JP2010266465A - 電子デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】電気接続機構の小型化。
【解決手段】リソグラフィーの技法による、バネ接触要素を含む、相互接続を形成する方法。一つの態様に於て、方法は基板の第一の部分上にマスク材料を適用し、マスク材料はバネ構造体の第一の部分を画定するであろう開口を有し、開口内に構造材料（例えば導電性材料）を堆積し、且つ開口を構造材料で過剰充填し、構造材料の一部を除去し、且つマスク材料の第一の部分を除去することを含む。この態様に於て、バネ構造体の第一の部分の少なくとも一部分はマスク材料から解放される。本発明の一つの観点に於て、方法はマスク材料層及び構造材料を平面化して、構造材料の一部分を除去することを含む。他の観点に於て、形成されたバネ構造体はポスト部分１３、ビーム部分１４及びチップ部分１６の中の一つを含む。
【選択図】図１ａ

Description

本発明は電子部品の間の有効な圧力接続のために適当な相互接続（接触）要素に関する。

相互接続乃至接触要素は電子部品のデバイス又は一つの電子部品を他の電子部品に対し接続するために使用され得る。例えば接触要素は集積回路チップの又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含む二つの回路を接続するために使用され得る。接触要素は又集積回路チップをコンピュータ又は他の電子デバイスの印刷された回路ボード上に据付ける（mount）ために適当なチップパッケージに対し接続するために使用され得る。接触要素は更に集積回路チップをチップをテストするためのプローブカード（probe card）アセンブリ又は他の印刷された回路ボード（ＰＣＢ）の如きテストデバイスに対し接続するために使用され得る。

一般に、電子部品間の相互連結又は接触要素は”比較的恒久的”及び”容易に解体可能”の二つの広いカテゴリーに分類され得る。

”比較的恒久的”な接触要素の一つの例はリード・ボンドである。二つの電子部品が相互に各電子部品に対する接触要素のボンディングにより一度接続されると、解ボンディング（unbonding）のプロセスが部品を分離するために使用されねばならない。集積回路チップ又はダイとチップ又はパッケージの内部リード（又はリードフレーム指部の内端）との間の如きリード・ボンド接触要素は典型的に”比較的恒久的”な接触要素を利用する。

”容易に解体可能”な接触要素の一つの例は一つの電子部品の剛性ピンで他の電子部品の弾力のあるソケット要素により受容されたものの間の接触要素である。”容易に解体可能”な接触要素の第二のタイプはそれ自体弾力のある又はバネ様又はバネ又は弾力媒体中に据付けられた接触要素である。接触要素の一つの例はプローブカード部品のタングステン針である。プローブカード部品の接触要素は典型的にはバネ接触要素が据付けられる電子部品とテスト下の半導体の如き第二の電子部品の端子間の仮の圧力接続を行なわせることを意図する。

バネ接触要素に関しては、一般に、ある最小の接触力が確実な圧力接触をある電子部品に対し（例えば電子部品上の端子に対し）行なわせるために望ましい。例えば約15グラムの接触（負荷）力（端子当り２グラムより少なくなく又150グラムより大きくないものを含む）電子部品の端子に対する確実な電気的圧力接続を行なわせるために望まれ得る。

ばね接触要素に関し関心のある第二の因子は電子部品の端子に対し圧力接続するバネ接触要素の部分の形状及び冶金的性質（metallurgy）である。ばね接触要素としてのタングステン針に関しては、例えば、接触端は相互接続要素の冶金的性質（即ちタングステン）により制限され、そしてタングステン針が直径に於てより小さくなるなど、接触端に於て所望の形状を制御又は確立することが比例してより困難になる。

ある場合に於て、バネ接触要素はそれ自体は弾力的でないが、むしろ弾力のある膜により支持される。膜のプローブがこの状況を例示しており、そこでは複数のミクロバンプ（microbumps）が弾力のある膜上に配置される。再びかかる接触要素を製作するために要求される技術が接触要素の接触部分の形状及び冶金的性質に対する設計選択を制限する。

本出願人の1993年11月16日出願の米国特許出願第08／152,812（現在米国特許第4,576,211、1995年12月19日発行）及びその対応の本出願人の出願中の1995年6月１日出願の”分割”米国特許出願第08／457,479（現状：審査待ち）及び1995年12月11日出願の第08／570,230（現状：審査待ち）は、凡てKhandrosによるが、バネ接触要素を作るための方法を開示している。好ましい態様に於て、これらのバネ接触要素は、特に超小型電子部品の応用に対し有用であるが、可撓性の細長いコア要素（例えばリード線の”ステム（stem）”又は”スケルトン（skelton）”）の端部を電子部品の端子に対し据付け、可撓性のコア要素及び端子の隣接する表面を一又はより多くの材料の”シェル（shell）”でコーティングすることを含む。当業者はコア及びシェル材料の厚さ、屈曲強度及び弾性係数の組合わせを選択し、その結果としてのバネ接触要素の満足すべき力対歪曲特性を提供する様にし得る。コア要素に対する例示材料は金を含む。コーティングに対する例示材料はニッケル及びその合金を含む。その結果としての接触要素は適宜半導体デバイスを含む、二つ又はより多くの電子部品の間の加圧、又は取り外し可能な相互接続を行なわせるために使用される。

本出願人の出願中の1994年11月15日出願の米国特許出願第08／340,144及びその対応する1994年11月16日出願のＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ94／13373（ＷＯ95／14314，1995年5月16日公告）は共にKhandros及びMathieuによるが、上述のバネ接触要素に対する多数の応用及び接触パッドをバネ接触要素の端に於て製作するための技法を開示している。例えば、頂点で終る倒立ピラミッドの形状であり得る、複数の負の突起部即ち穴が犠牲（sacrificial）層（基板）の表面に形成される。これらの穴は次で金又はロジウム及びニッケルの如き材料の層を含む接触構造体で充填される。可撓性の細長い要素が結果として生ずる接触要素構造に対し装着され、そして上述のやり方でその上に塗被され得る。最終ステップに於て犠牲基板は取除かれる。結果として得られる接触要素は制御された幾何図形（例えば鋭い先端）をその自由端に於て有する接触パッドを有する。

本出願人の出願中の1995年5月26日出願の米国特許出願第08／452,255及びその対応する1995年11月13日出願のＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ95／14909（ＷＯ96／17278、1996年6月6日公告）は共にEldridge, Grube, Khandros及びMathieuによるものであるが、犠牲基板上に接触チップ構造体を製作するための追加的技法及び冶金的性質、並びにそれに対し装着された複数のバネ接触要素を、一緒に、電子部品の端子に対し移す（transfer）ための技法を開示している。

本出願人の出願中の1996年5月17日出願の米国特許出願第60／005,189及びその対応する1996年5月24日出願のＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ96／08107（ＷＯ96／37332、1996年11月28日公告）は共にEldridge, Khandros及びMathieuによるものであるが、複数の接触チップ（tip）構造体が、既に電子部品に対し装着されている対応する複数の細長い接触要素に対し接合される技法を開示している。又、片持ち梁の形で”細長い”接触チップ構造体を製作するための技法が開示されている。片持ち梁−チップ構造体はその一端とその反対端との間で先細にされ得る。片持ち梁−チップ構造体は電子部品の対応する端子から延びる（例えば自立型の）既に存在する（即ち、先に製作された）高くされた（raised）接触要素に対し装着するのに適している。

本出願人の出願中の1996年８月26日出願の米国特許出願第60／024,555はEldridge, Khandros及びMathieuによるものであるが、代表的に相互に異なる長さを有する複数の細長いチップ構造体が、それらの外端がそれらの内端より大きなピッチで配置される様に配列され得る技法を開示している。内部の”接触”端は相互に同一直線上にあることが出来、これは部品の中央線の如き一つの線に沿って配置された端子を有する電子部品に対する接続を行なわせるためである。

電子部品がだんだんとより小さくなり、電子部品上の端子の間の間隔どりがだんだんとよりきつくなるか、又はピッチがだんだんとより微細になるにつれ、電子部品の端子に対する電気的接続をつくるために適当なバネ接触要素を含む相互接続を製作することがだんだんとより困難になる。出願中の本出願人の米国特許出願第08／802,054、名称”Microelectronic Contact Structure, and Method of Making Same”はリソグラフィの技法によってバネ接触要素を作る方法を開示している。一つの態様に於て、その出願はバネ接触要素（片持ち梁−ビームであるバネ接触要素を含む）を犠牲基板上に形成し、次で接触要素を電子部品上の端子へ移し且つ装着することを開示している。その開示に於て、バネ接触要素はエッチング技法により基板自体内に形成される。出願中の本出願人の米国特許出願第08／852,152、名称”Microelectronic Spring Contact Elements”に於て、バネ接触要素は電子部品である基板も含めて一つの基板上に、複数のマスク層を堆積させ且つパターン化してバネ接触要素に対し具象化された形状に対応する開口を形成し、パターン化したマスク層により作られた開口内に導電性材料を堆積させ、そしてマスク層を除いて自立型のバネ接触要素を形成することにより、形成される。

出願中の本出願人による米国特許出願第09／023,859、名称”Microelectronic Contact Structures and Methods of Making Same”はベースの端部分（ポスト部品）、中間部分（ビーム部品）及び接触端部分（チップ部品）を有する接触要素及び各部分を別々に形成し、ポスト部分を電子部品上に所望の如く一緒に接合する方法を述べている。

必要とされるものは将来の技術へと拡大し得る（scalable）現在の微細ピッチの電気的接続に対し適当な相互接続を製作する方法である。又接触要素をつくる改良された方法、特に繰返し可能な、一貫した且つ費用のかからない方法が必要とされる。

リソグラフィの技法による、バネ接触要素を含む相互接続を形成する方法。一つの態様に於て、その方法は基板の第一の部分上にマスク材料を適用すること含み、マスク材料はバネ構造体の第一の部分を画定するであろう開口を有し、開口内に構造材料（例えば導電性材料）を堆積させ、そして開口を構造材料で過充填させ（overfill）、構造材料の一部を除去し、そしてマスク材料の第一の部分を除去することを含む。この態様に於て、バネ構造体の第一の部分の少なくとも一部はマスク材料から自由にされている。発明の一つの観点に於て、方法はマスク材料層及び構造材料を平面化して構造材料の一部を除去することを含む。他の観点に於て、形成されたバネ構造体はポスト部分、ビーム部分、及びチップ構造部分の一つを含む。

ここに提案される技法は例えばセラミックス又は半導体をベースとする部品の如き電子部品を含む基板上のバネ接触要素を含む接触要素を形成するために使用され得る。接触要素は、全体に於て、又は部分に於て、電子部品上に直接に、又は犠牲基板上に於ける如く別個に形成され、そして電子部品へと移されて形成され得る。

ここに提示された方法は接触要素を製作するための改良された方法を提供する。接触要素を製作するためのリソグラフィの技法の使用は超小型電子部品の微細ピッチ、精密公差の世界に対し良く適合している。本発明は微細ピッチで配置された端子（例えばボンディングパッド）を有する電子部品へ相互接続をするのに向っており、且つ特に適している。ここで使用される場合、”微細ピッチ”の用語は少なくとも５ミルより小さい、2.5ミル又は65μｍの如き間隔で配置された端子を有する電子部品を指示する。後続の記述から明らかである様に、これは好ましくは接触要素を製作するために機械的技法よりも寧ろリソグラフィの技法を用いることにより容易に実現され得る精密公差を利用することにより達成される。本発明の方法の態様中への平面化の組込みは最小の公差で基板上に多数の接触要素を製作することを許容する。かくして、例えば、上述の如き構造体を有する複数のバネ接触要素がそれらのチップ部分の各々が同様な高さを有し、且つ例えば第二の電子部品により接触される時、同様な距離移動される様に、電子部品上に製作されるか、又は電子部品に対し転写され得る。このようにして、本発明の方法により形成される接触要素は従来技術の構造体よりもより信頼し得る接触の高さ及び接触力を提供する。

接触要素も又開示される。発明の一つの観点に於て、接触要素は片持ち梁の形に於ける弾力のある接触要素又はバネ接触要素であって、これは第一の軸のまわりに延びて第二の表面と実質上平行な一つの表面を有する細長いビーム部分と、第一の表面に対し連結され、且つ第二の軸により第一の方向に延びるポスト部分と、第二の表面に対し連結され、且つ第二の軸の上に第二の方向に延びるチップ部分を含む。ポスト部分はセラミック又は半導体ベースの電子部品上の端子に対しての如く、電子部品に対し連結されるに適合されている。ビーム部分は一つの端部に於てポスト部分に対し支持され、第二の端部に対しチップ部分が連結されている片持ち梁を形成する。

本発明の接触要素はＰＣＢ及びテスト下のチップ（chip）の如き電子部品の端子の間の一時的又は恒久的電気接続の何れかをするに適している。接触要素はプローブカードアセンブリの空間変換器の如き電子部品上に直接恒久的要素として製作され得る。代りに本発明の接触要素は犠牲基板上に別個に製作され、且つそのポスト端部に於て例えば電子部品上にそれに対しはんだ付けすることにより取付けられ得る。

一時的接続をするためには、接触要素がその上に製作される電子部品は、他の電子部品と一緒に持ってこられて、バネ接触要素のチップ端部が他の電子部品の端子と圧力接触する様にされる。接触要素は弾力的に作用して、接触圧力及び二つの部品間の任意の電気的接続を保持する。

恒久的接続をするためには、接触要素がその上に製作されるか又は取付けられる電子部品は他の電子部品と一緒に持ってこられて、接触要素のチップ（chip）端部が、例えばはんだ付け又はろう付けにより、又は導電性接着剤で他の電子部品の端子に対し接合又はボンディングされる。一つの態様に於て接触要素は従順で（compliant）、二つの電子部品間の差別的な（differential）熱的膨脹を受入れる。

上記せる如く、本発明の接触要素は複数の他の接触要素と共に、半導体デバイスの如きデバイスの表面上に直接に、又は半導体ウエハー上に存在する複数の半導体デバイスの表面上に製作され得る。この様にして、半導体ウエハー上に存在する複数のデバイスは、半導体デバイスから一個づつ切り出される（singulate）前にバーン・イン及び／又はテストに対し”準備”され得る。その代りに、本発明の接触要素は、典型的には複数の他の接触要素と共に、犠牲基板上に製作され、そして電子部品へと移され得る。

本発明の他の態様、特徴及び利点は以下のそれらの記述に照らして明らかになるであろう。

本発明の特徴、観点及び利点は次の詳細な記述、添付の請求項及び添付の図面からより完全に明らかになるであろう。

電子部品に対し接合された本発明の接触要素の一例の側横断面図である。 本発明の一態様により第二の電子部品と接触する図１ａの接触要素を示す。 その二つの表面上に形成された電気的接点又は端子を有し且つ本発明の第一の態様により、接続された基板の側横断面図である。 基板上に第一のマスク材料層を堆積し且つその表面上に本発明の第一の態様により開口を通してその表面上の端子を露出させる更なる加工ステップの後の図２の基板を示す。 第一のマスク材料層中の開口を通して第一の導電性材料を本発明の第一の態様により基板上の端子へ堆積する更なる加工ステップ後の図２の基板を示す。 本発明の第一の態様により第一のマスク材料層及び第一の導電性材料を平面化する更なる加工ステップ後の図２の基板を示す。 本発明の第一の態様により平面化された表面の一部分上にシード材料を堆積する更なる加工ステップ後の図２の基板を示す。 第一の導電性材料に対し開口を有する基板上に第二のマスク材料層をパターン化し、その開口は本発明の第一の態様により第一の導電性材料から横方向に及び／又は横断的に延びている、更なる加工ステップ後の図２の基板を示す。 本発明の第一の態様により第二のマスク材料の開口内に第二の導電性材料を堆積する更なる加工ステップ後の図２の基板を示す。 本発明の第一の態様により第二のマスク材料及び第二の導電性材料を平面化する更なる加工ステップ後の図２の基板を示す。 本発明の第一の態様による基板上の第二の導電性材料の第一の例示的レイアウトの頂面図を示す。 本発明の第一の態様による基板上の第二の導電性材料の第二の例示的レイアウトの頂面図を示す。 本発明の第一の態様による基板上の第二の導電性材料の第三の例示的レイアウトの頂面図を示す。 本発明の第一の態様による基板上の第二の導電性材料の第四の例示的レイアウトの頂面図を示す。 本発明の第一の態様による基板上の第二の導電性材料の第五の例示的レイアウトの頂面図を示す。 本発明の第一の態様による基板上の第二の導電性材料の第六の例示的レイアウトの頂面図を示す。 本発明の第一の態様による基板上の第二の導電性材料の第七の例示的レイアウトの側横断面図を示す。 本発明の第一の態様による基板上の第二の導電性材料の第八の例示的レイアウトの側横断面図を示す。 本発明の第一の態様の一つの観点により第一のマスク材料層及び第二のマスク材料層を除去して、ポスト部分及びビーム部分を含む自立型の接触要素を形成する更なる加工ステップ後の図２の基板を示す。 本発明の第一の態様の一つの観点により接触要素の別々に製作されたチップ部分をビーム部分に対し取付ける更なる加工ステップ後の図１２ａの基板を示す。 図８に於ける如き第二の導電性材料の例示的レイアウトを含み、且つ本発明の第一の態様の第二の観点によって、基板上に第三のマスク材料層を堆積し且つ第二の導電性材料層に対し開口を形成する更なる加工ステップ後の図２の基板を示す。 本発明の第一の態様の第二の観点により第三のマスク材料層中の開口内に第三の導電性材料を堆積して、接触要素のチップ部分を形成する更なる加工ステップ後の図１３ａの基板を示す。 本発明の第一の態様の第二の観点により第三のマスク材料層を除去して、ポスト部分、ビーム部分及びチップ部分を含む自立型の接触要素を形成する更なる加工ステップ後の図１３ｂの基板を示す。 本発明の第二の態様により、基板及び三角形の形状の造作の表面上に横たわる導電性材料をもつ基板の表面に形成された三角形状の造作を有する基板の側横断面である。 本発明の第二の態様により基板の表面上に第一のマスク材料層を堆積し且つ第一のマスク材料層に於ける開口を通して三角形の形状の造作を露出する更なる加工ステップ後の図１４の基板を示す。 本発明の第二の態様により第一のマスク材料層中の開口内に第一の導電性材料を堆積する更なる加工ステップ後の図１４の基板を示す。 本発明の第二の態様により第一のマスク材料層及び第一の導電性材料を平面化する更なる加工ステップ後の図１４の基板を示す。 本発明の第二の態様の一つの観点により第一のマスク材料層を除去してチップ部分を含む自立型の接触要素を形成する更なる加工ステップ後の図１７の基板を示す。 本発明の第二の態様の一つの観点により製作されたチップ部分を別個に製作された接触要素のビーム部分に対し取付ける更なる加工ステップ後の図１８ａのチップ部分を示す。 本発明の第二の態様の第二の観点により平面化された表面の一部分の上にシード材料を堆積する更なる加工ステップ後の図１７の基板を示す。 本発明の第二の態様の第二の観点により第一の導電性材料に対する開口を有する基板上に第二のマスク材料層をパターン化し、開口は第一の導電性材料から基板上を横に及び／又は横断して延びている、更なる加工ステップ後の図１７の基板を示す。 本発明の第二の態様の第二の観点により第二のマスク材料層の開口内に導電性材料を堆積する更なる加工ステップ後の図１７の基板を示す。 本発明の第二の態様の第二の観点により第二のマスク材料層及び第二の導電性材料を平面化する更なる加工ステップ後の図１７の基板を示す。 本発明の第二の態様の第三の観点により第一のマスク材料層及び第二のマスク材料層を除去してビーム部分及びチップ部分を含む接触要素を形成する更なる加工ステップ後の図１９ｄの基板を示す。 本発明の第二の態様の第三の観点により別個に製作されたポスト部分に対しビーム部分を取付けて自立型の接触要素を形成する更なる加工後の図２０ａのビーム部分及びチップ部分を示す。 本発明の第二の態様の第四の観点により基板上に第三のマスク材料層を堆積し且つ第二の導電性材料層に対する開口を形成する更なる加工ステップ後の図１９ｄの基板を示す。 本発明の第二の態様の図４の観点により第三のマスク材料層の開口内に第三の導電性材料を堆積し且つ第三のマスク材料層及び第三の導電性材料を平面化する更なる加工ステップ後の図１９ｄの基板を示す。 本発明の第二の態様の第四の観点により電子部品に対し接触要素を取付ける更なる加工ステップ後の電子部品を示す。 本発明の第二の態様の第四の観点により形成された接触要素を電子部品に取付ける第二の方法を示し、そこでは接触要素が犠牲基板に対し取付けられたままで、他方接触要素が電子部品に取付けられる。 接触要素を犠牲基板から分離する更なる加工ステップ後の図２２ａの構造体を示す。 電子部品に取付けられ且つ第二の電子部品の端子に接触する本発明の接触要素の一態様に対する応用の側面図を示す。 複数の接触要素が電子部品に対し取付けられ第二の電子部品の線に沿って配列された複数の端子に接触する、本発明の接触要素の一態様に対する応用の頂面図を示す。 複数の接触要素が電子部品上に取付けられ、且つ第二の電子部品上に一列に配置される端子に接触する本発明の接触要素の一態様に対する第二の応用の頂面図を示す。 本発明の一態様による、基板上に最小の間隔公差で製作された隣接する接触要素のレイアウトの側横断面図を示す。 本発明の一態様による、図２６ａの接触要素のレイアウトの頂面透視図を示す。 本発明の一態様による、基板上に最小の間隔公差で製作された隣接する接触要素のレイアウトの側横断面図を示す。 本発明の一態様により製作された図２７ａの接触要素のレイアウトの頂面透視図を示す。 本発明の一態様による電子部品に対し取付けられた複数の接触要素がそれらのチップ部分が整列する様に重なった形式である頂面図に示す。 本発明の一態様による電子部品に取付けられた複数の接触要素がそれらのチップ部分がジグザグ状になる様に重なった形式である頂面図を示す。

本発明は接触要素を含む相互接続要素を、リソグラフィーの技法により形成する方法に関する。本発明は特に超小型電子部品を相互接続するのに使用するための接触要素を製作するための改良された技法を提供する。本発明は又接触要素に関する。本発明の一つの観点によれば、本発明の又は本発明の方法によって形成された接触要素の寸法及びピッチについての制限はフォトリソグラフィの技法の一つの因子である。フォトリソグラフィ技術の部分として平面化ステップを組入れることにより、本発明は同様な寸法及び機械的（例えば変位）性質の片持ち梁バネ接触要素を含む接触要素の一貫した形成を企図する。適当な電子部品は、限定されるものではないが、半導体デバイス、記憶チップ（chip）、半導体ウエハーの一部、空間変換器、プローブカード、チップキャリア及びソケットを含む。電子部品は一又はより多くの電子的接続を支持する能動（active）デバイス又は受動（passive）デバイスであり得る。独立の製作は又接触要素を形成することに組合わされるプロセス条件に対し電子部品を曝すことを回避する。

本発明の接触要素（単数又は複数）はそれらが接合される電子部品上で、又はそれからは独立して製作され得る。

独立の製作の場合に於ては、本発明は接触要素が材料及び電子部品の製造に組合わされるレイアウトの考慮により限定されない形状、寸法及び冶金的性質を以て製作されることを許容する。

プローブカードアセンブリの空間変換器の如き電子部品上に配置されて、本発明の接触要素は最小のピッチ又は線間距離の公差を有する電子部品の接点又は端子を提供する様に設計される。接触要素は又チップ（tip）部分に於けるよりもそれらのポスト部分の間により大きなピッチを達成する様に交替する配位（例えば左−右−左−右）を採用し得る。他の態様に於ては、接触要素は隣接する接触要素のチップ部分に於けるよりポスト部分の間により大きなピッチを達成する様に交替する長さ（例えば短−長−短−長）を採用し得る。同様に、交替する接触要素はそれらのポスト部分よりもチップ部分に於てより大きなピッチを有する様に製作され得る。総括して、接触要素は、それらが接合される電子部品上に製作されても又それとは独立に製作されても、それらが接触する電子部品に組合わされる種々の形態に適応する各種の配位を採用し得る。

図１ａ及び１ｂは発明の接触要素の一態様を図示する。図１ａはポスト部分１３、ビーム部分１４及びチップ部分１６を含む接触要素１０を示す。ポスト部分１３は電子部品９の端子１１上に配置される。ポスト部分１３はｈ2の高さを有する。ビーム部分１４は一端に於てポスト部分１３に結合される。ビーム部分１４は高さｈB及び長さＩBを有する。ビーム部分１４の他端に於て、ポスト部分１３と反対の側に結合されてチップ部分１６がある。チップ部分は高さｈ1を有する。

図１ｂはテスト下の基板に適応させる時の如き負荷の下にある接触要素１０を示す。この場合に於て、端子２１を有する基板２０が接触要素１０と接触させられ、且つ下方への力Ｆが接触要素１０のチップ部分１６に加えられて接触要素１０を下方へ屈曲する。この態様に於て、ビーム部分１４の長さＩBが接触要素１０の最大のオーバートラベル（overtravell）を決定する。適当なオーバートラベルは例えば３〜８ミルである。適当なオーバートラベルに適応させるには、ポスト部分１３の高さｈ2はチップ部分１６の高さｈ1より大きくあるべきである。かかる場合に於て、より大きな高さの差は電子部品９の表面に対する接触要素１０の可能な”底つき（bottoming-out）”を最小化するであろう。図１ｂは屈曲された接触要素１０がそのチップ部分端に於て高さｈ3だけ分離されていることを示す。ポスト部分１３の高さは又電子部品９の表面に対し接合され得るキャパシタ又は他の構造体の高さより大である様な形態とされ得る。図１ａはポスト部分１３の高さｈ2よりも小さい高さｈcを有するキャパシタ１８を示す。

図１ｂは又ポスト部分１３の高さ及びビーム部分１４の高さ（ｈ2＋ｈB）が更に力Ｆが基板２０により適用される時接触要素１０のオーバートラベルを決定することを示す。ビーム部分１４のポスト部分端に対する基板２０の”底つき”は接触要素１０に対して適用され得る最大の圧縮を制限し、一つのやり方で接触要素１０に対する損傷を制限する役をする。

基板２０に接触する時の如き負荷の下で、ビーム部分１４は図１ｂに於てｘにより表わされる量だけ歪曲する。バネ定数はこの歪曲に対し次の如く計算され得る： ｋ＝Ｆ／ｘ 一つの態様に於て、バネ定数ｋはビーム部分１４の厚さに対し比例する： ｋ∝ｈB3 かくして、上記の関係に基づいて、ビーム部分１４の厚さを制御することはバネ定数の厳しい制御を提供する。プローブ・カード・アセンブリの空間変換器の如き電子部品の各接触要素に対するバネ定数を制御することは一貫した接触力がテスト下の基板（基板２０の如き）の端子２１の如き各端子に適用されることを許容する。

図２−１３ｃは本発明の第一の態様による電子部品上の接触要素である相互接続を形成する方法を図示する。ポスト部分、ビーム部分及びチップ部分を有する片持ち梁である接触要素がこの態様に於て形成されるであろう。所与の時間に於て、多数の接触要素が基板上に形成され得ることが認められるべきである。下に述べられる方法は単一の接触要素の形成に焦点が当てられている。議論は所与の時に於ける電子部品の如き基板上での多数の接触要素の製作に対し等しく良く適用され得ることが理解さるれべきである。典型的には、基板上に製作された接触要素の各々は実質上同様な特性（即ち、寸法、形状等）を有するであろう。併しながら基板の接触要素の特性は所与の応用の要求に対し個別に制御され且つ決定され得る。

図２は電子部品１００の横断面側面図を示す。電子部品１００は例えばプローブカードアセンブリ又は集積回路の空間変成器である。電子部品１００は例えば基板１０５の対向面上に接点又は端子１１０及び１１５を有する半導体又はセラミックベースの基板１０５を含む。例えば、市販入手可能のセラミックベースの電子部品１００の場合には、電子部品１００は基板１０５の対向面上に端子１１０及び１１５を含む。端子１１０及び１１５は例えば電子部品１００を通って走る導電回路１２０を通して接続され、この回路は、例えばモリブデン又はタングステン及びモリブデン／タングステン回路１２０の如きである。基板１０５上の端子１１０及び１１５は、例えば銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ）端子であり、これらは導電性材料の堆積を通して形成された接触要素に対して、例えばはんだ付けにより接続されるに適当であり得る。一つの例に於て、銅は電気鍍金プロセスを促進し、且つ上部層である。ニッケルは金及び銅の間のバリアとして作用する。図２は又基板１０５の下側面上のショート（shorting）層１１７を示す。

例えばチタン−タングステン（Ｔｉ−Ｗ）層の如きショート層はこの例に於ては基板１０５上の接触要素の製作の間端子１１５をショートするのに役立つ。後続の記述から明らかになるであろう様にショート層のこのショート特性は基板１０５上に接触要素を製作するための電解的プロセス（例えば電気鍍金プロセス）に対し適当なポテンシャルを確立するために有利に使用され得る。ショート層１１７は、接触要素が基板１０５の対向面上に形成されると、例えばスパッタ又は化学的エッチングプロセスにより除去され得る。

接触要素が鍍金により形成されるべきであって、且つ基板の背側上にショート層が形成されることを許容する基板を通して延びる貫通回路がない様な応用に於ては、シード層の如き導電層が一般に次の鍍金を完成するのに一般に必要とされる。かくして、かかるプロセスの第一のステップに於て、導電層が基板１０５の表面上に堆積される。適当な導電層は、例えば、チタン、タングステン、又はチタン−タングステン（Ｔｉ−Ｗ）層であり、基板（１０５）の表面上に順応して堆積される。この様にして、”ブランケット”層堆積は基板（１０５）の表面上の凡ての露出された端子（１１０）を一緒に電気的にショートするであろう。

図３は基板１０５上に第一のマスク材料層１２５を堆積する更なる加工ステップ後の図２の電子部品１００を示す。一つの好ましい態様に於て、第一のマスク材料層は基板１０５の表面上にスピンコートされ、公知技法によりパターン化されたフォトレジストである。

図３に示される如く、第一のマスク材料１２５は堆積され、且つ第一のマスク材料層１２５を通して延びる開口１２２を含む様にパターン化される。開口１２２は端子１１０の一部上に直接ある位置に置かれるか、又は、ある場合には端子１１０から離れた位置に置かれてもよい。開口（１２２）を端子（１１０）から離れた位置に置くことにより、複数の接触要素が電子部品上に電子部品の端子の夫れとも異なるレイアウトを以て製作され得る。例えば、一つの相対的配置は開口（１２２）をその上に建てられた接触要素がそれらのチップ部分がボール・グリッド・アレー（ball grid array）に匹敵するエリア・アレー（area array）に於て配置されるであろう様に位置することである。開口は例えば周辺のパッドとして配列された電子部品上の端子に接続され得る。接触要素を端子（１１０）からの変位なしに実質上同一にすることが有利であり得る。この例に於て、接触要素のチップ部分のアレイに対応するエリア・アレイで開口（１２２）を置くのが有用である。

開口１２２のまわりの第一のマスク材料層１２５の側壁は開口１２２が第一のマスク材料層１２５の表面に於て導電層に於けるよりもより大きい様に、即ち正の先細である様に先細にされ得る。適当な先細角は６０−９０°を含むが、しかしこれに限定されない。当業者は容易に第一のマスク材料層１２５中に先細にされた開口を如何に形成すべきかを理解するであろう。開口１２２は任意の適当なやり方で形成され得て、且つ逆にされた、段状の、截頭ピラミッドの如く段状にされ得る。

第一のマスク材料層１２５はポスト部分となるべき材料の後続する形状化（例えば平面化）を考慮に入れて、接触要素のポスト部分の所望の高さの厚さへと堆積される。換言すれば、第一のマスク材料層１２５の厚さは主ボディー部分（即ちビーム部分及びチップ部分）が電子部品の表面から隔離される距離を主として決定するであろう。弾性が所望される接触要素の例に於て、例えば、ポスト部分、ビーム部分及びチップ部分の寸法は、例えば電子部品の端子とのチップ部分の接触力を最大化し、且つ歪曲されたビーム部分の潜在的”底付き”を最小化する様に協同され得る。かかる協同は図１ａ−図１ｂ及び随伴する文書を参照して上記に詳細に論議される。現在の技術に対しては、第一のマスク材料層１２５の適当な高さはほぼ５−３０ミルであろう。

図３は端子１１０に隣接する開口１２２を有する第一のマスク材料層１２５を示す。開口１２２は次のものを含む各種の形状を有し得るが、これらに限定されない；実質上、長方形、円筒形又はピラミッド形（逆立）又は円錐形で、導電層に於て露出された表面に於てより広い開口を有する様にする。

次に図４に示される如く、第一の導電性材料１３０が第一のマスク材料層１２５中の開口１２２内に端子１１０へ向けて堆積される。

適当な堆積技法は電気鍍金、化学的蒸着（ＣＶＤ）、スパッタ堆積、及び電解鍍金を含むが、これらに限定されない。一つの例に於て、第一の導電性材料１３０は電気鍍金プロセスにより堆積される。この例に於ては、第一の導電性材料１３０は銅又はニッケル合金、例えばニッケル−コバルト合金の様な電気鍍金合金である。第一の導電性材料１３０は典型的には市販入手可能な電気鍍金溶液又は浴の形で適用される。次に電流が端子１１０と電気鍍金槽（図示せず）の陽極との間に印加される。端子１１０上に形成された負の電荷は電気鍍金溶液からの金属イオンが金属の状態へと還元される様にし、そしてここから例えばニッケル−コバルトの如き第一の導電性材料１３０が端子１１０上に堆積される様にする。この例に於て第一の導電性材料１３０は少なくとも第一のマスク材料層１２５の厚さまで堆積され、且つ好ましくは第一のマスク材料層１２５よりも大きな厚さまで堆積される（過剰めっき）。

図５は第一の導電性材料１３０及び第一のマスク材料層１２５を本発明の態様に従って平面化する更なる加工ステップの後の基板１０５を示す。平面化は例えば研削工程又は適当なスラリーでの化学的−機械的研磨により達成される。化学的−機械的研磨のための適当なスラリーは例えばｐＨ調整されたスラリー中の二酸化珪素、酸化アルミニウム、及び酸化セシウムである。

図５の平面化ステップは基板１０５に対し接合された接触要素のポスト部分の高さを規定する。平面化ステップは接触要素のポスト部分に対して既知の高さを確立することにより接触要素の寸法的制御を提供する。注目される如く、ポスト部分の高さは接触要素が例えば電子部品の端子に対し賦与するであろう接触力を決定するのに重要な役割を演ずる。ポスト部分の高さは歪曲されたビーム部分の”底付き”を最小化するのにある役割を演ずる。かくして、接触要素のポスト部分の高さを制御する能力は非常に有益である。本発明の平面化ステップは又例えばセンチメートル当り約１ミクロン（又はインチ当り０．１ミル）の平面性（flatness）の如き適当な停止点まで進行すべきである。基板上の複数の接触要素の間の公差は応用により変化するであろうし、且つ当業者により決定され得る。センチメーター当り５ミクロンより小さく、且つ好ましくはセンチメーター当り２ミクロンより小さい好ましい公差が考えられる。

一度接触要素のポスト部分が形成されると、図５は第一のマスク材料層１２５の表面上のある区域を導電性にして、その区域が電気めっきプロセスのための適当な電極として作用し得る様にする更なる加工ステップ後の基板１０５を示す。一つの態様に於て、第一のマスク材料層１２５上の区域の一部はチタン、チタン−タングステン合金層、又はチタン／金複層（bilayer）の如き導電性金属又は金属合金１３５の薄い接着／シード層で蔽われる。シード層１３５はスパッタ堆積の如きブランケット堆積に由り堆積され得る。例えば電気めっきされたニッケル−コバルト層に対しては、約5000オングストロームの厚さを有するシード層が例えば第一のマスク材料層１２５の表面上にブランケットスパッタ堆積プロセスにより適当に堆積される。その代りとしては、シード層１３５は複数の”トレース”として堆積することが出来、各トレースは接触要素のビーム部分が、一つのやり方に於て、その上にビーム部分が製作され得る電子フォームとして役立つ様に形成されるべき第一のマスク材料層１２５上の区域に対応する。

尚他の態様に於て、ステンシル（シャドーマスク）が第一のマスク材料層１２５の表面上に堆積され得る。ステンシルは典型的には複数の開口を有し、これらは対応するポスト部分（第一の導電性材料１３０により指示される）の上方の区域から横方向に延び、接触要素のビーム部分を形成する区域を規定するであろう。ステンシルは適宜ステンレス鋼の薄い（例えば約２ミル厚の）箔であることが出来、これは開口を有する様に穿孔又はエッチングされ得る。ステンシルは任意の厚さを有する任意の適宜な材料であることができ、第一のマスク材料層１２５の上にステンシル中の開口の形状に対応する導電性トレースのパターンに於てシード層１３５が堆積されることを許容する。ステンシルをその場所において、シード層１３５がスパッタリングの如きにより第一のマスク材料層１２５の露出された表面上に堆積される。ステンシルは次で除去され得る。

第一のマスク材料層１２５に対する材料及びシード層１３５の堆積のためのプロセスの選択は一緒に考慮されるべきである。マスク材料は堆積方法の環境に於て安定であることを要する。例えば典型的なポジ形フォトレジスト材料は高真空条件下でガスを放出し得るある溶剤を含む。この例に於ては、マスク材料を架橋するか又はその他のやり方で剛性化するために、例えば焙焼又は光に対する露出により材料を変性することが好ましい。ポリイミドは有用なマスク材料であり、且つ著しい劣化なしにスパッタリング環境に耐え得る。堆積は又化学的蒸着（ＣＶＤ）又はｅ−ビームプロセスの手段によりなされ得る。これはスパッタリングより少ない真空を必要とする。これらのプロセスに対し、伝統的なノボラックフォトレジスト樹脂は、恐らくいくらかの温和な架橋を以て、使用され得る。他の考慮点はマスク材料を真空下で安定にするためのその変性がプロセスに於て後に除去することをより困難にするということである。適当な材料及びプロセスが当業者により選択され得る。一つの特別なプロセスは上述の如くパターン化されたノボラックフォトレジストを使用し、次で加熱により部分的に架橋することである。シード層１３５の堆積はＣＶＤを用いて達成される。

次に図６に示される如く、基板１０５上のある区域は第二のマスク材料層１４０で蔽われ、これは再び導電層の存在に於ける多数のマスク材料を用いることの考慮を心に抱いてフォトレジストの如きものである。第二のマスク材料層１４０は接触要素のビーム部分に対する区域を画定する基板１０５上の区域１３２を露出する様にパターン化される。図８は基板の頂面上に第二の導電性材料１４５を堆積する更なる加工ステップの後の基板１０５を示す。一つの態様に於て、第二の導電性材料１４５は電気めっきプロセスによりニッケル−コバルトの如き電気めっき合金で堆積される。図８に於て、第二の導電性材料は第二のマスク材料層１４０の厚さより大きな厚さへ堆積される。第二の導電性材料１４５は接触要素のビーム部分として役立つ。堆積される量及びそれによる第二の導電性材料１４５の厚さは、一部は、ビーム部分の所望の厚さに依存する。

図９に示される如く、基板１０５上への第二の導電性材料１４５の堆積の後、第二の導電性材料１４５及び第二のマスク材料層１４０は基板１０５上に接触要素のビーム部分を形成するため上述の如き研削プロセス又は化学的−機械的研磨によって平面化される。上記の如く、片持ち梁接触要素の場合に於て、ビーム部分の厚さはバネ定数に直接比例する（ｋ∝ｈB3）。第二の導電性材料１４５及び第二のマスク材料１４０の平面化は接触要素のビーム部分の厚さの厳しい制御（即ち第二の導電性材料１４５の厚さの制御）を提供し、かくして各接触要素により適用されるべき決定可能で且つ一貫した接触力を許容する。マスク材料層をパターン化し、シード層を堆積し、導電性材料を堆積し、且つ平面化することの上述のプロセスは、多数回繰返され得て、複雑な構造体をつくることが出来る。いくつかの例が本書中以下詳細に論議されるであろう。

図１０（ａ）−１１（ｂ）は基板１０５上に形成される接触要素のビーム部分のための種々の代表的、有用な形態を示す。本発明の接触要素に対する特別な応用に対し適当な種々の他の形態があり得ることが認められるべきである。図１０（ａ）−１１（ｂ）はこれらの種々の形態の代表例として見られるべきである。

図１０（ａ）−１０（ｆ）はｘｙ平面に於ける基板１０５上に形成された接触要素のビーム部分の種々の形態の頂面図を示す。図１０（ａ）は第一の導電性材料１３０上にビーム部分へとパターン化され且つ実質上長方形様に第一の導電性材料の上の区域から横に延びる第二の導電性材料１４５ａを示す。

図１０（ｂ）は第二の形態を示し、ここでは第二の導電性材料１４５ｂがｙ方向に先細形を有する（”ｙ−先細形”）様に配置され、一方第二の導電性材料１４５ｂは第一の導電性材料１３０の表面上の区域から横に（ｘ方向に）延びる。この形態は接触要素のビーム部分（例えば片持ち梁）の末端のサイズを減少することにより接触要素上の応力をより等しく分配する。

図１０（ｂ）に於て第二の導電性材料１４５ｂの横に延びる部分は実質上直線状縁を以て描かれている。その縁部は実質上直線であることを要せず、例えば凸状の如くに曲線にされ得る。

図１０（ｃ）は本発明の第一の態様による接触要素のビーム部分の第三の形態を示す。この形態に於て、第二の導電性材料１４５ｃは横に（ｘ方向に）且つポスト部分１３０から横断して（ｙ方向に）延びて曲げられたビーム部分を形成する。図１０（ｄ）及び１０（ｅ）は夫々第４及び第５の形態を示し、ここでは（夫々第二の導電性材料１４５ｄ及び１４５ｅの）ビーム部分は横に且つ横断的に延びる。横に及び横断的に延びるビーム部分は例えば隣接する接触要素の間のピッチを特に最小化する様に接触要素を製作する時望ましいかも知れない。図１０（ｆ）は第二の導電性材料１４５ｆがポスト部分１３０を一部取囲んでいるビーム部分の第６の形態を示す。

図１１（ａ）及び１１（ｂ）はｘz平面に於ける本発明の第一の態様による接触要素のビーム部分の第７及び第８の形態を示す。図１１（ａ）は平らな上面と凸形の下面とを有する第二の導電性材料１４５ｇを示す。図１１（ｂ）は平面の下面と末端へ向って直線的に減少する上面とを有する第二の導電性材料１４５ｈを示す。導電性材料１４５ｇ及び１４５ｈはこの様にして多数のやり方で形成することが出来、これはマスク材料を形成する下にある及び隣接するフォトレジストを形成するための光源を変えること、及び非導電マスクの存在下で電気めっきして電気めっきされた材料を所望の所に分布することを含む。

図１２（ａ）及び１２（ｂ）は本発明の第一の態様の一つの観点を示す。この観点に於て、リソグラフィ技法による電子部品上の接触要素のための部品の製作は第一の導電要素１３０のポスト部分及び第二の導電性材料１４５のビーム部分を有するバネ接触要素の形成で実質上完成する。図１２（ａ）は第一のマスク材料層１２５及び第二のマスク材料層１４０を除去する更なる加工ステップ後の基板１０５を示す。第一のマスク材料層１２５及び第二のマスク材料層１４０がフォトレジストである例に於て、第一のマスク材料層１２５及び第二のマスク材料層１４０を除去するステップは酸素プラズマエッチング（例えば酸素灰化）により達成され得る。マスク材料層を除去する他の方法は、限定されないが、レーザ融除及び湿式化学的エッチングを含む。追加的エッチングはシード層の過剰な又は望ましくない部分を除去するために要求され得る。併しながら、シード層１３５は典型的には薄い（例えば約5000Å）から、任意の過剰な又は望ましくないシード層材料は典型的にはマスク層材料の除去と共に除去される。このようにして、図１２（ａ）は端子１１０に於て電子部品１００に対し取付けられ、且つ第一の導電性材料１３０により表わされるポスト部分と第二の導電性材料１４５により表わされる横方向及び／又は横断的に延びるビーム部分を有する自立する接触要素を示す。この様な構造体は、例えば、ビーム部分を適当な接触材料で被覆することにより有用な接触構造体として役立ち得る。

一つの好ましい例に於て、別個に形成されたチップ部分１５００はビーム部分の末端部に対し、例えばろう付け、はんだ付け、溶接（例えばスポット溶接）、導電性エポキシ、仮止め（tacking）により取付けられ、図１２（ｂ）に示された接触要素を形成する。

チップ部分を形成する一つの方法はここに図１４−１８（ｂ）及び添付テキストを参照して述べられる。チップ部分を形成し且つ転写（transfer）する他の方法は本出願人の所有する米国特許第5,829,128及びＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ97／08606）、1997年11月20日にＷＯ97／43653として公告、中に詳述されている。例えば、ＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ97／08606中には、相互に比較的正確な位置的関係を有する接触チップ部分をシリコンウエハーの如き犠牲基板上に製作するための一つの方法が述べられている。接触チップ部分は容易に犠牲基板上に極めて密な公差まで、従来の半導体加工技法（例えばフォトリソグラフィー、堆積等）により、相互に空間的関係を定める様に製作される。接触チップ構造体が犠牲基板上に存在しつづける限り、空間的関係に於ける公差は維持される。その係属中の出願中に述べられた発明は接触要素の構築を複数の接触チップ部分を対応する複数の相互接続要素（例えば接触要素のビーム部分）に対し接合することにより促進する。チップ部分は接触要素に対し、犠牲基板上に尚滞在するチップ部分を接触要素と接触する様に運び、且つ、例えばろう付けにより接合し、次で犠牲基板を除去することにより接合される。これらの技法は図１２（ａ）の構造体に対しチップ部分を転写（transfer）するために使用され得る。

図１３（ａ）−１３（ｃ）は本発明の第一の態様の第二の観点を示し、ここでは接触要素のチップ部分が基板１０５上に更なるリソグラフィ技法を用いて製作される。図１３（ａ）は基板１０５上に第三のマスク材料層１５０を堆積し、そして第二の導電性材料１４５の末端部（即ち第一の導電性材料１３０の位置に対し離れている）に開口１５５をパターン化する更なる加工ステップの後の電子部品１００を示す。開口１５５は接触要素の所望のチップ部分の形成に対し適当な直径を有する。適当な開口は、例えば、直径に於て６ミルである。直交する及び／又は傾斜した開口も又組込まれ得る。

図１３（ｂ）は第三のマスク材料１５０の開口１５５内の接触要素のチップ部分を形成する更なる加工ステップの後の電子部品１００を示す。バネ接触要素のチップ部分は第三の導電性材料１６０で作られる。一つの態様に於て、第三の導電性材料１６０は電気めっきプロセスにより形成された多層材料である。例えば第三の導電性材料は約１ミルの金の層と、引続くロジウムの如き貴金属の任意の薄層と、続いての約１．０−１．５ミルの厚さを有するニッケルの層から成り得る。

ある応用に於ては第二の電子部品との究極の接触のための外側接触層を含むことが望ましい。これはチップ構造体を構築する端部に堆積される層の形であり得る。この層は応用及び設計の基準に依存し、決定的に任意のものである。図１３（ｂ）に於けるチップの如く仕上げ構造体上にめっきされ得る。

所望の時は、接触金属の層が接触構造体上の最終層としてめっきされ得る。パラジウム（Ｐｄ）、パラジウム−コバルト（ＰｄＣｏ）、金（Ａｕ）（軟又は硬の金）及びロジウム（Ｒｈ）が特に有用である。これらの材料、それらの性質及び堆積方法はエレクトロ−ニックスに対する接触要素の技術に於て公知である。特に好ましい材料はパラジウムとコバルトの合金（ＰｄＣｏ）である。有用な厚さは約０乃至約２００マイクロインチ（０乃至５ミクロン）であり得るが、しかしより多くも使用され得る−−数十ミクロン又はより多くでさえ。一つの代りの設計に於て、全体の接触構造体層がこの材料で作られる。特に好ましい態様に於て、最終接触構造体層はこの材料で作られる。第三の導電性材料１６０の上又は頂面は図１３（ｂ）に示される如き形状とされ得て、例えば第三の導電性材料１６０の制御されたエッチングにより倒立したピラミッドの造作を生ずる様にとがらす様にされる。

図１３（ｃ）は第一のマスク材料層１２５、第二のマスク材料層１４０及び第三のマスク材料層１５０を除去して、基板１０５上に自立型の接触要素を生じさせる更なる加工ステップ後の電子部品１００を示す。第一のマスク材料層１２５、第二のマスク材料層１４０及び第三のマスク材料層１５０が夫々フォトレジストである態様に於ては、マスク材料層は上記の如く酸素灰化プロセスを通して除去され得る。レーザ融除及び湿式化学エッチングを含み、これらに限定されない他の技法も又マスク材料層を除去するために適用され得る。図１３（ｃ）は基板１０５の上に横たわり且つ基板１０５の端子１１０に取付けられた自立型の接触要素１０１を示す。この時に於て、凡てのショート層（例えばショート層１１７）は除去され得る。

上記の記述は本発明のプロセスの第一の態様を提示し、それにより接触要素がプローブ・カード・アセンブリの空間変換器の如き電子部品上に直接製作される。電子部品に対し特に有用な基板はセラミックをベースとする基板である。本発明の一つの観点に於て、セラミックベースの電子部品が、例えば記述された如きプロセスにより形成された対応する接触要素に適応する端子を有し、例えばある時に多重集積回路ダイス又はチップをテストするために選択される。かかる電子部品は容易に１５００又はより多くの接点（端子）を有し得る。上記の如く、単一の接触要素を形成するために述べられた同じ方法が追加の接触要素を形成するために使用され得る。

電子部品に対する第二の有用な基板は半導体基板である。金属基板も又利用され得る。半導体をベースとする技法の一つの利点はそれが例えば”チップ（chip）−サイズ”の電子部品の場合に於て、一度にセラミックベースの電子部品よりも接触要素を有する電子部品をより多く製作する能力を提供することであり、セラミックベースの電子部品は恐らく一個のセラミックベースの電子部品上に接触要素を形成することに制限され得る。

図１３（ｃ）に於て明らかな如く、細長い又は片持ち梁の接触要素１０１が表面に複数の端子を有する電子部品上に取付けられ得る。態様のこの観点に於て、各接触要素１０１はポスト部分１３０、ビーム部分１４５及びポスト部分１３０と反対側のチップ（tip）部分１６０を有し、且つそのポスト部分に於て電子部品１００の対応する端子に対し取付けられる。各接触要素のチップ部分１６０は電子部品１００の表面の上方にポスト部分１３０から横に及び／又は横断的にオフセットした位置を通して延びて、自立型の片持ち梁構造体を形成する。

一つの態様に於て接触要素１０１は弾性であり且つバネ接触要素である。接触要素１０１はＬ１の”有効”高さを有し、これはチップ部分１６０の最高部分とポスト部分１３０が電子部品１００に対し取付けられた最内位置との間の距離である。実際の高さ”ｈ1”はチップ部分１６０の最高部分が基板１０５から延びる距離を表わす。ビーム部分１４５の下側と基板１０５の表面との間の距離は”ｈ2”により表され、且つ接触要素１０１がそのチップ部分１６０に於て適用された圧縮力に応答して屈曲し得る距離を表す。

図１４−２１（ｃ）は本発明による接触要素を製作する第二の態様を図示する。図１４は基板４１０を含む構造体４００を示し、この基板は例えば半導体基板の如き犠牲基板である。図解の目的で、基板４１０は図１（ａ）−１３（ｃ）に表された接触要素と同じ相対配置を有する仕上げられた接触要素を示す様に配位されている。

基板４１０の表面に形成されたのはピラミッド様形状の造作（feature）である。ピラミッド様形状の造作を形成するための方法は詳細に本出願人所有の出願中のＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ97／08606、1997年11月20日、ＷＯ97／43656として公告中に記述されている。ＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ／08606中には、ピラミッド様形状の造作が半導体基板上の一側上に約１−４ミルの大きさの好ましくは正方形の開口を有するマスク材料のパターン化により形成される方法が記述されている。次に基板はピラミッド様形状のくぼみを形成する様にエッチングされる。あるシリコン半導体基板のケースに於ては、シリコンはエッチングが結晶面に沿って進行するにつれ、シリコンに対し約５４．７４°の如く自己限定する様に向うであろう。換言すれば、くぼみはマスク開口のサイズ及び基板の性質により指図される深さまで延びるであろう。例えば、一辺当り２．５ミルの正方形の開口については、くぼみの深さは約２ミルであろう。

ピラミッド様形状の造作を形成する他の方法は本出願人所有の米国特許第5,809,128及び出願中で本出願人所有の米国特許出願第08／802,054、名称”Microelectronic Contact Structure, and Method of Making Same”中に述べられている。

基板４１０の表面上に置かれているのはレリーズ（release）層４２５である。レリーズ層４２５は例えば通常の堆積技法を用いて約5000オングストローム（Å）の厚さまで堆積されたアルミニウムの如き金属である。基板４１０の表面上のレリーズ層４２５の上に置かれているのはシード層４３０である。シード層４３０は例えば銅で、これは銅の電気めっきプロセスを促進する。一つの態様に於て、銅のシード層４３０は通常の堆積技法を用いて約5000Åの厚さまで堆積される。

図１５は基板４１０上に第一のマスク材料層４３５を堆積し且つパターン化する更なる加工ステップの後の構造体４００を示す。第一のマスク材料層４３５は例えば図２−１３（ｄ）及び同伴するテキストに関連して上述した態様に於て使用された如きフォトレジストであり、接触要素のチップ部分の所望の高さの厚さに堆積され、この高さは第一のマスク材料層４３５の一部分をチップ部分の材料で平面化することの可能性を考慮に入れる。第一のマスク材料層４３５は造作（feature）４２０上に開口を有する様にパターン化される。

次に図１６に示される如く、第一の導電性材料４４０が第一のマスク層４３５内の開口中に堆積される。第一の導電性材料４４０は、この例に於ては、図２−１３（ｄ）に関して述べられた態様に関して上述した電気めっき合金と同様なニッケル−コバルト合金の如き電気めっき合金である。図１３（ｂ）及び同伴するテキスト中に述べた態様に関して上記せる如く、それは外側の接触層を包含するのが望ましいかも知れない。かくして、所望の場合、接触金属の層が例えばレリーズ層４２５の上にめっきされ得る。適当な材料はパラジウム（Ｐｄ）、パラジウム−コバルト（ＰｄＣｏ）、金（Ａｕ）及びロジウム（Ｒｈ）を含む。特に好ましい材料は約０乃至５ミクロンの厚さに堆積されたＰｄＣｏであるが、より多くも、数十ミクロン又はより多くさえ使用され得る。第二の好ましい態様に於ては、全部の接触要素がこの材料から作られる。他の好ましい態様に於ては、最終の接触構造体層のみがこの材料から作られる。特に好ましい態様に於ては、最終接触構造体層のある部分がこの材料から作られる。

一つの態様に於て、第一の導電性材料４４０が少なくとも第一のマスク材料層４３５の高さ且つ好ましくはかかる高さより大なる厚さ（過剰めっき）まで堆積される。図１７は本発明の一態様により第一の導電性材料４４０及び第一のマスク層４３５を平面化する更なる加工ステップの後の構造体４００を示す。平面化は例えば図５及び同伴のテキストに関連して述べられた如き研削工程又は適当なスラリーでの化学的−機械的研磨により達成される。図１７の平面化ステップは接触要素のチップ（先端）部分の高さを画定する。

本発明の第二の態様の第一の観点に於て、第一の導電性材料のチップ部分は除去され且つ接触要素に対し別個に取付けられることが出来、例えば接触要素が図１２（ａ）に於ける電子部品上に形成されたポスト部分及びビーム部分を含み且つろう付け、はんだ付又はその他により図１２（ｂ）に示された如きチップ部分と結合される様にする。図１８（ａ）は第一のマスク材料層４３５を除去する更なる加工ステップ後の構造体４００を示す。第一のマスク材料層がフォトレジストである例に於て第一のマスク材料層４３５は酸素灰化、レーザ融除又は湿式エッチングにより除去され得る。一度第一のマスク材料層４３５が除去されると、第一の導電性材料４４０のチップ部分はレリーズ層４２５に於て基板４１０から分離され得る。レリーズ層４２５がアルミニウムである例に於ては、第一の導電性材料４４０は公知技術の如くレリーズ層４２５を水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液を用いて溶解することにより基板４１０から除去され得る。分離の他の方法は化学的エッチングを含むが、これには限定されず、且つ熱も又適当であり得る。

第一の導電性材料４４０のチップ部分が基板４１０から分離される前に、チップ部分は図１８（ｂ）に示される如くポスト部分及びビーム部分と、例えばろう付け、はんだ付け又は溶接により結合され得る。図１８（ｂ）は電子部品４０００と接合された接触要素４００１の一例を示す。接触要素４００１は電子部品４０００の端子４０１０に対し接合されたポスト部分４６５０、ビーム部分４５５０及びビーム部分４５５０に対し固定されたチップ部分４４０を含む。

図１９（ａ）は本発明の第二の態様の第二の観点を示す。図１７に示される如き構造体４００から出発して、図１９（ａ）は第一のマスク材料層４３５の一部を導電性にして電気めっきプロセスに於て形成されるべき接触要素のビーム部分に対する電極区域を画定するための更なる加工ステップの後の構造体４００を示す。上記の如く（図６及び同伴テキスト参照）、ビーム部分を形成する他の方法もあり、これらも又適当である。

図１９（ａ）は第一のマスク材料層４３５の表面上のある区域を、その区域が電気めっきプロセスのための電極として適当である様に導電性にする更なる加工ステップの後の構造体４００を示す。一つの態様に於て、第一のマスク材料層４３５のある区域はチタン層、チタン−タングステン合金層又はチタン又はチタン−タングステン／金二重層の如き導電性金属又は金属合金のシード層４４５で被覆される。電気めっきされたニッケル／コバルト層に対しては、例えばシード層４４５は約５０００Åの厚さを有する。図６及び同伴テキストに関して上記せる如く、シード層４４５はブランケット層又は選択的にトレースとして堆積され得る。

次に図１９（ｂ）に示される如く、構造体４００上のある区域が、再びフォトレジストの如き第二のマスク材料層４５０で被覆される。第二のマスク材料層４５０はシード層４４５のある区域を露出し且つ接触要素のビーム部分を画定する様にパターン化される。

図１９（ｃ）は構造体の頂面上に第二の導電性材料４５５を堆積する更なる加工ステップ後の構造体４００を示す。一つの態様に於て、第二の導電性材料４５５はニッケル−コバルトの如き電気めっき合金による電気めっきプロセスを通して堆積される。好ましい態様に於ては、第二の導電性材料４５５は少なくとも第二のマスク材料層４５０の厚さの厚さまで、且つ一般に第二のマスク材料層４５０の厚さより大きい厚さまで（過剰めっき）堆積される。

図１９（ｄ）に示される如く、第二の導電性材料４５５の構造体４００上の堆積の後、第二の導電性材料４４５及び第二のマスク材料層４５０は基板４１０上に接触要素のビーム部分を形成するために上述した如き研削プロセス又は化学的−機械的研磨の手段により平面化され、ビーム部分は平面化ステップにより画定される既知の厚さを有する。この点に於て図１０（ａ）−１１（ｂ）及び随伴テキストが参照され、これらは電子部品上に形成される接触要素のビーム部分に対する種々の形態を示す。同じ技法が犠牲基板４１０上に種々の形態を有するビーム部分を形成するために使用され得ることが認められるべきである。

図２０（ａ）及び２０（ｂ）は本発明の第二の態様の第三の観点を示す。この観点に於ては、接触要素のチップ部分及びビーム部分は犠牲基板４１０から除去されて電子部品上の別個に形成されたポスト部分に対し取付けられ得る。第一の導電性材料４４０のチップ部分及び第二の導電性材料４５５のビーム部分を分離するために、酸素プラズマ、レーザ融除又は湿式エッチングが、第一のマスク材料層４３５及び第二のマスク材料層４５０がフォトレジストである例に於ては、第一のマスク材料層４３５及び第二のマスク材料層４５０を除去するために使用され得る。選ばれた技法は一般に過剰のシード層材料を除くであろうし、又はこれらの過剰は上記の如く別個に除去され得る。

第一の導電性材料４４０はこの点に於てレリーズ層４２５に於て犠牲基板４１０から分離され得る。レリーズ層４２５がアルミニウムである例に於ては、犠牲基板４４０から第一の導電性材料４４０を分離する一つの方法は、レリーズ層４２５をＮａＯＨ溶液と反応することによってである。図２０（ａ）は犠牲基板４１０から分離されるべき第一の導電性材料４４０のチップ部分と第二の導電性材料４５５のビーム部分を示す。第二の導電性材料４５５のビーム部分は別個に製作されたポスト部分４６５０に対し取付けられるべきであり、このポスト部分４６５０は電子部品４０１０の端子に於て電子部品４０１０に対し接合される。ポスト部分４６５０は電子部品上に直接図２−４及び随伴テキストに関連して述べられた技法により形成され得る。第二の導電性材料４５５のビーム部分はポスト部分４６５０に対し、犠牲基板４１０から第一の導電性材料４４０のチップ部分を分離した後に、しかし好ましくはその前に取付けられ得る。図２０（ｂ）は例えばめっき、ろう付け、又は溶接による如き接合を示す。

第一の導電性材料４４０のチップ部分及び第二の導電性材料４５５のビーム部分を含む接触要素を犠牲基板４１０から分離する代りに、本発明の方法の第二の態様はそれに代えて接触要素のためのポスト部分を形成する加工ステップを意図する。図２１（ａ）−２１（ｃ）はこのプロセスを図示する。

図２１（ａ）は限定されるものではないが、チタン又はチタン／金二重層を包含する導電性金属又は金属合金のシード層４５８を堆積する更なる加工ステップの後の図１９（ｄ）の構造体４００を示す。

図２１（ａ）は又構造体４００の上に第三のマスク層４６０をパターン化し且つ第二の導電性材料４５５の末端部（即ち第一の導電性材料４４０の場所に対し遠位）に第二の導電性材料４５５に対する開口をパターン化する更なる加工ステップの後の構造体４００を示す。第三のマスク材料層４６０は、例えば、第一のマスク材料層４３５及び第二のマスク材料層４５０と類似のフォトレジスト材料である。第三のマスク材料層はポスト部分の高さを画定する次の平面化ステップに対する考慮も含め、接触要素のポスト部分に対する適当な高さへとパターン化される。接触要素のポスト部分に対する高さの考慮についての完全な論議は図３及び随伴テキストに関連して本書中に提供される。

図２１（ｂ）は例えば電気めっきプロセスにより、第三のマスク材料層４６０中の開口内に第三の導電性材料４６５を堆積する更なる加工ステップの後の構造体４００を示す。一つの例に於て、第三の導電性材料４６５は第一の導電性材料４４０及び第二の導電性材料４５５と類似のニッケル−コバルトである。第三の導電性材料４６５は好ましくは少なくとも第三のマスク材料層の厚さまで、そして一般に第三のマスク材料層の厚さより大なる厚さまで（過剰めっき）堆積される。図２１（ｂ）は又第三の導電性材料４６５及び第三のマスク材料層４６０を平面化して、平面化ステップにより画定された厚さを有する第三の導電性材料４６５のポスト部分を画定する更なる加工ステップの後の構造体４００を示す。

第一のマスク材料層４３５、第二のマスク材料層４５０及び第三のマスク材料層４６０がフォトレジストである例に於て、酸素灰化、レーザ融除又は湿式エッチングステップが、マスク材料層を除去するため第一に使用される。この点に於て接触要素４７０が犠牲基板４１０からレリーズ層４２５に於て分離され得る。レリーズ層４２５がアルミニウムである例に於ては、アルミニウムは例えばＮａＯＨ溶液と反応され、接触要素４７０を犠牲基板４１０から分離する。

図２１（ｃ）はプローブ・カード・アセンブリの空間変換器の如き電子部品４８０に対し接合された接触要素４７０を示す。接触要素４７０は（第三の導電性材料４６５の）そのポスト部分に於て電子部品４８０の端子に対し、例えば、はんだ付け、ろう付け、溶接、導電性エポキシ、仮止め（tacking）又は他の技法により接合される。

図２１（ｃ）の接触要素４７０は図２０（ｂ）の接触要素４６９と類似のものである。図２０（ｂ）に於て、ビーム部分４５５は別個に製作されたポスト部分４６５０に対し例えばろう付け又ははんだ付けにより固定される。図２１（ｃ）に対して接触要素４７０はポスト部分、ビーム部分及びチップ部分を含む単一のユニットへと、一連の堆積ステップにより形成される。各ケースに於て、寸法及び弾性特性は平面化ステップを組込んだリソグラフィー技法を利用することにより正確に制御され得る。

図２２（ａ）は電子部品に対し犠牲基板上に製作された接触要素を据付けるための第二の且つ好ましい技法を図示する。図２２（ａ）は接触要素が犠牲基板４１０上に、例えば、図１４−２１（ｂ）及び随伴テキストに関連して上述された方法により製作される。図２２（ａ）はそのチップ部分に於て犠牲基板に対し接合された接触要素を示す。接触要素をパターン化するため利用された第一のマスク材料層、第二のマスク材料層及び第三のマスク材料層は除去されている。図２２（ａ）に示される如く、接触要素４７１のポスト部分は電子部品４８０上の対応する端子４８６と接触させられ、そこでポスト部分は端子４８６に対し、適当にはんだ付け、ろう付け、溶接等される。接触要素４７１のポスト部分を電子部品の端子に対し取付けるための任意の適当な技法及び／又は材料が上述の態様の各々に使用され得て、それらはろう付け、溶接（例えばスポット溶接）、はんだ付け、導電性エポキシ、接触要素を適当なやり方で端子に対し仮止めすること、及び接触要素を端子に対しめっき（例えば電気めっき）等により、しっかりと取付けることを含む。

接触要素４７１がひとたび電子部品４８０に対し付けられると、犠牲基板４１０は上述されたものの如き適当なやり方（例えば化学的エッチング、加熱、レリーズ層の溶解等）で除去され、図２２（ｂ）に図示される如く、接触要素４７１がそれに対し付けられた電子部品４８０がその結果得られる。図２２（ｂ）に於て明らかである様に、既述の如き複数の細長い又は片持ち梁の接触要素が表面上に複数の端子を有する電子部品に対し取付けられ得る。この態様に於て、各接触要素はポスト部分、ビーム部分及びポスト部分とは反対のチップ部分を有する。各接触要素はそのポスト部分に於て電子部品の対応する端子に対し取付けられる。各接触要素のチップ部分は電子部品の表面上にそのポスト部分から横方向及び／又は横断方向にオフセットしている位置を通して延びて、自立型の片持ち梁構造体を形成する。

一つの態様に於て、接触要素は弾力性であり且つバネ接触要素である。電子部品に対し取付けられる時、本発明の接触要素は”Ｌ２”の”有効”高さを有し、これはチップ部分の最高の部分とポスト部分が電子部品４８０に対し取付けられている最も内側の位置との間の距離である。実際の高さ”ｈ1”はチップ部分１６０の最高の部分が電子部品から延びる距離である。ビーム部分の下側と電子部品４８０の表面との間の距離は”ｈ2”により表わされ、且つ接触要素がそのチップ部分に於て（例えばチップ端造作に於て）適用される圧縮力に応答して屈曲し得る距離を表す。

図２３は本発明の接触要素の態様に対する応用、特に弾性接触要素又はバネ接触要素を図示する。図２３に於て、接触要素４７１及び４７２は、例えば、図１３（ｃ）又は図２２（ｂ）に関して述べられたやり方でプローブ・カード・アセンブリの空間変換器に対し取付けられ、チップ部分端部４７１１及び４７２１は半導体デバイスの如き電子部品４９０の端子、又は複数の半導体デバイスを含む半導体ウエハー（図示せす）の区域と圧力接続する様にする。

図２４は上述されたものの如き複数の接触要素５００がプローブ・カード・アセンブリの空間変換器の如き基板上に配列され且つそれに対し上述されたやり方で取付けられ、それらのチップ端部が半導体デバイスのボンド・パッドと接触するために適当なやり方で配置され、半導体デバイスはその周囲に沿って配列されたその端子又はボンド・パッドを有する様な一つの応用を図示する。この応用は出願中の本出願人所有の米国特許出願第08／802,054、名称”Microelectronic Contact Structure, and Method of Making Same”中に述べられた応用と類似している。図２４に於て、各接触要素５００はポスト部分５０２及びチップ部分５０４を含み、且つプローブ・カード・アセンブリの空間変換器（破線５１０により図式的に図示されている）の如き電子部品上に据付けられる。チップ部分端部５０４はパターンで配列され、半導体デバイスの如き電子部品５２２（破線により図式的に図示）のボンド・パッド５２２（円により図式的に図示）のパターンを映している。接触要素５００はそれらのチップ部分５０４から”外へ広がり（fan-out）”、それ故それらのポスト部分の各々はそれらのチップ部分５０４よりより大なるピッチ（相互の間隔）に於て配置される。

図２５は他の応用（出願中の本出願人所有の米国特許出願第08／802,054中に同様に述べられている）を図示し、そこでは上述されたものの如き複数の接触要素６００がプローブ・カード・アセンブリの空間変換器の如き基板上に配列され且つ上述のやり方でそれに対し取付けられ、それ故それらのチップ部分は半導体デバイスのその中央線に沿う列に於て配列されたボンド・パッド又は端子と接触するに適当なやり方で配置される。図２５に於て、一般に参照数字６００により指示される接触要素は、ポスト部分６０２及びチップ部分６０４を含み、且つプローブ・カード・アセンブリの空間変換器（図式的に破線６１０より図示される）の如き電子部品に対し据付けられる。チップ部分６０４は半導体デバイスの如き電子部品（図式的に破線６２０により図示）のボンド・パッド６２２（図示的に円により図示）の夫れを映すパターンに於て配列される。接触要素６００は次の順席で配列される。第一の接触要素６００ａは比較的短く（例えば約６０ミルのｘ方向に於ける長さ）、且つ電子部品６２０の一側（ここで用いるのは右）に向って延びる様に配列される。第二の接触要素６００ｂは第一の接触要素６００ａに隣接し、且つ又比較的に短く（例えばｘ方向の長さ約６０ミル）、且つ電子部品６２０の反対側（ここで用いるのは左）に向って延びる様に配置される。第三の接触要素６００ｃは第二の接触要素６０ｂに隣接し、且つ比較的に長く（例えばｘ方向に於ける長さ８０ミルを有する）、且つ電子部品６２０の一側（ここで用いるのは右）に向って延びる様に配置される。最後に第４の接触要素６００ｄは第三の接触要素６００ｃに隣接し、且つ又比較的に長く（例えばｘ方向に於ける長さ８０ミルを有する）、且つ電子部品６２０の反対側（ここで用いるのは左）に向って延びる様に配置される。この様にしてチップ部分６０４はボンド・パッド６２２の夫れと等しい微細ピッチで配置される。

上述の如くフォトリソグラフィ的技法を用いることにより本発明による接触要素は最小のピッチで製作され得る。従って、本発明による接触要素は超小型電子部品の微細ピッチ、厳しい公差の環境に対し良く適合される。図２６（ａ）−２６（ｂ）は隣接する接触要素の間のピッチが更に最小化され得る一つのレイアウトを図示する。図２６（ａ）及び２６（ｂ）は隣接する接触要素７４０Ａ及び７４０Ｂの二つの異なる図を示す。隣接する接触要素７４０Ａ及び７４０Ｂは特に図２−１３（ｃ）に関し、上述された方法により電子部品上に直接製作され得る。この様にして、各マスク材料層は隣接する接触要素の個々の部分を形成する様にパターン化されるであろう。例えば、上記の図３に関して、第一のマスク材料層１２５は、例えば、二つのポスト部分のための開口を以てパターン化されるであろう。第一の導電性材料１３０はポスト部分７３０Ａ及び７３０Ｂのための材料として役立つであろう。代りに接触要素７４０Ａ及び７４０Bは犠牲基板上に製作され、そして図１４−２２（ｂ）及び随伴テキストに関する上記の加工ステップと類似の電子部品に対し転移され得る。

接触要素７４０Ａはポスト部分７３０Ａ、ビーム部分７４５Ａ及びチップ部分７６０Ａを含む。更なる強化としては、接触要素７４０Ａは又スペーサ部分７３１Ａ及び７３２Ａを含み、これらはこの例に於ては、接触要素７４０Ａのビーム部分７４５Ａを下に横たわる接触要素７４０Ｂから分離する。接触要素７４０Ａ及び７４０Ｂが同時に形成されるやり方では、スペーサ部分７３１Ａが接触要素７４０Ｂのビーム部分７４５Ｂと同時にパターン化され且つ形成される。この態様に於けるスペーサ部分は接触要素のポスト部分及びビーム部分を製作するために述べられた技法により製作される（例えば発明の第一の態様に於ては、マスク層、例えば、接触要素７４０Ｂのポスト部分７３０Ａの上にある開口及び接触要素７４０Ｂに対するビーム部分を画定する第二の開口を有するマスクを利用する）。

接触要素７４０Ｂはポスト部分７３０Ｂ、ビーム部分７４５Ｂ及びチップ部分７６０Ａを含む。接触要素７４０Ｂは更にスペーサ７３２Ｂ及び７３３Ｂを含む。これらは接触要素７４０Ｂを接触要素７４０Ａと同じ高さ（ｙ−方向に於て）で整列させる。接触要素７４０Ａと７４０Ｂが同時に形成されるやり方では、スペーサ部分７３２Ａ及び７３２Ｂは同じマスク材料層（例えば図２−１３（ｃ）及び随伴テキストに関するマスク材料層の順序付けに従う第三のマスク材料層）中でパターン化され得る。スペーサ部分７３２Ａ及び７３２Ｂは次で同じ導電性材料堆積（例えば、図２−１３（ｃ）及び随伴テキストを参照する第三の導電性材料１６０）により形成され得る。同様に接触要素７４０Ａのスペーサ部分７３３Ｂ及び接触要素７４０Ｂのビーム部分７４５Ａは同時にパターン化され且つ形成され得る（例えば第４の導電性材料から）。

この態様に於て、フォトリソグラフィ技法を用いて、隣接する接触要素７４０Ａ及び７４０Ｂの長方形の形状のビーム部分７４５Ａ及び７４５Ｂの長さは変更され得る。隣接する接触要素７４０Ａ及び７４０Ｂはそれらのポスト部分（ポスト部分７３０Ａ及び７３０Ｂ）に於ては同一の軸に沿って、そしてそれらのチップ部分（チップ部分７６０Ａ及び７６０Ｂ）に沿って製作される。上記の如く、接触要素７４０Ａのビーム部分７４５Ａは接触要素７４０Ｂのポスト部分７３０Ｂ上で直接にパターン化される。従ってｘ−方向に於て、ポスト部分（７３０Ａ及び７３０Ｂ）は軸方向に整列される。各接触要素のチップ部分（７６０Ａ及び７６０Ｂ）に於て、接触要素７４０Ａ及び７４０Ｂはｙ−軸に沿って軸方向に整列される。かくして、図２６（ａ）及び２６（ｂ）は隣接する接触要素で、それらのチップ部分及びそれらのポスト部分の間により大なるピッチを達成するものを示す。かかる形態は例えば複数の接触要素をもつ電子部品を、第二の電子部分でそのボンディングパッド（bond pads）又は端子がその周囲に沿って配列され且つ超微細ピッチを用するものをプローブ（probe）するために生み出す（generate）のに適当である。

図２７（ａ）−２７（ｂ）は本発明の態様による隣接する接触要素の第二の配位を述べる。接触要素８４０Ａはポスト部分８３０Ａ、ビーム部分８４５Ａ及びチップ部分８６０Ａを含む。接触要素８４０Ａは又ポスト部分８３０Ａの上に形成されたスペーサ部分８３１Ａ及び８３２Ａを含む。この例に於て、スペーサ部分８３１Ａ及び８３２Ａはビーム部分８４５Ａを下に横たわる接触要素８４０Ｂから分離する。接触要素８４０Ｂはポスト部分８３０Ｂ、ビーム部分８４５Ｂ及びチップ部分８６０Ｂを含む。接触要素８４０Ｂは更にスペーサ部分８３２Ｂ及び８３３Ｐを含み、これらはチップ部分８６０Ｂを接触要素８４０Ａのチップ部分８６０Ａとｙ−軸に沿って整列させる。図２７（ａ）及び２７（ｂ）に於て、接触要素８４０Ａ及び８４０Ｂはそれらのポスト部分及びそれらのチップ部分の両者に於て軸方向に整列される。

図２７（ａ）及び２７（ｂ）に示された隣接する接触要素８４０Ａ及び８４０Ｂはそれらのポスト部分及びそれらのチップ部分の両者に於て軸方向に整列される。フォトリソグラフィーの技法を用いて、各接触要素の長方形の形状にされたビーム部分がほぼ同一の長さへ製作され、且つ得られた接触要素はポスト部分の間の距離だけ同じ軸に沿ってオフセットされる。かかる形態は例えば複数の接触要素をもつ電子部品を、第二の電子部品でそのボンディングパッド又は端子がその中央線に沿って超微細ピッチ列に於て配列されているものをプローブするために生み出すのに適当である。

図２８（ｃ）及び２８（ｂ）は図２６（ａ）−２７（ｂ）に関連して述べたものと同様な上に置く（overlaying）パターン化技法を用いる尚更なる配列を図示する。図２８（ａ）は上記の技法により形成され、電子部品（図示せず）上に配列された複数の接触要素を示す。接触要素９００Ａ、９００Ｂ、９００Ｃ及び９００Ｄはそれらの対応するチップ部分９６０Ａ、９６０Ｂ、９６０Ｃ及び９６０Ｄが夫々ｙ−方向に於て整列され、一方ベース部分９３０Ａ、９３０Ｂ、９３０Ｃ及び９３０Ｄがｘ−方向に於てジグザグ配置されている。図２８（ｂ）は複数の接触要素９８０Ａ、９８０Ｂ、９８０Ｃ及び９８０Ｄが電子部品（図示せず）上に、それらの対応するチップ部分９８５Ａ、９８５Ｂ、９８５Ｃ及び９８５Ｄが、それらの対応するベース部分９９０Ａ、９９０Ｂ、９９０Ｃ及び９９０Ｄが夫々そうである様に夫々ｘ−方向にジグザグ配置される様に配列される。

図２４−２８（ｂ）は本発明の接触要素を利用する電子部品のレイアウトに関する。図２−２８（ｂ）中に述べられた例は単に例示的なものであり、複数の他の形態で、共通の部品上に配置された二以上の異なる長さを有する接触要素を含むものが、考慮されることが認められるべきである。又、図２４−２８（ｂ）中で図示された技法は、複数の接触要素を、周囲の又は中心に導く（lead-on-center[LOC]）デバイスのプローブのために要求とされる任意の配列で有する電子部品を生じさせるために使用され得ることが又認められるべきである。

先行する詳細な記述に於て、本発明はその特定の態様に於て述べられている。併しながら、種々の変形及び変化がそれに対して特許請求の範囲中に設定された発明のより広い精神及び範囲から逸脱することなしになされ得ることは明らかであろう。明細書及び図面は、従って限定的意味があるよりも、例示的意味のものと見做されるべきである。

Claims (59)

1. 電子部品との組合わせに於て、ポスト部品；及びポスト部品に対し接合されたビーム部品を有し、ビーム部品は第一の平面化された表面を有する；
   接触要素。
2. ビーム部品が第二の平面化された表面を有する、請求項１の接触要素。
3. ポスト部品及びビーム部品の中の第一のものの上に堆積され且つこれに対し一体的に接続されたシード材料の層を更に含む、請求項１の接触要素。
4. シード材料の層の上に堆積され且つこれに対し一体的に接続されたポスト部品及びビーム部品の中の第二のものを更に含む、請求項３の接触要素。
5. シード材料の層がシード層であることを更に含む請求項３の接触要素。
6. シード材料の層がシード材料の多数の層を有することを更に含む請求項３の接触要素。
7. ポスト部品がビーム部品に対し直接又は間接に接続される平面化された表面を有することを更に含む、請求項１の接触要素。
8. ビーム部品が第一の平面状表面を有し、その一部がポスト部品に対し直接又は間接に接続されることを更に含む請求項１の接触要素。
9. ビーム部品が第一の平面化された表面を有し、これはポスト部品に対し直接又は間接にその一部が接続される第二の表面に対し対向していることを更に含む請求項１の接触要素。
10. ビーム部品がポスト部品に対しビーム部品とポスト部品との間の一又はより多くのめっきされた層を通して接合されていることを更に含む、請求項１の接触要素。
11. チップ構造部品がビーム部品に対し、ビーム部品とチップ構造部品との間の一又はより多くのめっきされた層を通して接合されていることを更に含む請求項１の接触要素。
12. ビーム部品が細長く、一端部及び反対端部を有し、且つポスト部品がビーム部品の一端部に対して接合されている、請求項１の接触要素。
13. ビーム部品の反対端部に対し接合されたチップ部品を更に含む請求項１２の接触要素。
14. ビーム部品が一つの表面と反対側の表面とを有し、ポスト部品がビーム部品の一つの表面に対し接合され、且つチップ部品がビーム部品の反対側の表面に対し接合されている、請求項１３の接触要素。
15. ビーム部品の一つの表面が平面化されている請求項１４の接触要素。
16. ポスト部品が電子部品に対し接合されている請求項１の接触要素。
17. 電子部品との組合わせに於て、チップ構造部品；及びチップ構造部品に対し接合されたビーム部品を有し、ビーム部品が第一の平面化された表面を有する；
    接触要素。
18. ビーム部品が第二の平面化された表面を有する、請求項１７の接触要素。
19. チップ構造部品及びビーム部品の中の第一のものの上に堆積され且つこれに対し一体的に接続された導電性材料の層を更に含む、請求項１７の接触要素。
20. チップ構造部品及びビーム部品の中の第二のものが導電性材料の層に対し堆積され且つこれに対して一体的に接続されていることを更に含む、請求項１９の接触要素。
21. 導電性材料の層がシード層であることを更に含む、請求項１９の接触要素。
22. 導電性材料の層が導電性材料の多数層を有することを更に含む請求項１９の接触要素。
23. チップ構造部品がビーム部品に対し直接又は間接に接続されている平面化された表面を有することを更に含む請求項１７の接触要素。
24. ビーム部品が第一の平面状表面を有し、その一部がチップ構造部品に対し直接又は間接に接続されていることを更に含む、請求項１７の接触要素。
25. ビーム部品が第一の平面化された表面を有し、これはその第二の表面に対し対向しており、第二の表面の一部はチップ構造部品に対して直接又は間接に接続されていることを更に含む、請求項１７の接触要素。
26. ビーム部品がチップ構造部品に対しビーム部品とチップ構造部品との間の一又はより多くのめっきされた層を通して接合されている、請求項１７の接触要素。
27. ポスト部品がビーム部品に対しビーム部品とポスト部品との間の一又はより多くのめっきされた層を通して接合されていることを更に含む、請求項１７の接触要素。
28. 弾性接触構造体の一部を創造する方法であって；
    基板の第一の部分上にマスク材料を適用し、マスク材料はバネ構造体の第一の部分を画定するであろう開口を有し；
    構造材料を開口中に堆積し且つ開口を構造材料で過剰充填し；
    構造材料の一部分を除去；且つ マスク材料の第一の部分を除去し、ここでバネ構造体の第一の部分の中の少なくとも一部がマスク材料から自由にされる；
    ことを含む方法。
29. マスク材料を適用することが、マスク材料を適用し且つマスク材料を開口を画定する様にパターン化することを含む、請求項２８記載の方法。
30. 導電性材料を堆積するステップの前に、第二のマスク材料の区域の少なくとも一部分上にシード材料をシードすることを更に含む、請求項２９記載の方法。
31. シード材料が導電性材料の隣接する層を接合することに貢献する、請求項３０記載の方法。
32. 弾性接触構造体の第一の部分が、（ａ）ポスト部分；（ｂ）ビーム部分；又は（ｃ）チップ構造部分の中の一つである請求項２９記載の方法。
33. 構造材料が導電性材料であり、且つ弾性接触構造体が電気機械的接触を提供する請求項２９記載の方法。
34. 弾性接触構造体の第一の部分が機械的に屈曲し弾性接触構造体が電気機械的接触を提供する時電気的に伝導する、請求項３３記載の方法。
35. 構造材料の一部分を除去することが少なくとも開口を過剰充填した構造材料を除去することを含む請求項２９記載の方法。
36. 構造材料の一部分を除去することが更にマスク材料の第二の部分を除去することを含む請求項３５記載の方法。
37. 構造材料の一部分を除去することが（ａ）研削、（ｂ）化学的機械的研磨及び（ｃ）エッチングの中の一つを含む請求項３５記載の方法。
38. 堆積することが開口中に導電性材料をめっきすることを含む請求項３３記載の方法。
39. マスク材料の第一の部分を除去することが基板からマスク材料を完全に除去する請求項２９記載の方法。
40. 基板上にマスク材料の複数の層を連続的にパターン化し、マスク材料の各層は開口を有し；各パターン化ステップの後に導電性材料を堆積して、基板に対して接合され且つ第一のマスク材料層内の開口中に形成されたポスト部品と、第一の場所に於てポスト部品に対し結合され且つポスト部品から延び且つ第二のマスク材料層内の開口中に形成されたビーム部品とを有する、 接触要素を形成し；
    マスク材料の複数の層を除去すること：を含む接触要素を形成する方法。
41. 更に導電性材料を堆積して、ビーム部品の第二の場所に対し接合され且つ第三のマスク層内の開口中に形成されたチップ部品を形成することを含む請求項４０に記載の方法。
42. 導電性材料を堆積した後に導電性材料及び第一のマスク材料層の表面を平面化することを更に含む、請求項４０に記載の方法。
43. 導電性材料を堆積した後に導電性材料及び第二のマスク材料層の表面を平面化することを更に含む、請求項４２に記載の方法。
44. 導電性材料を堆積するステップの前に、シード材料を第二のマスク材料の区域の少なくとも一部上にシードすることを更に含む請求項４０記載の方法。
45. シード材料が導電性材料の隣接する層を接合することに貢献する請求項４４に記載の方法。
46. 基板が電子部品であり、且つポスト部品が基板上の接点に対し結合される請求項４０に記載の方法。
47. 基板が第一の基板であり且つ更に、 接触要素を第一の基板から除去すること；及び 接触要素を第二の基板に対し取付けること、を含む請求項４０に記載の方法。
48. 基板の区域上に第一の開口を有する様に、基板の表面上の第一のマスク材料をパターン化すること；
    第一の開口中に第一の導電性材料を堆積すること；
    第一の導電性材料及び第一のマスク材料の第一の表面を平面化すること；
    第一の導電性材料上に第二の開口を有する第一の表面上の第二のマスク材料をパターン化すること；
    第二の導電性材料の第二の表面及び第二のマスク材料を平面化すること；及び
    第一のマスク材料及び第二のマスク材料を除去して、残留する第一の導電性材料及び第二の導電性材料が基板の表面から延びる自立型の接触要素を形成する様にし、接触要素は基板の区域に対し固定されたポスト部品及びビーム部品を有すること、を含む、接触要素を製作する方法。
49. 第二の開口が第一の導電性材料の頂面の少なくとも一部分上の区域から第一の導電性材料の頂面からオフセットされている区域まで延びる様にパターン化され、オフセットは少なくとも第一の導電性材料の第一の表面を平面化する平面内に少なくとも一つの部品を有する、請求項４８記載の方法。
50. 第二の表面を平面化した後に：第二の導電性材料上に第三の開口を有する第二の表面上の第三のマスク材料をパターン化し；且つ第三の導電性材料の第三の表面及び第三のマスク材料を平面化し、マスク材料を除去するステップが第三のマスク材料を除去することを含む、請求項４８に記載の方法。
51. 基板が電子部品であり、且つポスト部品が基板上の接点に対し結合される、請求項４８に記載の方法。
52. 基板が第一の基板であり、且つ更に 第一の基板から接触要素を除去すること；及び 第二の基板に対し接触要素を取付けること、を含む請求項４８に記載の方法。
53. 連続的にマスク材料の第一及び第二の層を基板上にパターン化し、マスク材料の各層は開口を有し；
    マスク材料の第一の層をパターン化した後であるが、しかしマスク材料の第二の層をパターン化する前に第一の導電性材料を堆積し、マスク材料の第二の層をパターン化した後に第二の導電性材料を堆積し、且つマスク材料の複数の層を除去して電気機械的接触要素を形成し、接触要素は、第一のマスク材料層中の開口内に形成された第一の部分、第一の部分に対し接合され且つ第二のマスク材料層中の開口内に形成された第二の部分、とを有することを含む、接触要素を形成する方法。
54. 第一の導電性材料を堆積した後に、第一の導電性材料及び第一のマスク材料層の表面を平面化することを含む請求項５３記載の方法。
55. 第二の導電性材料を堆積した後に、第二の導電性材料及び第二のマスク材料層の表面を平面化することを更に含む、請求項５３に記載の方法。
56. 電気機械的要素がバネ構造体の一部分を形成する請求項５３に記載の方法。
57. 基板が第一の基板であり、且つ更に、第一の基板から電気機械的接触要素を除去すること、及び第二の基板に対し電気機械的接触要素を取付けること、を含む請求項５４記載の方法。
58. 第一の電子部品の表面上に複数のバネ接触要素をパターン化し、各接触要素は基板に対し接合されたポスト部品、ポスト部品に対し第一の場所で結合されたビーム部品及びビーム部品の第二の場所に対し結合されたチップ部品を有し、ポスト部品、ビーム部品及びチップ部品の各々は連続的に基板上にパターン化されて、自立型の接触要素を形成し、且つ第一の電子部品を第二の電子部品と一緒にして、バネ接触要素のチップ端部が第二の電子部品上の対応する端子と電気的接触する様にすることを含む、電気的接続を作る方法。
59. 複数のバネ接触要素をパターン化することが、バネ接触要素を第一の電子部品上に直接製作すること及びバネ接触要素を第二の基板上に製作し且つ製作されたバネ接触要素を第一の電子部品へ移すことの中の一つを含む請求項５８に記載の方法。

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