DE112007000210T5

DE112007000210T5 - Kontaktvorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE112007000210T5
Application number: DE112007000210T
Authority: DE
Inventors: Kivoto Nakamura; Hiroshi Arikawa; Yoshiaki Moro; Hirokazu Sanpei
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2006-01-19
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2008-11-06
Also published as: US7800386B2; JPWO2007083769A1; JP4691112B2; WO2007083769A1; US20090184728A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Kontaktvorrichtung, welches aufweist:
einen Schritt des Bildens eines ersten leitenden Films auf einer Stützschicht;
einen Schritt des Bildens eines zweiten leitenden Films enthaltend ein Metall oder eine Metalllegierung auf dem ersten leitenden Film;
einen Schritt des Bildens eines dritten leitenden Films auf dem zweiten leitenden Film; und
einen Schritt des Durchführens einer Wärmebehandlung in einer Sauerstoffatmosphäre, um eine Oberflächenschicht zu bilden, die in Kontakt mit einem zugewandten Kontakt gebracht wird, welche Oberflächenschicht ein Oxidationsprodukt des Metalls in dem zweiten leitenden Film enthält, welches Metall diffundiert, um von einer Oberfläche des dritten leitenden Films abgeschieden zu werden, und oxidiert wurde.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen der Kontaktvorrichtung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Kontaktvorrichtung, die für eine Kontaktvorrichtung zu verwenden ist, die einen kleinen Kontaktdruck wie ein MEMS(mikroelektromechanisches System)-Schalter hat, und auf ein Verfahren zum Herstellen der Kontaktvorrichtung.
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf die nachfolgend genannten Japanischen Patentanmeldungen. Wenn die Einbeziehung von Dokumenten in irgendeinem bezeichneten Staat anwendbar ist, wird der Inhalt der nachfolgend genannten Japanischen Patentanmeldungen hier einbezogen.

1. Japanische Patentanmeldung Nr. 2006-11028 , eingereicht am 19. Januar 2006
2. Japanische Patentanmeldung Nr. 2006-208841 , eingereicht am 31. Juli 2006.

STAND DER TECHNIK
Als ein Beispiel für einen MEMS-Schalter beschreiben die nachfolgend identifizierten Patentliteratur 1 und Patentliteratur 2 eine auf einem Si-Substrat oder dergleichen gebildete Kontaktvorrichtung, die durch einen Waferprozess hergestellt wurde. Derartige Kontaktvorrichtung ist ein Schalter mit einem sich bewegenden Kontakt, der durch ein Bimetall oder eine bimorphe Anordnung versetzt wird, und der mit einer sehr geringen Antriebsenergie arbeitet.
Da ein derartiger MEMS-Schalter einen sehr kleinen Kontaktdruck von 10 mN oder weniger hat, kann der Schalter als Material seiner Kontakte ein weiches Metall verwenden, um den Kontaktwiderstand zwischen den Kontakten herabzusetzen. Das Material der für diesen Zweck verwendeten Kontakte Au oder Legierungen von Au sein.

Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2003-281988
Patentliteratur 2: Japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2004-055410

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Die Verwendung eines weichen Metalls als das Material der Kontakte verringert den Kontaktwiderstand und ergibt bevorzugte elektrische Eigenschaften. Jedoch können aneinander liegende Kontakte aus einem weichen Metall aneinanderhaften und möglicherweise die Funktion des Schalters beeinträchtigen. Das Problem hier besteht darin, dass eine Verschmelzung, die während des Herstellungsprozesses erfolgt, die Produktionsausbeute herabsetzt, während eine Fusion, die nach dem Einbau erfolgt, die Lebensdauer der gesamten Schaltung, in die dieser problematische Schalter eingebaut ist, beeinträchtigt.
Eine Kontaktvorrichtung, die einen großen Kontaktdruck von 10 mN oder größer hat, kann einen dünnen Oxidfilm wie einen Rhodium(Rh)-Oxidfilm an dem Berührungsübergang der Kontakte haben. Kontakte mit einer derartigen Beschichtung können eine größere Lebensdauer haben, aber sie haben einen höheren Kontaktwiderstand zwischen sich. Daher sind derartige beschichtete Kontakte nicht geeignet für die vorbeschriebene Kontaktvorrichtung, die einen kleinen Kontaktdruck hat.
Zusammengefasst sind die Verhinderung einer verkürzten Lebensdauer von Kontakten aufgrund von Adhäsion und die Verhinderung gegen eine Verschlechterung von elektrischen Eigenschaften aufgrund des Kontaktwiderstands zwischen den Kontakten gegeneinander abzuwägen, und sowohl eine größere Lebensdauer als auch ein niedrigerer Kontaktwiderstand sind nicht leicht gleichzeitig zu realisieren.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des vorgenannten Problems im Stand der Technik gemacht, und sie hat das Ziel, eine Kontaktvorrichtung vorzusehen, die eine längere Lebensdauer der Kontakte und einen niedrigeren Kontaktwiderstand zwischen den Kontakten haben kann, sowie ein Verfahren zum Herstellen der Kontaktvorrichtung.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kontaktvorrichtung, die das vorgenannte Problem überwinden kann, und ein Verfahren zum Herstellen der Kontaktvorrichtung anzugeben. Diese Aufgabe kann durch in den unabhängigen Ansprüchen beschriebene Kombinationen gelöst werden. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere vorteilhafte und beispielhafte Kombinationen der vorliegenden Erfindung.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Um das vorgenannte Problem zu überwinden, ist gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Kontaktvorrichtung vorgesehen, welches enthält: einen Schritt des Bildens eines ersten leitenden Films auf einer Stützschicht; einen Schritt des Bildens eines zweiten leitenden Films enthaltend ein Metall oder eine Metalllegierung auf dem ersten leitenden Film; einen Schritt des Bildens eines dritten leitenden Films auf dem zweiten leitenden Film; und einen Schritt des Durchführens einer Wärmebehandlung in einer Sauerstoffatmosphäre, um eine Oberflächenschicht zu bilden, die in Kontakt mit einem zugewandten Kontakt gebracht wird, welche Oberflächenschicht ein Oxidationsprodukt des Metalls in dem zweiten leitenden Film enthält, welches Metall diffundiert, um sich von der Oberfläche des dritten leitenden Films abzuscheiden, und oxidiert wurde. Durch dieses Verfahren wird ein sehr dünne Oberflächenschicht, die das Oxidationsprodukt des Metalls oder der Metalllegierung, das/die in dem zweiten lei tenden Film enthalten ist, enthält, auf der Oberfläche des Kontakts gebildet. Die Oberflächenschicht erhöht nicht den Kontaktwiderstand des Kontakts, während sie eine Adhäsion zwischen Kontakten verhindert. Demgemäß wird eine Kontaktvorrichtung mit einer hohen Produktionsausbeute, einer langen Lebensdauer und guten elektrischen Eigenschaften hergestellt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es bei dem vorgenannten Verfahren bevorzugt, dass die Temperatur für die Wärmebehandlung niedriger ist als eine Temperatur, bei der das Metall oder die Metalllegierung eine Legierung mit dem ersten leitenden Film bildet. Bei einer derartigen Temperatur wird das Metall oder die Metalllegierung in dem zweiten leitenden Film wirksam in den dritten leitenden Film diffundiert. Der erste leitende Film wird aufgrund der Legierungsbildung nicht härter, und die elektrischen Eigenschaften werden nicht verschlechtert.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist es bei dem vorgenannten Verfahren bevorzugt, dass die Temperatur für die Wärmebehandlung niedriger als eine Temperatur ist, bei der das Metall oder die Metalllegierung eine Legierung mit dem dritten leitenden Film bildet. Bei einer derartigen Temperatur wird das Metall oder die Metalllegierung in dem zweiten leitenden Film wirksam in den dritten leitenden Film diffundiert und weiterhin wirksam von der Oberfläche des dritten leitenden Films abgeschieden.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist es bei dem vorgenannten Verfahren bevorzugt, dass ein Diffusionskoeffizient, bei dem das Metall oder die Metalllegierung in den dritten leitenden Film diffundiert, größer ist als ein Diffusionskoeffizient, bei dem das Metall oder die Metalllegierung in den ersten leitenden Film diffundiert. Bei derartigen Diffusionskoeffizienten wird das Metall oder die Metalllegierung wirksamer in dem dritten leitenden Film als in dem ersten leitenden Film diffundiert. Daher kann eine Kontaktvorrichtung mit einer gewünschten Struktur wirksam hergestellt werden.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel enthält bei dem vorgenannten Verfahren das Metall oder die Metalllegierung Nickel (Ni). die Verwendung Ni, das leicht herzustellen und kostengünstig ist, verbessert die Produktionsausbeute und kann eine Kontaktvorrichtung mit einer langen Lebensdauer und ausgezeichneten elektrischen Eigenschaften ergeben.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel enthält bei dem vorgenannten Verfahren der erste leitende Film Gold (Au), und der dritte leitende Film enthält Gold (Au) oder eine Gold-Palladium(Au-Pd)-Legierung. Daher kann eine Kontaktvorrichtung mit langer Lebensdauer die ausgezeichnete elektrische Eigenschaften wie einen niedrigen Kontaktwiderstand hat und die auch chemisch stabil ist, hergestellt werden.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist es bei dem vorgenannten Verfahren bevorzugt, dass der Gehalt an Palladium in dem dritten leitenden Film 20 Atomprozent oder niedriger ist. Bei einem derartigen Gehalt kann der dritte leitende Film auf einem niedrigen elektrischen Widerstandswert gehalten werden.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel enthält bei dem vorgenannten Verfahren die Oberflächenschicht das Oxidationsprodukt des Metalls oder der Metalllegierung in einer Tiefe bei oder über 30 nm von der Ober fläche der Oberflächenschicht. Dies kann eine Adhäsion zwischen Kontakten verhindern, ohne dass der Kontaktwiderstand des Kontakts erhöht wird.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine durch das vorgenannte Verfahren hergestellte Kontaktvorrichtung vorgesehen. Daher wird eine Kontaktvorrichtung mit guten elektrischen Eigenschaften, einer hohen Ausbeute und einer langen Lebensdauer erhalten.
Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kontaktvorrichtung mit einem Kontakt vorgesehen, der enthält: einen Metallfilm aus einem Metall oder einer Metalllegierung; einen auf dem Metallfilm gebildeten leitenden Film; und eine Oberflächenschicht, die in Kontakt mit einem zugewandten Kontakt gebracht wird, welche Oberflächenschicht ein Oxidationsprodukt des Metalls oder der Metalllegierung enthält, wobei sich das Oxidationsprodukt aus einer Wärmebehandlung des Metallfilms und des leitenden Films in einer Sauerstoffatmosphäre, um das Metall in dem Metallfilm in den leitenden Film zu diffundieren und das Metall aus einer Oberfläche des leitenden Films abzuscheiden, um oxidiert zu werden, ergibt. Daher kann eine sehr dünne Oberflächenschicht auf der Oberfläche des Kontakts gebildet werden, so dass eine Adhäsion von diesem verhindert werden kann, ohne dass de Kontaktwiderstand erhöht wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel enthält in der vorgenannten Kontaktvorrichtung die Oberflächenschicht das Oxidationsprodukt des Metalls oder der Metalllegierung in einer Tiefe von 30 nm oder darüber von der Oberfläche der Oberflächenschicht. Daher kann eine Adhäsion zwischen Kontakten ohne Erhöhung des Kon taktwiderstands bei den Kontakten verhindert werden.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel enthält in der vorgenannten Kontaktvorrichtung das Metall oder die Metalllegierung Nickel (Ni). Daher kann die vorgenannte Kontaktvorrichtung mit einem Material gebildet werden, das kostengünstig und leicht herzustellen ist.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel diffundiert bei der vorgenannten Kontaktvorrichtung das Metall oder die Metalllegierung, das/die in dem Metallfilm enthalten ist, durch Erwärmung in den leitenden Film, um schließlich die Kontaktoberfläche zu erreichen. Daher kann die Oberflächenschicht, wenn sie abgenutzt ist, wieder hergestellt werden.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel wird bei der vorgenannten Kontaktvorrichtung der Metallfilm durch eine leitende Stützschicht gestützt, die aus einem Material besteht, in das das Metall oder die Metalllegierung schwerer als in den leitenden Film diffundiert. Dies ermöglicht, dass das Metall oder die Metalllegierung, das/die die Metallschicht bildet, wirksam diffundiert wird.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel enthält bei der vorgenannten Kontaktvorrichtung die leitende Stützschicht Gold (Au), und der leitende Film enthält (Au) oder eine Gold-Palladium(Au-Pd)-Legierung. Daher kann ein Kontakt, der chemisch stabil ist und einen niedrigen Kontaktwiderstand hat, gebildet werden.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist es bei der vorgenannten Kontaktvorrichtung bevorzugt, dass der Gehalt an Palladium in dem leitenden Film 20 Atomprozent oder niedriger ist. Bei einem derartigen Gehalt kann der elektrische Widerstand des dritten leitenden Films niedrig gehalten werden.
Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kontaktvorrichtung vorgesehen, welche enthält: einen auf einer Stützschicht befestigten festen Kontakt; ein Betätigungsglied, das sich nahe zu und weg von der Stützschicht bewegt; und einen bewegten Kontakt, der auf dem Betätigungsglied gehalten wird, um in und außer Kontakt mit dem festen Kontakt durch die Hin- und Herbewegung des Betätigungsglieds gebracht zu werden. Die Kontaktvorrichtung wird elektrisch leitend, wenn der feste Kontakt und der bewegte Kontakt in Kontakt gebracht sind. Der feste Kontakt enthält: einen ersten leitenden Film, der auf der Stützschicht gebildet ist; einen zweiten leitenden Film, der auf dem ersten leitenden Film gebildet ist und ein Metall oder eine Legierung des Metalls enthält; einen dritten leitenden Film, der auf dem zweiten leitenden Film gebildet ist; und eine Oberflächenschicht, die in Kontakt mit dem bewegten Kontakt gebracht ist, welche Oberflächenschicht ein Oxidationsprodukt des Metalls in dem zweiten leitenden Film enthält, welches Oxidationsprodukt sich aus einer Wärmebehandlung in einer Sauerstoffatmosphäre zum Diffundieren des Metalls in dem zweiten leitenden Film für das Abscheiden des Metalls von einer Oberfläche des dritten leitenden Films, um oxidiert zu werden, ergibt. Daher ist es möglich, eine Kontaktvorrichtung mit verringerter Verschmelzung, einer hohen Produktionsausbeute, einer langen Lebensdauer, einem niedrigen Kontaktwiderstand und ausgezeichneten elektrischen Eigenschaften zu verwenden.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel enthält in der vorgenannten Kontaktvorrichtung der bewegte Kontakt: einen ersten leitenden Film, der auf dem Betätigungsglied gebildet ist; einen zweiten leitenden Film, der auf dem ersten leitenden Film gebildet und ein Metall oder eine Legierung des Metalls enthält; einen dritten leitenden Film, der auf dem zweiten leitenden Film gebildet ist; und eine Oberflächenschicht, die in Kontakt mit dem festen Kontakt gebracht ist, welche Oberflächenschicht ein Oxidationsprodukt des Metalls oder der Metalllegierung in dem zweiten leitenden Film enthält, wobei sich das Oxidationsprodukt aus einer Wärmebehandlung in einer Sauerstoffatmosphäre zum Diffundieren des Metalls oder Metalllegierung in dem zweiten leitenden Film für das Abscheiden des Metalls oder der Metalllegierung von einer Oberfläche des dritten leitenden Films, um oxidiert zu werden, ergibt. Daher wird eine Kontaktvorrichtung mit einem dicken Kontakt, der als ein Kontakt für verschiedene Kontaktvorrichtungen verwendet werden kann, gebildet.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel enthält bei der vorgenannten Kontaktvorrichtung das Betätigungsglied eine piezoelektrische Materialschicht, die sich dehnt oder zusammenzieht, wenn eine Spannung an sie angelegt wird. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel enthält die Betätigungsvorrichtung in der vorgenannten Kontaktvorrichtung: eine Heizvorrichtung, die Wärme erzeugt, wenn ihr ein Strom zugeführt wird; und eine bimorphe Vorrichtung, die ein Teil enthält, das sich bei Erwärmung durch die Heizvorrichtung ausdehnt. Daher wird eine Kontaktvorrichtung erhalten, die mit geringer Elektrizität arbeitet und einen niedrigen Kontaktwiderstand, eine hohe Ausbeute und eine lange Lebensdauer hat.
Gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Schalter vorgesehen, der die vorgenannte Kontaktvorrichtung enthält und der in einer Halbleiter-Prüfvorrichtung ein Prüfsignal verbindet oder trennt. Daher wird eine Halbleiter-Prüfvorrichtung von langer Lebensdauer erhalten, die Prüfsignale schalten kann, ohne sie zu verschlechtern.
Gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Halbleiter-Prüfvorrichtung vorgesehen, die den vorgenannten Schalter enthält. Daher wird eine Halbleier-Prüfvorrichtung mit langer Lebensdauer erhalten, die aufgrund ihrer Fähigkeit, Prüfungen durch Umschalten zwischen verschiedenen Prüfsignalen durchzuführen, sehr vielseitig ist.
Gemäß dem siebenten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Sonde einer Halbleiter-Prüfvorrichtung vorgesehen, die an ihrer Spritze enthält: einen Metallfilm, der aus einem Metall oder einer Metalllegierung besteht; einen leitenden Film der auf dem Metallfilm gebildet ist; und eine Oberflächenschicht, die in Kontakt mit einem zugewandten Kontaktflecken gebracht ist, welche Oberflächenschicht ein Oxidationsprodukt des Metalls oder Metalllegierung enthält, wobei sich das Oxidationsprodukt aus einer Wärmebehandlung des Metallsfilms und des leitenden Films in einer Sauerstoffatmosphäre zum Diffundieren des Metalls in dem Metallfilm in den leitenden Film für die Abscheidung des Metalls von einer Oberfläche des leitenden Films, um oxidiert zu werden, ergibt. Daher kann ein Halbleiter unter Verwendung einer Sonde, die einen niedrigen Kontaktwiderstand und eine lange Lebensdauer hat, geprüft werden. Wenn die Oberflächenschicht der Sonde abgenutzt ist, kann eine Wärmebehandlung die Oberflächenschicht wieder herstellen, was zu einer weiteren Verlängerung der Lebensdauer der Sonde führt.
Gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Halbleiter-Prüfvorrichtung vorgesehen, die die vorgenannte Sonde aufweist. Daher wird eine Halbleiter-Prüfvorrichtung erhalten, die eine Sonde mit einem kleinen Kontaktwiderstand hat und die genaue Prüfungen über einen langen Zeitraum durchführen kann.
Die Zusammenfassung beschreibt nicht notwendigerweise alle erforderlichen Merkmale der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann auch eine Unterkombination der vorbeschriebenen Merkmale sein.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Bei der vorgenannten Kontaktvorrichtung und dem Verfahren zum Herstellen der Kontaktvorrichtung kann eine Kontaktvorrichtung, die einen kleinen Kontaktdruck hat, eine Haftung zwischen Kontakten ohne Erhöhung des Kontaktwiderstands verhindern. D. h., diese Kontaktvorrichtung hat eine Oberflächenschicht enthaltend das Oxidationsprodukt eines Metalls oder einer Metalllegierung auf der Oberfläche des Kontakts, der mit einem zugewandten Kontakt in Kontakt gebracht ist. Wie später beschrieben wird, ist diese Oberflächenschicht sehr dünn, was verhindert, dass der leitende Film härter wird, und eine Zunahme des Kontaktwiderstands an den Kontakten verhindert, obwohl die Oberflächenschicht ein Oxid enthält, das im Allgemeinen nicht leitend ist. Mit der zwischen den einander zugewandten Kontakten liegenden Oberflächenschicht wird eine Haftung zwischen den Kontakten verhindert.
Es ist möglich, eine derartige Oberflächenschicht zu bilden, indem ein Metall oder eine Metalllegierung in einen leitenden Film diffundiert wird, der die zu bildende Oberflächenschicht stützt, und das Metall oder die Metalllegierung, die diffundiert und von der Oberfläche des leitenden Films abgeschieden wird, einer Sauerstoffatmosphäre ausgesetzt wird.
Die Zusammenfassung beschreibt nicht notwendigerweise alle erforderlichen Merkmale der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann auch eine Unterkombination der vorbeschriebenen Merkmale sein.
KURZBESCHRIEBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Querschnitt eines Kontakts 10 einer Kontaktvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel während der Herstellung.
2 ist ein Querschnitt, der die Struktur eines Kontakts 10 einer Kontaktvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
3 ist ein Diagramm, das die Verteilung von metallischen Elementen zeigt, die von der Oberfläche des Kontakts 10 in der Dickenrichtung gemessen wurde.
4 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Kontaktwiderstands von der Pd-Konzentration bei dem Kontakt 10 und das Auftreten von Adhäsion zwischen dem Kontakt 10 und einem anderen Kontakt zeigt.
5 ist eine Draufsicht auf einen beispielhaften bimorphen Schalter 100, der die Kontaktvorrichtung nach 2 enthält.
6 ist ein Querschnitt entlang der Linie I-I in 5.
7 ist ein Querschnitt eines Mikroschalters 200.
8 ist eine perspektivische Ansicht eines Substrats 206.
9 zeigt einen Substratherstellungsschritt, einen Herstellungsschritt für ein bewegtes Teil und einen Leitungsbildungsschritt bei der Herstellung des Mikroschalters 200.
10 zeigt einen Schritt der Bildung eines Durchgangslochs bei der Herstellung des Mikroschalters 200.
11 zeigt einen Herstellungsschritt für ein Verbindungssubstrat bei der Herstellung des Mikroschalters 200.
12 zeigt einen Befestigungsschritt bei der Herstellung des Mikroschalters 200.
13 zeigt einen elektrischen Verbindungsschritt bei der Herstellung des Mikroschalters 200.
14 zeigt einen Abdichtungsschritt bei der Herstellung des Mikroschalters 200.
15 zeigt ein gesamtes Verbindungssubstrat 212.
16 zeigt ein gesamtes Substrat 206.
17 zeigt ein gesamtes Substrat 216.
18 zeigt einen Befestigungsschritt, einen Abdichtungsschritt und einen elektrischen Verbindungsschritt.
19 zeigt einen Zerteilungsschritt.
20 zeigt beispielhaft die gesamte Struktur einer Halbleiter-Prüfvorrichtung 400, die Kontaktvorrichtungen verschiedener Art enthält.
21 zeigt beispielhaft die Funktionen eines Auswahlschalters 201 und eines Sondenstifts 301, die Beispiele für in einer Halbleiter-Prüfvorrichtung 401 enthaltene Kontaktvorrichtungen sind.
22 zeigt die Form und die Struktur des Sondenstifts 310, der auf der Halbleiter-Prüfvorrichtung 401 angeordnet ist.
23 zeigt beispielhaft die Funktionen eines Auswahlschalters 201 und eines Sondenstifts 320, die Beispiele für in der Halbleiter-Prüfvorrichtung 400 enthaltene Kontaktvorrichtungen sind.
24 zeigt die Form und Struktur des Sondenstifts 320, der auf der Halbleiter-Prüfvorrichtung 402 angeordnet ist.
BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend im Wege von Ausführungsbeispielen beschrieben, die die in den Ansprüchen wiedergegebene Erfindung nicht beschränken sollen. Kombinationen von in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen sind nicht notwendigerweise wesentlichen für die durch die Erfindung erhal tene Lösung.
1 ist ein Querschnitt einer geschichteten Struktur eines Kontakts 10, die während eines Vorgangs der Herstellung einer Kontaktvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel betrachtet wird. Wie in 1 gezeigt ist, enthält der Kontakt 10 einen ersten leitenden Film 12, der auf der Oberflächen einer Basis 11 gebildet ist, und einen zweiten leitenden Film 13 und dritten leitenden Film 14, die aufeinander folgend auf dem ersten leitenden Film 12 angeordnet sind.
Der Vorgang der Herstellung des Kontakts 10 wird nun erläutert. Zuerst wird der erste leitende Film 12 durch Plattieren von Gold (Au) auf der Oberfläche der aus einem Isolator oder einem Dielektrikum bestehenden Basis 11 gebildet.
Dann wird der nur aus Nickel oder einer Nickel-Chrom(Ni-Cr)-Legierung bestehende zweite leitende Film 13 auf dem ersten leitenden Film 12 mit einer dicke von 100 nm oder mehr gebildet. Aus einer Gold-Palladium(Au-Pd)-Legierung, in der der Gehalt von Palladium 20 Atomprozent oder weniger beträgt, bestehende dritte leitende Film 14 wird mit einer Dicke von 1 μm oder weniger auf dem zweiten leitenden Film 13 gebildet. Der zweite leitende Film 13 und der dritte leitende Film 14 werden durch Sputtern aufgebracht. Somit wird der Kontakt 10 mit der in 1 gezeigten geschichteten Struktur gebildet. Es ist zu beachten, dass der Kontakt 10 sich noch immer im Herstellungsprozess befindet und durch eine nachfolgend beschriebene Wärmebehandlung fertig gestellt wird.
2 ist ein Querschnitt einer fertig gestellten geschichteten Struktur des Kontakts 10, der der Wärmebehandlung unterzogen wurde. Wie in 2 gezeigt ist, ist das Metall oder die Metalllegierung in dem zweiten leitenden Film 13 wärmebehandelt und als diffundiertes Metall 16 in den dritten leitenden Film 14 diffundiert, und es ist schließlich bei Erreichen der Oberfläche des dritten leitenden Films 14 abgeschieden. Die Wärmebehandlung wird unter einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre durchgeführt und das von der Oberfläche des dritten leitenden Films 14 abgeschiedene, diffundierte Metall 16 wird der Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre ausgesetzt und oxidiert. Daher wird ein Oxidationsprodukt 15 des diffundierten oder abgeschiedenen Metalls oder der Metalllegierung auf und über der Oberfläche des dritten leitenden Films 14 gebildet. Bei dem vorliegenden Beispiel wird der in 1 gezeigte Kontakt 10 für die Wärmebehandlung in Raumluft oder in einem Sauerstoffgas auf 250°C erwärmt.
Der wie vorstehend beschrieben wärmebehandelte Kontakt 10 hat das Oxidationsprodukt 15, das sich aus dem nahe der Oberfläche des dritten leitenden Films 14 oxidierten, diffundierten Metall 16 ergibt. Daher wird eine Oberflächenschicht 17, die das Oxidationsprodukt 15 des diffundierten Metalls 16 enthält, auf und über dem dritten leitenden Film 14 gebildet.
Es ist bevorzugt, dass die Dicke des dritten leitenden Films 14 unter Berücksichtigung des Diffusionskoeffizienten für das diffundierte Metall 16 so bestimmt wird, dass die Wärmebehandlung das diffundierte Metall 16 so treibt, dass es die Oberfläche des dritten leitenden Films 14 erreicht. Es ist zu berücksichtigen, dass die Dicke der zu bildenden Oberflächenschicht 17 durch die Dichte und Diffusions energie des dritten leitenden Films 14 bestimmt wird, da die Dicke der Oberflächenschicht 17 im Allgemeinen dieselbe wird ungeachtet der Temperatur der wärme und der Dicke des dritten leitenden Films 14. Damit der Kontaktwiderstand bei dem Kontakt 10 beispielsweise 0,5 Ω oder weniger beträgt, ist die Dicke der Oberflächenschicht 17 vorzugsweise 30 nm oder weniger.
Das Metall oder die Metalllegierung, das/die in dem zweiten leitenden Film 13 enthalten ist, kann auch in den ersten leitenden Film 12 diffundieren. Wenn der erste leitende Film 12 einen Diffusionskoeffizienten hat, der niedriger als der des dritten leitenden Films 14 ist, kann das Metall oder die Metalllegierung effizient in den dritten leitenden Film 14 diffundieren.
Damit das Metall oder die Metalllegierung, das/die in dem zweiten leitenden Film 13 enthalten ist, zu der Oberfläche des dritten leitenden Films in einem solchen Zustand diffundiert, dass es/sie in ein wirksames Oxid umgebildet wird, ist es bevorzugt, dass die Temperatur der Wärme für die Wärmebehandlung niedriger als die Temperatur ist, bei der der zweite leitende Film 13 und der dritte leitende Film 14 materiell miteinander legiert werden. Weiterhin ist es bevorzugt, damit das Metall oder die Metalllegierung, das/die in dem zweiten leitenden Film 13 enthalten ist, wirksam in den dritten leitenden Film 14 diffundiert, dass die Temperatur der Wärme für die Wärmebehandlung niedriger als die Temperatur ist, bei der der zweite leitende Film 13 und der erste leitende Film 12 materiell miteinander legiert werden.
Die Kombination von Materialien für die Kontaktvorrichtung in vollständiger Betrachtung derartiger Be dingungen wie vorstehend ist, jedoch nicht beschränkt hierauf, Gold (Au) für den ersten leitenden Film 12, eine Nickel-Chrom(Ni-Cr)-Legierung für den zweiten leitenden Film und eine Gold-Palladium(Au-Pd)-Legierung für den dritten leitenden Film 14, wie bereits in dem Beispiel erwähnt ist.
3 ist ein Diagramm, das das Ergebnis der Messung durch eine spektroskopische Auger-Messvorrichtung hinsichtlich der Tiefenverteilung der Konzentrationen der metallischen Elemente des Kontakts 10 nach der Wärmebehandlung aufzeichnet, gemessen von der Oberfläche des Kontakts 10 abwärts. In 3 zeigt die vertikale Achse die Konzentrationen (at.%) der metallischen Elemente im linearen Maßstab an, und die horizontale Achse zeigt die Tiefe in Dickenrichtung (nm), gemessen von der Oberfläche des Kontakts, im linearen Maßstab an. Wie in 3 gezeigt ist, hat die Oberflächenschicht 17, die auch die Oberfläche der dritten leitenden Schicht 14 ist, reichlich Ni des diffundierten Metalls 16 und reichlich Sauerstoff in den Tiefen, die nicht tiefer als etwa 20 nm sind, was annehmen lässt, dass das Oxidationsprodukt 15 von Ni gebildet wurde. Dieses Oxidationsprodukt 15 verhindert, dass die Kontakte aneinander haften, wie später beschrieben wird.
Da die das Oxidationsprodukt 15 von Ni enthaltende Oberflächenschicht 17 eine sehr geringe Dicke von etwa 20 nm hat, wie vorstehend erwähnt ist, wird angenommen, dass ein Tunnelstrom selbst durch einen solchen Bereich fließt, in welchem das Oxidationsprodukt von Ni vorhanden ist. Weiterhin ist, wie in 3 gezeigt ist, in dem dritten leitenden Film 14 vorhandenes Au auch auf der Oberfläche des Kontakts 10 vorhanden. Dies offenbart, dass das Oxidationsprodukt 15, das die Oberfläche des Kontakts 10 bedeckt, sehr dünn ist. Daher können, wenn der Kontakt 10 in Kontakt mit einem anderen Kontakt gebracht wird, sie einen niedrigeren Kontaktwiderstand zwischen sich haben, selbst wenn der Kontaktdruck kleiner ist.
4 ist ein Diagramm, das das Ergebnis der Auswertung des Kontaktwiderstands zwischen den Kontakten und das Auftreten einer Fixierung zwischen den Kontakten bei einer Kontaktvorrichtung, die den nach dem vorbeschriebenen Verfahren hergestellten Kontakt 10 enthält, aufzeichnet. In 4 zeigt die vertikale Achse auf der linken Seite den Kontaktwiderstand im linearen Maßstab an, und die vertikale Achse auf der rechten Seite zeigt das Auftreten der Fixierung an. Die horizontale Achse zeigt die Konzentration (at.%) von Pd in dem dritten leitenden Film 14 im linearen Maßstab an. Das Auftreten der Fixierung wird auf der Grundlage des Verhältnisses der Anzahl von Kontaktvorrichtungen, die eine Fixierung bewirkt haben, zu der Gesamtanzahl von Kontaktvorrichtungen auf einem einzelnen Wafer ausgewertet, auf dem, wie später beschrieben wird, eine Vielzahl von Kontakten gebildet und jeweils in den Kontaktvorrichtungen angeordnet wurden. Diese Auswertung wird angezeigt durch "Auftreten (%) des Anhaftens während des Prozesses". Weiterhin wurde zum Vergleich dieselbe Auswertung für Kontaktvorrichtungen gegeben, die den Kontakt 10 mit der in 1 gezeigten geschichteten Struktur enthalten, auf dem keine Oberflächenschicht 17 gebildet ist, und zusammen in 4 aufgezeichnet. Auch wird, wie später beschrieben wird, da die vorliegende Kontaktvorrichtung eine durch Wärme angetriebene Betätigungsvorrichtung enthält, die Kontaktvorrichtung in eine tatsächliche Operation selbst durch einen Temperaturanstieg bei dem Prozess betätigt. Demgemäß be steht eine starke Wechselbeziehung des "Auftretens (%) des Anhaftens während des Prozesses" mit dem Auftreten des Anhaftens bei tatsächlichen Operationen.
Wie in 4 gezeigt ist, zeigen die Kontakte mit der das Oxidationsprodukt von Ni enthaltenden Oberflächenschicht gemäß dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel einen niedrigen Pegel des gegenseitigen Anhaftens, welcher Pegel ungeachtet der Konzentrationen von Pd konstant ist, wodurch angezeigt wird, dass die Kontakte nicht leicht zusammenhaften.
Unterdessen ist der Kontaktwiderstand zwischen den Kontakten konstant bei einem niedrigen Pegel ungeachtet der Konzentrationen von Pd bis zu einer Pd-Konzentration von 20 at.%, oberhalb der der Kontaktwiderstand einen gewissen Anstieg zeigt. Die Kontakte mit der das Oxidationsprodukt von Ni enthaltenden Oberflächenschicht 17 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigen einen gewissen Pegel von Veränderung des Kontaktwiderstands zwischen den Kontakten in Abhängigkeit von der Dicke der das Oxidationsprodukt von Ni enthaltenden Oberflächenschicht.
Demgegenüber zeigen die Kontakte, die keine ein Oxidationsprodukt von Ni enthaltende Oberflächenschicht haben, eine Schwankung des Kontaktwiderstands und der Zwanglosigkeit des Anhaftens in Abhängigkeit von den Konzentrationen von Pd in der Au-Pd-Legierung, die in der obersten Schicht der Kontakte enthalten ist. Ein Kompromiss zwischen dem Kontaktwiderstand und der Zwanglosigkeit des Anhaftens ist ersichtlich.
5 und 6 zeigen die Konfiguration eines bimorphen Schalters 100, einer Art von MEMS-Schaltern, der die vorbeschriebene Kontaktvorrichtung enthält.
5 ist eine Draufsicht und 6 ist ein Querschnitt entlang der Linie I-I in 5.
Der bimorphe Schalter 100 ist ein Auslegebalken-Schalter mit einem Auslegearm und enthält ein Substrat 126 aus Silizium, ein bimorphes Teil 108, eine bimorphe Stützschicht 110, einen bewegten Kontakt 102 und feste Kontakte 104. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthalten die festen Kontakte 104 die Kontaktvorrichtung, die die in 2 gezeigte Struktur hat.
Das bimorphe Teil 108 dient als der Auslegearm des bimorphen Schalters 100. Das bimorphe Teil 108 enthält ein Teil 106 mit niedrigem Ausdehnungskoeffizienten, ein Teil 130 mit hohem Ausdehnungskoeffizienten, eine Heizvorrichtung 128 und eine Heizelektrode 112. Das Teil 106 mit niedrigem Ausdehnungskoeffizienten besteht aus Siliziumoxid, das einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat. Das Teil 130 mit hohem Ausdehnungskoeffizienten besteht aus metallischem Glas, das einen hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat. Die Heizvorrichtung 128 besteht aus Cr-Pt-Cr und ist innerhalb des Teils 106 mit niedrigem Ausdehnungskoeffizienten vorgesehen. Die Heizelektrode 112 ist mit der Heizvorrichtung 128 verbunden. Das bimorphe Teil 108 hält den bewegten Kontakt 102, der so angeordnet ist, dass er einem in dem Substrat 126 ausgebildeten Durchgangsloch 114 gegenüberliegt.
Die bimorphe Stützschicht 110 besteht aus Siliziumoxid, das auf die Oberfläche des Substrats 126 aufgebracht ist, und stützt das bimorphe Teil 108 an dessen einem Ende.
Das eine Ende der festen Kontakte 104 ist auf der Oberfläche des Substrats 126 befestigt, und sie haben ihren Kontaktbereich an dem anderen Ende, der sich über dem Durchgangsloch 114 von den Querseiten des bewegten Kontakts 102 auf dem bimorphen Teil 108 befindet. Eine Rückflächen-Metallschicht 116 ist auf der Rückfläche des Substrats 126 gebildet.
Das bimorphe Teil 108 erwärmt das Teil 106 mit niedrigem Ausdehnungskoeffizienten und das Teil 130 mit hohem Ausdehnungskoeffizienten durch die Heizvorrichtung 128 und nutzt den Unterschied in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen ihnen aus, wodurch der bewegte Kontakt 102 aufwärts und abwärts angetrieben wird und elektrisch den bewegten Kontakt 102 und die festen Kontakte 104 oberhalb des Durchgangslochs 114 verbindet.
Dieser bimorphe Schalter 100 kann wie folgt hergestellt werden. Ein beispielhaftes Herstellungsverfahren wird nachfolgend kurz erläutert.
Das Verfahren zum Herstellen des bimorphen Schalters 100 enthält einen Schritt zum Bilden des festen Kontakts, einen Schritt zum Bilden einer Opferschicht, einen Schritt zum Bilden des bimorphen Teils, einen Entfernungsschritt und einen Schritt zum Bilden des bewegten Kontakts.
In dem Schritt zum Bilden des festen Kontakts werden ein Au-Film, ein Ni-Film oder Ni-Legierungsfilm und ein AuPd-Film aufeinander folgend auf dem Substrat 126 von unten nach oben zur Bildung einer geschichteten Struktur gebildet, unter Verwendung einer Dünnfilm-Aufbringungstechnik und einer Musterbildungstechnik, wie sie bei der Herstellung einer Halblei tervorrichtung angewendet werden. Danach wird die geschichtete Struktur in einer Sauerstoffatmosphäre so erwärmt, dass Ni in dem Ni-Film oder dem Ni-Legierungsfilm diffundiert wird, von der Oberfläche des AuPd-Films abgeschieden wird und mit Sauerstoff zur Bildung eines Oxidationsprodukts von Ni auf dem AuPd-Film reagiert. Als eine Folge werden die festen Kontakte 104 mit der geschichteten Struktur hergestellt, die aufeinander folgend von unten nach oben den Au-Film, den Ni-Film oder Ni-Legierungsfilm, den AuPd-Film und das Oxidationsprodukt von Ni enthält.
Als Nächstes wird in dem Schritt zum Bilden einer Opferschicht eine Opferschicht, die einen Siliziumoxidfilm enthält, zur Abdeckung der festen Kontakte 104 gebildet. Die Opferschicht wird später die bimorphe Stützschicht 110.
Dann wird in dem Schritt zum Bilden des bimorphen Teils das bimorphe Teil 108 auf der Opferschicht gebildet unter Verwendung einer Dünnfilm-Aufbringungstechnik und einer Musterbildungstechnik, so wie sie bei der Herstellung einer Halbleitervorrichtung verwendet werden.
Dann wird in dem Entfernungsschritt ein Bereich des Substrats 126, der positionsmäßig mit dem Ende der festen Kontakte 104 übereinstimmt, von der Rückfläche des Substrats 126 aus geätzt, so dass das Durchgangsloch 114 zu der Oberfläche des Substrats 126 hin gebildet wird. Dann wird ein Bereich der Opferschicht, der die festen Kontakte 104 bedeckt, entfernt.
Dann werden in dem Schritt des Bildens des bewegten Kontakts durch Aufbringen oder dergleichen von der Rückfläche des Substrats 126 aus ein Au-Film (erster leitender Film), als unterste Schicht, ein Ni-Film oder Ni-Legierungsfilm (zweiter leitender Film) und ein AuPd-Film (dritter leitender Film) aufeinander folgend von unten her gebildet, um eine geschichtete Struktur zu bilden, und die Rückflächen-Metallschicht 116 wird auf der Rückfläche des Substrats 126 gebildet.
Dann wird, um den bewegten Kontakt 102 und die festen Kontakte 104 zu bilden, eine Wärmebehandlung in einer Sauerstoffatmosphäre durchgeführt, so dass in den Bereichen, in denen der bewegte Kontakt 102 und die festen Kontakte 104 zu bilden sind, Ni durch den AuPd-Film diffundieren kann, um an der Oberfläche des AuPd-Films abgeschieden zu werden und mit Sauerstoff zur Bildung eines Oxidationsprodukts von Ni (Oberflächenschicht) auf der Oberfläche des AuPd-Films zu reagieren. Als eine Folge wird der bewegte Kontakt 102 auf einer Oberfläche des Teils 130 mit hohem Ausdehnungskoeffizienten, die dem Durchgangsloch 114 des Substrats 126 gegenüberliegt, gebildet, und die festen Kontakte 104 werden wie vorstehend beschrieben an den dem bewegten Kontakt 102 gegenüberliegenden Positionen gebildet.
Da der vorstehend beschriebene bimorphe Schalter 100, der die Kontaktvorrichtungen gemäß dem Ausführungsbeispiel enthält, die in 2 gezeigten Kontaktvorrichtungen enthält, kann der bimorphe Schalter 100 den Kontaktwiderstand zwischen den Kontakten niedrig halten, während er auch eine Adhäsion zwischen den Kontakten mit ihrem geringen Kontaktdruck verhindert.
Die Kontaktvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel verwendet beispielsweise Ni oder eine Ni-Legierung als das metallische Material des zweiten leitenden Films 13, aber dies ist nicht wesentlich. Jedes Metall kann verwendet werden, solange wie es durch den dritten leitenden Film 14 eines Kontakts diffundieren und als ein Oxidationsprodukt eine Adhäsion zwischen Kontakten, die einen geringen Kontaktdruck haben, verhindern kann.
Der erste leitende Film 12, der zweite leitende Film 13 und der dritte leitende Film 14 werden jeweils gebildet durch Plattieren, Sputtern und Plattieren, aber dies ist nicht wesentlich. Jede andere geeignete Aufbringungstechnik kann angewendet werden.
Kontakte einiger Arten benötigen nicht die Basis 11, solange wie das metallische Material hiervon, das dem ersten leitenden Film 12 entspricht, eine ausreichende mechanische Festigkeit hat.
Weiterhin kann, damit das Element, das den zweiten leitenden Film 13 bildet, nicht in den ersten leitenden Film 12 diffundiert, ein Sperrfilm aus beispielsweise einem Pt-Film, einem Mo-Film, einem W-Film oder dergleichen zwischen dem zweiten leitenden Film 13 und dem ersten leitenden Film 12 angeordnet sein, um eine Diffusion des den zweiten leitenden Film 13 bildenden Elements zu verhindern.
Der vorstehend beschriebene Kontakt wird als ein Kontakt des bimorphen Schalters 100 verwendet. Dies ist nicht wesentlich, sondern der Kontakt kann als ein Kontakt von jedem anderen Mikroschalter verwendet werden. 7 ist ein Querschnitt, der die Struktur eines Mikroschalters 200 als einer Kontaktvorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel zeigt. 8 ist eine perspektivische Draufsicht auf den in 7 gezeigten Mikroschalter 200.
Der Mikroschalter 200 enthält ein Substrat 206, in dem ein bewegtes Teil 202 aufgehängt ist, und ein Verbindungssubstrat 212, das einen Abstand von dem bewegten Teil 202 im Wesentlichen parallel zu dem Substrat 206 aufweist. Ein Durchgangsloch 208 und ein Durchgangsloch 210 sind in dem Substrat 206 ausgebildet. Ein Ende des bewegten Teils 202 ist an dem Substrat 206 befestigt, und das andere Ende ist über dem Durchgangsloch 208 frei gelassen. Das bewegte Teil 202 hat einen bewegten Kontakt 226, der der Kontakt der Kontaktvorrichtung auf einer Seite ist. Das Verbindungssubstrat 212 enthält einen Elektrodenfleck 214, der mit einer aus leitendem Material bestehenden Leitung mit dem bewegten Kontakt 226 verbunden ist, einen festen Kontakt 218 oder den Kontakt der Kontaktvorrichtung auf der anderen Seite, und Erdungselektroden 220, die sich in der Nähe des festen Kontakts 208 befinden. Ein Kappensubstrat 216 ist an der oberen Oberfläche des Substrats 206 angebracht, um die Durchgangslöcher 208 und 210 zu blockieren. Wie später beschrieben wird, funktioniert der Mikroschalter 200, wenn er elektrisch mit der Außenseite verbunden ist.
Das bewegte Teil 202 enthält eine bimorphe Vorrichtung 222 als ein Beispiel für eine Betätigungsvorrichtung sowie eine Heizvorrichtung 224 zum Erwärmen der bimorphen Vorrichtung 222. Der bewegte Kontakt 226 befindet sich am Rand der bimorphen Vorrichtung 222. Die bimorphe Vorrichtung 222 hat eine geschichtete Struktur, die aus mehreren Materialien mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten gebildet ist, nämlich einer SiO₂-Schicht 228, einer Al-Schicht 230, einer SiO₂-Schicht 232 und einer SiO₂-Schicht 232. Die Heizvorrichtung 224 ist aus ei ner Cr-Schicht, einer Pt-Schicht und einer Cr-Schicht gebildet, die in dieser Reihenfolge zwischen der SiO₂-Schicht 232 und der SiO₂-234 übereinander angeordnet sind. Das bewegte Teil 202 kann aus einem piezoelektrischen Material gebildet sein oder es kann aus einer statischen Elektrode, die durch eine elektrostatische Kraft angetrieben wird, anstelle der bimorphen Vorrichtung 222 gebildet sein.
Ein Ende der Leitung 204 ist mit dem bewegten Teil 202 am Rand gegenüber dem bewegten Kontakt 226 verbunden. Das andere Ende der Leitung 204 ist etwa an der Mittenachse des Durchgangslochs 210 elektrisch mit dem Elektrodenfleck 214 auf dem Verbindungssubstrat 212 verbunden. Die Leitung 204 und der Elektrodenfleck 214 können etwa bei der Mittenachse des Durchgangslochs 210 in der Richtung, in der sich die Leitung 204 erstreckt, elektrisch miteinander verbunden sein. Es ist bevorzugt, dass die Leitung 204 und der Elektrodenfleck 214 aus demselben leitenden Material wie Au bestehen. Die Leitung 204 und der Elektrodenfleck 214 können mechanisch und elektrisch stabil miteinander verbunden sein, wenn sie aus demselben leitenden Material bestehen.
Der vorstehend beschriebene Mikroschalter 200 kann durch einen Halbleiterprozess hergestellt werden. Der Vorgang des Herstellens des Mikroschalters 200 wird nachfolgend Schritt für Schritt mit Bezug auf 9 bis 14 erläutert.
9 zeigt einen Substratherstellungsschritt, einen Schritt zum Bilden des bewegten Teils und einen Schritt zum Bilden der Leitung. Zuerst wird in dem Substratherstellungsschritt ein Substrat 206 aus Silizium hergestellt, wie in 9 gezeigt ist. Als Nächstes wird die untere Oberfläche des Substrats 206 teilweise geätzt, um eine Vertiefung 236 zu bilden. Dann werden in dem Schritt des Bildens des bewegten Teils die Materialien der bimorphen Vorrichtung 222 aufeinander folgend auf der Unterseite der Vertiefung 236 durch Sputtern oder Vakuumabscheidung übereinander angeordnet, um das bewegte Teil 202 zu bilden. Dann wird in dem Leitungsbildungsschritt ein leitendes Material auf der Oberfläche des bewegten Teils 202 und auf der Unterseite der Vertiefung 236 aufgebracht durch Sputtern oder Dampfabscheidung, um die Leitung 204 auf der unteren Oberfläche des Substrats 206 zu bilden.
10 zeigt den Schritt des Bildens eines Durchgangslochs. Wie in 10 gezeigt ist, wird in dem Schritt des Bildens des Durchgangslochs das Durchgangsloch 208 in dem Substrat 206 derart gebildet, dass ein Ende des bewegten Teils 202 auf dem Substrat 206 befestigt wird und das andere Ende hiervon freigelassen wird. Das Durchgangsloch 210 wird derart in dem Substrat 206 gebildet, dass ein Ende der Leitung 204 auf dem Substrat 206 befestigt wird und das andere Ende hiervon freigelassen wird. Insbesondere wird eine Abdeckschicht als eine Ätzmaske für das Substrat 206 auf der oberen Oberfläche des Substrats 206 gebildet, und das Substrat 206 wird von oben trocken geätzt, so dass das Substrat 206 teilweise entfernt wird. Gleichzeitig dient die SiO₂-Schicht 228 des bewegten Teils 202, das das Substrat 206 aus Si kontaktiert, als eine Ätzsperre, und das aus Si bestehende Substrat 206 wird geätzt, bis die SiO₂-Schicht 228 erscheint, wodurch das Durchgangsloch 208 gebildet wird. Die Durchgangslöcher 208 und 210 können durch Nassätzen gebildet werden oder sie können bevorzugt durch anisotropes Ätzen gebildet werden.
Das Substrat 206 wird von seiner oberen Oberfläche aus geätzt, die der Oberfläche, auf der das bewegte Teil 202 gebildet ist, gegenüberliegt, wodurch die Durchgangslöcher 208 und 210 gebildet werden. Dieser Vorgang kann die zu ätzende Menge genau einstellen und das Substrat 206 um eine gleichförmige Dicke über die Bereiche, in denen die Durchgangslöcher 208 und 210 gebildet werden, entfernen. Da die Durchgangslöcher 208 und 210 mit hoher Abmessungsgenauigkeit gebildet werden können, können die Länge des Bereichs des bewegten Teils 202, der sich zu dem Durchgangsloch 208 hin erstreckt, die Länge des Bereichs der Leitung 204, der sich durch das Durchgangsloch 210 erstreckt, und die Größe des luftdichten Raums, d. h. der von dem Substrat 206, dem Verbindungssubstrat 212 und dem Substrat 216 umschlossene Raum, genau sein. Auf diese Weise können Mikroschalter 200, deren bewegte Teile 202 durch einen vorbestimmten Energiepegel um einen gewünschten Grad versetzt wird, reproduzierbar mit verringerter Ungleichförmigkeit von Vorrichtung zu Vorrichtung hergestellt werden.
11 zeigt den Schritt zur Herstellung des Verbindungssubstrats. Wie in 11 gezeigt ist, hat das Verbindungssubstrat 212 Erdungselementroden 220, den festen Kontakt 218 und den Elektrodenfleck 214. Die Erdungselektroden 220, der feste Kontakt 218 und der Elektrodenfleck 214 des Verbindungssubstrats 212 sind durch Durchgangslöcher zu der unteren Oberfläche des Verbindungssubstrats 212 hin kontinuierlich. Der feste Kontakt 218, der Kontakt der Kontaktvorrichtung auf einer Seite, ist weiterhin so ausgebildet, dass er die geschichtete Struktur mit der Oberflächenschicht 17 hat, aufgrund des bereits mit Bezug auf 1 und 2 erläuterten Prozesses.
12 zeigt einen Befestigungsschritt. Wie in 12 gezeigt ist, sind das Substrat 206 und das Verbindungssubstrat 212 derart fixiert, dass die untere Oberfläche des Substrats 206 dem Verbindungssubstrat 212 zugewandt ist. Wenn das Verbindungssubstrat 212 ein Glassubstrat ist, können das Substrat 206 und das Verbindungssubstrat 212 durch anodisches Bonden verbunden werden. Ein metallischer Film kann auf der Verbindungsfläche sowohl des Substrats 206 als auch des Verbindungssubstrats 212 gebildet werden, so dass das Substrat 206 und das Verbindungssubstrat 212 durch eine Metallverbindung verbunden werden können.
13 zeigt einen elektrischen Verbindungsschritt. Wie in 13 gezeigt ist, wird in diesem Schritt die auf dem Substrat 206 angebrachte Leitung 204 mit dem Elektrodenfleck 214 auf dem Verbindungssubstrat 212 verbunden. Die Leitung 204 ist elektrisch mit einer Biegung ihres Bereichs, der sich zu dem Durchgangsloch 210 hin erstreckt, mit dem Elektrodenfleck 214 verbunden. Die Spitze eines Verbindungswerkzeugs 238 wird von der oberen Oberfläche des Substrats 206 aus nach unten in das Durchgangsloch 210 eingeführt, wodurch die Leitung 204 gebogen und auf den Elektrodenfleck 214 gedrückt werden kann. Gleichzeitig kann ein Verbindungswerkzeug 238, das im Wesentlichen dieselbe Breite wie die des Durchgangslochs 210 hat, in das Durchgangsloch 210 eingeführt werden, um die Leitung 204 auf den Elektrodenfleck 214 zu drücken. Ein Verbindungswerkzeug 238 mit einer Querschnittsform, die im Wesentlichen in den ebenen Richtungen des Substrats 206 dieselbe wie die des Durchgangslochs 210 ist, kann in das Durchgangsloch 210 eingeführt werden, um die Leitung 204 auf den Elektrodenfleck 214 zu drücken. Das Verbindungswerkzeug 238 kann bei spielsweise ein Keil für Ultraschall-Drahtverbinden sein und kann Ultraschallschwingungen zu der Leitung 204 geben, um sie fest auf den Elektrodenfleck 214 zu drücken. Durch direkten Kontakt zwischen der Leitung 204 und dem Elektrodenfleck 214 können sie, wenn sie fest zusammengedrückt werden, elektrisch fest miteinander verbunden werden.
14 zeigt einen Abdichtungsschritt. Wie in 14 gezeigt ist, werden das Substrat 206 und das Substrat 216 auf der oberen Oberfläche des Substrats 206 aneinander befestigt, um die Durchgangslöcher 208 und 210 zu blockieren, so dass das bewegte Teil 202 und die Leitung 204 hermetisch durch das Substrat 206, das Verbindungssubstrat 212 und das Substrat 216 abgedichtet werden. Wenn das Substrat 216 ein Glassubstrat ist, können das Substrat 206 und das Substrat 216 durch anodisches Bonden verbunden werden. Ein metallischer Film kann auf der Verbindungsfläche sowohl des Substrats 206 als auch des Substrats 216 gebildet werden, so dass das Substrat 206 und das Substrat 216 durch eine Metallverbindung verbunden werden können. Auf diese Weise ist der Mikroschalter 200 mit der in 7 und 8 gezeigten Struktur fertig gestellt.
15 bis 19 zeigen einen industriellen Prozess zur Herstellung des vorbeschriebenen Mikroschalters 200 Schritt für Schritt.
15 zeigt ein gesamtes Si-Substrat, aus dem das Verbindungssubstrat 212 gebildet wird. Wie in 15 gezeigt ist, werden mehrere Bereiche 240, von denen jeder das Verbindungssubstrat 212 wird, gleichzeitig auf einem einzigen Si-Substrat gebildet. Der Elektrodenfleck 214, der feste Kontakt 218 und die Erdungselektroden 220, die in 11 gezeigt sind, werden auf jedem der Bereiche 240 gebildet. Eine Wärmebehandlung für den festen Kontakt 218 wird gleichzeitig für das gesamte Si-Substrat durchgeführt.
16 zeigt ein gesamtes Si-Substrat, aus dem das Substrat 206 gebildet wird. In gleicher Weise wird der Schritt des Bildens des bewegten Teils nach 9 und 10 bei mehreren Bereichen 242 des Substrats 206 gleichzeitig durchgeführt, wie in 16 gezeigt ist. Hierdurch werden das bewegte Teil 202 und die Leitung 204, die in 7 und 8 gezeigt sind, gleichzeitig auf jedem der Bereiche 242 gebildet. In gleicher Weise wird der Schritt des Bildens des Durchgangslochs so durchgeführt, dass das Durchgangsloch 208 für jedes der mehreren bewegten Teile 202, die auf dem Substrat 206 gebildet sind, gebildet wird, und so, dass das Durchgangsloch 210 für jede der mehreren Leitungen 204 gebildet wird.
17 zeigt ein gesamtes Si-Substrat, aus dem das Substrat 216 gebildet wird. Wie in 17 gezeigt ist, werden mehrere Bereiche 244, von denen jeder das Substrat 216, ein Teil des Mikroschalters 200, wird, gleichzeitig auf dem einzelnen Si-Substrat gebildet.
18 zeigt den Befestigungsschritt, den Abdichtungsschritt und den elektrischen Verbindungsschritt für die in 15 bis 17 gezeigten Si-Substrate. Wie in 18 gezeigt ist, werden das Verbindungssubstrat 212, auf dem der Elektrodenfleck 214 gebildet ist, und das Substrat 206, auf dem das bewegte Teil 202 und die Leitung 204 gebildet sind, in dem Befestigungsschritt aneinander befestigt. Als Nächstes wird das Verbindungswerkzeug 238 in die mehreren Durchgangslöcher 210 eingeführt, um die Leitungen 204 jeweils mit den mehreren Elektrodenflecken 214 in dem elektrischen Verbindungsschritt zu verbinden. Es ist bevorzugt, dass gleichzeitig ein Verbindungswerkzeug 238 mit Spitzen, die jeweils in die mehreren Durchgangslöcher 210 einzuführen sind, so verwendet wird, dass die mehreren Leitungen 204 und die mehreren Elektrodenflecke 214 gleichzeitig elektrisch miteinander verbunden werden. Dann werden in dem Abdichtungsschritt das Substrat 206 und das Substrat 216 aneinander befestigt, um die mehreren Sätze aus dem bewegten Teil 202 und der Leitung 204 individuell abzudichten.
19 zeigt einen Zerteilungsschritt. Wie in 19 gezeigt ist, werden in dem Zerteilungsschritt nach dem Abdichtungsschritt mit dem abgedichteten bewegten Teil 202 und der Leitung 204 das Substrat 206, das Verbindungssubstrat 212 und das Substrat 216 zerteilt, so dass die Substrate in die jeweiligen Mikroschalter 200 von Chipgröße gebracht werden. In dem Zerteilungsschritt fließt Wasser über die Oberfläche des Si-Substrats während des Zerteilens, um einen Temperaturanstieg aufgrund des Zerteilens zu verhindern. Da die Mikroschalter 200 zerteilt werden, nachdem sie abgedichtet sind, können das bewegte Teil 202 und die Leitung 204 vor dem Wasserdruck geschützt werden.
20 zeigt beispielhaft die gesamte Struktur einer Halbleiter-Prüfvorrichtung 400, die Kontaktvorrichtungen verschiedener Art enthält. Wie in 20 gezeigt ist, enthält die Halbleiter-Prüfvorrichtung 400 eine Handhabungsvorrichtung 410, die eine geprüfte Halbleitervorrichtung 450 körperlich führt, einen Prüfkopf 420, der geprüfte Halbleitervorrichtungen 450, die durch die Handhabungsvorrichtung 410 nacheinander zugeführt wurden, prüft, und eine Hauptvor richtung 430, die die Prüfung der geprüften Halbleitervorrichtungen 450 steuert und die Prüfergebnisse auswertet.
Die Hauptvorrichtung 430 ist über ein Kabel 440 mit dem Prüfkopf 420 verbunden, wodurch sie den Prüfkopf 420 steuert. Der Prüfkopf 420 ist elektrisch mit jeder der von der Handhabungsvorrichtung 410 zugeführten geprüften Halbleitervorrichtungen 450 jedes Mal, wenn eine zugeführt wird, gekoppelt, so dass die Hauptvorrichtung 430 die geprüfte Halbleitervorrichtung 450 prüfen kann. Die aufgrund des Ergebnisses der durchgeführten Prüfung bewertete, geprüfte Halbleitervorrichtung 450 wird wieder durch die Handhabungsvorrichtung 410 befördert, um auf der Grundlage der Bewertung klassifiziert und gespeichert zu werden.
Eine derartige Halbleiter-Prüfvorrichtung 400 führt verschiedene Prüfungen bei jeder zu prüfenden Halbleitervorrichtung durch, einschließlich einer Funktionsprüfung zum Prüfen der Funktion der Vorrichtung, einer parametrischen Gleichstromprüfung zum Prüfen der Betriebsspannung, logischer Pegel, usw., einer parametrischen Wechselstromprüfung zum Prüfen von Operationszeiten usw., und dergleichen. Aus diesem Grund hat der Prüfkopf 420 verschiedene Signalquellen und einen Auswahlschalter 201, um in der Lage zu sein, die geprüfte Halbleitervorrichtung mit verschiedenen Signalquellen zu koppeln.
21 ist ein Blockschaltbild einer beispielhaften Struktur einer Halbleiter-Prüfvorrichtung 401, die einen Auswahlschalter 201 und Sondenstifte 310 als Kontaktvorrichtungen hat. Wie in 21 gezeigt ist, hat der Prüfkopf 420 der Halbleiter-Prüfvorrichtung 401 mehrere Prüffunktionen wie einen Generator 422 für logische Signale und einen Generator 424 für HF-Signale und kann ein gewünschtes Signal über den Auswahlschalter 201 mit der geprüften Halbleitervorrichtung 450 verbinden.
In der Halbleiter-Prüfvorrichtung 401 wird ein Signalpfad über den Sondenstift 310 zu der geprüften Halbleitervorrichtung 450 geleitet. D. h., die Spitze 312 des Sondenstifts 310 wird in Kontakt mit einem Kontaktfleck 452 der geprüften Halbleitervorrichtung 450, die durch die Handhabungsvorrichtung 410 auf einer Sondenstufe 426 angeordnet wurde, gebracht, wodurch der Prüfkopf 420 und die geprüfte Halbleitervorrichtung 450 elektrisch verbunden sind. Weiterhin wird der Auswahlschalter 201 betätigt, damit der Sondenstift 310 selektiv das logische Signal des Generators 422 oder das HF-Signal des Generators 424 zu der geprüften Vorrichtung 450 überträgt und die Durchführung eines gewünschten Prüfvorgangs ermöglicht.
Da der Sondenstift 310 den Kontaktfleck 452 bloß kontaktiert, kann die geprüfte Halbleitervorrichtung 450 durch ein Anheben des Sondenstifts 310 aus der elektrischen Verbindung freigegeben werden und kann leicht durch die nächste geprüfte Halbleitervorrichtung 450 ersetzt werden. 21 zeigt nur eine Einheit für jede Komponente, aber eine tatsächliche Halbleiter-Prüfvorrichtung 401 ist mit so vielen Sondenstiften 310 und so vielen Auswahlschaltern 201 versehen wie die Vielzahl von auf der geprüften Halbleitervorrichtung 450 gebildeten Kontaktflecken 452. Demgemäß ist es bevorzugt, dass jeder Auswahlschalter 201 und jeder Sondenstift 301 kleiner sind und dass jeder Auswahlschalter 201 mit einer geringeren Leistung arbeitet. Unter diesem Gesichtspunkt ist der Mikroschalter 200 mit der in 7 gezeigten Mikrostruktur geeignet als der Auswahlschalter 201.
Der Sondenstift 310 muss ein Prüfsignal zu der geprüften Halbleitervorrichtung 450 übertragen, ohne es zu verschlechtern. Der Sondenstift 310 wird wiederholt auf den Kontaktfleck 452 aufgesetzt und von diesem abgehoben, jedes Mal, wenn die geprüfte Halbleitervorrichtung 450 ersetzt wird. Daher ist erforderlich, dass jeder Sondenstift 310 einen niedrigeren Kontaktwiderstand bewirkt und eine längere Widerstandsfähigkeit gegen Fixierung hat. Auch unter diesem Gesichtspunkt ist der Auswahlschalter 201 mit der in 2 gezeigten Kontaktstruktur geeignet.
22 zeigt beispielhaft die Form und die Struktur eines derartigen Sondenstifts 310. Wie in 22 gezeigt ist, hat der Sondenstift 310 eine konische Spitze 312 und einen zylindrischen Hauptbereich 314. Die Spitze 312 kontaktiert den Kontaktfleck 452 der zu prüfenden Halbleitervorrichtung, um den Prüfkopf 420 und die Halbleitervorrichtung elektrisch zu verbinden. Der Hauptbereich 314 stützt die Spitze 312 auf der Rückseite und bildet die elektrische Zwischenverbindung mit der internen Schaltung des Prüfkopfs 420.
Die Spitze 312 des Sondenstifts 310 kontaktiert den Kontaktfleck 452 der geprüften Halbleitervorrichtung 450 und bildet eine vorübergehende elektrische Verbindung für die Prüfung. In diesem Fall kann ein großer Druck, der die Halbleitervorrichtung beschädigt, nicht ausgeübt werden. Andererseits müssen, da ein Signal oder Elektrizität mit einem ähnlichen Pegel wie dem, der angewendet wird, wenn die zu prüfende Halbleitervorrichtung für einen tatsächlichen Zweck, wenn sie in eine bestimmte Schaltung eingebaut ist, verwendet wird, während der Prüfung an die Halbleiterschaltung angelegt wird, der Sondenstift 310 und der Kontaktfleck 452 gute elektrische Eigenschaften zwischen sich haben, die vergleichbar sind mit denjenigen, wenn sie gelötet oder gebondet sind, um für die Prüfung wirksam zu sein. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, dass die in 2 gezeigte geschichtete Struktur, die den zweiten leitenden Film 13 und den dritten leitenden Film 14 enthält, auf der Spitze 312 des Sondenstifts 310, die den Kontaktfleck 452 der Halbleitervorrichtung kontaktiert, gebildet ist. Die Oberflächenschicht 17, die das Oxidationsprodukt des Metalls oder der Metalllegierung des zweiten leitenden Films 13 enthält, ist durch die Wärmebehandlung auf der Spitzenoberfläche der Spitze 312 des Sondenstifts 310 gebildet. Als eine Folge sind der Sondenstift 310 und der Kontaktflecken 452 elektrisch ausgezeichnet verbunden, und gleichzeitig wird verhindert, dass der Sondenstift 310 und der Kontaktfleck 452 aneinander haften.
23 ist ein Blockschaltbild, das eine beispielhafte Struktur einer Halbleiter-Prüfvorrichtung 402 zeigt, die einen Auswahlschalter 201 und einen Sondenstift 320 als Kontaktvorrichtungen hat. Wie in 23 gezeigt ist, hat der Prüfkopf 420 der Halbleiter-Prüfvorrichtung 402 ebenfalls mehrere Prüffunktionen wie einen Generator 422 für logische Signale und einen Generator 424 für HF-Signale, und er kann ein gewünschtes Signal über den Auswahlschalter 201 zu der geprüften Halbleitervorrichtung 450 übertragen.
In der Halbleiter-Prüfvorrichtung 401 wird ein Signalpfad über den Sondenstift 320 zu der geprüften Halbleitervorrichtung 450 geleitet. D. h., mehrere Sondenstifte 320 sind auf der oberen Oberfläche eines Sondensubstrats 328 befestigt. Die Kontaktflecke 452 der auf einer Schubvorrichtung 428 befestigten, geprüften Halbleitervorrichtung 450 werden von oben mit diesen Sondenstiften 320 in Kontakt gebracht, wodurch der Prüfkopf 420 und die geprüfte Halbleitervorrichtung 450 elektrisch verbunden werden. Der Auswahlschalter 201 kann betätigt werden, um den Sondenstiften 320 zu ermöglichen, selektiv logische Signale des Generators 422 oder HF-Signale des Generators 424 zu der geprüften Halbleitervorrichtung 450 zu übertragen, um die Durchführung eines gewünschten Prüfvorgangs zu ermöglichen.
Die Halbleiter-Prüfvorrichtung 402 ist auch mit so vielen Sondenstiften 320 und so vielen Auswahlschaltern 201 versehen wie die Vielzahl von auf der geprüften Halbleitervorrichtung 450 gebildeten Kontaktflecken 452. Das Sondensubstrat 328 mit vielen Sondenstiften 320 wird als Sondenkarte oder dergleichen bezeichnet und ist auf einer nicht dargestellten Funktionsplatte der Halbleiter-Prüfvorrichtung 402 zur Verwendung befestigt.
Die Spitze 322 des Sondenstifts 320 wird durch die Elastizität der Sondenstifte 320 gegen den Kontaktflecken 452 gedrückt. Daher kann die geprüfte Halbleitervorrichtung 450 von der elektrischen Verbindung durch Anheben der geprüften Halbleitervorrichtung 450 durch die Schubvorrichtung 428 freigegeben werden, und sie kann leicht durch die nächste geprüfte Halbleitervorrichtung 450 ersetzt werden.
Der Sondenstift 320 wird auch wiederholt auf den Kontaktfleck 452 aufgesetzt und von diesem abgehoben, jedes Mal, wenn die geprüften Halbleitervorrichtungen 450 ersetzt werden. Weiterhin muss der Sondenstift 320 auch ein Prüfsignal zu der geprüften Halbleitervorrichtung 450 übertragen, ohne es zu verschlechtern. Daher muss jeder Sondenstift 320 einen niedrigeren Kontaktwiderstand bewirken und eine längere Widerstandsfähigkeit gegen Fixierung haben.
24 zeigt beispielhaft die Form der Struktur eines derartigen Sondenstifts 320. Wie in 24 gezeigt ist, ist ein Ende des Sondenstifts 320 mit dem Sondensubstrat 326 durch ein Klebstoffmaterial 326 verbunden. Das andere Ende des Sondenstifts 320, das die Spitze 322 des Sondenstifts 320 ist, das zu dem einen Ende über einen dünnen und langen Hauptbereich 324 führt, hat eine flache Spitzenoberfläche 322, die den Kontaktfleck 452 der Prüften Halbleitervorrichtung 450 kontaktiert.
Die in 2 gezeigte, geschichtete Struktur, die den zweiten leitenden Film 13 und den dritten leitenden Film enthält, ist auf der Spitze 322 des Sondenstifts 320 gebildet. Die Oberflächenschicht 17, die das Oxidationsprodukt des Metalls oder der Metalllegierung des zweiten leitenden Films 13 enthält, ist durch die Wärmebehandlung auf der Spitzenoberfläche der Spitze 322 des Sondenstifts 320 gebildet. Als eine Folge sind der Sondenstift 320 und der Kontaktfleck 452 elektrisch ausgezeichnet miteinander verbunden, und gleichzeitig wird verhindert, dass der Sondenstift 320 und der Kontaktfleck 452 aneinander haften.
Obgleich die vorliegende Erfindung im Wege beispielhafter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist der technische Bereich der vorliegenden Erfindung nicht auf den Offenbarungsbereich der vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Es ist für den Fachmann augenscheinlich, dass verschiedene Änderungen oder Modifikationen zu den vorstehenden Ausführungsbeispielen hinzugefügt werden können. Es ist anhand der Ansprüche ersichtlich, dass derartige Änderungen oder Modifikationen enthaltende Ausführungsbeispiele auch in dem technischen Bereich der vorliegenden Erfindung enthalten sein können.
Zusammenfassung:
Es ist ein Verfahren vorgesehen, das die Schritte aufweist: einen Schritt des Bildens eines ersten leitenden Films (12); einen Schritt des Bildens eines zweiten leitenden Films (13), enthaltend ein Metall oder eine Legierung des Metalls auf dem ersten leitenden Film; einen Schritt des Bildens eines dritten leitenden Films (14) auf dem zweiten leitenden Film; und einen Schritt des Bildens einer Oberflächenschicht (17) enthaltend ein Oxidationsprodukt (15) des Metalls in dem zweiten leitenden Film auf dem dritten leitenden Film, indem eine Wärmebehandlung in einer Sauerstoffatmosphäre durchgeführt wird, um das Metall in dem zweiten leitenden Film zu diffundieren, so dass das Metall von der Oberfläche des dritten leitenden Films abgeschieden wird. Bei einer auf diese Weise hergestellten Kontaktvorrichtung verhindert die Oberflächenschicht eine Adhäsion zwischen Kontakten, ohne den Kontaktwiderstand zu erhöhen. Wenn die Oberflächenschicht abgenutzt ist, kann eine Wärmebehandlung die Oberflächenschicht wieder herstellen.
ERLÄUTERUNG VON BEZUGSZAHLEN

10: Kontakt, 11: Basis, 12: erster leitender Film, 13: zweiter leitender Film, 14: dritter leitender Film, 15: Oxidationsprodukt, 16: diffundiertes Metall, 17: Oberflächenschicht, 100: bimorpher Schalter, 102: bewegter Kontakt, 104: fester Kontakt, 106: Teil mit niedrigem Ausdehnungskoeffizienten, 108: bimorphes Teil, 110: bimorphe Stützschicht, 112: Heizelektrode, 114: Durchgangsloch, 116: Rückflächen-Metallschicht, 126: Substrat, 128: Heizvorrichtung, 130: Teil mit hohem Ausdehnungskoeffizienten, 200: Mikroschalter, 201: Auswahlschalter, 202: bewegtes Teil, 204: Leitung, 206: Substrat, 208: Durchgangsloch, 210: Durchgangsloch, 212: Verbindungssubstrat, 214: Elektrodenfleck, 216: Substrat, 218: fester Kontakt, 220: Erdelektrode, 222: bimorph, 224: Heizvorrichtung, 226: bewegter Kontakt, 228, 232, 234: SiO₂-Schicht, 230: Al-Schicht, 236: Vertiefung, 238: Verbindungswerkzeug, 300, 310, 320: Sondenstifte, 312, 322: Spitze, 314, 324: Hauptbereich, 326: Klebstoffmaterial, 328: Sondensubstrat, 400, 401, 402: Halbleiter-Prüfvorrichtung, 410: Handhabungsvorrichtung, 420: Prüfkopf, 422: Generator für logisches Signal, 424: HF-Signalgenerator, 426: Sondenstufe, 428: Schubvorrichtung, 430: Hauptvorrichtung, 440: Kabel, 450: geprüfte Halbleitervorrichtung, 452: Fleck.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2006-11028 [0002]
- JP 2006-208841 [0002]
- JP 2003-281988 [0004]
- JP 2004-055410 [0004]

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Kontaktvorrichtung, welches aufweist: einen Schritt des Bildens eines ersten leitenden Films auf einer Stützschicht; einen Schritt des Bildens eines zweiten leitenden Films enthaltend ein Metall oder eine Metalllegierung auf dem ersten leitenden Film; einen Schritt des Bildens eines dritten leitenden Films auf dem zweiten leitenden Film; und einen Schritt des Durchführens einer Wärmebehandlung in einer Sauerstoffatmosphäre, um eine Oberflächenschicht zu bilden, die in Kontakt mit einem zugewandten Kontakt gebracht wird, welche Oberflächenschicht ein Oxidationsprodukt des Metalls in dem zweiten leitenden Film enthält, welches Metall diffundiert, um von einer Oberfläche des dritten leitenden Films abgeschieden zu werden, und oxidiert wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Temperatur für die Wärmebehandlung niedriger als eine Temperatur ist, bei der das Metall oder die Metalllegierung eine Metalllegierung mit dem ersten leitenden Film bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Temperatur für die Wärmebehandlung niedriger als eine Temperatur ist, bei der das Metall oder die Metalllegierung eine Legierung mit dem dritten leitenden Film bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Diffusionskoeffizient, bei dem das Metall oder die Metalllegierung in dem dritten leitenden Film diffundiert, größer als ein Diffusionskoeffizient ist, bei dem das Metall oder die Metalllegierung in dem ersten leitenden Film diffundiert.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Metall oder die Metalllegierung Nickel (Ni) enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der erste leitende Film Gold (Au) enthält und der dritte leitende Film Gold (Au) oder eine Gold-Palladium(Au-Pd)-Legierung enthält.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem ein Gehalt von Palladium in dem dritten leitenden Film 20 Atomprozent oder weniger beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Oberflächenschicht das Oxidationsprodukt des Metalls oder der Metalllegierung bei oder oberhalb einer Tiefe von 30 nm von einer Oberfläche der Oberflächenschicht enthält.
Kontaktvorrichtung, die nach dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestellt ist.
Kontaktvorrichtung, aufweisend einen Kontakt, welcher enthält: einen Metallfilm aus einem Metall oder einer Metalllegierung; einen auf dem Metallfilm gebildeten leitenden Film; und eine Oberflächenschicht, die in Kontakt mit ei nem zugewandten Kontakt gebracht wird, welche Oberflächenschicht ein Oxidationsprodukt des Metalls oder der Metalllegierung enthält, welches Oxidationsprodukt sich aus einer Wärmebehandlung des Metallfilms und des leitenden Films in einer Sauerstoffatmosphäre, um das Metall in dem Metallfilm in den leitenden Film zu diffundieren und das Metall von einer Oberfläche des leitenden Films abzuscheiden, um oxidiert zu werden, ergibt.
Kontaktvorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Oberflächenschicht das Oxidationsprodukt des Metalls oder der Metalllegierung bei oder oberhalb einer Tiefe von 30 nm von einer Oberfläche der Oberflächenschicht enthält.
Kontaktvorrichtung nach Anspruch 10, bei der das Metall oder die Metalllegierung Nickel (Ni) enthält.
Kontaktvorrichtung nach Anspruch 10, bei der das Metall oder die Metalllegierung, das/die in dem Metallfilm enthalten ist, durch Erwärmung in den leitenden Film diffundiert, um schließlich die Oberfläche des leitenden Films zu erreichen.
Kontaktvorrichtung nach Anspruch 10, bei der der Metallfilm durch eine leitende Stützschicht aus einem Material, in das das Metall oder die Metalllegierung schwerer diffundiert als in den leitenden Film, gestützt ist.
Kontaktvorrichtung nach Anspruch 14, bei der die leitende Stützschicht Gold (Au) enthält und der leitende Film Gold (Au) oder eine Gold-Palladium(Au-Pd)-Legierung enthält.
Kontaktvorrichtung nach Anspruch 15, bei der der Gehalt von Palladium in dem leitenden Film 20 Atomprozent oder weniger beträgt.
Kontaktvorrichtung, welche aufweist: einen auf einer Stützschicht befestigten festen Kontakt; eine Betätigungsvorrichtung, die sich nahe zu der Stützschicht hin und von dieser weg bewegt; und einen bewegten Kontakt, der von der Betätigungsvorrichtung gestützt ist, um in und außer Kontakt mit dem festen Kontakt zusammen mit der Hin- und Herbewegung der Betätigungsvorrichtung gebracht zu werden; wobei die Kontaktvorrichtung elektrisch leitend wird, wenn der feste Kontakt und der bewegte Kontakt in Kontakt gebracht sind, und der feste Kontakt enthält: einen ersten leitenden Film, der auf der Stützschicht gebildet ist; einen zweiten leitenden Film, der auf dem ersten leitenden Film gebildet ist und ein Metall oder eine Legierung des Metalls enthält; einen dritten leitenden Film, der auf dem zweiten leitenden Film gebildet ist; und eine Oberflächenschicht, die in Kontakt mit dem bewegten Kontakt gebracht ist, welche Oberflächenschicht ein Oxidationsprodukt des Metalls in dem zweiten leitenden Film enthält, welches Oxidationsprodukt sich aus einer Wärmebehandlung in einer Sauerstoffatmosphäre, um das Metall in dem zweiten leitenden Film zu diffundieren, damit das Metall von einer Oberfläche des dritten leitenden Films abgeschieden wird, um oxidiert zu werden, ergibt.
Kontaktvorrichtung nach Anspruch 17, bei der der bewegte Kontakt enthält: einen ersten leitenden Film, der auf der Betätigungsvorrichtung gebildet ist; einen zweiten leitenden Film, der auf dem ersten leitenden Film gebildet ist und ein Metall oder eine Legierung des Metalls enthält; einen dritten leitenden Film, der auf dem zweiten leitenden Film gebildet ist; und eine Oberflächenschicht, die in Kontakt mit dem festen Kontakt gebracht ist, welche Oberflächenschicht ein Oxidationsprodukt des Metalls in dem zweiten leitenden Film enthält, welches Oxidationsprodukt sich aus einer Wärmebehandlung in einer Sauerstoffatmosphäre, um das Metall in dem zweiten leitenden Film zu diffundieren, damit das Metall von einer Oberfläche des dritten leitenden Films abgeschieden wird, um oxidiert zu werden, ergibt.
Kontaktvorrichtung nach Anspruch 17, bei der die Betätigungsvorrichtung eine Schicht aus piezoelektrischem Material enthält, das sich dehnt oder zusammenzieht, wenn eine Spannung an es angelegt wird.
Kontaktvorrichtung nach Anspruch 17, bei der die Betätigungsvorrichtung enthält: eine Heizvorrichtung, die Wärme erzeugt, wenn sie stromgespeist wird; und eine bimorphe Vorrichtung enthaltend ein Teil, das sich ausdehnt, wenn es durch die Heizvorrichtung erwärmt wird.
Schalter, aufweisend die Kontaktvorrichtung nach Anspruch 9, wobei, wenn er in einer Halbleiter-Prüfvorrichtung ist, ein Prüfsignal verbindet oder trennt oder Prüfsignale umschaltet.
Halbleiter-Prüfvorrichtung, aufweisend den Schalter nach Anspruch 21.
Sonde einer Halbleiter-Prüfvorrichtung, die an einer Spitze aufweist: einen Metallfilm aus einem Metall oder einer Metalllegierung; einen auf dem Metallfilm gebildeten leitenden Film; und eine Oberflächenschicht, die in Kontakt mit einem zugewandten Kontaktfleck gebracht ist, welche Oberflächenschicht ein Oxidationsprodukt des Metalls oder der Metalllegierung enthält, welches Oxidationsprodukt sich aus einer Wärmebehandlung des Metallfilms und des leitenden Films in einer Sauerstoffatmosphäre, um das Metall in dem Metallfilm in den leitenden Film zu diffundieren, damit das Metall von einer Oberfläche des leitenden Films abgeschieden wird, um oxidiert zu werden, ergibt.
Halbleiterprüfvorrichtung, aufweisend die Sonde nach Anspruch 23.