用于微电子互连元件的接触端头结构制造技术

接触端头结构被制备在牺牲衬底上，以便以后连接至互连元件，互连元件包括复合互连元件、单体互连元件、探针板的钨针、膜板探针的接触凸台以及类似元件。端头结构之间的空间关系可按照平版印刷方式以很高精度公差界定。端头结构的冶金术与要通过铜焊、镀敷或类似方法连接的互连元件的冶金术无关。接触端头结构可以容易地形成拓扑（小的、精确的、凸出的、非平面的）接触结构，例如呈截棱锥形，以便此后更好地压接式电连接至电子元件的端子。本申请描述了细长的接触端头结构，其在使用时起到弹性接触元件的作用，因此不需要连接至弹性接触元件。总体上讲，本发明专利技术的目的是制造（预制备）较“精确”的接触端头结构（“端头”）并且将它们连接至较“不精确”的互连元件，以改进最终形成的“带端头的”互连元件的总体能力。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于微电子应用的互连(接触)元件，尤其是涉及这样的接触元件，即它们是弹性(弹力)接触元件，适合在电子元件之间实现压力连接。相关申请的相互引用本专利申请是共有未决的美国专利申请08/452255(下称“母(申请)案”)和其对应的PCT专利申请号PCT/US95/14909的部分继续申请，美国专利申请08/452255是1995年5月26日申请的，PCT专利申请号PCT/US95/14909是1995年11月13日受理的，美国专利申请08/452255和PCT专利申请号PCT/US95/14909是共有未决的美国专利申请08/340144和其对应的PCT专利申请号PCT/US94/13373的部分继续申请，美国专利申请08/340144是1994年11月15日申请的，PCT专利申请号PCT/US94/13373是1994年11月16日申请的，美国专利申请08/340144和PCT专利申请号PCT/US94/13373是共有未决的美国专利申请08/152812的部分继续申请，美国专利申请08/152812是1993年11月16日受理的(现在是美国专利5476211，1995年12月19日授权)，所有这些申请在此引作参考。本专利申请还是下列共有的审理中的美国专利申请的部分继续申请08/526246，1995年9月21日受理(PCT/US95/14843，1995年11月13日受理)；08/554902，1995年11月9日受理(PCT/US95/14844，1995年11月13日受理)；08/558332，1995年11月15日受理(PCT/US95/14885，1995年11月15日受理)；08/602179，1996年2月15日受理(PCT/US96/08328，1996年5月28日受理)；60/012027，1996年2月21日受理(PCT/US96/08117，1996年5月24日受理)；60/012878，1996年3月5日受理(PCT/US96/08274，1996年5月28日受理)；60/013247，1996年3月11日受理(PCT/US96/08276，1996年5月28日受理)；和60/005189，1996年5月17日受理(PCT/US96/08107，1996年5月24日受理)，所有这些申请(除了所列的临时专利申请外)是前面提及的母案的部分继续申请，并且所有这些申请在此引作参考。本专利申请也是下列共有的审理中的美国专利申请的部分继续申请60/020869，1996年6月27日受理；60/024405，1996年8月22日受理；60/024555，1996年8月26日受理；60/030697，1996年11月13日受理；60/034053，1996年12月31日受理；和08/802504，1997年2月18日受理，此申请是由Eldridge、Grube、Khandros和Mathieu申请的，在此引作参考。本专利技术的
技术介绍
总体上讲，电子元件之间的互连可以分为两个主要类别“较永久的”和“容易分离的”。“较永久的”连接的一个例子是焊接连接。一旦两个电子元件被相互焊接，为了分离这两个元件就必须采用拆焊工艺。诸如一个半导体芯片与一个半导体封装外壳的内引线(或者引线框架指形接头的内端)之间的引线压焊是“较永久的”连接的另一个例子。“容易分离的”连接的一个例子是一个电子元件的刚性插脚被收纳于另一电子元件的弹性插口元件中。另一种容易分离的连接是这样的互连元件实现的，即，互连元件本身为弹性的或弹力的，或者被安装在一个弹性媒介之中或之上。这种弹性接触元件的一个例子是探针板(probe card)元件的钨针。这种弹性接触元件通常是用于在其安装的元件与另一元件的端子之间实现暂时的压接，另一元件为例如半导体被测元件(DUT)。与钨针相关的问题包括难以研磨其端头使其具有合适的形状，它们不能持久工作，并且它们需要频繁的再加工。通常，为实现与电子元件(例如电子元件上的端子)的可靠压力接触，需要一定的最小接触力。例如，为保证实现与一个电子元件的一个端子的可靠的压接式电连接，而所述电子元件可能受到其端子表面上的薄膜的污染或者在其表面上具有腐蚀或氧化产物，那么可能需要约15克(包括小至2克或更小和大到150克或更大，按每个接(触端)头计量)的接触(负荷)力。除了形成和维持合适的最小接触力外，另一个重要因素是用于实现与电子元件的端子的压接的弹性接触元件的端部的形状(包括表面结构)和冶金方式。回到作为探针元件的钨针的例子，随着这些钨针的直径变得越来越小，接触端部的冶金术明显受到互连元件(即钨针)的冶金术的限制，从而使得控制或形成其接触端部的所需形状相应变得更加困难。在特定情况下，接触元件本身是没有弹性的，而是由一个弹性部件支撑。膜板探针(membrane probe)是这种情况的例子，其中在一个弹性膜板上设置有多个微凸台。再者，制造这种互连元件所需的技术限制了这种互连元件的接触部分的形状和冶金术的设计选择。细长的弹性接触元件的一个例子公开于母案(PCT/US95/14909)中，该母案描述了作为“复合”互连元件的弹性接触结构(弹性元件)的制备，即在一个电子元件的一个端子上安装一个独立式的线杆(wire stem)(细长元件)，对线杆进行整形，切割线杆使之成为独立式的，并且涂刷独立式的线杆，以使最终形成的独立式的弹性元件具有所需的弹性。涂刷材料还连续地延伸至线杆要安装的端子的相邻表面之上，以将最终形成的复合互连元件牢固地固定至端子。虽然这些细长的复合弹性互连元件将得益于本专利技术，但本专利技术不限于此。本专利技术的简要说明(概要)本专利技术的一个目的是要提供一种改进的技术，该技术用于制造互连元件，尤其是用于互连微电子元件。本专利技术的另一目的是要提供适合与电子元件的端子实现压接的弹性接触结构(互连元件)。本专利技术的再一目的是要提供一种技术，该技术用于将预制备的接触端头结构连接至已有的接触元件。本专利技术的又一目的是要提供可以独立地制备的接触端头结构，所述的独立制备是指不受要连接的互连元件的影响。根据本专利技术，接触端头结构被预制备在牺牲衬底上，随后被连接至其它(已有的)互连元件，然后牺牲衬底被去除(与最终形成的“带端头的”互连元件分离)。所述互连元件可以是细长的，或者可以不是细长的，并且可以是或者不是弹性的(弹力的)接触元件。所述互连元件可以是“复合的”或者“单体的”，并且包括探针板的钨针和膜板探针的凸台元件。根据本专利技术的一个特征，接触端头结构通过铜焊或者通过电镀固定至互连元件。或者，接触端头结构可以采用导电粘结剂(例如填充银的环氧树脂)或类似材料连接至互连元件。根据本专利技术的一个特征，这里描述了用于接触端头结构的各种冶金方法和拓扑结构(topology)(接触结构)。根据本专利技术的一个方面，采用常规的半导体加工技术(例如光刻、淀积)，包括微细加工技术以及“机械”技术，可以容易地将多个接触端头结构按照极高精度公差制备于一个牺牲衬底上，使它们相互间具有预定的空间关系。只要接触端头结构维持处于牺牲衬底上，这些公差和空间关系就很好地保持。在接触端头结构与互连元件连接后，这些公差将由互连元件保持。总体上讲，本专利技术通过将多个具有较精确的相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个电接触结构，包括：多个互连元件，它们是以相互间较粗略（不精确）的关系设置；多个接触端头结构，它们通过结合部分固定至相应的互连元件，这些接触端头结构是以相互间较精确的位置关系设置的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：TH道兹尔，BN艾尔德里格，IY汉德罗斯，GL马思乌，SA泰勒，
申请(专利权)人：福姆法克特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]