CN1890806A - 半导体级电接触的连接器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

供电连接形成于半导体装置之垫的一连接器，其包含一基板，以及形成于基板上之一导电材料的接触元件阵列。每一接触元件包含依附于基板之顶表面的一基部，以及从基部延伸、并具有一末端突出于基板之上的一曲弹簧部。曲弹簧部形成为从一接触平面弯开，并具有一曲率，当接合半导体装置之一个别垫时，用以提供一受控制的擦刮动作。

Description

半导体级电接触的连接器及其制造方法
技术领域
本发明系关于可重复连接、可重复装设之电连接器尤其关于连接半导体级装置之电连接器。
背景技术
电互连(interconnects)或连接器用以将两个或更多电子元件连接在一起，或将一电子元件连接至一电气设备，例如计算机、路由器或测试器。举例而言，电互连用以连接一电子元件，如积体电路(IC或晶片)，至一印刷电路板。电互连在积体电路制造期间，亦用以连接持测试的积体电路装置至一测试系统。于某些应用中，电互连或连接器提供可分离或可重复装设的连接，使得其附接的电子元件可移除并再次附接。举例而言，一般希望使用可分离的互连装置将经封装的微处理器晶片装设到个人计算机主机板，使得故障的晶片可轻易移除，或者可轻易安装升级晶片。
应用中亦有利用电连接器，直接电连接形成于矽晶圆上的金属垫(pads)。此类的电连接器通常称为「探针(probe)」或「探针卡(probe card)」，且一般用在制程期间的晶圆测试。探针卡一般装设在测试器上，提供从测试器至矽晶圆的电连接，以测试形成在晶圆上的个别积体电路的功能性以及是否符合特定参数的限制。
传统电连接器通常由模锻(stamped)金属弹簧制成其形成后接着个别插入一绝缘载体，以形成电连接元件阵列。其它制作电连接器的方法包含使用等向的导电黏着剂、射出成型导电黏着剂、束线导电元件、打线(wirebonding)技术形成的弹簧、以及小金属块。
基板栅格阵列(land grid array，LGA)意指金属垫(亦称基板(lands))阵列，以作为积体电路封装、印刷电路板、或其它电子元件的电接触点。金属垫通常利用薄膜沉积技术形成，并涂布金以提供不氧化(non-oxidizing)表面。球栅格阵列(ball grid array，BGA)意指焊料球(solderballs)或焊料凸块(solder bumps)阵列，以作为积体电路封装的电接触点。基板栅格阵列和球栅格阵列两者皆广泛使用于半导体业，且各有其相关优点或缺点。举例而言，一般制作基板栅格阵列封装比球栅格阵列封装便宜，因为无须形成焊料球或焊料凸块。然而，基板栅格阵列封装一般较难组装至PC板或多晶片模组上。通常利用基板栅格阵列连接器，提供连接至PC板或晶片模组之基板栅格阵列封装，可移除且可重复装设之插座(socketing)能力。
半导体科技之进步朝向半导体积体电路中的尺寸缩小，以及特别是，缩小矽晶粒(die)或半导体封装上接触点的节距(pitch)。节距，即半导体装置上各电接触点(亦称做「接脚(lead)」)间的间隔，其在某些应用中剧烈减少。举例而言，半导体晶圆上的接触垫可有250微米或更少的节距。在250微米节距水平时，用传统技术来制作至这些半导体装置的可分离电连接系非常困难且非常昂贵。当半导体装置上接触垫的节距缩小到50微米以下且需要同时连接一阵列中的多个接触垫时，问题变得甚至更难。
制作电连接到接触垫(例如矽晶圆或基板栅格阵列封装上的金属垫)时，在接触元件接合(engage)这些垫的时候，利用擦刮(wiping)动作和穿入(piercing)动作是很重要的，以突破任何氧化物、有机材料、或其它可能出现在金属垫表面的膜，否则那些膜可能会阻碍电连接。图1例示一接触元件，用以接合基板上的金属垫。参照图1，连接器10包含接触元件12，供电连接至基板14上之金属垫16。连接器10可为晶圆探针卡，则接触元件12为探针尖(tip)，供接合矽基板14上之垫16。在正常处理与储存状况下，膜18(其可为氧化物膜或有机膜)形成在金属垫16的表面上。当接触元件12接合金属垫16，接触元件必须穿入膜18，以形成到金属垫16之可靠电连接。膜18之穿入可源自接触元件接合金属垫时，接触元件12之擦刮动作或穿入动作。
当需要提供擦舌刮或穿入动作时，重要的是具有受良好控制的擦刮或穿入动作，在制作垫接触时，使其够强以穿过表面膜，但够柔以避免伤害金属垫。此外，重要的是任何擦刮动作提供一足够的擦刮距离，以暴露足够的金属表面，而有良好的电连接。
类似地，制作接触至焊料球(如形成在球栅格阵列封装、晶片级封装、或晶圆级封装上的焊料球)时，重要的是提供擦舌刮或穿入动作，以突破焊料球上的原生氧化层(native oxide)，以制造良好电接触至焊料球。然而，当使用传统方法来制造电接触至焊料球时，可能伤害或完全从封装移除焊料球。图2A例示一接触元件，用以接触焊料球。当接触元件12接触形成在例如供测试之基板20上的焊料球22时，接触元件12利用穿入动作，通常导致焊料球之顶表面(亦称基【base】表面)形成一凹坑(crater)。当包含焊料球22之基板20接着依附于另一半导体装置(如PC板或晶片级封装)，焊料球22中的凹坑会导致焊料球接口形成空洞(void)。图2B和图2C例示使焊料球22依附于基板24之金属垫26的结果。在焊料回流(solder reflow)后(图2C)，焊料球22依附至金属垫26。然而，在焊料球接口形成一空洞，因为凹坑出现在焊料球22之顶表面上，此凹坑系由接触元件12之穿入动作造成。此类空洞的出现可影响连接的电特性，且更重要地，降低连接的可靠度。
因此，期望提供一种电接触元件，其可提供受控制的擦刮动作于金属垫上，特别是节距小于50微米的垫。亦期望此擦舌11动作提供达50％接触垫的擦挂距离。此外，当制作电接触至焊料球时，期望具有一电接触元件，可提供受控制的擦刮动作于焊料球上，而不伤害焊料球的接触表面。
电连接器遭遇的另一个问题是共面性(coplanarity)的差异，以及欲连接之半导体装置之接触点的位置失准(misalignment)。举例而言，半导体晶圆和封装制程中的差异，常导致接触点(金属垫或焊料球)最终位置、每一平面尺寸之差异。于接触点阵列中，位置失准导致不同接触点之相对位置的差异。因此，连接器必须可适应源自失准的位置差异，以适用在大部分应用中。所以，期望具有尺寸可缩放(scalable)的电接触元件，其可弹性作用，而能够容忍共面性之正常差异以及接触点之位置失准。
提供电连接予半导体装置的连接器或互连系统属已知。举例而言，于2000年3月7日核准给Eldridge等人之美国专利6,032,356号，揭露弹性接触结构之阵列，其系直接装设于半导体晶圆之焊垫(bonding pad)上。接触结构系藉以下形成：附接金接合线至晶圆，塑形接合线，并接着涂覆(overcoating)接合线，以形成复合(composite)接触元件。虽然Eldridge揭露的方法，提供半导体级之全金属接触阵列，其中一次形成一个接触元件，因此接触元件需要昂贵的系列制程。此外，接触结构固有的尖形(pointyshape)导致在制造接触时，穿入动作易于伤害如焊料球之接触点。
于2001年2月6日核准给Smith等人之美国专利6,184,065号，揭露由薄金属膜中的固有应力梯度(stress)创造的小金属弹簧。Smith的方法提供半导体级的全金属接触阵列。然而，金属弹簧指入欲接触之平面表面，因此当用以探测(probe)焊料球时，易于伤害焊料球。
于2001年6月26日核准给Khoury等人之美国专利6,250,933号，揭露一种接触结构，其系藉微制造(microfabrication)科技在一半导体基板或其它介电质上产生接触器，且其中每一接触器形状像一桥，具有一或更多的角部(angled portion)支撑一水平接触部。Khoury的方法提供半导体级之全金属接触阵列，但当面对金属垫时，因为接触元件和金属垫平行，仅提供有限的擦刮动作。Khoury藉加上突点(asperities)以及制造不对称结构，以引致擦刮动作，处理缺乏擦刮之问题。然而，熟习此技艺者显而易知的是，此种方式可提供只有接触之整体尺寸的10％或更少的擦刮距离，对良好电连接而言通常是不够的。此外，当接触焊料球阵列时，因为接触面和焊料球阵列平行，Khoury的方式需要焊料球之基表面实际上被接触。这样的接触会导致焊料球基表面上的伤害，其接着会在后续焊料回流期间导致空洞的形成，如图2C所示。
总结而言，传统连接器使用在小节距尺寸的半导体装置时不符要求。传统连接在提供擦刮/穿入动作而不伤害如焊料球之基表面的接触点方面，亦不符要求。
发明内容
根据本发明一实施例，一连接器供电连接形成于一半导体装置上之垫，系包含一基板，以及形成于基板上之导电材料接触元件阵列。每一接触元件包含依附于基板之顶表面的一基部(base portion)，以及一曲弹簧部系自基部延伸并具有一末端(distal end)突出于基板之上。曲弹簧部形成为从一接触平面弯开(curve away)，并具有一曲率，当接合半导体装置之一个别垫时，用以提供一受控制的擦刮动作。
根据本发明之另一方面，一种形成包含接触元件阵列的连接器的方法，包含：提供一基板，形成一支撑层于基板上，图案化支撑层以定义一支撑元件阵列，等向蚀刻支撑元件阵列以在每一支撑元件顶上形成圆角(rounded corners)，形成一金属层于基板上与支撑元件阵列上，以及图案化金属层以定义一接触元件阵列，其中每一接触元件包含一第一金属部于基板上，以及一第二金属部延伸自第一金属部并部分横过一个别支撑元件之顶部。此方法更包含移除支撑元件阵列。如此形成之接触元件阵列之每一个包含一基部依附于基板，以及一曲弹簧部从基部延伸、并具有一末端突出于基板之上。相对基板表面，曲弹簧部形成为具有一凹(concave)曲率。
根据本发明之另一方面，一种形成包含一接触元件阵列的一连接器的方法，包含：提供一基板，提供一导电黏着层于基板上，形成一支撑层于导电黏着层上，图案化支撑层以定义一支撑元件阵列，等向蚀刻支撑元件阵列以在每一支撑元件顶上形成圆角，形成一金属层于导电黏着层上与支撑元件阵列上，图案化金属层与导电黏着层以定义一接触元件阵列。每一接触元件包含一第一金属部形成于一导电黏着部上，以及一第二金属部延伸自第一金属部并部分横过一个别支撑元件之顶部。此方法更包含移除支撑元件阵列。
如此形成之接触元件阵列的每一个包含：一基部依附于导电黏着部，其中导电黏着部依附于基板；以及一曲弹簧部从基部延伸、并具有一末端突出于基板之上。相对基板表面，曲弹簧部形成为具有一凹曲率。
考虑以下详细说明与所附图式时，会更了解本发明。
附图说明
图1例示一接触元件，用以接合基板上的金属垫。图2A例示一接触元件，用以接触焊料球。
图2B和图2C例示附接焊料球至基板之金属垫的结果。
图3A和3B为根据本发明之一实施例，显示连接器之剖面图。
图4A和4B为剖面图，例示使用图3A之连接器接合不同半导体装置。
图5A和5B例示根据本发明之另一实施例之连接器。
图6A和6B例示根据本发明之另一实施例之连接器。
图7A至7H例示根据本发明之一实施例，形成图3A之连接器的制程步骤。
图8A至8H例示根据本发明之一实施例，形成图5A之连接器的制程步骤。
图9A至9H例示根据本发明之另一实施例，形成图5A之连接器的制程步骤。
图10A和10B为根据本发明之另一实施例之一连接器的剖面图。
图11为根据本发明之一实施例之连接器的剖面图，此连接器包含供改善信号完整性以及供控制接触元件阻抗之接地平面。
图12例示本发明连接器之另一实施例，其中使用一对接触元件耦合至一对差动信号。
图13例示根据本发明之一实施例，显示包含热导平面之连接器。
图14例示根据本发明之一实施例，显示包含同轴接触元件的连接器。
图15A至15H例示根据本发明之另一实施例，一形成连接器阵列之制程步骤。
具体实施方式
根据本发明之原理，一种提供可分离且可重复装设之连接至一装置的连接器，包含一接触元件阵列形成于一基板上，其中每一接触元件包含一曲弹簧部形成为从一接触平面弯开，并具一曲率，当接合装置之一接触点时，用以提供一受控制的擦刮动作。本A明之连接器可用以电连接至半导体级装置：(如矽晶圆或封装的积体电路)。形成的接触元件可电连接至具250微米或更小节距的接触点，且特别地是，本发明之接触元件可电连接至具50微米或更小节距的接触点。藉由提供受控制的擦刮动作，本发明之连接器可用以连接至不同接触表面，而不伤害接触表面。最后，本发明连接器中的接触元件具有大的弹性工作范围，约等于或大于电路枉长度，藉此容许接触元件在一般操作状况中常需要的大范围压缩(compressions)上操作。
相较于传统连接器系统，本发明之连接器提供许多的优点。第一，本发明之连接器包含接触元件，系具有一曲弹簧部弯离一接触平面(亦即将接触的接触点表面)。因此，当接合金属垫或焊料球时，接触元件可提供柔性(soft)控制的擦刮动作，容许有效的电连接而不伤害接触表面。再者，本发明之连接器中的接触元件，以最佳接触力可达到最佳的擦刮距离。传统连接器通常包含弯入接触平面的曲弹簧构件(member)。当此类弹簧构件接合一接触垫时，这样的曲率导致一穿入动作，且通常对垫造成所不欲之伤害。选替地，在其它传统连接器中，接触元件不是没提供擦刮动作就是擦刮距离不足。本发明之连接器克服许多传统连接器之缺点。
第二，本发明之连接器提供尺寸可缩放、低轮廓(profile)、低插入力(insertion force)、高密度、以及可分离/可重复连接的电连接，且特别地适用于高速和高性能应用。此连接器可以相对低成作，而展现高度可靠且符合操作特性。特别地是，本发明之连接器可调整尺寸，以接触晶圆上之金属垫或基板栅格阵列封装之基板(lands)，其中垫或基板以50微米或更小的节距分隔。本发明之连接器亦可调整尺寸，以接触球栅格阵列封装之焊料球或形成在晶圆上的焊料球，其中焊料球以250微米或更小之节距分隔。
第三，本发明之连接器可用以接合半导体装置之垫，其中垫系和连接的接触元件直立对准。因此，只需要应用一直立外部偏力(biasing force)连接连接器至欲连接的装置。此与许多传统连接器系统相反，其需要应用一横向(lateral)力接合一连接器，且常对连接点导致伤害。
本发明之连接器可用以电连接至广泛种类的装置。举例而言，本发明之连接器可用以电连接至一矽晶圆上之金属垫、一球栅格阵列封装、一基板栅格阵列封装、一晶圆级封装、一晶片级封装和其它半导体或电气装置。本说明中，「装置」一词意指需要电连接或互连的电子装置或组件之类。因此，半导体装置可包含但不限于半导体晶圆、封装的或未封装的积体电路，形成在半导体晶圆上或形成为积体电路封装的球栅格阵列、基板栅格阵列系形成在半导体晶圆上、在晶片模块上、或在积体电路封装上。
图3A和3B为根据本发明之一实施例，显示一连接器之剖面图。图3A和3B例示本发明之一连接器50，连接至一半导体装置60，其包含金属垫64，系形成在一基板62上做为接触点。半导体装置60可为一矽晶圆，其中金属垫64为形成在晶圆上的金属焊垫。半导体装置60亦可为一基板栅格阵列封装，其中金属垫64代表形成在基板栅格阵列封装上的「基板(lands)」或金属连接垫。图3A和3B中连接器50耦合至半导体装置60只为例示说明，而不欲限制连接器50只应用在与晶圆或基板栅格阵列封装连接。
参照图3A，连接器50包含接触元件阵列54，形成在一基板52上。基板52可为一介电材料或一半导体材料。因为连接器50可用以连接至半导体级的半导体装置，通常使用半导体制程常用的材料形成连接器50。于一实施例中，基板50由石英、矽或陶瓷晶圆形成，而接触元件54形成于一介电层上，介电层可为蓝宝石上矽(SOS)、玻璃上矽(SOG)、硼磷四乙基正矽酸盐(BPTEOS)、或四乙基正矽酸盐(TEOS)层，系形成在基板之顶表面上。接触元件阵列一般形成为二维阵列，配置成与将接触的半导体装置上对应的接触点配对。于一实施例中，连接器50系形成以接触具50微米或更小节距的金属垫。
接触元件54系利用导电材料形成。每一接触元件54包含一基部55A依附于基板52之顶表面，以及一曲弹簧部55B伸自基部55A。曲弹簧部55B具一近端(proximal end)邻近基部55A，以及一末端(distal end)突出于基板52之上。注意图3A和3B例示连接器50为颠倒状，以接合半导体装置60。本说明中方向性词汇之使用，如「上」、「顶表面」，意欲描述当连接器放置成接触元件面朝上时，连接器元件的位置关系。熟此技艺者会理解文中使用之方向性词汇只为例示说明，且只欲描述接触元件不同部分之相对位置。
仍参照图3A，接触元件54包含曲弹簧部，形成为从一接触平面弯开。本说明中，「接触平面」意指接触元件将接触之接触点表面。本例示中，接触平面为金属垫64之表面。如图3A所示，曲弹簧部55B相对于基板52表面，系形成为具有一凹面曲率(concave curvature)。因此曲弹簧部55B系自金属垫64表面弯开。接触元件54之曲弹簧部55B具一曲率，当接合欲接触半导体装置之一个别金属垫64时，用以提供一受控制的擦刮动作。
于操作中，施加一外部偏力(于图3A中标为F)至连接器50，使得连接器50压缩着半导体装置60之金属垫64。接触元件54之曲弹簧部以一受控制的擦刮动作接合个别金属垫，使得每一接触元件制造有效的电连接至个别的垫。接触元件54之曲率确保同时达到最佳的接触力和最佳的擦刮距离。擦刮距离系当接触金属垫时，接触元件之末端在金属垫之表面所做的移动(travel)量。一般而言，接触力可为5至100克的等级，其视应用而定，而擦刮距离可为5至400微米的等级。
本发明接触元件之另一特征为：接触元件之曲弹簧部可有非常大的弹性工作范围。具体而言，因为曲弹簧部可在直立和水平两个方向移动，可达到接触元件之电路径长度等级的弹性工作范围。本说明中，接触元件之「电路径长度」定义为电流从曲弹簧部之末端至接触元件之基部行经的距离。基本上，本发明之连接器的接触元件具有横跨接触元件整个长度的弹性工作距离。
接触元件54系利用一导电金属形成，其亦可提供所欲弹性。于一实施例中，接触元件54系利用钛作为支撑结构而形成，此支撑结构稍后可被电镀(plated)以获得所欲弹性行为。于其它实施例中，接触元件54系利用以下形成：铜合金或多层金属片(sheet)，如不镌钢涂覆铜一镍一金(Cu/Ni/Au)多层金属片。于一较佳实施例中，接触元件系利用以下形成：一小粒(small-grained)铜一铍(CuBe)合金接着镀上无电(electroless)镍一金(Ni/Au)，以提供一不氧化表面。进一步，于另一实施例中，接触元件54于基部和曲弹簧部系使用不同金属形成。
图3A所示实施例中，接触元件54显示为由一矩形基部和一曲弹簧部形成。此配置只作为例示而不欲作为限制。本发明之接触元件可以多种配置形成，且每一接触元件只需有足以附接曲弹簧部至基板的基部。基部可采用任何形状，而可形成为圆形或其他有用的形状，以附接接触元件至基板。此外，一接触元件可包含多个曲弹簧部延伸自基部，将如以下详加讨论。
本发明之连接器的大弹性工作范围，使得连接器可适应欲连接半导体装置中的正常共面性差异和位置失准。因此，尽管欲连接的半导体装置中可能存在不规则的共面性和位置，连接器可提供可靠的电连接。图4A和4B为剖面图，显示使用连接器50接合不同的半导体装置。图4A中，欲接触的金属垫之位置差异，需要连接器50之一端的接触元件比另一端的接触元件压缩更多。图4B中，欲接触的金属垫之共面性差异，需要连接器50中间部份的接触元件比接触器50两端的接触元件压缩更多。因为本发明的接触元件具有大的弹性工作范围，不同的接触元件可为不同程度的压缩，而所有接触元件提供有效的电连接。
图5A和5B例示根据本发明另一实施例之一连接器。参照图5A，连接器70包含接触元件74之阵列形成在基板72上。本实施例中，每一接触元件74包含一基部75A和二个曲弹簧部75B与75C延伸自基部75A。曲弹簧部75B与75C具有末端突出于基板72之上，并朝向彼此。曲弹簧部75B与75C的其它特性和曲弹簧部55B相同。亦即，曲弹簧部75B与75C形成为从一接触平面弯开，且各具有一曲率，当接合一欲接触的半导体装置之接触点时，以提供受控制的擦刮动作。再者，曲弹簧部75B与75C具有大弹性工作范围，约等于接触元件之电路径长度，藉此容许用于大范围压缩。
于本例示中，连接器70用以接触一半导体装置80，例如一球栅格阵列封装，包含焊料球84之阵列作为接触点。图5B例示连接器70完全接合半导体装置80。连接器70可用以接触金属垫，例如基板栅格阵列封装上的垫。然而，使用连接器70接触焊料球84提供特别的优点。
第一，接触元件74沿着焊料球的侧边接触个别焊料球。不接触焊料球之基表面。因此，于接触期间，接触元件74不会伤害焊料球之基表面，且有效消除焊料球为永久附接于后续回流时，形成空洞的可能性。
第二，因为接触元件74之每一曲弹簧部形成为从接触平面弯开，本例中接触平面是与欲接触的焊料球之侧表面相切的平面，当接触个别焊料球时，接触元件74提供受控制的擦刮动作。以此方式，可做有效电连接而不伤害接触表面，亦即焊料球之表面。
第三，连接器70尺寸可缩放，且可用以接触具250微米或更小之节距的焊料球。
最后，因为每一接触元件具有电路径长度等级的大弹性工作范围，接触元件可适应大范围压缩。因此，本发明之连接器可有效地用以接触具正常共面性差异或位置失准的传统装置。
图3A和5A中的连接器50和70显示为包含一曲弹簧部线性地从基部突出。图3A和5A所示实施例仅为例示而不欲作为限制。本发明之连接器可以多种方式配置，视欲接触的接触点类型而定，且视所欲接触力而定。图6A和6B例示根据本发明另一实施例之连接器。参照图6A，一连接器90包含一接触元件93形成在基板92上。接触元件93包含一基部94A和一第一曲弹簧部94B，以及一第二曲弹簧部94C。第一曲弹簧部94B和第二曲弹簧部94C具有彼此指离的末端。接触元件93可用以接合一接触点，包含一金属垫或一焊料球。当用以接合一焊料球，接触元件93在第一与第二曲弹簧部问支托住焊料球。因此，第一和第二曲弹簧部94B和94C以从焊料球之接触平面弯开的方向，用一受控制的擦刮动作接触焊料球之侧表面。
图6B例示一接触元件95形成在基板96上。接触元件95包含一基部97A，和一第一曲弹簧部97B以及一第二曲弹簧部97C伸自基部。本实施例中，第一曲弹簧部97B和第二曲弹簧部97C以螺旋(spiral)配置突出于基板96之上。接触元件95可用以接触一金属垫或一焊料球。于两种情形中，第一和第二曲弹簧部97B和97C从接触平面弯开，并提供一受控制的擦刮动作。
本发明之连接器可使用不同制程顺序，以多种制程制造。举例而言，每一接触元件之曲弹簧部可由模锻(stamping)形成。于一实施例中，本发明之连接器系利用半导体制程技术形成。当利用半导体制程技术形成时，本发明之连接器可称之作为微机电系统(MEMS)。因此，于本发明一实施例中，本发明之连接器亦称做一微机电系统栅格阵列连接器。
图7A至7H例示根据本发明之一实施例，形成图3A之连接器50的制程步骤。参照图7A，提供一基板102，接触元件将形成于其上。基板102可例如为一矽晶圆或陶瓷晶圆，且可包含一介电层形成于其上(未示于图7A)。如上所述，SOS、SOG、BPTEOS、或TEOS层之一介电层，可形成于基板102上，以隔离基板102及接触元件。接着，一支撑层104形成于基板102上。支撑层104可为一沉积介电层，例如气化物或氮化物层、旋转涂布(spin-on)介电质、聚合物、或任何其它可适合蚀刻的材料。于一实施例中，支撑层104系由化学气相沉积制程沉积。另一实施例中，支撑层104系由电浆气相沉积(plasma vapor，PVD)制程沉积。又另一实施例中，支撑层104系由旋转涂布制程沉积。再另一实施例中，当基板102未覆有介电层或导电黏着层时，支撑层可利用半导体制程常使用的氧化制程成长。
支撑层104沉积后，遮罩层106形成于支撑层104之顶表面上。遮罩层106结合传统微影制程，以利用遮罩层106定义图案(pattern)于支撑层104上。在遮罩层打印(printed)与显影(developed)后(图7B)，包含区域106A至106C之遮罩图案，形成在支撑层104之表面上定义支撑层104受保护而免于后续蚀刻之区域。
参照图7C，利用区域106A至106C作为遮罩，执行一非等向蚀刻制程。非等向蚀刻制程的结果，移除图案化遮罩层未覆盖的支撑层104。因此，形成支撑区域104A至104C。接着移除包含区域106A至106C的遮罩图案，以暴露支撑区域(图7D)。
参照图7E，支撑区域104A至104C接着经历一等向蚀刻制程。等向蚀刻制程以实质上相同的蚀刻速率，在直立和水平方向移除受蚀刻之材料。因此，等向蚀刻之结果，削圆支撑区域104A至104C的顶角，如图7E所示。于一实施例中，等向蚀刻制程为电浆蚀刻制程，使用SF6、CHF3、CF4或其它蚀刻介电材料常用的习知化学物。另一实施例中，等向蚀刻制程为湿蚀刻制程，例如使用缓冲气化物蚀刻(BOE)之湿蚀刻制程。
接着，参照图7F，一金属层108形成于基板102之表面和支撑区域104A至104C之表面上。金属层108可为铜层或铜合金层或多层金属沉积，如镀上铜一镍一金(Cu/Ni/Au)的钨。一较佳实施例中，接触。元件系利用以下形成：一小粒铜一铍(CuBe)合金，接着镀以无电镍一金(Ni/Au)，以提供一不气化表面。金属层108可以利用化学气相沉积制程、电镀、溅镀、物理气相沉积来沉积，或其它习知金属膜沉积技术。利用传统微影制程，沉积一遮罩层且图案化为遮罩区域110A至110C。遮罩区域110A至110C定义金属层108受保护而免于后续蚀刻之区域。
接着，图7F的结构经历一蚀刻制程，以移除未被遮罩区域110A至110C覆盖的金属层。结果，形成金属部108A至108C，如图7G所示。金属oP 108A至108C之每一个，包含一基部形成在基板102上，以及一曲弹簧部形成在个别的支撑区域(104A至104C)上。因此，每一金属部之曲弹簧部采取其下支撑区域的形状，突出于基板表面之上，并具一曲率，当接触一接触点时，提供一擦刮动作。
为完成连接器，移除支撑区域104A至104C(图7H)，使用如湿蚀刻或非等向电浆蚀刻或其它蚀刻制程。若支撑层使用氧化层形成，可使用缓冲氧化物蚀刻剂(etchant)移除支撑区域。结果，形成独立的(freestanding)接触元件112A至112C在基板102上。
熟此技艺者知悉本发明时，理解要制作本发明之连接器，上述制程步骤可能有许多变化。举例而言，等向性蚀刻制程的化学物和蚀刻条件可加以修改，以在支撑区域提供所欲形状，使得形成的接触元件有所欲曲率。进一步而言，熟此技艺者会理解，透过使用半导体制程技术，可制造连接器之接触元件具多种性质。举例而言，第一群组的接触元件可形成为具有第一节距，而第二群组的接触元件可形成为具有大于或小于第一节距之第二节距。接触元件之电或机械性质可能有其它变化，如以下将详加描述。
图8A至8H例示根据本发明之一实施例，形成图5A之连接器70的制程步骤。图8A至8H所示之制程步骤和图7A至7H所示制程步骤实质上相同。然而，图8A至8H例示藉由适当设计的遮罩图案，可制造不同配置的接触元件。
参照图8A，一支撑层124形成于基板122上。一遮罩层126形成于支撑层上，供定义形成图5A之连接器所欲遮罩区域。本实施例中，遮罩区域126A和126B(图8B)位置靠在一起，以容许形成包含两个曲弹簧部的接触元件。
利用遮罩区域126A和126B作为遮罩，执行一非等向蚀刻制程后，形成支撑区域124A和124B(图8C)。移除遮罩区域以暴露支撑区域(图8D)。接着，支撑区域124A和124B经历等向蚀刻制程以使结构成形，使得支撑区域之顶表面包含圆角(图8E)。
一金属层128沉积于基板122之表面和支撑区域124A和124B之顶表面上方(图8F)。包含区域130A和130B之遮罩图案，定义在金属层128上。利用遮罩区域130A和130B作为遮罩，蚀刻金属层128后，形成金属部128A和128B(图8G)。每一金属部128A和128B包含一基部形成于基板122上，以及一曲弹簧部形成于个别支撑区域(124A或124B)上。每一金属部之曲弹簧部采取其下支撑区域的形状，突出于基板表面之上，并具有一曲率，当接触一接触点时，提供一擦刮动作。本实施例中，金属部128A和128B的末端形成为彼此面对。为完成此连接器，移除支撑区域124A至124B(图8H)。结果，形成独立的接触元件132在基板102上。在图8H之剖面图中，接触元件132的二个金属部看似未连接。然而，实际实作中，金属部之基部藉由像是形成一环(ring)环绕接触元件而连接，或是基部可透过形成于基板122中的导电层而连接。
图9A至9H例示根据本发明之另一实施例，形成图5A之连接器70的制程步骤。参照图9A，提供包含预定义电路145的一基板142。预定义电路145可包含互连的金属层或其它电装置，像是电容或电感，这些一般形成在基板142中。本实施例中，一顶金属部147形成在基板142之顶表面上，与将形成的接触元件连接。为形成所欲接触元件，一支撑层144和一遮罩层146形成在基板142之顶表面上。
制程步骤以类似上述参照图8A至8H的方式进行。图案化遮罩层146(图9B)，而接着蚀刻支撑层144，以形成支撑区域144A和144B(图9C)。移除遮罩区域以暴露支撑区域(图9D)。接着，执行等向蚀刻制程，削圆支撑区域144A和144B的顶角(图9E)。沉积一金属层148在基板142之表面上以及支撑区域上方(图9F)。金属层148形成于顶金属部147上方。结果，金属层148电连接至电路145。
藉由一遮罩层150图案化金属层148(图9F)，并经历一蚀刻制程。因此，形成的金属部148A和148B(图9G)具有指向彼此的末端。移除支撑部144A和144B，以完成接触元件152之制作(图9H)。
如此形成的接触元件152系电连接电路145。以此方式，本发明之连接器可提供额外的功能性。举例而言，电路145可形成为将某些接触元件电连接在一起。电路145亦可用来连接某些接触元件至电装置，例如形成在基板142中或上的一电容或一电感。
制作接触元件152作为积体电路制程的一部分提供进一步优点。具体而言，一连续电路径形成于接触元件152和底下的电路145间。接触元件和相关电路问没有金属不连续或阻抗不匹配(impedance mismatch)。某些先前技术连接器中，使用金接合线形成接触元件。然而，这样的结构导致接触元件和底下的金属连接间之介面的总(gross)材料和剖面不连续、以及阻抗不匹配，而导致不期望的电特性以及不良的高频橾作。本发明之接触元件不受传统连接器系统之限制，并且使用本发明之接触元件建立的连接器可用于高要求的高频和高性能应用中。
如上所述，当本发明之连接器的接触元件使用半导体制程形成，可形成具有多种机械和电性质的接触元件。特别地，使用半导体制程步骤容许建立一连接器，而包含具不同机械及/或电性质的接触元件。
因此，根据本发明之另一方面，本发明之连接器之接触元件具有不同操作特性。亦即，连接器包含异质(heterogeneous)接触元件，其中可选择接触元件的操作特性，以满足想要应用的要求。本说明中，一接触元件的操作特性意指接触元件的电、机械和可靠度性质。藉着纳入具不同的电及/或机械性质的接触元件，本发明之连接器可满足高性能互连应用对电、机械和可靠度的严厉需求。
根据本发明之一实施例，可为一接触元件或一组接触元件特别地设计以下机械性质，以达某些所欲操作特性。第一，可选择每一接触元件之接触力，以确保不管是一些接触元件的低阻值连接或连接器的低整体接触力。第二，接触元件随电性要求操作的每一接触元件之弹性工作范围，在接触元件间是可以变化的。第三，每一接触元件之直立高度可以变化。第四，接触元件之节距或水平尺寸可以变化。
根据本发明另些实施例，可为一接触元件或一组接触元件特别地设计电性质，以达某些所欲操作特性。举例而言，每一接触元件之直流阻值(DCresistance)、阻抗、电感(inductance)和载流能力在接触元件间可变化。因此，一群组的接触元件可设计成有较低阻值，或一群组的接触元件可设计成有低电感。
大部分应用中，接触元件可设计为一接触元件获得所欲可靠度性质，或为一组接触元件达某些所欲橾作特性。举例而言，接触元件可设计成在环境应力(例如热循环、热震和振动【thermal shock and vibration】、腐蚀测试、和湿度测试)后，显示无或最小的性能下降。接触元件亦可设计成达到业界标准定义的其它可靠度要求，例如电子产业联盟(EIA)所定义的。
当本发明之连接器中的接触元件制造为微机电系统栅格阵列，接触元件之机械和电特性可藉改变以下设计参数而修改。第一，可选择接触元件之曲弹簧部的厚度，以产生所欲接触力。举例而言，一般大约30微米的厚度产生10克或更少等级的低接触力，而对相同位移(displacement)，40微米的凸缘(flange)厚度产生20克的较高接触力。也可选择曲弹簧部。的宽度、长度和形状，以产生所欲接触力。
第二，可选择接触元件中要包含的曲弹簧部数量，以达所欲接触力、所欲载流能力和所欲接触阻值。举例而言，加倍曲弹簧部的数目大约加倍接触力和载流能力，而大约减少一半接触阻值。
第三，可选择特殊的金属成分和处理，以获得所欲弹性和导电性特性。举例而言，铜合金，例如铜一铍，可用以提供机械弹性和电传导性间的良好取舍。选替地，可使用金属多层提供优越的机械与电性质两者。一实施例中，一接触元件使用钛镀以铜、接着镀镍、最后镀金，而形成钛/铜/镍/金多层。钛会提供优越的弹性与高的机械耐久性(durability)，而铜提供优越的导电性，镍层和金层提供优越的抗腐蚀性(corrosionresistance)。最后，不同的金属沉积技术，例如电镀或溅镀，以及不同的金属处理技术，如合金、退火以及其它冶金技术，可用以为接触元件特别设计所欲特性。
第四，可设计曲弹簧部之曲率，以产生某种电和机械性质。亦可变化曲弹簧部之高度、或从基部突出的量，以产生所欲电和机械性质。
图10A和10B为根据本发明之另一实施例之一连接器的剖面图。参照图10A，一连接器220包含一第一组接触元件224、226和228，以及一第二组接触元件225和227，皆形成在基板222上。第一组接触元件224，226和228具有一曲弹簧部长于第二组接触元件225和227之曲弹簧部。换言之，接触元件224、226和228之曲弹簧部的高度大于接触元件225和227之曲弹簧部的高度。
藉由提供具不同高度之接触元件，本发明之连接器可有利地应用于「热调换(hot-swapping)」应用中。热调换意指当装置欲连接之系统为电活动(electrically)时，装设或拆卸一半导体装置，而不伤害此半导体装置或系统。于热调换操作中，不同电源和接地接脚及信号接脚必须依序且不同时的连接和切断，以避免伤害装置或系统。藉由使用包含不同高度的接触元件的连接器，较高的接触元件在较短接触元件前，可用以制造电连接。以此方式，可制造所欲电连接顺序，以达热调换操作。
如图10A所示，连接器220欲连接至一半导体装置230，半导体装置230包含形成其上的金属垫232。当施加一外部偏力F接合连接器220与半导体装置230，高接触元件224、226和228可首先接触个别的金属垫232，而较短的接触元件225和227保持未连接。接触元件224、226和228可用以电连接至半导体装置230之电源与接地接脚。藉进一步施加外部偏力F(图IOB)，连接至信号接脚之较短的接触元件225和227，则可连接装置230上个别的金属垫232。因为本发明之接触元件具有大弹性工作范围，第一组接触元件可比第二组接触元件进一步压缩，而不影响接触元件之完整性(integrity)。以此方式，连接器220使半导体装置230能热调换操作。
根据本发明之另一方面，一连接器具有接地平面，且接触元件之阻抗可藉以下方式控制；变化一信号接脚之接触元件与接地平面间的距离，或一信号接脚之接触元件与一接地接脚之接触元件间的距离。图11为根据本发明一实施例之一连接器的剖面图，此连接器包含一接地平面，改善信号完整性以及控制接触元件阻抗。参照图11，一连接器250包含一接触元件254B，其欲连接至一半导体装置上的一信号接脚。连接器250更包含接触元件254C，其欲连接至半导体装置之接地电位。连接器250包含一接地平面255，其形成于基板252中。接地平面255可形成于基板252之顶表面上，或嵌入于基板252中。图11中，显示接触元件254A与254C和接地平面255间的连接。实际实作中，接触元件254A与254C可透过基板252表面上的金属连接，或透过嵌于基板252中的金属连接，与接地平面255连接。
连接器250中包含接地平面255，具有改善透过连接器250连接之交流电信号的信号完整性的效果。特别地，随着积体电路操作于愈来愈高的频率，封装接脚(lead)数目随接脚的节距下降而增加，改善用于互连此类积体电路之连接器中的信号完整性的能力变得更重要。根据本发明，连接器250包含接地平面255，其作用以降低噪声以及改善连接器之信号完整性。此外，图11所示配置中，一信号接脚之接触元件254B和接地电位之接触元件254A与254C间的距离G可变化，为接触元件254B获得所欲阻抗。可包含元件257A、257B和257C以进一步控制连接器的电磁放射(emission)和斥拒(rejection)特性。
图12例示本发明连接器之另一实施例，其中使用一对接触元件262和264以耦合至一对差动信号(differential signals)。本实施例中，接触元件262和264各自形成为包含分离的基部261和263。以此方式，包含接触元件262和264之连接器可用以接触包含一对差动信号的半导体装置。
根据本发明另一方面，一连接器包含埋式散热(thermal dissipation)结构，以在特定接触元件提供加强的散热能力。举例而言，当接合电子封装之接脚的接触元件承载多于1安培的电流，显著的焦耳加热(Joule heating)可导致接触元件处的温度上升20度或更多。根据本发明，包含埋式散热结构之连接器，有效地限制特定接触元件的温度上升。举例而官，藉由使用本发明连接器中的埋式散热结构，温度上升的量可减至10度或更少。
图13例示根据本发明一实施例，系包含热导平面之连接器。参照图13，连接器270包含接触元件274A至274D，形成于基板272之顶表面上。在基板272之制程期间，热导平面277形成于基板272中。热导平面277提供接触元件274A至274D散热功能。于一实施例中，热导平面使用铜形成。另一实施例中，热导平面使用填充环氧树脂(filled epoxy)形成，其为非导电性，而因此可紧密接触出现在基板272中并连接至接触元件274A至274D的任何电路。操作中，当接触元件耦合至一半导体装置、并经历焦耳加热时，热导平面288散去接触元件产生的热。
根据本发明再另一方面，一连接器包含一或更多同轴(coaxial)接触元件。图14例示根据本发明之一实施例，系包含同轴接触元件的连接器300。参照图14，连接器300包含一第一接触元件320及一第二接触元件340，形成在基板之顶表面上。接触元件320和340形成得彼此邻近但电气隔离。本实施例中，接触元件320包含一基部322形成如包含一孔(aperture)的外环，而接触元件340包含一基部342形成于此开口内。每一接触元件320和340包含多个曲弹簧部。具体地，接触元件320包含八个曲弹簧部324，沿环状基部322散开。曲弹簧部324形成为从基部线性突出。另一方面，接触元件340包含两个曲弹簧部344A和344B，每一曲弹簧部以螺旋配置从基部突出。
接触元件320之曲弹簧部不和接触元件340之曲弹簧部重叠。因此，接触元件320和接触元件340为电气隔离。如此构成后，连接器300可用以互连一半导体装置上的一同轴连接。一般而言，外部的接触元件耦合至一接地电位连接，而内部的接触元件耦合至一信号连接，例如高频信号。本发明之连接器的一个特别优点是，同轴接触元件可调整至250微米或更小尺寸。因此，本发明之连接器甚至可用以提供小尺寸电子元件的同轴连接。
根据本发明另一方面，连接器之每一捆接触元件更包含一导电黏着层于接触元件之基部中，以改善接触元件对基板之黏着。图15A至15H例示根据本发明另一实施例，形成一连接器阵列之制程步骤。图7A至7H和图15A至15H中类似元件给予类似编号，以简化讨论。
参照图15A，提供一基板102，接触元件将形成于其上。基板102可为一矽晶圆或陶瓷晶圆，且可包含一介电层形成其上(未示于图15A中)。一导电黏着层103沉积于基板102上，或假如有介电层，则于介电层顶上。导电黏着层103可为一金属层，例如铜一铍或钛，或导电的聚合物为基础之黏着剂，或其它导电黏着剂。接着，一支撑层104形成于黏着层103上。支撑层104可为沉积的介电层，例如气化层或氮化层，旋转涂布介电质，聚合物，或任何其它适合的可蚀刻材料。
在沉积支撑层104后，一遮罩层106形成于支撑层104之顶表面上。遮罩层106结合传统微影制程的使用，以遮罩层106定义一图案于支撑层104上。在遮罩层打印与显影后(图15B)，包含区域106A至106C之遮罩图案，形成在支撑层104之表面上，定义支撑层104受保护而免于后续蚀刻之区域。
参照图15C，利用区域106A至106C做为遮罩，执行一非等向蚀刻制程。非等向蚀刻制程的结果是，移除未被图案化遮罩层覆盖的支撑层104。非等向蚀刻制程停在导电黏着层103上，或部分停在导电黏着层103中。因此非等向蚀刻制程后，导电黏着层103仍在。而支撑区域104A至104C形成在导电黏着层上。接着移除包含区域106A至106C的遮罩图案，以暴露支撑区域(图15D)。
参照图15E，支撑区域104A至104C接着经历等向蚀刻制程。等向蚀刻制程以实质上相同的蚀刻速率，在直立和水平方向移除受蚀刻之材料。因此，等向蚀刻之结果是，削圆支撑区域104A至104C的顶角，如图15E所示。
接着，参照图15F，一金属层108形成于导电黏着层103之表面和支撑区域104A至104C之表面上。金属层108可为铜层或铜合金层或多层金属沉积，例如钨镀以铜一镍-金。于一较佳实施例中，接触元件系利用以下形成：一小粒铜一铍合金接着镀上无电镍一金，以提供一不氧化表面。金属层108可利用化学气相沉积制程、电镀、溅镀、物理气相沉积来沉积，或使用其它传统金属膜沉积技术。利用传统微影制程，沉积一遮罩层且图案化为遮罩区域110A至110C。遮罩区域110A至110C定义金属层108受保护免于后续蚀刻之区域。
接着，图15F中的结构经历一蚀刻制程，以移除未被遮罩区域110A至110C覆盖的金属层和导电黏着层。结果，形成金属部108A至108C和导电黏着部103A至103C，如图15G所示。每一金属部108A至108C包含一基部形成在个别的导电黏着部上，以及一曲弹簧部形成在个别的支撑区域(104A至104C)上。因此，每一金属部之曲弹簧部采取底下支撑区域的形状，突出于基板表面之上，并具有一曲率，当用来接触一接触点时，提供一擦刮动作。每一金属部之基部依附于个别的导电黏着部，导电黏着部作用以强化每一基部对基板102之黏着。
为完成连接器，移除支撑区域104A至104C(图15H)，例如藉由使用湿蚀刻或非等向电浆蚀刻或其它蚀刻制程。若支撑层使用氧化层形成，可使用缓冲氧化物蚀刻剂移除支撑区域。结果，独立的接触元件112A至112C形成在基板102上。如此形成之接触元件112A至112C之每一个实际上包含一延伸基部。如图15H所示，每一导电黏着部用以延伸基部之表面积，以提供更多表面积将接触元件依附于基板102。以此方式，可改善接触元件之可靠度。
以上详细说明系供例示本发明特定实施例，而非欲为限制。本发明范畴内众多修改与变化是可能的。举例而言，熟此技艺者会理解提及一结构之「顶」和「底」表面仅为例示，且提及「顶」和「底」只用来参照结构之两个相对主要表面。此外，当上述说明提及使用本发明之连接器供连接至晶圆、至基板栅格阵列封装和至球栅格阵列封装，熟此技艺者会理解，本发明之连接器可用作使用垫或基板(land)或焊料球为电连接或接触点的任何类型区域阵列之互连。只为例示提及特定类型欲连接半导体装置。
本发明由所附申请专利范围定义。
图式元件符号说明
10连接器              12接触元件             14基板
16金属垫              18膜                   20基板
22焊料球              24基板                 26金属垫
50连接器              52基板                 54接触元件
55A基部               55B曲弹簧部            60半导体装置
62基板                64金属垫               70连接器
72基板                74接触元件             75A基部
75B曲弹簧部           75C曲弹簧部            80半导体装置
84焊料球              92基板                 93接触元件
94A基部               94B第一曲弹簧部
94C第二曲弹簧部       95接触元件
96基板                97A基部                97B第一曲弹簧部
97C第二曲弹簧部       102基板                103导电黏着层
103A，103B，103C导电黏着部                   104支撑层
104A，104B，104C支撑区域               106遮罩层
106A，106B，106C区域                   108金属层
108A，108B，108C金属部
110A，110B，110C遮罩区域
112A，112B，112C接触元件               122基板
124支撑层             124A，124B支撑区域
126遮罩层             126A，126B遮罩区域
128金属层             128A，128B金属部
130A，130B区域        132接触元件      142基板
144支撑层             144A，144B支撑区域
145预定义电路         146遮罩层        147顶金属部
148金属层             148A，148B金属部
150遮罩层             152接触元件      220连接器
222基板               224，226，228第一组接触元件
225，227第二组接触元件                 230半导体装置
232金属垫             250连接器        252基板
254A，254B，254C接触元件               255接地平面
257A，257B，257C元件                   261，263基部
262，264接触元件       270连接器
272基板                274A，274B，274C，274D接触元件
277热导平面            300连接器       320第一接触元件
322基部                324曲弹簧部     340第二接触元件
342部                  344A，344B曲弹簧部

Claims (71)

1.一种连接器，用以电连接形成于一半导体装置上之复数个垫，包含：
一基板；以及
复数个导电材料接触元件形成于该基板上，其中每一接触元件包含一基部依附于该基板之顶表面，以及一曲弹簧部自该基部延伸，并具有一末端突出于该基板上，该曲弹簧部形成为从一接触平面弯开，并具有一曲率，当接合该半导体装置之一个别垫时，用以提供一受控制的擦刮动作。
2.如权利要求1所述之连接器，其中该复数个接触元件系以小于约250微米之一节距互相分离。
3.如权利要求1所述之连接器，其中该复数个接触元件之一第一接触元件具有一曲率，用以提供一受控制的擦刮动作，其所产生之一擦刮距离达欲接合之该个别垫之50％。
4.如权利要求1所述之连接器，其中该复数个接触元件中之每一个系直立对准该半导体装置之一个别垫，且藉应用一直立外部偏力接合该垫。
5.如权利要求1所述之连接器，其中每一接触元件之该基部和该弹簧部系使用相同导电材料形成为一连续结构。
6.如权利要求1所述之连接器，其中该复数个接触元件之该基部系使用一第一导电材料形成，而该复数个接触元件之该弹簧部系使用一第二导电材料形成。
7.如权利要求5所述之连接器，其中该复数个接触元件之一第一个的该弹簧部系镀有一导电材料。
8.如权利要求5所述之连接器，其中该复数个接触元件系由选自铜、铜合金、小粒铜一铍(CuBe)合金、及不锈钢/铜/镍/金多层所组成之群组的一材料制造。
9.如权利要求1所述之连接器，其中每一接触元件之该弹簧部具有一弹性工作范围在该接触元件之一电路径长度的等级。
10.如权利要求1所述之连接器，其中该接触平面包含被接触的该垫之表面。
11.如权利要求1所述之连接器，其中该连接器系设置以连接至形成于一半导体晶圆上之复数个垫，此等垫间以小于或约50微米之一节距。
12.如权利要求1所述之连接器，其中该连接器系供连接至一基板栅格阵列装置之复数个垫。
13.如权利要求1所述之连接器，其中该连接器系供连接至形一成于该半导体装置上之复数个焊料球，焊料球系形成为具有小于或约250微米之一节距。
14.如权利要求13所述之连接器，其中该接触平面包含一平面相切于欲接触的该等焊料球之侧表面。
15.如权利要求1所述之连接器，其中每一接触元件之该曲弹簧部包含一第一曲弹簧部，且每一接触元件更包含一第二曲弹簧部系与该第一曲弹簧部位置相对，该第二曲弹簧部从该基部延伸，并具有一末端突出于该基板之上，该第二曲弹簧部形成为从该接触平面弯开，并具有一曲率，当接合该半导体装置之一个别垫时，用以提供一受控制的擦刮动作。
16.如权利要求15所述之连接器，其中每一接触元件包含两个或更多曲弹簧部从该基部延伸，每一该曲弹簧部具有一末端突出于该基板之上，形成为从该接触平面弯开，并具有一曲率，当接合该半导体装置之一个别垫时，用以提供一受控制的擦刮动作。
17.如权利要求15所述之连接器，其中该连接器供连接至形成于该半导体装置上的复数个焊料球，每一接触元件之该第一曲弹簧部和该第二曲弹簧部接合一个别焊料球于该焊料球之该侧表面上。
18.如权利要求15所述之连接器，其中该第一曲弹簧部和该第二曲弹簧部以一螺旋配置突出于该基板之上。
19.如权利要求15所述之连接器，其中该第一曲弹簧部之末端面对该复数个接触元件之一第一接触元件之第二曲弹簧部之末端。
20.如权利要求15所述之连接器，其中该复数个接触元件之一第一接触元件之该第一曲弹簧部与该第二曲弹簧部系形成为背对肯，且该个别的末端从该基部面向外。
21.如权利要求1所述之连接器，其中该复数个接触元件包含一第一接触元件与一第二接触元件，该第一接触元件具一机械性质异于该第二接触元件之机械性质。
22.如权利要求21所述之连接器，其中该第一接触元件包含一曲弹簧部具有一第一弹性工作范围，而该第二接触元件包含一曲弹簧部具有一第二弹性工作范围，该第二弹性工作范围大于该第一弹性工作范围。
23.如权利要求21所述之连接器，其中该第一接触元件包含一曲弹簧部以一第一距离突出于该基板之该顶表面上，而该第二接触元件包含一曲弹簧部以一第二距离突出于该基板之该顶表面上，该第二距离大于该第一距离。
24.如权利要求21所述之连接器，其中该第一接触元件包含一曲弹簧部需要一第一接触力，而该第二接触元件包含一曲弹簧部需要一第二接触力，该第二接触力大于该第一接触力。
25.如权利要求24所述之连接器，其中该第一接触元件包含一或更多曲弹簧部延伸自该基部，而该第二接触元件包含复数个曲弹簧部延伸自该基部，该第二接触元件比该第一接触元件具有更多曲弹簧部。
26.如权利要求21所述之连接器，其中该第一接触元件由一第一金属成分组成，而该第二接触元件由异于该第一金属类型之一第二金属成分组成。
27.如权利要求21所述之连接器，其中该第一接触元件系由具一第一厚度的一金属层组成，而该第二接触元件系由具异于该第一厚度之一第二厚度的一金属层组成。
28.如权利要求1所述之连接器，其中该复数个接触元件包含一第一群组之接触元件和一第二群组之接触元件，该第一群组之接触元件相离一第一节距，而该第二群组之接触元件相离大于该第一节距之一第二节距。
29.如权利要求1所述之连接器，其中该复数个接触元件包含一第一接触元件和一第二接触元件，该第一接触元件具有一电性质异于该第二接触元件之电性质。
30.如权利要求29所述之连接器，其中该第一接触元件包含一曲弹簧部具有一第一电阻(resistance)，而该第二接触元件包含一曲弹簧部具一第二电阻，该第二电阻大于该第一电阻。
31.如权利要求29所述之连接器，其中该第一接触元件包含一曲弹簧部具有一第一阻抗(impedance)，而该第二接触元件包含一曲弹簧部具有一第二阻抗，该第二阻抗大于该第一阻抗。
32.如权利要求29所述之连接器，其中该第一接触元件包含一曲弹簧部具有一第一电感(inductance)，而该第二接触元件包含一曲弹簧部具有一第二电感，该第二电感大于该第一电感。
33.如权利要求29所述之连接器，其中该第一接触元件包含一曲弹簧部具有一第一载流(current carrying)能力，而该第二接触元件包含一曲弹簧部具有一第二载流能力，该第二载流能力大于该第一载流能力
34.如权利要求1所述之连接器，更包含一或更多导电接地平面形成于该基板上或嵌入于该基板中，该复数个导电接地平面邻近但电隔离该复数个接触元件中之一经选择接触元件。
35.如权利要求34所述之连接器，其中该一或更多导电接地平面和该复数个接触元件中之一经选择接触元件间的一距离，系变化以建立该接触元件之一所欲阻抗。
36.如权利要求34所述之连接器，其中该一或更多导电接地平面电连接至该复数个接触元件之一第一接触元件。
37.如权利要求34所述之连接器，其中该复数个接触元件包含一第一接触元件和一第二接触元件，用以连接至形成一对差动信号之各垫，该一或更多导电接地平面与该第一接触元件间之一第一距离和该一或更多导电接地平面与该第二接触元件间之一第二距离，系变化以建立该接触元件之一所欲阻抗。
38.如权利要求1所述之连接器，更包含一电路形成于该基板之上或之中，该电路电连接至该复数个接触元件中之至少一接触元件。
39.如权利要求38所述之连接器，其中该电路由嵌入于该基板中之一或更多金属层形成。
40.如权利要求39所述之连接器，其中该复数个接触元件之一第一接触元件电连接至该电路，该第一接触元件和该电路系使用相同类型之一金属层形成。
41.如权利要求1所述之连接器，更包含一热导平面形成于该基板中，并与该复数个接触元件中之每一接触元件电隔离。
42.如权利要求41所述之连接器，其中该热导平面包含一铜平面，且为电隔离而形成为与该复数个接触元件中之每一接触元件间隔开。
43.如权利要求41所述之连接器，其中该热导平面包含一填充的环氧树脂，且形成为与该复数个接触元件之一第一个紧密接触。
44.如权利要求1所述之连接器，其中该复数个接触元件包含至少一同轴接触元件，该同轴接触元件包含：
一第一接触构件，包含一第一基部和一第一曲弹簧部自其延伸，该第一基部定义一开口；以及
一第二接触构件，包含一第二基部和一第二曲弹簧部自其延伸，该第二基部形成于该第一基部定义之该开口中，
其中该第一接触构件与该第二接触构件电隔离。
45.如权利要求1所述之连接器，其中每一接触元件更包含一导电黏着部，该基部依附于其上，该导电黏着部依附于该基板之该顶表面，且具一面积大于该基部之该面积。
46.一种连接器，供电连接一球栅格阵列装置之复数个焊料球，该连接器包含：
一基板；以及
复数个导电材料的接触元件形成于该基板上：每一接触元件包含一基部依附于该基板之该顶表面，以及复数个曲弹簧部从该基部延伸，每一曲弹簧部具有一末端突出于该基板上方，
其中每一接触元件之该复数个曲弹簧部系形成以接合该球栅格阵列装置之一个别焊料球之侧表面，该曲弹簧部形成为从该接触平面弯开，并具有一曲率，当接合该球栅格阵列装置之该个别焊料球时，用以提供一受控制的擦刮动作。
47.如权利要求46所述之连接器，其中该接触平面包含一平面相切于欲接触该焊料球之该侧表面。
48.如权利要求46所述之连接器，其中每一接触元件之该基部和该复数个曲弹簧部系使用相同导电材料形成为一连续结构。
49.如权利要求46所述之连接器，其中该复数个接触元件之该基部系使用一第一导电金属形成，而该复数个接触元件之该弹簧部系使用一第二导电金属形成。
50.如权利要求48所述之连接器，其中该复数个接触元件之一第一个的该弹簧部系镀有一导电材料。
51.如权利要求48所述之连接器，其中该复数个接触元件系由选自铜、铜合金、小粒铜一铍(CuBe)合金、及一不镑钢/铜/镍/金多层所组成之群组的一材料制造。
52.一种形成包含复数个接触元件之一连接器的方法，该方法包含：
提供一基板；
形成一支撑层于该基板上；
图案化该支撑层，以定义复数个支撑元件；
等向蚀刻该复数个支撑元件，以在每一支撑元件顶上形成圆角；
形成一金属层于该基板上与该复数个支撑元件上；
图案化该金属层，以定义复数个接触元件，其中每一接触元件包含一第一金属部于该基板上，以及一第二金属部延伸自该第一金属部并部分横过一个别支撑元件之顶部；
移除该复数个支撑元件，
其中如此形成之该复数个接触元件之每一个包含一基部依附于该基板，以及一曲弹簧部从该基部延伸、并具有一末端突出该基板上方，相对该基板之该表面，该曲弹簧部形成为具有一凹曲率。
53.如权利要求52所述之方法，其中形成一支撑层于该基板上包含：
沉积一介电材料层。
54.如权利要求53所述之方法，其中该介电材料包含一旋转涂布玻璃层、一四乙基正矽酸盐(TEOS)层、或一电浆化学气相沉积(PCVD)氧化层。
55.如权利要求52所述之方法，其中图案化该支撑层以定义复数个支撑元件包含：
形成一遮罩层于该支撑层上方；
图案化该遮罩层，以定义该复数个支撑元件的位置；
利用该图案化遮罩层，等向蚀刻该支撑层；以及
移除该图案化遮罩层。
56.如权利要求53所述之方法，其中等向蚀刻该复数个支撑元件包含：
使用可蚀刻该介电材料之一蚀刻化学物，电浆蚀刻该复数个支撑元件。
57.如权利要求53所述之方法，其中等向蚀刻该复数个支撑元件包含：
使用可蚀刻该介电材料之一蚀刻剂，湿蚀刻该复数个支撑元件。
58.如权利要求52所述之方法，其中形成一金属层于该基板上包含：
沉积一金属层于该基板上。
59.如权利要求58所述之方法，其中该沉积使用一化学气相沉积制程、一物理气相沉积制程、一电镀制程、或一溅镀制程。
60.如权利要求52所述之方法，其中图案化该金属层以定义复数个接触元件包含：
形成一遮罩层于该金属层上方；
图案化该遮罩层，以定义该复数个接触元件的位置；
利用该图案化遮罩层，蚀刻该金属层；以及
移除该图案化遮罩层
61.如权利要求52所述之方法，其中移除该复数个支撑元件包含：
湿蚀刻以移除该复数个支撑元件。
62.如权利要求52所述之方法，其中每一接触元件之该曲弹簧部形成为从一接触平面弯开，并具有一曲率，当接合一半导体装置之一个别垫时，用以提供一受控制的擦刮动作。
63.如权利要求52所述之方法，其中图案化该金属层以定义复数个接触元件之动作包含：
定义一第一接触元件，包含一第一金属部于该基板上，以及一第二金属部自该第一金属部以一螺旋配置延伸，并部分横过一个别支撑元件之顶部。
64.如权利要求52所述之方法，其中该图案化该金属层以定义复数个接触元件包含：
定义一第一接触元件，包含一第一金属部于该基板上并邻近一第一支撑元件之一第一端，以及一第二金属部自该第一金属部延伸并部分横过该第一支撑元件之顶部；以及
定义一第二接触元件，包含一第一金属部于该基板上并邻近一第二支撑元件之一第二端，该第二端相对该第一端，以及一第二金属部自该第一金属部延伸并部分横过该第二支撑元件之顶部，
其中如此形成之该第一接触元件和该第二接触元件具有面对彼此的个别末端。
65.如权利要求52所述之方法，其中该图案化该金属层以定义复数个接触元件包含：
定义一第一接触元件，包含一第一金属部于该基板上并邻近一第一支撑元件之一第一端，以及一第二金属部自该第一金属部延伸并部分横过该第一支撑元件之顶部；以及
定义一第二接触元件，包含一第一金属部于该基板上并邻近一第二支撑元件之一第二端，该第二端邻近该第一支撑元件之该第一端，以及一第二金属部自该第一金属部延伸并部分横过该第二支撑元件之顶部，
其中如此形成之该第一接触元件和该第二接触元件具有连接的基部，并具有背对彼此的个别末端。
66.一种供形成包含复数个接触元件之一连接器的方法，该方法包含：
提供一基板；
提供一导电黏着层于该基板上；
形成一支撑层于该导电黏着层上；
图案化该支撑层，以定义复数个支撑元件；
等向蚀刻该复数个支撑元件，以在每一支撑元件顶上形成圆角；
形成一金属层于该导电黏着层上与该复数个支撑元件上；
图案化该金属层和该导电黏着层，以定义复数个接触元件，其中每一接触元件包含一第一金属部形成于一导电黏着部上，以及一第二金属部延伸自该第一金属部并部分横过一个别支撑元件之顶部；以及
移除该复数个支撑元件
其中如此形成之该复数个接触元件之每一个包含一基部依附于该导电黏着部，该导电黏着依附于该基板，以及一曲弹簧部从该基部延伸、并具有一末端突出该基板上方，相对该基板之该表面，该曲弹簧部形成为具有一凹曲率。
67.如权利要求66所述之方法，其中图案化该支撑层以定义复数个支撑元件包含：
形成一遮罩层于该支撑层上方；
图案化该遮罩层，以定义该复数个支撑元件的位置；
利用该图案化遮罩层，非等向蚀刻该支撑层，该非等向蚀刻停止于该导电黏着层之上或之中；以及
移除该图案化遮罩层。
68.如权利要求66所述之方法，其中图案化该金属层和该导电黏着层以定义复数个接触元件包含：
形成一遮罩层于该金属层上方；
图案化该遮罩层，以定义该复数个接触元件的位置；
利用该图案化遮罩层，蚀刻该金属层；
利用该图案化遮罩层和该复数个支撑元件，蚀刻该导电黏着层；以及
移除该图案化遮罩层。
69.如权利要求66所述之方法，其中该支撑层包含一介电层，且等向蚀刻该复数个支撑元件包含：
使用可蚀刻该介电材料之一蚀刻化学物，电浆蚀刻该复数个支撑元件。
70.如权利要求66所述之方法，其中该支撑层包含一介电层，且等向蚀刻该复数个支撑元件包含：
使用可蚀刻该介电材料之一蚀刻剂，湿蚀刻该复数个支撑元件。
71.如权利要求66所述之方法，其中形成一金属层于该基板上包含：
沉积一金属层于该基板上，系使用一制程选自一化学气相沉积制程、一物理气相沉积制程、一电镀制程、或一溅镀制程。
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