小间距微触点及其形成方法
【专利说明】小间距微触点及其形成方法
[0001]本申请为分案申请，其原申请是2009年10月13日进入中国国家阶段、国际申请日为2008年3月13日的国际专利申请PCT/US2008/003473，该原申请的中国国家申请号是200880011888.1，发明名称为“小间距微触点及其形成方法”。
[0002]对相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求享有2007年3月13日提交的美国专利申请N0.11/717，587的优先权，该申请是2005年6月24日提交的美国专利申请N0.11/166,982的部分延续，后者要求享有2004年6月25日提交的美国临时专利申请N0.60/583，109的申请日权益。申请N0.11/166，982也是2004年10月6日提交的美国专利申请N0.10/959，465的部分延续。申请N0.10/959，465还要求享有2003年10月6日提交的美国临时专利申请N0.60/508,970、2003年12月30日提交的60/533，210、2003年12月30日提交的60/533，393以及2003年12月30日提交的60/533，437的申请日权益。据此通过引用将所有前述申请的公开并入于此。
【背景技术】
[0004]本发明涉及微电子封装、制造微电子封装所用的部件以及制造封装和部件的方法。
[0005]细长柱或引脚形式的微触点元件可以用于将微电子封装连接到电路板以及用于微电子封装中的其他连接。在一些情况下，通过蚀刻包括一个或多个金属层的金属结构来形成微触点。蚀刻工艺限制了微触点的尺寸。常规的蚀刻工艺通常不能形成高度与最大宽度比(在此称为“高宽比”)大的微触点。一直难以或不能形成具有相当高度且间距或相邻微触点之间的跨度非常小的微触点阵列。此外，通过常规蚀刻工艺形成的微触点配置受到限制。
[0006]出于这些和其他原因，希望有进一步改善。
【发明内容】
[0007]在一个实施例中，一种形成微触点的方法包括(a)在衬底的顶表面上的选定位置处提供第一耐蚀刻材料；(b)在未被所述第一耐蚀刻材料覆盖的位置处蚀刻所述衬底的顶表面，由此在所述选定位置处形成从所述衬底向上突出的第一微触点部分；(C)在所述第一微触点部分上提供第二耐蚀刻材料；以及(d)进一步蚀刻所述衬底以在所述第一微触点部分下方形成第二微触点部分，所述第二耐蚀刻材料至少部分保护所述第一微触点部分在所述进一步蚀刻步骤期间不被蚀刻。在另一个实施例中，一种形成微触点的方法包括:(a)向加工过程中的衬底施加最终耐蚀刻材料，使得所述最终耐蚀刻材料至少部分覆盖与所述衬底一体并从所述衬底的表面向上突出的第一微触点部分；以及(b)蚀刻所述衬底的表面，以便留下所述第一微触点部分下方并与之一体的第二微触点部分，所述最终耐蚀刻材料至少部分保护所述第一微触点部分在所述进一步蚀刻步骤期间不被蚀刻。
[0008]在又一实施例中，一种微电子单元包括:(a)衬底；以及(b)多个沿竖直方向从所述衬底突出的微触点，每个微触点包括与所述衬底相邻的基部区域和远离所述衬底的顶端区域，每个微触点具有水平尺度，所述水平尺度是所述基部区域中竖直位置的第一函数，且是所述顶端区域中竖直位置的第二函数。
[0009]在又一实施例中，一种微电子单元包括:衬底，多个沿竖直方向从所述衬底突出的微触点，其中两个相邻微触点之间的间距小于150微米。
[0010]在又一实施例中，一种微电子单元包括:(a)衬底；以及(b)多个沿竖直方向从所述衬底突出的细长微触点，每个微触点包括与衬底相邻的基部区域和远离所述衬底的顶端区域，每个微触点具有轴以及环形表面，所述环形表面在所述竖直方向上沿着所述轴向着或远离轴倾斜，使得所述环形壁的斜率在所述顶端区域和所述基部区域之间的边界处突变。
[0011]在另一个实施例中，一种微电子单元包括(a)衬底；以及(b)多个沿竖直方向从所述衬底突出的微触点，每个微触点具有与所述衬底相邻的近侧部分和在竖直方向上从所述近侧部分远离所述衬底延伸的细长远侧部分，所述柱的宽度在所述近侧部分和远侧部分之间的接合处以阶梯式的方式增大。
【附图说明】
[0012]图1是衬底的示意图。
[0013]图2是具有光刻胶层的图1的衬底的示意图。
[0014]图3是具有光刻胶层和掩模的图1的衬底的透视示意图。
[0015]图4是被蚀刻的图1衬底的示意图。
[0016]图5是具有第二光刻胶的图1的衬底的示意图。
[0017]图6是第二光刻胶已显影的图1的衬底的示意图。
[0018]图7是被第二次蚀刻的图1衬底的示意图。
[0019]图8A-8D是微触点的范例轮廓。
[0020]图9是描绘第一实施例的流程图。
[0021]图10是描绘第二实施例的流程图。
[0022]图11是应用中的多层衬底的示意图。
[0023]图12是微电子单元的示意图。
[0024]图13是两个相邻微电子单元的示意图。
[0025]图14是微电子组件的示意图。
[0026]图15是根据本发明另一个实施例的微电子组件的示意图。
[0027]图16是具有额外柱部分的图15的组件的示意图。
【具体实施方式】
[0028]介绍第一方法或实施例。图1是三元金属衬底10的示意图。三元金属衬底10具有迹线层12、蚀刻停止层14、厚层16和顶表面18。迹线层12和厚层16可以由容易蚀刻的第一金属，例如铜形成，而蚀刻停止层14可以由诸如镍的金属形成，镍基本可以抵抗用于蚀刻铜的蚀刻。尽管提到了铜和镍，但衬底10也可以由任何期望的适当材料形成。
[0029]图2是具有第一光刻胶层20的图1的三元金属衬底10的示意图。第一光刻胶20沉积于顶表面18上。第一光刻胶20可以是在暴露于诸如光的辐射时硬化或发生化学反应的任何类型材料。于是，可以使用任何耐蚀刻材料。也可以使用正性和负性光刻胶，它们是现有技术中公知的。如本文所使用的，相对于微电子元件，而不是基于重力的方向来理解术语“顶部”、“底部”和其他方向性术语。
[0030]图3是具有第一光刻胶层20和掩模22的图1的三元金属衬底的透视示意图。掩模22常常是被称为光掩模或荫罩的其上印刷有不透明区的透明板，在掩模22上生成具有被掩模22覆盖的区域的图案24，用附图标记26表示之，以及未被掩模22覆盖的区域，用附图标记28表示之。分别具有被覆盖和未被覆盖区域26和28的图案24允许选择性向辐射暴露第一光刻胶20的多个部分。
[0031]一旦将掩模22放到第一光刻胶20顶部，就提供辐射。最常见的辐射形式为紫外线光。这种辐射使未覆盖区域28处的第一光刻胶20曝光，使得未覆盖区域28不可溶。在使用负性光刻胶时是相反的情况:覆盖的区域26变得不可溶。在对第一光刻胶20曝光后，去除掉掩模22。然后利用溶液冲洗，对第一光刻胶20进行显影，溶液去除掉第一光刻胶20未变为不可溶的位置中的第一光刻胶20。于是，光刻胶的曝光和显影在衬底10的表面18顶部留下不可溶材料的图案。这种不可溶材料的图案复制了掩模22的图案24。
[0032]在光刻胶曝光和显影之后，如图4所示蚀刻衬底。一旦达到一定深度的蚀刻，就中断蚀刻过程。例如，可以在预定时间之后终止蚀刻过程。蚀刻过程在厚层16处留下从衬底10向上突出的第一微触点部分32。由于蚀刻剂侵蚀厚层16，因此它去除掉第一光刻胶20边缘下方的材料，允许第一光刻胶20从第一微触点部分32顶部横向突出，用悬突体30表示之。第一光刻胶20保留在如掩模22确定的特定位置处。
[0033]一旦将厚层16蚀刻到期望深度，在三元金属衬底10上沉积第二层光刻胶34 (图5)。在这种情况下，在此前已经蚀刻掉厚层16的位置向厚层16上沉积第二光刻胶34。于是，第二光刻胶34也覆盖第一微触点部分32。如果使用电泳光刻胶，由于其固有的化学性质，第二光刻胶34不会沉积到第一光刻胶20上。
[0034]在下一步，将具有第一和第二光刻胶20和34的衬底暴露于辐射，然后对第二光刻胶显影。如图6所示，第一光刻胶20在厚层16的部分上方横向突出，由悬突体30表示。该悬突体30防止第二光刻胶34被暴露于辐射，于是防止其被显影和去除，导致第二光刻胶34的一部分粘附到第一微触点部分32。于是，第一光刻胶20充当了第二光刻胶34的掩模。通过冲洗使第二光刻胶34显影，以便去除暴露于辐射的第二光刻胶34。这在第一微触点部分32上留下第二光刻胶34的未曝光部分。
[0035]一旦已经对第二光刻胶34的部分曝光和显影，则执行第二蚀刻过程，去除三元金属衬底10的厚层16的额外部分，由此如图7所示在第一微触点部分32下方形成第二微触点部分36。在该步骤期间，仍然粘附于第一微触点部分32的第二光刻胶34保护第一微触点部分32，以免其再次被蚀刻。
[0036]可以根据需要将这些步骤重复任意次数，以生成优选的高宽比和间距，形成第三、第四或第η微触点部分。在到达蚀刻停止层14时，可以停止该过程。作为最后步骤，可以分别整体剥离第一和第二光刻胶20和34。
[0037]这些过程获得了图8Α到8D所示的微触点38。这些图还示出了利用这里所述的过程可以实现的各种轮廓。参考图8A-8C，微触点38具有也称为顶端区域的第一部分32和也称为基部区域的第二部分36。假设上述步骤中使用的第一光刻胶点是圆形的，每个微触点一般将是绕中心轴51 (图8A)的回转体形式，中心轴51沿着竖直或Z方向从衬底的其余部分向上且大致垂直于蚀刻停止层14的平面延伸。第一和第二部分的宽度或直径X随