TWI429581B - 奈米碳管接觸結構 - Google Patents

Description

奈米碳管接觸結構 發明領域

本發明有關奈米碳管，且更特別有關在薄膜中及於溶液中之奈米碳管。

發明背景

奈米碳管已基於其非常小之尺寸、高強度、及優異之導電性及導熱性特徵而受到注意。然而，當以奈米碳管工作時發生挑戰。譬如，對齊奈米碳管的一薄膜具有遍及該薄膜之電連通性。但每一奈米碳管可獨立地作用，且該薄膜可塑性地變形。該薄膜不具有用於測試互連元件或接觸結構，以形成一至待測試裝置的確實連接所想要之硬度及彈性。

奈米碳管亦可被應用在一電鍍溶液中，這導致已電鍍物體之塗層包含該奈米碳管。於此形式中，由於附著至該物體之結果，該奈米碳管不會呈現高塑性。

依據本發明之一實施例，係特地提出一種接觸結構，包含：一互連元件，其具有第一部份，該第一部份被製成及配置供安裝在一基板上，並與該基板造成一電連接；一接觸元件，其附接至該互連元件；及複數奈米碳管，其與該接觸元件之表面連通，用於接觸半導體裝置上之墊片。

依據本發明之一實施例，係特地提出一種用於測試具有接觸墊之半導體裝置的探針卡總成，該探針卡總成包含：一基板；複數互連元件，其安裝在該基板上，且由該基板向上地延伸；一電連接部，其形成於每一互連元件及該基板中之導體之間；一接觸元件，其電連接至該基板的表面上方之每一互連元件；及複數奈米碳管，其與每一接觸元件之表面連通，用於接觸半導體裝置上之墊片。

依據本發明之一實施例，係特地提出一種製造接觸結構之方法，包含：界定一於犧牲基板中之開口；界定一層在該開口表面上之奈米碳管；在該奈米碳管上方沈積一金屬層；及移除該犧牲層。

依據本發明之一實施例，係特地提出一種接觸結構，包含：一基底；複數奈米碳管，其附接至該基底；及複數金屬結構，其附接至該基底及散佈在該等奈米管之中。

依據本發明之一實施例，係特地提出一種製造接觸結構之方法，包含：在一基底上界定一圖案；在該界定之圖案上生長一奈米碳管薄膜；在該界定之圖案外側，於該基底上建立複數金屬結構；將一金屬板固定至該薄膜及該等結構之頂部；及移除該基底。

圖式簡單說明

第1圖係根據本發明之一些具體實施例的探針卡總成之方塊概要圖，該探針卡總成包含一安裝在其上面之探針頭。

第2圖係一犧牲基板及相關材料之透視圖，說明用於製造一併入奈米碳管的接觸結構之示範方法的一部份。

第3圖係一取自第2圖沿著剖線3－3之視圖。

第4圖係第3圖所示結構的一放大視圖，描述用於製造一併入奈米碳管的接觸結構之示範方法的一部份。

第5及6圖係類似於第4圖之視圖，描述用於製造一併入奈米碳管的接觸結構之示範方法的一部份。

第7圖係一犧牲基板及相關材料之透視圖，說明用於製造一併入奈米碳管的接觸結構之示範方法的一部份。

第8圖係一取自第7圖沿著剖線8－8之視圖。

第9圖係一併入奈米碳管的接觸結構之透視圖。

第10A圖係併入奈米碳管的另一接觸結構之透視圖。

第10B圖係第10A圖的接觸結構之本體的一橫截面視圖，並取自第10A圖沿著剖線10B－10B。

第11－13圖係一製程之連續視圖，用於生長一對齊之可併入本發明的一些具體實施例之奈米碳管薄膜。

第14圖係一併入奈米碳管的接觸結構之概要視圖。

第15圖係一已佈圖之奈米碳管薄膜的一透視圖。

第16圖係第15圖之薄膜的一透視圖，並使一金屬塊附接至第15圖中之奈米碳管的上部份。

第17圖係倒轉第16圖之奈米碳管的視圖，使該薄膜被移除，及描述複數金屬柱塞，該等柱塞之一係顯示為由該已佈圖之奈米碳管分解。

會同此敘述所呈現之圖面係僅只該等裝置及製造該等裝置的方法之特定－而非完整－部份的視圖。隨同以下之敘述，該等圖面根據本發明之一些具體實施例示範及說明此等裝置及方法之原理。於該等圖面中，在一些情況中為清楚故，諸層及區域之厚度可被誇大。亦應了解當一層被稱為是“在(on)”另一層或基板“之上”時，其可為直接在該另一層或基板上，或中介層亦可存在。於不同圖面中之相同參考數字代表相同之元件，且如此其敘述將被省略。

較佳實施例之詳細說明

現在將參考所附圖面更充分地敘述本發明之示範具體實施例。然而，本發明能以很多不同形式具體化，且應不被解釋為受限於在此中所提出之具體實施例及態樣。雖然該等示範具體實施例係關於測試半導體晶粒用之探針尖端作敘述，本發明未如此受限，但能被用於任何探測應用。

大致上，本發明之一些具體實施例提供一探針用之接觸元件，其在此中亦稱為一接觸結構。該接觸元件、或該整個探針可為由奈米碳管結構所製成，該結構可具有以各種方式併入在其中之奈米碳管。於一態樣中，該等奈米碳管可在一薄膜上於一溝槽中生長，該探針之零組件係微影式地形成在該溝槽中。於另一態樣中，該等奈米碳管可為在用於電鍍一探針或一探針接觸元件之電鍍溶液中。於又其他態樣中，該整個探針或接觸元件可大體上包含奈米碳管。於包含奈米碳管薄膜之執行過程中，該等薄膜可被佈圖，以提供形成金屬以耐得住該等奈米碳管之塑性變形的區域。

第1圖所說明之非限制性示範探針卡總成100可按照本發明之一些具體實施例被用於測試一或多個待測試裝置(DUTs)。DUTs可為任何電子裝置或待測試裝置。DUTs之非限制性範例包含非單一半導體晶圓之一或更多晶粒、由一晶圓(已封裝或未封裝)所單切之一或多個半導體晶粒、設置在一載具或另一固持裝置上的一陣列之單一半導體晶粒、一或多個多晶粒電子設備模組、一或多個印刷電路板、或任何其他型式之電子裝置或裝置。注意如在此中所使用，該DUT一詞意指一或複數此等電子裝置。

探針卡總成100能包含電連接器104，其能與來自該測試器(未示出)之複數測試器通道(未示出)造成電連接。探針卡總成100亦可包含組構成可壓抵靠著一DUT 110(例如)的輸入及/或輸出端子108之接觸結構106，且如此與輸入及/或輸出端子108造成電連接，該等端子在此中係稱為接觸墊。於此範例中，DUT 110能包含在其上面具有接觸墊108之半導體裝置。於一些具體實施例中，接觸結構106能具有韌性或像彈簧之性質。

探針卡總成100亦可包含一或多塊組構成可支撐連接器104及接觸結構106之基板，且於連接器104及接觸結構106之間提供電連接。第1圖所示之示範探針卡總成100具有三塊此等基板，雖然於其他器具中，探針卡總成100可具有更多或更少之基板。第1圖中所示者係一可為探針卡之佈線基板112、一中介層基板114及一探針基板116。佈線基板112、中介層基板114、及探針基板116可為由任何型式之材料所製成。合適之基板範例非限制性地包含印刷電路板、陶瓷基板、有機或無機基板等。該等前面基板之組合係亦可能的。

能由連接器104經過佈線基板112至導電彈簧互連結構118提供電連接(看不見)。能由彈簧互連結構118經過中介層基板114至導電彈簧互連結構120提供其他電連接(看不見)，且又可由彈簧互連結構120經過探針基板116至接觸結構106提供其他電連接(看不見)。經過該佈線基板112、中介層基板114、及探針基板116之電連接(未示出)可包含在佈線基板112、中介層基板114、及探針基板116上、在其內、及/或經過它們之導電通孔、跡線等。

佈線基板112、中介層基板114、及探針基板116能藉著托架122及/或其他合適之機構被固持在一起。第1圖所示探針卡總成100之組構係僅只示範用，且被簡化供易於說明及討論。很多變化、修改、及增加係可能的。譬如，一探針卡總成100能具有比第1圖所示探針卡總成100更少或更多之基板(例如112、114、116)。當作另一範例，該探針卡總成100能具有超過一塊之探針基板(例如116)，且每一塊此探針基板可被獨立地調整。具有多數探針基板的探針卡總成之非限制性範例被揭示於2005年6月24日提出之美國專利申請案序號第11/165,833號中。探針卡總成之額外的非限制性範例係說明在美國專利第5,974,622號及美國專利第6,509,751號與前述於2005年6月24日提出之美國專利申請案序號第11/165,833號中，且那些專利與申請案中所敘述之探針卡總成的各種特色可在第1圖所示探針卡總成100中實施。

於用以製造該接觸元件600的示範步驟期間，第2－6圖以簡化之方式顯示微影形式之零組件及一泛指在第6圖中之600的接觸元件。接觸元件600係在此中意指一尖部。下面所敘述用於製造該接觸元件及用於將該接觸元件附接至一橫柱之步驟係僅只很多可能的接觸元件及接合方法之一，並可用來施行本發明之各種具體實施例，該橫柱在此中係亦稱為一互連元件。許多其他型式之接觸元件可與該橫柱、與其他橫柱型式、與金屬線、或與任何其他型式之用於接觸元件的互連元件結合，而不會由本發明之範圍脫離。

首先考慮第2圖，泛指在200者可為一用於製造接觸元件600之微影形式。一開口202能夠形成在一層遮罩材料204中。該開口202可為微影式地或以任何其他合適之方式所形成。該遮罩材料204可為光阻或任何其他合適型式之遮罩材料。該遮罩材料204能被設置在該犧牲基板206之表面上。基板206可為矽或任何其他合適之基板。在此於基板206及遮罩層204之間亦可有一或更多釋放層(未示出)，但任何其他用於由該基板釋放接觸元件600之方法可被使用，不論是否涉及一釋放層。

一可於第3圖看見之凹處208能使用任何合適之蝕刻法被蝕刻進入基板206雖然其他方法可用來形成凹處208，如於該等圖面中所示。譬如，凹處208能藉由允許在矽基板206中進行蝕刻，直至抵達一自行限制點所形成，該基板具有各向異性之蝕刻性質。這產生一形狀像倒轉之金字塔的凹處5。另一選擇及如在該等圖面中所示，可在抵達該自行限制點之前停止蝕刻，如此產生一形狀像凹處208之凹處、亦即具有一小平坦之頂部302的倒轉截錐金字塔，如第3圖所示。如果想要一更平面式之接觸元件，可完全地消除一凹處、像凹處208之蝕刻。

在形成凹處208之後，遮罩層204可由基板206移去，雖然如將很快看出，此遮罩層204可稍後以第5圖中之另一遮罩層504替換，且其可為可能僅只將遮罩層204保持在適當位置，而非將其移去。於任何案例中，本範例打算移去遮罩層204，如第4圖所示。

亦顯示在第4圖者係一觸媒層402，其在此中亦稱為一基底、係沈積進入凹處208及如所示與凹處208之表面一致。該觸媒層402可為一用於生長泛指在第5圖中之502的奈米碳管薄膜之金屬種晶層。該奈米碳管薄膜502係藉著由觸媒層402延伸之直線概要地描述。在此有用於在一觸媒層、像觸媒層402上生長奈米碳管薄膜、像薄膜502之各種習知方式。這些方式之任何一種可為適用於施行本發明。所有它們生長一奈米碳管之薄膜，意指形成進入一具有中空芯部之管子的碳原子之單壁面式或多壁面式結構。所生長及打算用於在此中所敘述之具體實施例的奈米管及奈米管薄膜係優異之電導體，且以張力強度及彈性模數之觀點係很強固的。可有某些缺點之另一特性係該等奈米碳管薄膜典型係塑性的，亦即，它們當單獨時可輕易地變形。不同地陳述之，當不是合成物的一部份－－－或以別的方式併入其他結構或具有併入在其中之另一時，它們可為輕易地變形。

在該奈米碳管薄膜502係如第5圖所示形成之後，該製程中之進一步步驟可包含在基板206上沈積鈦(未示出)、銅(未示出)、鋁(未示出)之層、或其他金屬或材料。這些層可全部連續地沈積或僅只可沈積一或二層。此沈積可為藉著濺鍍或任何其他合適之方法。另一選擇係，未沈積這些層之任一層，如在第5圖所示。

第二遮罩層504能施加在犧牲基板206及金屬層上方，如果在其上面有任何遮罩層。層504可均勻地沈積達一厚度，該厚度係至少如接觸元件600之想要厚度般厚。典型之厚度可為25至250微米，雖然其他厚度可被使用。第二遮罩層504係以習知方式佈圖，以具有一與凹處208對齊之開口506。

於第6圖中，在如所敘述地形成開口506之後，其係以一或更多層金屬材料602充填。任何合適之微影製程可被用來以一方式沈積金屬材料602之該等層，且沈積至在該技藝中習知之深度。一旦該金屬層602已沈積，遮罩層504係使用任何合適之溶劑剝除，且接觸元件600係以習知之方式由犧牲基板206釋放。

此處理可移除或局部地移除觸媒層402，如第6圖所示。觸媒層402可另一選擇地被留在適當位置。如果被移除，該觸媒層402能藉著蝕刻或以別的方式移除，保持奈米碳管薄膜502與接觸元件600之表面604連通。此連通可為藉著暴露該奈米碳管薄膜與表面604齊平的一部份。另一選擇係，接觸元件600的一表面層可被稍微蝕刻使用一蝕刻劑，其蝕刻形成該接觸元件600之金屬，但不是該奈米碳管薄膜502。這導致一暴露在表面604上之淺層薄膜(未示出)，並建立可被視為“有毛鬚式”具體實施例(未示出)，亦即一具體實施例，其中薄膜502中之某些該等奈米碳管由接觸元件600之表面604延伸。這在半導體裝置上提供一用於接觸一墊片之強固、高導電性結構。並因為薄膜502係併入接觸元件600，當奈米碳管薄膜之突出“毛鬚”部份502被驅策抵靠著一DUT 110之接觸墊108時(第1圖)，其被固定地保持在適當位置及支撐。

該接觸元件600可另一選擇地形成如下。非生長，或除了生長以外，該碳薄膜502、奈米碳管可為嵌入已沈積進入凹處208及開口506之材料602。如此，奈米碳管能分佈遍及第6圖所示之材料602。譬如，材料602能被電鍍於層402上，且電鍍該材料602之電鍍溶液能包含奈米管。

第7及8圖描述一微影式成形模子，泛指在700，用於形成第8圖中之接觸結構用的橫柱800。於第7圖中，一開口702係形成在一層遮罩材料704中，該遮罩材料係形成在犧牲基板706上。一釋放層(未示出)可沈積於遮罩層704及犧牲基板706之間，雖然已知用於形成沒有此一釋放層之橫柱800的技術。亦可形成額外之層、諸如一短層(shorting layer)(未示出)。

如能夠在第7圖中看出，開口702能包含相向端部708、710，使端部708係比端部710較窄，藉此界定一梯形的形狀。應了解另一選擇係能夠使用任何形狀之橫柱或其他互連元件。

如第8圖所示，在建立形式成700之後，一觸媒層802可被沈積於開口702中。至於第4－6圖中之觸媒層402，觸媒層802可包含一金屬種晶層，該種晶層係以習知之方式沈積，且亦以習知之方式被用於生長一奈米碳管薄膜804。該觸媒層802可為僅只施加至開口702的側面806、808之一或另一側面、或僅只該下表面810。此外，該薄膜不須施加至該表面806、808、810之任一個的全部。或其可施加至它們全部，如第8圖所示。在薄膜804生長之後，開口702係以一或更多層金屬材料充填，導致橫柱800。各種方法可被用來沈積此一層或諸層，包含、但未限於電鍍、CVD、PVD、或濺鍍。進一步之技術係亦已知，並可用來實現本發明。如能夠在第9圖中所視，橫柱800能包含一在端部710形成於開口702中之寬廣的端部852，及一於開口702中形成朝向端部708之狹窄的端部854。

該橫柱800可為另一選擇地形成如下。非生長、或除了生長以外，該碳薄膜804、奈米碳管可被嵌入沈積進入開口702之材料，以形成該橫柱800。這樣一來，奈米碳管能分佈遍及該橫柱800。譬如，橫柱800能藉由將該橫柱形成進入開口702之電鍍材料所形成，且電鍍溶液能包含奈米管，並電鍍形成橫柱800之材料。

在由第8圖所示結構移除遮罩材料704之後，焊錫膏或同等材料(亦未示出)可施加至橫柱800之上表面，如在第9圖所視及/或至柱塞902、904之端部。其次，橫柱800能夠倒轉，且該焊錫或另一材料能被用於將橫柱800接合至柱塞902、904之端部。然後橫柱800能藉著施加熱或溶劑或藉著任何其他合適之方式由犧牲基板706釋放，以產生第9圖少於該接觸元件600之結構。接觸元件600可為以習知之方式固定至橫柱800，例如使用焊錫膏。雖然應了解任何用於將接觸元件600接合至橫柱800之技術可被用於形成第9圖之結構。當作另一選擇係，接觸元件600及橫柱800可一體成形。

橫柱800、接觸元件600及柱塞902、904可共同地稱為一探針或接觸結構，泛指為第9圖中之900。柱塞902、904能以一習知之方式接合至基板116(亦於第1圖可看見)上之端子(未示出)。非形成於遮罩材料704中之開口702中，該橫柱800可為形成在一被蝕刻或以別的方式形成於犧牲基板706中之開口(未示出)中。如又另一選擇係，該橫柱800能夠形成在該犧牲基板706中所形成之開口(未示出)與遮罩材料704中之開口702的一組合中，其能夠例如將位於該犧牲基板706中之開口(未示出)上方。雖然二柱塞被顯示，能使用更多或更少之柱塞902、904。

該示範接觸結構900能以接觸元件600上之奈米碳管薄膜502(看第6圖)、及橫柱800上之奈米碳管薄膜804兩者施行，或其能以薄膜502、804之僅只一個或僅只另一個施行。表面810上所形成之奈米碳管薄膜804係於第9圖中之橫柱800的上表面902中。如能夠在第1圖中看出，當探針或接觸元件900能被驅策抵靠著半導體墊片108，橫柱800可於一往下方向中撓曲，如在第9圖所視。這使該奈米碳管薄膜804以張力形成在表面902下方。藉著作用至耐得住橫柱斷裂，薄膜804如此增加橫柱800之韌性。其他材料可為由該橫柱800所形成或沿著該橫柱800之軸心沈積，以加入或增強該橫柱800之選定性質或特色。譬如，可形成或沈積一高導電材料(例如銅)，以增進該橫柱800之導電性。可形成或沈積一高彈性材料，以增進該橫柱800之韌度。

本發明之另一選擇具體實施例能夠在第10A圖所示接觸結構1000中施行。接觸結構1000能包含一本體1002(其可為譬如一金屬線)，其可操作為一互連元件。本體1002－能具有韌性或像彈簧之性質－可被安裝在一端子1004上，該端子可依序固定至一基板1006。基板1006可為一探針基板，像第1圖中之基板116，除了該等探針係像第10A圖中之接觸結構1000以外，而非像第9圖中之接觸結構900。

接觸結構1000另可包含一能以習知方式安裝在該本體1002的上端上之接觸元件1008。藉著比較第10A圖中之接觸元件1008與第9圖中之接觸元件600，接觸元件1008可為以一類似於接觸元件600之方式微影式地形成，除了其具有一與能看見者不同之形狀以外。然而，接觸元件1008可採取與第10A圖所顯示者不同之形狀。譬如，接觸元件1008可為大致上正方形、長方形、橢圓形等，而非第10A圖所說明的大致上圓形之形狀。

如在該技藝中習知及於第10B圖中所說明，本體1002可由一相當柔軟之芯部1050、諸如一黃金金屬線所形成，其能接著以一具有相當高降伏強度之硬質材料1052塗刷。譬如，該黃金金屬線能以鎳及其合金經由電化學電鍍塗覆。反之，可藉著衝壓或其他製程形成一相當硬之芯部，該芯部能接著以一良好之接觸材料、諸如黃金電鍍。

無論如何，可使用習知電鍍技術(例如電化學電鍍)、以一電鍍溶液電鍍本體1002，該電鍍溶液可包含奈米碳管1054。奈米碳管通常懸浮在溶液中供給，並可輕易地併入一用於電鍍本體1002之電鍍溶液。再者，於一些具體實施例中，該等奈米管1054可具有用於該芯部1052之可具有一親和力，並能大致上沿著其長度與該芯部1050自然地自行對齊，如第10B圖所示。譬如，如果芯部1052係一銅金屬線，該電鍍溶液中之奈米管1054能傾向於沿著其長度自行對齊，如第10B圖所示，當形成該電鍍溶液之材料電鍍於形成在塗層1054上方之銅金屬線上時。這可增強本體1002之韌性及導電性。應了解可電鍍本體1002，可電鍍該接觸元件1008，或該本體1002及該接觸元件1008能按照此等電鍍技術電鍍。簡言之，接觸元件1008及本體1002之任一個或兩者可包含奈米碳管。且藉著方纔所敘述之電鍍、或藉著生長該薄膜及電鍍兩者，這些奈米管可有關一微影製程經由生長一薄膜併入，如關於第2－8圖所敘述。

第11－13圖描述一可併入本發明之一些具體實施例的奈米碳管薄膜及相關結構之概要視圖。於第11圖中，奈米碳管薄膜1100能在一觸媒基板1102上生長。像其他觸媒層，觸媒基板1102可為一用於生長奈米碳管薄膜之種晶金屬。在此有數個習知方式，以在一基板上生長一對齊之奈米碳管薄膜，且併入本發明之具體實施例的奈米碳管可併入這些方法之任何一種。此外，纏結之奈米碳管亦適用於施行本發明之具體實施例。如在第11圖中所視，觸媒基板1102可首先往下放在一合適之基底(未示出)上，且接著奈米碳管薄膜1100能在該觸媒基板1100上生長。該結果之薄膜能包含於相當壓緊在一起的奈米碳管間之內部空間1106。每一該奈米碳管具有一可為大約數奈米之直徑。該等壓緊奈米碳管間之空間1106可為在數微米直至數10微米之範圍中。這產生一可為相當塑性之奈米碳管薄膜，亦即，其係輕易地變形。

在奈米碳管薄膜1100已生長之後，如在第11圖所描述，諸如銅之金屬層1200(於第12圖中)可施加至奈米碳管薄膜1100之一上表面1104(在第11圖)。這可藉著濺鍍或藉著分開地形成金屬層1200當作一具有第12圖所示形狀之金屬塊所完成。於此方法中，導電環氧基樹脂1110－其包含以諸如銀之金屬浸漬過的環氧基樹脂－可施加至奈米碳管薄膜1100之表面1104。包含金屬層1200之銅金屬塊可接著設置在表面1104上，並可藉此經由該導電環氧基樹脂1110機械式及電連接至奈米碳管薄膜1100。

於第13圖中，第12圖之結構係顯示為倒轉的，並使觸媒層1102移除，如此暴露奈米碳管薄膜1100之表面1300。觸媒層1102可機械式地移除，例如其係由奈米碳管薄膜1100扯開，如此留下第13圖之組構。第13圖之結構可被用作一接觸元件1400，其可為接觸結構或探針的一部份，於第14圖中以概要形式泛指在1402。

如第13圖所示，於本發明之一些具體實施例中，一充填層1350可沈積在該奈米碳管薄膜1100之表面1300上。層1350－能包含材料，諸如銀、銠、Proballoy、或任何適用於繫緊該等奈米管之端部而將該薄膜1100形成在一起之另一材料－能以任何適用於此等材料之方式沈積(例如濺鍍、電極沈積、化學沈積等)。此一層1350能充填該等奈米管間之間隙，並形成該薄膜1100，這能減少碎物或殘渣將變成插立或抓住在該接觸元件1400之接觸表面(現在藉著材料1350所形成)的可能性。譬如，層1350能防可能以別的方式變得插立或抓住於該等奈米管間之間隙中之止碎物或殘渣附著至該接觸元件1400。於接觸元件1400形成一接觸結構用之接觸尖端、像第1圖中之接觸結構106的具體實施例中，層1350可為特別有利的，該等接觸結構106係用於接觸端子DUT，類似DUT 110。然而，於其他具體實施例中，層1350未沈積在該奈米碳管薄膜1100之1300上。

接觸元件1400能附接至一本體1403，該本體係附接著至一基板1406上之端子1404，該基板可為一探針基板，像第1圖中之基板116，除了該等探針可為像第14圖中之接觸結構1402、而非像第9或10圖中之接觸結構以外。本體1403譬如可為接合至該端子1404之一金屬線。此一金屬線能夠譬如包含材料及/或形狀，以便具有韌性、像彈簧之性質。接觸元件1400可經由一焊錫連接部1408被電及機械式地連接至本體1403。當表面1300被驅策抵靠著一半導體墊片、像第1圖中之墊片108之一時，金屬層1200能提供支撐該奈米碳管薄膜1100之結構硬度。薄膜1100提供良好之電接觸及結構韌性，用於造成重複之壓力連接部抵靠著DUTs、類似第1圖中之DUT 110上之墊片。

第15－17圖係用於生長一對齊之奈米碳管薄膜的製程之連續視圖，該薄膜可併入本發明之一些具體實施例。於第15圖中，可包含一金屬種晶層之觸媒層1500能提供於一合適之基底1502上。觸媒層1500及基底1502可在此中共同地稱為一基底。一奈米碳管薄膜1504能在觸媒層1500上生長。八個孔洞，其中之一可為孔洞1506，能夠形成在奈米碳管薄膜1504中。此孔洞數目係僅只示範用；在此可有更多或更少孔洞，亦即，可使用任何數目。該等孔洞之形狀係同樣僅只示範用；該等孔洞能採取任何形狀(例如正方形、長方形、橢圓形等)。這些孔洞1506可為藉由在基底1502上使用傳統微影技術佈圖觸媒層1500所形成。這在該基底上界定一圖案。在觸媒層1500係形成在基底1502上之後，僅只放入八個孔洞(看不見)，每一孔洞對應於奈米碳管薄膜1504中之孔洞、像孔洞1506，並能夠形成在觸媒層1500中。其結果是，奈米碳管薄膜1504不會生長在觸媒層1500中之孔洞(看不見)上方。這產生第15圖所示結構。如所論及，雖然顯示八個孔洞，更多或更少之孔洞能被使用。

其次，可藉著濺鍍或藉著使用導電環氧基樹脂形成一金屬層1600，以與參考第12圖所敘述相同之方式在金屬層1600的形狀中附接一金屬塊。

於第17圖中，第16圖之結構係倒轉顯示，使觸媒層1500及基底1502以與第11－13圖的製程所敘述相同之方式移除，亦即，觸媒層1500可在該薄膜及該觸媒層之接合處由奈米碳管薄膜1504機械式地扯開。其結果是，在第17圖中暴露的孔洞、像孔洞1506之端部係與那些在第15圖所示者相向之端部。

其次，金屬可為濺鍍、電鍍、或以別的方式沈積於奈米碳管薄膜1504之上表面上，如於第17圖中所視。這能以圓形之金屬柱塞或接觸柱、像接觸柱1700、1702充填該八個孔洞之每一個。接觸柱1700係顯示由孔洞1506分解，以暴露該接觸柱之形狀及指示每一接觸柱如何裝入其對應孔洞。雖然說明為圓形及圓柱形，接觸柱1700、1702可為其他形狀(例如具有大致上正方形、長方形、橢圓形等形狀之結構)。

由於該濺鍍，如於第17圖中所視，奈米碳管薄膜1504之整個上表面亦能以濺鍍金屬(未示出)覆蓋。習知研磨平面化技術能被用於移除該上表面上之濺鍍金屬。這亦能以每一金屬塊平面化奈米碳管薄膜1504之上表面，如此暴露薄膜1504之整個上表面及每一接觸柱1700、1702之上表面，使得這些表面大體上係共平面，如第17圖所示，其係一在平面化之後的視圖。

第17圖之結果的結構可於數個方式中使用。首先，其能以與接觸元件1400被安裝在第14圖中之本體1403相同的方式，被用作安裝在一互連元件上之接觸元件。換句話說，第17圖之結構可被用於替代第14圖的具體實施例中之接觸元件1400。金屬層1600將提供與第14圖的具體實施例中之金屬層1200相同之結構優點－以與該焊錫連接部1408連接接觸元件1400至金屬線1403相同之方式，其底側亦在第17圖結構被焊接至金屬線1403或另一互連元件之處。

其次，第17圖所示結構可在一不同比例及比率下建立，以包含該整個接觸結構，而非僅只該接觸元件或尖部。不同地陳述，類似第17圖所示者，一適當比例及比率結構可被直接安裝在一基板上，亦即金屬層1600能連接至一基板端子，像第10A圖中之端子1004。另一選擇係，第17圖所示結構能像第8及9圖之橫柱800成比率的，且附接至柱塞、像柱塞902、904，其可依序附接至一基板(像基板116)之端子。其結果是，該奈米碳管薄膜1504及/或該金屬柱塞、像柱塞1700、1702能於一DUT上之墊片及一基板(亦未示出)上之端子(未示出)之間提供電連接，該墊片可為與第17圖中之奈米碳管薄膜1504的上表面壓力接觸，且金屬層1600能例如以一焊錫接點(未示出)附接至該基板。

第17圖所示結構可為很多不同尺寸之任何一種。於一些具體實施例中，譬如，第17圖之結構可為縮圖。第17圖之結構的非限制性示範尺寸包含大約400微米之寬度W及大約800微米之長度L。一接觸柱1700、1702之非限制性示範尺寸包含大約50微米之高度H及大約100微米之直徑D。該前面之尺寸係僅只示範用，且第17圖之結構能具有不同尺寸。

此外，該等柱塞1700、1702能提供用於與DUT墊片、像第1圖中之墊片108重複壓力連接之硬度及彈性。且該奈米碳管薄膜1504可提供有益之性質，諸如良好之導熱及導電性。此外，該等組成薄膜1504的奈米碳管之韌性允許在該等奈米管薄膜1504及DUT墊片、像第1圖中之墊片108之間造成重複之強固的壓力連接。

對於像那些於第9及10圖所示之接觸結構或其他型式之接觸結構，可作成施行奈米碳管進入被用於與DUT墊片造成壓力連接之接觸結構。此外，可使用任何類型之用於此等接觸結構的製造方法施行本發明之具體實施例。

於本發明之示範具體實施例中已敘述及說明其原理，應變得明顯的是本發明能夠在配置及細部中作修改，而不會由此等原理脫離。吾人主張所有修改及變化落在以下申請專利之精神及範圍內。

100．．．探針卡總成

104．．．連接器

106．．．接觸結構

108．．．接觸墊

110．．．待測試裝置

112．．．佈線基板

114．．．中介層基板

116．．．探針基板

118．．．導電彈簧互連結構

120．．．導電彈簧互連結構

122．．．托架

200．．．微影形式

202．．．開口

204．．．遮罩材料

206．．．犧牲基板

208．．．凹處

302．．．頂部

402．．．觸媒層

502．．．薄膜

504．．．遮罩層

506．．．開口

600．．．接觸元件

602．．．金屬層

604．．．表面

700．．．模子

702．．．開口

704．．．遮罩層

706．．．犧牲基板

708．．．端部

710．．．端部

800．．．橫柱

802．．．觸媒層

804．．．奈米碳管薄膜

806．．．側面

808．．．側面

810．．．表面

852．．．端部

854．．．端部

900．．．探針

902．．．柱塞

904．．．柱塞

1000．．．接觸結構

1002．．．本體

1004．．．端子

1006．．．基板

1008．．．接觸元件

1050．．．核心

1052．．．硬質材料

1054．．．奈米管

1100．．．奈米碳管薄膜

1102．．．觸媒基板

1104．．．上表面

1106．．．內部空間

1110．．．環氧基樹脂

1200．．．金屬層

1300．．．表面

1350．．．層

1400．．．接觸元件

1402．．．接觸結構

1403．．．本體

1404．．．端子

1406．．．基板

1408．．．焊錫連接部

1500．．．觸媒層

1502．．．基底

1504．．．奈米碳管薄膜

1506．．．孔洞

1600．．．金屬層

1700．．．接觸柱

1702．．．接觸柱

第1圖係根據本發明之一些具體實施例的探針卡總成之方塊概要圖，該探針卡總成包含一安裝在其上面之探針頭。

第2圖係一犧牲基板及相關材料之透視圖，說明用於製造一併入奈米碳管的接觸結構之示範方法的一部份。

第3圖係一取自第2圖沿著剖線3－3之視圖。

第4圖係第3圖所示結構的一放大視圖，描述用於製造一併入奈米碳管的接觸結構之示範方法的一部份。

第5及6圖係類似於第4圖之視圖，描述用於製造一併入奈米碳管的接觸結構之示範方法的一部份。

第7圖係一犧牲基板及相關材料之透視圖，說明用於製造一併入奈米碳管的接觸結構之示範方法的一部份。

第8圖係一取自第7圖沿著剖線8－8之視圖。

第9圖係一併入奈米碳管的接觸結構之透視圖。

第10A圖係併入奈米碳管的另一接觸結構之透視圖。

第10B圖係第10A圖的接觸結構之本體的一橫截面視圖，並取自第10A圖沿著剖線10B－10B。

第11－13圖係一製程之連續視圖，用於生長一對齊之可併入本發明的一些具體實施例之奈米碳管薄膜。

第14圖係一併入奈米碳管的接觸結構之概要視圖。

第15圖係一已佈圖之奈米碳管薄膜的一透視圖。

第16圖係第15圖之薄膜的一透視圖，並使一金屬塊附接至第15圖中之奈米碳管的上部份。

第17圖係倒轉第16圖之奈米碳管的視圖，使該薄膜被移除，及描述複數金屬柱塞，該等柱塞之一係顯示為由該已佈圖之奈米碳管分解。

1110．．．環氧基樹脂

1200．．．金屬層

1300．．．表面

1350．．．層

1400．．．接觸元件

1402．．．接觸結構

1403．．．本體

1404．．．端子

1406．．．基板

1408．．．焊錫連接部

Claims (10)

1. 一種接觸結構，包含：一互連元件，其具有一第一部份，該第一部份被製成及配置以供安裝在一基板上，並與該基板造成一電連接；以及一接觸元件，其係附接至該互連元件並被組構為與一半導體裝置上之一墊片接觸；其中該接觸元件包含：一導電基底，其係附接至該互連元件；以及數個奈米碳管，其係與該基底之一表面耦合，並自該表面延伸遠離。。
2. 如申請專利範圍第1項之接觸結構，其中該互連元件包含一金屬線。
3. 如申請專利範圍第1項之接觸結構，其中該互連元件包含一橫柱。
4. 如申請專利範圍第1項之接觸結構，其中該接觸元件更包括數個設置於該基底之該表面上並散佈於於該等奈米管間之金屬結構，該等金屬結構自該表面延伸遠離該基底。
5. 如申請專利範圍第4項之接觸結構，其中該等金屬結構係濺鍍金屬。
6. 一種用於測試具有接觸墊之半導體裝置的探針卡總成，該探針卡總成包含：一基板；數個互連元件，其係安裝在該基板上，且由該基板 向上地延伸；一電連接部，其係形成於每一互連元件及該基板中之一導體之間；以及一接觸元件，其係電連接至每一互連元件並與該基板隔開，其中每個該接觸元件包含：一導電基底，其係附接至該等互連元件中之一者；以及數個奈米碳管，其係與該基底之一表面附接，並自該表面延伸遠離。
7. 一種接觸結構，包含：一導電基底，其具有一表面；數個奈米碳管，其係附接至該基底之該表面，並自該表面延伸遠離；以及數個金屬結構，其係附接至該基底之該表面，並散佈在該等奈米管之間，該等金屬結構係自該表面延伸遠離該基底。
8. 如申請專利範圍第1項之接觸結構，其中：該等數個奈米碳管係為一奈米碳管薄膜；該薄膜之一近側表面係被設置在該基底之該表面上；該薄膜之一末端表面係被配置於遠離該基底之該表面之處；以及該接觸元件更包含一金屬層，其係被設置於該薄膜之該末端表面上。
9. 如申請專利範圍第8項之接觸結構，其中該接觸元件更包含該薄膜中的孔洞，與被設置在該薄膜之該等孔洞中的金屬。
10. 如申請專利範圍第9項之接觸結構，其中該金屬係被設置在該基底之該表面上，並延伸至該薄膜的該末端表面。