牺牲材料界定的镀覆金属表面作为区别。

应理解，上文在图1A-图7B中所述的工艺操作可用于同时制作多个引脚。在一替代实施例中，用于制作双侧引脚的相同工艺操作也可用于制作单侧引脚。单侧引脚仅在其引脚基座的一侧具有弹簧。单侧引脚的引脚基座通过锚固接合部52连接至框架38，且可利用上述操作自框架38分离。

参见图8，双侧引脚80的基本结构包括：引脚基座85、位于引脚基座85的各侧(如图8所示的左侧与右侧)上的弹簧82、以及位于各弹簧82的端部的尖端部83。引脚80的所有部分均可定制，以满足不同应用的需要。如上文结合图1A-图7B所述，本文所述的引脚结构可通过至少三个单独的微影工序形成，这至少三个单独的微影工序形成尖端基座84的底部、接触尖端86、及引脚80的其余部分。

引脚基座85在一端具有由于使引脚80自其框架38上断裂而形成的断裂表面88。引脚基座85机械地支撑引脚结构的其余部分，且将引脚牢固地固定至用于特定应用的平台。

各尖端部83包括尖端基座84及位于各尖端基座84处的一个或多个接触尖端86。尖端基座84支撑接触尖端86，以形成与导电物体的接触。接触尖端86被设计成被尖端基座84金属“夹在中间”，其中其接触区域外露。接触尖端86的形状可设计成使引脚80以特定的力与接触材料形成良好的电性接触。两个尖端部83无需具有相同的形状。引脚80中接触尖端86的形状及引脚80的各侧的接触尖端86的数量无需相同。一些应用需要引脚与不同材料的两个表面形成电性接触。可利用接触尖端86不同的且最优化的尖端形状及数量以及弹簧82不同的且最优化的弹簧常数来形成与对应表面的最佳接触。

当引脚80电性接触引脚80所连接到的物体的表面时，弹簧82提供顺应力(compliance force)。弹簧82自引脚基座85的相对侧延伸出以形成双端引脚。这两个弹簧82无需具有相同的形状及/或弹簧常数。这两个弹簧82可设计成具有适合于某一应用的不同形状及/或弹簧常数。在一实施例中，弹簧82的形状是圆形的一部分或变形的圆形(例如，半圆、半椭圆、四分之一椭圆或四分之一圆)。弹簧82也可设计成使其宽度(在图8中显示为“W”)沿弹簧长度(显示为“L”)变化。因弹簧82的形状可由一个微影模具(如上述的第三微影图案化模具)界定且在一个微影操作(例如上文参照图5A-图5B所述的工序)中形成，所以其形状可具有为任何曲率的平滑曲线或具有其他几何形状。可利用更多微影步骤提供形状的变化。

作为实例，双侧引脚80可用于形成PCB(图未示出)与探针卡中的探针阵列平台(图未示出)之间的接触。引脚80的一端可接触探针阵列平台背面上的焊盘，且另一端接触PCB焊盘。在图9所示的实施例中，引脚基座85可设计成在上侧具有“唇部”95且在下侧具有“扣合”端96。唇部95可为引脚基座的在两端沿纵向延伸出的部分。可将多个引脚80嵌入并锁入到在适当位置具有槽的导向板97，以形成引脚阵列(图10)。然后，将引脚80通过“唇部”95及“扣合”端96锁定就位。当PCB、导向板97(加载引脚80)及探针基板恰当地对准且对所述对准施加适当的堆叠力时，可在每一焊盘上实现良好的电性接触。

引脚的形状可在设计上有所变化，以满足不同应用的需求。在引脚为单侧引脚的实施例中，引脚可通过金属结合到或通过机械方式锁定到插座中的焊盘上并用作测试插座中的引脚。

在另一实施例中，引脚可为双侧引脚110，具有由防护壁112加以保护的“蛇”形弹簧111(图11)。防护壁112用于保护弹簧111并将弹簧111约束在壁112内。在一实施例中，壁112在结构上连接至引脚基座114，并自引脚基座114沿弹簧111的两侧朝尖端部115的两侧延伸。在图11所示的实施例中，各尖端部115包括紧位于接触尖端119下面的顶部区域116及紧位于弹簧111上面的底部区域117。顶部区域116与底部区域117通过细的颈部118相连接，颈部118为壁112的终止位置。因此，在此实施例中，壁112延伸至约束弹簧111并部分地约束尖端部115(例如，约束底部区域117)。壁112用于保护弹簧111并在弹簧压缩过程中将弹簧约束在壁内。壁112在尖端处呈锥形，且尖端部被对应地设计成锥形，以便防止尖端部自壁中出来。当在测试过程中形成接触时，接触尖端有时可被卡在焊盘或焊锡球上。利用壁来约束尖端有利于将接触尖端与焊盘或焊锡球分离。

此外，在图11所示的实施例中，壁112的端部朝尖端部115的细的颈部118折转而形成钝角。也就是说，壁112在尖端部115处具有锥形的端部。在一实施例中，尖端部115的底部区域117具有形状与壁112的端部相同的顶端。因此，底部区域117的顶端以与壁112的锥形端相同的方式呈锥形。当弹簧被拉伸至使尖端部115的底部区域117接触壁112的内侧的程度时，形状的相同允许弹簧111以区域而非点的形式接触壁112。在替代实施例中，壁112的端部可朝尖端部115的细的颈部118折转而形成锐角或直角。底部区域117的顶端可以与壁112的端部相同的方式倾斜。应理解，引脚110可具有受壁保护的一侧及不受壁保护的另一侧。如果引脚110的两侧均受壁保护，各侧上的壁无需具有相同的形状。

在此实施例中，引脚110也具有唇部95及扣合端96以用于锁定到导向板上。在替代实施例中，引脚110可设计成单侧的，不具有防护壁及/或不具有唇部95与扣合端96。引脚110也可设计成在引脚基座114的一侧上具有一种弹簧形状、而在引脚基座114的另一侧上具有另一种弹簧形状。引脚110以及将在下文描述的所有引脚在其引脚基座114的一端均具有断裂面88，断裂面88是在制作过程中通过分离引脚所形成的。

双侧引脚的其他实例包括：“正方形”蛇形引脚(图12A)、具有屈曲弹簧力的弯曲引脚(图12B)、具有以摩擦位移来约束接触尖端的移动的导向单元121(引脚基座的延伸部)的弯曲引脚(图12C)、在引脚的各侧具有位于同一平面上的两个对称弯曲的顺应元件的平衡的双弯曲部屈曲引脚(balanced two-curve bucklingpin)(图12D)、具有导向单元122的平衡的双弯曲部屈曲引脚(图12E)、堆叠式“矩形”引脚(图12F)、双侧内弯引脚(图12G)、及在各弹簧单元125中具有止挡件124的双侧外弯引脚(图12H)。在图12C及图12E中，导向单元121及122自引脚基座延伸出并用于约束弹簧的运动。各导向单元121及122具有两个导轨，这两个导轨形成开口以接纳对应的尖端基座的延伸部。本文所述的所有引脚均可设计为单侧的、双侧的、具有防护壁/环绕壁、及/或具有唇部与扣合端。本文所述的所有引脚也可设计成具有以下组合：在引脚基座的一侧上具有一种弹簧形状，而在引脚基座的另一侧上具有另一种弹簧形状。

通过在制作过程中进行更多的工艺操作及利用更多个层，可产生更复杂的引脚结构。例如，引脚130可具有由环绕壁加以保护和约束的弹簧135，所述环绕壁例如包括前壁131、后壁132及两个侧壁133(图13A及13B)。图13A显示引脚130的各个层，图13B显示引脚130的复合视图。环绕壁131-133在结构上连接至引脚基座139。环绕壁131-133自引脚基座139沿弹簧135朝尖端部134延伸。环绕壁131-133用于保护弹簧135并在弹簧压缩过程中将弹簧约束在壁内。环绕壁131-133可在端部呈锥形或倾斜，且尖端部134可设计成对应地呈锥形或倾斜，以便防止尖端部134的底部区域自壁中伸出。

在一实施例中，可在尖端基座形成之前利用一个外加工序层(例如在图2A-图2B及图3A-图3B的操作之间进行该外加工序)形成后壁132，且侧壁133的后层可在后壁132形成之后利用一个另一工序层形成。侧壁133的前层可在图6A-图6B的平坦化操作之后形成(例如可在图6A-图6B与图7A-图7B的操作之间进行所述工序)，且前壁131可在侧壁133的前层形成之后形成。引脚130的底部的两个层136包括后壁132及侧壁133的后层。中间层137包括形成于部分地形成的壁内的弹簧135，且顶部的两个层138包括前壁131及侧壁133的前层。利用这四个外加工序层，弹簧135可在壁131-133的约束下沿所有方向移动。应理解，弹簧135可为图9-12中所示的任何弹簧，且可在各侧上具有不同的形状及/或弹簧系数。引脚130既可为单侧的，也可为双侧的，既可具有也可不具有唇部及扣合端。环绕壁131-133是引脚基座139的一部分且是引脚基座139的延伸部。在一实施例中，前壁131及后壁132在壁上具有孔140，以用于在牺牲蚀刻过程中更快地形成底切(参见图7A-图7B的操作)。通过这些孔，在移除牺牲层以释放引脚的过程中，蚀刻化学品可更快地经过引脚结构下方或进入引脚结构。

因此，已经描述一种用于在基板上制作MEMS互连引脚的技术。应理解，以上说明旨在作为例示性而非限制性说明。在阅读并理解以上说明之后，许多其他实施例对于所属领域的技术人员而言将变得显而易见。因此，本发明的范围应参照随附权利要求及这些权利要求所应具有的整个等价范围加以确定。

尽管已参照具体实例性实施例描述了本发明，但应认识到，本发明并不限于所述的实施例，而是可在附加权利要求的精神和范围内以各种修改及改动形式加以实施。综上所述，本说明书及附图应被视为具有例示性意义而非限制性意义。

Claims (20)

1.一种用于形成微机电系统互连引脚的方法，其特征在于，所述方法包括：

在基板上形成导电层；

在所述导电层上形成牺牲层；

在所述牺牲层上形成所述微机电系统互连引脚，所述微机电系统互连引脚具有附连到框架上的引脚基座，所述框架直接接触所述导电层；

至少部分地移除所述牺牲层；以及

将所述微机电系统互连引脚从所述基板分离。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

通过折断位于所述引脚基座与所述框架之间的接合部，使所述微机电系统互连引脚从所述基板分离。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

形成具有双侧弹簧连接到引脚基座的所述微机电系统互连引脚，其中所述引脚包括唇部及扣合端，所述扣合端用于放置到板的槽中。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述导电层上形成牺牲层还包括：

在所述导电层上形成所述牺牲层，所述牺牲层具有开口以暴露出所述导电层；以及

在所述牺牲层上形成所述引脚及所述框架，所述框架通过所述开口直接接触所述导电层。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成微机电系统互连引脚还包括：

在第一微影操作中形成所述引脚的尖端基座的底部；

在第二微影操作中在所述尖端基座上形成一个或多个接触尖端；以及

在第三微影操作中在所述基板上形成所述引脚的其余部分。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：

形成多个壁，所述壁在结构上连接到所述尖端基座并沿所述微机电系统互连引脚延伸。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微机电系统互连引脚包括：

两个弹簧，从所述引脚基座的两个相对的表面延伸出；以及

两个尖端部，各附连到所述弹簧其中之一的一端。

8.一种用于在两个导电物体之间形成电性接触的微机电系统互连引脚，其特征在于，所述微机电系统互连引脚包括：

引脚基座；

两个弹簧，从所述引脚基座的两个不同表面延伸出；以及

两个尖端部，各附连到所述弹簧其中之一的一端，所述各尖端部包括用以接触所述导电物体其中之一的一个或多个接触尖端，

其中，所述引脚基座的一端具有断裂表面，所述断裂表面是通过用力使所述微机电系统互连引脚从制作有所述微机电系统互连引脚的基板上分离而形成。

9.如权利要求8所述的微机电系统互连引脚，其特征在于，所述两个弹簧具有不同的形状或不同的弹簧常数。

10.如权利要求8所述的微机电系统互连引脚，其特征在于，所述两个尖端部具有不同数量的接触尖端或不同形状的接触尖端。

11.如权利要求8所述的微机电系统互连引脚，其特征在于，所述引脚基座包括多个唇部及用于锁定到平台的槽中的多个扣合端。

12.如权利要求8所述的微机电系统互连引脚，其特征在于，所述弹簧至少其中之一具有于同一平面上的两个对称弯曲的元件。

13.如权利要求8所述的微机电系统互连引脚，其特征在于，所述引脚基座具有从所述引脚基座延伸出的两个引导单元，各用于接纳对应尖端部的延伸部，以约束对应弹簧的运动。

14.如权利要求8所述的微机电系统互连引脚，其特征在于，还包括：

防护壁，连接到所述引脚基座并沿所述弹簧的两侧从所述引脚基座朝所述尖端部延伸。

15.如权利要求14所述的微机电系统互连引脚，其特征在于，所述壁在所述尖端处呈锥形并且所述尖端部具有对应的锥形部。

16.如权利要求8所述的微机电系统互连引脚，其特征在于，还包括：

多个壁，环绕所述弹簧并部分地环绕所述尖端部，用于进行保护及约束，所述壁是所述引脚基座的延伸以环绕所述弹簧及部分地环绕所述尖端部的一部分。

17.如权利要求16所述的微机电系统互连引脚，其特征在于，所述壁包括多个孔。

18.一种用于在两个导电物体之间形成电性接触的微机电系统互连引脚，其特征在于，所述微机电系统互连引脚包括：

引脚基座；

弹簧，从所述引脚基座的表面延伸出；以及

尖端部，附连到所述弹簧的一端，所述尖端部包括一个或多个接触尖端用以接触所述导电物体其中之一；

其中，所述引脚基座的一端具有断裂表面，所述断裂表面是通过用力使所述微机电系统互连引脚从制作有所述微机电系统互连引脚的基板上分离而形成。

19.如权利要求18所述的微机电系统互连引脚，其特征在于，还包括：

第二弹簧，从所述引脚基座的不同表面延伸出；以及

第二尖端部，附连到所述第二弹簧的一端，所述第二尖端部包括一个或多个接触尖端，用以接触所述导电物体中的另一个。

20.如权利要求18所述的微机电系统互连引脚，其特征在于，所述引脚基座包括多个唇部及用于锁定到平台的槽中的多个扣合端。

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