KR100441809B1 - 전기적 접촉체 및 이의 제조방법 - Google Patents

전기적 접촉체 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기적 접촉체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 전기적 접촉체는, 전기 구성체와 연결되는 지지단과 상기 지지단에서 연장 형성된 제 1 빔부와 상기 제 1 빔부와 수직하게 상기 제 1 빔부 단부에서 연장 형성된 연결단과 상기 연결단과 수직하게 상기 연결단에서 연장 형성되고, 상기 제 1 빔부와 소정각도를 이루는 제 2 빔부 및 상기 제 2 빔부 단부와 수직하게 상기 제 2 빔부에서 상기 지지단 반대측 방향으로 연장 형성되고, 피검사체와 접촉하는 팁을 구비하여 이루어지고, 본 발명에 의한 전기적 접촉체의 제조방법은, 기판 상에 지지단 형상을 한정하는 제 1 보호막 패턴을 형성하는 단계와 상기 제 1 보호막 패턴의 개방 부위 내부에 제 1 도전성 물질을 매립하여 지지단을 형성하는 단계와 상기 제 1 보호막 패턴을 제거하는 단계와 상기 제 1 보호막 패턴이 제거된 기판 상에 제 2 도전성 물질로 이루어지는 제 1 희생 금속층을 형성한 후, 상기 지지단이 외부로 노출되도록 상기 기판 상면을 평탄화 하는 단계와 상기 지지단에서 연장된 제 1 빔부의 형상을 한정하는 제 2 보호막 패턴을 형성하는 단계와 상기 제 2 보호막 패턴 내부에 제 1 도전성 물질을 매립하여 제 1 빔부를 형성하는 단계와 상기 제 1 빔부가 형성된 기판 상에 상기 제 1 빔부와 수직하게 상기 제 1 빔부 단부에서 연장 형성된 연결단의 형상을 한정하는 제 3 보호막 패턴을 형성하는 단계와 상기 제 3 보호막 패턴 내부에 제 1 도전성 물질을 매립하여 연결단을 형성하는 단계와 상기 제 2 보호막 패턴 및 제 3 보호막 패턴을 제거한 후,상기 기판 상에 제 2 도전성 물질로 이루어지는 제 2 희생 금속층을 형성한 후, 상기 연결단이 외부로 노출되도록 상기 기판 상면을 평탄화 하는 단계와 상기 연결단이 외부로 노출된 기판 상에 상기 연결단과 수직하게 상기 연결단에서 연장 형성되고, 상기 제 1 빔부와 소정각도를 이루는 제 2 빔부의 형상을 한정하는 제 4 보호막 패턴을 형성하는 단계와 상기 제 4 보호막 패턴 내부에 제 1 도전성 물질을 매립하여 제 2 빔부를 형성하는 단계와 상기 제 2 빔부가 형성된 기판 상에 상기 제 2 빔부 단부와 수직하게 상기 제 2 빔부에서 상기 지지단 반대측 방향으로 연장 형성되고, 피검사체와 접촉하는 팁의 형상을 한정하는 제 5 보호막 패턴을 형성하는 단계와 상기 제 2 보호막 패턴의 개방부위 내부에 제 1 도전성 물질을 매립하여 팁을 형성하는 단계와 상기 제 4 보호막패턴 및 제 5 보호막 패턴과 제 1 희생 금속층 및 제 2 희생 금속층을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 만
따라서, 면적배열된 반도체소자의 외부전극 단자에 대응이 용이할 뿐만 아니라 MEMS(Micro Electro Mechanical System)공정에 의해서 제조됨으로써 재현성 및 생산성이 뛰어난 효과가 있다.

Description

전기적 접촉체 및 이의 제조방법{Electrical contactor and method thereby}
본 발명은 반도체소자 검사용 전기적 접촉체 및 이의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 면적 배열(Area array)형 패드가 형성된 반도체소자에 대한 전기적 검사를 용이하게 수행할 수 있는 전기적 접촉체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
통상, 반도체 칩(Chip)은 산화공정, 확산공정, 이온주입공정, 사진식각공정 및 금속공정 등의 일련의 웨이퍼 가공공정을 반복적으로 수행함으로써 웨이퍼 상에 구현된다.
도 1은 웨이퍼 가공공정의 수행에 의해서 칩이 구현된 웨이퍼를 나타내는 평면도이도, 도 2는 도 1의 일부(A부분)를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 일련의 웨이퍼 가공공정의 수행에 의해서 웨이퍼(10) 상에는 복수의 칩(20)이 구현되고, 상기 복수의 칩(20)은 스크라이브 라인(Scribe line : 14)에 의해서 구분된다.
이때, 도 2에 도시된 바와 같이 웨이퍼(10) 상의 각 칩(20) 상에는 각 칩(20)의 정상 유무를 테스트하기 위한 단자 역할을 수행하는 복수의 패드(Pad : 22)들이 질화막 등과 같은 보호막(24)으로 주변부가 커버링되며 열렬로 나열 배치 형성되어 있다.
따라서, 상기 패드(22)에 프로브 카드의 전기적 접촉체를 접촉시켜 각 칩(20)에 소정의 전기신호를 인가함으로써 칩(20)의 정상 유무를 테스트하는EDS(Electrical Die Sorting)공정이 수행된다.
그리고, 상기 EDS공정에 의해서 정상므로 검사된 각 칩(20)은 스크라이브 라인(14)을 따라 슬라이싱(Slicing)되고 다시 패키징(Packaging)되어 외부로 출하된다.
그런데, 최근에는 EDS공정을 완료한 후, 상기 각 칩을 각각 슬라싱하여 패키징함으로써 발생하는 시간손실, 공정비용의 증가, 생산성의 저하 등의 문제점을 제거하기 위하여 웨이퍼 상에 구현된 각 칩에 대해서 일괄적으로 패키징하는 웨이퍼 레벨 패키징(Wafer level Packaging) 방법이 제안되고 있다.
도 3은 웨이퍼 레벨 패키징(Wafer level Packaging)공정을 수행함으로써 도 2에 도시된 웨이퍼의 칩(20)에 구현된 패드(22)로부터 외부 접속 단자(36)로 배선을 유도함으로써 재배치(Redistribution)가 이루어진 상태를 나타내는 평면도이고, 도 4는 이의 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 패드(22)로부터 재배치가 이루어져 외부 접속 단자(36)가 칩(20)의 상부 전면에 면적 배열(Area array)되어 있다.
보다 상세히 살펴보면, 일련의 웨이퍼 가공공정의 수행에 의해서 패드(22)가 형성된 웨이퍼(12) 상에 칩 패드(22)를 한정 개방하는 절연성 보호막(24) 및 제 1 절연막(31)이 순차적으로 형성되어 있다.
그리고, 상기 제 1 절연막(31)에 의해서 한정 개방된 칩 패드(22) 상에는 도전성 제 1 금속 기저층(32)과 재배선층(33)이 순차적으로 형성되고, 상기 재배선층(33) 상에는 재배선층(33)의 소정영역을 한정 개방하는 절연성 제 2 절연막(34)이 형성되어 있다.
또한, 상기 제 2 절연막(34)의 개방영역 상에는 제 2 금속 기저층(35)을 게재하여 도전성의 볼(Ball) 타입의 외부 접속 단자(36)가 형성되어 있다.
그러나, 절술한 바와 같은 웨이퍼 레벨 패키징 방법에 의해서 패키징된 반도체소자는 볼타입의 외부 접속 단자(36)의 배열이 면적 배열(Area array) 방식에 의해서 배열됨으로써 EDS(Electrical Die Sorting)공정을 수행하기 위한 전기적 접촉체의 구조에 상당한 제약을 가하고 있다.
종래의 웨이퍼 레벨 패키징된 반도체소자 등의 테스트를 위한 전기적 접촉체는, 미국 특허 제 6,307,392 호와 한국 특허 제 324064 등에 게시되어 있다.
그러나, 종래의 전기적 접촉체는 반도체소자의 패드와 패드 사이의 피치간격, 패드의 배열상태 등에 제약을 받아 웨이퍼 레벨 패키지 방법에 의해서 패드가 면적 배열된 반도체소자의 적용에는 현실적으로 많은 어려운 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 웨이퍼 레벨 패키지에 의해서 칩의 패드와 전기적으로 연결된 외부 접속단자가 면적 배열(Area array)된 반도체소자에 대응이 용이한 전기적 접촉체 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은, MEMS(Micro Electro Mechanical System)공정에 의해서 재현성 및 생산성이 뛰어난 전기적 접촉체 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 반도체 웨이퍼를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 'A'부분을 확대하여 나타낸 평면도이다.
도 3은 웨이퍼 상태에서 제조된 웨이퍼 레벨 칩 패키지를 나타내는 평면도이다.
도 4는 웨이퍼 레벨 칩 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전기적 접촉체의 사시도이고, 도 5b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전기적 접촉체의 사시도이다.
도 6은 도 5a 및 도 5b에 도시된 전기적 접촉체의 측면도이다.
도 7a는 도 5a에 도시된 전기적 접촉체의 평면도이도, 도 7b는 도 5b에 도시된 전기적 접촉체의 평면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 전기적 접촉체의 사용상태를 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 도 5a에 도시된 전기적 접촉체의 면적 배열 상태를 설명하기 위한 평면도이다.
도 10은 도 5b에 도시된 전기적 접촉체의 면적 배열 상태를 설명하기 위한 평면도이다.
도 11은 도 5a에 도시된 전기적 접촉체의 지지단으로부터 팁부까지 가해지는 응력의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 12는 도 5b에 도시된 전기적 접촉체의 지지단으로부터 팁부까지 가해지는 응력의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 13a 내지 도 13n은 본 발명에 따른 전기적 접촉체의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 200 : 전기적 접촉체 102, 202 : 지지단
104, 204 : 제 1 빔부 106, 206 : 연결단
108, 208 : 제 2 빔부 110, 210 : 팁부
300 : 기판 302 : 내부회로
304 : 절연막 306, 308 : 단자
400 : 제 1 보호막 패턴 402 : 지지단
404 : 씨드층 406 : 제 1 희생 금속층
408 : 제 2 보호막 패턴 410 : 제 1 빔부
412 : 제 3 보호막 패턴 414 : 연결단
416 : 제 2 희생 금속층 418 : 제 4 보호막 패턴
420 : 제 2 빔부 422 : 제 5 보호막 패턴
424 : 팁부
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기적 접촉체는, 전기 구성체와 연결되는 지지단; 상기 지지단에서 연장 형성된 제 1 빔부; 상기 제 1 빔부와 수직하게 상기 제 1 빔부 단부에서 연장 형성된 연결단; 상기 연결단과 수직하게 상기 연결단에서 연장 형성되고, 상기 제 1 빔부와 소정각도를 이루는 제 2 빔부; 및 상기 제 2 빔부 단부와 수직하게 상기 제 2 빔부에서 상기 지지단 반대측 방향으로 연장 형성되고, 피검사체와 접촉하는 팁부;을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제 1 빔부 및 제 2 빔부는 상기 제 1 빔부를 기준으로 45° 내지 135°, 바람직하게는 90°를 이룰 수 있다.
그리고, 상기 제 1 빔부 및 제 2 빔부는 사각 바(Bar)형상으로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 S자형상으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 팁부는 상기 제 1 빔부, 제 2 빔부 및 연결단과 비교하여 상대적으로 그 굵기가 얇게 형성할 수 있다.
그리고, 상기 전기적 접촉체는 니켈(Ni) 또는 니켈 합금 재질로 이루어지거나, 상기 제 2 빔부와 수직하게 상기 제 1 빔부 단부에서 연장 형성된 다른 연결단이 구비되고, 상기 다른 연결단과 수직하게 상기 다른 연결단에서 연장 형성되고, 상기 제 2 빔부와 소정각도를 이루는 제 3 빔부가 더 구비됨으로써 상기 팁부이 제 3 빔부에 구비될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기적 접촉체의 제조방법은, 기판 상에 지지단 형상을 한정하는 제 1 보호막 패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1 보호막 패턴의 개방 부위 내부에 제 1 도전성 물질을 매립하여 지지단을 형성하는 단계; 상기 제 1 보호막 패턴을 제거하는 단계; 상기 제 1 보호막 패턴이 제거된 기판 상에 제 2 도전성 물질로 이루어지는 제 1 희생 금속층을 형성한 후, 상기 지지단이 외부로 노출되도록 상기 기판 상면을 평탄화 하는 단계; 상기 지지단에서 연장된 제 1 빔부의 형상을 한정하는 제 2 보호막 패턴을 형성하는 단계; 상기 제 2 보호막 패턴 내부에 제 1 도전성 물질을 매립하여 제 1 빔부를 형성하는 단계; 상기 제 1 빔부가 형성된 기판 상에 상기 제 1 빔부와 수직하게 상기 제 1 빔부 단부에서 연장 형성된 연결단의 형상을 한정하는 제 3 보호막 패턴을 형성하는 단계; 상기 제 3 보호막 패턴 내부에 제 1 도전성 물질을 매립하여 연결단을 형성하는 단계; 상기 제 2 보호막 패턴 및 제 3 보호막 패턴을 제거한 후, 상기 기판 상에 제 2 도전성 물질로 이루어지는 제 2 희생 금속층을 형성한 후, 상기 연결단이 외부로 노출되도록 상기 기판 상면을 평탄화 하는 단계; 상기 연결단이 외부로 노출된 기판 상에 상기 연결단과 수직하게 상기 연결단에서 연장 형성되고, 상기 제 1 빔부와 소정각도를 이루는 제 2 빔부의 형상을 한정하는 제 4 보호막 패턴을 형성하는 단계; 상기 제 4 보호막 패턴 내부에 제 1 도전성 물질을 매립하여 제 2 빔부를 형성하는 단계; 상기 제 2 빔부가 형성된 기판 상에 상기 제 2 빔부 단부와 수직하게 상기 제 2 빔부에서 상기 지지단 반대측 방향으로 연장 형성되고, 피검사체와 접촉하는 팁부의 형상을 한정하는 제 5 보호막 패턴을 형성하는 단계; 상기 제 2 보호막 패턴의 개방부위 내부에 제 1 도전성 물질을 매립하여 팁부을 형성하는 단계; 상기 제 4 보호막패턴 및 제 5 보호막 패턴과 제 1 희생 금속층 및 제 2 희생 금속층을 제거하는 단계;를포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 1 보호막 패턴 내지 제 5 보호막 패턴으로 상기 기판 상에 포토레지스트를 코팅한 후, 노광 및 현상함으로써 형성된 포토레지스트 패턴을 사용할 수 있다.
그리고, 상기 제 1 금속 물질로 니켈(Ni) 또는 니켈 합금 재질을 사용할 수 있고, 상기 제 2 금속 물질로 구리(Cu) 재질을 사용할 수 있다.
또한, 상기 지지단, 제 1 빔부, 연결단, 제 2 희생 금속층, 제 2 빔부 및 팁부은 도금 공정에 의해서 형성할 수 있다.
그리고, 상기 제 1 희생 금속층은 상기 제 1 보호막 패턴을 제거한 후, 상기 기판 전면에 씨드층(Seed layer)을 형성한 후, 도금에 의해서 형성할 수 있다.
이때, 상기 씨드층은 스퍼터링(Sputtering)에 의해서 형성할 수 있다.
또한, 상기 제 1 보호막 패턴 내지 제 5 보호막 패턴은 아세톤(Acetone)을 사용한 습식식각에 의해서 제거할 수 있고, 상기 제 1 희생 금속층 및 제 2 희생 금속층은 소정량의 과산화수소수(H202) 및 암모니아수(NH40H)와 잔량으로 탈이온수가 혼합된 케미컬을 사용한 습식식각에 의해서 제거할 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전기적 접촉체의 사시도이고, 도 5b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전기적 접촉체의 사시도이다. 도 6은 도 5a 및도 5b에 도시된 전기적 접촉체의 측면도이다. 도 7a는 도 5a에 도시된 전기적 접촉체의 평면도이도, 도 7b는 도 5b에 도시된 전기적 접촉체의 평면도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 전기적 접촉체(100)는, 도 5a, 도 6 및 도 7a에 도시된 바와 같이 세라믹 기판 등과 같은 전기 구성체(도시되지 않음)와 연결되는 지지단(102)과 상기 지지단(102)에서 연장 형성된 제 1 빔부(104)와 상기 제 1 빔부(104)와 수직하게 상기 제 1 빔부(104) 단부에서 연장 형성된 연결단(106)과 상기 연결단(106)과 수직하게 연결단(106)에서 연장 형성되고, 상기 제 1 빔부(104)와 소정각도를 이루는 제 2 빔부(108) 및 상기 제 2 빔부(108) 단부와 수직하게 제 2 빔부(108)에서 상기 지지단(102) 반대측 방향으로 연장 형성되고, 피검사체와 접촉하는 팁부(110)을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제 1 빔부(104) 및 제 2 빔부(108)는 상기 제 1 빔부(104)를 기준으로 45° 내지 135°, 바람직하게는 90°로 절곡되어 있으며, 상기 제 1 빔부(104) 및 제 2 빔부(108)는 S자형상의 사각 바(Bar)형상으로 이루어진다.
또한, 상기 팁부(110)는 상기 제 1 빔부(104), 제 2 빔부(108) 및 연결단(106)과 비교하여 상대적으로 그 굵기가 얇게 형성되어 있다.
특히, 상기 지지단(102), 제 1 빔부(104), 연결단(106), 제 2 빔부(108) 및 팁부(110)가 일체로 이루어지며, 상기 지지단(102), 제 1 빔부(104), 연결단(106), 제 2 빔부(108) 및 팁부(110)가 도전성의 니켈 또는 니켈-코발트(Ni-Co) 등의 니켈 합금 재질로 이루어진다.
그리고, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전기적 접촉체(200)는, 도 5b, 도 6,도 7b에 도시된 바와 같이 지지단(202), 제 1 빔부(204), 연결단(206), 제 2 빔부(208) 및 팁부(210)의 연결 관계 등과 같은 점은 제 1 실시예와 동일하나 단지 제 1 빔부(204) 및 제 2 빔부(208)의 형상이 곧은 사각바 형상으로 이루어지는 것에 특징이 있다.
도 8은 본 발명에 따른 전기적 접촉체의 사용상태를 설명하기 위한 단면도이다.
전술한 제 1 실시예 및 제 2 실시예의 전기적 접촉체(100, 200)의 지지단(102, 202)이 도 8에 도시된 바와 같이 내부회로와 연결된 단자(306, 308)가 상하부에 형성된 세라믹 기판(Ceramic-based substrate : 300)의 상부 단자(308)에 접착수단(310)에 의해서 고정되어 있다.
이때, 상기 접착수단(310)을 사용하지 않고 기판(300)에 바로 지지단(102, 202)을 형성할 수도 있다.
따라서, 소정의 물리력(F)에 의해서 전기적 접촉체(100, 200)의 팁부(110, 210)가 웨이퍼 레벨 패키지에 의해서 볼타입의 외부 접속 단자가 면적 배열된 반도체소자의 외부 접속 단자와 소정의 OD(Over Drive)에 의해서 접촉하여 칩의 정상 유무를 테스트하게 된다.
이때, 상기 물리력(F)에 의해서 지지단(102, 202)과 연결된 제 1 빔부(104, 204)에는 토션(Torsion) 현상이 발생하게 되고, 상기 제 2 빔부(108, 208)에는 벤딩(Bending) 현상이 발생함으로써 소정의 압력으로 웨이퍼 레벨 패키지에 의해서 면적 배열된 도전성 볼타입의 외부 접속 단자와 접촉하게 된다.
그리고, 본 실시예에서는 제 1 빔부(104, 204) 및 제 2 빔부(108, 208)를 구비한 전기적 접촉체(100, 200)에 한정하여 설명하였으나, 상기 연결단(106, 206)을 이용하여 팁부(110, 210)와 제 2 빔부(108, 208) 사이에 다른 제 3 빔부, 제 4 빔부 등을 더 구비한 전기적 접촉체를 구현할 수 있음은 당연하다할 것이다.
즉, 상기 제 2 빔부(108, 208)와 수직하게 상기 제 1 빔부(104, 204) 단부에서 연장 형성된 다른 연결단이 구비되고, 상기 다른 연결단과 수직하게 상기 다른 연결단에서 연장 형성되고, 상기 제 2 빔부(108, 208)와 소정각도를 이루는 제 3 빔부가 더 구비됨으로써 상기 팁부가 새로운 제 3 빔부에 구비될 수 있다.
또한, 새롭게 구비되는 제 3 빔부와 수직하게 상기 제 2 빔부(108, 208) 단부에서 연장 형성된 다른 연결단이 구비되고, 상기 다른 연결단과 수직하게 상기 다른 연결단에서 연장 형성되고, 상기 제 3 빔부와 소정각도를 이루는 제 4 빔부가 더 구비됨으로써 상기 팁부가 새로운 제 4 빔부에 구비될 수도 있다.
이때, 상기 제 1 빔부(104, 204)에는 토션현상이 발생하고, 제 2 빔부(108, 208)에는 벤딩현상이 발생하고, 다시 제 3 빔부에는 토션현상이 발생하게 되고, 상기 제 4 빔부에는 벤딩현상이 발생하게 된다.
도 9는는 도 5a에 도시된 전기적 접촉체의 면적 배열 상태를 설명하기 위한 평면도이고, 도 10은 도 5b에 도시된 전기적 접촉체의 면적 배열 상태를 설명하기 위한 평면도이다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예의 전기적 접촉체가 면적 배열된 반도체소자의 볼타입의 외부 전극 단자와 접촉하는상태를 설명하면, 상기 제 1 실시예 및 제 2 실시예의 특정 전기적 접촉체(100, 200)의 제 1 빔부(104, 204)와 이웃하는 다른 전기적 접촉체의 제 2 빔부(108, 208)가 서로 수직적으로 교차하면서 배열된다.
이때, 상기 제 1 빔부(104, 204)와 제 2 빔부(108, 208)가 서로 교차되어 있으므로 소정의 물리력(F)에 의해서 전기적 접촉체의 팁부이 도전성 볼타입의 외부 접속 단자와 접촉할때에는 제 1 빔부(104, 204)와 제 2 빔부(108, 208) 사이의 높이차 많큼의 높이차 만큼의 여유공간이 확보된다.
도 11은 도 5a에 도시된 전기적 접촉체의 지지단으로부터 팁부까지 가해지는 응력의 분포를 나타내는 그래프이고, 도 12는 도 5b에 도시된 전기적 접촉체의 지지단으로부터 팁부까지 가해지는 응력의 분포를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 제 1 실시예의 전기적 접촉체가 소정의 물리력(F)에 의해서 도전성 볼타입의 외부 접속 단자와 접촉하게 되면, 제 1 빔부(104)에 650M(Pa) 내지 850M(Pa)의 높은 응력이 가해지나 그 응력의 분포가 균일함으로써 제 1 빔부(104)가 용이하게 부러지지 않음을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예의 전기적 접촉체가 소정의 물리력(F)에 의해서 도전성 볼타입의 외부 접속 단자와 접촉하게 되면, 제 1 빔부(204)에 1000M(Pa) 내지 1200M(Pa)의 높은 응력이 가해지나 그 응력의 분포가 균일함으로써 제 1 빔부(204)가 용이하게 부러지지 않음을 확인할 수 있다.
도 13a 내지 도 13n은 본 발명에 따른 전기적 접촉체의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이다.
본 발명에 따른 전기적 접촉체의 제조방법은, 도 13a에 도시된 바와 같이 내부회로와 연결된 단자(306, 308)가 상하부에 형성된 세라믹 기판(Ceramic-based substrate : 300)을 준비한 후, 상기 기판(300) 상의 단자(308)를 한정 개방하며 사각기둥 등과 같은 지지단(402) 형상을 한정하는 제 1 보호막 패턴(400)을 형성한다.
이때, 상기 지지단(402)은 사각기둥 형상으로 이루어지며, 상기 제 1 보호막 패턴(400)은 기판(300) 상에 일정량의 포토레지스트를 코팅한 후, 노광 및 현상함으로써 형성할 수 있다.
다음으로, 도 13b에 도시된 바와 같이 제 1 보호막 패턴(400)의 개방 부위 내부에 제 1 도전성 물질을 매립한 후, 상기 기판(300) 상면을 평탄화하여 지지단(402)을 형성한다.
이때, 상기 제 1 도전성 물질은 니켈(Ni) 또는 니켈 합금 재질, 본실시예에서는 니켈-코발트(Ni-Co)로 이루어질 수 있으며, 상기 제 1 도전성 물질은 도금에 의해서 기판(300) 상에 증착 형성할 수 있다. 그리고, 상기 평탄화공정은 그라인딩(Grinding) 및 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 등을 이용할 수 있다.
계속해서, 도 13c에 도시된 바와 같이 제 1 보호막 패턴(400)을 아세톤(Acetone) 등의 케미컬을 이용한 습식식각에 의해서 제거한 후, 상기 기판(300) 상에 씨드층(Seed layer : 404)으로 제 2 도전성 물질 즉, 구리(Cu)층을 얇게 형성한다.
이때, 상기 씨드층(404)은 PVD(Physical Vapor Deposition) 방법의 하나인공지의 스퍼터링(Sputtering)에 의해서 형성할 수 있다.
다음으로, 도 13d에 도시된 바와 같이 상기 씨드층(404)을 이용한 도금에 의해서 기판(300) 상에 제 1 희생 금속층(406)을 형성한 후, 상기 지지단(402)이 노출되도록 기판(300) 상면을 평탄화한다. 이때, 상기 평탄화공정은 그라인딩 및 CMP 등을 이용할 수 있다.
이어서, 도 13e에 도시된 바와 같이 제 1 희생 금속층(406)이 형성된 기판(300) 상에 지지단(402)과 연장되는 제 1 빔부(410)의 형상을 한정 개방하는 제 2 보호막 패턴(408)을 형성한다. 이때, 상기 제 2 보호막 패턴(408)은 기판(300) 상에 일정량의 포토레지스트를 코팅한 후, 노광 및 현상함으로써 형성할 수 있다.
계속해서, 도 13f에 도시된 바와 같이 상기 제 2 보호막 패턴(408) 내부에 제 1 도전성 물질을 매립하여 제 1 빔부(410)를 형성한다.
이때, 상기 제 1 빔부(410)는 제 1 도전성 물질을 도금에 의해서 기판(300) 상에 증착한 후, 상기 기판(300) 상면을 그라인딩 및 CMP 등에 의해서 평탄화함으로써 형성할 수 있다. 그리고, 상기 제 1 빔부(410)는 사각바 형상 또는 S자형의 사각바 형상으로 이루어질 수 있다.
이어서, 도 13g에 도시된 바와 같이 상기 제 1 빔부(410)가 형성된 기판(300) 상에 상기 제 1 빔부(410)와 수직하게 상기 제 1 빔부(410) 단부에서 연장 형성된 연결단(414)의 형상을 한정 개방하는 제 3 보호막 패턴(412)을 형성한다. 이때, 상기 제 3 보호막 패턴(412)은 기판(300) 상에 일정량의 포토레지스트를코팅한 후, 노광 및 현상함으로써 형성할 수 있다.
다음으로, 도 13h에 도시된 바와 같이 상기 제 3 보호막 패턴(412) 내부에 제 1 도전성 물질을 매립하여 사각기둥 형상 등의 연결단(414)을 형성한다. 이때, 상기 연결단(414)은 제 1 도전성 물질을 도금에 의해서 기판(300) 상에 증착한 후, 상기 기판(300) 상면을 그라인딩, CMP 등에 의해서 평탄화함으로써 형성할 수 있다.
계속해서, 도 13i에 도시된 바와 같이 제 3 보호막 패턴(412) 및 제 2 보호막 패턴(408)을 제거한 후, 상기 기판(300) 상에 제 2 도전성 물질을 형성하여 제 2 희생 금속막(416)을 형성하고 그 상면을 평탄화한다. 이때, 상기 제 3 보호막 패턴(412) 및 제 2 보호막 패턴(408)은 아세톤(Acetone) 등의 케미컬을 이용한 습식식각에 의해서 제거할 수 있으며, 상기 제 2 희생 금속막(416)의 제 2 도전성 물질은 도금에 의해서 형성할 수 있다.
이어서, 도 13j에 도시된 바와 같이 연결단(414)과 수직하게 상기 연결단(414)에서 연장 형성되고, 상기 제 1 빔부(410)와 소정각도를 이루는 제 2 빔부(420)을 형성하기 위한 제 4 보호막 패턴(418)을 기판(300) 상에 형성한다. 이때, 상기 제 4 보호막 패턴(418)은 기판(300) 상에 포토레지스트를 코팅한 후, 노광 및 현상함으로써 형성할 수 있다.
이때, 상기 제 2 빔부(420)는 제 1 빔부(410)를 기준으로 45° 내지 135°, 바람직하게는 90°를 이룰 수 있고, 상기 제 2 빔부(420)는 직선형 사각 바(Bar)형상 또는 S자형상으로 이루어질 수 있다.
다음으로, 도 13k에 도시된 바와 같이 상기 제 4 보호막 패턴(418)이 형성된 기판(300) 상에 제 1 도전성 물질을 형성한 후, 그 상면을 평탄화하여 제 2 빔부(420)를 형성한다. 이때, 상기 제 1 도전성 물질은 도금에 의해서 형성하고, 상기 평탄화는 그라인딩, CMP 등에 의해서 형성할 수 있다.
계속해서, 도 13l에 도시된 바와 같이 상기 제 2 빔부(420) 단부와 수직하게 상기 제 2 빔부(420)에서 상기 지지단(402) 반대측 방향으로 연장 형성되고, 피검사체와 접촉하는 팁부를(424) 형성하기 위한 제 5 보호막 패턴(422)을 기판(300) 상에 형성한다. 이때, 상기 제 5 보호막 패턴(422)은 기판(300) 상에 포토레지스트를 코팅한 후, 노광 및 현상함으로써 형성할 수 있다.
이어서, 도 13m에 도시된 바와 같이 상기 제 5 보호막 패턴(422)이 형성된 기판(300) 상에 제 1 도전성 물질을 형성한 후, 그 상면을 평탄화하여 팁부(424)을 형성한다.
이때, 상기 제 1 도전성 물질은 도금에 의해서 형성하고, 상기 평탄화는 그라인딩 및 CMP 등에 의해서 형성할 수 있고, 상기 팁부(424)는 상기 제 2 빔부(420)와 비교하여 상대적으로 그 굵기가 얇게 형성할 수 있다.
마지막으로, 도 13n에 도시된 바와 같이 기판(300) 상의 제 5 보호막 패턴(422), 제 4 보호막 패턴(418), 제 2 희생 금속층(416), 제 1 희생 금속층(406), 씨드층(404)을 제거함으로써 기판(300) 상에 면적 배열된 반도체소자의 외부 단자와 직접 접촉하여 칩의 정상 유무를 테스트하는 전기적 접촉체가 완성된다.
이때, 상기 보호막 패턴은 아세톤(Acetone) 등의 케미컬을 이용한 제 1 습식식각에 의해서 제거할 수 있으며, 상기 제 2 희생 금속층 및 제 1 희생 금속층(406)은 황산구리(CuSo4) 및 수산화암모늄(NH4Cl)이 일정비율ㄹ 혼합된 케미컬을 이용한 제 2 습식식각에 의해서 제거할 수 있다.
그리고, 상기 절연막 역시 특정 케미컬을 사용한 습식식각에 의해서 제거할 수 있다.
본 발명에 의하면, 전기적 접촉체가 면적 배열(Area array) 방식의 반도체소자에 대응이 용이한 효과가 있다.
특히, 본 발명에 의한 전기적 접촉체는 MEMS(Micro Electro Mechanical System)공정에 의해서 제조됨으로써 재현성 및 생산성이 뛰어난 효과가 있다.
이상에서는 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 설명하였지만 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (18)

  1. 전기 구성체와 연결되는 지지단(102);
    상기 지지단(102)에서 연장 형성된 제 1 빔부(104);
    상기 제 1 빔부(104)와 수직하게 상기 제 1 빔부(104) 단부에서 연장 형성된 연결단(106);
    상기 연결단(106)의 자유단부에서 연장 형성되되, 상기 연결단(106)과 수직하게 상기 연결단(106)에서 연장 형성되고, 상기 제 1 빔부(104)와 공간상 꼬인 위치관계에서 소정각도를 이루는 제 2 빔부(108); 및
    상기 제 2 빔부(108) 단부와 수직하게 상기 제 2 빔부(108)에서 상기 지지단(102) 반대측 방향으로 연장 형성되고, 피검사체와 접촉하는 팁부(110);
    를 구비하여 이루어지되,
    상기 제 1 빔부(104) 및 제 2 빔부(108)는 상기 제 1 빔부(104)를 기준으로 45° 내지 135°를 이루고,
    상기 제 1 빔부(104) 및 제 2 빔부(108)는 사각 바(Bar)형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기적 접촉체.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 빔부(104) 및 제 2 빔부(108)는 상기 제 1 빔부(104)를 기준으로 90°를 이루는 것을 특징으로 하는 전기적 접촉체.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 빔부(104) 및 제 2 빔부(108)는 S자형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기적 접촉체.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 팁부는 상기 제 1 빔부(104), 제 2 빔부(108) 및 연결단(106)보다 그 굵기가 가늘게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기적 접촉체.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 빔부와 수직하게 상기 제 1 빔부 단부에서 연장 형성된 다른 연결단이 구비되고, 상기 다른 연결단과 수직하게 상기 다른 연결단에서 연장 형성되고, 상기 제 2 빔부와 소정각도를 이루는 제 3 빔부가 더 구비됨으로써 상기 팁이 제 3 빔부에 구비되는 것을 특징으로 하는 전기적 접촉체.
  9. 기판 상에 지지단 형상을 한정하는 제 1 보호막 패턴(400)을 형성하는 단계;
    상기 제 1 보호막 패턴(400)의 개방 부위 내부에 제 1 도전성 물질을 매립하여 지지단(402)을 형성하는 단계;
    상기 제 1 보호막 패턴(400)을 제거하는 단계;
    상기 제 1 보호막 패턴(400)이 제거된 기판 상에 제 2 도전성 물질로 이루어지는 제 1 희생 금속층(406)을 형성한 후, 상기 지지단(402)이 외부로 노출되도록 상기 기판 상면을 평탄화 하는 단계;
    상기 지지단(402)에서 연장된 제 1 빔부의 형상을 한정하는 제 2 보호막 패턴(408)을 형성하는 단계;
    상기 제 2 보호막 패턴(408) 내부에 제 1 도전성 물질을 매립하여 제 1 빔부(410)를 형성하는 단계;
    상기 제 1 빔부(410)가 형성된 기판 상에 상기 제 1 빔부(410)와 수직하게 상기 제 1 빔부(410) 단부에서 연장 형성된 연결단의 형상을 한정하는 제 3 보호막 패턴(412)을 형성하는 단계;
    상기 제 3 보호막 패턴(412) 내부에 제 1 도전성 물질을 매립하여 연결단(414)을 형성하는 단계;
    상기 제 2 보호막 패턴(408) 및 제 3 보호막 패턴(412)을 제거한 후, 상기 기판 상에 제 2 도전성 물질로 이루어지는 제 2 희생 금속층(416)을 형성한 후, 상기 연결단(414)이 외부로 노출되도록 상기 기판 상면을 평탄화 하는 단계;
    상기 연결단(414)이 외부로 노출된 기판 상에 상기 연결단(414)과 수직하게 상기 연결단(414)에서 연장 형성되고, 상기 제 1 빔부(410)와 소정각도를 이루는 제 2 빔부의 형상을 한정하는 제 4 보호막 패턴(418)을 형성하는 단계;
    상기 제 4 보호막 패턴(418) 내부에 제 1 도전성 물질을 매립하여 제 2 빔부(420)를 형성하는 단계;
    상기 제 2 빔부(420)가 형성된 기판 상에 상기 제 2 빔부(420) 단부와 수직하게 상기 제 2 빔부(420)에서 상기 지지단(402) 반대측 방향으로 연장 형성되고 피검사체와 접촉하는 팁의 형상을 한정하는 제 5 보호막 패턴(422)을 형성하는 단계;
    상기 제 5 보호막 패턴(422)의 개방부위 내부에 제 1 도전성 물질을 매립하여 팁부(424)를 형성하는 단계;
    상기 제 4 보호막 패턴(418) 및 제 5 보호막 패턴(422)과 제 1 희생 금속층(406) 및 제 2 희생 금속층(416)을 제거하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 접촉체의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 보호막 패턴 내지 제 5 보호막 패턴으로 상기 기판 상에 포토레지스트를 코팅한 후, 노광 및 현상함으로써 형성된 포토레지스트 패턴을 사용하는 것을 특징으로 하는 전기적 접촉체의 제조방법.
  11. 삭제
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 제 2 도전성 물질로 구리(Cu)를 사용하는 것을 특징으로 하는 전기적 접촉체의 제조방법.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 지지단, 제 1 빔부, 연결단, 제 2 희생 금속층, 제 2 빔부 및 팁은 도금 공정에 의해서 형성하는 것을 특징으로 하는 전기적 접촉체의제조방법.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 희생 금속층은 상기 제 1 보호막 패턴을 제거한 후, 상기 기판 전면에 씨드층(Seed layer)을 형성한 후, 도금에 의해서 형성하는 것을 특징으로 하는 전기적 접촉체의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 씨드층은 스퍼터링(Sputtering)에 의해서 형성하는 것을 특징으로 하는 전기적 접촉체의 제조방법.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 , 제 2 , 제 3 , 제 4 및 제 5 보호막 패턴은 포토레지스트로 이루어지고,
    상기 각 보호막 패턴의 제거는 아세톤(Acetone)을 사용하여 제거하는 것을 특징으로 하는 전기적 접촉체의 제조방법.
  17. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 희생 금속층 및 제 2 희생 금속층은 소정량의 과산화수소수(H202) 및 암모니아수(NH40H)와 잔량으로 탈이온수가 혼합된 케미컬을 사용한 습식식각에 의해서 제거하는 것을 특징으로 하는 전기적 접촉체의 제조방법.
  18. 제 9 항에 있어서, 상기 지지단을 형성하는 단계와 상기 제 1 빔부를 형성하는 단계와 상기 연결단을 형성하는 단계와 제 2 빔부를 형성하는 단계와 상기 팁부를 형성하는 단계를 수행한 후, 평탄화공정을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 전기적 접촉체의 제조방법.
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