DE112007001350T5

DE112007001350T5 - Verfahren zur Herstellung einer Sonde vom Ausleger-Typ und Verfahren zur Herstellung einer Sondenkarte unter Verwendung derselben

Info

Publication number: DE112007001350T5
Application number: DE112007001350T
Authority: DE
Inventors: Yong-Hwi Bucheon Jo; Han-Moo Lee
Original assignee: Phicom Corp
Current assignee: Soulbrain ENG Co Ltd
Priority date: 2006-06-07
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2009-04-16
Also published as: JP2009540291A; TWI326360B; TW200745563A; KR100749735B1; US20090173712A1; WO2007142413A1; CN101461050A; US8114302B2

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Auslegersonden, das umfasst:
– Bilden eines Grabens in einem vorgegebenen Bereich eines Substrats,
– Bilden einer Gießschichtstruktur auf dem Substrat mit einer Öffnung, um eine Oberfläche des Substrats einschließlich des Grabens freizulegen,
– Bilden eines Spitzenbereichs, der in dem Graben angeordnet ist, und eines Auslegerarmbereichs, der in der Öffnung angeordnet ist,
– Entfernen der Gießschichtstruktur und
– Ätzen des Substrats um den Spitzenbereich herum und Freistellen des Spitzenbereichs bezüglich des Substrats.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektronische Bauelementprüfsysteme. Speziell bezieht sich die hierin beschriebene vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von Sonden vom Auslegertyp (im Folgenden als 'Auslegersonde' bezeichnet) zum Prüfen von elektrischen Eigenschaften durch Kontaktieren von Kontaktstellen mikroskopischer elektronischer Bauelemente sowie auf ein Verfahren zur Herstellung einer Probenkarte, welche dieselbe verwendet.
Stand der Technik
Sonden sind mechanische Werkzeuge zum Messen elektrischer Eigenschaften von mikroskopischen elektronischen Bauelementen (z. B. von Halbleiterbauelementen). Wie allgemein bekannt, weist ein Halbleiterbauelement eine Mehrzahl von Kontaktstellen zum Kommunizieren von Signalen mit einem externen elektronischen System auf. Das Halbleiterbauelement führt interne Operationen mit elektrischen Signalen durch, die über die Kontaktstellen eingegeben werden, und transferiert dann verarbeitete Resultate über die Kontaktstellen zu dem externen elektronischen System. Währenddessen sind die Sonden auf einer Leiterplatte einer Sondenkarte angeordnet, welche die Kontaktstellen physikalisch kontaktiert, so dass sie elektrische Pfade zur Signalübertragung mit dem externen elektronischen System oder Bauelement bilden.
Sondenkarten können, wie allgemein bekannt, gemäß Arten der Sonden in Nadel-, Vertikal- und Ausleger-Typen klassifiziert werden. Die Sondenkarte vom Nadel-Typ weist als Nachteil eine Störung bzgl. Horizontalität und Ausrichtung aufgrund wiederholter Verwendung auf, da ihre Sondennadeln hinsichtlich Wiederherstellung unzureichend sind. Da die Sondennadeln der Sondenkarte vom Nadeltyp für sich genommen eine große Abmessung haben, ist sie zur Verwendung beim Prüfen eines hoch integrierten Halbleiterbauelements ungeeignet. Andererseits ist die Sondenkarte vom vertikalen Typ geeignet zum Prüfen eines hoch integrierten Halbleiterbauelements, da sie hinsichtlich der Abmessung kleiner ist und ihre Sonden in engeren Intervallen angeordnet sind. Da eine Kraft, die eine Sonde mit einer Kontaktstelle kontaktiert, in einer Längsrichtung der Sonde orientiert ist, besteht bei der vertikalen Sondenkarte jedoch ebenfalls das Problem einer Deformation aufgrund unzureichender Wiederherstellungskraft.
Anders als bei jenen Typen von Sonden sind Spitzen für einen Kontakt mit Kontaktstellen bei einer typischen Ausleger-Sondenkarte an Enden von Armbereichen des Ausleger-Typs gebondet. Die Armbereiche sind parallel zu den Oberseiten der Kontaktstellen an einer Leiterkarte befestigt. Demgemäß wirkt die Kraft zum Kontaktieren von Sonden (d. h. der Spitzenbereiche) der Sondenkarte vom Ausleger-Typ mit den Kontaktstellen vertikal zu der Längsrichtung der Armbereiche. Eine derartige Struktur der Sondenkarte vom Ausleger-Typ stellt die maximale Wiederherstellungskraft bereit.
Offenbarung der Erfindung
Technisches Problem
Beim herkömmlichen Herstellen einer derartigen Sondenkarte vom Ausleger-Typ beinhaltet dieses einen Prozess zum Anbringen von Armbereichen vom Ausleger-Typ an einer elektronischen Komponente, z. B. einer Leiterkarte, mittels "Bumps". Eine darauf während des Anbringprozesses angewendete physikalische Kraft würde jedoch physikalische Schädigungen an Sonden verursachen.
Des Weiteren beinhaltet die herkömmliche Herstellungsweise für die Sondenkarten vom Ausleger-Typ Prozessschritte zum Herstellen von Sonden durch Verwenden eines Opfersubstrats als eine Gießform und Entfernen des Opfersubstrats durch ein Ätzmittel, um die Sonden davon zu separieren. Da jedoch eine Entfernung des Opfersubstrats notwendig ist, um die Sonden in dem Ätzmittel für eine lange Zeitspanne freizulegen, würden die Sonden (insbesondere Spitzenbereiche) von chemischer Beanspruchung beeinflusst, die Produktdefekte hervorrufen kann.
Als ein Ergebnis würden jene Spitzenbereiche, die physikalisch und chemisch geschädigt sind, während einer Prozedur zur Herstellung der Sonden oder während der Prüfung eines elektronischen Bauelements brechen.
Technische Lösung
Die vorliegende Erfindung zielt auf die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Auslegersonden ab, die in der Lage sind, physikalische und chemische Beanspruchung von Spitzenbereichen während ihrer Herstellungsprozedur zu minimieren.
Die vorliegende Erfindung zielt außerdem auf ein Verfahren zur Herstellung einer Auslegersondenkarte ab, die in der Lage ist, physikalische und chemische Beanspruchung von Spitzenbereichen während der Herstellung von Sonden zu minimieren.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung von Auslegersonden bereit. Gemäß diesem Verfahren wird ein Graben in einem vorgegebenen Bereich eines Substrats gebildet. Auf dem Substrat wird eine Gießschichtstruktur gebildet, die eine Öffnung beinhaltet, um eine Oberfläche des Substrats frei zu legen, das den Graben beinhaltet. In dem Graben wird ein Spitzenbereich gebildet, und in der Öffnung wird ein Auslegerarmbereich gebildet. Dann wird die Gießschichtstruktur davon entfernt. Das Substrat wird um den Spitzenbereich herum geätzt, wobei der Spitzenbereich gegenüber dem Substrat schwebt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Sondenkarte. Gemäß diesem Verfahren wird die Sondenkarte durch Ätzen und Entfernen des Substrats der Sonde hergestellt, nachdem die Auslegersonde, die durch das Vorstehende hergestellt wurde, an einem Bump einer Leiterplatte angebracht wurde.
Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Auslegersonden. Gemäß diesem Verfahren wird die Auslegersondenkarte durch folgende Schritte hergestellt: Bilden von Vertiefungen in einem ersten und einem zweiten Bereich eines Substrats, Bilden eines Spitzenbereichs und eines Dummy-Spitzenbereichs, welche die Vertiefungen des ersten beziehungsweise zweiten Bereichs füllen, Bilden einer Opferschicht, um den zweiten Bereich einschließlich des Dummy-Spitzenbereichs zu bedecken, Bilden eines Auslegerarmbereichs, um eine Verbindung mit dem Spitzenbereich herzustellen und sich auf dem Dummy-Spitzenbereich mit der Opferschicht zu erstrecken, und Ätzen des Substrats des ersten Bereichs und Freistellen des Spitzenbereichs bezüglich des Substrats.
Außerdem ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Sondenkarte. Gemäß diesem Verfahren wird die Sondenkarte durch Ätzen der Opferschicht der Sonde und Entfernen des Substrats, des Dummy-Spitzenbereichs und der Opferschicht der Sonde nach dem Anbringen der Auslegersonde, die durch das vorstehend erwähnte Verfahren hergestellt wird, an einem Bump einer Leiterplatte hergestellt.
Vorteilhafte Effekte
Die durch die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gebildete Auslegersonde ist hinsichtlich der Struktur vorteilhaft dahingehend, dass physikalische und chemische Schädigungen an dem Spitzenbereich während einer Prozedur zur Herstellung der Sondenkarte minimiert werden. Daher reduziert sie stark in dem Spitzenbereich enthaltene Defekte.
Somit sind die Verfahren zur Herstellung der Auslegersonde und der Sondenkarte, welche dieselbe beinhaltet, gemäß der vorliegenden Erfindung hilfreich bei der Herstellung von Sondenkarten mit hoher Stabilität und Produktivität.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 und 2 sind eine Draufsicht und eine Schnittansicht einer Herstellung, die eine Auslegersonde beinhaltet, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
3 bis 18 sind Schnittansichten entlang I-I' von 1, die ein Verfahren zur Herstellung einer Auslegersonde gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen,
19 und 20 sind Schnittansichten, die ein Verfahren zur Herstellung einer Sondenkarte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen,
21 und 22 sind eine Draufsicht und eine Schnittansicht einer Herstellung, die eine Auslegersonde beinhaltet, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
23 bis 42 sind Schnittansichten entlang II-II' von 21, die ein Verfahren zur Herstellung einer Auslegersonde gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, und
43 und 44 sind Schnittansichten, die ein Verfahren zur Herstellung einer Sondenkarte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
Bester Modus zur Ausführung der Erfindung
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detaillierter unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann jedoch in verschiedenen Formen ausgeführt werden und ist nicht als beschränkt auf die hierin dargelegten Ausführungsformen anzusehen. Stattdessen sind diese Ausführungsformen dazu bereitgestellt, dass diese Offenbarung umfassend und vollständig ist und dem Fachmann den Umfang der Erfindung vollständig vermittelt. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich überall in der Beschreibung auf gleiche Elemente. In den Figuren sind die Abmessungen von Schichten und Bereichen zwecks Klarheit der Darstellung übertrieben dargestellt. Es versteht sich außerdem, dass wenn eine Schicht (oder ein Film) als auf einer anderen Schicht oder einem anderen Substrat bezeichnet wird, diese (oder dieser) direkt auf der anderen Schicht oder dem anderen Substrat liegen kann oder auch zwischenliegende Schichten vorhanden sein können. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich überall in dieser Beschreibung auf gleiche Elemente.
1 ist eine Herstellungs-Draufsicht mit einer Auslegersonde gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 2 ist eine Schnittansicht entlang I-I' von 1.
Bezugnehmend auf die 1 und 2 sind Sonden 122 auf einem Opfersubstrat 110 angeordnet. Jede Sonde kann mit einem Spitzenbereich 122t und einem Auslegerarmbereich 122b gebildet sein. Die Sonde kann des Weiteren einen Verbindungsbereich 134 beinhalten. Der Spitzenbereich 122t und der Auslegerarmbereich 122b können aus einem leitfähigen Material gebildet sein, das eine Vertiefung einer Öffnung durch eine Gießstruktur (nicht gezeigt) beziehungsweise einen Graben 116a füllt. Der Spitzenbereich 122t ist unter einer Seite des Auslegerarmbereichs 122b angeordnet, während der Verbindungsbereich 134 auf der anderen Seite des Auslegerarmbereichs 122b zwecks Haftung zwischen dem Auslegerarmbereich 122b und einer Leiterplatte angeordnet ist.
Die 3 bis 18 sind Schnittansichten entlang I-I' von 1, die ein Verfahren zur Herstellung einer Auslegersonde gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
Als erstes bezugnehmend auf 3 wird über das gesamte Opfersubstrat 110 hinweg eine Passivierungsschicht 112 aus Oxid gebildet. Es ist bevorzugt, dass das Opfersubstrat 110 aus einem kristallinen Material hergestellt wird, um so einen anisotropen Modus in dem nachfolgenden Nassätzprozess zur Bildung von Gräben zu ermöglichen. Zum Beispiel ist es bevorzugt, dass das Opfersubstrat 110 einkristallines Silicium mit einer Orientierung <100> auf seiner Oberseite ist. Die Passivierungsschicht 112 kann aus wenigstens einem ausgewählten von Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid und Photoresist gebildet werden. Die Passivierungsschicht 112, die in dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann aus Siliciumoxid gebildet werden. Das Bilden der Passivierungsschicht 112 mit Siliciumoxid wird mittels Durchführen von thermischer Oxidation oder chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) erreicht.
Als nächstes bezugnehmend auf 4 wird eine erste Photoresiststruktur 114 auf der Passivierungsschicht 112 gebildet, um so in einer ersten Passivierungsstruktur 112a zu resultieren. Die erste Photoresiststruktur 114 kann in dem nachfolgenden Ätzprozess zum Bilden eines vorläufigen Grabens als Ätzmaske verwendet werden. Die erste Photoresiststruktur 114 kann aus einem Belichtungs- und Entwicklungsprozess nach dem Beschichten der Passivierungsschicht 112 mit einem Photoresist mittels eines Aufschleuderbeschichtungsmodus erhalten werden.
Unter Verwendung einer Ätzmaske durch die erste Photoresiststruktur 114, die auf der Passivierungsschicht 112 angeordnet ist, wird die Passivierungsschicht 112 in einem Nass- oder Trockenätzprozess selektiv weggeätzt und wandelt sich in eine erste Passivierungsstruktur 112a um, die einen Bereich definiert, in dem der vorläufige Graben (siehe 116 von 5) gebildet wird. Die erste Photoresiststruktur 114 wird mittels eines chemischen Materials, wie Aceton, von der Oberseite der ersten Passivierungsstruktur 112a entfernt.
Dann bezugnehmend auf 5 wird unter Verwendung der ersten Passivierungsstruktur 112a als Ätzmaske ein erster anisotroper Trockenätzprozess ausgeführt, wobei Gas verwendet wird, das aus wenigstens ei nem von Kohlenstofftetrafluorid (CF₄), Schwefelhexafluorid (SF₆), Cyclobutanoctafluorid (C₄F₈) und Sauerstoff (O₂) ausgewählt wird, um den vorläufigen Graben 116 zu bilden. Der erste anisotrope Trockenätzprozess kann durch ein reaktives Ionenätz(RIE)-Verfahren erreicht werden, das als eines von Ätzverfahren für tiefe Gräben bekannt ist. In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Prozessgas aus Kohlenstofftetrafluorid (CF₄), Schwefelhexafluorid (SF₆), Cyclobutanoctafluorid (C₄F₈) und Sauerstoff (O₂) ausgewählt. Des Weiteren kann der vorläufige Graben 116 in einem Tetragon mit vier Seitenwänden geformt werden, z. B. einem regelmäßigen Quadrat.
Danach bezugnehmend auf die 6 und 7 wird um den vorläufigen Graben 116 herum eine zweite Photoresiststruktur 118 gebildet, um eine Oberseite der ersten Passivierungsstruktur 112a frei zu legen. Die zweite Photoresiststruktur 118 kann durch einen Belichtungs- und Entwicklungsprozess nach dem Beschichten des Opfersubstrats 110 mit Photoresist in einer vorgegebenen Dicke mittels eines Aufschleuderverfahrens gebildet werden.
Unter Verwendung der zweiten Photoresiststruktur 118 als Ätzmaske wird die frei gelegte Passivierungsstruktur 112a in einem Nass- oder Trockenprozess selektiv weggeätzt und wandelt sich in eine zweite Passivierungsstruktur 112b um. Die zweite Passivierungsstruktur 112b kann in dem nachfolgenden Ätzschritt für den Graben als Ätzmaske verwendet werden. Demgemäß kann die zweite Passivierungsstruktur 112b die Oberseite des Opfersubstrats 110 breiter als die erste Passivierungsstruktur 112a freilegen.
Die zweite Photoresiststruktur 118 kann mittels eines chemischen Materials wie Aceton entfernt werden.
Als nächstes bezugnehmend auf 8 wird das Opfersubstrat 110, von dem die zweite Photoresiststruktur 118 entfernt ist, geätzt, um einen Graben 116a zu bilden, der hinsichtlich Breite und Tiefe größer als der vorläufige Graben 116 ist. Bei diesem Ätzprozess wird bevorzugt Kaliumhydroxid (KOH), Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) oder Ethylendiaminpyrochatecol (EDP) als Ätzmittel verwendet.
Wie allgemein bekannt, ist eine Ätzrate eines Siliciumsubstrats von einer kristallinen Orientierung abhängig, wenn als Ätzmittel mit Kaliumhydroxid (KOH), Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) oder Ethylendiaminpyrochatecol (EDP) verwendet wird. Zum Beispiel kann ein in der <100>-Orientierung strukturiertes Siliciumsubstrat schneller entlang der lateralen Richtung als der Abwärtsrichtung geätzt werden. Als ein Ergebnis wird der vorläufige Graben 116 entlang der lateralen Richtung mehr als entlang der Abwärtsrichtung vergrößert, so dass der Graben 116a einen breiten oberen Bereich und einen unteren Bereich aufweist, der nach unten graduell schmaler wird, wie in 8 dargestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Tiefe des Grabens 116a zu erhöhen, indem ein zweiter anisotroper Trockenätzprozess an der resultierenden Struktur durchgeführt wird, wobei der vorläufige Graben 116 unter Verwendung der zweiten Passivierungsstruktur 112b als Ätzmaske erweitert wird. Der zweite anisotrope Trockenätzprozess verwendet vorzugsweise wenigstens eines, das aus Kohlenstofftetraflourid (CF₄), Schwefelhexafluorid (SF₆), Cyclobutanoctafluorid (C₄F₈) und Sauerstoff (O₂) ausgewählt ist. Der zweite anisotrope Trockenätzprozess kann durch ein reaktives Ionenätzverfahren erreicht werden, das allgemein als eine Weise zur Bildung eines tiefen Grabens bekannt ist. Hierbei kann der zweite anisotrope Trockenätzprozess bei Bedarf selektiv ausgeführt werden. Zum Beispiel kann der zweite anisotrope Trockenätzprozess ausgeführt werden, um den Graben 116a, der durch den vorherigen anisotropen Nassätzprozess gebildet wurde, in einer leichten Neigung zu formen. Somit kann der Graben 116a in einem Oktagon gebildet werden.
Dann bezugnehmend auf die 9 und 10 entfernt das Verfahren nach der Bildung des Grabens 116a die zweite Passivierungsstruktur 112b, die als Ätzmaske zur Formung des Grabens 116a verwendet wurde. Die zweite Passivierungsstruktur 112b kann mittels eines chemischen Materials wie Wasserstofffluorid (HF) davon entfernt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Plattierelektrode (nicht gezeigt) konform auf dem Opfersubstrat 110 gebildet werden, das den Graben 116a beinhaltet, um einen nachfolgenden Elektroplattierprozesses zu erleichtern. Die Plattierelektrode kann aus Titan(Ti)- und Kupfer(Cu)-Schichten bestehen, die durch einen Sputterprozess sequentiell gestapelt werden.
Nach dem Entfernen der zweiten Passivierungsstruktur 112b wird eine Gießschichtstruktur 120 auf dem Opfersubstrat 110 gebildet, das den Graben 116a beinhaltet. Die Gießschichtstruktur 120 kann aus wenigstens einem bestehen, das aus Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid und Photoresist ausgewählt ist. Die Gießschichtstruktur 120 durch diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann mittels eines Belichtungs- und Entwicklungsprozesses nach dem Beschichten des Opfersubstrats 110 mit einem Photoresist in einer vorgegebenen Dicke gebildet werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Öffnung in der Gießschichtstruktur vorgesehen, um den Graben 116a offen zu legen. Der Graben 116a und die Öffnung können als Gießform zum Definieren eines Spitzenbereichs und eines Auslegerarmbereichs der Sonde verwendet werden. Der Graben 116a und die Öffnung durch die Gießschichtstruktur 120 sind nämlich in der Lage, eine Vertiefung zu bil den, die den Spitzenbereich beziehungsweise den Auslegerarmbereich der Sonde definieren.
Danach bezugnehmend auf die 11 und 12 wird eine leitfähige Schicht 122 gebildet, um die in dem Passivierungssubstrat 110 eingerichtete Vertiefung zu füllen. Die leitfähige Schicht 122 kann durch wenigstens eine Technik gebildet werden, die aus Prozesstechniken des Elektroplattierens, chemischer Gasphasenabscheidung und von Sputtern ausgewählt ist. Die leitfähige Schicht 122 kann aus einer Nickel-Kobalt(Ni-Co)-Legierung bestehen. Die leitfähige Schicht 122 bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann durch den Elektroplattierprozess gebildet werden.
Dann wird die leitfähige Schicht 122 poliert und planarisiert, bis die Oberseite der Gießschichtstruktur 120 offen gelegt ist. Als ein Ergebnis werden der Spitzenbereich 122t und der Auslegerarmbereich 122b gebildet. Polieren und Planarisieren der leitfähigen Schicht 122 kann durch einen chemisch-mechanischen Polier(CMP)- oder einen Schleifprozess erreicht werden.
Nachfolgend wird bezugnehmend auf die 13 und 14 eine erste Maskenstruktur 132 gebildet, um die Oberseite eines Endes des Auslegerarmbereichs 122b offen zu legen. Die erste Maskenstruktur 132 kann aus wenigstens einem Material bestehen, das aus Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid und Photoresist ausgewählt ist. Die erste Maskenstruktur 132 in dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann mittels eines Belichtungs- und Entwicklungsprozesses nach dem Beschichten des Opfersubstrats 110 mit einem Photoresist in einer vorgegebenen Dicke gebildet werden.
Als nächstes wird der Verbindungsbereich 134 auf der Oberseite des Auslegerarmbereichs 122b gebildet, die durch die erste Maskenstruktur 132 frei gelegt ist. Der Verbindungsbereich 134 kann als ein Anbringteil verwendet werden, durch den die Sonde an eine Leiterplatte in dem nachfolgenden Prozessschritt angebracht wird. Der Verbindungsbereich 134 kann aus Gold (Au) bestehen.
Wenn der Verbindungsbereich 134 für eine Verbindung mit dem Auslegerarmbereich 122b vorläufig an einem vorgegebenen Bereich der Leiterplatte vorgesehen ist, an dem die Sonde angebracht wird, ist es zulässig, den Prozessschritt zum Festlegen des in den 13 und 14 gezeigten Verbindungsbereiches wegzulassen.
Danach werden dann bezugnehmend auf die 15 und 16 die erste Maskenstruktur 132 und die Gießschichtstruktur 120 mittels eines Nassätzverfahrens unter Verwendung einer chemischen Lösung entfernt. Eine zweite Maskenstruktur 136 wird kontinuierlich gebildet, um das Opfersubstrat 110 um den Spitzenbereich 122t herum offenzulegen, wobei wenigstens der Verbindungsbereich 134 bedeckt ist. Die zweite Maskenstruktur 136 kann aus wenigstens einem Material bestehen, das aus Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid und Photoresist ausgewählt ist. Die zweite Maskenstruktur 136 durch diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann mittels eines Belichtungs- und Entwicklungsprozesses nach dem Beschichten des Opfersubstrats 110 mit einem Photoresist in einer vorgegebenen Dicke gebildet werden.
Nunmehr wird bezugnehmend auf die 17 und 18 das Opfersubstrat 110 unter Verwendung der zweiten Maskenstruktur 136 als Ätzmaske um den Spitzenbereich 122t teilweise weggeätzt, bis wenigstens der untere Teil und die Seite des Spitzenbereichs 122t offen gelegt ist. Dieser Prozess zum Ätzen des Opfersubstrats 110 um den Spitzenbereich 122t herum wird vorzugsweise mittels eines Trockenätzverfahrens unter Verwendung eines Plasmas ausgeführt. Da die zweite Maskenstruktur 136 lediglich einen vorgegebenen Teil des Auslegerarmbereichs 122b ein schließlich des Verbindungsbereichs 134 bedeckt, kann der Spitzenbereich 122t dadurch vollständig offen gelegt werden. Demgemäß kann der Spitzenbereich 122t, wie in 17 gezeigt, gegenüber dem Opfersubstrat 110 schweben.
Danach wird die zweite Maskenstruktur 136 entfernt, um den Verbindungsbereich 134 offenzulegen. Dieser Prozess wird vorzugsweise mittels eines Nassätzverfahrens unter Verwendung einer chemischen Lösung ausgeführt. Somit verbleibt das Opfersubstrat 110 teilweise unter der Sonde, die aus dem Spitzenbereich 122t, dem Auslegerarmbereich 122b und dem Verbindungsbereich 134 besteht, ohne weggeätzt zu werden, wobei der Auslegerarmbereich 122b kontaktiert ist. Währenddessen kann die Sonde das Opfersubstrat 110 durch den Auslegerarmbereich 122b direkt kontaktieren, nicht durch einen peripheren Bereich des Spitzenbereichs 122t.
Die 19 und 20 sind Schnittansichten, die ein Verfahren zur Herstellung einer Sondenkarte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
Bezugnehmend auf die 19 und 20 wird zusätzlich zu der Struktur von 18, die eine Sonde beinhaltet, eine Leiterplatte 210 bereitgestellt, an der die Sonde haftet. Für eine Haftung an dem Verbindungsbereich 134 der Sonde kann ein Bump 212 an einer vorgegebenen Position der Leiterplatte 210 gebildet werden. Des Weiteren kann ein Lotmittel 214 auf der Oberfläche des Bumps 212 gebildet werden. Das Lotmittel 214 kann aus einer Legierung aus Gold (Au) und Zinn (Sn) bestehen.
Zwecks Herstellung einer Sondenkarte wird der Verbindungsbereich 134 der Sonde an dem Lotmittel 214 angebracht, das auf der Oberfläche des Bumps 212 der Leiterplatte 210 platziert ist. Dieser Klebeprozess kann einen Schritt des physikalischen Drückens und Aufwärmens des Lotmit tels 214 beinhalten. Währenddessen kann der Auslegerarmbereich 122b, der das Opfersubstrat 110 direkt kontaktiert, als strukturelles Trägerelement verwendet werden, um eine physikalische Schädigung der Sonde zu verhindern. Da wie vorstehend erwähnt der Spitzenbereich 122t des Weiteren in einer Struktur gebildet wird, die gegenüber dem Opfersubstrat 110 schwebt, ist es möglich, eine physikalische Schädigung des Spitzenbereichs 122t aufgrund eines Kontakts mit dem Opfersubstrat 110 während des Klebeprozesses zu verhindern. Anders als beim herkömmlichen Typ bietet die vorliegende Erfindung nämlich ein Merkmal des Verbindens der Sonde mit der Leiterplatte 210 ohne jegliche physikalische Schädigung.
Nach dem Anbringen der Sonde an der Leiterplatte 210 wird das verbliebene Opfersubstrat 110, das den Auslegerarmbereich 122b kontaktiert, weggeätzt, um die Sonde davon zu isolieren. Wie vorstehend erwähnt, schwebt der Spitzenbereich 122t der Sonde gegenüber dem Opfersubstrat 110. Demgemäß ist es anders als beim herkömmlichen Typ möglich, chemische Schädigungen an dem Spitzenbereich 122t zu minimieren, während das Opfersubstrat 110 entfernt wird, um die Sonde insgesamt frei zu legen.
21 ist eine Draufsicht auf die Bildung einschließlich einer Auslegersonde gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 22 ist eine Schnittansicht entlang II-II' von 21.
Bezugnehmend auf die 21 und 22 ist eine Sonde auf einem Opfersubstrat 310 angeordnet. Die Sonde kann aus einem Spitzenbereich 322t und einem Auslegerarmbereich 330b bestehen. Die Sonde kann des Weiteren einen Verbindungsbereich 334 beinhalten. Der Spitzenbereich 322t kann aus einem leitfähigen Material gebildet sein, das Vertiefungen von Öffnungen durch eine Gießschichtstruktur (nicht gezeigt) beziehungsweise Gräben 316a füllt. Der Spitzenbereich 322t ist unter einer Seite des Auslegerarmbereichs 330b angeordnet, und der Verbindungsbereich 334 ist auf der anderen Seite des Auslegerarmbereichs 330b angeordnet. Der Verbindungsbereich 334 kann auf der anderen Seite des Auslegerarmbereichs 330b für eine Haftung zwischen dem Auslegerarmbereich 330b und einer Leiterplatte gebildet sein. Unter dem Auslegerarmbereich 330b können des Weiteren Dummy-Spitzenbereiche 322dt vorgesehen sein, wobei diese durch eine Opferschicht 326 von dem Auslegerarmbereich 330b isoliert sind. Die Dummy-Spitzenbereiche 322dt können aus einem leitfähigen Material bestehen, das Vertiefungen unter dem Auslegerarmbereich 330b füllt. Beim Beschreiben dieser Ausführungsform, die für die 21 und 22 relevant ist, wird der Bereich des Opfersubstrats 310, in dem der Spitzenbereich 322t ausgebildet ist, als 'erster Bereich' A bezeichnet, während der Bereich des Opfersubstrats 310, in dem die Dummy-Spitzenbereiche 322dt ausgebildet sind, als 'zweiter Bereich' B bezeichnet wird.
Die 23 bis 42 sind Querschnittansichten entlang II-II' von 21, die ein Verfahren zur Herstellung einer Auslegersonde gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Die Ähnlichkeiten mit den vorstehend erwähnten Prozessweisen, die durch die 3 bis 18 dargelegt sind, werden weggelassen oder nur kurz beschrieben.
Als erstes bezugnehmend auf die 23 bis 30 wird eine Passivierungsschicht 312 aus Oxid über dem gesamten Opfersubstrat 310 aufgebracht. Auf der Passivierungsschicht 312 wird eine erste Photoresiststruktur 314 für eine erste Passivierungsstruktur 312a gebildet. Unter Verwendung einer Ätzmaske mit der ersten Photoresiststruktur 314, die auf der Passivierungsschicht 312 liegt, wird die Passivierungsschicht 312 in einem Nass- oder Trockenätzprozess teilweise entfernt, um die erste Passivierungsstruktur 312a zu bilden, die einen Bereich definiert, in dem sich vorläufige Gräben befinden (siehe 316 von 25).
Die erste Photoresiststruktur 314 wird von der Oberseite der ersten Passivierungsstruktur 312a entfernt. Mit einer Ätzmaske durch die erste Passivierungsstruktur 312a wird ein erster anisotroper Trockenätzprozess ausgeführt, um die vorläufigen Gräben 316 zu bilden. Die vorläufigen Gräben 3116 können in einem Tetragon mit vier Seitenwänden geformt sein. Die vorläufigen Gräben 316 werden vorzugsweise in einem regelmäßigen Quadrat gebildet.
Um die vorläufigen Gräben 316 herum wird eine zweite Photoresiststruktur 318 gebildet, um die Oberseite der ersten Passivierungsstruktur 312a frei zu legen. Unter Verwendung der zweiten Photoresiststruktur 318 als Ätzmaske wird die offen gelegte erste Passivierungsstruktur 312a in einem Nass- oder Trockenätzprozess teilweise entfernt, um eine zweite Passivierungsstruktur 312b zu bilden. Dann wird die zweite Photoresiststruktur 318 davon entfernt. Somit wird die zweite Passivierungsstruktur 312b so angeordnet, dass sie die Oberseite des Opfersubstrats 310 noch weiter als die erste Passivierungsstruktur 312a freilässt.
Das Opfersubstrat 310 ohne die zweite Photoresiststruktur 318 wird selektiv in Gräben 316a geätzt, von denen jeder hinsichtlich Breite und Tiefe größer als die vorläufigen Gräben 316 ist. Dieser Ätzprozess verwendet vorzugsweise ein Ätzmittel mit Kaliumhydroxid (KOH), Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) oder Ehtylendiaminpyrochatecol (EDP).
Wenn das Ätzmittel mit Kaliumhydroxid (KOH), Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) oder Ethylendiaminpyrochatecol (EDP) verwendet wird, ist eine Ätzrate in einem Siliciumsubstrat abhängig von einer kristallinen Orientierung, wie allgemein bekannt. Zum Beispiel ist in einem Siliciumsubstrat mit <100>-Orientierung eine Ätzrate entlang seiner lateralen Richtung höher als in seiner Abwärtsrichtung. Als ein Ergebnis erstreckt sich der vorläufige Graben 316 in dem Opfersubstrat 310 entlang der lateralen Richtung statt der Abwärtsrichtung, und dadurch wird der Graben 316a mit einem breiten oberen Teil und einem graduell schmäler werdenden unteren Teil gebildet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein zweiter anisotroper Trockenätzprozess an der resultierenden Struktur, welche die vorläufigen Gräben 316 beinhaltet, unter Verwendung der zweiten Passivierungsstruktur 312b als Ätzmaske ausgeführt. Somit werden die Gräben 316a hinsichtlich der Tiefe größer. Zum Beispiel kann der zweite anisotrope Trockenätzprozess ausgeführt werden, um die Form der Gräben 316a zu glätten, die durch den vorherigen anisotropen Nassätzprozess gebildet wurden. Demgemäß wird der Graben 316a in der Struktur eines Oktagons gebildet.
Nach der Fertigstellung der Gräben 316a wird die zweite Passivierungsstruktur 312b entfernt, die als Ätzmaske in dem Ätzprozess zur Bildung der Gräben 316a verwendet wurde. Nach dem Entfernen der zweiten Passivierungsstruktur 312b wird eine Gießschichtstruktur 320 auf dem Opfersubstrat 310 gebildet, das die Gräben 316a beinhaltet. Die Gießschichtstruktur 320 kann aus wenigstens einem Material bestehen, das aus Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid und Photoresist ausgewählt ist. Die Gießschichtstruktur 320 durch diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann mittels eines Belichtungs- und Entwicklungsprozesses gebildet werden, nachdem das Opfersubstrat 310 mit einem Photoresist in einer vorgegebenen Dicke beschichtet wurde.
Gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in der Gießschichtstruktur 320 eine Mehrzahl von Öffnungen gebildet, um die Gräben 316a frei zu legen. In dieser Struktur beinhaltet der erste Bereich A eine Öffnung, um einen der Gräben 316a frei zu legen, während der zweite Bereich B mehrere Öffnungen beinhaltet, um eine Mehrzahl der Gräben 316a frei zu legen. Der Graben 316a und die Öffnung des ersten Bereichs A können als eine Gießform zur Definition des Spitzen bereichs der Sonde verwendet werden. Die Gräben 316a und die Öffnungen des zweiten Bereichs B werden als Gießformen der Dummy-Spitzenbereiche verwendet, die als strukturelle Trägerelemente fungieren, während die Sonde mit der Leiterplatte verbunden wird. Die Öffnungen durch die Gießschichtstruktur 320 und die Gräben 316a können nämlich Vertiefungen zur Definition des Spitzenbereichs und der Dummy-Spitzenbereiche bilden.
Dann wird bezugnehmend auf die 31 und 32 eine erste leitfähige Schicht 322 auf dem Opfersubstrat 310 gebildet, um die Vertiefungen in dem ersten und dem zweiten Bereich A und B zu füllen. Die erste leitfähige Schicht 322 kann mittels wenigstens einer Technik gebildet werden, die aus Elektroplattieren, CVD und Sputtern ausgewählt ist. Die erste leitfähige Schicht 322 kann aus einer Legierung aus Nickel (Ni) und Kobalt (Co) bestehen. Die erste leitfähige Schicht 322 durch diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann durch eine Elektroplattiertechnik gebildet werden.
Danach wird die erste leitfähige Schicht 322 poliert und planarisiert, bis die Oberseite der Gießschichtstruktur 320 frei gelegt ist. Als ein Ergebnis weist der erste Bereich A den Spitzenbereich 322t auf, während der zweite Bereich B eine Mehrzahl der Dummy-Spitzenbereiche 322dt aufweist. Der Prozess des Polierens und Planarisierens der ersten leitfähigen Schicht 322 kann mit einer chemisch-mechanischen Polier(CMP)-, einer Rückätz- oder Schleiftechnik verwendet werden. Wie zuvor in Verbindung mit 30 erwähnt, kann eine Seite des Spitzenbereichs 322t wenigstens einen oder mehrere Dummy-Spitzenbereiche 322dt beinhalten, da die Gießschichtstruktur 320 eine oder mehrere Öffnungen aufweist, die einen oder mehrere, in dem Opfersubstrat 310 des zweiten Bereich B ausgebildete Gräben 316 beinhaltet.
Als nächstes wird bezugnehmend auf die 33 und 34 auf der resultierenden Struktur, die den Spitzenbereich 312t und die Dummy-Spitzenbereiche 322dt beinhaltet, eine erste Maskenstruktur 324 gebildet, um die Oberseite des zweiten Bereichs B frei zu legen. Es wird ein Prozess zur Bildung der ersten Maskenstruktur 324 ausgeführt, der einen Schritt zur Beschichtung mit einem Photoresist in einer vorgegebenen Dicke und ein anschließendes Belichten und Entwickeln des Photoresists beinhaltet.
Gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vor dem Anordnen der ersten Maskenstruktur 324 möglich, eine Plattierelektrode (nicht gezeigt) aus einer sequentiell gestapelten Titan- und Kupferschicht zur Erleichterung eines nachfolgenden Elektroplattierprozesses für den Auslegerarmbereich auf der resultierenden Struktur zu bilden, die den Spitzenbereich 322t und die Dummy-Spitzenbereiche 322dt beinhaltet. Währenddessen können die Titan- und Kupferschicht mittels eines Sputterprozesses darauf aufgebracht werden.
Die Opferschicht 326 wird auf der Oberseite des zweiten Bereichs B aufgebracht, der durch die erste Maskenstruktur 324 frei gelegt wird. Die Opferschicht 326 kann so gebildet werden, dass die Dummy-Spitzenbereiche 322dt in einem nachfolgenden Prozess zur Entfernung des Opfersubstrats 310 ohne Weiteres von dem Auslegerarmbereich entfernt werden. Aus diesem Grund besteht die Opferschicht 326 vorzugsweise aus einem Material, das bei Minimieren einer Ätzmenge der Sonde entfernbar ist. Zum Beispiel kann die Opferschicht 326 aus Kupfer (Cu) oder Zink (Zn) bestehen.
Die erste Maskenstruktur 324 wird kontinuierlich davon entfernt. Zur Entfernung der ersten Maskenstruktur 324 ist die Verwendung eines Veraschungsverfahrens bevorzugt, um so zu verhindern, dass die Gießschichtstruktur 320 weggeätzt wird. Dies liegt daran, dass die Gieß schichtstruktur 320 in einem normalen Nassätzprozess mit der ersten Maskenstruktur 324 geätzt würde.
Als nächstes wird bezugnehmend auf die 35 und 36 die zweite Maskenstruktur 328 gebildet, einschließlich einer Öffnung zur Definition des Auslegerarmbereichs. Die Öffnung der zweiten Maskenstruktur 328, wie hierin gezeigt, kann so gebildet werden, dass sie wenigstens die Oberseiten der Opferschicht 326 und des Spitzenbereichs 322t freilegt. Die zweite Maskenstruktur 328 kann aus wenigstens einem Material bestehen, das aus Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid und Photoresist ausgewählt ist. Die zweite Maskenstruktur 328 durch diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann mittels eines Belichtungs- und Entwicklungsprozesses nach der Beschichtung des Opfersubstrats 310 mit einem Photoresist in einer vorgegebenen Dicke gebildet werden.
Danach wird eine zweite leitfähige Schicht 330 gebildet, um die zweite Maskenstruktur 328 zu bedecken. Die zweite leitfähige Schicht 330 kann mittels wenigstens einer Technik gebildet werden, die aus Elektroplattieren, CVD und Sputtern ausgewählt wird. Die zweite leitfähige Schicht 330 kann aus einer Ni-Co-Legierung gleich wie bei der ersten leitfähigen Schicht 322 bestehen. Die zweite leitfähige Schicht 330 durch diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann durch einen Elektroplattierprozess gebildet werden.
Beim Bilden der zweiten leitfähigen Schicht 330 mittels eines Elektroplattierprozesses wird die Plattierelektrode (nicht gezeigt) für den Auslegerarmbereich, wie zuvor unter Bezugnahme auf 33 erwähnt, vorzugsweise von der Oberseite des Spitzenbereichs 322t zwecks eines direkten Kontakts zwischen dem Spitzenbereich 322t und dem Auslegerarmbereich entfernt.
Danach wird die zweite leitfähige Schicht 330 poliert und planarisiert, um den Auslegerarmbereich 330b zu bilden, der den Spitzenbereich 322t kontaktiert und sich von den Dummy-Spitzenbereichen 433dt, auf denen die Opferschicht 326 ausgebildet ist, nach oben erstreckt. Das Polieren und Planarisieren der zweiten leitfähigen Schicht 330 wird durch einen CMP-, einen Rückätz- oder einen Schleifprozess ausgeführt. Währenddessen kann der Auslegerarmbereich 330, wie unter Bezugnahme auf 33 beschrieben, ohne direktes Kontaktieren der Dummy-Spitzenbereiche 322dt gebildet werden, die durch die Opferschicht 326 in dem zweiten Bereich B platziert sind.
Als nächstes wird bezugnehmend auf die 37 und 38 nach dem Entfernen der zweiten Maskenstruktur 328 eine dritte Maskenstruktur 332 gebildet, um die Oberseite eines Endes des Auslegerarmbereichs 330b in dem zweiten Bereich B freizulegen. Die dritte Maskenstruktur 332 kann aus wenigstens einem Material bestehen, das aus Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid und Photoresist ausgewählt ist. Die dritte Maskenstruktur 332 durch diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann durch einen Belichtungs- und Entwicklungsprozess nach dem Beschichten des Opfersubstrats 310 mit einem Photoresist in einer vorgegebenen Dicke gebildet werden.
Zum Entfernen der zweiten Maskenstruktur 328 wird vorzugsweise ein Veraschungsverfahren verwendet, um so zu verhindern, dass die Gießschichtstruktur 320 weggeätzt wird. Dies liegt daran, dass die Gießschichtstruktur 320 in einem normalen Nassätzprozess mit der zweiten Maskenstruktur 328 geätzt würde. Des Weiteren kann die dritte Maskenstruktur 332 ohne Entfernen der zweiten Maskenstruktur 328 sogar auf der zweiten Maskenstruktur 328 gebildet werden. Demgemäß kann die zweite Maskenstruktur 328, die ohne Entfernen verbleibt, in einem nachfolgenden Prozessschritt zusammen mit der dritten Maskenstruktur 332 entfernt werden.
Der Verbindungsbereich 334 wird auf dem Auslegerarmbereich 330b, der durch die dritte Maskenstruktur 332 teilweise freigelegt ist, in dem zweiten Bereich B gebildet. Der Verbindungsbereich 334 kann als Haftmittel zum Verbinden der Sonde mit der Leiterplatte in dem nachfolgenden Prozessschritt verwendet werden. Der Verbindungsbereich 334 kann aus Gold bestehen.
Wenn der Verbindungsbereich 334 an einer vorgegebenen Stelle der Leiterplatte vorgesehen ist, an der die Sonde in einer Prozedur zur Herstellung der Sondenkarte angeklebt wird, um den Auslegerarmbereich 330b mit der Leiterplatte zu verbinden, ist es zulässig, einen Schritt zur Bildung des Verbindungsbereichs 334 wegzulassen, der unter Bezugnahme auf 38 beschrieben ist.
Dann werden bezugnehmend auf die 39 und 40 die dritte Maskenstruktur 332 und die Gießschichtstruktur 320 mittels eines Nassätzverfahrens mit einer chemischen Lösung entfernt. Nachfolgend wird eine vierte Maskenstruktur 336 gebildet, um den ersten Bereich A freizulegen, während wenigstens der Verbindungsbereich 334 bedeckt ist. Die vierte Maskenstruktur 336 kann aus wenigstens einem Material bestehen, das aus Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid und Photoresist ausgewählt ist. Die vierte Maskenstruktur 336 durch diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann mittels eines Belichtungs- und Entwicklungsprozesses nach dem Beschichten des Opfersubstrats 310 mit einem Photoresist in einer vorgegebenen Dicke gebildet werden.
Bezugnehmend auf die 41 und 42 wird das Opfersubstrat 310 des ersten Bereichs A unter Verwendung der vierten Maskenstruktur 336 als Ätzmaske selektiv geätzt, bis wenigstens der untere Teil und eine Seite des Spitzenbereichs 322t freigelegt sind. Das Ätzen des Opfersubstrats 310 des ersten Bereichs A wird vorzugsweise in einem Trockenätzpro zess mit einem Plasma durchgeführt. Da die vierte Maskenstruktur 336 einen vorgegebenen Teil des zweiten Bereichs B bedeckt, der den Verbindungsbereich 334 beinhaltet, kann der Spitzenbereich 322t, der in dem ersten Bereich A ausgebildet ist, insgesamt freigelegt werden, während die Dummy-Spitzenbereiche 322dt teilweise freigelegt werden. Demgemäß kann der Spitzenbereich 322t, der in dem ersten Bereich A angeordnet ist, wie in 41 gezeigt, bezüglich des Opfersubstrats 310 schweben.
Danach wird die vierte Maskenstruktur 336 entfernt, um den Verbindungsbereich 334 freizulegen. Dieser Prozess wird vorzugsweise durch einen Nassätzprozess mit einer chemischen Lösung durchgeführt. Somit verbleiben die Opferschicht 326, die Dummy-Spitzenbereiche 322dt und das Opfersubstrat 310 unter der Sonde, die aus dem Spitzenbereich 322t, dem Auslegerarmbereich 330b und dem Verbindungsbereich 334 besteht. In dieser Struktur ist die Sonde durch die Opferschicht 326 und die Dummy-Spitzenbereiche 322dt indirekt mit dem Opfersubstrat 310 verbunden, ohne direkt mit dem Opfersubstrat 310 verbunden zu sein.
Die 43 und 44 sind Schnittansichten, die ein Verfahren zur Herstellung einer Sondenkarte gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
Bezugnehmend auf die 43 und 44 wird zusätzlich zu der Struktur von 42 einschließlich der Bereitstellung einer Sonde eine Leiterplatte 410 hergestellt, an der die Sonde haftet. Um eine Sondenkarte herzustellen, wird der Verbindungsbereich 334 der Sonde an ein auf einem Bump 412 der Leiterplatte 410 ausgebildeten Lotmittel 414 angeklebt. Dieser Klebeprozess kann unter Einschluss eines Schritts des physikalischen Pressens und Aufwärmens des Lotmittels 414 ausgeführt werden. Währenddessen können die Dummy-Spitzenbereiche 322dt, die direkt mit dem Opfersubstrat 310 verbunden sind, als strukturelle Trägerele mente verwendet werden, um physikalische Schädigungen der Sonde zu verhindern. Des Weiteren ist, wie zuvor erwähnt, die Verhinderung einer physikalischen Schädigung des Spitzenbereichs 322t aufgrund eines Kontakts zu dem Opfersubstrat 310 möglich, da der Spitzenbereich 322t hinsichtlich des Opfersubstrats 310 schwebt. Anders als beim Stand der Technik bietet die vorliegende Erfindung nämlich ein Merkmal, das in der Lage ist, die Sonde ohne jegliche physikalische Schädigung mit der Leiterplatte 410 zu verbinden.
Nach dem Verbinden der Sonde mit der Leiterplatte 410 wird die Opferschicht 326 weggeätzt, um die Sonde von dem Opfersubstrat 310 zu separieren. Die Opferschicht 326 kann mittels eines dafür geeigneten Ätzmittels geätzt werden. Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Ätzmittel mit einem kupferspezifischen oder zinkspezifischen Ätzmittel verwendet werden, da die Opferschicht 326 aus Kupfer (Cu) oder Zink (Zn) besteht. Wie zuvor erwähnt, ist die Sonde durch die Opferschicht 326 und die Dummy-Spitzenbereiche 322dt mit dem Opfersubstrat 310 verbunden. Somit kann, wie zuvor erwähnt, die Sonde durch das Ätzen der Opferschicht 326 leicht von dem Opfersubstrat 310 separiert werden. Dadurch besteht anders als bei den herkömmlichen Fällen die Möglichkeit, chemische Schädigungen an dem Spitzenbereich 322t zu minimieren, während das Opfersubstrat 310 zur gesamten Freilegung der Sonde entfernt wird.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Erfindung ist auf das Prüfen mikroskopischer elektronischer Bauelemente mit Kontaktstellen anwendbar.
Verfahren zur Herstellung einer Sonde vom Ausleger-Typ und Verfahren zur Herstellung einer Sondenkarte unter Verwendung derselben
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung einer Auslegersonde und einer damit ausgerüsteten Sondenkarte.
Erfindungsgemäß wird zur Herstellung einer Auslegersonde ein Graben in einem vorgegebenen Substratbereich gebildet, eine Gießschicht auf dem Substrat mit einer Öffnung gebildet, die eine Oberfläche des Substrats einschließlich des Grabens freilegt, ein Spitzenbereich in dem Graben sowie ein Auslegerarmbereich in der Öffnung gebildet, die Gießschichtstruktur entfernt und das Substrat um den Spitzenbereich herum geätzt und der Spitzenbereich bezüglich des Substrats freigestellt.
Verwendung z. B. für Sonden zum Messen elektrischer Eigenschaften von Halbleiterbauelementen.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Auslegersonden, das umfasst: – Bilden eines Grabens in einem vorgegebenen Bereich eines Substrats, – Bilden einer Gießschichtstruktur auf dem Substrat mit einer Öffnung, um eine Oberfläche des Substrats einschließlich des Grabens freizulegen, – Bilden eines Spitzenbereichs, der in dem Graben angeordnet ist, und eines Auslegerarmbereichs, der in der Öffnung angeordnet ist, – Entfernen der Gießschichtstruktur und – Ätzen des Substrats um den Spitzenbereich herum und Freistellen des Spitzenbereichs bezüglich des Substrats.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Gießschichtstruktur aus wenigstens einem Material besteht, das aus Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid und Photoresist ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bilden des Spitzenbereichs und des Auslegerarmbereichs umfasst: – Bilden einer leitfähigen Schicht, um das Substrat zu bedecken und den Graben sowie die Öffnung zu füllen, und – Polieren und Planarisieren der leitfähigen Schicht.
Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren nach dem Bilden des Spitzenbereichs und des Auslegerarmbereichs umfasst: – Bilden einer Verbindungsbereich-Gießschichtstruktur mit einer Öffnung, um die Oberseite eines Endes des Auslegerarmbereichs frei zu legen, das mit dem Spitzenbereich in Verbindung steht, – Bilden eines Verbindungsbereichs in der Verbindungsbereich-Gießschichtstruktur und – Entfernen der Verbindungsbereich-Gießschichtstruktur.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ätzen des Substrats um den Spitzenbereich herum umfasst: – Bilden einer schwebenden Ätzmaskenstruktur, um das Substrat um den Spitzenbereich herum auf der resultierenden Struktur frei zu legen, die den Auslegerarmbereich beinhaltet, und – Ätzen des Substrats um den Spitzenbereich herum durch Verwenden der schwebenden Ätzmaskenstruktur als Ätzmaske und Freilegen des Spitzenbereichs.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Ätzen des Substrats um den Spitzenbereich herum in einem Trockenätzprozess ausgeführt wird, bis der Spitzenbereich bezüglich des Substrats schwebt.
Verfahren nach Anspruch 5, das des Weiteren umfasst: – Entfernen der schwebenden Ätzmaskenstruktur nach dem Freilegen des Spitzenbereichs.
Verfahren zur Herstellung einer Sondenkarte, das umfasst: – Ankleben einer Sonde vom Auslegertyp, die durch das in Anspruch 1 beschriebene Verfahren hergestellt wird, an einen Hügel einer Leiterplatte und – Ätzen und Entfernen des Substrats der Sonde.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Ankleben der Sonde an die Leiterplatte mittels Verwenden eines strukturellen Trägerelements durch einen Rest des Substrats der Sonde ausgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung von Sonden des Auslegertyps, das umfasst: – Bilden von Vertiefungen in einem ersten und einem zweiten Bereich eines Substrats, – Bilden eines Spitzenbereichs und eines Dummy-Spitzenbereichs, welche die Vertiefungen des ersten beziehungsweise zweiten Bereichs füllen, – Bilden einer Opferschicht, um den zweiten Bereich zu bedecken, der den Dummy-Spitzenbereich beinhaltet, – Bilden eines Auslegerarmbereichs, um eine Verbindung mit dem Spitzenbereich herzustellen und sich auf dem Dummy-Spitzenbereich mit der Opferschicht zu erstrecken, und – Ätzen des Substrats des ersten Bereichs und Floaten des Spitzenbereichs bezüglich des Substrats.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Bilden der Vertiefungen umfasst: – Bilden einer ersten Passivierungsstruktur mit einer Mehrzahl von ersten Öffnungen auf dem Substrat, um vorgegebene Oberseiten des Substrats offen zu legen, – Ätzen des Substrats durch Verwenden der ersten Passivierungsstruktur als Ätzmaske und Bilden von vorläufigen Gräben unter der ersten Öffnungen, – Ätzen der ersten Passivierungsstruktur und Bilden einer zweiten Passivierungsstruktur mit zweiten Öffnungen, um vorgegebene Bereiche des Substrats offen zu legen, das die vorläufigen Gräben beinhaltet, – Ätzen des Substrats durch Verwenden der zweiten Maskenstruktur als Ätzmaske und Bilden einer Mehrzahl von Gräben unter den zweiten Öffnungen und – Bilden einer Gießschichtstruktur mit dritten Öffnungen, um vorgegebene Oberseiten des Substrats offen zu legen, das die Gräben beinhaltet, – Wobei die Vertiefungen aus den Gräben und den dritten Öffnungen bestehen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Gießschichtstruktur so gebildet wird, dass die vorgegebenen Oberseiten des Substrats offen gelegt sind, welche die mehreren Gräben in dem zweiten Bereich beinhalten.
Verfahren nach Anspruch 11, das des Weiteren umfasst: – Entfernen der Gießschichtstruktur nach dem Bilden des Auslegerarmbereichs.
Verfahren nach Anspruch 11, – wobei die erste Passivierungsstruktur aus wenigstens einem Material besteht, das aus Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid und Photoresist ausgewählt ist, – wobei die zweite Passivierungsstruktur aus wenigstens einem Material besteht, das aus Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid und Photoresist ausgewählt ist, und – wobei die Gießschichtstruktur aus wenigstens einem Material besteht, das aus Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid und Photoresist ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Bilden des Spitzenbereichs und des Dummy-Spitzenbereichs umfasst: – Bilden einer ersten leitfähigen Schicht, um die Vertiefungen zu füllen und das Substrat zu bedecken, und – Polieren und Planarisieren der ersten leitfähigen Schicht.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Bilden der Opferschicht umfasst: – Bilden einer ersten Maskenstruktur, um die Oberseite des Substrats des zweiten Bereichs offen zu legen, – Bilden der Opferschicht in dem durch die erste Maskenstruktur offen gelegten zweiten Bereich und – Entfernen der ersten Maskenstruktur.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Opferschicht so gebildet wird, dass sie ein Material mit einer Ätzselektivität bezüglich des Substrats, des Spitzenbereichs und des Auslegerarmbereichs beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Opferschicht so gebildet wird, dass sie Kupfer oder Zink beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bilden des Auslegerarmbereichs umfasst: – Bilden einer zweiten Maskenstruktur, um die Opferschicht und den Spitzenbereich auf der resultierenden Struktur offen zu legen, welche die Opferschicht beinhaltet, – Bilden einer zweiten leitfähigen Schicht, um die zweite Maskenstruktur zu bedecken, – Polieren und Planarisieren der zweiten leitfähigen Schicht, bis die zweite Maskenstruktur offen gelegt ist, und – Entfernen der zweiten Maskenstruktur.
Verfahren nach Anspruch 10, das des Weiteren nach dem Bilden des Auslegerarmbereichs umfasst: – Bilden einer dritten Maskenstruktur, um die Oberseite eines Endes des Auslegerarmbereichs in dem zweiten Bereich auf der resultierenden Struktur offen zu legen, die den Auslegerarmbereich beinhaltet, – Bilden eines Verbindungsbereichs auf dem durch die dritte Maskenstruktur offen gelegten Auslegerarmbereich und – Entfernen der dritten Maskenstruktur.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Ätzen des Substrats des ersten Bereichs umfasst: – Bilden einer vierten Maskenstruktur, um den ersten Bereich auf der resultierenden Struktur offen zu legen, die den Auslegerarmbereich beinhaltet, und – Ätzen des Substrats des offen gelegten ersten Bereichs durch Verwenden der vierten Maskenstruktur als Ätzmaske und Offenlegen des Spitzenbereichs.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Ätzen des Substrats des ersten Bereichs in einem Trockenätzprozess ausgeführt wird, bis der Spitzenbereich bezüglich des Substrats schwebt.
Verfahren nach Anspruch 21, das des Weiteren umfasst: – Entfernen der vierten Maskenstruktur nach dem Offenlegen des Spitzenbereichs.
Verfahren zur Herstellung einer Sondenkarte, das umfasst: – Ankleben einer Sonde des Auslegertyps, die durch das in Anspruch 10 beschriebene Verfahren hergestellt wird, an einen Hügel einer Leiterplatte und – Ätzen der Opferschicht der Sonde und Entfernen des Substrats, des Dummy-Spitzenbereichs und der Opferschicht der Sonde.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Ankleben der Sonde an die eiterplatte unter Verwendung eines strukturellen Trägerelements durch den Dummy-Spitzenbereich ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Entfernen des Substrats, des Dummy-Spitzenbereichs und der Opferschicht der Sonde durch selektives Ätzen der Opferschicht und Separieren der Sonde von dem Substrat ausgeführt wird, das den Dummy-Spitzenbereich beinhaltet.