TWI338351B - Helical microelectronic contact and method for fabricating same - Google Patents

Description

1338351 (1). 、 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明相關於與半導體裝置及類似者一起& 子接點。 【先前技術】 對於前所未有地較小及較複雜的電子組件的1 驅使需要有更小及更複雜的積體電路（IC) 較小的1C及高引線數（lead count )又要求要有Ϊ 電連接設計，此對於用於永久性或半永久性附著^ 及對於可容易地拆卸的應用例如測試及預燒（bur 是如此。 例如，許多現代1C封裝與只是數年前所通用 裝相比具有較小的足跡（footprint )，較高的引逢 及較佳的電及熱性能。此種小型1C封裝之一爲ί (BGA )封裝。BGA封裝典型上爲一矩形封裝，j

端子被設計成被安裝在位在印刷電路板（pcb ) η 適基板的表面上的多個黏結墊片上。陣列的軟焊矣 (reflow )且與在匹配組件上的黏結墊片（端子） 此係例如藉著使具有被安裝的BGA封裝的組件| 聲波室或類似的熱能量源，且然後移去能量源來S 化軟焊料以及形成相當永久性的黏結。一旦熔化万 化，軟焊球連接部份即使可以也不能輕易地被重菊 的微電 求已經 未有地 複雜的 封裝以 -in )均 的1C封 數，以 柵陣列 具有從 。這些 其他合 被軟熔 黏結， 過一超 卻及硬 重新硬 使用。 -5- (2). 1338351 因此，在測試及預燒期間，·必須有分開的可容易地拆卸的 接點元件來接觸1C的端子墊片或BGA封裝的軟焊球。 用於小型封裝及連接設計中的可容易地拆卸的接點元 件的有利點以往已曾被認知。用來直接安裝於基板例如 的可容易地拆卸的撓性及彈性微電子彈簧接點在 Khandros等人的美國專利第5,917,707號中有所敘述。除 其他內容外，’707號專利也揭示使用線黏結製程（wire bonding process)形成的微電子彈簧接點，其涉及將一非 常細的線黏結於一基板，且隨後電鍍該線來形成一彈性元 件。這些微電子接點在例如背端（back-end )晶圓處理的 應用中提供顯著的有利點，且特別是被使用成爲探針卡的 接點結構，於此情況中其取代細鎢線。這些相同或類似的 接點元件也可被用來形成一般半導體裝置之間的電連接， 以用來在幾乎每一類型的電子裝置中形成暫時（可容易地 拆卸）以及較永久性的電連接。 但是，目前製造精細節距彈簧接點的成本將其可應用 性的範圍限制於對成本較不敏感的應用。製造成本的大部 份與製造設備及製程時間有關。上述專利中所述的接點是 在不能輕易地被轉換成爲並行的一次多個製程的一串列製 程（亦即一次一個）中被製造。因此，在此處被稱爲微影 (lithographic )型微電子彈簧接點的新類型的接點結構 已被開發’其係使用非常適合用來並行地製造多個彈黄結 構的微影製造過程’因而大幅降低與每一接點相關聯的成 本。 -6- (3) 1338351 由Pedersen及Khandros在1998年2月26日申請的 共有的審查中的名爲「微影式界定的微電子接點結構（ LITHOGRAPHICALLY DEFINED MICROELECTRONIC CONTACT STRUCTURES )」的美國專利申請案序號第 09/032,473 號以及由 Pedersen 及 Khandros 在 1998 年 2 月 4日申請的共有的審查中的名爲「微電子接點結構（ MICROELECTRONIC CONTACT STRUCTURES)」的美國 專利申請案序號第60/073,679號中敘述例示性的微影型 彈簧接點及其製造方法。這些申請案揭示使用一系列的微 影步驟來製造彈簧結構的方法，因而以可使用各種不同的 微影技術來定圖型的數個塗鍍金屬層來建立彈簧接點的高 度。微電子彈簧接點較佳地具有充足的高度，以補償安裝 基板的任何不均勻度，以及提供用來在彈簧接點下方安裝 組件例如電容器的空間。 由Eldridge及Mathieu在1999年7月30日申請的共 有的審査中的名爲「互連組合及方法（INTERCONNECT ASSEMBLIES AND METHODS)」的美國專利申請案序號 第 09/3 64,78 8 號以及由 Eldridge 及 Wenzel 在 2000 年 II 月9日申請的共有的審查中的名爲「具有改良的輪廓的微 影尺度微電子彈簧結構 （lithographic scale MICROELECTRONIC SPRING STRUCTURES WITH IMPROVED CONTOURS )」的美國專利申請案序號第 09/7 1 0,5 3 9號中揭示以單一微影步驟亦即單一彈性層達成 適當高度的方法以及藉以形成的例示性結構。上述的申請 (4) (4)1338351 案揭示從單一金屬層製成的彈簧元件。金屬層被鍍在已經 使用微機械切削加工或模製過程來成形的被定圖型的三維 犧牲材料層上。然後，犧牲層被移除，留下具有被移除的 層的輪廓形狀的自由站立的彈簧接點》 因此’需要有以顯著較低的成本來達成或改進多層及 單層彈簧接點的性能的改進的微電子彈簧接點及其製造方 法。彈簧接點應可被用在非常密的精細節距陣列中以用來 直接連接於1C及類似裝置，並且應可形成相對而言有可 拆卸性以及相對而言永久性（例如被軟焊）的兩種連接。 另外’所想要的是使微電子彈簧接點可被用在低成本 ’可拆卸性，及彈性均非常重要的小型封裝設計中。例示 性的應用可包括需要有比BGA封裝小的封裝的可攜式電 子組件（行動電話，掌中電腦，呼叫器，硬碟等）。對於 此種應用，軟焊料突出部（solder bump )有時被直接沈 積在1C本身的表面上，並且被用來附著於印刷電路板（ PCB )。此方式通常被稱爲直接晶片附著（direct chip attach )或倒裝片（fiip-chip )。倒裝片方式承受各種不 同的不利點。一關鍵性不利點爲必須在晶粒（die )下方 有聚合物的底層塡料（underfill )。必須有底層塡料來減 小由於相對於以樹脂爲基礎的PCB的典型上較高許多的 膨脹的矽晶粒的相當低的熱膨脹所造成的熱應力。底層塡 料的存在經常使得不能修正組件。因此，如果IC或是其 對於PCB的連接有缺陷，則整個PCB通常必須被拋棄。 晶片尺度（chip-scale )球柵陣列或晶片尺度封裝（ -8 - (5) 1338351 CSP )已被開發成爲另一類型的BGA封裝來克服倒裝片的 此不利點。在晶片尺度封裝中，軟焊球端子典型上被設置 在半導體晶粒下方以減小封裝尺寸’並且有額外的封裝元 ， 件以避免需要底層塡料。例如，在某些CSP中，軟質的 柔性（compliant )彈性體層（或彈性體墊片）被設置在 晶粒與軟焊球端子之間。軟焊球端子可被安裝在一薄的雙 層撓曲電路（flex circuit)上，或被安裝於在柔性構件上 的端子。1C典型上使用導線或翼片引線（tab lead )來連 0 接於在撓曲電路或彈性構件上的端子，並且整個組合（除 了球柵陣列外）被封包在合適的樹脂中。 彈性體構件典型上爲大約125微米至1 75微米（5至 7密耳（mil))厚的聚合物，例如矽酮。彈性體墊片或 層基本上實施倒裝片中所用的底層塡料的功能及取代底層 塡料，亦即將晶粒與PCB之間的熱失配（mismatch )應 力減至最小。在其他CSP設計中，1C直接黏著於雙層撓 曲電路的表面，並且使用導線引線連接於在撓曲電路的晶 Φ 片側上的端子。軟焊球被安裝在撓曲電路的相反表面上。 此設計缺乏用來將晶粒從PCB去稱（decoupling)的彈性 體層，因此可能不能免除需要有底層塡料。 目前的晶片尺度封裝設計具有若干缺點。彈性體材料 傾向於吸收水汽，並且如果過量的水汽被吸收，則此水汽 在軟熔溫度的快速放氣（outgassing )可能造成空隙形成 於彈性體層或是封裝的爆裂（bursting )。例如，水汽可 能從彈性體中的聚合物材料被釋放，並且被捕集在晶粒附 -9 - (6) · 1338351 著黏著劑內。當此被捕集的水汽在板組合加熱操作期間膨 脹時，空隙可能會形成，此典型上造成破裂及封裝失敗。 此種空隙的形成可能在對P C B的軟熔附著期間特別造成 問題。 晶片尺度封裝設計的另一難題爲用來整化（ integrating)彈性體構件的處理過程，此典型上是藉著將 彈性體墊片拾取及放置在個別位置上或是藉著篩網印刷（ screen printing )且隨後熟化（curing )流體聚合物來進 行。在任一情況中，可能難以符合CSP應用所需的緊密 公差及封裝平坦度。例如，在典型的C S P設計中，封裝 平坦度（平面度）應小於大約25// m (微米）（lmil)， 以確保所有的軟焊球在軟熔時建立與PCB的接觸。使用 習知技術的用來沈積彈性體材料的製程可能難以達成此平 坦度位準。 因此，另外想要能提供改進的微電子接點元件來用於 例如C S P及倒裝片的應用。 【發明內容】 根據本發明的彈簧接點的結構可藉著考慮其可藉以被 製造的一例示性方法來瞭解。在此方法的一初始步驟中， 一精確成形的槽坑（pit )例如金字塔形槽坑藉著使用任 何合適的技術例如蝕刻或壓花而形成於一犧牲基板。典型 上’一大陣列的相同槽坑會同時形成於犧牲基板，被配置 成爲相應於要被形成在電子裝置上的接點尖端的想要的位 -10- (7) (7)1338351 置的圖型。然後，如果必要，尖端的表面可被塗覆以由合 適的釋放材料例如聚四氟乙嫌（polytetrafluoroethylene ( PTFE ))構成的薄層。然後，槽坑可被充塡以合適的流 體彈性體或類似的柔性材料。或者，槽坑可被充塡以犧牲 材料。然後，犧牲基板可配對於上面要形成彈簧接點的裝 置基板，彈性體或犧牲材料被熟化（固化）於定位，因而 將彈性體或犧牲材料黏著於裝置，並且犧牲基板被移除。 或者，柔性或犧牲材料可在犧牲基板配對於裝置基板之前 被熟化，並且柔性或犧牲構件藉著某一其他方法例如施加 熱或藉著合適的黏著劑而黏著於裝置基板。 上述步驟的結果爲裝置基板應具有離開裝置基板的工 作端子被定位的至少一柔性或犧牲墊片或凸出部，且典型 上爲多個柔性或犧牲墊片。對於大部份的應用，墊片較佳 地具有類似或幾近相同的高度及形狀，具有相當寬的底座 及尖銳的頂部。當然，取決於意欲的應用的需求，墊片可 具有不同尺寸及/或形狀。合適的形狀可包含金字塔，截 頭金字塔，階梯狀金字塔，稜柱體，錐體，四角立體（ quadrangular solid)，及類似形狀。墊片可爲基本上實心 且均質，或可包含空隙，氣泡，多層，及類似者。導電接 點被建立在柔性或犧牲構件與裝置基板之間並非必要。並 且，柔性或犧牲墊片一般而言相對於裝置基板上的端子會 以節距擴張（pitch-spreading)圖型分佈。 在本發明的一實施例中，柔性墊片主要爲彈性體，亦 即其形成爲在所施加的負荷移去之後彈回至其原始位置。 -11 - (8) 1338351 在另外的實施例中，柔性墊片可主要爲非彈性體，亦即其 在所施加的負荷移去之後不會彈回至其原始位置，或是柔 - 性墊片可形成爲展現彈性及非彈性行爲的某一組合。熟習 _ 此項技術者可選擇不同的材料及墊片幾何形狀來獲得在預 期負荷條件下所想要的回應特性。當然，在犧牲凸出部被 形成的情況中，犧牲材料的彈性性質較不重要，因爲凸出 部在彈簧接點完成之前會被移除。 在本發明的一實施例中，裝置基板包括凸出部會被塗 φ 覆以一薄金屬種源層，例如鈦-鎢層，其係藉著任何合適 的製程例如濺射而被施加。然後，由犧牲材料例如電泳抗 触劑材料構成的一或多個均勻保角層（conformal layer) 被施加在裝置基板上。然後，犧牲層依所想要的被定圖型 ，以將種源層曝露在從裝置基板的端子延伸至柔性或犧牲 墊片的各別頂部的跡線圖型中。跡線圖型是以盤繞組態位 在柔性墊片上以給予所得的接點結構一螺旋形狀。 然後，一金屬彈性及/或導電層在部份曝露的種源層 @ 上被鍍至想要的深度。一般而言，鎳或鎳合金材料較佳， 其被鍍至有適合的強度及彈性的充分深度。在一實施例中 ，鎳材料被鍍至充分的深度以使得所得的跡線的勁度大於 柔性墊片。選擇性地，彈性層在鍍層步驟之後被塗覆以保 護及導電層，例如金的薄層。在施加想要的金屬層之後， 犧牲材料層及過多的種源層可使用將柔性凸出部及金屬跡 線留在裝置基板上的製程來移除。或者，柔性或犧牲墊片 也被移除，只留下自由站立的彈簧接點及金屬跡線。 -12- (9) 1338351 屆時，所得的結構已可·在不進一步處理下被使用，並 且包含藉著整體金屬跡線而連接於裝置基板的各別端子的 螺旋狀彈簧接點。在本發明的一實施例中，一螺旋狀接點 ' 被定位在柔性塾片的每一個各別墊片上。或者，螺旋狀接 點自由站立，不由墊片支撐。較佳地，每一柔性或犧牲墊 片的尖銳頂部藉著高度保角鍍層製程而對每一彈簧接點給 予一相當尖銳的尖端。每一接點從每一柔性墊片的底座於 橫向以及直立向延伸至每一墊片的頂部，因而提供懸臂結 ♦ 構，其可在彈簧接點偏折時對接點尖端的運動給予有益的 滑觸作用（wiping action)。 在柔性而非犧牲墊片被使用的情況中，柔性材料的支 撐可能使得對於彈簧接點可使用較薄的鍍層，否則必須有 較厚的鍍層來提供適當的接觸力。較薄的鍍層又可在鍍層 步驟期間節省顯著的處理時間。並且，上述方法避免任何 對犧牲層定型（contouring)或模製（molding)的需要， 任何對用來提供尖銳接點尖端的分開的形成步驟的需要， 秦 以及任何對提供重新分佈跡線的分開的步驟的需要。 在另一種與柔性墊片一起使用的實施例中，鍍層步驟 與施加種源層以及施加抗蝕劑層及將其定圖型的相關步驟 被省略。取而代之地，想要的跡線及接點元件藉著例如濺 射或汽相沈積的方法而被直接定圖型在裝置基板及彈性體 /柔性凸出部上。 藉著考慮以下較佳實施例的詳細敘述，熟習此項技術 者對於螺旋狀微電子接點及水平彈簧接點以及本發明的另 -13- (10). 1338351 外有利點及目的的實現會有’更完全的瞭解。以下的敘述會 參考圖式。 【實施方式】 本發明提供克服習知技術彈簧接點的限制的微電子彈 簧接點。在以下的詳細敘述中’相同的元件數字標示在一 或多個圖式中出現的相同元件。 本發明以潛在較低的成本達成如此處所參考的專利申 請案中所揭示的多層及單層微影式彈簧接點的益處，並且 對於某些封裝及連接應用提供額外的有利點。本發明的彈 簧接點特別適合用於小型封裝應用，例如倒裝片封裝及 CSP，於該情況中其可替換或加強球柵陣列的使用成爲連 接元件。 在正確選擇材料下，彈簧接點也可被用於測試及預燒 應用。因此，本發明的範圍及意旨包含根據本發明的彈簧 接點被直接製造在用於初始測試及/或預燒的未單體化（ unsingulated )晶圓的裝置上；如果想要，存留在測試之 後的用於封裝之前或之後的預燒測試的裝置上；以及然後 被使用成爲用於最終的組裝於電子組件的主連接元件（亦 即在有或無軟焊料或導電黏著劑之下）。或者，本發明的 彈簧接點可被用於上述應用中的選定的一種應用或上述應 用的組合’在結合有其他連接元件例如BGA的封裝內被 使用成爲副連接元件（例如1C對撓曲電路），被使用成 爲測試探針的接觸元件或中介器（interposer )元件，被 -14- (12). 1338351 一相當小的端部區域的自由'側表面1 0 9。端部區域在圖1 中被鋪設在上面的金屬尖端104隱藏。此推拔狀形狀在有 效率地支撐一明確界定的尖端結構的同時將用來黏著於基 板116的面積增至最大。在此實施例中，金字塔形狀降低 從彈性體材料放氣的可能性，使接點1 〇〇從可能發生的任 何放氣通風，以及提供增加的橫向撓性來用於橫越接點陣 列的熱應力釋放。 金字塔形柔性墊片可能特別合適，因爲具有想要的推 拔狀特性的金字塔形狀可藉著利用一般可得的結晶矽材料 的性質而在極大精確度之下以及以極小的尺度容易地形成 。已知具有由矽材料中晶體平面的取向界定的側表面的金 字塔形槽坑可藉著使覆蓋有被合適地定圖型的光抗蝕劑層 的矽基板曝露於合適的蝕刻劑例如KOH而容易地被製造 。如此，由大致相同的金字塔形槽坑構成的陣列可被製造 於一矽基板，並且具有槽坑的基板可被使用成爲用來形成 相同金字塔形柔性墊片的陣列的模。相關的形狀例如稜柱 體，截頭金字塔或稜柱體，以及階梯狀金字塔或稜柱體可 使用合適的蝕刻及掩罩製程類似地形成，此對於熟習此項 技術者而言應很明顯。 柔性墊片1 1 0可由任何合適的材料製成。例如，合適 的彈性體材料可包含矽酮橡膠，天然橡膠，橡膠化（ rubberized )塑膠，以及廣泛的多個不同的其他有機聚合 物材料。熟習此項技術者可藉著考慮彈簧接點的意欲操作 環境（例如溫度或化學環境）及想要的結構特性來選擇合 -16- (13) (13)1338351 適的材料。例如，一旦接點.幾何，想要的可壓縮性範圍， 以及最大接觸力被界定，合適的軟質及彈性材料就可被選 擇°較佳地，墊片材料爲不具有任何顆粒塡料材料的均質 塑膠材料，並且本質上不導電。均質塑膠材料可較容易地 形成爲小尺度的精確墊片形狀，例如用於小於大約5密耳 (mil ’大約130// m)寬的柔性墊片。 柔性墊片1 1 0在與想要有電連接的端子1 1 4間隔開的 位置處黏著於基板1 1 6。然後，導電跡線1 02藉著例如電 鍍的製程而從端子1 1 4沈積至柔性墊片的端部區域。跡線 102可包含任何合適的金屬或金屬合金，且可包含一或多 層。例如，跡線102可包含一相當厚的鎳或鎳合金層來提 供強度及剛性，而其覆蓋有一相當薄的金層來提供導電性 。跡線1 02較佳地爲一整體金屬件，其具有沈積在墊片 110的端部區域上的接點尖端部份104，從墊片110的底 座112延伸至接點尖端104的由墊片支撐的樑件部份106 ，以及將樑件部份106連接於端子114的由基板支撐的重 新分佈跡線部份1 08。接點尖端1 04可相當尖銳（如圖所 示），用來穿透匹配端子的氧化物及污染層。或者，接點 尖端104可相當平坦，用來支撐例如爲軟焊球的特徵（ feature )。樑件部份106可從在底座112處的較大寬度成 推拔狀至在尖端1 〇4處的較窄頸部，此可提供沿著樑件長 度有較均勻分佈的應力的有利點。或者，樑件1 06可具有 固定寬度，或具有任何其他合適的形狀。基板116可爲任 何合適的電子裝置，包括但是不限於半導體晶粒或晶圓， -17- (14) 1338351 用於晶粒或晶圓的連接器或’插座，以及印刷電路板。 彈簧接點1 00可容易地被使用在一節距擴張陣列118 中，如圖2所示。基板1 1 6上的端子1 1 4以第一節距P 1 被設置，而接點尖端104以一較粗節距P2被設置’其中 P 2大於P 1。 在本發明的一實施例中，一螺旋狀跡線可繞一錐形柔 性墊片向上被定圖型來提供一推拔狀螺旋狀彈簧接點。例 如，在圖3中，顯示一螺旋狀接點300，其包含繞設置在 基板306上的錐形柔性墊片304向上被定圖型的金屬跡線 3 02。接點3 00可另外包含從基板的端子（未顯示）至柔 性墊片的底座的重新分佈跡線3 08。取決於接點300的想 要的特性，金屬跡線3 02與柔性墊片3 04相比可能相當強 勁或具有相當的撓性。當金屬跡線相當強勁時，螺旋狀組 態可在不對跡線3 02的材料過度施加應力之下對彈簧接點 3〇〇提供較大的偏折範圍。 對於一些應用，在金屬跡線形成之後移除柔性墊片而 留下接點400在基板416上可能很有利，如圖4所示。或 者’接點4〇0可形成在由非柔性犧牲材料構成的合適地成 形的墊片上，然後犧牲材料可被移除。如同接點300，彈 簧接點400包含沿著螺旋狀路徑延伸離開基板416的金屬 跡線4 1 2。選擇性地，其可經由一重新分佈跡線連接於基 板41 6的端子（未顯示）。其可形成爲錐形螺旋線（如圖 所示），或成爲任何其他想要的螺旋狀圖型。例如，四角 螺旋狀接點（quadrangular helical contact)可藉著繞例 (15) · 1338351 如圖1所示的金字塔形墊片向上定圖型一金屬跡線而形成 〇 圖5顯示用來形成根據本發明的微電子彈簧接點的方 法5 00的例示性步驟。在初始步驟502中，柔性墊片被形 成在一犧牲基板上。爲形成柔性墊片的陣列，精確槽坑以 相應於要被形成的彈簧接點陣列中的想要的接點尖端配置 的圖型形成於犧牲基板例如矽基板。精確槽坑是以相應於 想要的柔性墊片形狀的形狀形成，例如金字塔形槽坑被用 φ 來形成金字塔形墊片，依此類推。任何合適的方法可被用 來形成精確槽坑，特別是各種不同的微影/蝕刻技術可被 採用來形成各種不同形狀的槽坑。在槽坑已經被產生之後 ，犧牲基板較佳地被塗覆以由合適的釋放劑例如PTFE材 料或其他氟聚合物構成的薄層。另一種形成柔性墊片的方 法是藉著將未熟化或軟化的彈性體材料的團塊直接沈積在 基板上且然後將彈性體熟化或硬化於定位。 在犧牲基板已經被製備之後，槽坑可被充塡以較佳地 · 處於液體狀態的選定的彈性體材料。然後，上面要形成接 點的基板（裝置基板）可被安裝於犧牲基板，並且彈性體 材料在裝置基板處於定位之下熟化或硬化，因而將柔性墊 片黏著於基板。然後，基板及其附著的墊片可從犧牲基板 被移去，以如步驟5 04所示將墊片轉移至裝置基板。犧牲 基板可如所想要的被再使用。 或者，在犧牲基板的槽坑被充塡以液體彈性體之後’ 彈性體材料可在犧牲基板處於自由及未遮蓋狀態下熟化或 -19 - (16). 1338351 硬化。然後，犧牲基板可被1塗覆以合適的黏著劑材料，因 而塗覆柔性墊片的曝露底座。較佳地，黏著劑材料爲可定 圖型式，使得除了於彈性體材料上的區域，黏著劑材料可 從犧牲基板被移除。另外，黏著劑材料較佳地爲壓敏式， 使得其可在與匹配基板接觸時黏著。然後，柔性墊片可如 所想要的轉移至裝置基板。 在柔性墊片處於裝置基板上的定位之下，於步驟506 ，導電跡線被設置在裝置基板的端子與相應墊片的頂部之 · 間。圖6顯示用來在裝置基板及柔性墊片上沈積導電跡線 的方法600的例示性步驟。於步驟602，一種源層被沈積 在裝置基板及其附著的柔性墊片的整個表面上。一種合適 的種源層爲濺射的鈦-鎢層，然而合適的種源層可由熟習 此項技術者選擇。種源層也可以用其他方式沈積，包括例 如無電極沈積。 於步驟604，犧牲層被沈積在種源層上。犧牲層爲可 定圖型材料，例如光抗蝕劑材料，並且較佳地在裝置基板 · 及其凸出的彈性體墊片上被施加成爲高度保角層。各種不 同的方法可被用來沈積由抗蝕劑材料構成的保角層。一種 適合用於上至大約35ym的厚度的塗覆方法爲電沈積（ 電泳抗触劑（electrophoretic resist))。其他方法可包 含噴灑塗覆，旋轉塗覆，或彎月面（meniscus)塗覆，其 中塗覆材料的層流（laminar flow )流經裝置基板上。較 大的深度可藉著連續地塗覆及熟化材料層來建立。犧牲層 的極小深度較佳地等於或大於要被沈積的金屬跡線的想要 -20- (17) · (17) ·1338351 厚度。 . 於步驟606，犧牲層被定圖型而於導電跡線要被沈積 的區域曝露種源層。一般而言，定圖型可使用此技術領域 中已知的任何合適的光定圖型技術來達成。於步驟608, 導電跡線材料例如藉著電鍍而在種源層的曝露區域上沈積 至想要的深度。接續的不同材料層例如由鎳或鎳合金構成 的相當厚的層以及接著的由金構成的相當薄的層可如所想 要的被施加。於步驟6 1 0，犧牲層例如藉著在合適的溶劑 中溶解而被移除。裝置因而設置有根據本發明的彈簧接點 的陣列。 對於金屬跡線要相當薄且有撓性的彈簧接點，金屬跡 線不須藉著電鏟來沈積，而可較佳地藉著例如濺射或汽相 沈積的方法來沈積。在此情況中，裝置基板及柔性墊片的 整個表面可被塗覆以一或多個金屬薄層至想要的深度，如 同好像是用種源層。然後，一光抗蝕劑層可被施加及定圖 型來保護裝置基板之想要有金屬跡線層的那些區域，並且 金屬層的其餘未被保護的區域在飩刻步驟中被移除。藉著 去除電鍍步驟，對於不須相當強勁的金屬接點元件的那些 應用，處理時間可顯著減少。 以下參考圖7A至7F敘述形成螺旋狀彈簧接點的方 法5 00及6 00的一種合適的改型。圖7A顯示例如爲半導 體晶圓，陶瓷磚瓦，或探針卡的底座基板720的剖面圖， 其覆蓋有可爲具有大致均勻的厚度的層的柔性材料層722 。用於層722的柔性材料可爲任何合適的可模製材料，例 (18) · 1338351 如此處所述的用來形成柔性墊片的聚合物材料之一，或是 任何可模製犧牲材料，例如光抗蝕劑材料，不論其是否在 熟化時爲柔性。 層722可例如藉著將一壓花工具壓入層722內而被模 製或形成來提供一或多個墊片或凸出部724。壓花工具可 能留下殘餘層726，其可使用任何合適的處理過程例如電 漿各向同性蝕刻來移除。或者，墊片724可使用如上所述 的液體樹脂來模製，或可藉著蝕刻或其他方式從層722以 合適圖型移除材料來提供。應瞭解墊片724並未以任何特 別的尺度來畫出。一般而言，圖7A至7F的直立向尺度 相對於基板7 2 0的典型厚度被誇大，以顯示否則可能不明 顯的特徵。 然後’種源層728例如藉著濺射而被沈積在基板720 及墊片7 2 4上。然後’例如爲光抗蝕劑層的犧牲層7 3 〇被 沈積在種源層上’留下如圖7C所示的結構。然後，層 730被定圖型來於想要沈積較厚的金屬材料層的區域的種 源層7^8。定圖型之後的層73〇的視圖顯示在圖中。 然後’導電材料*732可使用例如電鏤的製程被沈積在曝露 的種源層728上。任何合適的導電材料可被使用，例如以 上所述的鎳或鎳合金材料。種源層上鍍有導電材料732的 犧牲層730的視圖顯示在圖7E中。 然後’犧牲層7 3 〇可如此技術領域中已知的被移除， 以提供如圖7F所示的一或多個彈簧接點7〇〇，7〇〇,。墊 片724可如此處所述地爲柔性墊片。或者’墊片724可從 (19) (19)1338351 基板7 2 0被剝除，以提供如圖8 (側視圖）所示的自由站 立接點8 00 ’ 800,。類似接點400的立體圖顯示在圖4中 〇 圖9顯示在一表面上具有螺旋狀微電子彈簧接點800 的陣列的例示性倒裝片裝置9〇〇的放大平面圖。每一接點 8 00連接於裝置的端子914。裝置900可爲半導體裝置， 例如記憶體晶片或微處理器。彈簧接點8〇〇可較佳地在從 半導體晶圓單體化之前直接形成在裝置900上。然後，接 點8 00可被用來連接於裝置以用於測試以及組裝二者的目 的。雖然倒裝片安裝代表較小型的設計，但是應瞭解如果 想要’接點800可類似地被結合於CSP設計內。 圖1 0顯示與匹配電組件95 0例如印刷電路板接觸的 裝置900的側視圖。每一接點800的接點尖端與組件950 的端子952接觸。如果想要使裝置900的安裝成爲可容易 地拆‘卸’大小受控制的壓縮力9 1 0可使用安裝框架或其他 緊固裝置來施加。壓縮力910造成接點800於垂直於基板 95〇的方向偏折，並且可能造成平行於基板950的橫向偏 折。接點800的橫向偏折可在接點尖端處提供有益的滑觸 作用。裝置900可藉著釋放壓縮力910而如所想要的被拆 卸。如果接點800未被軟焊於端子952，則來自基板950 與裝置900之間的熱失配的橫向應力可藉著接點8 00的接 點尖端與端子9 52之間的滑動而被釋放。 以上已經如此地敘述螺旋狀微電子接點的較佳實施例 ’對於熟習此項技術者而言應很明顯，本發明的系統的一 -23- (20) · 1338351 些有利點已經被達成。也應瞭解在本發明的範圍及精神內 ，可形成本發明的各種不同的修正，改型，及另外的實施 „ 例。例如，已經顯示柔性墊片及彈簧接點的特定形狀，但 是應該很明顯以上所述的發明槪念應相等地可應用於具有 此處所述的一般性質的墊片及金屬元件的其他形狀及組態 〇 另一例子爲此處所述的彈簧接點可與任何電子組件一 起使用，包括不只是半導體裝置，也包括探針卡及其他測 φ 試裝置（無任何限制）。另一例子爲額外的材料可被沈積 在上述的彈簧接點結構上，其中此種材料增進彈簧接點結 構的強度，彈性，導電性等。另一例子爲一或多個材料層 可在如上所述地產生彈簧接點結構之前或之後形成在電子 組件上。例如，一或多個重新分佈跡線層（由絕緣層分開 )可形成在電子組件上，接著在重新分佈層上形成彈簧接 點。另一例子爲彈簧接點可先被形成，接著形成一或多個 重新分佈跡線層。 φ 【圖式簡單說明】 圖1爲根據本發明的具有金字塔形柔性墊片的例示性 微電子彈簧接點的放大立體圖。 圖2爲圖1所示類型的微電子彈簧接點的陣列的放大 平面圖，顯示節距擴張陣列的一部份。 圖3爲由錐形柔性墊片支撐的螺旋狀彈簧接點的放大 立體圖。 -24- (21) (21)1338351 圖4爲柔性墊片被移除之下的螺旋狀彈簧接點的放大 立體圖。 圖5爲顯示用來形成根據本發明的微電子彈簧接點的 方法的例示性步驟的流程圖。 圖6爲顯示用來在端子與柔性墊片之間沈積導電跡線 的方法的例示性步驟的流程圖。 圖7A至7F爲在用來製造例如圖3及4所示的螺旋 狀彈簧接點的方法的例示性步驟期間的基板及層疊在其上 的材料的放大剖面圖》 圖8爲顯示類型類似於圖4所示者的螺旋狀彈簧接點 的放大側視圖。 圖9爲具有根據本發明的微電子彈簧接點的陣列的例 示性倒裝片半導體裝置的放大平面圖。 圖10爲具有根據本發明的可容易地拆卸及可軟焊的 微電子彈簧接點的例示性倒裝片裝置的放大側視圖。 元件對照表 1 00 螺 旋 狀 微 電 子 彈 簧 接點 110 金 字 塔 形 柔 性 墊 片 1 02 金 屬 跡 線 導 電 跡 線 1 04 金 屬 尖 端 > 接 點 尖 端’接點尖端部份 106 樑 件 部 份 ， 樑 件 1 08 重 新 分 佈 跡 線 部 份 109 白 由 側 表 面 -25- (23)1338351 720 底 座 基 板 722 柔 性 材 料 層 724 墊 片 或 凸 出 部 726 殘 餘 層 728 種 源 層 730 犧 牲 層 732 導 電 材 料 800 白 由 站 接 點 800 5 白 由 站 接 點 900 倒 裝 片 裝 置 9 10 壓 縮 力 9 14 七山 ϋ而 子 950 匹 配 電 組 件 ，基板 952 端 子 PI 第 一 節 距 P2 較 粗 節 距

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Claims (1)

1338351 (1) 拾、申請專利範圍 1.—種微電子接點，用來形成裝置基板的端子與匹配 . 組件之間的電接觸，該微電子接點包含： —柔性墊片’具有黏著於該基板的一底座，以及延伸 離開該基板且成推拔狀至遠離該基板的一端部區域的側表 面；及 —跡線’從該裝置基板的該端子延伸且在該柔性墊片 的該側表面的一部份上盤繞至該端部區域，因而界定一螺 鲁 旋線。 2·如申請專利範圍第1項所述的微電子接點，其中該 柔性墊片與該端子間隔開。 3 .如申請專利範圍第1項所述的微電子接點，其中該 柔性墊片爲非導電性。 4.如申請專利範圍第1項所述的微電子接點，其中該 柔性墊片具有選擇自金字塔，截頭金字塔，稜柱體，截頭 稜柱體，錐體，截頭錐體，及半球的形狀。 · 5 ·如申請專利範圍第1項所述的微電子接點，其中該 跡線包含鎳材料。 6.如申請專利範圍第1項所述的微電子接點，其中該 柔性墊片基本上由選擇自矽酮橡膠，聚環氧化物，聚亞胺 ，及聚苯乙烯的材料組成。 7·—種微電子接點結構，包含： 一自由站立彈性部份，盤繞成爲從一支撐基板延伸的 推拔狀螺旋線的形狀，該彈性部份係藉著將一導電材料在 -28- (2) (2)1338351 一推拔狀犧牲墊片上定圖型且移除該墊片而形成； 一導電跡線，附著於該基板以及該彈性部份之靠@ _ 基板的一端部；及 一接點尖端，位在該彈性部份之遠離該基板的~^$ 處。 8 ·如申請專利範圍第7項所述的微電子接點結構，# 中該彈性部份具有選擇自金字塔，截頭金字塔，稜柱體， 截頭稜柱體，錐體，截頭錐體，及半球的推拔狀形狀。 9. 如申請專利範圍第7項所述的微電子接點結構，其 中該接點結構被塗覆以金或金的合金。 10. 如申請專利範圍第7項所述的微電子接點結構， 其中該跡線從遠端逐漸變細（tapered)。 1 1 . 一種微電子接點的製造方法，包含： 提供一推拔狀墊片，其包含黏著於一裝置基板的一底 座，以及延伸離開該裝置基板且成推拔狀至遠離該裝置基 板的一端部區域的側表面：及 將一跡線定圖型成爲具有一螺旋部分與一直線部分的 跡線，該螺旋部分從該基材之形成一螺旋圖案的端子至該 端部區域被定圖型於該推拔狀墊片上，及該直線部分從該 端子至一與該推拔狀墊片的區域被定圖型於該基板上。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項所述的微電子接點的製造 方法，其中該提供步驟進一步包含： 在一犧牲基板上形成一推拔狀墊片：及 將該推拔狀墊片轉移至該裝置基板。 -29 * (3) 1338351 1 3 .如申請專利範圍第1 2項所述的微電子接點的製造 方法，其中該轉移步驟進一步包含將該推拔狀墊片在與該 · 裝置基板的一端子間隔開的一位置處轉移至該裝置基板。 - I4.一種微電子接點的製造方法，包含： 提供一推拔狀墊片，其包含黏著於一裝置基板的一底 座，以及延伸離開該裝置基板且成推拔狀至遠離該裝置基 板的一端部區域的側表面；及 將一跡線定圖型成爲從該基板的一端子以盤繞圖型在 馨 該推拔狀墊片上至該端部區域，因而界定一螺旋線，其中 將一跡線定圖型的步驟包含：跡線 在該裝置基板及該推拔狀墊片上沈積由犧牲材料構成 的一保角層； 將該保角層定圖型成爲形成從該端子延伸至該端部區 域的一溝渠； 將一金屬材料鍍在該溝渠中：及 將該保角層從該裝置基板移除。 · 1 5.如申請專利範圍第1 1項所述的微電子接點的製造 方法，其中該將一跡線定圖型步驟進一步包含藉著選擇自 化學汽相沈積，物理汽相沈積，及濺射的方法來沈積一金 屬材料。 16.—種微電子接點的製造方法，包含： 藉由蝕刻一槽坑於一犧牲基板中並用一液體彈性體材 料充塡該槽坑來提供一推拔狀墊片，該推拔狀墊片包含一 黏著於一裝置基板的底座，以及延伸離開該裝置基板且成 -30- (4) 1338351 推拔狀至遠離該裝置基板的一端部區域的側表面：及 將一跡線定圖型成爲從該基板的一端子以盤繞圖型在 . 該推拔狀墊片上至該端部區域，因而界定一螺旋線。 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項所述的微電子接點的製造 方法’其進一步包含使該液體彈性體材料在熟化步驟期間 與該裝置基板接觸。 18. 如申請專利範圍第16項所述的微電子接點的製造 方法，其中該蝕刻一槽坑步驟進一步包含蝕刻具有選擇自 g 金字塔形，截頭金字塔形，階梯狀金字塔形，錐形，半球 形’稜柱體形’及截頭稜柱體形的形狀的槽坑。 19. 一種微電子接點的製造方法，包含： 提供一由彈性體材料製成的推拔狀墊片，其包含黏著 於一裝置基板的一底座，以及延伸離開該裝置基板且成推 拔狀至遠離該裝置基板的一端部區域的側表面；及 將一痕跡定圖型成爲從該基板的一端子以盤繞圖型在 該推拔狀墊片上至該端部區域，因而界定一螺旋線。 φ 20. —種微電子接點結構，用來形成對一半導體裝置 的端子的電接觸，該微電子接點包含： 一柔性墊片，具有黏著於該半導體裝置的一底座，以 及延伸離開該半導體裝置且成推拔狀至遠離該半導體裝置 的一端部區域的側表面；及 一跡線’從該半導體裝置的該端子延伸且在該柔性墊 片的該側表面的一部份上盤繞至該端部區域，因而界定一 螺旋線。 -31 - (5) (5)1338351 2 1 .如申請專利範圍第2 0項所述的微電子接點，其中 該柔性墊片與該端子間隔開。 22.如申請專利範圍第20項所述的微電子接點，其中 該柔性墊片爲非導電性。 23 ·如申請專利範圍第20項所述的微電子接點，其中 該柔性墊片具有選擇自金字塔，截頭金字塔，稜柱體，截 頭稜柱體，錐體，截頭錐體，及半球的形狀。 24. —種微電子接點結構，包含： 一自由站立彈性部份，盤繞成爲從一半導體裝置延伸 的推拔狀螺旋線的形狀，該彈性部份係藉著將一導電材g 在一推拔狀犧牲墊片上定圖型且移除該墊片而形成； 一導電跡線部分，其從該半導體裝置的一導電端子BJ 附著地延伸至該彈性部份之靠近該半導體裝置的一端部； 及 一接點尖端部分，位在該彈性部份之遠離該半導體裝 置的一端部處。 25. 如申請專利範圍第24項所述的微電子接點結構， 其中該彈性部份具有選擇自金字塔，截頭金字塔，稜柱體 ，截頭稜柱體，錐體，截頭錐體，及半球的推拔狀形狀。 2 6.如申請專利範圍第24項所述的微電子接點結構， 其中該接點結構被塗覆以金或金的合金。 2 7.如申請專利範圍第24項所述的微電子接點結構， 其中該彈性部分從該遠端逐漸變細（tapered)。 28·—種微電子接點結構，用來形成對一探針卡的端 (6) 1338351 子的電接觸，該微電子接點包含： 一柔性墊片，具有黏著於該探針卡的一底座，以及延 . 伸離開該探針卡且成推拔狀至遠離該探針卡的一端部區域 的側表面：及 一跡線，從該探針卡的該端子延伸且在該柔性墊片的 該側表面的一部份上盤繞至該端部區域，因而界定一螺旋 線。 2 9 ·如申請專利範圍第2 8項所述的微電子接點，其中 φ 該柔性墊片與該端子間隔開。 3 0 .如申請專利範圍第2 8項所述的微電子接點，其中 該柔性墊片爲非導電性。 3 1 .如申請專利範圍第2 8項所述的微電子接點，其中 該柔性墊片具有選擇自金字塔，截頭金字塔，稜柱體，截 頭稜柱體’錐體，截頭錐體，及半球的形狀。 32· —種微電子接點結構，包含： —自由站立彈性部份，盤繞成爲從一探針卡延伸的推 鲁 拔狀螺旋線的形狀，該彈性部份係藉著將一導電材料在一 推拔狀犧牲墊片上定圖型且移除該墊片而形成； 一導電跡線部分，其從該探針卡的一導電端子可附著 地延伸至該彈性部份之靠近該探針卡的一端部；及 一接點尖端部分，位在該彈性部份之遠離該探針卡的 一端部處。 3 3 ·如申請專利範圍第3 2項所述的微電子接點結構， 其中該彈性部份具有選擇自金字塔，截頭金字塔，稜柱體 -33- (7) (7)1338351 ，截頭稜柱體，錐體，截頭錐體，及半球的推拔狀形狀。 3 4.如申請專利範圍第32項所述的微電子接點結構， 其中該接點結構被塗覆以金或金的合金。 3 5 .如申請專利範圍第3 2項所述的微電子接點結構， 其中該彈性部分從該遠端逐漸變細（tapered)。

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