專利名稱:包括納米管探針的探針卡和構(gòu)造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所公開的發(fā)明主題涉及用于測(cè)試集成電路性能的探針卡，并且更具體地，涉及包括納米管探針的探針卡和制造包括納米管探針的探針卡的方法。
2、相關(guān)技術(shù)的描沭
在計(jì)算機(jī)芯片制造產(chǎn)業(yè)中，為了除去缺陷元件并且為了監(jiān)控制造工藝，在制造工藝中必須在不同點(diǎn)測(cè)試集成電路(IC)的性能。為此，已采用各種技術(shù)，然而由于對(duì)IC制造工藝要求的不斷提高，所有這些技術(shù)都面臨挑戰(zhàn)。
為了對(duì)電路進(jìn)行電測(cè)試，必須接觸IC上的焊盤(pad)，即“探測(cè)” IC。這些探針必須能夠與待測(cè)的IC焊盤非常精確地對(duì)齊，并且能夠提供足夠的電流為IC供電以及能夠以低電感提供可靠、低阻的電觸點(diǎn)，以致測(cè)試信號(hào)不會(huì)失真。因?yàn)镮C制造工藝發(fā)展成越來越小的幾何形狀、越來越多的晶體管和更高的時(shí)鐘頻率，對(duì)于用于探測(cè)IC的現(xiàn)有技術(shù)的能力而言，是一大挑戰(zhàn)。較小的幾何形狀導(dǎo)致測(cè)試焊盤尺寸減小，隨之需要探針更好地對(duì)齊以確保它們不會(huì)未接觸到(miss)焊盤。越來越多的晶體管和更高的時(shí)鐘頻率要求探針能夠提供更大量的電流而不會(huì)燒毀或“熔化”探針或者降低探針的物理特性，例如，彈力和疲勞壽命。
IC制造商越來越希望在升高的環(huán)境溫度下測(cè)試IC，以更好地模擬最差情況的環(huán)境條件或者執(zhí)行加速的壽命測(cè)試。為了能夠在150攝氏度的高溫下提供高電流水平，探針的負(fù)擔(dān)日益增加。IC的處理速度提高還要求探針具有低電感以不使被饋送到IC的時(shí)鐘和信號(hào)波形失真，并且將來自IC的波形精確傳輸?shù)奖O(jiān)控測(cè)試設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
所公開的發(fā)明的一個(gè)方面是一種在襯底上構(gòu)造多個(gè)碳納米管束探針的方法。在某些實(shí)施方案中，所述方法包括如下步驟提供具有頂表面和底表面的襯底；在所述頂表面上形成導(dǎo)電焊盤陣列，所述導(dǎo)電焊盤陣列被形成為與待測(cè)試的集成電路上的焊盤陣列成鏡像；在所述導(dǎo)電焊盤陣列中的每個(gè)導(dǎo)電焊盤上施用促進(jìn)碳納米管生長的催化劑；在富含碳的環(huán)境中加熱所述襯底，由此使納米管生長，所述納米管從所述導(dǎo)電焊盤陣列中的每個(gè)導(dǎo)電焊盤向上延伸并且在所述襯底的頂表面上方，從而形成從所述襯底的頂表面上方向上延伸的多個(gè)碳納米管束探針；以及利用導(dǎo)電材料覆蓋多個(gè)碳納米管束探針的每個(gè)。
所公開的發(fā)明的另一個(gè)方面是一種在襯底上構(gòu)造多個(gè)碳納米管束探針的方法。在某些實(shí)施方案中，所述方法包括如下步驟提供具有頂表面、底表面和微孔陣列的襯底，所述微孔鉆穿并連接所述頂表面和所述底表面；提供具有頂表面和底表面的金屬箔，所述金屬箔被配置用于連接襯底的底表面；施用促進(jìn)碳納米管生長的催化劑；將所述金屬箔的所述頂表面接合到所述襯底的所述底表面；在富含碳的環(huán)境中加熱所述金屬箔和所述襯底， 由此造成所述襯底中的所述微孔陣列中的每個(gè)微孔膨脹，從而在所述襯底中形成膨脹的微
4孔陣列；使納米管生長，所述納米管從所述金屬箔的所述頂表面向上延伸，穿過所述襯底中的所述膨脹的微孔陣列中的每個(gè)微孔，并且在所述襯底的頂表面上方，由此形成在襯底頂表面上方向上延伸的多個(gè)碳納米管束探針，所述多個(gè)碳納米管束探針中的每個(gè)基本上填充膨脹的微孔陣列中相應(yīng)的微孔；冷卻所述金屬箔和所述襯底，由此造成所述襯底中的所述膨脹的微孔陣列中的每個(gè)微孔收縮，從而在所述襯底中形成收縮的微孔陣列，所述收縮的微孔陣列中的每個(gè)微孔圍繞包含于所述微孔中的所述多個(gè)碳納米管束探針中的相應(yīng)探針提供冷縮配合(shrink fit)，以將包含于所述微孔中的所述多個(gè)碳納米管束探針中的所述相應(yīng)探針基本上固定于所述襯底；從所述襯底的所述底表面去除所述金屬箔；以及對(duì)與所述襯底的所述底表面鄰近的所述多個(gè)碳納米管束探針中的每個(gè)進(jìn)行鍍敷或形成焊料隆起 (solder bumping)0
所公開的發(fā)明的另一個(gè)方面是一種構(gòu)造從襯底的相對(duì)表面延伸的多個(gè)碳納米管束探針的方法。在某些實(shí)施方案中，所述方法包括如下步驟提供具有頂表面、底表面和微孔陣列的襯底，所述微孔鉆穿并連接所述頂表面和所述底表面；提供具有頂表面和底表面以及孔陣列的第一金屬箔，所述孔鉆穿并連接所述頂表面和所述底表面，所述孔陣列被布置成對(duì)齊所述襯底中的所述微孔陣列；提供具有頂表面和底表面的第二金屬箔，所述第二金屬箔被配置用于接合所述第一金屬箔的底表面；施用促進(jìn)碳納米管生長的催化劑；將所述第一金屬箔的所述頂表面接合到所述襯底的所述底表面，以致所述孔陣列基本上對(duì)齊襯底中的微孔陣列；將所述第二金屬箔的所述頂表面接合到所述第一金屬箔的所述底表面； 在富含碳的環(huán)境中加熱所述第二金屬箔和所述襯底，由此造成所述襯底中的所述微孔陣列中的每個(gè)微孔膨脹，從而在所述襯底中形成膨脹的微孔陣列；使納米管生長，所述納米管從所述第二金屬箔的所述頂表面向上延伸，穿過所述第一金屬箔中的所述孔陣列中的每個(gè)孔和所述襯底中的所述膨脹的微孔陣列中的每個(gè)微孔，并且在所述襯底的所述頂表面上方， 由此形成從所述襯底的所述頂表面上方向上延伸的多個(gè)碳納米管束探針，所述多個(gè)碳納米管束探針中的每個(gè)基本上填充所述膨脹的微孔陣列中的相應(yīng)微孔；以及冷卻所述第二金屬箔和所述襯底，由此造成所述襯底中的所述膨脹的微孔陣列中的每個(gè)微孔收縮，從而在所述襯底中形成收縮的微孔陣列，所述收縮的微孔陣列中的每個(gè)微孔圍繞包含于所述微孔中的所述多個(gè)碳納米管束探針中的相應(yīng)探針提供冷縮配合，以將包含于所述微孔中的所述多個(gè)碳納米管束探針中的所述相應(yīng)探針基本上固定于所述襯底；以及從所述襯底的所述底表面去除所述第一金屬箔和所述第二金屬箔。


為了說明本發(fā)明，附圖示出目前優(yōu)選的所公開的發(fā)明的形式。然而，應(yīng)該理解，所公開的發(fā)明不限于附圖所示的精確布置和工具，其中
圖1是根據(jù)所公開的發(fā)明的某些實(shí)施方案的構(gòu)造包括納米管探針的探針卡的方法的示意圖；
圖2是根據(jù)所公開的發(fā)明的某些實(shí)施方案的包括納米管探針的探針卡的側(cè)視圖；
圖3是根據(jù)所公開的發(fā)明的某些實(shí)施方案的構(gòu)造包括納米管探針的探針卡的方法的示意圖；
圖5A和5B是根據(jù)所公開的發(fā)明的某些實(shí)施方案的包括具有納米管探針的探針卡的組件的側(cè)視圖；
圖6是根據(jù)所公開的發(fā)明的某些實(shí)施方案的構(gòu)造包括納米管探針的探針卡的方法的示意圖；
圖7A和7B是根據(jù)所公開的發(fā)明的某些實(shí)施方案的包括納米管探針的探針卡的側(cè)視圖；
圖8A和8B是根據(jù)所公開的發(fā)明的某些實(shí)施方案的包括納米管探針的探針卡的側(cè)視圖；
圖9是根據(jù)所公開的發(fā)明的某些實(shí)施方案的包括納米管探針的探針卡的側(cè)視圖； 以及
圖10是根據(jù)所公開的發(fā)明的某些實(shí)施方案的納米管陣列的俯視平面圖。
具體實(shí)施方式
所公開的發(fā)明包括探針卡和構(gòu)造探針卡的方法，所述探針卡包括被用作探針的碳納米管陣列，以橋接襯底和被測(cè)IC之間的間隙(gap)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1和圖2，所公開的發(fā)明主題的某些實(shí)施方案包括在襯底104上構(gòu)造多個(gè)碳納米管束探針102的方法100。在106中，方法100包括首先提供具有頂表面108和底表面110的襯底104。襯底104可以是圖案化的硅晶片、多層陶瓷、玻璃或其他類似器件。 襯底104還可以包含跡線，所述跡線從以下進(jìn)一步討論的導(dǎo)電焊盤112布線至間隔更遠(yuǎn)的連接點(diǎn)，所述連接點(diǎn)用作與電測(cè)試設(shè)備的接合部。這些跡線可以掩埋在多層襯底104內(nèi)部從而沒有暴露于納米管處理環(huán)境，并且在襯底上提供了額外的空間以便利高密度應(yīng)用的信號(hào)路由。
接著，在114中，在襯底104的頂表面108上形成導(dǎo)電焊盤112的陣列。導(dǎo)電焊盤 112的陣列被形成為與待測(cè)試的集成電路(未示出)上的焊盤陣列成鏡像。焊盤112通常通過光刻法形成在襯底104上，從而允許緊密的焊盤間距。
然后，在116中，將用于促進(jìn)碳納米管生長的催化劑118(例如，金、鐵等)施用于導(dǎo)電焊盤112陣列中的每個(gè)焊盤。催化劑118誘導(dǎo)焊盤位置處的碳納米管生長。
接著，在120中，在富含碳的環(huán)境中加熱襯底104，由此使納米管生長，所述納米管從導(dǎo)電焊盤112陣列中的每個(gè)焊盤向上延伸并在襯底的頂表面108上方，從而形成在襯底頂表面上方向上延伸的多個(gè)碳納米管束探針102。以誘導(dǎo)納米管形成和生長的方式處理襯底 104。
已知眾多方法將誘導(dǎo)納米管生長，例如，化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、激光消融、弧光放電等。在某些實(shí)施方案中，用于誘導(dǎo)納米管形成和生長的方法100是CVD或PECVD，因?yàn)檫@二者都提供受控的工藝，由此可以通過控制處理時(shí)間來控制納米管的整體長度。通常，在具有諸如丙烷、乙炔、二茂鐵、二甲苯、甲烷等的富含碳的環(huán)境并且可能存在氫、氬和/或氧的爐子中，將襯底加熱至700攝氏度左右的溫度。在這些條件下，碳納米管陣列將會(huì)從焊盤表面“生長”并且填充暴露的焊盤的整個(gè)區(qū)域，從焊盤表面垂直延伸，創(chuàng)建對(duì)齊的納米管的“簇(forest)”。所述陣列將會(huì)使其基部附于焊盤，并且隨后每個(gè)“探針”將由數(shù)千個(gè)對(duì)齊的納米管的陣列構(gòu)成。所述陣列將由多種納米管類型構(gòu)成， 一些是金屬的，而一些是半導(dǎo)電的。然而，將會(huì)存在綽綽有余的金屬類型以用作電觸點(diǎn)來橋接襯底和被測(cè)IC之間的空隙(space)。
再次參照?qǐng)D1，在122中，多個(gè)碳納米管束探針102中的每個(gè)探針被諸如金、鈀等的導(dǎo)電材料覆蓋。
可供選擇地，探針陣列可以“生長”在具有耐高溫能力的襯底上，并且然后被轉(zhuǎn)移到便宜的襯底，例如，印刷電路板。這將允許針對(duì)不需要高溫測(cè)試的應(yīng)用使用便宜的探針卡?，F(xiàn)在參照?qǐng)D3、圖4A和圖4B，所公開的發(fā)明主題的某些實(shí)施方案包括使用金屬箔206 在襯底204上構(gòu)造多個(gè)碳納米管束探針202的方法200，所述金屬箔206涂覆有被粘合到襯底下側(cè)210的合適催化劑208。在212中，方法200包括首先提供具有頂表面214、底表面 210和微孔216陣列的襯底204，所述微孔216鉆穿并連接頂表面和底表面。通常，通過以機(jī)械方式或利用激光在諸如陶瓷的薄襯底中預(yù)鉆出微孔圖案來制備襯底204?？椎奈恢靡话銓?duì)應(yīng)于期望的探針位置并且孔的直徑對(duì)應(yīng)于期望的探針束直徑。
接著，在218中，提供分別具有頂表面220和底表面222的金屬箔206。金屬箔206 被配置用于接合襯底204的底表面222。然后，在224中，向金屬箔206的頂表面220施用促進(jìn)碳納米管生長的諸如金、鐵等的催化劑208。在226中，金屬箔206的頂表面220接合到襯底204的底表面210。
在228中，在富含碳的環(huán)境中加熱金屬箔206和襯底204，由此襯底中的各微孔由于熱膨脹而發(fā)生膨脹，從而在襯底中形成膨脹的微孔216陣列。在230中，納米管生長，以從金屬箔206的頂表面220向上延伸，穿過襯底204中膨脹的微孔216陣列中的每個(gè)微孔， 并且在襯底的頂表面214上方，從而形成從襯底頂表面上方向上延伸的多個(gè)碳納米管束探針202。多個(gè)碳納米管束探針202中的每個(gè)基本上填充膨脹的微孔216陣列中的相應(yīng)微孔。 通常，襯底204和箔206被放置在CVD室中，并且被處理以誘導(dǎo)納米管生長。CVD反應(yīng)通常在大于700攝氏度的溫度下發(fā)生。CVD反應(yīng)氣體進(jìn)入微孔并且在孔的位置誘導(dǎo)納米管生長。 如上所述，納米管穿過襯底的厚度并且延伸超出前襯底表面幾密耳。
在232中，冷卻金屬箔206和襯底204，由此造成襯底中膨脹的微孔216陣列中的每個(gè)微孔收縮，從而在襯底216中形成收縮的微孔陣列。收縮的微孔216陣列中的每個(gè)微孔圍繞包含于其中的多個(gè)碳納米管束探針202中的相應(yīng)探針提供冷縮配合，以將包含于其中的多個(gè)碳納米管束探針中的相應(yīng)探針基本上固定于襯底204。在234中，從襯底204的底表面210去除金屬箔206。通常，使用蝕刻工藝去除金屬箔206，以形成組件235 (不包括箔206)?，F(xiàn)在參照?qǐng)D3和圖4B，在236中，多個(gè)碳納米管束探針202中的每個(gè)探針被鍍敷或被設(shè)置有鄰近襯底204的底表面210的焊料隆起238，從而形成組件M0。
隨后，可以將襯底/探針組件對(duì)齊具有對(duì)應(yīng)的一組接觸焊盤的空隙變換器(space transformer)并且電連接到焊盤，以完成探針卡組件。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5A和圖5B，以上參照?qǐng)D3、圖4A和圖4B描述的方法200可以包括額外的工藝步驟來形成組件300，所述組件300用作空隙變換器302和印刷電路板304之間的接合部，以使它們能很容易地分開從而進(jìn)行替換。一般，可以通過使圖4A和圖4B中的組件 235和240成對(duì)并且使成鏡像的孔圖案背對(duì)背對(duì)齊來形成。
現(xiàn)在參照?qǐng)D6、圖7A和圖7B，某些實(shí)施方案包括構(gòu)造從襯底404的相對(duì)表面延伸的多個(gè)碳納米管束探針402的方法400。在405中，方法200首先包括提供具有頂表面406、 底表面408和微孔410陣列的襯底404，所述微孔410鉆穿并連接頂表面和底表面。[0034]在412中，提供分別具有頂表面416和底表面418的第一金屬箔414以及鉆穿并連接頂表面和底表面的孔420陣列?？?20陣列被布置成對(duì)齊襯底404中的微孔410陣列。另外，在412中，提供分別具有頂表面4 和底表面426的第二金屬箔422。第二金屬箔422被配置用于接合第一金屬箔414的底表面418。
在428中，向第二金屬箔422的頂表面似4施用促進(jìn)碳納米管生長的催化劑430。 在430中，第一金屬箔414的頂表面416被接合到襯底204的底表面408，以致孔420陣列基本上對(duì)齊襯底中的微孔410陣列，并且第二金屬箔422的頂表面似4被接合到第一金屬箔的底表面418。
在432中，在富含碳的環(huán)境中加熱第二金屬箔422和襯底404，由此造成襯底中的各微孔410發(fā)生膨脹，從而在襯底中形成膨脹的微孔410陣列。在434中，納米管生長，以從第二金屬箔422的頂表面424向上延伸，穿過第一金屬箔414中的孔420陣列中的各孔以及襯底404中膨脹的微孔410陣列中的各微孔，并且在襯底的頂表面406上方，從而形成從襯底頂表面上方向上延伸的多個(gè)碳納米管束探針402。多個(gè)碳納米管束探針402的每個(gè)基本上填充膨脹的微孔410陣列中的相應(yīng)微孔。
在436中，冷卻第二金屬箔422和襯底404，由此造成襯底中膨脹的微孔410陣列中的每個(gè)微孔收縮，從而在襯底中形成收縮的微孔410陣列。收縮的微孔410陣列中的每個(gè)微孔圍繞包含于其中的多個(gè)碳納米管束探針402中的相應(yīng)探針提供冷縮配合，以將包含于其中的多個(gè)碳納米管束探針中的相應(yīng)探針基本上固定于襯底。參照?qǐng)D7B，在438中，從襯底404的底表面408分別去除第一金屬箔414和第二金屬箔422，以形成組件440。
對(duì)所公開的發(fā)明主題的實(shí)施方案的變形也是可行的。例如，現(xiàn)在參照?qǐng)D8A和圖 8B，某些實(shí)施方案涉及包括形成組件500的方法，所述組件500包括以箔506為背襯的襯底 504中的錐形微孔502，以當(dāng)納米管束508穿過微孔生長時(shí)引發(fā)納米管束508中更緊密的封裝密度，并且因此引發(fā)更緊密的“冷縮”配合以及一致的納米管束的“剛度”變化。如圖 8B中所示，通常在納米管生長之后用焊料或?qū)щ娦原h(huán)氧樹脂512填充錐形微孔502的背面 510，以形成附著隆起514并形成“塞”以將納米管束508固定于襯底504。
現(xiàn)在參照?qǐng)D9，某些實(shí)施方案涉及用于形成組件600的方法，所述方法包括鉆出傾斜的微孔602，以引發(fā)納米管束604在以箔610為背襯的襯底608的頂表面606上以某一角度出現(xiàn)，以獲得探針不同的恢復(fù)力特性和/或不同的刷擦動(dòng)作(scrubbing action)。
圖3至圖9中描述的各實(shí)施方案可以采用已知的方法來協(xié)助傳遞納米管/襯底組件。一種已知的方法包括將聚(二甲基硅氧烷)(PDMQ液體傾倒在納米管上并且對(duì)其進(jìn)行固化，直到形成聚合物。在這種情況下，使用聚合物來幫助將納米管束附著到襯底。然后將箔從聚合物、襯底和納米管組件剝離，并且將組件傳遞到空隙變換器。在組件中并入剛性襯底便利利用空隙變換器操縱并對(duì)齊襯底組件。當(dāng)與諸如聚合物膜或硅晶片的柔性或易碎的空隙變換器接合時(shí)，還提供剛性和支撐。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1、圖2和圖10，在某些實(shí)施方案中，可以將襯底104上的焊盤112圖案化，以創(chuàng)建納米管的同軸布置，其中納米管的內(nèi)環(huán)700形成信號(hào)焊盤而納米管的外環(huán)702 布線至接地面，從而進(jìn)一步限制探針之間的串?dāng)_。
在某些實(shí)施方案中，可以利用納米管的電子發(fā)射性質(zhì)在真空環(huán)境中制造非接觸性的探針。這種性質(zhì)目前被探索作為顯示技術(shù)。在涉及低電流要求的特定測(cè)試應(yīng)用中，電子被傳遞通過探針和IC焊盤之間的小間隙，而實(shí)際上不會(huì)與焊盤形成物理接觸。這就避免了由于物理接觸而使焊盤或探針受損或被污染的風(fēng)險(xiǎn)。
在某些實(shí)施方案中，通過去除外管上的覆蓋物以允許內(nèi)管向外伸縮，從多壁式納米管開發(fā)出伸縮探針。已證實(shí)的是，通過將不同電荷應(yīng)用于內(nèi)管和外管，可以造成內(nèi)管延伸并橋接兩個(gè)觸點(diǎn)之間的間隙。
在某些實(shí)施方案中，使用包含乙烯和石蠟油的CVD工藝，誘導(dǎo)形成所謂的“巨大碳納米管(colossal carbon nanotube)，，。
所公開的發(fā)明主題提供了優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)的多種益處和優(yōu)點(diǎn)。利用納米管探針形成的探針卡允許這樣測(cè)試IC，其中節(jié)距(pitch)更緊密、電流容量更高、平面性改進(jìn)、無須使用機(jī)械組件和操縱操作、電感非常低、有可能在高溫下進(jìn)行整個(gè)晶片探測(cè)并且更容易清潔探針。
如上所述，在某些實(shí)施方案中，可以通過誘導(dǎo)納米管陣列垂直于襯底生長來構(gòu)建探針卡。納米管陣列用作電觸點(diǎn)或“探針”，用于橋接襯底和被測(cè)器件之間的空隙。通過直接在襯底上“生長”觸點(diǎn)，這些觸點(diǎn)可以被一起放置成比采用傳統(tǒng)曲梁(buckling beam)技術(shù)將可能形成的更靠近。納米管的獨(dú)特物理特性(非常高的強(qiáng)度、非常高的電流容量和彈性彎曲)提供了優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)。
通過直接在襯底上“生長”觸點(diǎn)，這些觸點(diǎn)可以被一起放置成比采用傳統(tǒng)曲梁技術(shù)將可能形成的更靠近，從而允許緊密節(jié)距的探測(cè)。由于組成陣列的各個(gè)納米管是非常小的， 因此對(duì)襯底焊盤的尺寸沒有實(shí)際限制，因?yàn)閷⒃诤副P上裝配幾十萬的納米管。另外，可以通過改變其上生長了陣列的焊盤的直徑來控制探針陣列的“剛度”。由于探針是“生長的，，而非傳統(tǒng)地是組裝的，因此僅通過焊盤的光刻限定的陣列的放置公差來限制對(duì)齊，所述公差是良好的并且與IC焊盤自身的位置公差是可比的。與之相比，傳統(tǒng)的探測(cè)技術(shù)是一些元件的組裝，這些元件都具有其自身的公差，而公差的積累限制了探針的對(duì)齊精度能力。
盡管納米管的尺寸小，但是由于電子流的“發(fā)射”性質(zhì)，因此納米管也可以操縱大量的電流。各個(gè)納米管是沒有大缺陷的，從而允許對(duì)于電子流具有非常低的電阻。結(jié)果，納米管陣列可以操縱比可以穿過傳統(tǒng)探針的電流明顯更大的電流，所述傳統(tǒng)探針由具有相同的總橫截面面積的塊材(例如，鈹銅)制成。它們還與高溫測(cè)試相兼容。
納米管還表現(xiàn)出良好的機(jī)械特性。由于沒有缺陷，已經(jīng)證實(shí)了各個(gè)納米管可以彎曲到極限角度，依舊彈性返回到其初始形狀。它們的抗拉強(qiáng)度比鋼大十倍。納米管陣列已表現(xiàn)出能夠被重復(fù)壓縮到其初始長度的15%。這些獨(dú)特的物理特性使它們成為理想探針并且提供優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)。它們的高強(qiáng)度和彈性特性允許納米管比傳統(tǒng)探針可能的明顯更短，同時(shí)仍然提供足夠的柔量(compliance)，以允許被測(cè)IC的焊盤高度發(fā)生變化。 通常，由于焊盤高度和晶片厚度變化，導(dǎo)致至少3密耳的柔量將是必要的。納米管探針可以生長4密耳這么短，從而允許適于超高頻率測(cè)試的非常低的電感。
通過利用納米管束頂端的相對(duì)表面粗糙度，可以完成對(duì)納米管束探針的清潔。由于在納米管上沒有懸掛共價(jià)鍵，因此納米管探針不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以非導(dǎo)電性氧化物往往不在探針頂端形成。與污染物接觸的下表面區(qū)域往往減小了納米管探針與污染物之間的范德華引力。通過使納米管探針陣列接觸平滑表面，例如，石英、釕、氮氧化鉭等，往往使來自納米管探針的污染物由于其較大的范德華引力而被傳遞到更平滑的表面。
9[0051] 盡管已參照所公開的發(fā)明的實(shí)施方案描述和說明了所公開的發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以對(duì)所公開的實(shí)施方案的特征進(jìn)行組合、重新布置等，以在本發(fā)明的范圍內(nèi)產(chǎn)生另外的實(shí)施方案，并且在不偏離本申請(qǐng)的精神和范圍的情況下，可以在其中進(jìn)行各種其他變化、省略和添加。
權(quán)利要求
1.一種在襯底上構(gòu)造多個(gè)碳納米管束探針的方法，所述方法包括提供具有頂表面和底表面的襯底；在所述頂表面上形成導(dǎo)電焊盤陣列；在所述導(dǎo)電焊盤陣列中的每個(gè)導(dǎo)電焊盤上施用促進(jìn)碳納米管生長的催化劑；以及在富含碳的環(huán)境中加熱所述襯底，由此使從所述導(dǎo)電焊盤陣列中的每個(gè)導(dǎo)電焊盤向上延伸的納米管生長。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中所述導(dǎo)電焊盤陣列被形成為與待測(cè)試的集成電路上的焊盤陣列成鏡像。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中所述碳納米管在所述襯底的所述頂表面上方生長，由此形成在所述襯底的所述頂表面上方向上延伸的多個(gè)碳納米管束探針。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，還包括利用導(dǎo)電材料覆蓋所述多個(gè)碳納米管束探針中的每個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中所述導(dǎo)電焊盤包括第一同心環(huán)和第二同心環(huán)，所述第一同心環(huán)是接地環(huán)并且所述第二同心環(huán)是信號(hào)焊盤。
6.一種在襯底上構(gòu)造多個(gè)碳納米管束探針的方法，所述方法包括提供具有頂表面、底表面和微孔陣列的襯底，所述微孔鉆穿并連接所述頂表面和所述底表面；提供具有頂表面和底表面的金屬箔；向所述金屬箔的所述頂表面施用促進(jìn)碳納米管生長的催化劑；將所述金屬箔的所述頂表面接合到所述襯底的所述底表面；在富含碳的環(huán)境中加熱所述金屬箔和所述襯底，由此造成所述襯底中的所述微孔陣列中的每個(gè)微孔膨脹，從而在所述襯底中形成膨脹的微孔陣列；使納米管生長，所述納米管從所述金屬箔的所述頂表面向上延伸，穿過所述襯底中的所述膨脹的微孔陣列中的每個(gè)微孔，以形成多個(gè)碳納米管束探針；冷卻所述金屬箔和所述襯底，由此造成所述襯底中的所述膨脹的微孔陣列中的每個(gè)微孔收縮，從而在所述襯底中形成收縮的微孔陣列；以及從所述襯底的所述底表面去除所述金屬箔。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的方法，其中所述金屬箔被配置用于接合所述襯底的所述底表
8.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的方法，其中所述碳納米管生長在所述襯底的所述頂表面上方，由此形成在所述襯底的所述頂表面上方向上延伸的多個(gè)碳納米管束探針。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的方法，其中所述多個(gè)碳納米管束探針中的每個(gè)基本上填充所述膨脹的微孔陣列中的相應(yīng)微孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的方法，其中所述收縮的微孔陣列中的每個(gè)微孔圍繞包含于所述微孔中的所述多個(gè)碳納米管束探針中的相應(yīng)探針提供冷縮配合，以將包含于所述微孔中的所述多個(gè)碳納米管束探針中的所述相應(yīng)探針基本上固定于所述襯底。
11.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的方法，其中以不垂直于所述襯底的所述頂表面的角度鉆出所述微孔陣列，由此造成所述納米管以不垂直于所述襯底的所述頂表面的角度生長。
12.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的方法，其中所述微孔陣列中的每個(gè)微孔是錐形的。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的方法，還包括向所述微孔陣列提供焊料或環(huán)氧樹脂回填物。
14.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的方法，還包括對(duì)與所述襯底的所述底表面鄰近的所述多個(gè)碳納米管束探針中的每個(gè)進(jìn)行鍍敷或形成焊料隆起。
15.一種構(gòu)造從襯底的相對(duì)表面延伸的多個(gè)碳納米管束探針的方法，所述方法包括 提供具有頂表面、底表面和微孔陣列的襯底，所述微孔鉆穿并連接所述頂表面和所述底表面；提供具有頂表面和底表面以及孔陣列的第一金屬箔，所述孔鉆穿并連接所述頂表面和所述底表面；提供具有頂表面和底表面的第二金屬箔； 施用促進(jìn)碳納米管生長的催化劑；將所述第一金屬箔的所述頂表面接合到所述襯底的所述底表面； 將所述第二金屬箔的所述頂表面接合到所述第一金屬箔的所述底表面； 在富含碳的環(huán)境中加熱所述第二金屬箔和所述襯底，由此造成所述襯底中的所述微孔陣列中的每個(gè)微孔膨脹，從而在所述襯底中形成膨脹的微孔陣列；使納米管生長，所述納米管從所述第二金屬箔的所述頂表面向上延伸，穿過所述第一金屬箔中的所述孔陣列中的每個(gè)孔和所述襯底中的所述膨脹的微孔陣列中的每個(gè)微孔，并且在所述襯底的所述頂表面上方，由此形成從所述襯底的所述頂表面上方向上延伸的多個(gè)碳納米管束探針，所述多個(gè)碳納米管束探針的每個(gè)基本上填充所述膨脹的微孔陣列中的相應(yīng)的微孔；以及冷卻所述第二金屬箔和所述襯底。
16.根據(jù)權(quán)利要求
15所述的方法，其中所述孔陣列被布置成對(duì)齊所述襯底中的所述微孔陣列。
17.根據(jù)權(quán)利要求
15所述的方法，其中所述金屬箔被配置用于接合所述第一金屬箔的所述底表面。
18.根據(jù)權(quán)利要求
15所述的方法，其中所述第一金屬箔中的所述孔陣列基本上對(duì)齊所述襯底中的所述微孔陣列。
19.根據(jù)權(quán)利要求
15所述的方法，其中冷卻造成所述襯底中的所述膨脹的微孔陣列中的每個(gè)微孔收縮，由此在所述襯底中形成收縮的微孔陣列，所述收縮的微孔陣列中的每個(gè)微孔圍繞包含于所述微孔中的所述多個(gè)碳納米管束探針中的相應(yīng)探針提供冷縮配合，以將包含于所述微孔中的所述多個(gè)碳納米管束探針中的所述相應(yīng)探針基本上固定于所述襯底。
20.根據(jù)權(quán)利要求
15所述的方法，還包括從所述襯底的所述底表面去除所述第一金屬箔和所述第二金屬箔。
專利摘要
公開了在襯底上構(gòu)造多個(gè)碳納米管束探針的方法。在某些實(shí)施方案中，所述方法包括如下步驟提供具有頂表面和底表面的襯底；在所述頂表面上形成導(dǎo)電焊盤陣列，所述導(dǎo)電焊盤陣列被形成為與待測(cè)試的集成電路上的焊盤陣列成鏡像；在所述導(dǎo)電焊盤陣列中的每個(gè)導(dǎo)電焊盤上施用促進(jìn)碳納米管生長的催化劑；在富含碳的環(huán)境中加熱所述襯底，由此使納米管生長，所述納米管從所述導(dǎo)電焊盤陣列中的每個(gè)導(dǎo)電焊盤向上延伸并在所述襯底的頂表面上方，從而形成從所述襯底的頂表面上方向上延伸的多個(gè)碳納米管束探針；以及，利用導(dǎo)電材料覆蓋多個(gè)碳納米管束探針中的每個(gè)。
文檔編號(hào)G21K7/00GKCN102224548SQ200980147125
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2009年9月29日
發(fā)明者A·布蘭多夫 申請(qǐng)人:溫特沃斯實(shí)驗(yàn)室公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan