(57)【要約】頑強な機械的構造が提供されることによって、基板上に形成された小さな土台構造が基板表面から離れることが防止される。強化された構造は、シード層上の土台金属層をメッキすることによって、次いで、メッキされた土台構造を、エポキシのような接着ポリマー材料内に嵌め込むことによって形成される。次いで、スプリングプローブのようなコンポーネントは、メッキされた土台上に構築され得る。接着ポリマー材料は、メッキされた土台に取り付けられたスプリングプローブのようなエレメントに加わる力に対抗し、金属土台構造の基板表面への接着をより確実なものとする。
2007534947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の金属土台の接続を強化する方法であって、
該基板の上に接着材料を提供するステップであって、該接着材料は該金属土台の面と接触する、ステップを包含する、方法。
【請求項２】
前記金属土台は、
第一の金属層パッドを形成するようにフォトリソグラフィを使用してパターニングするステップと、
該パッド上に第二の金属層を提供するステップと
によって形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記接着材料層が、前記第二の金属層によって覆われない前記第一の金属層の最表面の一部分と接触するようにさらに提供される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第二の金属層の全ての露出された表面を覆う前記接着材料層を提供するステップと、
該第二の金属層を露出するように該接着材料層を平坦化するステップと
をさらに包含する、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記第二の金属層を第三の金属層を用いてメッキするステップをさらに包含する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記金属土台は、
前記基板の上にマスク材料を付与するステップと、
開口部を形成するように、フォトリソグラフィを用いて該マスク材料をパターニングするステップと、
該土台を形成するように該開口部に金属を付与するステップと、
該マスク材料を除去するステップと
によって形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記金属土台は、
前記基板の上にマスク材料を付与するステップと、
開口部を形成するように、フォトリソグラフィを用いて該マスク材料をパターニングするステップと、
犠牲ポストを形成するように該開口部内に導電性金属を付与するステップと、
該マスク材料を除去するステップと、
第二のマスク材料を付与するステップと、
該犠牲ポストの周囲に第二の開口部を形成するように、フォトリソグラフィを用いて該マスク材料をパターニングするステップと、
該第二の開口部に該土台を形成するように第二の金属を付与するステップと、
該第一の金属を露出させるように、該土台の周囲に付与された前記接着材料を該第一および第二の金属とともに平坦化するステップと、
ウェルを有する該土台を残すように該第一の金属を除去するステップと
によって形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記金属土台は、前記基板から離れて形成され、次いで、該基板に取り付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記金属土台は、
犠牲基板を提供するステップと、
該犠牲基板上に該金属土台を形成するように、フォトリソグラフィを用いてパターニングするステップと、
該金属土台をサポートするために使用される該基板に該金属土台を取り付けるステップと、
該犠牲基板を除去するステップと
によって、形成され、該基板に取り付けられる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記基板は、ポリイミドの層がかぶさる多層のセラミックを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記基板は、
多層のセラミック、多層の有機物、金属マトリックス、半導体および金属からなる群より選択される材料を含んだベース材料と、
該ベース材料上に形成されたコーティング材料であって、前記土台が該コーティング材料上に形成され、該コーティング材料は、ポリイミド、ＢＣＢ、ＦＲ４、セラミック、ポリマーおよび充填ポリマーからなる群より選択される材料を含む、コーティング材料と
を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記接着材料はエポキシを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記接着材料は、強化剤として機能する粉末を充填されたエポキシを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記粉末は、炭化珪素、酸化珪素、窒化珪素、炭化チタニウム、窒化チタニウム、酸化チタニウム、酸化アルミニウムおよび窒化アルミニウムからなる群のうちの少なくとも１つを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第三の金属層にワイヤをボンディングするステップと、
弾性材料を用いて該ワイヤをコーティングするステップと
をさらに包含する、請求項４に記載の方法。
【請求項１６】
基板と、
該基板上に提供された金属土台と、
該基板の上に提供された接着材料であって、該金属土台の面と接触する、接着材料と
を備える、サポート構造。
【請求項１７】
前記金属土台は、該金属土台内に配置されたウェルを備える、請求項１６に記載のサポート構造。
【請求項１８】
前記金属土台は、
前記基板の上に横たわる第一の金属シード層と、
該第一の金属シード層の上に横たわる第二の金属シード層と
を備える、請求項１６に記載のサポート構造。
【請求項１９】
前記接着材料層は、前記第一の金属シード層の最表面の一部分とさらに接触する、請求項１８に記載のサポート構造。
【請求項２０】
前記基板は、セラミック上に提供された有機誘電体を備え、
前記接着材料はエポキシを含む、請求項１６に記載のサポート構造。
【請求項２１】
前記基板の第一の層は、多層のセラミック、多層の有機物、金属マトリックス、半導体および金属からなる群より選択される材料を含み、
第二の層は、ポリイミド、ＢＣＢ、ＦＲ４、セラミック、ポリマーおよび充填ポリマーからなる群より選択される材料を含む、請求項１６に記載のサポート構造。
【請求項２２】
前記土台は、中央に多角形の形状を有し、該中央の多角形から拡がるアンカーを有する、請求項１６に記載のサポート構造。
【請求項２３】
前記土台に取り付けられたスプリングプローブをさらに備える、請求項１６に記載のサポート構造。
【請求項２４】
基板と、
該基板上に提供された金属土台と、
該基板の上の誘電材料であって、該金属土台の面と接触する、誘電材料と
を備える、サポート構造。
【請求項２５】
前記誘電材料は、ポリマーを含む、請求項２４に記載のサポート構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、マイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）を頑強に実装するための基板表面上の機械的構造の製造に関する。より特定的には、本発明は、ウェハ上の集積回路のテスト用プローブカード上で使用されるスプリングプローブを頑強に実装するための基板表面上に提供される構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械的構造は、様々な用途の基板表面上に作成される。基板表面には、ポリマー、金属、セラミック、半導体などが含まれる。典型的には、電気的コンタクトを形成するには、金属シード層は、基板表面に堆積され、機械的構造を実装するためのボンドパッドを形成する。ＭＥＭＳのようなより小さな構造に適応するために、あるいは、アレイ内の小さな構造間の限られた間隔に適応するため、ボンドパッドのサイズが小さくなるにつれ、特に、ボンドパッド上に形成される機械的構造に加えられる大きな力によって、基板から金属シード層の剥離または破壊が発生しやすくなってきた。このように、金属シード層が基板から離れないように、頑強なサポート構造を提供することが望ましくなっている。
【０００３】
基板表面上に実装されたＭＥＭＳ構造の一例は、図１に示すように、ウェハ上のテストコンポーネント用プローブカードを形成するために使用されるスプリングプローブを含む。典型的なスプリングプローブ２は、図１に示されるが、基板８上の層６の最上部に提供される金属シード層４に取り付けられる。層６は、オプションである。なぜなら、金属シード層４は、基板８に直接接続され得るからである。層６は、典型的には絶縁体であるが、シード層４が金属であり、基板８の上に金属−誘電体層を形成する場合、導電性でもあり得る。シード層４を形成する金属には、銅、金、銀、パラジウム、タングステン、チタン、アルミニウム、ニッケル、または、スプリングプローブ２をボンディングしやすくする材料、あるいは、スプリングプローブ２を形成するためのさらなる電気メッキを容易にする材料を含む。代替的に、これら２つ以上の材料（例えば、チタン−タングステン、銅−ニッケル−金など）からなる二層、多層または合金が、シード層４を提供し得る。層６を形成する絶縁体は、ポリイミド（ＰＩ）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ＦＲ４、セラミック、充填ポリマーまたは他の材料であり得る。基板８は、典型的には、多層のセラミック材料であるが、多層の有機、金属マトリックス、金属、半導体、あるいは、その他であり得る。スプリングプローブ２は、典型的には、ニッケルコバルトのような弾力材料１２に囲まれた細い金ワイヤ１０からなる。この弾力材１２は、電気伝導性を最大化するために金メッキ１４の薄い層が提供されている。層６上へのスプリングプローブ２の製造は、層６上への金属シード層４の付与を伴い、次いで、引き続くワイヤ１０のボンディングとパターニング、および、ワイヤ１０のメッキを伴い、層１２および層１４を形成する。最終的プローブ２は、人間の髪の毛の直径程度である。ウェハテスト用に使用されるスプリングプローブの更なる詳細は、特許文献１（発明の名称「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔａｃｔｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ａ  Ｓａｃｒｉｆｉｃｉａｌ  Ｍｅｍｂｅｒ」、特許文献２（発明の名称「Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｓ  ａｎｄ  Ｔｉｐｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓａｃｒｉｆｉｃｉａｌ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」）に記載されており、これら双方の文献は、本明細書に参考として援用される。本明細書において参考として援用される特許文献３（発明の名称「Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ」）に記載されているような図２のスプリングプローブ２に似たような別のタイプのスプリングプローブは、基板表面上に提供される金属シード層に取り付けられる。スプリングプローブが参照されたが、他の機械的構造も基板上に実装され得て、以下に記載される本発明の機構から恩恵を受け得る。
【０００４】
ウェハ上の集積回路（ＩＣ）の密度が高くなると、ＩＣテスト用プローブカード上で使用されるアレイ内のスプリングプローブ間の間隔も同様に小さくなるということが必要とされる。アレイ内のスプリングプローブ間の間隔が小さくなるということは、金属シード層内に形成されるボンドパッドの寸法も小さくなることを意味する。ボンドパッドが小さくなるにつれ、その下にある基板材料へのシード層の絶対破壊強度または絶対破砕強度は重要になってきた。
【０００５】
図２は、ウェハ上のＩＣテスト中にプローブのスプリングに加わる力Ｆが、どのように金属シード層のパッドに影響を及ぼし、ポリイミド表面から離れる得かを示す。図に示すように、スプリングプローブ２に加えられた力Ｆは、金属シード層のパッド４に影響を及ぼし得るので、エリア１６内の基板６から離され得る。
【０００６】
シード層上に形成された構造（例えば、スプリングプローブ）の機械的頑強さは、（１）シード層と基板表面との間のコンタクトエリアのサイズ、（２）基板の表面前処理（ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ）、（３）シード層と、そのシード層が形成される基板表面との間の密着度に依存する。水和／脱水条件のようなプロセス条件のマイナーな変化は、シード層と基板との間の密着強度の劣化に影響を及ぼし、基板表面へのシード層接続を破局的な損傷へと導き得る。場合によっては、頑強なパーツは、製造され得ない。なぜなら、このような頑強な構造に要求される剥離強度は、そのパーツが形成される基板へのシード層の密着強度を超えるからである。
【０００７】
力が基板上の構造に加えられたとき、基板表面上に形成された小さなボンドパッドまたは機械的構造が基板表面から引き離されないように、頑強な機械的構造を提供することが望ましい。
【特許文献１】米国特許第５，４７６，２１１号明細書
【特許文献２】米国特許第５，９９４，１５２号明細書
【特許文献３】米国特許第６，２５５，１２６号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（概要）
本発明に従うと、頑強な機械的構造が提供され、基板上に形成された機械的構造が基板表面から引き離されるのを防止する。
【０００９】
強化された構造は、金属シード層上に追加の金属層をメッキして、土台を形成することによって、次いで、メッキされた土台構造をエポキシまたは充填エポキシのような接着材料の中に埋め込むことによって、形成される。次いで、プローブスプリングのようなコンポーネントは、堆積された土台上に構築され得る。あるいは、ハンダ付けまたはマス接合（ｍａｓｓ  ｊｏｉｎｉｎｇ）によって土台に移動され得る。接着材料は、土台に形成されたエレメントあるいは土台に取り付けられたエレメントに加えられる力に対抗することによって、機械的頑強度を改善するのに役立つ構造を形成する。これによって、土台は、土台が形成された基板から離れるのを防止する。
【００１０】
一実施形態において、土台の形成は以下のステップ：
（ａ）金属シード層パッドおよび基板表面の上にマスク材料を付与し、金属シード層の部分の上に、第二の金属メッキ層用の開口部をパターニングするステップと、
（ｂ）開口部の中に第二の金属メッキ層を付与し、マスク材料を除去するステップと、
（ｃ）基板表面、金属シード層パッドおよび第二の金属メッキ層の上に接着材料の層を提供するステップと、
（ｄ）接着層を平坦化して、第二の金属メッキ層を露出するステップと、
（ｅ）（オプションとして）第三の金属層を用いて、第二の金属層をメッキするステップとで、行われる。
スプリングプローブまたは他の小さな構造は、次いで、土台または第三の金属層に形成または接合され得る。代替的な実施形態において、第三の金属層は使用されない。更なる代替において、土台は、金属シード層のない基板の上に直接形成される。更なる実施形態において、土台はスプリングプローブまたは他の機械的構造を挿入するためのウェルを含む。スプリングプローブまたは他の機械的構造は、次いで、ハンダ付け、ロウ付けまたは接着剤の使用によって、取り付けられ得る。土台は、第一の実施形態のステップ（ａ）〜（ｅ）と同様のステップを用いて、基板上に形成されるが、追加の犠牲金属ウェル材料がして、土台材料内に形成される。これは、犠牲金属ウェル材料が、後にエッチング除去または溶解除去され得て、土台をウェルとともに残すためである。
【００１１】
更なる実施形態において、記載される実施形態の１つ以上の土台ポストは、基板から離れて形成され、次いで基板に移され、ハンダ付け、ロウ付け、または接着剤の使用のような手段によって取り付けられる。強化材料は、次いで、取り付け後に、土台ポストの周囲に付与され、強化材料および土台ポストは、平坦化される。更なる実施形態において、強化材料に埋め込められた土台ポストを残して、基板はエッチング除去される。
【００１２】
本発明の更なる詳細は、添付図面の助けを借りて説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図３Ａは、本発明に従うスプリングプローブをサポートする頑強な機械的構造を示す。この構造は、スプリングプローブ２をサポートするボンドパッド４の上に形成された土台、土台の周囲に提供された強化絶縁層２２、および、土台上に形成されたスプリングプローブ２に加えられる力Ｆを示す。図３Ａは、図１〜図２で記載したように、絶縁コーティング層６を有する基板８、および、層６上に形成された金属シード層ボンドパッド４を含む。図３Ａにおいて、図１および図２から繰り越されたコンポーネントは、同じよう符号を付されており、これは、以下に続く図面において繰り越されたコンポーネントにも同様である。
【００１４】
土台を提供するために、図３Ａは、金属シード層４全体にわたって付与された金属メッキ層２０を含む。スプリングプローブ２は、金属メッキ層２０上に構築されて示される。誘電体材料２２は、露出したポリマー表面６全体にわたって、金属シード層パッド４の端部の周囲に、金属メッキ層２０の端部の周囲に、金属パッド４の最上部の部分で、そして、スプリングプローブ構造２の部分の周囲に提供される。誘電体材料２２の例としては、エポキシ、アクリル系接着剤、シリコーンまたはその他のポリマーを含む。また、誘電材料は、強化粉末で充填された類似ポリマー（例えば、炭化珪素、酸化珪素、窒化珪素、炭化タングステン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化チタニウム、窒化チタニウム）、あるいは、ポリマーに対する体積比率が０〜９９％である他の適切なフィラー材料であり得る。特に好ましい範囲は、体積比３０〜６０％である。好ましい体積比率は、粒子のサイズ分布の性質によって変化する。粒子サイズは、粒子が隣接する構造間のスペースを充填するように選択されるべきである。場合によっては、金属または炭素の導電粉末が望ましいこともある。一般的に、業界で知られる強化剤として使用されるポリマー用フィラーは、全て候補材料である。金属シード層４は、ルーティングライン２４を介して、基板８の相対する側に出るライン２５に相互接続するビアまたは導電ライン２３の上に形成される。電気ルーティング経路は、このように、ライン２３〜２５を介して、また、金属シード層４を介して、そして金属メッキ層２０を介して、最上部に形成される構造２に提供される。基板８は、基板８の第一の表面上の１つの位置にあるパッドから、反対面上の異なる位置のコンタクトへと信号をルーティングする「スペース変成器」として描かれている。しかしながら、代替的な基板配置も使用され得る。例えば、ライン２３が、基板８を介して、反対面に、直接垂直に提供されるビアである。
【００１５】
図３Ａに示すように、スプリングプローブ２または取り付けられ得る他の構造に加わる力Ｆは、非接着性の誘電材料２２内の土台構造上で、水平な力Ｆｈと垂直な力Ｆｖとに変化する。基板６への金属パッド４の接着は、図１〜図２の構造に比べ、図３Ａの構造は強化されている。しかしながら、それでも、垂直な力Ｆｖは、土台構造を誘電材料２２の垂直な壁に沿って滑らせ、金属シード層パッド４を層６から外す可能性がある。
【００１６】
図３Ｂは、スプリングプローブ２のベースを覆わない強化層２２の代替を示す。土台層２０と同じレベルに（ｌｅｖｅｌ  ｗｉｔｈ）提供される強化層材料２２は、スプリングプローブ２のような構造の取り付けを簡略化し得る。対照的に、土台２０上の構造の鋳造は、図３Ａに示すように、空洞を形成する強化層２２によって簡略化され得る。
【００１７】
本発明の代替的実施形態において、図３Ａ〜図３Ｂを示す構造をさらに強化するためには、使用される強化層材料２２は、非接着性の誘電性の代わりに、接着材料である。接着材料の例としては、エポキシ樹脂、充填エポキシ、シアン酸エステル、ＢＣＢ、または、業界で認識されている接着性を有する他の材料を含む。エポキシのような接着剤を使用すると、図３Ａに示すように、力Ｆｖが加えられたとき、接着材料２２の壁が接着され、土台が接着材料２２に対して垂直に滑らなくなり、金属パッド４が層６から外れなるのが防止される。
【００１８】
図４Ａ〜図４Ｆは、基板表面上に頑強な機械的構造を製造する本発明に基づく方法の一実施形態のステップを示す。まず、図４Ａに示すように、フォトレジストのようなマスク材料層３０が、金属シード層４および表面６の上に付与される。金属シード層４および表面６は、前述されたような材料から構成され得る。マスク層３０は、フォトリソグラフィを用いてパターニングされ、金属シード層４の一部分にわたる開口部３２を残してエッチングされる。金属シード層４の一部分は、マスク材料によって覆われたままである。図４Ｂにおいて、第二の金属層３４は、マスク層３０の開口部３２内の金属シード層４上に堆積される。第二の金属層３４を堆積する方法には、電界メッキ、無電界メッキ、物理気相成長（ＰＶＤ）、化学気相成長（ＣＶＤ）、または、業界で周知の他のプロセスを含む。次いで、図４Ｃにおいて、マスク材料３０は、金属シード層４の一部分上に第二の金属層３４を残して除去される。
【００１９】
図４Ｄにおいて、エポキシまたは充填エポキシ、あるいは、前述した材料のような接着材料３６は、表面６、シード層４および第二の金属層３４の上に付与される。図４Ｅにおいて、第二の金属層３４を露出させるために、接着層３６は、ラップ、研削、研磨、または、化学機械研磨（ＣＭＰ）によって平坦化される。図４Ｆにおいて、第三の金属層３８は、電気伝導性の良好なボンド表面を提供するために、第二の金属層３４の上に付与される。一実施形態において、第二の金属層３４は、ニッケルおよびニッケル合金、金、銀、ニッケル−コバルト、ニッケル−パラジウム、ニッケル−タングステン、タングステン、パラジウム白金などから形成される。第三の金属層３８は、堆積またはボンディング、あるいは、ハンダまたはロウ付けによる接合に適した導電性材料である。導電性材料は、例えば、金、アルミニウム、銀、銅などである。
【００２０】
図５Ａ〜図５Ｃは、図４Ａ〜図４Ｆのステップで形成された構造上のスプリングプローブを形成するステップを示す。図５Ａにおいて、スプリングプローブの製造は、パターニング（図示せず）することと、ワイヤ１０を第三の金属層３８にボンディングすることとによって始まる。図５Ｂは、引き続くオプションのステップを示す。ここで、フォトレジスト３７は、ワイヤ１０の周囲の層を形成できるように、ボンディング前に付与される。図５Ｃにおいて、ニッケルコバルトのような弾力材料１２を用いてワイヤ１０が電界メッキされて、製造が続き、好ましくは金である導電層１４は、弾力材料１２の上に付与される。スプリングプローブを形成する更なる詳細は、上記で参考とした米国特許第５，４７６，２１１号および第５，９９４，１５２号明細書に記載されている。上記で参照した米国特許第６，２５５，１２６号明細書に開示されているような他のスプリングプローブ構造は、他のＭＥＭＳ構造とともに、図４Ｆに示す構造に、同じように形成またはボンディングされ得る。プローブの他の形式、剥離に対して強い抵抗を備える土台からメリットを享受する他のタイプの機械的構造は、設計要求が決定し得るような土台に、同様に形成または接合され得る。
【００２１】
図５Ｄは、図４Ａ〜図４Ｆのプロセスに従って形成された接着材料３６内にメッキされた土台を含む頑強な機械的構造のグループを、図５Ａ〜図５Ｃに示されるような土台に形成されるスプリングプローブとともに示す。図４Ａ〜図４Ｆのステップは、アレイの電気メッキ土台の多数が一緒に形成されるように、実行され得る。図５Ｄ−１は、図５Ｄの断面図に示されるような土台上に形成されるスプリングプローブのアレイの平面図を示す。図５Ｄ−１に示すように、平面図からの土台ポストは、長方形の形状である。
【００２２】
図６Ａは、図５Ｄ−１に示される長方形の形状に対する代替的な形状を有する土台を示す。これら土台は、ワイヤボンディングまたは他の固定コンポーネントのために使用され得る。図５Ｄ−１の長方形の形状４０は、図６Ａで参考のために、最初に示されている。第一の代替として、第一の形状４２は、付属アンカー４３付きの長方形ポスト部分を含んで示される。アンカー部分４３は、今や土台に埋め込められた接着材料３６とともに、土台４２がその下にある基板から剥離されるのを妨げるように機能する。他の考えられる土台の形状は、円形形状４４である。円形形状４４に類似した形状も、その下の基板上の土台の回転を妨げるために、歯またはアンカーの延伸（ｔｅｅｔｈ  ｏｒ  ａｎｃｈｏｒｉｎｇ  ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）を用いて使用され得る。このような形状には、インボリュート（ｉｎｖｏｌｕｔｅ）を有する十字形状４６、および、櫛の歯形状４８を含む。他の形状の土台ポストも、土台上に実装される対象物の形状によって、および、実装された対象物に加えられる可能性のある荷重のタイプによって使用され得る。
【００２３】
図６Ｂは、基板の上に接着材料３６内に埋め込められた２つの長方形土台ポスト５０および５２を示す平面図であり、土台ポスト５０および５２のボンドパッドへの考えられる相互接続を示す。しかしながら、図６Ｂの構成は、考えられる多数の相互接続スキームの１つである。図６Ｂの相互接続は、トレース５６および５７によって提供されていることを示す。トレース５６は、土台ポスト５０と５２とを接続し、その一方で、トレース５７は、土台ポスト５２をボンドパッド５４に接続する。トレース５６および５７、ならびにボンドパッド５４は、接着材料３６、ならびにポスト５０および５２の上に、金属の層をメッキすることによって、次いで、トレース５６および５７、ならびにボンドパッド５４を形成するための金属層のパターニングおよびエッチング除去をすることによって、形成され得る。トレース５６および５７は、制御されるインピーダンス伝送ラインとして製造され得る。また、トレース５６および５７は、土台の形態と同じ高さを有する「厚い」トレースとしても、土台と同時に形成され得る。また、電気トレースは、図４Ｅ後の一連のステップの一部として、接着材料３６の最上部にも形成され得る。これは、以下の順序：１．層３６の表面をスパッタリングまたは金属シーディングによって、ブランケットメタライジング（ｂｌａｎｋｅｔ  ｍｅｔａｌｌｉｚｉｎｇ）すること、２．フォトレジストを付与し、パターニングして、トレースを形成すること、および、３．トレース形態をメッキし、レジストを剥がして、ブランケット金属シードをエッチングすることによって行われ得る。
【００２４】
図６Ｃは、分解透視図を示し、土台３４がパターニングされたトレースの上に提供され得ることを示す。トレース５８は、土台３４を製造する最初の表面として、基板８上に形成される。トレース５８は、基板８上に形成され得る導電性材料（例えば、層状の銅−ニッケル−金、または他の適切な導電性材料）から形成され、土台３４を形成するためのシード層を提供する。基板８は、図１に記載されるように、多層のセラミックまたは多層の有機材料であり得て、図１に示される層６のような絶縁トップ層を含み得る。図示されているトレース５８は、パッド５５と５９とを相互接続する。パッド５５は、ビアによって接続され、基板８の相対する側に接続される。これは、さらなるトレースまたは他の構造（図示せず）に接続するためである。パッド５９は、土台３４を形成するためのシード層を提供する。土台は、接着材料３６内に埋め込められ、その表面に取り付けられたスプリングプローブのような構造を有し得る。
【００２５】
図７Ａ〜図７Ｅは、頑強な機械的構造用の代替的な構成を示す。この構造は、基板表面の上の金属シード層上のエレメントをサポートするためである。図７Ａは、金属シード層４の上に提供された金属メッキ層３４が、金属シード層４と、ほぼ同じサイズであり得ることを示す。図４Ｆに示すような土台メッキ層３４を提供すると、接着材料３６が、シード層４の最上部にも、側面にも付与することが可能になる。これは、シード層４が基板表面６から引き離されるのをより良く防止するためであるが、それでもなお、接着材料３６は、図７Ａの構成でサポートを提供する。図７Ａ〜図７Ｅの全ての図は、ルーティングが、下に横たわる（ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ）基板８内に形成されたライン２３〜２５を介して提供され得ることを示す。基板８の上の層６（図１に示すような層６）は、図示されていないが、上記で議論したように、オプションとして含まれ得る。図７Ｂは、接着材料３６が、金属シード層４上に追加的なメッキを用いずに付与され、シード層４の上に土台を形成し得ることを示す。金属シード層４の上にメッキ３４がないと、接着材料３６が接着するのに利用可能な面積は少なくなり、金属シード層４の上に形成された構造に加えられた力に対抗する面積も少なくなる。しかし、一部の対抗する力は、それでも、図７Ｂの構造内の接着材料３６によって金属シード層４の側面に加わり、引き離されるのを妨げる。図７Ｃは、接着材料３６は、図３Ａの構成と同様に、土台層の上に付与されると同時に、スプリングプローブ２または他の取り付けエレメントの一部を覆うように付与され得るということを示す。土台に層３６を付与するために、セントリフィケーション（ｃｅｎｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を使用すると、図７Ｃに示されるスプリングプローブ２のように、取り付けられた構造の鋳造を補助し得る。図７Ｄは、ポストまたは土台３９が、シード層４または層３８なしに形成され得ることを示し、これらの層がオプションであることを示す。図７Ｄは、ワイヤ４１またはスプリングプローブ以外の機械的構造が、土台に取り付けられ得ることを示す。さらに、図７Ｄは、ビア２７が土台３９から垂直に基板８の相対する側に再ルーティングすることなく伸び得ることを示す。図７Ｅは、ハンダ接合３３、または、ロウ付けによって形成される同様の接合によって、エレメントが土台３９に取り付けられ得ることを示す。
【００２６】
図８Ａ〜図８Ｉは、基板表面上の頑強な機械的構造を製造する本発明に従う方法の他の実施形態のステップを示す。図８Ａ〜図８Ｉの方法に示されるように形成された構造は、シード層の上に土台を形成する。土台は、図４Ａ〜図４Ｅの方法で形成された構造と同様に、接着剤に埋め込められている。図８Ａ〜図８Ｉに従って形成された構造は、スプリングプローブのような機械的構造を取り付けるためのウェルが土台に形成されるように、図４Ａ〜図４Ｅから改変されている。
【００２７】
この方法のステップは、図８Ａから始まる。ここで、マスク材料層３０の層は、金属シード層４および基板表面８の上に付与される。図示されていないが、コーティング層６は、前述のように、オプションとして基板８上に含まれ得る。マスク層３０は、フォトリソグラフィを用いてパターニングされ、金属シード層４の一部にわたって開口部３２を残してエッチングされる。金属シード層パッド４の一部は、マスク材料３０によって覆われたままである。図示された場合および実施形態の全てにおいて、マスク層３０と金属シード層４との間の空間的関係（ｓｐａｔｉａｌ  ｒｅｌａｔｉｏｎ）は、マスク３０が、最下部の金属シード層４全体または一部を覆うか、あるいは全く覆わないようであり得る。パターニングされたシード層形態４の一部が、マスク層３０によって覆われた場合、形態４で、露出された部分は、後に、前述した土台領域３４のような堆積された金属でコーティングされる。マスク材料３０、金属シード層４および表面８に使用される材料は、図４Ａ〜図４Ｅに対して記載された材料または前述の実施形態で記載された材料のうちの任意のものであり得る。
【００２８】
図８Ｂにおいて、犠牲金属層６２が、次いで、マスク層３０の開口部３２内の金属シード層４上に堆積される。次いで、平坦化は、犠牲金属層６２の表面をマスク層３０とレベル合わせし、犠牲金属層６２の高さを調整するために、オプションとして実行され得る。次いで、図８Ｃにおいて、マスク材料３０は、金属シード層４の一部分上に犠牲金属層６２を残して除去される。図８Ｄにおいて、マスク材料６０の追加の層が、堆積され、フォトリソグラフィを用いてパターニングされる。これは、犠牲金属層６２の周囲に、第二の金属層３４が堆積されるシード層４の上に、開口部を形成するためである。犠牲金属層６２は、金属メッキ層３４を無処置のまま、エッチングで除去またはエッチング以外で除去され得る材料である。一実施形態において、犠牲金属層６２は、銅材料であり得る。その一方で、金属メッキ層３４は、ニッケル、ニッケル合金または他の類似材料から形成される。図８Ｅにおいて、マスク材料６０は除去される。
【００２９】
図８Ｆにおいて、エポキシまたは充填エポキシのような接着材料３６は、基板表面６の上に、金属メッキ層３４によって形成された土台の周囲に、そして、シード層４の周囲に、付与される。図８Ｇにおいて、接合層３６および土台は、第二の金属層３４を露出するために、平坦化される。図８Ｈにおいて、次いで、犠牲金属層６２は、金属メッキ材料３４内に形成されたウェル６４を残して、エッチング除去される。図示されていないが、追加のメッキも、後のボンディングまたはハンダ付けを容易にするために、材料３４の上に、さらに付与され得る。本議論は、犠牲層形態６２用の材料として、金属を用いているが、この犠牲形態は、フォトレジストまたはこの構造を形成するためにパターニングされた他のポリマーのような有機材料からも形成され得る。次いで、図８Ｈに示されるステップで、この形態は、適切な溶媒を使用することで、溶解され得る。
【００３０】
図８Ｉは、ＭＥＭＳまたは他の構造６６がどのようにウェル６４内に取り付けられ得るかを示す。構造６６は、図５Ａ〜図５Ｃに対して記載されたように、スプリングプローブであり得るし、あるいは、ウェル６４に配置するのに適した他の構造であり得る。構造６６は、図示されたロウ付けまたはハンダ付け６８などの方法によって、あるいは、導電性接着剤を用いて、ウェル６４内に取り付けられ得る。
【００３１】
図９Ａ〜図９Ｅは、頑強な機械的構造を形成する代替的方法を示す。この方法では、まず、サポート基板から離れた頑強な土台ポストを形成し、次いで、サポート基板にポストを移動する。図４Ａ〜図４Ｃのステップと同様に、図９Ａ〜図９Ｃにおいて、土台ポストが形成されるのは、マスク材料３０を堆積すること、開口部３２を形成するためにフォトリソグラフィを用いてマスク材料をパターニングすること、土台ポスト３４を形成するためにそのマスク材料で開口部３２を充填すること、次いで、マスク材料３０を除去することとによってである。図９Ａ〜図９Ｃで、中実なポスト３４が形成されるのが示されているが、図８Ａ〜図８Ｃで形成されたのと同様な開口部を有するポストも、同様に形成され得る。上述の処理と異なり、図９Ａ〜図９Ｃで使用される基板７０は、犠牲基板７０であり、後に、土台ポスト３４を残して、犠牲基板７０を除去するために、溶解またはエッチングのような処理によって、ポスト３４から分離され得る。犠牲基板７０は、アルミニウム、セラミック、チタン−タングステンなどのような材料から構成され得る。
【００３２】
土台ポストが形成されると、図９Ｄにおいて、ハンダ付け、ロウ付け、または接着剤を用いるような処理によって、サポート基板６が土台ポスト３４に取り付けられる。図示されていないが、サポート基板は、土台ポスト３４の取り付けを容易にするために、図４Ａ〜図４Ｆのパッド４と同様に、シード層パッドを含み得る。土台ポスト３４の取り付け後、犠牲基板７０は、図９Ｄにおいて、図４Ｅの構造と同様に、サポート基板６に取り付けられた土台ポスト３４を残して、除去される。強化材料３６は、次いで、土台ポスト３４の周囲に付与され、強化材料３６および土台ポスト３４は、図９Ｅに示されるように平坦化される。
【００３３】
本発明は、詳細な事項とともに以上に記載されてきたが、その記載は、本発明がどのように作成され、使用されるかを当業者に教示するために過ぎない。また、数多くの追加の変更も、以下の請求項によって定義される範囲のように、本発明の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、基板上に提供された金属シード層パッド上に形成される典型的なスプリングプローブを示す。
【図２】図２は、図１のスプリングプローブに加えられた力を示し、その結果、基板から金属シード層パッドが引き離される。
【図３】図３Ａ〜図３Ｂは、本発明に従うスプリングプローブをサポートする頑強な機械的構造を示す。
【図４】図４Ａ〜図４Ｆは、基板表面上に頑強な機械的構造を製造する方法の一実施形態のステップを示す。
【図５】図５Ａ〜図５Ｃは、図４Ａ〜図４Ｆのステップで形成された構造上にスプリングプローブを形成するステップを示す。図５Ｄ〜図５Ｄ−１は、図５Ａ〜図５Ｃに示されたプロセスを用いて形成されたスプリングプローブのアレイを示す。
【図６】図６Ａ〜図６Ｃは、様々な形式の土台構造および相互接続トレースを示す。
【図７】図７Ａ〜図７Ｅは、頑強な機械的構造に対する代替的な構成を示す。
【図８】図８Ａ〜図８Ｉは、基板表面上に頑強な機械的構造を製造する方法の他の実施形態のステップを示す。頑強な機械的構造は、機械的構造を挿入および取り付けるためのウェルを含む。
【図９】図９Ａ〜図９Ｅは、頑強な機械的構造を形成する代替的方法を示す。この方法では、まず、サポート基板から離れた頑強な土台ポストを形成し、次いで、サポート基板にポストを移動する。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｄ−１】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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【図８Ｈ】
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【図８Ｉ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【国際調査報告】
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