專利名稱：微機電系統(tǒng)互連引腳及其形成方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種微機電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical-System；MEMS)，特別 是涉及MEMS互連引腳的制作。
背景技術(shù)：
微機電系統(tǒng)(MEMS)是通過微制造技術(shù)將機械元件、傳感器、致動器及電子器件整 合到共用基板上，例如硅基板上。電子器件是利用集成電路(integratedcircuit ；IC)工藝 步驟(例如，CMOS、Bipolar或BICMOS工藝)進行制作，而微機械元件則是利用兼容的“微 機械加工”工藝進行制作，這些兼容的“微機械加工”工藝選擇性地蝕刻掉硅晶片的某些部 分或增加新的結(jié)構(gòu)層以形成機械及機電裝置。MEMS裝置包含具有微米(一米的百萬分之一)級尺寸的小結(jié)構(gòu)。MEMS技術(shù)的很 重要的部分是采納自集成電路(IC)技術(shù)。例如，與IC相似，MEMS結(jié)構(gòu)一般是在材料薄膜 中實現(xiàn)并通過光微影法進行圖案化。此外，與IC相似，MEMS結(jié)構(gòu)一般是通過一系列沉積、 微影及蝕刻步驟制作于晶片上。隨著MEMS結(jié)構(gòu)復雜度的增力卩，MEMS裝置的制作工藝也變得日趨復雜。例如，可將 MEMS探針陣列及/或MEMS互連引腳陣列裝配到探針卡上。探針卡是電子測試系統(tǒng)與受試 半導體晶片之間的界面。探針卡在測試系統(tǒng)與晶片上的電路之間提供電性路徑，從而能夠 在對晶片上的芯片進行切割和包裝之前，在晶片級上對電路進行測試及驗證。探針裝配在 探針陣列平臺的正面上。在測試過程中，探針與受試電路形成電性接觸以進行測量。測量 結(jié)果通過內(nèi)置于探針平臺中的導電路徑發(fā)送至探針陣列平臺的背面。互連引腳將探針陣列 平臺的背面電性地連接到印刷電路板(printed circuit board ;PCB)，印刷電路板又連接 到用于分析測量結(jié)果的測試系統(tǒng)。傳統(tǒng)上，在整個晶片上利用一連串的沉積步驟，在單一基板上制作探針及互連引 腳，所述單一基板在深的垂直方向(相對于基板表面而言)上具有多個層。傳統(tǒng)方法的問題 在于，在任何沉積步驟及在任何單獨探針中出現(xiàn)的缺陷或污染均可導致整個晶片失效。此 夕卜，探針形狀的設計通常受限于傳統(tǒng)工藝，因為傳統(tǒng)工藝是沿探針彈簧的縱向軸線方向沉 積探針材料層。這些傳統(tǒng)工藝利用多個微影步驟來堆疊和連接每一層探針材料，從而形成 探針的垂直的多維結(jié)構(gòu)。因此，最終結(jié)構(gòu)(例如，探針彈簧及引腳彈簧)往往具有鋸齒形和 不均勻的輪廓且在各層之間不存在平滑過渡。因此，需要改良傳統(tǒng)的制作工藝以增加良率、 縮短交付周期、降低成本以及改良探針的設計。

發(fā)明內(nèi)容
本文描述一種用于制作電性地連接兩個導電表面的微機電系統(tǒng)(MEMS)互連引腳 的技術(shù)。這些MEMS互連引腳(也稱為“引腳”)是在基板上制作，然后用于另一平臺(例如 探針卡的導引板)。在一實施例中，各引腳包括引腳基座、一個或多個彈簧以及一個或多個 尖端部。引腳形成于“平躺(lying)”位置，意即引腳平躺于與基板表面平行的平面上。通過在引腳下方形成底切并自基板上的錨固結(jié)構(gòu)(“框架”)折斷引腳基座而將引腳自基板分離。然后，將引腳附連到探針卡的應用平臺(“導引板”)。在附連工序中，將引腳提起至 “站立”位置以便只使引腳基座附連到導引板。當引腳進入導引板的槽中后，引腳的一側(cè)接 觸探針基板的背面，而另一側(cè)接觸探針卡印刷電路板(PCB)。本文所述的互連引腳可用于連接帶、連接器、測試插座及半導體測試設備、以及探 針卡。制造互連引腳(也被稱為“彈簧針”)的傳統(tǒng)工藝通常受累于均勻性問題、良率問題、 較長的批量生產(chǎn)交付周期以及高成本。MEMS工藝則能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn)、高生產(chǎn)量、低成本及 短的交付周期。在一實施例中，描述一種取放工藝(pick-and-place process)。在取放工藝中，將 各MEMS互連引腳(或“引腳”)分別與基板分離(“取”)，然后附連(“放”)到處于未包裝 狀態(tài)的應用平臺。此“取放”技術(shù)不僅可提高探針的良率，而且可極大地提高在如何制作及 利用引腳方面的靈活性。例如，可將引腳陣列同時地或每次一個或多個部分地自基板分離。 各探針可附連到相同或不同的應用平臺。此外，附連到相同應用平臺上的引腳可以第一排 列方式制作于基板上，然后以第二排列方式附連到應用平臺上，其中第一排列方式及第二 排列方式可具有不同的引腳間距、不同的引腳取向、或兩者的組合。因引腳是制作于與用于最終應用的平臺不同的基板上，單獨引腳的良率不會直接 影響最終產(chǎn)品的良率。在引腳裝配于探針卡上之前，可選擇可接受的引腳。有缺陷的引腳 可在附連工序之前丟棄或留在基板上。術(shù)語“MEMS互連引腳”或“引腳”在本文中是指由MEMS技術(shù)制作的引腳。應理解， 本文所述的技術(shù)可應用于其他MEMS部件(例如，機械部件、光學部件、電性部件或類似部 件)。通常，]\^]^部件的尺寸介于10\10\1(^111至 5000\5000\500(^111之間。MEMS 部 件的實例包括探針、互連引腳、激光模塊、光學透鏡、微型齒輪、微電阻器、微電容器、微電 感器、微型隔膜、微型繼電器、微型彈簧、波導、微型槽及類似部件。術(shù)語“基板”在本文中是指僅用于制作工藝而不參與探針、互連引腳及探針卡等運 作的基板。基板的形狀可為圓形或矩形的。用于制作MEMS互連引腳的基板的實例包括陶 瓷、玻璃、金屬板、塑料板、任何電介質(zhì)及半導體(例如硅(Si))晶片，但不在此限。與硅基 基板相比，非硅基板提供更多數(shù)量的標準尺寸并且可供用作更厚且非圓形的標準基板。此 夕卜，一些非硅基板對在制作工藝中所用的大多數(shù)化學品呈惰性。包括硅基基板在內(nèi)的大多 數(shù)基板均可在其上面加工MEMS部件?；迳系囊鸭庸げ牧峡稍诓粨p壞基板的情況下被后 續(xù)移除或溶解。因此，除非另外指明，本文所述的用于制作引腳的基板是“可重復使用的基 板”?？芍貜褪褂玫幕蹇稍谝_自其分離且移除殘留物質(zhì)后重復使用于下一批引腳的制 作。術(shù)語“應用平臺”在本文中是指探針卡的部件，其提供用于將所制作的產(chǎn)品 (例如，探針或引腳)附連到上面的平臺。應用平臺可電性地連接到作為電子測試系 統(tǒng)媒介的印刷電路板(PCB)。應用平臺可包括半導體、玻璃、陶瓷(例如，低溫共燒陶 瓷(low-temperature co-fired ceramics ；LTCC)、高 共燒陶瓷(high-temperature co-fired ceramics ；HTCC))、金屬、其他介電材料、有機材料、或上述材料的任何組合，但不 在此限。除探針或引腳之外，應用平臺可包括例如以下這些元件電性連接元件、電性接觸 元件、電性隔離元件、電性接地元件、集成電路(IC)模塊、應用專用集成電路(applicationspecific IC ；ASIC)模塊、介電圖案化元件、導電開口界定元件、機械支撐元件、機械保護元 件、熱傳導元件、靜電放電(electrostatic discharge ；ESD)保護元件、部件限制元件及打 線接合焊盤(wirebonding pad)。應理解，用于探針卡中的引腳可自一個或多個可重復使用的基板制作。用于探針 卡中的引腳可為不同的取向、形狀、尺寸和材料?？啥ㄖ埔_在探針卡中的位置。為讓上述目的、技術(shù)特征何優(yōu)點能更明顯易懂，下文系以較佳實施例配合所附圖 示進行詳細說明。


在附圖中以舉例而非限定方式顯示本發(fā)明的一個或多個實施例，其中相同的標號表示相似的元件，附圖中圖IA-圖IB例示形成有導電層的基板的透視圖及剖視圖；圖2A-圖2B例示應用于導電層的其中形成有開口的第一犧牲層；圖3A-圖3B例示尖端基座的底部及框架的形成；圖4A-圖4B例示接觸尖端的形成；圖5A-圖5B例示引腳的其余部分的形成；
圖6A-圖6B例示平坦化操作；圖7A-圖7B例示第一犧牲層的移除；圖8例示雙側(cè)引腳的結(jié)構(gòu)；圖9例示在引腳基座中具有唇部及扣合端的雙側(cè)引腳；圖10例示鎖定到導向板中的圖9的雙側(cè)引腳；圖11例示沿彈簧的兩側(cè)具有防護壁的雙側(cè)引腳；圖12A-圖12H例示引腳設計的變化；以及圖13A-圖13B例示具有環(huán)繞壁的雙側(cè)引腳。主要元件標號說明11 基板12 覆蓋金屬層23:第一犧牲層28:開口34 尖端基座37 底切38:框架39:凹槽45:接觸尖端51:引腳52:錨固接合部58:引腳基座62:第二犧牲層80:雙側(cè)引腳82 彈簧83 尖端部84:尖端基座85:引腳基座86 接觸尖端88 斷裂表面95 唇部96 扣合端97:導向板110:雙側(cè)引腳111 彈簧112 防護壁114:引腳基座115:尖端部
116:頂部區(qū)域117:底部區(qū)域118:細的頸部119:接觸尖端121:導向單元122:導向單元124 止擋件125 彈簧單元130:引腳131 前壁132 后壁133 側(cè)壁134 尖端部135 彈簧
136:底部兩個層137:中間層138:頂部兩個層139:引腳基座140 孔
具體實施例方式在以下描述中，述及了許多細節(jié)。然而，對于所屬領域的技術(shù)人員而言顯而易見的 是，無需這些具體細節(jié)也可實施本發(fā)明。在一些實例中，以方塊圖形式顯示眾所周知的結(jié)構(gòu) 及裝置而不對其進行詳細顯示，以避免使本發(fā)明模糊不清。參見圖IA-圖7B，圖中顯示用于在基板上制作MEMS互連引腳(也稱作“引腳”) 的工藝的實施例。所述工藝以透視圖及剖視圖兩種形式顯示。所有標注有“A”的圖均為透 視圖，所有標注有“B”的圖均為剖視圖。一些標準或常規(guī)的工藝操作與本發(fā)明的主題不直 接相關、但容易被所屬領域的一般技術(shù)人員所理解，因而在下文說明中可被省略。盡管在圖 IA-圖7B中顯示雙側(cè)引腳，但下述工藝也可應用于單側(cè)引腳的制作。圖IA及圖IB顯示形成于基板11上的覆蓋金屬層12 (例如，金或其他導電材料)。 在一實施例中，為提高對基板11的粘附力，覆蓋金屬層12的底部可涂覆有薄膜(例如，小 于1微米，圖未示出)，也稱作種子層(seed layer)，所述薄膜由不同于覆蓋金屬層12的材 料的導電材料(例如，鉻與金的組合)制成。在一實施例中，覆蓋金屬層12通過電性成形工 藝(也稱作電沉積)沉積而成，例如通過電極電鍍形成。種子層通過薄膜沉積工藝形成，所 述薄膜沉禾只工藝可為熱蒸鍍(thermal evaporation)、電子束蒸鍍(e-beam evaporation)、 濺射沉積(sputteringd印osition)或類似工藝。在圖2A及圖2B中，在覆蓋金屬層12形成于基板11上之后，利用光阻劑圖案形成 具有開口 28的第一犧牲層23。第一犧牲層23由一層金屬(例如銅)或合金制成，該層金屬 和合金是一種不同于覆蓋金屬層12及將形成于基板11上的引腳的材料。第一犧牲層23可 通過電性成形或其他方法形成。在下文所將描述的后續(xù)工藝操作中，第一犧牲層23將自引 腳下方被移除。在一些實施例中，可在進行進一步處理操作之前將第一犧牲層23平坦化。 平坦化可利用機器進行，例如拋光機(lapping machine)、金剛石高速切削刀具(diamond fly-cutter)或類似機器。在形成第一犧牲層23后，剝除光阻劑，以通過開口 28暴露出覆蓋金屬層12或種 子層(圖未示出)。然后，可利用第一微影圖案化模具(例如，光阻劑模具，圖未示出)界定 尖端基座34的底部及框架38的形狀(圖3A及3B)。第一微影圖案化模具放置在第一犧牲 層23上并通過電性成形而被填充以金屬(例如鎳)或合金材料。第一微影圖案化模具在 尖端基座34的底部形成之后被移除。另一選擇為，第一微影圖案化模具可在下一處理操作中被移除，例如，在接觸尖端形成后或在引腳形成后被移除?？蚣?8直接與覆蓋金屬層12或種子層(如果有種子層)接觸。在一實施例中， 在相同的時間周期內(nèi)，通過電性成形使框架38及尖端基座34的底部成形。因此，尖端基座 34的底部與框架38的厚度實質(zhì)相同。因框架38的側(cè)區(qū)域形成于第一犧牲層23的頂部且 框架38的中心區(qū)域形成于覆蓋金屬層12或種子層的頂部，所以框架38的中心區(qū)域具有凹 槽39。在一些實施例中，可通過平坦化來填充凹槽39。根據(jù)客戶的規(guī)范而定，可進行平坦 化操作以使尖端基座34變平。圖4A及圖4B顯示在尖端基座34的相應底部的頂上形成接觸尖端45，各接觸尖端 45的一部分自尖端基座34的相應底部突伸出。在一實施例中，接觸尖端45是通過利用第 二微影圖案化模具(例如，光阻劑模具，圖未示出)限定接觸尖端45的形狀而形成。第二 微影圖案化模具通過電性成形而填充有不同于尖端基座34的材料的金屬(例如銠)或合 金材料。第二微影圖案化模具將在尖端基座45形成后被移除。另一選擇為，第二微影圖案 化模具可在下一處理操作中例如在引腳形成后被移除。如圖5A-圖5B及圖6A-圖6B所示，在尖端基座34的底部及接觸尖端45形成后， 在基板11上形成引腳及框架38的其余部分。在其中尖端基座34(的底部)及引腳51 (除 接觸尖端45外)二者由相同材料(例如鎳)形成的一實施例中，尖端基座34的底部變?yōu)?引腳51的一部分且在以下各圖中未明確地示出。圖5A及圖5B顯示附連到框架38的雙側(cè)引腳51?？墒褂玫谌⒂皥D案化模具(圖 未示出)形成引腳51及框架38的其余部分。第三微影圖案化模具通過電性成形而填充有 導電材料，例如金屬(例如鎳)或合金。在一些實施例中，第一、第二及第三微影圖案化模 具可由相同的材料(例如光阻劑)或不同的材料制成。第三微影圖案化模具還界定引腳基座58與框架38之間的錨固接合部52的形狀。 引腳基座58位于引腳51的兩側(cè)之間。錨固接合部52被成形為在連接引腳基座58與框架 38的接合段的兩側(cè)上具有深V形切口。錨固接合部52的橫截面(由通過引腳基座58與框 架38的接合段進行切割的平面界定)是細且狹窄的區(qū)域。例如，錨固接合部52被成形為 在兩側(cè)上具有深V形切口，使得其橫截面實質(zhì)具有沿探針層的厚度延伸的直線形狀。錨固 接合部52的形狀有利于通過外力使引腳51自框架38分離。在此點處，框架38錨固至覆蓋金屬層12或種子層。在基板11上，引腳51被形成 于“平躺”位置，此意味著引腳51平放在與基板11的表面平行的平面上。圖5B顯示引腳 51沿軸線(I)及軸線(II)的剖視圖。在“平躺”位置上，顯示引腳51的厚度尺寸t垂直于 基板11的表面。軸線(I)延伸穿過兩個尖端基座34，軸線(II)則沿框架38、錨固接合部 52及引腳基座58延伸。軸線(II)可以90度角度或其他角度與軸線(I)相交。軸線(I) 及軸線(II) 二者皆平行于基板11的表面?！捌教伞蔽恢门c當引腳51附連到應用平臺時的 “站立”位置相反。在“站立”位置上，引腳51被提起而使得軸線(I)(連接兩個尖端基座34 的直線)垂直地穿過應用平臺。在形成引腳51后，可將引腳51的表面平坦化以控制引腳51的厚度(圖6A及圖6B)。引腳51可被平坦化至在平行于基板11的表面的平面上實質(zhì)具有相同的厚度，以滿足 客戶的規(guī)范。為在平坦化操作過程中牢固地固定引腳51，預先在整個引腳51上應用第二犧 牲層62。在第一實施例中，第二犧牲層62由與第一犧牲層23相同的材料制成。在剝除或溶解掉預先應用的微影圖案化模具后，進行電性成形操作以生長覆蓋引腳51的第二犧牲 層62 (與第一犧牲層23為相同的材料)。在一替代實施例中，第二犧牲層62可由光阻劑或 由與任何先前應用的微影圖案化模具相同的材料制成。在平坦化后，首先剝除或溶解任何 存留的成型材料或光阻劑。接著，例如通過化學蝕刻或溶解而移除存留的犧牲材料(例如， 第一犧牲層23以及第一實施例中的第二犧牲層62)(圖7A及圖7B)。蝕刻或溶解可一直進 行到所有的犧牲材料均被蝕刻或溶解掉。無需設定用于停止蝕刻或溶解的臨界時間。因框 架38錨固在覆蓋金屬層12或種子層上，第一犧牲層23的完全移除并不會將引腳51完全 自基板11分離。第一犧牲層23移除后在引腳51下方形成底切37。可通過在錨固接合部52處或附近由人工或由機器施加物理力而使引腳51自框架38分離?；?1可在框架38被蝕刻或溶解后重新使用。引腳51的分離可通過在錨固接合部52處或附近相對于基板11的表面施加外力 來進行。所述外力，無論是橫向的力還是向上的力，抑或是通過激光切割，均使狹窄的連接 在錨固接合部52處物理性地斷裂。在狹窄的連接斷裂后，在引腳基座58的遠端(其為引 腳基座58的此前連接至框架38的一側(cè))形成“斷裂”表面。此斷裂表面可與由不使用外 力將探針自基板分離的傳統(tǒng)探針形成方法所界定的表面作為區(qū)分。一般來說，由傳統(tǒng)方法 形成的表面平滑且形狀規(guī)則。而通過強制斷裂所形成的表面(例如引腳基座58的斷裂表 面)一般粗糙且實質(zhì)上不規(guī)則。所屬領域的一般技術(shù)人員將能通過檢查表面的平滑度及形 狀來辨別由斷裂表面所體現(xiàn)的“標志”。在引腳51由金屬制成的情形中，斷裂金屬表面的粗 糙度及不規(guī)則性可通過視覺辨識出且可與通過光阻劑或其他犧牲材料界定的鍍覆金屬表 面作為區(qū)別。應理解，上文在圖IA-圖7B中所述的工藝操作可用于同時制作多個引腳。在一替 代實施例中，用于制作雙側(cè)引腳的相同工藝操作也可用于制作單側(cè)引腳。單側(cè)引腳僅在其 引腳基座的一側(cè)具有彈簧。單側(cè)引腳的引腳基座通過錨固接合部52連接至框架38，且可利 用上述操作自框架38分離。參見圖8，雙側(cè)引腳80的基本結(jié)構(gòu)包括引腳基座85、位于引腳基座85的各側(cè)(如 圖8所示的左側(cè)與右側(cè))上的彈簧82、以及位于各彈簧82的端部的尖端部83。引腳80的 所有部分均可定制，以滿足不同應用的需要。如上文結(jié)合圖IA-圖7B所述，本文所述的引 腳結(jié)構(gòu)可通過至少三個單獨的微影工序形成，這至少三個單獨的微影工序形成尖端基座84 的底部、接觸尖端86、及引腳80的其余部分。引腳基座85在一端具有由于使引腳80自其框架38上斷裂而形成的斷裂表面88。 引腳基座85機械地支撐引腳結(jié)構(gòu)的其余部分，且將引腳牢固地固定至用于特定應用的平臺。 各尖端部83包括尖端基座84及位于各尖端基座84處的一個或多個接觸尖端86。 尖端基座84支撐接觸尖端86，以形成與導電物體的接觸。接觸尖端86被設計成被尖端基 座84金屬“夾在中間”，其中其接觸區(qū)域外露。接觸尖端86的形狀可設計成使引腳80以特 定的力與接觸材料形成良好的電性接觸。兩個尖端部83無需具有相同的形狀。引腳80中 接觸尖端86的形狀及引腳80的各側(cè)的接觸尖端86的數(shù)量無需相同。一些應用需要引腳 與不同材料的兩個表面形成電性接觸?？衫媒佑|尖端86不同的且最優(yōu)化的尖端形狀及 數(shù)量以及彈簧82不同的且最優(yōu)化的彈簧常數(shù)來形成與對應表面的最佳接觸。
當引腳80電性接觸引腳80所連接到的物體的表面時，彈簧82提供順應力 (compliance force) 0彈簧82自引腳基座85的相對側(cè)延伸出以形成雙端引腳。這兩個彈 簧82無需具有相同的形狀及/或彈簧常數(shù)。這兩個彈簧82可設計成具有適合于某一應用 的不同形狀及/或彈簧常數(shù)。在一實施例中，彈簧82的形狀是圓形的一部分或變形的圓形 (例如，半圓、半橢圓、四分之一橢圓或四分之一圓)。彈簧82也可設計成使其寬度(在圖8 中顯示為“W”)沿彈簧長度(顯示為“L”)變化。因彈簧82的形狀可由一個微影模具(如 上述的第三微影圖案化模具)界定且在一個微影操作(例如上文參照圖5A-圖5B所述的 工序)中形成，所以其形狀可具有為任何曲率的平滑曲線或具有其他幾何形狀。可利用更 多微影步驟提供形狀的變化。作為實例，雙側(cè)引腳80可用于形成PCB(圖未示出)與探針卡中的探針陣列平臺 (圖未示出)之間的接觸。引腳80的一端可接觸探針陣列平臺背面上的焊盤，且另一端接 觸PCB焊盤。在圖9所示的實施例中，引腳基座85可設計成在上側(cè)具有“唇部” 95且在下 側(cè)具有“扣合”端96。唇部95可為引腳基座的在兩端沿縱向延伸出的部分?？蓪⒍鄠€引腳 80嵌入并鎖入到在適當位置具有槽的導向板97，以形成引腳陣列(圖10)。然后，將引腳 80通過“唇部”95及“扣合”端96鎖定就位。當PCB、導向板97(加載引腳80)及探針基板 恰當?shù)貙是覍λ鰧适┘舆m當?shù)亩询B力時，可在每一焊盤上實現(xiàn)良好的電性接觸。引腳的形狀可在設計上有所變化，以滿足不同應用的需求。在引腳為單側(cè)引腳的 實施例中，引腳可通過金屬結(jié)合到或通過機械方式鎖定到插座中的焊盤上并用作測試插座 中的引腳。
在另一實施例中，引腳可為雙側(cè)引腳110，具有由防護壁112加以保護的“蛇”形彈 簧111(圖11)。防護壁112用于保護彈簧111并將彈簧111約束在壁112內(nèi)。在一實施 例中，壁112在結(jié)構(gòu)上連接至引腳基座114，并自引腳基座114沿彈簧111的兩側(cè)朝尖端部 115的兩側(cè)延伸。在圖11所示的實施例中，各尖端部115包括緊位于接觸尖端119下面的 頂部區(qū)域116及緊位于彈簧111上面的底部區(qū)域117。頂部區(qū)域116與底部區(qū)域117通過 細的頸部118相連接，頸部118為壁112的終止位置。因此，在此實施例中，壁112延伸至 約束彈簧111并部分地約束尖端部115 (例如，約束底部區(qū)域117)。壁112用于保護彈簧 111并在彈簧壓縮過程中將彈簧約束在壁內(nèi)。壁112在尖端處呈錐形，且尖端部被對應地設 計成錐形，以便防止尖端部自壁中出來。當在測試過程中形成接觸時，接觸尖端有時可被卡 在焊盤或焊錫球上。利用壁來約束尖端有利于將接觸尖端與焊盤或焊錫球分離。此外，在圖11所示的實施例中，壁112的端部朝尖端部115的細的頸部118折轉(zhuǎn) 而形成鈍角。也就是說，壁112在尖端部115處具有錐形的端部。在一實施例中，尖端部 115的底部區(qū)域117具有形狀與壁112的端部相同的頂端。因此，底部區(qū)域117的頂端以與 壁112的錐形端相同的方式呈錐形。當彈簧被拉伸至使尖端部115的底部區(qū)域117接觸壁 112的內(nèi)側(cè)的程度時，形狀的相同允許彈簧111以區(qū)域而非點的形式接觸壁112。在替代實 施例中，壁112的端部可朝尖端部115的細的頸部118折轉(zhuǎn)而形成銳角或直角。底部區(qū)域 117的頂端可以與壁112的端部相同的方式傾斜。應理解，引腳110可具有受壁保護的一側(cè) 及不受壁保護的另一側(cè)。如果引腳110的兩側(cè)均受壁保護，各側(cè)上的壁無需具有相同的形 狀。在此實施例中，引腳110也具有唇部95及扣合端96以用于鎖定到導向板上。在替代實施例中，引腳110可設計成單側(cè)的，不具有防護壁及/或不具有唇部95與扣合端96。 引腳110也可設計成在引腳基座114的一側(cè)上具有一種彈簧形狀、而在引腳基座114的另 一側(cè)上具有另一種彈簧形狀。引腳110以及將在下文描述的所有引腳在其引腳基座114的 一端均具有斷裂面88，斷裂面88是在制作過程中通過分離引腳所形成的。雙側(cè)引腳的其他實例包括“正方形”蛇形引腳(圖12A)、具有屈曲彈簧力的彎曲 引腳(圖12B)、具有以摩擦位移來約束接觸尖端的移動的導向單元121 (引腳基座的延伸 部)的彎曲引腳(圖12C)、在引腳的各側(cè)具有位于同一平面上的兩個對稱彎曲的順應元件 的平衡的雙彎曲部屈曲引腳(balanced two-curve bucklingpin)(圖12D)、具有導向單元 122的平衡的雙彎曲部屈曲引腳(圖12E)、堆疊式“矩形”引腳(圖12F)、雙側(cè)內(nèi)彎引腳(圖 12G)、及在各彈簧單元125中具有止擋件124的雙側(cè)外彎引腳(圖12H)。在圖12C及圖12E 中，導向單元121及122自引腳基座延伸出并用于約束彈簧的運動。各導向單元121及122 具有兩個導軌，這兩個導軌形成開口以接納對應的尖端基座的延伸部。本文所述的所有引 腳均可設計為單側(cè)的、雙側(cè)的、具有防護壁/環(huán)繞壁、及/或具有唇部與扣合端。本文所述 的所有引腳也可設計成具有以下組合在引腳基座的一側(cè)上具有一種彈簧形狀，而在引腳 基座的另一側(cè)上具有另一種彈簧形狀。
通過在制作過程中進行更多的工藝操作及利用更多個層，可產(chǎn)生更復雜的引腳結(jié) 構(gòu)。例如，引腳130可具有由環(huán)繞壁加以保護和約束的彈簧135，所述環(huán)繞壁例如包括前壁 131、后壁132及兩個側(cè)壁133 (圖13A及13B)。圖13A顯示引腳130的各個層，圖13B顯示 引腳130的復合視圖。環(huán)繞壁131-133在結(jié)構(gòu)上連接至引腳基座139。環(huán)繞壁131-133自 引腳基座139沿彈簧135朝尖端部134延伸。環(huán)繞壁131-133用于保護彈簧135并在彈簧 壓縮過程中將彈簧約束在壁內(nèi)。環(huán)繞壁131-133可在端部呈錐形或傾斜，且尖端部134可 設計成對應地呈錐形或傾斜，以便防止尖端部134的底部區(qū)域自壁中伸出。在一實施例中，可在尖端基座形成之前利用一個外加工序?qū)?例如在圖2A-圖2B 及圖3A-圖3B的操作之間進行該外加工序)形成后壁132，且側(cè)壁133的后層可在后壁132 形成之后利用一個另一工序?qū)有纬伞?cè)壁133的前層可在圖6A-圖6B的平坦化操作之后 形成(例如可在圖6A-圖6B與圖7A-圖7B的操作之間進行所述工序)，且前壁131可在 側(cè)壁133的前層形成之后形成。引腳130的底部的兩個層136包括后壁132及側(cè)壁133的 后層。中間層137包括形成于部分地形成的壁內(nèi)的彈簧135，且頂部的兩個層138包括前 壁131及側(cè)壁133的前層。利用這四個外加工序?qū)樱瑥椈?35可在壁131-133的約束下沿 所有方向移動。應理解，彈簧135可為圖9-12中所示的任何彈簧，且可在各側(cè)上具有不同 的形狀及/或彈簧系數(shù)。引腳130既可為單側(cè)的，也可為雙側(cè)的，既可具有也可不具有唇部 及扣合端。環(huán)繞壁131-133是引腳基座139的一部分且是引腳基座139的延伸部。在一實 施例中，前壁131及后壁132在壁上具有孔140，以用于在犧牲蝕刻過程中更快地形成底切 (參見圖7A-圖7B的操作)。通過這些孔，在移除犧牲層以釋放引腳的過程中，蝕刻化學品 可更快地經(jīng)過引腳結(jié)構(gòu)下方或進入引腳結(jié)構(gòu)。因此，已經(jīng)描述一種用于在基板上制作MEMS互連引腳的技術(shù)。應理解，以上說明 旨在作為例示性而非限制性說明。在閱讀并理解以上說明之后，許多其他實施例對于所屬 領域的技術(shù)人員而言將變得顯而易見。因此，本發(fā)明的范圍應參照隨附權(quán)利要求及這些權(quán) 利要求所應具有的整個等價范圍加以確定。
盡管已參照具體實例性實施例描述了本發(fā)明，但應認識到，本發(fā)明并不限于所述 的實施例，而是可在附加權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)以各種修改及改動形式加以實施。綜上 所述，本說明書及附圖應被視為具有例示性意義而非 限制性意義。
權(quán)利要求
一種用于形成微機電系統(tǒng)互連引腳的方法，其特征在于，所述方法包括在基板上形成導電層；在所述導電層上形成犧牲層；在所述犧牲層上形成所述微機電系統(tǒng)互連引腳，所述微機電系統(tǒng)互連引腳具有附連到框架上的引腳基座，所述框架直接接觸所述導電層；以及至少部分地移除所述犧牲層，以使所述微機電系統(tǒng)互連引腳從所述基板分離。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括通過折斷位于所述引腳基座與所述框架之間的接合部，使所述微機電系統(tǒng)互連引腳從 所述基板分離。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括形成具有雙側(cè)彈簧連接到引腳基座的所述微機電系統(tǒng)互連引腳，其中所述引腳包括上 唇部及扣合端，所述扣合端用于放置到板的槽中。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述導電層上形成犧牲層還包括 在所述導電層上形成所述犧牲層，所述犧牲層具有開口以暴露出所述導電層；以及在所述犧牲層上形成所述引腳及所述框架，所述框架通過所述開口直接接觸所述導電層。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，形成微機電系統(tǒng)互連引腳還包括 在第一微影操作中形成所述引腳的尖端基座的底部；在第二微影操作中在所述尖端基座上形成一個或多個接觸尖端；以及 在第三微影操作中在所述基板上形成所述引腳的其余部分。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，還包括形成多個壁，所述壁在結(jié)構(gòu)上連接到所述尖端基座并沿所述微機電系統(tǒng)互連引腳延伸。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述微機電系統(tǒng)互連引腳包括 兩個彈簧，從所述引腳基座的兩個相對的表面延伸出；以及兩個尖端部，各附連到所述彈簧其中之一的一端。
8.一種用于在兩個導電物體之間形成電性接觸的微機電系統(tǒng)(微機電系統(tǒng))互連引 腳，其特征在于，所述微機電系統(tǒng)互連引腳包括引腳基座；兩個彈簧，從所述引腳基座的兩個不同表面延伸出；以及兩個尖端部，各附連到所述彈簧其中之一的一端，所述各尖端部包括用以接觸所述導 電物體其中之一的一個或多個接觸尖端，其中，所述引腳基座的一端具有斷裂表面，所述斷裂表面是通過用力使所述微機電系 統(tǒng)互連引腳從上面制作有所述微機電系統(tǒng)互連引腳的基板上分離而形成。
9.如權(quán)利要求8所述的微機電系統(tǒng)互連引腳，其特征在于，所述兩個彈簧具有不同的 形狀或不同的彈簧常數(shù)。
10.如權(quán)利要求8所述的微機電系統(tǒng)互連引腳，其特征在于，所述兩個尖端部具有不同 數(shù)量的接觸尖端或不同形狀的接觸尖端。
11.如權(quán)利要求8所述的微機電系統(tǒng)互連引腳，其特征在于，所述引腳基座包括多個唇部及用于鎖定到平臺的槽中的多個扣合端。
12.如權(quán)利要求8所述的微機電系統(tǒng)互連引腳，其特征在于，所述彈簧至少其中之一具 有于同一平面上的兩個對稱彎曲的元件。
13.如權(quán)利要求8所述的微機電系統(tǒng)互連引腳，其特征在于，所述引腳基座具有從所述 引腳基座延伸出的兩個引導單元，各用于接納對應尖端部的延伸部，以約束對應彈簧的運 動。
14.如權(quán)利要求8所述的微機電系統(tǒng)互連引腳，其特征在于，還包括防護壁，連接到所述引腳基座并沿所述彈簧的兩側(cè)從所述引腳基座朝所述尖端部延伸。
15.如權(quán)利要求14所述的微機電系統(tǒng)互連引腳，其特征在于，所述壁在所述尖端處呈 錐形并且所述尖端部具有對應的錐形部。
16.如權(quán)利要求8所述的微機電系統(tǒng)互連引腳，其特征在于，還包括多個壁，環(huán)繞所述彈簧并部分地環(huán)繞所述尖端部，用于進行保護及約束，所述壁是所述 引腳基座的延伸以環(huán)繞所述彈簧及部分地環(huán)繞所述尖端部的一部分。
17.如權(quán)利要求16所述的微機電系統(tǒng)互連引腳，其特征在于，所述壁包括多個孔。
18.一種用于在兩個導電物體之間形成電性接觸的微機電系統(tǒng)(微機電系統(tǒng))互連引 腳，其特征在于，所述微機電系統(tǒng)互連引腳包括引腳基座；彈簧，從所述引腳基座的表面延伸出；以及尖端部，附連到所述彈簧的一端，所述尖端部包括一個或多個接觸尖端用以接觸所述 導電物體其中之一；其中，所述引腳基座的一端具有斷裂表面，所述斷裂表面是通過用力使所述微機電系 統(tǒng)互連引腳從上面制作有所述微機電系統(tǒng)互連引腳的基板上分離而形成。
19.如權(quán)利要求18所述的微機電系統(tǒng)互連引腳，其特征在于，還包括 第二彈簧，從所述引腳基座的不同表面延伸出；以及第二尖端部，附連到所述第二彈簧的一端，所述第二尖端部包括一個或多個接觸尖端， 用以接觸所述導電物體中的另一個。
20.如權(quán)利要求18所述的微機電系統(tǒng)互連引腳，其特征在于，所述引腳基座包括多個 唇部及用于鎖定到平臺的槽中的多個扣合端。
全文摘要
本發(fā)明是一種微機電系統(tǒng)(Micro－Electro－Mechanical－System；MEMS)互連引腳及其形成方法，該微機電系統(tǒng)互連引腳形成于犧牲層上，所述犧牲層形成于導電層和基板上。所述MEMS互連引腳具有附連到框架上的引腳基座，所述框架直接接觸導電層。然后至少部分地移除犧牲層，以使所述MEMS互連引腳與基板分離。在一實施例中，所述MEMS互連引腳具有引腳基座、自引腳基座的兩個不同的表面延伸出的兩個彈簧、以及附連到各彈簧的尖端部。所述尖端部包括一個或多個接觸尖端以接觸導電物體。
文檔編號B81B7/02GK101817496SQ20101012096
公開日2010年9月1日 申請日期2010年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月18日
發(fā)明者徐曾洋 申請人:穩(wěn)銀科技股份有限公司