专利名称：碳纳米管接触结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及碳纳米管，更具体地涉及在膜和溶液中的碳纳米管。
背景技术：
碳纳米管因为其极小的尺寸、高强度和优异的导电及导热特性而受到关注。 但是，在使用碳纳米管时却遇到挑战。例如，由经准直的碳纳米管形成的膜在其整 个膜上具有导电性。但是，各碳纳米管可能会独立行动，并且薄膜会塑性变形。所 述膜不具备令测试互连元件或接触结构对受测器件形成确定连接所需的刚性和弹性。
碳纳米管还可以以镀敷溶液施用，这种方式在受镀敷的物体上产生包含碳纳 米管的涂层。按照这种形式，碳纳米管因为是附着于物体而不显现高塑性。
附图简述
图1是依据本发明的一些实施方式的探针板组装件的结构视图，该组装件包 括搭载在其上的探针头。
图2是说明制造纳入碳纳米管的接触结构的示例方法的一部分的牺牲基板和 相关材料的透视图。
图3是沿图2中的线3-3所取的视图。
图4是图3所示结构的放大视图，示出制造纳入碳纳米管的接触结构的示例 方法的一部分。 '
图5和图6是类似于图4的视图，图中示出制造纳入碳纳米管的接触结构的 示例方法的一部分。
图7是说明制造纳入碳纳米管的接触结构的示例方法的一部分的牺牲基板和 相关材料的透视图。
图8是沿图7中的线8-8所取的放大视图。
图9是纳入碳纳米管的接触结构的透视图。图10A是纳入碳纳米管的另一种接触结构的透视图。
图IOB是图IOA的接触结构的主体沿图IOA中的线IOB-IOB所取的横截面视图。
图11-13是结合于本发明的一些实施方式中的经准直碳纳米管膜的生长方法 的顺序视图。
图14是纳入碳纳米管的接触结构的示意图。 图15是图案化的碳纳米管膜的透视图。
图16是图15所示膜的透视图，其在图15中的碳纳米管的上部附上了金属块。 图17是图16所示碳纳米管反转并除去了膜后的视图，图中示出多个金属柱， 其中一个柱与图案化的碳纳米管分开地示出。
结合说明提供的附图只是器件和制造器件的方法的特定部分的视图，而不是 其全部的视图。附图与以下描述一起证明并说明依据本发明的一些实施方式的这些 器件和方法的原理。在附图中，在某些情况下为了更清楚而将一些层和区域的厚度 放大。还应理解，当一个层被指为在另一个层或基板"之上"时，该层可以直接在此 另一层或基板之上，或者还可存在居间的层。在不同附图中的相同附图标记表示相 同的元件，因此，省略对其的描述。一
发明详述
结合附图更详细地描述本发明的示例的实施方式。但是，本发明可以以许多 不同的方式实施，不应被解读成限定于在此提出的实施方式和方面。虽然参照测试 半导体管芯的探针尖端描述了示例的实施例，但是本发明不限于此，而是可以应用 于任何探测应用。
一般而言，本发明的一些实施方式提供了用于探针的接触元件，所述探针在 此也称作接触结构。接触元件或整个探针可以由碳纳米管结构构成，该结构中以各 种方式纳入了碳纳米管。 一个方面，碳纳米管可以在沟槽中的薄膜上生长，通过平 版印刷在沟槽中形成探针的组件。另一个方面，碳纳米管可以处在镀敷溶液中，该 溶液可用于对探针或探针接触元件进行镀敷。又一个方面，整个探针或接触元件可 以主要包含碳纳米管。在包括碳纳米管膜的实施方案中，对所述膜进行图案化，来 提供形成金属以耐受碳纳米管的塑性变形的区域。
图1所示的非限定性示例的探针板组装件依据本发明的一些实施方式可用来 测试一个或更多个受测器件(DUT)。 DUT可以是要进行测试的任意一种或多种电子
5导体晶片的一个或更多个的管芯、从 晶片(已封装或未封装的)单体化的一个或更多个半导体管芯、设置在载体或其他把 持装置中的经单体化半导体管芯的阵列， 一个或更多个多管芯电子模块、 一块或更 多块印刷线路板、或任何其他类型的一种或多种电子器件。注意在此使用的术语
DUT表示一个或多个这类的电子器件。
探针板组装件100可包括电连接件104，这些连接件能够与来自测试器(未示 出)的多个测试器通道(未示出)构成电连接。探针板组装件100还可以包括接触结 构106，其可被构造成抵压(例如)DUT 110的输入端和/或输出端108并由此与之 构成电连接，输入和/或输出端108在此称为接触垫片。本例中的DUT 110可包括 其上具有接触垫片108的半导体器件。在一些实施方式中，接触结构106可具有回 弹性或类似弹簧的性质。
探针板组装件100还可以包括一个或更多个基板，其被构造成能支承连接件 104和接触结构106，并提供连接件104与接触结构106之间的电连接。图l示出 的示例探针板组装件100有三个这种基板，但是在其他实施方案中，探针板组装件 IOO可以具有更多或更少的基板。图1示出配线基板112，该基板可以是探针板、 插入基板114、和探针基板116。配线基板112、插入基板114和探针基板116可 以由任意类型的材料构成。合适的基板的例子包括但不限于印刷线路板、陶瓷基 板、有机或无机物基板等。也可能是前述基板的组合。
可提供自连接件104通过配线基板112至导电弹簧互连结构118的电连接(图 中不可见)。可提供自弹簧互连结构118通过插入基板114至导电弹簧互连结构120 的其他电连接(图中不可见)，还可提供自弹簧互连结构120通过探针基板116至接 触结构106的再其他的电连接(图中不可见)。通过配线基板112，插入基板114和 探针基板116的电连接(未示出)可以包括例如在配线基板112、插入基板114和探 针基板116之上、之内、和/或通过这些基板的导电通孔、迹线等。
配线基板112、插入基板114和探针基板116可以由托架122和/或其他适当 装置保持在一起。图1所示的探针板组装件100的构形仅是示例，并为了易于说明 和讨论而进行了简化。许多变化、修改和添加都是可能的。例如，探针板组装件 IOO可具有少于或多于图1所示探针板组装件100的基板(如，112、 114、 116)。 又如，探针板组装件IOO可具有一个以上的探针基板(如，116)，并且每个这种探 针基板皆可独立进行调节。有多个探针基板的探针板组装件的非限定性例子公开于 2005年6月24日递交的美国专利申请序列号11/165,833中。探针板组装件的更多非限定性例子在美国专利No. 5， 974， 622和美国专利No. 6, 509， 751以及上述 2005年6月24日递交的美国专利申请序列号11/165,833中说明，在这些专利和 专利申请中描述的探针板组装件的各种特征可以在图1所示的探针板组装件100 中实现。
图2-6以简化的方式示出在制造接触元件600的示例步骤期间平版印刷形式 的组件以及该接触元件(在图6的600概括标出)。接触元件600在此也称作尖端。 下面描述的用于制造接触元件以及用于将接触元件附到梁(在此也称作互连元件) 上的步骤仅是可用于实施本发明的各种实施方式的许多可能的接触元件和接合方 法中的一种。许多其他类型的接触元件可以和所述梁、与其他类型的梁、与配线、 或与任何其他类型的用于接触元件的互连元件组合，而不会偏离本发明的范围。
首先参见图2，在200概括标出的可以是用来制造接触元件600的平版印刷形 式。可以在掩模材料层204中形成敞开区202。敞开区202可以用平版印刷方式形 成，或者以任意其他合适的方式形成。掩模材料204可以是光刻胶或任何其他合适 类型的掩模材料。可以将掩模材料204设置在牺牲基板206的表面上。基板206 可以是硅或任何其他合适的基板。在基板206与掩模层204之间还可以有一层或更 多层释放层(未示出)，但是可以采用任何其他用来将接触元件600从基板释下的任 何其他方法——无论是否涉及释放层。 .
可采用任意适当的蚀刻方法在基板206中蚀刻出凹陷208(也可在图3中看到)， 但是也可以采用其他方法来形成如附图所示的凹陷208。例如，可以通过允许在具 有各向异性的蚀刻性质的硅基板206进行蚀刻直至到达自限点来形成凹陷208。这 种方式形成具有类似倒金字塔形状的凹陷。或者，如附图所示，可在到达自限点之 前停止蚀刻，因此产生形状类似凹陷208的凹陷，即具有小而平的顶端302的截顶 倒金字塔，如图3所示。如果需要更平坦的接触元件，则可以完全取消对凹陷，如 凹陷208的蚀刻。
形成凹陷208后，可从基板206除去掩模层204 ，但是如以下即将见到的那 样，该掩模层204可在以后被图5中的另一个掩模层504替代，并且仅仅是将掩模 层204保留在原地而不是去除该掩模层是有可能的。无论如何，本实例构想了除去 掩模层204，如图4所示。
图4还示出将催化剂层402(在此也称作基底)沉积在凹陷208中并如图所示对 凹陷208的表面加衬。催化剂层402可以是用于生长纳米管膜的金属晶种层，此膜 在图5中的502概括标出。碳纳米管膜502由从催化剂层402伸出的线条示意表示。有各种已知方式可用于在催化剂层，如催化剂层402上生长碳纳米管膜，如膜502。 这些方式中任何哪种都适合用于实施本发明。这些方式全都能生长碳纳米管的膜， 所述碳纳米管指碳原子形成具有中空型芯的管的单壁或多壁结构。所生长出的并构 想可供用于在此所述的实施方式中的纳米管和纳米管膜是优异的导电体，并在抗张 强度和弹性模量方面非常强韧。可能具有某些缺点的另一个性质是碳纳米管膜通常 是塑性的，即其本身就容易发生变形。换言之，它们在还没构成复合物的一部分或 者以其他方式被纳入到其他结构中或在自身中纳入其他结构时就可能己然变形。
形成如图5所示的碳纳米管膜502之后，该方法进一步的步骤还可包括在基 板206上沉积钛层(未示出)、铜层(未示出)、铝层(未示出)、或者其他金属或材料层。 这些层可以全部顺序沉积，或者可以仅沉积其中的一层或两层。这样的沉积可以通 过溅射或任何其他适当的方法进行。或者，不沉积这些层中的任何层，就如附图中 所示那样。
可以在牺牲基板206和其上的金属层(若有)之上施用第二掩模层504。可将 层504均匀沉积到至少与接触元件600的所需厚度一样厚的厚度。典型的厚度可为 25-250微米，但可以使用其他厚度。可以用已知的方式对第二掩模层504进行图 案化以使其具有与凹陷208对准的敞开区506。
如所描述地形成敞开区506后，用一层或更多层金属材料602填充此敞开区， 如图6所示。可以釆用任意合适的平版印刷方法以本领域已知方式将金属材料层 602沉积至本领域已知的深度。 一旦沉积了金属层602，就使用任何适当的溶剂来 剥离掩模层504，并以已知的方式将接触元件600从牺牲基板206释下。
这种处理方式可以除去或部分地除去如图所示的催化剂层402。或者可将催 化剂层402留在原处。如要去除催化剂层402，则可以通过蚀刻或其他方式进行去 除，留下碳纳米管膜502与接触元件600的表面604连通。这种连通可以通过将碳 纳米管膜与表面604齐平的部分露出来实现。或者，可使用能蚀刻掉形成接触元件 600的金属蚀刻、但不会蚀刻掉碳纳米管膜502的蚀刻剂来对接触元件600的表面 层稍加蚀刻。这样产生在表面604上露出的浅薄膜层(未示出)，从而形成"芒状"实 施方式(未示出)，即在膜502中的一些碳纳米管从接触元件600的表面604伸出 的实施方式。这提供了用于接触半导体器件上的垫片的高强度、高导电性结构。因 为将膜502纳入到接触元件600中，所以当碳纳米管膜502的突出"芒状物"部分被 抵压在DUT 110的接触垫片108(图l)上是膜502是被牢固地固定在原位并得到支 承的。接触元件600或者可以如下形成。不是生长碳膜502，或者是作为生长碳膜 502的补充，可将碳纳米管嵌埋在沉积于凹陷208和敞开区506中的材料602中。 因此，碳纳米管可分布在图6中所示的整个材料602上。例如，可以将材料602 电镀到层402上，用于电镀形成材料602的镀敷溶液可包含纳米管。
图7和图8示出平版印刷形成的模具(在700概括标出)，用于形成图8中的可 用于接触结构的梁800。图7中，在掩模材料层704中形成敞开区702，而掩模材 料层704形成在牺牲基板706上。在掩模层704与牺牲基板706之间可沉积释放层 (未示出)，但是已知也有不用这种释放层就能形成梁800的技术。还可以形成附加 层，如短路层(未示出)。
如从图7可知，敞开区702可包括相对的端部708、 710，端部708窄于端部 710，因而限定出梯形的形状。应理解，可以替换地使用呈任意形状的梁或其他互 连元件。
如图8所示，形成模板700后，可在敞开区702中沉积催化剂层802。正如图 4-6中的催化剂层402那样，催化剂层802可包括金属晶种层，该层可以已知方式 沉积并也能以已知方式用于生长碳纳米管膜804。该催化剂层802可以仅施用于敞 开区702的806、 808侧之一侧或另一侧，或仅施用于下表面810。此外，该膜不 必施用到表面806、 808、 810中任意一个的整个表面上。或者该膜可以如图8所示 向所有这些表面施用。生长膜804后，用一层或更多层金属材料层填充敞开区702， 得到梁800。可以采用各种方法来沉积这样的一层或多层，这些方法包括但不限于 电镀、CVD、 PVD或者溅射。还己知有其他的技术可用于实施本发明。如从图9 可知，梁800可以包fe宽端部852，其在敞开区702中是在在端部710处形成的， 以及窄端部854，其在敞开区702中是朝着端部708形成的。
梁800或者可以如下形成。不是生长碳膜804，或者作为生长碳膜804的补充， 可将碳纳米管嵌埋在沉积于敞开区702中以形成梁800的材料中。如此，碳纳米管 可分布在整个梁800中。例如，梁800可以通过将形成梁的材料电镀在敞开区702 中而形成，用于电镀形成梁800的材料的镀敷溶液可包含纳米管。
从图8所示的结构去除掩模材料704后，可以将焊接糊料(未示出)或等效材料 (也未示出)施用在梁800的如从图9的视角看的上表面和/或柱902、 904的端部。 然后，可将梁800颠倒，并可以用焊剂或其他材料将梁800与柱902、 904的端部 接合。然后，通过加热或施用溶剂，或者任何其他合适的方式，将梁800从牺牲基 板706上释下，形成少掉接触元件600情况下的图9的结构。可以通过已知方式如
9使用焊剂糊料将接触元件600固定到梁800上。虽然应理解，可以采用任意方法将 接触元件600与梁800相接合以形成图9的结构。作为另一种替换方式，接触元件 600和梁800可以一体化地形成。
梁800、接触元件600和柱902、 904可以合称为探针或接触结构，在图9中 以900概括标出。柱902、 904可以按照已知方式与基板116 (在图1中可见)上 的端子(图中不可见)相接合。梁800不是形成在掩模材料704的敞开区702中，而 是可形成在牺牲基板706中经蚀刻或其他方式形成的敞开区(未示出)中。作为另一 种替换方式，梁800可以在牺牲基板706中形成的敞开区(未示出)和掩模材料704 中的敞开区702的组合中形成，掩模材料704例如可位于牺牲基板706中的敞开区 (未示出)之上。虽然示出两个柱，但是可以使用更多或更少的柱902、 904。
示例的接触结构900可以由接触元件600上的碳纳米管膜(参见图6)、以及梁 800上的碳纳米管膜804两者来实施，或者可以只由膜502、 804中的一个或另一 个来实施。形成于表面810上的碳纳米管膜804是在图9的梁800的上表面902 中。由图1可知，当将探针或接触元件900抵压在半导体垫片上时，梁800可以在 如从图的视角看向下的方向上挠曲。这使形成于表面902之下的碳纳米管膜804 受到张力。膜804由此通过发挥抵抗梁断裂的作用而提高梁800的韧性。可沿梁 800的轴向形成或沉积其他材料，以增加或提高梁800的选定性质或特征。例如， 可以形成或沉积高导电材料(如，铜)，以提高梁800的导电性。可以形成或沉积高 回弹性材料，以提高梁800的回弹性。
本发明的另一个实施方式可以以图IOA所示的接触结构1000实施。接触结构 1000可包括主体1002(可以是例如金属丝)，该主体的作用是作为互连元件。可将 主体1002 (其可具有回弹性或类似弹簧的性质)可以将主体1002搭载在端子1004 上，而该端子又固定到基板1006。基板1006可以是探针基板，类似图l中的基板 116，区别在于探针是类似图10A中的接触结构1000，而不是类似图9中的接触结 构900。
接触结构1000还可包括接触元件1008，该元件以已知方式搭载在主体1002 的上端。接触元件1008可以按照类似于接触元件600的方式通过平版印刷形成， 区别在于其形状不同，正如通过将图10A中的接触元件与图9中的接触元件600 相比所能看到的那样。但是，接触元件1008可以采有不同于图IOA所示的形状。 例如，接触元件1008 —般可以是正方形、矩形、椭圆形等，而不是图10A所示的 一般圆形。如本领域已知以及图10B中所示，主体1002可以由相对软的型芯1050例如 金丝形成，然后，型芯可包覆具有相对高的屈服强度的硬质材料1052。例如，可 通过电化学镀敷，在金丝上涂覆镍和其合金。相反，通过冲压或其他工艺可以形成 相对硬的型芯，然后在该型芯上镀敷优良的接触材料如金。
无论如何，可采用已知的镀敷技术(如，电化学镀敷)，使用包含碳纳米管1054 的镀敷溶液对主体1002进行镀敷。碳纳米管经常以悬浮于溶液的形式供给，并能 容易地纳入用于对主体1002进行镀敷的镀敷溶液中。此外，在一些实施方式中， 纳米管1054可对型芯1052具有亲和性，并且会自发地大致沿其纵长与型芯1050 准直，如图10B所示。例如；如果型芯1052是铜线，则当镀敷溶液中的材料镀敷 在铜线上形成包覆涂层1054时，镀敷溶液中的纳米管1054本身会趋于沿其纵长准 直，如图10B所示。这能够提高主体1002的韧性和导电性。应理解，可按照这种 镀敷技术镀敷主体1002，镀敷接触元件1008，或镀敷主体1002以及接触元件1008。 简而言之，接触元件1008和主体1002中任一个或两者都可以包含碳纳米管。这些 纳米管可以如结合图2-8所述那样通过膜生长结合平版印刷方法，如刚刚描述的样 通过镀敷，或者通过生长膜并镀敷而纳入。
图11-13示出可以纳入到本发明的一些实施方式中的碳纳米管膜以及相关结 构的示意图。图11中，碳纳米管膜1100可以在催化剂基板1102上生长。催化剂 基板1102像其他催化剂层那样可以是用于生长碳纳米管膜的晶种金属。有一些已 知方法能够在基板上生长经准直的碳纳米管的膜，本发明实施方式中纳入的碳纳米 管可以采用这些方式中的任何哪种。此外，缠结的碳纳米管也适合于实施本发明的 实施方式。由图11可见，首先可以将催化剂基板1102放下在合适的基底(未示出) 上，然后在该催化剂基板1100上生长碳纳米管膜1100。形成的膜可包含在相对压 紧在一起的碳纳米管之间的内间隙1106。碳纳米管各自的直径在几纳米量级。压 紧的碳纳米管之间的间隙1106可能在几微米至数十微米的范围。这种方式形成的 碳纳米管膜可能是相对塑性的，即容易发生变形。
在如图11所示地生长碳纳米管膜1100后，可在碳纳米管膜1100的上表面 1104(图11中)施加金属层1200(图12中)，如铜。这可以通过溅射来完成或通过分 开形成金属层1200为具有图12所示的形状的金属块来完成。以这种方法，将导电 环氧化物1110施用至碳纳米管膜1100的表面1104，该环氧化物包含注入金属如 银的环氧化物。然后可将包含金属层1200的铜块放在表面1104上，因而此铜块可 通过导电环氧化物1110与碳纳米管膜IIOO机械连接和电连接。图13中，示出颠倒的并除去了催化剂层1102的图12的结构，因此将碳纳米 管膜1100的表面1300露出。催化剂层1102可以通过机械方式除去，例如，将其 从碳纳米管膜1100上剥去，因此留下图13的构形。图13的结构可用作接触元件 1400，该接触元件可以是接触结构或探针的一部分，在图14中以示意方式在1402 概括标出。
如图13所示，在本发明的某些实施方式中，可将填充层1350沉积在碳纳米 管膜1100的表面1300上。该层1350可包含金属如银、铑，或者适合将形成膜1100 的纳米管的端部束缚在一起的任意其他材料，该层可以按照适合沉积这类材料的任 意方式(如，溅射，电沉积，化学沉积等)进行沉积。该层1350可填充形成膜1100 的纳米管之间的间隙，这可降低碎片或残渣会卡在或陷在接触元件1400的接触表 面(现由材料1350形成)上的可能性。例如，层135可防止不然会卡在或陷在纳米 管之间的间隙中的碎片或残渣附着在接触元件1400上。层1350在以下实施方式中 将特别有利，即，其中，接触元件1400形成用于接触如DUT 110之类的端子DUT 的接触结构如图1的接触结构106的接触尖端。但是，在其他实施方式中，并不在 碳纳米管膜1100的表面1300上沉积层1350。
接触元件1400可附在主体1403上，该主体附在基板1406上的端子1404上， 该基板可以是探针基板，如图1中的基板116，区别在于探针可能如图14中的接 触结构1402，而不是图9或图10的接触结构。主体1403可以是例如焊合到端子 1404上的金属丝。这种金属丝可以例如包括使之能具有回弹性、类似弹簧的性质 的材料和/或成形为具有如此的性质。接触元件1400可以通过焊料连接1408与主 体1403电连接和机械连接。金属层1200可提供结构刚性，以在表面1300抵压在 如图1中的垫片108之一那样的半导体垫片上时可支承碳纳米管膜1100。膜1100 提供良好的电接触和结构韧性，用于对如图1中的DUT 110之类的DUT上的垫片 进行重复的加压连接。
图15-17是可纳入到本发明的一些实施方式中的经准直碳纳米管膜的生长方 法的顺序视图。在图15中，将可包含金属晶种层的催化剂层1500设置在适当基底 1502上。催化剂层1500和基底1502在此可合称为基底。碳纳米管膜1504可以在 催化剂层1500上生长。在碳纳米管膜1504中可形成八个孔，其中一个可以是孔 1506。这一孔数量仅是示例；可以有更多或更少的孔，即可以使用任意数量的孔。 孔的形状同样仅是示例；孔可以采用任意形状(如，正方形，矩形，椭圆形等)。这 些孔1506可通过采用常规平版印刷技术对基底1502上的催化剂层1500进行图案
12简言之，在基底1502上形成催化剂层
1500后，在催化剂层1500中可形成八个孔(图中不可见)，每个孔对应于碳纳米管膜1504中的孔，如孔1506。结果，碳纳米管膜1504不在催化剂层1500中的孔(图中不可见)之上生长。这种方式形成图15所示的结构。如所述的，虽然示出八个孔，但可以使用更多或更少的孔。
然后，通过溅射或通过使用导电环氧化物按照参见图12所述的相同方式附着金属层1600形状的金属块来形成金属层1600。
在图17中，示出颠倒的图16的结构，该结构按照对图11-13所述的相同方式，除去了催化剂层1500和基底1502， g卩，可在膜与催化剂层的接合处将催化剂层1500从碳纳米管膜1504上机械地剥离。结果，图17中露出的孔如孔1506的端部是与图15所示相对的端部。
然后，可将金属溅射、镀敷，或者以其他方式沉积在碳纳米管膜1504的如在图17的视角看的上表面上。这样可以用圆形金属柱或栓头，如栓头1700、 1702来填充这八个孔的每一个孔。将栓1700与孔1506分开地示出以露出栓头的形状，并表明每个栓头是如何嵌合其相应的孔。虽然示出的栓头为圆形和圆柱形，但是栓头1700、 1702可以是其他形状(如，具有一般性正方形、矩形、椭圆形等形状的结构)。
由于溅射的结果，碳纳米管膜1504的从图17的视角看的整个上表面也可以被溅射的金属覆盖(未示出)。可以采用已知的研磨平整技术来除去金属在上表面上溅射的金属。这种方式还可以使碳纳米管膜1504的上表面与各栓头平整，因此露出膜1504的整个上表面以及每个栓头1700、 1702的上表面，这些表面基板上共平面，如图17所示，该图是平整之后的视图。
图17所示的形成的结构可用于几种方式。首先，该结构可用作接触元件，该接触元件可以按照图14中将接触元件1400搭载在主体1403上的相同方式搭载在互连元件上。换句话说，图17的结构可用于替代图14的实施方式中的接触元件1400。金属层1600可提供和图14的实施方式中金属层1200相同的结构优点——金属层的底侧还可以是将图17的结构与金属丝1403或其他互连元件焊接之处，其焊接方式与用焊接连接1408将接触元件1400与金属丝1403连接的方式相同。
其次，可以按不同规模形成图17所示的结构，并将其比例设计成包括整个接触结构而不仅仅是接触元件或尖端。换言之，可将规模和比例适当的结构如图17所示的结构直接搭载在基板上，即金属层1600可以与基板端子如图10A中的端子1004相连接。或者，图17所示的结构的比例可以如图8和图9的梁800那样，并将此结构附到柱如柱902、 904上，所述柱又附到基板(如基板116)的端子上。结果，碳纳米管膜1504和/或金属柱如柱1700、 1702可提供DUT上的垫片与基板(未示出)上的端子(也未示出)之间的电连接，其中DUT上的垫片可以和图17中的碳纳米管膜1504的上表面压力接触，并且金属层1600可以例如通过焊接点(未示出)来附于基板。
图17中所示的结构可以是许多不同尺寸中的任一尺寸。在一些实施方式中，例如图17的结构可能是微型的。图17结构的非限定性的示例尺寸包括约400微米的宽度W和约800微米的长度L。栓头1700、 1702的非限定性的示例尺寸包括约50微米的高度H和约IOO微米的直径D。前面所示的尺寸仅是示例的，图17的结构可以具有不同的尺寸。
此外，柱1700、 1702可提供刚性和弹性，用于与DUT垫片，如图1中的垫片108进行重复的压力连接。碳纳米管膜1504可提供有益的性质，如优良的导热性和导电性。此外，构成膜1504的碳纳米管的韧性使得能够在纳米管膜1504和DUT垫片，如图1中的垫片108之间进行重复的强压力连接。
可对如图9和图IO所示的接触结构或其他类型的接触结构实现在用于和DUT垫片形成压力接触的接触结构中结合碳纳米管的做法。此外，本发明的实施方式可以使用对这类接触结构的任何类型的制造方法来实施。
在本发明的示例实施方式中描述和说明了本发明的原理，应理解，可以对本发明的设置和细节进行变动而不会偏离这些原理。在此声明所有的修改和变动都在以下权利要求书的精神和范围之内。
1权利要求
1.一种接触结构，该结构包括互连元件，该元件具有第一部分，所述第一部分构造和设置成可供搭载在基板上并与之形成电连接；接触元件，附在所述互连元件上；和多个碳纳米管，所述碳纳米管与所述接触元件的表面连通用于接触半导体器件上的垫片。
2. 如权利要求1所述的接触结构，其特征在于 形成的尖端。 -
3. 如权利要求2所述的接触结构，其特征在于，
4. 如权利要求2所述的接触结构，其特征在于，
5. 如权利要求2所述的接触结构，其特征在于 碳纳米管与所述尖端的表面连通。
6. 如权利要求5所述的接触结构，其特征在于 端中。
7. 如权利要求5所述的接触结构，其特征在于 的表面外。
8. 如权利要求1所述的接触结构，其特征在于成。
9. 如权利要求8所述的接触结构，其特征在于 布在所述纳米管之间的金属结构。
10. 如权利要求9所述的接触结构，其特征在于，所述金属结构是溅射的金属。
11. 如权利要求8所述的接触结构，其特征在于，所述碳纳米管由金属基底支 承，所述金属基底附在所述互连元件上。
12. 如权利要求1所述的接触结构，其特征在于，所述接触元件包括金属尖端， 该尖端用包含所述碳纳米管的镀敷溶液进行镀敷。
13. —种器件，采用如权利要求1所述的接触结构进行测试。
14. 一种用于测试具有接触垫片的半导体器件的探针板组装件，该探针板组装件包括基板；，所述接触元件包括平版印刷所述互连元件包括金属丝。 所述互连元件包括梁。 ，所述尖端由金属形成，所述，所述碳纳米管嵌埋在所述尖，所述碳纳米管伸出所述尖端，所述接触元件由碳纳米管形，所述接触元件还包括多个散多个搭载在所述基板上并从基板向上伸出的互连元件； 在各互连元件与所述基板中的导体之间形成的电连接； 在所述基板的表面上方与各互连元件电连接的接触元件；和 多个与各接触元件的表面连通以用于接触半导体器件上的垫片的碳纳米管。
15. —种制造接触结构的方法，该方法包括 在牺牲基板中界定敞开区； 在所述敞开区的表面上界定碳纳米管层； 在所述碳纳米管之上沉积金属层；和 除去所述牺牲层。
16. 如权利要求15所述的方法，其特征在于，在敞开区的表面界定碳纳米管层 的步骤包括在所述敞开区中生长碳纳米管。
17. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，在敞开区中生长碳纳米管的步骤 包括在所述敞开区中沉积催化剂并在该催化剂上生长碳纳米管膜。
18. 如权利要求15所述的方法，其特征在于，在敞开区的表面上界定碳纳米管 层的步骤包括在所述敞开区中沉积所述纳米管。
19. 如权利要求18所述的方法，其特征在于，在敞开区中沉积所述纳米管的步 骤包括在所述敞开区中沉积碳纳米管膜。
20. —种采用权利要求15所述的方法制造的接触结构。
21. —种器件，采用如权利要求20所述的接触结构进行测试。
22. —种接触结构，该结构包括 基底；多个附于该基底的碳纳米管；和多个金属结构，所述金属结构附于所述基底并散布在所述纳米管之间。
23. —种制造接触结构的方法，该方法包括 在基底上界定图案； 在所界定的图案上生长碳纳米管膜；在所述基底上处在所界定的图案外面之处形成多个金属结构；在所述膜和所述结构的顶部附着金属片；和除去该基底。
全文摘要
可以使用碳纳米管接触结构来构成对DUT的压力连接。所述接触结构可以使用碳纳米管膜或用溶液中的碳纳米管形成。碳纳米管膜可以在牺牲基板的沟槽中生长，然后通过金属镀敷在此基板中形成接触结构如梁或接触元件。还可以在接触元件上形成此膜，并且所述膜中散布有金属柱，以提供刚性和弹性。接触结构或其部分也可以用含碳纳米管的溶液镀敷形成。产生的接触结构可以是韧性的，并提供了良好的导电性。
文档编号H01R12/00GK101652901SQ200780031193
公开日2010年2月17日 申请日期2007年8月21日 优先权日2006年8月21日
发明者B·N·埃尔德里奇, G·L·马蒂厄, I·K·汉德罗斯, J·K·格里特斯, R·马滕森 申请人:佛姆法克特股份有限公司