專利名稱：三維微結(jié)構(gòu)以及制造三維微結(jié)構(gòu)的方法
三維微結(jié)構(gòu)以及制造三維微結(jié)構(gòu)的方法背景技術利用微構(gòu)成技術，可以制造出用于許多不同應用的許多類型的小結(jié)構(gòu)。例如，對于許多不同的應用而言，許多不同類型的微機電系統(tǒng)(MEMS)結(jié)構(gòu)是已 知的或正在開發(fā)之中。本發(fā)明一般涉及用于制造小結(jié)構(gòu)的方法和系統(tǒng)，還涉及 結(jié)構(gòu)自身。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的實施方式涉及產(chǎn)生三維結(jié)構(gòu)。特別是，本發(fā)明的實施方式涉及用 于在三維陣列中沉積多個微滴的系統(tǒng)和方法。該陣列可以包括第一類微滴， 被設置成形成支撐結(jié)構(gòu)；以及第二類微滴，用于在支撐結(jié)構(gòu)上形成導電的晶種 層。 一種結(jié)構(gòu)材料可以被電沉積到晶種層上以產(chǎn)生三維結(jié)構(gòu)。


圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方式的典型基板和端子的頂視圖； 圖1B示出了圖1A的典型基板的側(cè)面橫截面圖；圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方式具有第一層微滴的圖1A的典型基 板的頂視圖；圖2B示出了圖2A的側(cè)面橫截面圖； 圖3A示出了所沉積的微滴的典型輪廓；圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方式用于改變所沉積的微滴的表面的典 型方式；圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方式具有第二層微滴的圖2A的典型基 板的頂視圖；圖4B示出了圖4A的側(cè)面橫截面圖；圖5A示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方式具有第三層微滴的圖4A的典型基板的頂視圖；圖5B示出了圖5A的側(cè)面橫截面圖；圖6A示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方式具有第四層微滴的圖5A的典型基 板的頂視圖；圖6B示出了圖6A的側(cè)面橫截面圖；圖7A示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方式具有第五層微滴的圖6A的典型基 板的頂視圖；圖7B示出了圖7A的微滴的側(cè)面橫截面圖；圖8A示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方式具有第六層微滴的圖7A的典型基 板的頂視圖；圖8B示出了圖8A的側(cè)面橫截面圖；圖9A示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方式具有第七層微滴的圖8A的典型基 板的頂視圖；圖9B示出了圖9A的微滴的側(cè)面橫截面圖；圖IOA示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方式具有第八層微滴的圖9A的典型基 板的頂視圖；圖IOB示出了圖IOA的微滴的側(cè)面橫截面圖；圖11A示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方式具有第九層微滴的圖10A的典型 基板的頂視圖；圖IIB示出了圖IIA的微滴的側(cè)面橫截面圖；圖12A出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方式在除去了第一類微滴且露出了晶 種層的情況下圖IIA的典型基板的頂視圖； 圖12B示出了圖12A的側(cè)面橫截面圖；圖13A示出了在晶種層上形成一個結(jié)構(gòu)的情況下圖12A的典型基板的頂 視圖；圖13B示出了圖13A的側(cè)面橫截面圖；圖14A示出了在除去支撐結(jié)構(gòu)的情況下圖13A的典型基板的頂視圖； 圖14B示出了圖14A的側(cè)面橫截面圖；圖15示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方式具有多個微滴層的典型基板的側(cè)面橫截面圖；圖16示出了具有接觸結(jié)構(gòu)的圖15的典型基板的側(cè)面橫截面圖；圖17示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方式在其上沉積多個微滴以產(chǎn)生多個三 維結(jié)構(gòu)的典型基板的頂視圖；圖18A示出了具有多個微滴層的圖17的典型基板的側(cè)面橫截面圖；圖18B示出了在除去第一類微滴且露出多個晶種層的情況下圖18A的典型基板的側(cè)面橫截面圖；圖18C示出了在相應晶種層上形成各種結(jié)構(gòu)的情況下圖18B的典型基板的側(cè)面橫截面圖；圖18D示出了在除去支撐結(jié)構(gòu)的情況下圖18C的典型基板的側(cè)面橫截面圖；圖19示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方式典型的探針卡組件； 圖20示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方式具有典型管芯的典型半導體晶片， 在這些管芯上可以產(chǎn)生三維微結(jié)構(gòu)；圖21示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方式用于向基板施加微滴的典型噴頭； 圖22示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方式用于向基板施加微滴的典型系統(tǒng)；圖23示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方式而產(chǎn)生的另一種典型的三維結(jié)構(gòu)的 透視圖；以及圖24示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方式而產(chǎn)生的另一種典型的三維結(jié)構(gòu)的 透視圖。
具體實施方式
本說明書描述了本發(fā)明的典型實施方式和應用。然而，本發(fā)明并不限于這 些實施方式和應用，也不限于這些實施方式和應用操作的方式或被描述的方 式。圖1A-14B示出了一個用于在支撐結(jié)構(gòu)(比如圖12B的支撐結(jié)構(gòu)1204)上 形成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(比如圖13B的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)1302)典型的過程。如圖所示，通過累 積微滴的三維陣列，便可以形成支撐結(jié)構(gòu)1204 (它可以包括晶種層1202)， 并且該陣列中的微滴可以包括不同的材料，使得該陣列中不同類型的微滴具有不同的性質(zhì)并且可以在該陣列中執(zhí)行不同的功能。為了示出和討論方便，在圖1A-14B所示的典型過程中，由四種不同材料 制成的四類微滴形成了微滴陣列。然而，在該過程的其它實現(xiàn)方式中，由不同 材料制成的更少或更多類型的微滴可以被用于產(chǎn)生一個陣列。由此，由兩類微 滴、三類微滴、五類微滴等制成的陣列都是可以形成的。然而，在討論圖1A-14B 所示累積微滴陣列的非限制性典型過程的細節(jié)之前，可能有益的是先討論由不 同材料構(gòu)成的四種典型類型的微滴的性質(zhì)和功能。第一類微滴106 (在圖1A-14B中由白色圓圈表示)可以被主要用于在累 積該陣列時為其它微滴提供支撐，但并不構(gòu)成支撐結(jié)構(gòu)1204 (參照圖12B)或 另一種結(jié)構(gòu)。 一旦該陣列完成了，就可以除去第一類微滴106。由此，第一類 微滴106可以用這樣一種材料制成，該材料能很容易地通過一種工藝除去，卻 不對其它微滴造成明顯的影響。作為一個示例，第一類微滴可以由一種能在第 一溶劑內(nèi)溶解的材料制成。適用于第一組微滴的材料示例包括但不限于水溶性 樹脂(比如聚丙烯酸、聚丙烯酰胺等)以及含上述材料的材料混合物。作為另 一個示例，可以使用商品名為FuIICure S-705的材料，由以色列Rehovot的Objet Geometries公司或明尼蘇達州Eden Praine的Stratasys公司銷售。適用于溶解第 一組微滴的溶劑示例包括但不限于水、混合了有機溶劑(甲醇、乙醇、異丙醇) 的水等。第二類微滴108 (在圖1A-14B中，它們由填充許多小點從而具有輕微灰 色外觀的圓圈來表示)可以形成支撐結(jié)構(gòu)1204 (參照圖12B)。第二類微滴108 可以由這樣一種材料制成，該材料在第一溶劑(該溶劑用于除去第一類微滴) 中不溶解。第二類微滴108可以最終被除去，但不是必需的。用于形成第二類 微滴108的第二材料由此可以在第二溶劑中溶解，但不是必需的，該第二溶劑 不同于用于溶解第一類微滴106的第一溶劑。適用于第二組微滴的材料示例包 括但不限于熱塑料、丙烯酸酯聚合物、甲基丙烯酸酯聚合物、聚苯乙烯、聚碳 酸脂、熱塑料、熱塑性塑料樹脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、以及含上述 材料的材料混合物。適用于溶解第二組微滴的示例包括但不限于丙酮、pgmea、 甲苯、二甲苯、均三甲基苯、芳香烴、用于選擇性除去熱塑性樹脂的溶劑等等。第三類微滴110 (在圖1A-14B中，它們由黑色圓圈表示)可以形成任選的結(jié)構(gòu)1206，它可以與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)1302 —起保留(參照圖14B)。用于形成第 三類微滴110的第三種材料可以包括一種在第一溶劑或第二溶劑中都不可溶解 的材料。適用于第三類微滴的材料示例包括但不限于聚合物；聚苯硫醚；聚 酰亞胺；聚醚酰亞胺；聚醚-醚酮；環(huán)氧樹脂；聚酮；以及含上述材料的材料混 合物。 一種商品名為FullCureM-720的材料也適用于第三類微滴材料，該材料 由以色列Rehovot的Obj et Geometries公司或明尼蘇達州Eden Praine的Stratasys 公司銷售。第四類微滴112 (在圖1A-14B中，它們是用填充有斜線且由此具有暗灰 色外觀的圓圈來表示的)可以形成導電晶種層，比如在支撐結(jié)構(gòu)(比如支撐結(jié) 構(gòu)1204)上的晶種層1202 (參照圖12B)。用于形成第四類微滴112的第四種 材料由此可以是導電材料。另外，第四類微滴112可以最終被除去，但這不是 必需的。第四類微滴112可以由一種能在第二溶劑中溶解的材料制成，并且可 以用第二類微滴將其除去。或者，第四種材料可以在另一種與第一溶劑和第二 溶劑不同的溶劑中溶解。適用于第四類微滴的材料示例包括但不限于可沉積在先前的微滴層的頂 部之上的任何導電流體，其中包括但不限于聚苯胺；聚噻吩；以及含上述材料的材料混合物。商品名為NanoPaste的導電墨水可以被用作第四類微滴的材 料，該材料由日本的Harima Chemical公司或加利福尼亞州Duluth的Harimatec 公司銷售。適用于第四類微滴的其它非限制性材料示例包括但不限于含金屬片 或粒子的聚合物(比如環(huán)氧樹脂、硅樹脂等)。現(xiàn)在開始討論圖1A-14B所示的典型過程，首先參照圖1A和1B，根據(jù)本 發(fā)明的一些實施方式，示出了典型的基板102。在圖1A中，基板102可以是任 何類型的基板，它提供了一個用于產(chǎn)生三維結(jié)構(gòu)的區(qū)域。盡管利用與圖1A-14B 所示過程相似的過程可以制造許多不同類型的結(jié)構(gòu)，但是在圖1A-14B的典型 過程中，待形成的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)1302 (參照圖13B)是一種導電互連結(jié)構(gòu)(比如導 電探針)，該結(jié)構(gòu)提供了從基板102到另一個電子器件(未示出)的電連接。 結(jié)果，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)1302可以形成于基板102的導電端子104上。許多其它備選 方案都是可行的。例如，導電互連結(jié)構(gòu)可以形成于不同的基板(比如犧牲型或 可除去基板)上，然后再被連接到基板102的端子104上并且從其它基板上釋放。盡管圖1A中未示出，但是端子104可以電連接到基板102上的電子組件 (未示出)、電路(未示出)、或其它端子(未示出)，它可以包括引線板材 料、陶瓷材料、有機材料等材料。在圖2A和2B中，第一層微滴202可以被沉積到基板102上。第一層微滴 202可以包括上述四類微滴中的一種或多種。在圖2A所示的示例中，第一層 202包括第一類微滴106、第二類微滴108以及第三類微滴110。如下所述，在 一些實施方式中，可通過噴頭(比如噴墨印刷頭)將這些微滴施加到基板102 上。然而，也可以使用其它沉積微滴的方法，這包括但不限于利用點滴器或適 于分配微滴材料的任何其它類型的分配器?，F(xiàn)在參照圖3A，示出了基板102的一部分。已施加的微滴可以包括脊或 其它不規(guī)則的表面302。相應地，在一些實施方式中，在特定的位置304可以 使微滴層的頂面變平滑并達到期望的值。本領域的技術人員應該理解，可以使 用各種處理過程來產(chǎn)生達到期望水平的平滑表面。例如，這種處理過程包括但 不限于機械研磨的處理過程(比如利用基于金剛石的磨具、基于碳化硅的磨 具等)；化學處理過程(比如利用氧化硅、氧化鋁、氧化銫等的漿體)；碾磨 處理過程(比如利用旋轉(zhuǎn)端銑刀)等。圖3B示出了在基板102上的微滴層， 它經(jīng)歷了一種處理以產(chǎn)生基本上平整的表面302，。如圖3A和3B所示，可以使 第一層微滴202變平滑。如圖3A和3B所示，也可以使附加的層平整化(比如 如下所述的第二層204到第九層218)。參照圖4A和4B，第二層微滴204可以被沉積在第一層微滴202上。第二 層微滴204可以包括第一類微滴106、第二類微滴108、第三類微滴110以及 第四類微滴112?，F(xiàn)在參照圖5A和5B，第三層微滴206可以被沉積在第二層微滴204上。 如圖所示，第三層微滴206可以包括第一類微滴106、第二類微滴108、第三 類微滴110以及第四類微滴112。圖6A-11B示出了將附加的層208， 210, 212， 214, 216， 218施加到基板102 上的過程。即，如圖6A和6B所示，第四層208被施加到第三層206上；如圖 7A和7B所示，第五層210被施加到第四層208上；如圖8A和8B所示，第 六層212被施加到第五層210上；如圖9A和9B所示，第七層214被施加到第六層212上；如圖10A和10B所示，第八層216被施加到第七層214上；以及 如圖IIA和IIB所示，第九層218被施加到第八層216上。如圖1A、 1B和3A-11B所示，微滴106, 108, 110, 112中的一類或多類可 以按多種方式沉積在每一層202, 204, 206, 208， 210, 212, 214， 216, 218中，使得 在完成后的微滴陣列中(參照圖11A和11B)，第二類微滴108可以形成與產(chǎn) 品結(jié)構(gòu)1302的期望形狀相對應的支撐結(jié)構(gòu)1202，第三類微滴110可以形成結(jié) 構(gòu)1206，第四類微滴112可以形成位于支撐結(jié)構(gòu)1202上的晶種層1202。如上 所述，在該陣列被產(chǎn)生的過程中，第一類微滴106提供了用于支撐該陣列的填 充物。如圖12A和12B所示，可以選擇性地除去第一類微滴106，從而留下用于 形成支撐結(jié)構(gòu)1204的第二類微滴108、用于形成結(jié)構(gòu)1206的第三類微滴110 以及用于形成晶種層1202的第四類微滴112。如上所述，第一類微滴106可以 在第一溶劑(比如水)中溶解，并且可以通過施加第一溶劑而被除去。本領域 的技術人員將理解，盡管所示實施方式引用了由水溶性材料構(gòu)成的微滴，但是 也可以使用其它材料以允許選擇性地除去這些微滴從而露出已形成的晶種層?，F(xiàn)在參照圖13A和13B，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)1302可以形成于晶種層1202上。在所 示的實施方式中，例如，通過使用電沉積過程(比如電鍍、無電電鍍等)，便 可以在晶種層1202上形成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)1302。作為示例，晶種層1202可以被置于 含電鍍?nèi)芤?比如包括一種或多種礦物鹽的溶液)的電鍍槽中。晶種層可以連 接到一電路，從而形成該電路的陰極，而待電鍍的金屬所構(gòu)成的電極則形成陽 極。電流穿過該電路，并且電鍍?nèi)芤褐械慕饘匐x子被吸引到且形成于晶種層 1202上。相應地，用于構(gòu)成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)1302的金屬層可以被設置在晶種層1202 上。該金屬可以是任何適于電沉積的金屬?；蛘撸饘僖酝獾牟牧峡梢员浑?沉積到晶種層1202上以形成部分或全部的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)1302。例如，電鍍槽可以 包含由非金屬材料(比如有機材料、陶瓷材料等)構(gòu)成的帶電粒子，并且那些 粒子可以被電沉積到晶種層1202上。電鍍槽中的粒子可以是自身帶電的粒子， 或者電鍍槽中的粒子可以被涂敷一種具有帶電粒子的材料。電沉積非金屬粒子 的過程可以被稱為電泳沉積。如圖13B所示，因為晶種層1202電連接到端子104，所以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)1302也形成于端子104上。盡管圖13A和13B未示出，但是附加的材料可以被沉積 在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)1302上。例如，一種或多種附加的金屬可以被電鍍到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)1302 上。這種附加的材料可以是用于增大導電性的材料、用于增大強度的材料、用 于增大彈性的材料等。一旦產(chǎn)品結(jié)構(gòu)1302形成于晶種層1202上，則可以除去支撐結(jié)構(gòu)1204，就 像圖14A和14B所示那樣。如上所述，用于形成支撐結(jié)構(gòu)1204的第二類微滴 108可以由一種能在第二溶劑中溶解的材料制成，該第二溶劑不同于用于除去 第一類微滴106的第一溶劑。如上所述，圖14A和14B中的典型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)1302可以是一種導電互連結(jié) 構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以被壓在電子器件(未示出)的端子(未示出)上，由此提供了 從電子器件(未示出)到基板102的端子104的電連接。然而，如上所述，微 滴陣列和互連結(jié)構(gòu)可以形成于另一個基板上，并且互連結(jié)構(gòu)可以被從其它基板 轉(zhuǎn)移到基板102的端子104上。因為互連結(jié)構(gòu)1302采用懸臂梁的形式，所以 互連結(jié)構(gòu)1302可以朝著基板102偏轉(zhuǎn)。在圖1A-14B所示的示例中，結(jié)構(gòu)1206 可以是一個停止結(jié)構(gòu)，用于限制互連結(jié)構(gòu)1302的偏轉(zhuǎn)程度。停止結(jié)構(gòu)1206僅 是一個由微滴IIO制成的結(jié)構(gòu)的示例，并且其它類型的結(jié)構(gòu)也可以被制造。當 然，這種結(jié)構(gòu)(比如停止結(jié)構(gòu)1206)也可以不必形成。盡管圖1A-14B中未示出，但是用于形成晶種層1202的微滴112也可以被 除去。例如，可以使用第二溶劑除去第四類微滴112，該第二溶劑溶解第二類 微滴118，由此，可以與支撐結(jié)構(gòu)1204 —起被除去。作為另一個備選方案，用 第三溶劑可以除去用于形成晶種層1202的第四類微滴112，該第三溶劑不同于 用于除去第一類微滴106的第一溶劑并且也不同于用于除去第二類微滴108的 第二溶劑。作為圖1A-14B所示過程的另一個備選方案，在形成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)1302之后， 用于形成支撐結(jié)構(gòu)1204的微滴108可以被留在合適的位置。圖15和16示出 了根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的示例，其中微滴1108 (它們可能就像微滴108 那樣)可以形成支撐結(jié)構(gòu)1506，該支撐結(jié)構(gòu)1506被留在合適的位置且形成用 于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)1302的彈性支撐結(jié)構(gòu)。例如，微滴1108可以由彈性材料構(gòu)成。制 造微滴1108的柔性材料的非限制性示例包括硅橡膠或聚氨酯橡膠材料。商品名為FC-900的材料是一種可用于制造微滴1108的材料示例，該材料由以色列 Rehovot的Objet Geometries公司或明尼蘇達州Eden Praine的Stratasys公司銷 售。(注意到，在圖15和16所示的示例中，沒有形成像圖14A和14B所示結(jié) 構(gòu)1206 (它是任選的結(jié)構(gòu))那樣的結(jié)構(gòu)。)更具體地講，圖15示出了其上施加多個微滴層的典型基板102的橫截面 圖。在圖15中，多個微滴層包括微滴層202-218，它們包括被選擇性除去的微 滴106、用于形成晶種層1202的微滴112以及用于形成支撐結(jié)構(gòu)1506的微滴 1108。用于形成支撐結(jié)構(gòu)1506的微滴1108包括柔性和/或彈性材料。本領域的 技術人員應該理解，各種材料都具有這種柔性和/或彈性性質(zhì)。例如，典型的材 料包括上述材料，比如硅橡膠或聚氨酯橡膠、以商品名FC-卯0進行銷售的材 料等。在圖16中，微滴106己被除去，并且已利用電沉積形成了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)1302。 柔性支撐結(jié)構(gòu)1506可以為結(jié)構(gòu)1302提供柔性支撐。如上所述，在圖1A-14B所示過程(或圖15和16所示備選過程)中形成 的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)1302可以是一種導電互連結(jié)構(gòu)，比如探針，它從基板102的端子 104處延伸出來從而與電子器件(未示出)進行電連接，由此將電子器件電連 接到端子104。圖1A-14B所示過程(或圖15和16所示備選過程)可以被用于 在具有多個端子的基板上產(chǎn)生多個這種互連結(jié)構(gòu)。圖17-18D示出了根據(jù)本發(fā) 明的一些實施方式的示例，其中通過使用圖1A-14B或圖15和16所示的典型 技術，在基板2202的多個端子2204上形成了多個導電互連結(jié)構(gòu)。圖17示出了基板2202的頂視圖，它包括多個電端子2204。(盡管顯示出 6個端子2204，但是可以使用更多或更少的端子。)圖17示出了在基板2202 上沉積的第一層微滴1702。如圖所示，第一層1702可以包括導電微滴1708， 沉積導電微滴1708是為了在端子2204之間形成電連接。如圖所示，因為端子 2204通過導電微滴1708而電連接起來，所以對于基板2202而言只需要制造一 個到電鍍電路的電連接從而對所有的互連結(jié)構(gòu)進行電鍍?；蛘撸梢猿练e第一 組導電微滴(像微滴1708那樣)以使端子2204的第一子集彼此電連接，可以 沉積第二組導電微滴(它們也可以基本上相似于微滴1708)以使端子2204的 第二子集彼此電連接但并不連接到端子2204的第一子集。在這種情況下，可以使這兩種電連接(每一種連接到互連端子2204的一個子集)連接到電鍍電 路。當然，通過使用微滴(像微滴1708那樣)，端子2204的不止兩個子集可 以被電連接。此外，用于使端子2204的一個子集互連的微滴可以由這樣一種 材料制成，該材料不同于用于使端子2204的另一個子集互連的微滴的材料。 第一層1702的其它部分可以形成要緊鄰每個端子2204而形成的支撐結(jié)構(gòu)的第 一層。圖18A示出了在基板2202上沉積附加的微滴層1704之后基板2202的側(cè) 面橫截面圖。如圖18A所示，第一層1702和附加層1704包括第一類微滴2206 (它們可能像第一類微滴106那樣)、第二類微滴2208 (它們可能像第二類微 滴108那樣)、第三類微滴2212 (它們可能像第四類微滴112那樣)。盡管圖 17-18D中未使用，但是也可以使用由不同材料制成且由此呈現(xiàn)出不同性質(zhì)的附 加類型的微滴。例如，像第三類110那樣的微滴可以被用于形成像結(jié)構(gòu)1206 那樣的結(jié)構(gòu)。如圖18B所示，可以除去第一類的微滴2206，從而留下第二類微滴2208 以及第三類微滴2212。如圖18B所示，第二類微滴2208可以形成支撐結(jié)構(gòu)， 其形狀和大小對應于將要在端子2204上形成的互連結(jié)構(gòu)的期望圖形，并且第 三類微滴2212可以在支撐結(jié)構(gòu)上形成導電晶種層。盡管未要求，圖18B所示 支撐結(jié)構(gòu)彼此重疊。圖18C示出了在端子2204以及用第三類微滴2212形成的晶種層上形成的 互連結(jié)構(gòu)2216。因為用第三類微滴2212形成的晶種層都電連接到端子2204并 且所有的端子2204都通過微滴1708 (參照圖17)而彼此電連接，所以所有的 互連元件2216都可以被電沉積，在一些實施方式中，僅有一個從電沉積設備 到基板2202的電連接。還可以附加地或備選地提供通孔或其它電連接(未示 出)從而將電鍍設備電連接到用第三類微滴2212構(gòu)成的晶種層。如圖18D所示，第二類微滴2208也可以被除去。盡管圖18D中未示出， 但是第三類微滴2212也可以被除去。如圖18D所示，多個導電互連結(jié)構(gòu)2216 可以由此形成于端子2204上。盡管圖18D中未示出，但是基板2202可以包括 用于將端子2204電連接到基板2202之上或之中的其它端子或電連接到其它電 學元件的電連接(未示出)?；ミB結(jié)構(gòu)(比如2216)可以由此形成于各種電子設備上。例如，以探針為 形式的互連結(jié)構(gòu)可以形成于探針卡組件的探針基板上，該探針卡組件被用于測 試電子器件(比如未分割的半導體晶片的一個或多個管芯、從晶片中分割下來 的一個或多個半導體管芯(封裝的或未封裝的)、被設置在支架或其它固定設 備中的分割好的半導體管芯陣列中的一個或多個管芯、 一個或多個引線板以及 任何其它類型的電子器件)。圖19示出了典型的探針卡組件，其中互連元件2216可以充當探針，基板 2202可以充當探針基板。在圖19中，探針卡組件可以包括三個基板引線板 1802，內(nèi)插器1808，以及探針基板(基板2202)。端子1804可以提供到測試 器(未示出)和來自測試器(未示出)的電連接。端子1804可以是任何合適 的電連接結(jié)構(gòu)，包括但不限于用于接收彈簧單高蹺插針的焊盤，零插入力連 接器，或適于與測試器(未示出)電連接的任何其它連接設備。電連接(比如導電端子、通孔和/或軌跡)(未示出)可以提供從端子1804 穿過引線板1802到達導電彈簧接觸件1806的電連接。另外，電連接(比如導 電端子、通孔和/或軌跡)(未示出)可以被設置成穿過內(nèi)插器1808從而將彈 簧接觸件1806連接到彈簧接觸件1810，彈簧接觸件1810可能就像彈簧接觸件 1806那樣。另外，電連接(比如導電端子、通孔和/或軌跡)(未示出)可以 使彈簧接觸件1810透過探針基板(基板2202)而連接到互連結(jié)構(gòu)2216，互連 結(jié)構(gòu)2216就像上文所提到的那樣可以充當探針，設置這些探針是為了接觸待 測電子器件的端子。電連接(未示出)可以由此被設置成從端子1804穿過探 針卡組件到達互連結(jié)構(gòu)2216。探針基板(基板2202)以及內(nèi)插器1808可以用任何合適的手段固定到引 線板1802，其中包括但不限于螺栓、螺絲、夾具、支架等。在所示的實施方式 中，探針基板2202和內(nèi)插器1808是通過支架1812被固定到引線板1802上的。圖19所示的探針卡組件僅是示例性的，并且可以使用許多備選的且不同 的探針卡組件配置。例如，探針卡組件可以包括比圖19所示探針卡組件更少 或更多的基板(比如1802,1808,2202)。作為另一個示例，探針卡組件可以包 括不止一個探針基板(比如2202)，并且每一個這樣的探針基板都可以是可獨 立調(diào)節(jié)的。2005年6月24日提交的美國專利申請11/165,833中揭示了具有多個探針基板的探針卡組件的非限制性示例。美國專利5,974,622和美國專利 6,509,751以及上述2005年6月24日提交的美國專利申請11/165,833中示出了 探針卡組件的其它非限制性示例，并且那些專利所描述的探針卡組件的各種特 征都可以被實現(xiàn)在圖19所示的探針卡組件中。圖17的基板2202不必是如圖19所示的探針基板，而可以是許多不同類 型的電子器件中的任一種的一部分。這種電子器件的一個示例是未分割的半導 體晶片的管芯，比如如圖20所示的晶片1902的管芯1904。通過使用圖1A-18D 所示的任何技術，導電互連結(jié)構(gòu)(比如像圖14A、 14B、 15和16的1302或者 圖18D的2216)可以形成于晶片1902的管芯1904的接合焊盤1906上。作為 另一個示例，導電互連結(jié)構(gòu)可以形成于分割好的管芯(封裝的或未封裝的)上。如上所述，這些微滴可以按許多不同的方式沉積。例如，可以使用噴頭來 沉積這些微滴。合適的噴頭的一個示例是噴墨打印頭。例如，利用熱和/或壓電 機理的打印頭是可以使用的。沉積微滴的方式的其它示例包括但不限于使用點 滴器和/或適于分配微滴材料的任何類型的設備。圖21示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式可將微滴施加到基板上的典型的 噴頭2000。在圖21中，噴頭2000可以包括連接器2002，這些連接器2002將 來自一個或多個相應的源(未示出)的一種或多種材料提供給主體2004。在分 配器2006、 2008、 2010、 2012處，可以選擇性地從噴頭2000中分配出單個相 應的微滴。在本發(fā)明的一些實施方式中，每一個分配器2006、 2008、 2010、 2012 可以分配不同材料的微滴。即，每一個分配器2006、 2008、 2010、 2012可以 分配不同類型的微滴。在圖22中，示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的典型的系統(tǒng)2100，用于 將微滴施加到基板2108 (它可以是像基板102、 2202、 1902那樣)上。在圖 22中，系統(tǒng)2100可以包括噴頭2000，噴頭2000連接到控制機構(gòu)2104，控制 機構(gòu)2104通過滾筒2102允許第一方向的移動和第二方向的移動2114。系統(tǒng) 2100還包括基座2112以及框架2106以支撐控制機構(gòu)2104。控制機構(gòu)2104也 可以也可以使噴頭2000上下移動(相對于圖22)，并且也可以被配置成賦予 噴頭2000以其它運動，比如使噴頭2000傾斜或旋轉(zhuǎn)?？ūP2110或其它支撐 機構(gòu)可以支撐基板2108，并且卡盤2110可以是可移動的。通過移動噴頭2000和/或基板2108中的一個或兩者，微滴可以穿過噴頭2000按本文所描述的方式 被選擇性地沉積在基板2108上，從而形成具有晶種層(比如1202，由微滴2212 構(gòu)成的晶種層)的支撐結(jié)構(gòu)(比如1204、 1506，由微滴2208形成的結(jié)構(gòu))以 及任選的結(jié)構(gòu)(比如1206)。系統(tǒng)2100僅是典型的，并且各種變體都是可行的。例如，可以使用多個 噴頭2000，并且這些噴頭可以彼此不同，從而便于分配不同材料的微滴。作為 另一個示例，卡盤2110可以被加熱或冷卻。作為另一個示例，用于使微滴曝 光于紫外線、紅外線或其它形式的電磁能量或其它形式的能量的機構(gòu)可以被包 括在系統(tǒng)2100中。例如，這種曝光可以改變微滴的性質(zhì)。盡管圖1A-19所示非限制性示例中所形成的結(jié)構(gòu)是導電互連結(jié)構(gòu)，但是利 用本文所揭示的技術可以形成許多其它類型的結(jié)構(gòu)。事實上，通過構(gòu)造微滴陣 列，如本文所述，可以制造出許多不同形狀和大小的、具有晶種層的支撐結(jié)構(gòu)， 并且通過使用本文所揭示的典型技術，可以制造出通過在這種晶種層上電鍍材 料而形成的任何結(jié)構(gòu)。盡管本發(fā)明不太受限制，但是本發(fā)明的一些實施方式在形成微機械結(jié)構(gòu)這 一領域提供了許多優(yōu)點。例如，通過使用微滴分配技術，如本文所一般描述的 那樣，小的甚至微米級的復雜的圖案都可以很容易地形成。這些圖案可以被用 作支撐結(jié)構(gòu)，其上形成小或微小的機械結(jié)構(gòu)。此外，微滴分配技術的使用允許 按多種圖案形成精確定位的特征。另外，如本文所描述的那樣，可以使支撐結(jié) 構(gòu)的一個或多個外層導電。由此，用于形成微結(jié)構(gòu)的材料可以被電鍍到支撐結(jié) 構(gòu)上，而無需先濺射或以其它方式在支撐結(jié)構(gòu)上形成導電晶種層以便幫助電 鍍。本發(fā)明的一些實施方式由此能夠迅速且容易地產(chǎn)生用于形成支撐結(jié)構(gòu)的微 滴陣列，該微滴陣列具有復雜的圖案，這些圖案具有精確定位的特征和精確的 尺寸，并且本發(fā)明的那些實施方式能夠做得這些，同時還產(chǎn)生一個或多個精確 定位的導電表面，其上可以電鍍有材料從而形成小或微小的結(jié)構(gòu)。圖23示出了這種結(jié)構(gòu)的一個示例。圖23示出了用于引導液體橫穿基板 2302的微通道2304的一部分。通過使用本文所描述的從微滴陣列中形成具有 導電晶種層的支撐結(jié)構(gòu)的技術，就可以形成這種微通道2304。例如，導電軌跡 可以形成于基板2302上以形成微通道2304的基部2306。微滴陣列可以接下來被沉積在各軌跡之間的基板2302上從而形成支撐結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié)構(gòu)被定形為 對應于微通道2304的期望形狀。根據(jù)本文所描述的技術，該支撐結(jié)構(gòu)可以被 構(gòu)造在用于構(gòu)成基部2306的各軌跡之間，并且被設置成具有外導電晶種層。 通過將材料電鍍到晶種層以及用于形成基部2306的軌跡上，便可以形成微通 道2304。圖24示出了可利用本文所揭示的技術制造的結(jié)構(gòu)的另一個示例。在圖24 中，根據(jù)本文所描述的技術，在基板2402上形成了加速計2404。例如，加速 計2404可以包括由微滴(比如微滴110)構(gòu)成的部分和/或被電鍍到晶種層以 及像108和112這樣的微滴所制成的支撐結(jié)構(gòu)上的部分。在具有導電晶種層(從微滴陣列中形成)的支撐結(jié)構(gòu)上形成的微結(jié)構(gòu)的其 它非限制性示例包括任何類型的微機電系統(tǒng)(MEMS)結(jié)構(gòu)、微鏡陣列、微天 線陣列等。盡管在本說明書中已描述了本發(fā)明的特定實施方式和應用，但是本發(fā)明并 不限于這些典型的實施方式和應用，也不限于這些典型實施方式和應用操作的 方式。由此，如上所述，本發(fā)明的各實施方式包括產(chǎn)生三維結(jié)構(gòu)。特別是，本發(fā) 明的各實施方式涉及用于在三維陣列中沉積多個微滴并且將金屬結(jié)構(gòu)材料電 鍍到晶種層上以產(chǎn)生三維結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法。
權(quán)利要求
1.一種制造三維結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括按三維陣列來沉積多個微滴，該陣列包括被設置用于形成支撐結(jié)構(gòu)的第一類微滴以及用于在支撐結(jié)構(gòu)上形成導電晶種層的第二類微滴；以及將結(jié)構(gòu)材料電沉積到晶種層上。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括在電鍍之后，除去第一類微滴。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，沉積步驟包括在一系列層中沉積 微滴。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，還包括在沉積一層微滴之后，使該層中的微 滴的外部變平滑。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，沉積步驟包括通過打印頭沉積微滴。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述打印頭包括噴墨打印頭。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于 第一類微滴形成多個支撐結(jié)構(gòu)；第二類微滴在至少多個支撐結(jié)構(gòu)上形成導電晶種層；以及 所述電沉積包括將結(jié)構(gòu)材料電沉積到至少多個支撐結(jié)構(gòu)上的晶種層上。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，沉積在晶種層上的結(jié)構(gòu)材料形成 多個導電接觸結(jié)構(gòu)。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述接觸結(jié)構(gòu)是彈性的。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，還包括在結(jié)構(gòu)材料上選擇性地沉積一種或多 種附加材料。
11. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述電沉積包括電泳沉積。
12. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，至少多個晶種層電連接到電子元件的端子，并且電沉積包括將金屬結(jié)構(gòu)材料電沉積到晶種層和端子上。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，還包括將電子元件的至少多個端子彼此電連接。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，使端子電連接的步驟包括在電子元件上多個端子之間沉積鄰接的導電材料的微滴。
15. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，每一個接觸結(jié)構(gòu)的第一部分附著于端子之一，該接觸結(jié)構(gòu)的第二部分從該端子處延伸出去并且與電子元件間隔 開。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述電子元件包括用于構(gòu)成探 針卡組件的探針基板。
17. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述電子元件包括半導體管芯。
18. 如權(quán)利要求12所述的方法，還包括 將電子器件的第一子集的端子電連接，以及 將電子器件的第二子集的端子電連接。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，將第一子集的端子電連接包括將第一子集的端子電連接到由第一導電材料構(gòu)成的多個第一導電微滴，以及將第二子集的端子電連接包括將第二子集的端子電連接到由第二導電材料 構(gòu)成的多個第二導電微滴，第二導電材料不同于第一導電材料。
20. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述接觸結(jié)構(gòu)之一的一部分與另 一個接觸結(jié)構(gòu)的一部分重疊。
21. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述陣列還包括第三類微滴，設 置第三類微滴以形成停止結(jié)構(gòu)從而限制接觸結(jié)構(gòu)之一的偏轉(zhuǎn)。
22. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)的至少一部分形成用于支撐所述接觸結(jié)構(gòu)的柔性基座。
23. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述陣列還包括第三類微滴，所 述方法還包括除去第三類微滴以露出晶種層。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，第一類微滴包括第一材料，第 二類微滴包括第二材料，第三類微滴包括第三材料，并且除去第三類微滴的步驟包 括用一種不溶解第一材料或第二材料的溶劑來溶解第三類微滴。
25. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，被電鍍到晶種層上的金屬結(jié)構(gòu)材料形成三維結(jié)構(gòu)的第一部分，以及 所述陣列包括第三類微滴，設置第三類微滴以形成三維結(jié)構(gòu)的第二部分。
全文摘要
揭示了按照三維陣列沉積多個微滴的系統(tǒng)和方法。該陣列可以包括第一類微滴，設置它們是為了形成支撐結(jié)構(gòu)；以及第二類微滴，用于在支撐結(jié)構(gòu)上形成導電晶種層。結(jié)構(gòu)材料可以被電沉積到晶種層上以產(chǎn)生三維結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01L21/20GK101336466SQ200680051827
公開日2008年12月31日 申請日期2006年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月21日
發(fā)明者E·D·霍博斯, G·L·馬修, T·方 申請人:佛姆法克特股份有限公司