DE10037216A1

DE10037216A1 - Anschlußstruktur sowie Verfahren zur Herstellung von Anschlußelementen und Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruktur

Info

Publication number: DE10037216A1
Application number: DE10037216A
Authority: DE
Inventors: Theodore A Khoury
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1999-08-03
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2001-02-15
Also published as: TW469671B; US6255727B1; JP2001091539A; SG84613A1; KR20010021185A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anschlußstruktur zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem Zielanschluß, wobei die Anschlußstruktur durch Herstellung von Anschlußelementen auf einem Halbleitersubstrat mit Hilfe der Mikrostrukturherstellungstechnik erzeugt wird. Die Anschlußstruktur enthält ein Anschlußsubstrat und eine Vielzahl von auf dem Anschlußsubstrat gehalterten Anschlußelementen, wobei jedes Anschlußelement einen kugelförmigen Anschluß umfaßt, der dazu dient, einen Kontakt zum Zielanschluß herzustellen, und wobei eine Anschlußkraft erzeugt wird, wenn das Anschlußelement gegen den Zielanschluß gepreßt wird. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung verschiedene Ausbildungsmöglichkeiten der genannten Anschlußstruktur sowie Verfahren zur Herstellung von Anschlußelementen und zur Erzeugung der Anschlußstruktur.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Anschlußstrukturen zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Ziel anschlüssen, wie etwa Anschlußflecken oder Leitungen elektronischer Schaltungen oder Bauteile und insbeson dere Anschlußstrukturen zur Verwendung in einer Prüf karte für das Prüfen von Halbleiterscheiben, Halblei terchips, ummantelten Halbleiterbauteilen oder gedruck ten Leiterplatten etc. mit erhöhter Frequenzbandbreite, vergrößertem Pinabstand und erhöhter Anschlußleistung und Zuverlässigkeit.

Zum Prüfen von sehr dicht montierten elektrischen Hochgeschwindigkeitsbauteilen, wie etwa hochintegrier ten und höchstintegrierten Schaltungen, werden ausge sprochen leistungsfähige Anschlußstrukturen, wie etwa Prüfanschlußelemente bzw. Testanschlußelemente, benö tigt. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Anschlußstruk tur ist allerdings nicht auf das Prüfen und Voraltern von Halbleiterscheiben und Chips beschränkt, sondern schließt auch das Prüfen sowie Voraltern von ummantel ten Halbleiterelementen, gedruckten Leiterplatten etc. mit ein. Darüber hinaus können die Anschlußstrukturen gemäß der vorliegenden Erfindung auch für weniger spe zifischen Anwendungszwecke, wie etwa für Leitungen in tegrierter Schaltungen, bei der Ummantelung integrier ter Schaltungsbauteile und für andere elektrische Ver bindungen eingesetzt werden. Zum besseren Verständnis wird die vorliegende Erfindung jedoch hauptsächlich un ter Bezugnahme auf das Prüfen von Halbleiterscheiben erläutert.

Wenn zu prüfende Halbleiterbauteile in Form einer Halb leiterscheibe vorliegen, wird ein Halbleiterprüfsystem, beispielsweise ein Prüfgerät für integrierte Schaltun gen, zum automatischen Prüfen der Halbleiterscheibe üb licherweise mit einer Substrathaltevorrichtung, etwa einer automatischen Scheibenprüfeinrichtung, verbunden. Ein Beispiel hierfür ist in Fig. 1 dargestellt, wobei ein Halbleiterprüfsystem einen Prüfkopf 100 umfaßt, der sich herkömmlicherweise in einem gesonderten Gehäuse befindet und über ein Bündel von Kabeln 110 elektrisch mit dem Prüfsystem verbunden ist. Der Prüfkopf 100 und eine Substrathaltevorrichtung 400 sind mechanisch und elektrisch über eine durch einen Motor 510 angetriebene Bedieneinrichtung 500 miteinander verbunden. Die zu prüfenden Halbleiterscheiben werden durch die Sub strathaltevorrichtung 400 automatisch in eine Prüfposi tion des Prüfkopfs 100 bewegt.

Am Prüfkopf 100 werden der zu prüfenden Halbleiter scheibe vom Halbleiterprüfsystem erzeugte Prüfsignale zugeleitet. Die von der zu prüfenden Halbleiterscheibe (bzw. den auf der Halbleiterscheibe ausgebildeten inte grierten Schaltungen) kommenden resultierenden Aus gangssignale werden dem Halbleiterprüfsystem zugeführt, wo sie mit SOLL-Werten verglichen werden, um festzu stellen, ob die auf der Halbleiterscheibe angeordneten integrierten Schaltungen einwandfrei funktionieren.

Der Prüfkopf 100 und die Substrathaltevorrichtung 400 sind, wie in Fig. 1 gezeigt, durch ein Schnittstellen element 140 verbunden, das aus einem (in Fig. 2 darge stellten) Performance-Board 120 in Form einer gedruck ten Leiterplatte besteht, welche der typischen elektri schen Ausführung des Prüfkopfs entsprechende elektri sche Schaltverbindungen sowie Koaxialkabel, Pogo-Pins und Anschlußelemente aufweist. Der Prüfkopf 100 umfaßt eine große Anzahl von gedruckten Leiterplatten 150, die der Anzahl der Prüfkanäle (Anschlußstifte) des Halblei terprüfsystems entspricht, wie sich dies Fig. 2 entneh men läßt. Jede gedruckte Leiterplatte 150 weist ein An schlußelement 160 auf, das einen entsprechenden Kon taktanschluß 121 des Performance-Boards 120 aufnimmt. Zur exakten Festlegung der Kontaktposition gegenüber der Substrathaltevorrichtung 400 ist am Performance- Board 120 ein "Frog"-Ring 130 angebracht. Der Frog-Ring 130 weist eine große Anzahl von Anschlußstiften 141, beispielsweise ZIF-Anschlußelemente oder Pogo-Pins, auf, die über Koaxialkabel 124 mit Kontaktanschlüssen 121 verbunden sind.

Wie sich Fig. 2 entnehmen läßt, wird der Prüfkopf 100 über der Substrathaltevorrichtung 400 ausgerichtet und über das Schnittstellenelement 140 mechanisch und elek trisch mit der Substrathaltevorrichtung verbunden. In der Substrathaltevorrichtung 400 ist eine zu prüfende Halbleiterscheibe 300 durch eine Einspannvorrichtung 180 gehaltert. Oberhalb der zu prüfenden Halbleiter scheibe 300 befindet sich bei diesem Beispiel eine Prüfkarte 170. Die Prüfkarte 170 umfaßt eine große An zahl von Prüfanschlußelementen (beispielsweise Vor sprünge oder Nadeln) 190, die mit Zielanschlüssen, wie etwa Schaltanschlüssen oder Anschlußflecken der inte grierten Schaltung der zu prüfenden Halbleiterscheibe 300 in Kontakt kommen.

Elektrische Anschlüsse bzw. Kontaktbuchsen (Anschlußflecken) der Prüfkarte 170 werden elektrisch mit den auf dem Frog-Ring 130 befindlichen Anschluß stiften 141 verbunden. Die Anschlußstifte 141 werden zudem durch die Koaxialkabel 124 mit den Kontaktan schlüssen 121 des Performance-Board 120 verbunden, wo bei jeder Kontaktanschluß 121 wiederum mit der gedruck ten Leiterplatte 150 des Prüfkopfes 100 verbunden ist. Außerdem sind die gedruckten Leiterplatten 150 durch das beispielsweise mehrere hundert Innenkabel umfas sende Kabel 110 mit dem Halbleiterprüfsystem verbunden.

Bei dieser Anordnung kommen die Prüfanschlußelemente 190 in Kontakt mit der Oberfläche (den Zielanschlüssen) der auf der Einspannvorrichtung 180 angeordneten Halb leiterscheibe 300, wobei sie Prüfsignale an die Halb leiterscheibe 300 weiterleiten und die resultierenden Ausgangssignale von der Scheibe 300 empfangen. Die re sultierenden Ausgangssignale vom Halbleiterscheiben prüfling 300 werden mit den vom Halbleiterprüfsystem er zeugten SOLL-Werten verglichen, um zu bestimmen, ob die integrierten Schaltungen auf der Halbleiterscheibe 300 einwandfrei arbeitet.

Fig. 3 zeigt eine Unteransicht der in Fig. 2 dargestell ten Prüfkarte 170. Bei diesem Beispiel weist die Prüf karte 170 einen Epoxidring auf, auf dem eine Vielzahl von auch als Nadeln bzw. Vorsprünge bezeichneten Prüf anschlußelementen 190 gehaltert ist. Wenn die die Halb leiterscheibe 300 halternde Einspannvorrichtung 180 in der Anordnung gemäß Fig. 2 nach oben bewegt wird, so kommen die Spitzen der Vorsprünge 190 in Kontakt mit den Anschlußflecken bzw. Wölbungen (Zielanschlüssen) auf der Scheibe 300. Die Enden der Vorsprünge 190 sind mit Drähten 194 verbunden, die wiederum mit in der Prüfkarte 170 ausgebildeten (nicht dargestellten) Über tragungsleitungen verbunden sind. Die Übertragungslei tungen sind an eine Vielzahl von Elektroden (Anschlußflecken) 197 angeschlossen, die zudem mit den in Fig. 2 dargestellten Pogo-Pins 141 in Kontakt stehen.

Üblicherweise besteht die Prüfkarte 170 aus mehreren Polyimid-Substrat-Schichten und weist in vielen Schich ten Masseebenen, Netzebenen und Signalübertragungslei tungen auf. Durch Herstellung eines Gleichgewichts zwi schen den einzelnen Parametern, d. h. der dielektrischen Konstanten und der magnetischen Permeabilität des Poly imids sowie den Induktanzen und den Kapazitäten der Si gnalpfade, ist jede Signalübertragungsleitung der Prüf karte 170 in bereits bekannter Weise so gestaltet, daß sie eine charakteristische Impedanz von beispielsweise 50 Ohm aufweist. Somit handelt es sich bei den Signal leitungen zur Erzielung einer großen Frequenzübertra gungsbandbreite zur Scheibe 300 um Leitungen mit ange paßter Impedanz, die sowohl im Dauerbetrieb als auch bei aufgrund einer Veränderung der Ausgangsleistung des Bauteils auftretenden hohen Stromspitzen Strom leiten. Zur Störungsunterdrückung sind auf der Prüfkarte zwi schen den Netz- und den Masseebenen Kondensatoren 193 und 195 vorgesehen.

Zum besseren Verständnis der beschränkten Hochfrequenz leistung bei der herkömmlichen Prüfkartentechnik ist in Fig. 4 eine Schaltung dargestellt, die derjenigen der Prüfkarte 170 entspricht. Wie sich den Fig. 4A und 4B entnehmen läßt, verläuft die Signalübertragungsleitung auf der Prüfkarte 170 von der Elektrode 197 über den Streifenleiter (in der Impedanz angepaßte Leitung) 196 zum Draht 194 und weiter zur Nadel bzw. dem Vorsprung (d. h. der Anschlußstruktur) 190. Da der Draht 194 und die Nadel 190 in ihrer Impedanz nicht angepaßt sind, wirken diese Bereiche, wie in Fig. 4C dargestellt, als Spule L im Hochfrequenzband. Aufgrund der Gesamtlänge des Drahtes 194 und der Nadel 190 von etwa 20 bis 30 mm, kommt es aufgrund der Spule beim Prüfen der Hoch frequenzleistung eines Bauteilprüflings zu einer erheb lichen Frequenzeinschränkung.

Andere Faktoren, die eine Einschränkung der Frequenz bandbreite der Prüfkarte 170 hervorrufen, gehen auf die in den Fig. 4D und 4E gezeigten Netz- und Massenadeln zurück. Wenn über die Netzleitung eine ausreichend große Spannung an das zu prüfende Bauteil angelegt wer den kann, so wird hierbei die Betriebsbandbreite beim Prüfen des Hauteils nicht wesentlich eingeschränkt. Da jedoch der mit der Nadel 190 in Reihe geschalteten Draht 194 zur Stromzuführung (siehe Fig. 4D) und der mit der Nadel 190 in Reihe geschaltete Draht 194 zur Erdung der Spannung und der Signale (Fig. 4E) als Spulen wir ken, kommt es zu einer erheblichen Einschränkung des Hochgeschwindigkeits-Stromflusses.

Darüber hinaus sind die Kondensatoren 193 und 195 zwi schen der Netzleitung und der Masseleitung angeordnet, um durch Herausfiltern von Störungen bzw. Impulsstößen in den Netzleitungen eine einwandfreie Leistung des zu testenden Bauteils sicherzustellen. Die Kondensatoren 193 weisen einen relativ hohen Wert von beispielsweise 10 µF auf und können, falls nötig, von den Netz leitungen durch Schalter getrennt werden. Die Kondensa toren 195 besitzen hingegen einen relativ kleinen Kapazitätswert von beispielsweise 0,01 µF und sind nahe des zu prüfenden Bauteils fest angeschlossen. Diese Kondensatoren wirken als Hochfrequenz-Entkoppler an den Netzleitungen. Anders ausgedrückt, begrenzen die Kon densatoren die Hochfrequenzleistung des Prüfanschluße lements.

Dementsprechend sind die am häufigsten verwendeten Prüfanschlußelemente, wie bereits erwähnt, auf eine Frequenzbandbreite von etwa 200 MHz beschränkt, was zum Prüfen der heute üblichen Halbleiterbauelemente nicht ausreicht. Es wird in Fachkreisen davon ausgegangen, daß schon bald eine Frequenzbandbreite benötigt wird, die der Leistungsfähigkeit des Prüfgeräts entspricht, welche derzeit im Bereich von wenigstens 1 GHz liegt. Außerdem besteht in der Industrie ein Bedarf nach Prüf karten, die in der Lage sind, eine große Anzahl - d. h. etwa 32 oder mehr - von Halbleiterbauteilen, und dabei insbesondere Speicherelementen, parallel zu prüfen, um so die Prüfkapazität zu erhöhen.

Bei der herkömmlichen Technologie werden die Prüfkarten und Prüfanschlußelemente, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind, von Hand hergestellt, was dazu führt, daß ihre Qualität unterschiedlich ausfällt. Eine derartig wech selnde Qualität schließt Abweichungen in der Größe, der Frequenzbandbreite, der Anschlußkraft und dem Wider stand etc. mit ein. Bei herkömmlichen Prüfanschlußele menten besteht ein weiterer zu einer unzuverlässigen Anschlußleistung führender Faktor darin, daß die Prüf anschlußelemente und die zu prüfende Halbleiterscheibe bei Temperaturänderungen ein unterschiedliches Wärme ausdehnungsverhältnis aufweisen. Bei einer Tempera turänderung können sich somit ihre gemeinsamen Kontakt stellen verändern, was sich negativ auf die Anschluß kraft, den Anschlußwiderstand und die Bandbreite aus wirkt. Es werden daher neuartige Anschlußstrukturen benötigt, die in der Lage sind, die Anforderungen in der heutigen Halbleiterprüftechnik zu erfüllen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anschlußstruktur zur Herstellung einer elektri schen Verbindung mit einem Zielanschluß zu beschreiben, die eine große Frequenzbandbreite und Pinzahl sowie eine hohe Anschlußleistung und Zuverlässigkeit bietet.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Anschlußstruktur, etwa in Form eines Prüf anschlußelements, vorzusehen, die beispielsweise beim Prüfen von Halbleiterbauteilen etc. zur Herstellung ei ner elektrischen Verbindung mit hoher Frequenzbandbreite dient und so die in der moderneren Halbleitertechnik auftretenden Prüfanforderungen erfüllt.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Anschlußstruktur zu beschreiben, die bei spielsweise beim Prüfen von Halbleiterbauteilen zur Herstellung elektrischer Verbindungen eingesetzt werden kann und zum gleichzeitigen parallelen Prüfen einer großen Anzahl von Halbleiterbauteilen geeignet ist.

Außerdem liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Anschluß struktur zu beschreiben, bei dem Anschlußelemente mit einer horizontalen Ausrichtung auf einer ebenen Ober fläche eines Siliziumsubstrats hergestellt und sodann vom Substrat zur Montage auf einem Anschlußsubstrat der Anschlußstruktur entfernt werden.

Darüber hinaus besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Anschlußstruktur zur Herstellung elektrischer Verbindungen zum Prüfen von Halbleiterbau teilen zu beschreiben, die in einem Halb leiterherstellungsverfahren ohne manuelle Montage oder Bearbeitung erzeugt wird und dadurch eine konstante Qualität aufweist.

Außerdem liegt der vorliegenden Erfindung auch die Auf gabe zugrunde, Anschlußstrukturen zur Herstellung elek trischer Verbindungen beim Prüfen von Halbleiterschei ben zu beschreiben, die mit Hilfe eines Mikrobearbei tungsverfahrens hergestellt werden.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht auch darin, Anschlußstrukturen zu beschreiben, die auf einer Prüfkarte zum Prüfen von Halbleiterscheiben montiert werden und in der Lage sind, den Wärmeausdehnungskoef fizienten einer zu prüfenden Halbleiterscheibe zu kom pensieren.

Gemäß einem ersten Aspekt besteht eine erfindungsgemäße Anschlußstruktur aus einem beispielsweise durch ein Si liziumsubstrat gebildeten Substrat sowie aus auf dem Substrat durch ein Mikrostrukturherstellungsverfahren erzeugten Anschlußelementen, wobei ein Anschlußelement einen horizontalen Bereich und einen vertikal auf einem Ende des horizontalen Bereichs ausgebildeten Anschluß bereich aufweist und der Anschlußbereich einen kugel förmigen Anschluß umfaßt und der horizontale Bereich des Anschlußelements eine Kontaktkraft erzeugt, wenn das Anschlußelement gegen den Zielanschluß gepreßt wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Anschlußstruktur eine Ausnehmung auf. Die An schlußstruktur enthält dabei ein dielektrisches Sub strat, das an einer Oberfläche mit einer Ausnehmung (Nut) versehen ist, sowie ein Anschlußelement, das auf dem Substrat in einem Mikrostruktur-Herstellungsvorgang ausgebildet wurde. Das Anschlußelement enthält einen horizontalen Bereich mit einem fest angebrachten und einem freien Ende sowie einen Anschlußbereich, der auf dem freien Ende des horizontalen Bereichs gehaltert ist. Der Anschlußbereich weist an seiner Spitze einen kugelförmigen Anschluß auf. Das fest angebrachte Ende ist mit dem Substrat verbunden, während das freie Ende über der Ausnehmung des Substrats positioniert ist. Der horizontale Bereich des Anschlußelements erzeugt eine Kontaktkraft, wenn das Anschlußelement so gegen den Zielanschluß gepreßt wird, daß das freie Ende des hori zontalen Bereichs unter Erzeugung einer Kontaktkraft in die Ausnehmung eindringt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt die Anschlußstruktur ein Anschlußsubstrat mit einer großen Anzahl von Anschlußelementen, die eine in einem Photolithographievorgang erzeugte balkenartige Form aufweisen. Insbesondere umfaßt die Anschlußstruk tur dabei ein Anschlußsubstrat, auf dem eine Vielzahl von Anschlußelementen in vorbestimmten Ausrichtungen gehaltert werden, sowie eine Vielzahl von Anschlußele menten, die jeweils eine Federkraft liefern, wenn das Ende des Anschlußelements gegen einen Zielanschluß ge preßt wird, wobei jedes Anschlußelement eine Silizium basis mit schrägen Bereichen, von denen wenigstens ei ner in einem anisotropen Ätzvorgang hergestellt wurde, sowie eine aus leitfähigem Material gebildete und an einem Ende mit einem kugelförmigen Anschluß versehene leitfähige Schicht und eine Isolierschicht zur elektri schen Isolierung der leitfähigen Schicht von der Sili ziumbasis umfaßt.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung der Anschlußelemente auf einer ebenen Oberfläche eines Siliziumsubstrats mit Hilfe einer Photolithographietechnik. Das erfindungsge mäße Herstellungsverfahren enthält dabei die folgenden Verfahrensschritte:

a) Ausbilden einer Hilfsschicht auf einer Oberfläche eines Siliziumsubstrats;
b) Ausbilden einer leitfähigen Schicht aus elektrisch leitfähigem Material auf der Hilfsschicht;
c) Ausbilden einer Fotolackschicht auf der leitfähigen Schicht;
d) Ausrichten einer Fotomaske über der Fotolackschicht und Belichten der Fotolackschicht mit ultraviolettem Licht durch die Fotomaske, wobei die Fotomaske ein Bild der Anschlußelemente aufweist;
e) Entwickeln des Bildes auf der Fotolackschicht, wobei das Bild an der Oberfläche der Fotolackschicht Öff nungen aufweist;
f) Ausbilden der aus elektrisch leitfähigem Material bestehenden Anschlußelemente in den Öffnungen durch einen Elektroplattiervorgang;
g) Ablösen der Fotolackschicht;
h) Anbringen eines kugelförmigen Anschlusses an einem Ende jedes Anschlußelements;
i) Plazieren einer Zwischenplatte auf den Anschlußele menten in einer Weise, daß die Anschlußelemente auf die Zwischenplatte übertragen werden; und
j) Entfernen der Hilfsschicht und der leitfähigen Schicht durch einen Ätzvorgang, wodurch die auf der Zwischenplatte befindlichen Anschlußelemente vom Si lizumsubstrat getrennt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Anschlußstruktur ein Anschlußsubstrat auf, auf dem eine Vielzahl von brückenförmigen Anschlußele menten gehaltert ist. Die Anschlußstruktur umfaßt dabei ein Anschlußsubstrat und eine Vielzahl von auf dem Sub strat durch einen Mikrostrukturherstellungsvorgang aus gebildeten Anschlußelementen. Das Anschlußelement weist eine brückenartige Form bzw. eine umgekehrte U-Form mit einem horizontalen Bereich und zwei den horizontalen Bereich stützenden vertikalen Bereichen auf, wobei am horizontalen Bereich ein kugelförmiger Anschluß ange bracht ist. Der horizontale und die vertikalen Bereiche des Anschlußelements liefern eine Anschlußkraft, wenn das Anschlußelement gegen den Zielanschluß gepreßt wird.

Die erfindungsgemäße Anschlußstruktur weist eine sehr hohe Frequenzbandbreite auf und erfüllt so die bei der modernen Halbleitertechnik auftretenden Erfordernisse. Da die Anschlußstruktur außerdem durch eine in der Halbleiterherstellung eingesetzte moderne Miniaturisie rungstechnik erzeugt wird, läßt sich eine große Anzahl von Anschlußstrukturen auf kleinem Raum ausrichten, was ein gleichzeitiges Prüfen einer großen Anzahl von Halb leiterbauteilen ermöglicht. Die erfindungsgemäße An schlußstruktur kann außerdem auch für weniger spezifi schen Anwendungszwecke eingesetzt werden, etwa für Lei tungen integrierter Schaltungen, für die Ummantelung integrierter Schaltungen und andere elektrische Verbin dungen.

Da die große Anzahl von gleichzeitig auf dem Substrat mit Hilfe der Mikrostrukturherstellungstechnik erzeug ten Anschlußelementen ohne manuelle Arbeitsschritte hergestellt wird, ist es möglich, eine gleichbleibende Qualität und hohe Zuverlässigkeit sowie eine lange Le bensdauer hinsichtlich der Anschlußleistung zu erzie len. Darüber hinaus ist es auch möglich, den Wär meausdehnungskoeffizienten des Bauteilprüflings zu kom pensieren, da die Anschlußelemente auf demselben Sub stratmaterial hergestellt werden können, das auch für den Bauteilprüfling verwendet wird, so daß sich Posi tionierfehler vermeiden lassen.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Be zugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrie ben. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Schemadarstellung der struk turellen Beziehung zwischen einer Substrathaltevorrichtung und einem mit einem Prüfkopf versehenen Halbleiterprüfsystem;

Fig. 2 eine detailliertere Schemadarstel lung eines Beispiels einer Anord nung zur Verbindung des Prüfkopfs des Halbleiterprüfsystems mit der Substrathaltevorrichtung durch ein Schnittstellenelement;

Fig. 3 eine Unteransicht eines Beispiels der Prüfkarte mit einem Epoxidring zur Halterung einer Vielzahl von Prüfanschlußelementen (Nadeln bzw. Vorsprüngen) gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 4A-4E Schaltbilder zur Darstellung von zur Prüfkarte gemäß Fig. 3 äqui valenten Schaltungen;

Fig. 5 eine Schemadarstellung eines er sten erfindungsgemäßen Ausfüh rungsbeispiels einer mit Hilfe ei nes Mikrostrukturherstellungsver fahrens erzeugten Anschlußstruk tur;

Fig. 6A bis 6C Schemadarstellungen von Beispielen für Verbindungsstrukturen der auf einem Substrat ausgebildeten er findungsgemäßen Anschlußstruktur;

Fig. 7A bis 7O Schemadarstellungen eines Bei spiels für das Verfahren zur Her stellung der Anschlußstruktur ge mäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8A und 8B Schemadiagramme zur Darstellung des zweiten erfindungsgemäßen Aus führungsbeispiels einer auf einem Substrat ausgebildeten Anschluß struktur;

Fig. 9A bis 9I Schemadiagramme zur Darstellung eines Beispiels für das Herstel lungsverfahren zur Ausbildung der in Fig. 8A gezeigten Anschlußstruk tur gemäß dem zweiten Ausführungs beispiel;

Fig. 10 eine Querschnittsansicht einer An schlußstruktur gemäß einem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbei spiel sowie einer mit Zielan schlüssen versehenen Halbleiter scheibe;

Fig. 11 eine schematische Unteransicht des in Fig. 10 gezeigten und erfin dungsgemäße Anschlußstrukturen aufweisenden Anschlußsubstrats;

Fig. 12 eine Schemadarstellung einer de taillierten Querschnitts-Vorderan sicht der Anschlußstruktur gemäß dem dritten erfindungsgemäßen Aus führungsbeispiel;

Fig. 13 eine Schemadarstellung einer Auf sicht auf die in Fig. 12 gezeigte Anschlußstruktur;

Fig. 14A bis 14K schematische Querschnittsansichten zur Darstellung eines Verfahrens für die Herstellung der Anschluß strukturen gemäß dem dritten Aus führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 15 eine Querschnittsansicht eines weiteren Beispiels für die An schlußstruktur gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegen den Erfindung und einer mit Ziel anschlüssen versehenen Halbleiter scheibe;

Fig. 16 eine Schemadarstellung einer Un teransicht des in Fig. 15 gezeig ten, die erfindungsgemäße An schlußstruktur aufweisenden An schlußsubstrats;

Fig. 17A bis 17D schematische Querschnittsansichten zur Darstellung eines Herstel lungsverfahrens zur Erzeugung der Anschlußstruktur gemäß dem in Fig. 15 gezeigten dritten Ausfüh rungsbeispiel;

Fig. 18A bis 18C Schemadiagramme zur Darstellung eines Grundgedankens des vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbei spiels, wobei die Anschlußelemente gemäß dem ersten Ausführungsbei spiel auf einer ebenen Oberfläche eines Siliziumsubstrats ausgebil det und von diesem zur Montage ab genommen werden;

Fig. 19A bis 19M Schemadiagramme zur Darstellung eines Beispiels für ein Herstel lungsverfahren gemäß dem vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbei spiel;

Fig. 20A und 20B Schemadiagramme zur Darstellung eines Beispiels für einen Handha bungsmechanismus und ein Verfahren zur Aufnahme und Plazierung eines gemäß dem vierten Ausführungsbei spiel der Erfindung erzeugten An schlußelements;

Fig. 21A bis 21F Schemadiagramme von Beispielen für die Form des im Herstellungsver fahren gemäß dem vierten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung er zeugten Anschlußelements;

Fig. 22 eine Querschnittsansicht eines fünften erfindungsgemäßen Ausfüh rungsbeispiels einer Anschluß struktur sowie einer mit Zielan schlüssen versehenen Halbleiter scheibe;

Fig. 23 ein Schemadiagramm einer Unteran sicht des in Fig. 22 gezeigten und mit den erfindungsgemäßen An schlußelementen versehenen An schlußsubstrats;

Fig. 24A bis 24F schematische Querschnittsansichten zur Darstellung eines Herstel lungsverfahrens für die Anschluß strukturen gemäß dem in Fig. 22 ge zeigten fünften Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 25A und 25B eine Aufsicht bzw. eine Vorderan sicht einer ersten Abwandlungsmög lichkeit des Anschlußelements ge mäß dem fünften Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 26A und 26B eine Aufsicht bzw. eine Vorderan sicht einer zweiten Abwandlungs möglichkeit des Anschlußelements gemäß dem fünften Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung.

Im folgenden werden die bevorzugten Ausführungsbei spiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

In den Fig. 5 bis 7 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anschlußstruktur gezeigt. Ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung des ersten Ausführungsbeispiels läßt sich den Fig. 7A bis 7O ent nehmen. Die in Fig. 5 gezeigte Anschlußstruktur weist eine Vielzahl von Anschlußelementen 230 auf, die auf einem Substrat 220 ausgebildet sind, bei dem es sich üblicherweise um ein Siliziumsubstrat handelt; aller dings sind auch Substrate aus anderen Materialien, wie etwa Glasfaser, Keramik, Aluminium oder andere dielek trische Materialien denkbar. Alle Anschlußelemente 230 werden durch dieselben Herstellungsverfahren auf dem Siliziumsubstrat 220 erzeugt. Zu diesen Halbleiterher stellungsverfahren gehören u.a. Photolithographiever fahren, Mikrobearbeitungsverfahren, beispielsweise un ter Verwendung einer Elektronenstrahl-, Laserstrahl- oder Plasmastrahl-Mikrobearbeitungsvorrichtung, und Kunststoff-Formverfahren (Warmprägen).

Wenn die zu prüfende Halbleiterscheiben 300 nach oben bewegt wird, so kommen die Anschlußelemente 230 mit entsprechenden Zielanschlüssen (Elektroden oder Anschlußflecken) 310 auf der zu prüfenden Scheibe 300 in Kontakt. Der Abstand zwischen den Anschlußflecken 310 kann dabei 50 µm oder noch weniger betragen. Die erfindungsgemäßen Anschlußelemente 230 lassen sich auf einfache Weise mit demselben Abstand zueinander aus richten, da die Anschlußelemente durch dasselbe Halbleiterherstellungsverfahren erzeugt werden wie die Scheibe 300.

Die auf dem Siliziumsubstrat 220 befindlichen Anschluß elemente 230 können direkt auf eine Prüfkarte montiert werden, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, oder statt dessen in einem ummantelten Bauteil, etwa einem her kömmlichen, mit Leitungen versehenen ummantelten inte grierten Schaltungsbauteil vorgesehen werden, wobei dann das ummantelte Bauteil auf einer Prüfkarte mon tiert wird. Da sich Anschlußelemente 230 sehr geringer Größe herstellen lassen, ist es möglich, die Frequenz bandbreite einer die erfindungsgemäßen Anschlußelemente halternden Prüfkarte auf einfache Weise auf 2 GHz oder mehr zu erhöhen. Aufgrund ihrer geringen Größe läßt sich die Anzahl der Anschlußelemente auf einer Prüf karte auf beispielsweise 2.000 steigern, was eine gleichzeitige parallele Prüfung von 32 oder mehr Speicherbauteilen ermöglicht.

Außerdem führt die Ausbildung der erfindungsgemäßen An schlußelemente 230 auf dem Siliziumsubstrat 220 dazu, daß sich Umgebungseinflüsse etwa im Hinblick auf das Wärmeausdehnungsverhältnis des Siliziumsubstrats auf die Anschlußelemente in gleicher Weise auswirken wie auf die zu prüfende Halbleiterscheibe 300, wodurch die Anschlußelemente 230 gegenüber den Anschlußflecken 310 während der Prüfung exakt positioniert bleiben.

Die Fig. 6A bis 6C zeigen detailliertere Ansichten der das auf dem Siliziumsubstrat 220 vorgesehene Anschluße lement 230 aufweisenden Anschlußstruktur. Die in den Fig. 6A bis 6C gezeigten Beispiele stellen drei Grundty pen von elektrischen Pfaden dar, die eine Herstellung einer Verbindung mit der Prüfkarte oder dem umhüllten integrierten Schaltungsbauteil in der genannten Weise ermöglichen. Fig. 6A zeigt dabei ein Beispiel, bei dem eine derartige elektrische Verbindung an der Oberseite des Substrats hergestellt wird. Beim Beispiel gemäß Fig. 6B wird eine elektrische Verbindung an der Unter seite des Substrats erzielt, während in Fig. 6C ein Bei spiel dargestellt ist, bei dem eine elektrische Verbin dung an der Kante des Substrats entsteht. Fast alle derzeitigen Ausführungen von ummantelten integrierten Schaltungen bzw. Prüfkarten können mit wenigstens einem der in den Fig. 6A bis 6C dargestellten Verbindungstypen zusammenwirken.

Das in Fig. 6A gezeigte Beispiel umfaßt eine auch mit a bezeichnete Verbindungsspur 232 sowie einen auf dem Substrat 220 angeordneten Anschlußfleck 233, wobei die Verbindungsspur 232 einen elektrischen Pfad vom An schlußelement 230 zum Anschlußfleck 233 bildet. Beim Beispiel gemäß Fig. 6B sind eine Verbindungsspur 232, ein quer durch das Substrat 220 verlaufender Anschluß fleck 235 und ein an der Unterseite des Substrats 220 angeordneter Anschlußfleck 236 vorgesehen, während sich die Verbindungsspur 232 beim in Fig. 6C gezeigten Bei spiel bis zur Kante des Substrats 220 erstreckt. Bei allen Beispielen dient die Verbindungsspur 232 auch dazu, den geringen Abstand zwischen den Anschlußelemen ten 230 zur Anpassung an die Prüfkarte bzw. das umman telte integrierte Schaltungsbauteil in einen größeren Abstand umzuwandeln.

Wie sich jeweils den Fig. 6A bis 6C entnehmen läßt, weist das Anschlußelement 230 vertikale Bereiche b und d und einen horizontalen balkenförmigen Bereich c sowie einen kugelförmigen Anschluß 231 auf. Der kugelförmige Anschluß 231 besteht aus einer harten Anschlußkugel mit einem Durchmesser von beispielsweise 40 µm, die aus mit Wolfram oder einem Hartmetall beschichteten Glas be steht. Der kugelförmige Anschluß 231 ist hart genug, um eine Reibwirkung zu erzielen, wenn er gegen den mit ei ner Metalloxidschicht versehenen Zielanschluß 310 ge preßt wird. Wenn beispielsweise der Zielanschluß 310 auf der Scheibe 300 an seiner Oberfläche Aluminiumoxid aufweist, so ist die Reibwirkung nötig, um den elektri schen Kontakt mit geringem Kontaktwiderstand herzustel len.

Aufgrund der Federkraft des balkenförmigen Bereichs c wirkt eine ausreichende Kontaktkraft auf den Anschluß fleck 310 ein. Die durch die Federkraft des horizonta len balkenförmigen Bereichs c erzeugte Elastizität dient auch zur Kompensation von Größenunterschieden bzw. Abweichungen in der Ebenheit bei den Anschlußele menten 230, dem Siliziumsubstrat 220, dem Anschlußfleck 310 und der Halbleiterscheibe 300.

Das Anschlußelement 230 kann beispielsweise aus Nickel, Aluminium oder Kupfer bestehen, während als kugelförmi ger Anschluß 231 beispielsweise eine mit Wolfram oder einem anderen Hartmetall beschichtete Glaskugel dient. Stattdessen kann als kugelförmiger Anschluß 231 aber auch eine Anschlußkugel aus einem Hartmetall, wie Nic kel, Beryllium, Aluminium, Kupfer, einer Nickel-Kobalt- Eisenlegierung oder einer Eisen-Nickel-Legierung ver wendet werden. Außerdem kann der kugelförmige Anschluß 231 auch aus einem unedelen Metall, wie Nickel, Alumi nium, Kupfer oder anderen Legierungen bestehen und mit einem hoch leitfähigen, nicht oxidierenden Metall, wie Gold, Silber, Nickel-Palladium, Rhodium, Nickel-Gold oder Iridium plattiert sein. Der kugelförmige Anschluß 231 wird an der Spitze des Anschlußelements 230 durch Hart- oder Weichlöten, Schweißen oder Auftragen eines leitfähigen Haftmittels befestigt. Der kugelförmige An schluß 231 kann auch als Halbkugel ausgeformt sein, wo bei dann der nicht kugelförmige Bereich am Ende des vertikalen balkenartigen Bereichs d des Anschlußele ments 230 befestigt wird.

Ein zu Prüfzwecken vorgesehenes Anschlußelement kann bei einem Abstand von 50 µm zwischen den Zielanschlüs sen 320 beispielsweise eine Gesamthöhe von 100 bis 400 µm, eine horizontale Länge von 50 bis 400 µm und eine Dicke von etwa 30 bis 60 µm aufweisen. Wie bereits er wähnt, hat der kugelförmige Anschluß 231 beispielsweise einen Durchmesser von 40 µm, wobei jedoch im Rahmen der Erfindung auch ein größerer Abmessungsbereich möglich ist.

Die Fig. 7A bis 7O zeigen ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Anschlußelements 230 mit Hilfe einer Halbleiterherstellungstechnik. Zu den Halbleiterherstellungstechniken gehören u. a. Photo lithographieverfahren, Mikrostruktur-Bearbeitungsver fahren und Formverfahren (Warmprägen). Beim vorliegen den Beispiel wird das Herstellungsverfahren auf der Grundlage der Photolithographietechnik erläutert. Wie bereits bekannt ist, umfaßt die Photolithographietech nik die Verfahrensschritte einer Beschichtung mit Foto lack, der Positionierung einer Fotomaske, der Belich tung und des Ablösens des Fotolacks.

Wie sich Fig. 7A entnehmen läßt, wird auf dem Silizium substrat 220 eine beispielsweise aus Kupfer bestehende dünne Metallschicht 237 ausgebildet. Die Metallschicht 237 dient als Grundschicht, die die zur Herstellung der Verbindungsspur 232 und des Anschlußelements 230 gemäß Fig. 6 durch einen Elektroplattiervorgang nötige elek trische Leitfähigkeit bietet. Werden die Verbindungs spur 232 und das Anschlußelement 230 durch andere Abla gerungsvorgänge, beispielsweise durch Zerstäubung, aus geformt, so kann auf die Grundschicht 237 verzichtet werden. Beim Beispiel der Fig. 7A bis 70 wird der ge nannte Elektroplattiervorgang mehrmals wiederholt und dementsprechend werden auch zugehörige leitfähige Schichten eingesetzt; aus Gründen der Übersichtlichkeit ist jedoch keine der weiteren Metallschichten darge stellt.

Wie sich Fig. 7B entnehmen läßt, wird auf der Metall schicht 237 eine Fotolackschicht 242 ausgebildet und darüber eine Fotomaske 245 vorgesehen, um die Fotolack schicht 242 mit ultraviolettem Licht (UV-Licht) zu be lichten. Wird ein positiver Fotolack verwendet, so här tet der von den lichtundurchlässigen Bereichen der Maske 245 bedeckte Fotolack nach dem Belichten aus, während bei Verwendung eines negativen Fotolacks im Verfahrensschritt gemäß Fig. 7B der durch die durchsich tigen Bereiche der Maske 245 abgedeckte Bereich nach dem Belichten aushärtet. Die nicht belichteten Teile der Fotolackschicht 242 können dann aufgelöst und abge waschen werden, wobei eine Fenster (Plattiermuster) aufweisende ausgehärtete Fotolackschicht 242 gemäß Fig. 7C zurückbleibt.

An den im Photolithographievorgang hergestellten Mu stern wird nun gemäß Fig. 7D ein Elektroplattierschritt durchgeführt, wobei die Verbindungsspur 232 erzeugt wird, die den Bereich a der Fig. 6A bis 6C bildet. Als leitfähiges Material kann sowohl für die Verbindungs spur 232 als auch für das Anschlußelement 230 in den folgende Plattiervorgängen u. a. Nickel, Aluminium und Kupfer verwendet werden. Anstatt der Elektroplattier technik können aber auch viele andere Ablagerungstech niken in diesem Verfahrensschritt verwendet werden, wie etwa Vakuumverdampfen, Katodenzerstäubung oder Dampf phasenablagerung.

Im nächsten, in Fig. 7E gezeigten Verfahrensschritt wird eine weitere Fotolackschicht 243 auf der ausgehärteten Fotolackschicht 242 ausgebildet. Nun wird an der Foto lackschicht 243 mit Hilfe einer (nicht dargestellten) Fotomaske ein weiterer Photolithographievorgang durch geführt, um die Fotolackschicht 243 mit UV-Licht zu be lichten. Durch Entfernung des nicht ausgehärteten Foto lacks erhält man wiederum Plattiermuster (Fenster), wie sich dies Fig. 7E entnehmen läßt. Nun wird durch einen Elektroplattiervorgang gemäß Fig. 7F der (vertikale) balkenförmige Basisbereich des Anschlußelements 230 ausgebildet, bei dem es sich um den in den Fig. 6A bis 6C gezeigten Bereich b handelt. Der in Fig. 7F zu se hende überstehende Plattierbereich wird durch einen Schleifvorgang (Einebnen) abgetragen, wie sich Fig. 7G entnehmen läßt.

Sodann wird ein weiterer Photolithographievorgang durchgeführt, um einen horizontalen balkenartigen Be reich des Anschlußelements 230 auszubilden. Wie in Fig. 7H gezeigt ist, wird dabei im Herstellungsverfahren eine weitere Fotolackschicht 244 auf der ausgehärteten Fotolackschicht 243 erzeugt. Die Fotolackschicht 244 wird durch eine (nicht gezeigte) Fotomaske hindurch mit UV-Licht belichtet und der dabei nicht ausgehärtete Fo tolack wird entfernt, wodurch ein Plattiermuster für den horizontalen balkenartigen Bereich c in der Foto lackschicht 244 entsteht, wie sich dies Fig. 7H entneh men läßt. Nun wird ein weiterer Elektroplattierschritt an diesem Plattiermuster durchgeführt und so der in Fig. 7I gezeigte horizontale balkenartige Bereich er zeugt. Der überstehende Plattierbereich in Fig. 7I wird im Verfahrensschritt gemäß Fig. 7J entfernt.

Zur Herstellung eines weiteren vertikalen Bereichs des Anschlußelements 230 wird wiederum eine Fotolackschicht 246 auf der ausgehärteten Fotolackschicht 244 vorgese hen, wie dies in Fig. 7K gezeigt ist, und durch die Durchführung eines weiteren Photolithographievorgangs an der Fotolackschicht 246 wird, wie in Fig. 7K darge stellt ist, ein Plattiermuster für den vertikalen bal kenförmigen Bereich erzeugt. Nach dem Plattieren befin det sich am Ende des horizontalen balkenartigen Be reichs ein in den Fig. 6A und 6C mit d bezeichneter ver tikaler balkenartiger Bereich, der in Fig. 7L zu sehen ist. Nun wird wiederum der gemäß Fig. 7L überstehende Plattierbereich in einem in Fig. 7M gezeigten Verfah rensschritt abgetragen.

An der Spitze des in Fig. 7M gezeigten Anschlußelements 230 kann nun ein kugelförmiger Anschluß 231 befestigt werden. Bei diesem Beispiel wird der kugelförmige An schluß 231 an das Anschlußelement 230 in dem in Fig. 70 gezeigten Verfahrensschritt angebondet. Dabei werden zuerst im Verfahrensschritt gemäß Fig. 7N die Fotolack schichten 242, 243, 244 und 246 mit Hilfe eines spe ziellen Lösungsmittels abgelöst. Daneben kann zur Ent fernung der beispielsweise durch die dünne Metall schicht 237 gebildeten Grundschichten ein Ätzvorgang durchgeführt werden.

Der in Fig. 70 gezeigte kugelförmige Anschluß 231 wird durch Hart- oder Weichlöten, Schweißen oder das Auf bringen eines leitfähigen Haftmittels an der Spitze des Anschlußelements 230 befestigt. Wie bereits erwähnt, kann der kugelförmige Anschluß 231 beispielsweise aus einer mit Wolfram oder einem anderen Metall beschichte ten Glaskugel bestehen oder auch durch eine aus Hartme tall, wie etwa Nickel, Beryllium, Aluminium, Kupfer, einer Nickel-Kobalt-Eisen-Legierung oder einer Eisen- Nickel-Legierung bestehenden Anschlußkugel gebildet werden. Das den kugelförmigen Anschluß 231 aufweisende Anschlußelement 230 sowie die Verbindungsspur 232 wer den somit in der erwähnten Weise auf dem Siliziumsub strat 220 durch Einsatz der Halbleiterherstellungstech nik etwa unter Durchführung von Photolithographievor gängen erzeugt.

Die Fig. 8A und 8B zeigen das zweite erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel. Bei diesem Beispiel weist eine An schlußstruktur Anschlußelemente 530 auf, deren Aufbau einfacher ist als der beim bereits beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Das Anschlußelement 530 wird auf einem Substrat 520 ausgebildet, bei dem es sich übli cherweise um ein Siliziumsubstrat oder ein dielektri sches Substrat handelt. Das Anschlußelement 530 besteht aus einem horizontalen und einem vertikalen balkenför migen Bereich, wobei der horizontale balkenförmige Be reich eine Federkraft erzeugt, wenn das Anschlußelement gegen einen Zielanschluß gepreßt wird.

An der Spitze des vertikalen balkenförmigen Bereichs jedes Anschlußelements 530 ist ein kugelförmiger An schluß 531 angebracht, der zur Herstellung eines Kon takts mit einem Zielanschluß, wie etwa dem in Fig. 5 ge zeigten Anschlußfleck 310, dient. Am Substrat 520 ist eine Ausnehmung 550 vorgesehen, wobei die Ausnehmung 550 derart unter dem vertikalen balkenförmigen Bereich des Anschlußelements 530 positioniert ist, daß sie einen Freiraum bildet, in den das Anschlußelement 530 zur Erzeugung einer Anschlußkraft eindringen kann, wenn es bei der Darstellung gemäß der Fig. 8A und 8B nach un ten gepreßt wird.

Wie sich Fig. 8B entnehmen läßt, dient bei diesem Bei spiel eine mit dem Anschlußelement 530 verbundene Ver bindungsspur 532 außerdem zur Herstellung einer Ver bindung mit externen Bauteilen, etwa einer (nicht ge zeigten) gedruckten Leiterplatten oder einer Leitung eines umhüllten integrierten Schaltungsbauteils. Eine derartige Verbindung kann beim Beispiel gemäß Fig. 8A direkt zwischen den externen Bauteilen und dem An schlußelement 530 hergestellt werden. In den Fig. 8A und 8B ist eine dünne Metallschicht 537 gezeigt, die in ei ner später noch erläuterten Weise als Grundschicht für einen Elektroplattiervorgang zur Herstellung des An schlußelements 530 dient.

Bei der Anschlußstruktur gemäß dem zweiten Ausführungs beispiel können, ähnlich wie beim Beispiel gemäß Fig. 5, eine Vielzahl von mit kugelförmigen Anschlüssen 531 versehene Anschlußelementen 530 auf einem gemeinsamen Substrat 520 ausgebildet werden, wobei alle Anschluße lemente 530 gleichzeitig durch dasselbe Her stellungsverfahren auf dem Siliziumsubstrat 520 erzeugt werden. Als Herstellungsverfahren kommen dabei u. a. beispielsweise Photolithographie-, Mikrobearbeitungs- und Formverfahren (Warmprägen) in Frage.

Die Anschlußstruktur gemäß den Fig. 8A und 8B kann di rekt auf eine Prüfkarte montiert werden, wie in Fig. 3 dargestellt, oder stattdessen an einem ummantelten Bau teil, etwa einem herkömmlichen, mit Leitungen verse henen ummantelten integrierten Schaltungsbauteil, vor gesehen werden, wobei dann das ummantelte Bauteil auf einer Prüfkarte montiert wird. Da sich Anschlußelemente 530 und kugelförmige Anschlüsse 531 sehr geringer Größe herstellen lassen, ist es möglich, die Frequenzband breite einer die erfindungsgemäßen Anschlußstrukturen halternden Prüfkarte auf einfache Weise auf 2 GHz oder mehr zu steigern. Aufgrund ihrer geringen Größe läßt sich die Anzahl der Anschlußelemente auf einer Prüf karte auf beispielsweise 2.000 erhöhen, was eine gleichzeitige parallele Prüfung von 32 oder mehr Speicherbauteilen ermöglicht.

Außerdem führt die Ausbildung der erfindungsgemäßen An schlußelemente 530 auf dem Siliziumsubstrat 520 dazu, daß sich durch Umgebungseinflüsse hervorgerufene Ände rungen etwa im Hinblick auf das Wärmeausdehnungsver hältnis des Siliziumsubstrats 520 bei der Anschluß struktur in derselben Weise auswirken wie bei der zu prüfenden Halbleiterscheibe 300, wodurch die An schlußelemente 530 während der Prüfung gegenüber den Anschlußflecken auf der Scheibe 300 exakt positioniert bleiben.

Das Anschlußelement 530 kann beispielsweise aus Nickel, Aluminium oder Kupfer bestehen, während der kugelför mige Anschluß 531 beispielsweise durch eine mit Wolfram oder einem anderen Metall beschichtete Glaskugel gebil det wird. Stattdessen kann als kugelförmiger Anschluß 531 aber auch beispielsweise ein kugelförmiger Anschluß aus Hartmetall, wie etwa Nickel, Beryllium, Aluminium, Kupfer, einer Nickel-Kobalt-Eisen-Legierung oder einer Eisen-Nickel-Legierung Verwendung finden. Zudem kann der kugelförmige Anschluß 531 auch aus unedelen Metal len, wie etwa den bereits genannten unedelen Metallen, bestehen, die mit hoch leitfähigen nicht oxidierenden Metallen, wie etwa Gold, Silber, Nickel-Palladium, Rho dium, Nickel-Gold oder Iridium plattiert sind. Der ku gelförmige Anschluß 531 wird an der Spitze des An schlußelements 530 durch Hart- oder Weichlöten, Schwei ßen oder Aufbringen eines leitfähigen Haftmittels ange bracht. Der kugelförmige Anschluß 531 kann im übrigen auch als Halbkugel ausgeformt sein, wobei dann der nicht kugelförmige Bereich an den vertikalen balkenför migen Bereich des Anschlußelements 530 befestigt wird.

Ein zu Prüfzwecken vorgesehenes Anschlußelement 530 kann bei einem Abstand von 50 µm zwischen den Zielan schlüssen beispielsweise eine Gesamthöhe von 100 bis 400 µm, eine horizontale Länge von 50 bis 400 µm und eine Dicke von etwa 30 bis 60 µm aufweisen. Wie bereits erwähnt, beträgt der Durchmesser des kugelförmigen An schlusses 531 beispielsweise 40 µm, wobei jedoch im Rahmen der Erfindung auch ein größerer Abmessungsbe reich möglich ist.

Die Fig. 9A bis 9J zeigen ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Anschlußstruktu ren mit Hilfe der Mikrostrukturherstellungstechnik. Das Herstellungsverfahren für das Anschlußelement 530 und den kugelförmigen Anschluß 531 wird im folgenden unter Bezugnahme auf eine Kombination aus einem Photolitho graphieverfahren und einem Mikrobearbeitungsverfahren erläutert, obwohl hier auch andere Halbleiterherstel lungsverfahren eingesetzt werden können.

Wie sich Fig. 9A entnehmen läßt, wird hierbei auf dem Substrat 520 mit Hilfe eines Photolithographie verfahrens eine Fotolackschicht 542 ausgebildet, wobei die Verfahrensschritte eines derartigen Photolithogra phieverfahrens in der Beschichtung mit Fotolack, der Positionierung der Maske, der Belichtung und des Ablö sens des Fotolacks bestehen, wie dies aus dem Stand der Technik bereits bekannt ist. Es wird nun eine Fotomaske über der Fotolackschicht 542 so ausgerichtet, daß die Fotolackschicht 542 entsprechend dem auf die Fotomaske aufgedruckten Muster mit ultraviolettem Licht belichtet wird, was allerdings in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Bei Verwendung eines positiv wirkenden Fotolacks härtet der von den lichtundurchlässigen Bereichen der Fotomaske abgedeckte Fotolack nach der Belichtung aus. Der belichtete Teil des Fotolacks kann dann aufgelöst und abgewaschen werden, während eine Fotomaskenschicht 542 gemäß Fig. 9A zurückbleibt, die einen Ätzbereich be grenzt.

Durch einen Ätzvorgang wird nun ein vertiefter Bereich (Nut) 555 auf dem Substrat 520 hergestellt, wie sich dies Fig. 9B entnehmen läßt, woraufhin die Fotolack schicht gemäß Fig. 9A mit Hilfe eines Lösungsmittels entfernt wird. Wie sich Fig. 9C entnehmen läßt, wird nun ein Zusatzelement 548 im vertieften Bereich auf dem Substrat 520 ausgeformt. Dieses Zusatzelement 548 wird dabei in einem Ablagerungsvorgang, etwa durch chemi sches Aufdampfen (CVD), beispielsweise aus Siliziumdio xid (SiO₂) hergestellt. Auf dem Substrat wird als Plat tiergrundschicht eine dünne Metallschicht 537 ausgebil det.

Wie sich Fig. 9D entnehmen läßt, wird nun auf der Me tallschicht 537 eine Abtragsschicht 543 ausgebildet, über der ein (nicht dargestelltes) Mikrobearbeitungs werkzeug positioniert wird, um auf der Abtragsschicht 543 direkt ein Plattiermuster auszubilden. Als Material für die Abtragsschicht 543 kommt beispielsweise Epoxid oder Polyimid in Frage; allerdings sind auch viele an dere Materialien denkbar. Als Mikrobearbeitungswerk zeuge kommen u. a. beispielsweise Elektronenstrahl- Bearbeitungswerkzeuge, Laserstrahl-Bearbeitungswerk zeuge bzw. Plasmastrahl-Bearbeitungswerkzeuge zum Ein satz. Für derartige Zwecke dienen als Laserquellen bei spielsweise ein Excimer-Laser, ein Kohlendioxid-Laser (CO₂-Laser) bzw. ein ND : YAG-Laser.

Auf der Abtragsschicht 543 wird durch die elektrother male Energie des Laserstrahls ein Plattiermuster er zeugt, wie sich dies Fig. 9D entnehmen läßt. Wie in Fig. 9E zu sehen ist, wird der horizontale balkenförmi ger Bereich des Anschlußelements 530 durch Elektroplat tieren von leitfähigem Material im Plattiermuster (A) erzeugt. Als leitfähiges Material kommen Kupfer, Nic kel, Aluminium bzw. andere Metalle in Frage. Ein über stehender Plattierungsbereich des Anschlußelements 530 wird zur Herstellung einer in Fig. 9E gezeigten ebenen Oberfläche abgetragen, was sich jedoch der Zeichnung nicht entnehmen läßt.

Der beschriebene Vorgang wird nun zur Erzeugung der vertikalen balkenförmigen Bereichs des Anschlußelements 530 wiederholt. Im nächsten, in Fig. 9F dargestellten Verfahrensschritt wird nun eine weitere Abtragsschicht 545 auf dem Substrat ausgebildet und das Mikrobearbei tungswerkzeug schreibt ein Plattiermuster direkt auf diese Abtragsschicht 545, wodurch in der Abtragsschicht 545 ein Plattiermuster (B) definiert wird. Gemäß Fig. 9G wird nun der vertikale balkenförmige Bereich des An schlußelements 530 durch Elektroplattieren des genann ten leitfähigen Materials im Plattiermuster (B) ausge bildet.

An der Spitze des Anschlußelements 530 kann im in Fig. 9G gezeigten Stadium ein kugelförmiger Anschluß 531 befestigt werden. Bei diesem Beispiel wird der kugel förmige Anschluß 531 am Anschlußelement 530 im in Fig. 9I gezeigten Verfahrensschritt angebondet. Wie sich Fig. 9H entnehmen läßt, werden davor die Abtragsschich ten 543 und 545 sowie das Zusatzelement 548 mit Hilfe eines speziellen Lösungsmittels entfernt. Der in Fig. 9I dargestellte kugelförmige Anschluß 531 wird durch Hart- oder Weichlöten, Schweißen oder Aufbringen eines leit fähigen Haftmittels an der Spitze des Anschlußelements 530 befestigt.

Wie bereits erwähnt, kann als kugelförmiger Anschluß 531 beispielsweise eine mit Wolfram oder einem anderen Metall beschichtete Glaskugel Verwendung finden. Statt dessen kann als kugelförmiger Anschluß 531 aber bei spielsweise auch eine aus Hartmetall, etwa Nickel, Be ryllium, Aluminium, Kupfer, einer Nickel-Kobalt-Eisen- Legierung oder einer Eisen-Nickel-Legierung gebildete Anschlußkugel dienen.

Das einen horizontalen und einen vertikalen balkenför migen Bereich umfassende Anschlußelement 530 sowie der kugelförmige Anschluß 531 werden also in der beschrie benen Weise mit Hilfe der Photolithographie- und Mikro bearbeitungstechnik auf dem Siliziumsubstrat 520 ausge bildet. Bei der Anschlußstruktur gemäß Fig. 9I kann das Anschlußelement 530 in die Ausnehmung 550 auf dem Sub strat 520 eindringen, wenn das Anschlußelement nach un ten gepreßt wird, wodurch es eine Kontaktkraft auf den Zielanschluß ausübt.

Im folgenden wird die Anschlußstruktur nach dem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 10 bis 17 erläutert. Fig. 10 zeigt dabei ein Beispiel für eine erfindungsgemäße, ein Anschlußsub strat 620 und eine Vielzahl von Anschlußelementen 630 umfassende Anschlußstruktur. Die Anschlußelemente 630 werden mit Hilfe eines Halbleiterherstellungsverfahrens ausgebildet und auf dem Anschlußsubstrat 620 gehaltert. Das Anschlußsubstrat 620 weist Nuten auf, die die An schlußelemente 630 in der in Fig. 10 gezeigten Weise aufnehmen. An der Spitze des Anschlußelements 630 ist zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem Zielanschluß ein kugelförmiger Anschluß 631 vorgesehen.

Das Anschlußsubstrat 620 wird so über einem Zielan schluß, etwa einem Halbleiterscheibenprüfling 600 posi tioniert, daß die Anschlußelemente 630 elektrische Ver bindungen zur Halbleiterscheibe 600 herstellen, wenn sie gegen diese gedrückt werden. Zwar sind in Fig. 10 nur zwei Anschlußelemente 630 dargestellt; bei einer tatsächlichen Ausführung zur Halbleiterscheibenprüfung wird jedoch eine große Anzahl von Anschlußelementen 630 auf dem Substrat 620 ausgerichtet.

Die Herstellung dieser großen Anzahl von Anschlußele menten erfolgt dabei auf einem Siliziumsubstrat 640 durch ein und denselben Halbleiterherstellungsvorgang, worauf später noch näher eingegangen wird. Wird die zu prüfende Halbleiterscheibe 600 nach oben bewegt, so kommen die Anschlußelemente 630 durch die kugelförmigen Anschlüsse 631 in Kontakt mit entsprechenden Zielan schlüssen (Elektroden) 610 auf der Scheibe 600. Der Ab stand zwischen den Anschlußflecken 610 kann dabei 50 µm oder weniger betragen, wobei die mit den kugelförmigen Anschlüssen 631 versehenen Anschlußelemente 630 auf einfache Weise im selben Abstand angeordnet sein kön nen, da sie mit Hilfe desselben Halbleiterherstellungs verfahrens hergestellt werden wie die Scheibe 600.

Die Anschlußstruktur gemäß Fig. 10 kann direkt auf eine Prüfkarte montiert werden, wie in Fig. 3 dargestellt, oder stattdessen in einem ummantelten Bauteil, etwa ei nem herkömmlichen, mit Leitungen versehenen ummantelten integrierten Schaltungsbauteil vorgesehen werden, wobei dann das ummantelte Bauteil auf einer Prüfkarte mon tiert wird, oder sie kann mit einem anderen Substrat verbunden werden. Da sich Anschlußstrukturen sehr ge ringer Größe herstellen lassen, ist es möglich, die Frequenzbandbreite einer die erfindungsgemäßen An schlußstrukturen halternden Prüfkarte auf einfache Weise auf 2 GHz oder mehr zu steigern. Aufgrund ihrer geringen Größe läßt sich die Anzahl der Anschlußele mente 630 auf einer Prüfkarte auf beispielsweise 2.000 oder mehr erhöhen, was eine gleichzeitige parallele Prüfung von 32 oder mehr Speicherbauteilen ermöglicht.

Außerdem führt die Ausbildung der erfindungsgemäßen An schlußelemente 630 auf dem üblicherweise durch ein Si liziumsubstrat gebildeten Substrat 620 dazu, daß sich Umgebungseinflüsse etwa im Hinblick auf das Wärmeaus dehnungsverhältnis des Siliziumsubstrats auf die An schlußelemente in gleicher Weise auswirken wie auf die zu prüfende Halbleiterscheibe 600, wodurch die An schlußelemente 630 gegenüber den Zielanschlüssen 610 während der Prüfung exakt positioniert bleiben.

Wie sich Fig. 10 entnehmen läßt, weist jedes Anschluße lement 630 eine finger- bzw. balkenförmig ausgebildete leitfähige Schicht 635 auf. Als Material für die leit fähige Schicht 635 kommen beispielsweise Nickel, Alumi nium, Kupfer, Nickel-Palladium, Rhodium, Nickel-Gold, Iridium und einige andere ablagerbare Materialien in Frage. Der kugelförmige Anschluß 631 ist am unteren Ende der leitfähigen Schicht 635 angebracht, wie sich dies Fig. 10 entnehmen läßt. Als kugelförmiger Anschluß 631 dient beispielsweise eine mit Wolfram oder einem anderen Metall beschichtete Glaskugel oder eine aus ei nem Hartmetall, wie etwa Nickel, Beryllium, Aluminium, Kupfer, einer Nickel-Kobalt-Eisen-Legierung oder einer Eisen-Nickel-Legierung hergestellte Anschlußkugel.

Zudem kann der kugelförmige Anschluß 631 auch aus einem unedelen Metall, etwa den oben genannten unedelen Me tallen hergestellt sein, das mit einem hoch leitfähi gen, nicht oxidierenden Metall, etwa Gold, Silber, Nic kel-Palladium, Rhodium, Nickel-Gold oder Iridium plat tiert ist. Der kugelförmige Anschluß 631 wird an der Spitze des Anschlußelements 630 (bzw. der leitfähigen Schicht 635) durch Hart- oder Weichlöten, Schweißen oder Aufbringen eines leitfähigen Haftmittels befe stigt. Im übrigen kann der kugelförmige Anschluß 631 auch kann als Halbkugel ausgeformt sein, wobei dann der nicht kugelförmig gestaltete Bereich an den Endbereich der leitfähigen Schicht 635 angebracht wird.

Ein zu Prüfzwecken vorgesehenes Anschlußelement 630 kann bei einem Abstand von 50 µm zwischen den Zielan schlüssen beispielsweise eine Gesamthöhe von 100 bis 400 µm, eine horizontale Länge von 50 bis 800 µm und eine Dicke von etwa 30 bis 60 µm aufweisen. Der kugel förmige Anschluß 631 besitzt beispielsweise einen Durchmesser von 40 µm, wobei jedoch im Rahmen der Er findung auch ein größerer Abmessungsbereich möglich ist.

Das Anschlußelement 630 der in Fig. 10 dargestellten An schlußstruktur umfaßt eine am Substrat 620 befestigte Basis 640. Eine Verbindungsspur 624 ist an der Unter seite des Substrats 620 mit der leitfähigen Schicht 635 verbunden. Die Verbindung zwischen der Verbindungsspur 624 und der leitfähigen Schicht 635 erfolgt dabei bei spielsweise durch einen Lötpfropfen oder verschiedene Arten leitfähiger Haftmittel. Das Substrat 620 weist zudem ein Kontaktloch 623 und eine Elektrode 622 auf. Die Elektrode 622 dient zur Verbindung des Anschlußsub strats 620 über einen Draht oder eine Leitung mit einer externen Struktur, beispielsweise einer Prüfkarte oder einem ummantelten integrierten Schaltungsbauteil.

Wenn sich nun die Halbleiterscheibe 600 gemäß Fig. 10 nach oben bewegt, so kommen die Anschlußelemente 630 und die auf der Scheibe 600 angeordneten Zielanschlüsse (Anschlußflecken) 610 mechanisch und elektrisch mitein ander in Kontakt. Dementsprechend entstehen Signalwege von den Zielanschlüssen 610 zu den auf dem Substrat 620 befindlichen Elektroden 622. Die Verbindungsspur 624, das Kontaktloch 623 und die Elektrode 622 dienen zudem dazu, den geringen Abstand zwischen den Anschlußelemen ten 630 zur Anpassung an die Prüfkarte bzw. das umman teltes integrierte Schaltungsbauteil in einen größeren Abstand umzuwandeln.

Da der balkenförmige Bereich des Anschlußelements 630 eine Federkraft ausübt, erzeugt das Ende der leitfähi gen Schicht 635 eine ausreichende Kontaktkraft, wenn die Halbleiterscheibe 600 gegen das Substrat 620 ge preßt wird. Der am Ende der leitfähigen Schicht 635 an gebrachte kugelförmige Anschluß 631 besteht aus einem harten leitfähigen Material und bewegt sich bei der Darstellung gemäß Fig. 10 in eine horizontale Richtung, wenn er gegen den Anschlußfleck 610 gepreßt wird. Hier durch wird eine Reibwirkung erzielt, wobei die Oberflä che des kugelförmigen Anschlusses 631 gegen die auf der Oberfläche des Anschlußflecks 610 vorgesehene Metallo xidschicht reibt und diese durchdringt. Wenn beispiels weise der Zielanschluß 610 auf der Scheibe 600 an sei ner Oberfläche Aluminiumoxid aufweist, so ist diese Reibwirkung nötig, um den elektrischen Kontakt mit ge ringem Kontaktwiderstand herzustellen.

Aufgrund der Federkraft des balkenförmigen Bereichs des Anschlußelements 630 wirkt eine ausreichende Anschluß kraft auf den Zielanschluß 610 ein. Die durch die Fe derkraft des Anschlußelements 630 erzeugte Elastizität dient auch zur Kompensation von Größenunterschieden bzw. Abweichungen in der Ebenheit beim Substrat 620, den Zielanschlüssen 610, der Scheibe 600 und den An schlußelementen 630.

Fig. 11 zeigt eine Unteransicht des mit einer Vielzahl von Anschlußelementen 630 versehenen Anschlußsubstrats 620 gemäß Fig. 10. Bei einem tatsächlich verwendeten Sy stem ist eine größere Anzahl von Anschlußelementen, etwa einige hundert oder einige tausend Anschlußele mente, in der in Fig. 11 gezeigten Weise angeordnet. Je der Satz aus einer Verbindungsspur 624, einem Kontakt loch 623 und einer Elektrode 622 bildet einen Signalweg von der Spitze (d. h. dem kugelförmigen Anschluß 631) der leitfähigen Schicht 635 und dient außerdem dazu, den geringen Abstand zwischen den Anschlußelementen 630 zu vergrößeren, um eine Anpassung an die Prüfkarte bzw. das ummantelte integrierte Schaltungsbauteil zu ermög lichen.

Die Fig. 12 und 13 zeigen eine detailliertere Ansicht des erfindungsgemäßen Anschlußelements 630. Das in der Querschnitts-Vorderansicht gemäß Fig. 12 gezeigte An schlußelement 630 umfaßt neben der an einem Ende mit dem kugelförmigen Anschluß 631 versehenen leitfähigen Schicht 635 eine Siliziumbasis 640, eine mit Bor do tierte Schicht 648 und eine Isolierschicht 652. Die Si liziumbasis 640 weist ein abgeschrägtes Trägerelement 662 auf, das den fingerartigen Bereich der Anschluß struktur 630 haltert. Das winklige Trägerelement 662 wird in einer später noch genauer erläuterten Weise in einem anisotropen Ätzvorgang aus einem speziellen Kri stall erzeugt. Die mit Bor dotierte Schicht 648 dient während des Herstellungsvorgangs als Ätzbegrenzungsmit tel. Die Isolierschicht 652 besteht üblicherweise aus einer Siliziumdioxidschicht, die die leitfähige Schicht 635 elektrisch von den anderen Teilen des Anschlußele ments 630 isoliert.

Fig. 13 zeigt eine Aufsicht auf die in Fig. 12 darge stellte Anschlußstruktur, wobei eine Vielzahl von leit fähigen Schichten 635 gezeigt ist, die eine finger- bzw. kammartige Form aufweisen. Dabei befindet sich zwischen zwei einander benachbarten leitfähigen Schich ten 635 jeweils ein Freiraum 636, wodurch jeder Finger bereich (bzw. balkenartige Bereich) der Anschlußstruk tur elektrisch von den anderen Bereichen getrennt ist und sich mechanisch unabhängig von den anderen Berei chen bewegen läßt. Derartige Freiräume 636 werden durch den bereits erwähnten anisotropen Ätzvorgang erzeugt, indem festgelegte Bereiche des Siliziumsubstrats, die keine mit Bor dotierte Schicht aufweisen, in einer spä ter noch näher erläuterten Weise weggeätzt werden.

Die Fig. 14A bis 14K zeigen ein Beispiel für ein Verfah ren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Anschlußele mente 630 mit Hilfe der Photolithographietechnik. Bei diesem Verfahren wird eine große Zahl von Anschlußele mentpaaren auf einem Siliziumsubstrat hergestellt, wo bei dann später jedes Anschlußelementpaar zerteilt wird.

Wie sich Fig. 14A entnehmen läßt, wird dabei eine Fotolackschicht 642 auf ein Siliziumsubstrat (Basis) 640 aufgebracht. Die Fotolackschicht 642 dient zur Her stellung einer mit Bor dotierten Schicht auf dem Siliziumsubstrat 640. Zur Belichtung der Fotolack schicht 642 mit ultraviolettem Licht wird eine nicht dargestellte Fotomaske über dem Siliziumsubstrat 640 ausgerichtet, wobei ein Muster gemäß der eine Aufsicht auf Fig. 14A zeigenden Darstellung gemäß Fig. 14B ent steht, bei dem in festgelegten Bereichen (Ausätzbereichen) 643 durch die Belichtung mit ultra violettem Licht ausgehärteter Fotolack vorhanden ist. Der nicht belichtete Teil des Fotolacks 642 kann aufge löst und abgewaschen werden, während die festgelegten Ausätzbereiche 643 auf dem Siliziumsubstrat 640 zurück bleiben.

Die obere Außenfläche des Siliziumsubstrats, welches im ausgehärteten Fotolack das Muster mit den festgelegten Bereichen (Ätzbereichen) 643 aufweist, wird mit einem Ätzbegrenzungsmittel, beispielsweise Bar, dotiert. Auf grund des Fotolacks erfolgt in den festgelegten Berei chen 643 des Siliziumsubstrats (Basis) 640 keine Dotie rung mit Bor. Somit erhält man nach dem Entfernen des Fotolacks von den Bereichen 643 eine mit Bor dotierte Schicht 648 gemäß der Darstellung in Fig. 14C, wobei eine dünne Schicht des Siliziumsubstrats 640 mit Bor dotiert ist, während die festgelegten Bereiche 643 ausgelassen sind. Das Siliziumsubstrat (Basis) 640 in den kein Bor aufweisenden festgelegten Bereichen 643 wird in einer später noch genauer erläuterten Weise in einem anisotropen Ätzvorgang weggeätzt.

Wie sich Fig. 14D entnehmen läßt, werden auf der Ober- und Unterseite des Siliziumsubstrats 640 Siliziumdio xidschichten (SiO₂-Schichten) 652 und 654 hergestellt. Die Siliziumdioxidschicht 652 dient als Isolierschicht bei der Herstellung einer leitenden Schicht 635 (siehe beispielsweise Fig. 12). Die Siliziumdioxidschicht 654 an der Unterseite des Siliziumsubstrats 640 dient als eine Ätzmaske, wie sich dies Fig. 14E entnehmen läßt. Die Siliziumdioxidschicht 654 wird dabei durch ein Pho tolithographieverfahren entfernt, um einen Ätzbereich (Ätzfenster) 656 freizulegen. Bei diesem Beispiel wird der Ätzbereich 656 etwa in der Mitte der Unterseite des Siliziumsubstrats 640 hergestellt.

Wie sich Fig. 14F entnehmen läßt, wird am Siliziumsub strat 640 ein anisotroper Ätzvorgang durchgeführt. Wie bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist, wird, sofern das Siliziumsubstrat 640 aus einer Kristall ebene (100) ausgeschnitten ist, durch das anisotrope Ätzen eine Nut mit umgekehrter V-Form erzeugt, wenn dem Ätzbereich 656 ein Ätzmittel zugeführt wird. Der Winkel der Nut relativ zur Unterseite des Siliziumsubstrats 640 beträgt dabei 54,7° und entspricht damit dem Winkel einer (111)-Krystallebene des Siliziumsubstrats 640. Als Ätzmittel können zu diesem Zweck beispielsweise EDP (Äthylendiaminbrenzkatechin), TMAH (Tetramethylammoniumhydroxyd) und KOH (Kaliumhydroxyd) verwendet werden.

Durch den anisotropen Ätzvorgang wird das in Fig. 14F gezeigte schräge Trägerelement 662 erzeugt, dessen Größe von der Größe des Ätzbereichs (Ätzfensters) 656 und der zeitlichen Dauer des Ätzvorgangs abhängt. Da die Schicht 648 mit Bor dotiert ist, wird das Ätzen an der Borschicht 648 unterbunden, während die kein Bor enthaltenden festgelegten Bereiche 643 weggeätzt wer den, wodurch die in Fig. 13 dargestellten Zwischenräume 636 entstehen, wenn die balkenförmigen Bereiche in der weiter unten beschriebenen Weise halbiert werden. Durch die Zwischenräume 636 ist jede der Kontaktstrukturen 630 physisch von den anderen Kontaktstrukturen ge trennt.

In dem in Fig. 14G gezeigten Verfahrensschritt wird zunächst auf der Siliziumdioxidschicht 652 eine (nicht dargestellte) Plattiergrundschicht ausgebildet. Sodann führt man einen weiteren Photolithographievorgang am Siliziumsubstrat durch, um ein Fotolackmuster zur Bil dung der leitenden Schicht 635 zu erzeugen. Der in die sem Photolithographievorgang erzeugte ausgehärtete Fo tolack 658 ist in Fig. 14G dargestellt. Sodann wird die in Fig. 14H gezeigte leitende Schicht 635 in einem Plattierungsvorgang hergestellt. Als Material für die leitende Schicht 635 kommt dabei u. a. Nickel, Aluminium bzw. Kupfer in Frage. Zur Herstellung der leitenden Schicht 635 können aber auch viele andere Ablagerungs techniken verwendet werden, wie etwa Vakuumverdampfen, Katodenzerstäubung oder Dampfphasenablagerung.

Gemäß Fig. 14I wird nun der Fotolack 658 entfernt und schließlich wird das Siliziumsubstrat 640 in der Mitte (an den balkenförmigen Bereichen) in zwei Teile ge teilt, wie sich dies Fig. 14J entnehmen läßt. Zudem kön nen auch noch unerwünschte Bereiche an beiden Enden des Siliziumsubstrats 640 entfernt werden. Nun wird am Ende der jeweiligen leitfähigen Schicht 635 ein kugelförmi ger Anschluß 631 angebracht, der in Fig. 14K dargestellt ist. Die Anbringung des kugelförmigen Anschlusses 631 kann dabei in jedem der Verfahrensschritte gemäß Fig. 14H, 14I bzw. 14J erfolgen, wobei als kugelförmiger Anschluß 631, wie bereits erwähnt, beispielsweise eine mit Wolfram oder einem anderen Metall beschichtete Glaskugel Verwendung finden bzw. der kugelförmige An schluß 631 durch einen kugelförmigen Metallanschluß aus einem Hartmetall, wie etwa Nickel, Beryllium, Alumi nium, Kupfer, einer Nickel-Kobalt-Eisen-Legierung oder eine Eisen-Nickel-Legierung gebildet werden kann. Der kugelförmige Anschluß 631 wird mittels Hart- oder Weichlöten, Schweißen oder das Auftragen eines leitfä higen Haftmittels an der Spitze des Anschlußelements 630 angebracht.

Fig. 15 zeigt eine Querschnittsansicht eines weiteren Beispiels für die Anschlußstruktur gemäß dem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Beim Beispiel gemäß Fig. 15 umfaßt die Anschlußstruktur ein Anschluß substrat 720 mit einer ebenen Oberfläche, auf der eine Vielzahl von Anschlußelementen 730 gehaltert ist. Die Anschlußelemente 730 werden in einem in den Fig. 17A bis 17D veranschaulichten Photolithographivorgang herge stellt. Die Anschlußstruktur wird sodann derart über eine mit Zielanschlüssen 710 versehene Halbleiter scheibe 700 positioniert, daß eine elektrische Verbin dung zwischen Anschlußstruktur und Scheibe 700 ent steht, wenn beide gegeneinandergedrückt werden. An der Spitze des Anschlußelements 730 ist zur Herstellung ei ner elektrischen Verbindung mit dem Zielanschluß 710 ein kugelförmiger Anschluß 731 vorgesehen.

Anders als die in Fig. 10 gezeigten Beispiele sind die Anschlußelemente 730 bei diesem Beispiel auf einer ebe nen Oberfläche des Anschlußsubstrats 720 gehaltert, wo bei - wie sich Fig. 17D entnehmen läßt - im einzelnen ein am Siliziumsubstrat (bzw. der Basis) 740 vorgesehe ner schräger Bereich 762 ₂ auf die ebene Oberfläche des Anschlußsubstrats 720 trifft. Die Anschlußelemente 730 werden mit Hilfe von Haftmitteln 770, beispielsweise von Hochtemperatur-Haftmitteln, an einer an der Unter seite des Anschlußsubstrats 720 befindlichen ebenen Oberfläche fixiert.

Bei dem in Fig. 15 gezeigten Beispiel ist, ähnlich wie bei dem Beispiel gemäß Fig. 10, eine Verbindungsspur 724 mit der leitfähigen Schicht 735 an der Unterseite des Anschlußsubstrats 720 verbunden, wobei diese Verbindung zwischen der Verbindungsspur 724 und der leitfähigen Schicht 735 beispielsweise mit Hilfe eines Lötpfropfens 728 hergestellt wird. Das Anschlußsubstrat 720 weist zudem ein Kontaktloch 723 und eine Elektrode 722 auf. Die Elektrode 722 dient zur Verbindung des Anschlußsub strats 720 über einen Draht oder eine Leitung mit einer externen Struktur, beispielsweise einer Prüfkarte oder einem ummantelten integrierten Schaltungsbauteil.

Wenn sich nun die Halbleiterscheibe 700 nach oben be wegt, so kommen der kugelförmige Anschluß 731 auf den Anschlußelementen 730 und die auf der Halbleiterscheibe 700 angeordneten Zielanschlüsse 710 mechanisch und elektrisch miteinander in Kontakt, wobei vom Zielan schluß 710 bis zur auf dem Substrat 720 befindlichen Elektrode 722 ein Signalpfad gebildet wird. Die Verbin dungsspur 724, das Kontaktloch 723 und die Elektrode 722 dienen zudem dazu, den geringen Abstand zwischen den Anschlußelementen 730 zur Anpassung an die Prüf karte bzw. das ummanteltes integrierte Schaltungsbau teil in einen größeren Abstand umzuwandeln.

Fig. 16 zeigt eine schematische Unteransicht des mit den erfindungsgemäßen Anschlußelementen versehenen An schlußsubstrats gemäß Fig. 15. Bei diesem Beispiel wer den die Haftmittel 770 zum Anbonden der Anschlußele mente 730 an das Anschlußsubstrat 720 eingesetzt. Die Haftmittel 770 werden dabei, wie sich dies Fig. 16 ent nehmen läßt, an beiden Seiten der Gruppe von Anschluße lementen 730 und, wie sich dies Fig. 15 entnehmen läßt, an den Ecken vorgesehen, an denen das Anschlußsubstrat 720 und die Siliziumbasis 740 miteinander in Eingriff stehen.

Die Fig. 17A bis 17D zeigen schematische Querschnittsan sichten zur Darstellung eines weiteren Beispiels für ein Verfahren für die Herstellung der erfindungsgemäßen Anschlußelemente. Bei diesem Verfahren wird ein An schlußelement gemäß Fig. 17D erzeugt, an dessen Basis zwei schräge Bereiche 762 ₁ und 762 ₂ vorgesehen sind. Der schräge Bereich 762 ₂ wird zur Halterung des An schlußelements an der ebenen Oberfläche des Anschluß substrats 720 verwendet, wie sich dies den Fig. 15 und 16 entnehmen läßt.

Beim Verfahrensschritt gemäß Fig. 17A wird eine mit Bor dotierte Schicht 748 auf dem Siliziumsubstrat 740 aus gebildet, die festgelegte, nicht mit Bor dotierte (Ausätz-)Bereiche 743 begrenzt. Eine dielektrische Schicht 752, bei der es sich beispielsweise um Silizi umdioxid SiO₂ handelt, wird auf der mit Bor dotierten Schicht 748 ausgebildet und dient als Isolierschicht.

Außerdem wird auch an der Unterseite des Siliziumsub strats 740 eine Siliziumdioxidschicht (SiO₂-Schicht) 754 hergestellt, die wiederum eine Ätzmaske darstellt. Durch einen (nicht gezeigten) Photolithographievorgang wird an beiden Seiten des Substrats 740 jeweils ein Ätzfenster 756 hergestellt, durch das in der oben be schriebenen Weise ein anisotropes Ätzen erfolgen kann.

Der anisotrope Ätzvorgang wird nun am Siliziumsubstrat 740 durchgeführt, wodurch abgewinkelte Bereiche 762 ₁ und 762 ₂ entlang der Kristall-ebene (111) des Silizium substrats 740 entstehen, wie sich dies Fig. 17B entneh men läßt. Wie bereits erwähnt, beträgt der Winkel zur Unterseite des Siliziumsubstrats 740 dabei 54,7°. Statt des beschriebenen Ätzvorgangs kann zur Herstellung des schrägen Bereichs 762 ₂ auch ein Schneidevorgang am Siliziumsubstrat 740 durchgeführt werden. Da die fest gelegten Bereiche 743 nicht mit Bor dotiert sind, wird das Siliziumsubstrat in diesen Bereichen weggeätzt, wo bei zu beiden Seiten des Substrats 740 eine finger- bzw. kammartige Struktur zurückbleibt.

Wie sich Fig. 17C entnehmen läßt, wird ein weiterer Pho tolithographievorgang zur Bildung einer (nicht darge stellten) Fotolackschicht durchgeführt, wobei dann eine leitfähige Schicht 735 durch einen Plattierungsvorgang entsteht. An einem Ende der leitfähigen Schicht 735 wird der kugelförmige Anschluß 731 durch einen Bondvor gang, wie etwa Hart- oder Weichlöten, Schweißen oder das Auftragen eines leitfähigen Haftmittels, ange bracht. Die sich ergebenden Anschlußelemente 730 werden in eine geeignete Form zugeschnitten, wie sich dies Fig. 17D entnehmen läßt.

Die Fig. 18 bis 20 zeigen das vierte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel, wobei Anschlußelemente, die denje nigen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen kön nen, am Siliziumsubstrat nicht vertikal, sondern hori zontal hergestellt werden. Da dieses Herstellungsver fahren im Vergleich zu den weiter oben, beispielsweise unter Bezugnahme auf die Fig. 7 oder 9 erwähnten Verfah ren weniger Verfahrensschritte umfaßt, nämlich bei spielsweise nur einen Metallisierungsschritt, lassen sich bei diesen Anschlußelementen Produktivität und Zu verlässigkeit erheblich verbessern.

Bei dem bereits beschriebenen, in den Fig. 5 bis 7 ge zeigten ersten Ausführungsbeispiel umfaßt das Anschluß element 230 vertikale und horizontale balkenförmige Be reiche sowie den kugelförmigen Anschluß 231. Dabei wird die Anschlußstruktur gemäß dem ersten Ausführungsbei spiel auf dem Siliziumsubstrat durch Wiederholen der Halbleiterherstellungsvorgänge, etwa der Photolithogra phieschritte gemäß der Fig. 7A bis 7O erzeugt, indem die Anschlußelemente 230 in vertikaler Richtung aufgebaut werden.

Obwohl nun die in den bereits beschriebenen Ausfüh rungsbeispielen eingesetzten Herstellungsverfahren zweckmäßig sind, werden in diesen Verfahren doch rela tiv viele Lithographieschritte zur vertikalen Ausbil dung der Struktur auf dem Substrat benötigt. Das vierte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel umfaßt nun ein einfacheres und kostengünstigeres Herstellungsverfah ren, wobei aufgrund der Vereinfachung der Herstellung Anschlußstrukturen mit höherer Zuverlässigkeit erzeugt werden können.

Jede der Anschlußstrukturen gemäß den bereits beschrie benen Ausführungsbeispielen liefert einen Anschluß druck, der auf eine Federkraft zurückzuführen ist, die hauptsächlich von einem horizontalen balkenartigen Be reich des Anschlußelements erzeugt wird, wenn die An schlußstruktur gegen den Halbleiterscheibenprüfling oder ein anderes zu prüfendes Bauteil gepreßt wird. Der Anschlußdruck bewirkt auch eine Reibung zwischen dem an der Spitze des Anschlußelements angebrachten kugelför migen Anschluß und der Oberfläche des Zielanschlusses, was darauf zurückzuführen ist, daß sich der kugelför mige Anschluß in einer Richtung bewegt, die senkrecht zur Einwirkungsrichtung des Anschlußdrucks verläuft. Beim vierten Ausführungsbeispiel können die Anschluße lemente unterschiedlich geformt sein, wie sich dies den Fig. 21A bis 21F entnehmen läßt.

Die Fig. 18A bis 18C zeigen einen Grundgedanken der vor liegenden Erfindung für die Herstellung derartiger An schlußstrukturen. Erfindungsgemäß werden dabei, wie in Fig. 18A gezeigt, Anschlußelemente 830 auf einer ebenen Oberfläche eines Siliziumsubstrats 840 in einer hori zontalen Ausrichtung, d. h. in eher zweidimensionaler als dreidimensionaler Weise erzeugt.

Danach werden die Anschlußelemente 830 vom Siliziumsub strat 840 auf eine Zwischenplatte 890, etwa ein Haft band, einen Haftfilm, eine Haftplatte oder eine Magnet platte übertragen. An einem Ende jedes Anschlußelemen tes 830 wird, wie in Fig. 18C gezeigt, entweder vor oder nach der Übertragung des Anschlußelements auf die Zwi schenplatte 890 ein kugelförmiger Anschluß 831 ange bracht. Die auf der Zwischenplatte befindlichen An schlußelemente 830 werden sodann von dieser entfernt und in vertikaler Ausrichtung, d. h. in dreidimensiona ler Weise, auf einer gedruckten Leiterplatte, einem in tegrierten Schaltungschip oder einem anderen Anschluß mechanismus montiert, wobei zur Durchführung der Mon tage ein Handhabungsmechanismus eingesetzt wird.

Die Schemadiagramme gemäß den Fig. 19A bis 19M zeigen ein Beispiel für ein Herstellungsverfah 27170 00070 552 001000280000000200012000285912705900040 0002010037216 00004 27051ren zur Erzeu gung der Anschlußelemente 830 gemäß dem vierten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie sich Fig. 19A entnehmen läßt, wird hierfür zuerst eine Zu satzschicht 842 auf dem Siliziumsubstrat 840 ausge formt. Diese Zusatzschicht 842 wird dabei in einem Ab lagerungsvorgang, etwa durch chemisches Aufdampfen (CVD), beispielsweise aus Siliziumdioxid (SiO₂) herge stellt und dient in einem späteren Stadium des Herstel lungsverfahrens zur Trennung der Anschlußelemente 830 vom Siliziumsubstrat 840.

Auf der Zusatzschicht 842 wird sodann beispielsweise durch einen Verdampfungsschritt eine in Fig. 19B darge stellte Haftverstärkungsschicht 844 ausgebildet. Als Material für die Haftverstärkungsschicht 844 kommt bei spielsweise Chrom (Cr) und Titan (Ti) mit einer Dicke von 20 bis 100 nm in Frage. Die Haftverstärkungsschicht 844 dient zur besseren Anhaftung der leitfähigen Schicht 846 gemäß Fig. 19C am Siliziumsubstrat 840. Die leitfähige Schicht 846 besteht beispielsweise aus Kup fer (Cu) oder Nickel (Ni) und weist eine Dicke von 100 bis 500 nm auf. Die leitfähige Schicht 846 dient als Grundschicht, welche die bei einem später durchzufüh renden Elektroplattiervorgang benötigte elektrische Leitfähigkeit besitzt.

Im nächsten Verfahrensschritt wird eine Fotolackschicht 848 auf der leitfähigen Schicht 846 ausgebildet und darüber eine Fotomaske 850 genau ausgerichtet, um die Fotolackschicht mit ultraviolettem Licht (UV-Licht) zu belichten, wie sich dies Fig. 19D entnehmen läßt. Die Fotomaske 850 zeigt ein zweidimensionales Bild des An schlußelements 830, das auf der Fotolackschicht 848 entwickelt wird. Wie bereits bekannt ist, kann hierbei sowohl positiver als auch negativer Fotolack eingesetzt werden. Wird positiver Fotolack verwendet, so härtet der durch die lichtundurchlässigen Bereiche der Maske 850 abgedeckte Fotolack nach der Belichtung aus. Als Fotolack können dabei beispielsweise Novolak (M-Kresol- Formaldehyd), PMMA (Polymethylmetacrylat), SU-8 und lichtempfindliches Polyimid Verwendung finden.

Bei einem in Fig. 19E dargestellten Entwicklungsschritt wird sodann der belichtete (nicht ausgehärtete) Bereich des Fotolacks aufgelöst und abgewaschen, wobei die mit einem Plattiermuster, etwa in Form von Öffnungen A, versehene Fotolackschicht 848 zurückbleibt. Fig. 19F zeigt eine Aufsicht auf das Plattiermuster der in Fig. 19E im Querschnitt dargestellten Fotolackschicht 848, wobei die gezeigte Öffnung A die Form des An schlußelements 830 besitzt.

Beim beschriebenen Photolithographieverfahren kann an stelle von UV-Licht in bekannter Weise auch eine Be lichtung der Fotolackschicht 848 mit einem Elektronen strahl oder mit Röntgenstrahlen erfolgen. Außerdem ist es auch möglich, das Bild der Anschlußstruktur direkt auf die Fotolackschicht 848 zu schreiben, indem der Fo tolack 848 mit einem Elektronenstrahl, einem Röntgen strahl oder einer Lichtquelle (Laser) zum Direktschrei ben belichtet wird.

In der Öffnung A der Fotolackschicht 848 wird nun zur Ausbildung des Anschlußelements 830 das Anschlußmate rial, etwa Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Aluminium (A1), Rhodium (Rh), Palladium (Pd), Wolfram (W) oder ein an deres Material (durch Elektroplattieren) abgelagert, wie sich dies Fig. 19G entnehmen läßt. Es kann dabei von Vorteil sein, wenn das Anschlußmaterial sich von dem für die leitfähige Schicht 846 verwendeten Material un terscheidet, so daß beide unterschiedliche Ätzeigen schaften aufweisen, worauf später noch näher eingegan gen wird. Der in Fig. 19G gezeigte überstehende Plattie rungsbereich der Anschlußstruktur 830 kann nun durch einen Schleifvorgang (Einebenungsvorgang) abgetragen werden, wobei sich das Ergebnis dieses Vorgangs der Fig. 19H entnehmen läßt.

Daraufhin wird in einem Fotolack-Abtrageschritt gemäß Fig. 19I die Fotolackschicht 848 entfernt, wobei die Entfernung der Fotolackschicht 848 üblicherweise durch ein chemisches Naßverfahren erfolgt. Stattdessen kann aber beispielsweise auch eine Abtragung auf Azetonbasis oder ein Plasma-O₂-Abtrageschritt durchgeführt werden. Wie sich ebenfalls Fig. 19I entnehmen läßt, wird sodann eine Zwischenplatte 890 so auf eine Oberseite des An schlußelements 830 plaziert, daß das Anschlußelement 830 auf die Zwischenplatte 890 übertragen wird. Wie be reits erwähnt, kann die Zwischenplatte 890 im Rahmen der vorliegenden Erfindung durch ein Haftband, einen Haftfilm, eine Haftplatte oder eine Magnetplatte gebil det werden.

Bei dem in Fig. 19J gezeigten Verfahrensschritt wird so dann die Zusatzschicht 842 weggeätzt, wobei das auf der Zwischenplatte 890 befindliche Anschlußelement 830 vom Siliziumsubstrat 840 getrennt wird. Danach wird ein weiterer Ätzvorgang durchgeführt, in dem die Haftver stärkungsschicht 844 und die leitfähige Schicht 846 vom Anschlußelement entfernt werden, wie sich dies Fig. 19K entnehmen läßt. Das Ätzmaterial kann dabei so gewählt werden, daß es auf die Schichten 844 und 846, nicht je doch auf das Anschlußelement 830 eine Ätzwirkung aus übt. Anders ausgedrückt, muß dabei als leitfähiges Ma terial für das Anschlußelement 830 ein anderes Material gewählt werden als für die leitfähige Schicht 846, um die leitfähige Schicht wegätzen zu können, ohne daß das Anschlußelement in Mitleidenschaft gezogen wird.

Obwohl bei dem in den Fig. 19A bis 19K gezeigten Her stellungsverfahren nur ein Anschlußelement 830 darge stellt ist, wird in einem tatsächlich durchgeführten Herstellungsverfahren gleichzeitig eine große Anzahl von Anschlußelementen hergestellt, wie sie in den Fig. 18A bis 18C gezeigt ist. Somit wird auch eine große Anzahl von Anschlußelementen 830 auf die Zwischenplatte 890 übertragen und vom Siliziumsubstrat und anderen Ma terialien getrennt, wie sich dies der Aufsicht gemäß Fig. 19L entnehmen läßt. Entsprechend der Darstellung gemäß Fig. 19M wird an einem Ende jedes Anschlußelements 830 durch einen Bondvorgang, wie etwa Hart- oder Weichlöten, Schweißen oder Auftragen eines Haftmittels, ein kugelförmiger Anschluß 831 angebracht, wobei das Anbringen des kugelförmigen Anschlusses 831 am An schlußelement 830 auch in einem früheren Stadium des Verfahrens, etwa im Verfahrensschritt gemäß Fig. 19I, vor dem Plazieren der Zwischenplatte 890 auf dem An schlußelement 830 erfolgen kann.

Die Fig. 20A und 20B zeigen schematische Diagramme für ein Beispiel eines Handhabungsmechanismus 880 und des sen Einsatzes beim Aufnehmen der in der genannten Weise erzeugten Anschlußelemente und beim Plazieren der An schlußelemente auf einem Substrat zur Herstellung einer Anschlußstruktur. Bei Fig. 20A handelt es sich um eine Vorderansicht des Handhabungsmechanismus 880, wobei die erste Hälfte der Handhabungsoperation gezeigt ist, wäh rend Fig. 20B eine Vorderansicht des Handhabungsmecha nismus 880 während der zweiten Hälfte der Handhabungs operation zeigt.

Bei diesem Beispiel umfaßt der Handhabungsmechanismus 880 einen Übertragungsmechanismus 884 zur Aufnahme und Plazierung der Anschlußelemente 830, bewegliche Arme 886 und 887, die Bewegungen des Übertragungsmechanismus 884 in X-, Y- und Z-Richtung erlauben, Tische 881 und 882, deren Lage in X-, Y- und Z-Richtung einstellbar ist, und eine Überwachungskamera 878, die beispiels weise über einen CCD-Bildsensor verfügt. Der Übertra gungsmechanismus 884 umfaßt einen Saugarm 885, der An saug- (Aufnahme) und Abgabeoperationen (Plazierung) an den Anschlußelementen 830 durchführt. Die Saugkraft wird dabei beispielsweise durch einen negativen Druck, etwa ein Vakuum, erzeugt. Der Saugarm 885 dreht sich bei diesem Beispiel um einen festgelegten Winkel von beispielsweise 90°.

Im Betriebszustand werden die mit den Anschlußelementen 830 versehene Zwischenplatte 890 und das die Bondstel len 832 aufweisende Substrat 820 auf den entsprechenden Tischen 881 und 882 des Handhabungsmechanismus 880 pla ziert. Wie sich Fig. 20A entnehmen läßt, nimmt nun der Übertragungsmechanismus 884 die Anschlußelemente 830 von der Zwischenplatte 890 durch die Ansaugkraft des Saugarms 885 auf. Nach Aufnahme des Anschlußelements 830 dreht sich der Saugarm 885 um beispielsweise 90°, wie dies in Fig. 20B dargestellt ist, wodurch die An schlußelemente 830 aus einer horizontalen in eine ver tikale Ausrichtung gebracht werden. Der Übertragungsme chanismus 884 plaziert sodann das Anschlußelement 830 auf der Bondstelle 832 am Substrat 820 und das An schlußelement 830 wird an der Bondstelle 832 in bekann ter Weise durch einen Bondvorgang angebonded.

In den Diagrammen gemäß den Fig. 21A bis 21F sind ver schiedene Formen der im erfindungsgemäßen Herstellungs verfahren erzeugten Anschlußelemente dargestellt, wobei die Fig. 21A bis 21F allerdings nur einige Beispiele zeigen, so daß auch andere Ausgestaltungen der An schlußelemente denkbar sind. Wenn die Anschlußstruktu ren der Fig. 21A bis 21F auf einem Anschlußmechanismus, etwa einer aus einer gedruckten Leiterplatte bestehen den Prüfkarte montiert und gegen die beispielsweise durch Anschlußflecken auf einem Halbleiterscheibenprüf ling gebildeten Zielanschlüsse gedrückt werden, so lie fern sie eine auf eine Federwirkung zurückgehende An schlußkraft und können eine Reibwirkung gegen die Ober fläche der Zielanschlüsse erzeugen.

Im folgenden wird das fünfte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anschlußstruktur unter Bezugnahme auf die Fig. 22 bis 26 näher beschrieben, wobei die Fig. 22 und 23 ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Anschluß struktur zeigen, die ein Anschlußsubstrat 920 und eine Vielzahl von Anschlußelementen 930 umfaßt. Die An schlußelemente 930 werden mit Hilfe eines Halbleiter herstellungsverfahrens ausgebildet und auf dem An schlußsubstrat 920 gehaltert. Das Anschlußelement 930 weist die Form einer Brücke auf, auf der als Anschluß punkt ein kugelförmiger Anschluß 931 vorgesehen ist.

Das Anschlußsubstrat 920 wird so über Zielanschlüssen, etwa einem Halbleiterscheibenprüfling 900, positio niert, daß die Anschlußelemente 930 elektrische Verbin dungen zu Anschlußflecken 910 der Halbleiterscheibe 900 herstellen, wenn sie gegen diese gedrückt werden. Zwar sind in Fig. 22 nur zwei Anschlußelemente 930 darge stellt; bei einer tatsächlichen Ausführung zur Halblei terscheibenprüfung wird jedoch eine große Anzahl von Anschlußelementen 930 auf dem Substrat 920 angeordnet.

Fig. 23 zeigt eine Unteransicht des mit einer Vielzahl von Anschlußelementen 930 versehenen Anschlußsubstrats 920 gemäß Fig. 22. In einem tatsächlichen System wird eine noch größere Anzahl von Anschlußelementen, bei spielsweise einige hundert oder tausend, auf dem An schlußsubstrat 920 montiert. Eine derart große Anzahl von Anschlußstrukturen läßt sich dabei durch ein und denselben Halbleiterherstellungsvorgang auf dem Silizi umsubstrat herstellen, was später noch näher erläutert wird. Wird die zu prüfende Halbleiterscheibe 900 nach oben bewegt, so kommen die Anschlußelemente 930 durch die kugelförmigen Anschlüsse 931 in Kontakt mit ent sprechenden Zielanschlüssen (Elektroden) 910 auf der Scheibe 900. Der Abstand zwischen den Anschlußflecken 910 kann dabei 50 µm oder weniger betragen, wobei die mit den kugelförmigen Anschlüssen 931 versehenen An schlußelemente 930 auf einfache Weise im selben Abstand angeordnet sein können, da sie mit Hilfe desselben Halbleiterherstellungsverfahrens hergestellt werden wie die Halbleiterscheibe 900.

Die Anschlußstruktur gemäß Fig. 22 kann direkt auf eine Prüfkarte montiert werden, wie in Fig. 3 dargestellt, oder stattdessen in einem ummantelten Bauteil, etwa ei nem herkömmlichen, mit Leitungen versehenen ummantelten integrierten Schaltungsbauteil vorgesehen werden, wobei dann das ummantelte Hauteil auf einer Prüfkarte mon tiert wird, oder sie kann mit einem anderen Substrat verbunden werden. Da sich Anschlußstrukturen sehr ge ringer Größe herstellen lassen, ist es möglich, die Frequenzbandbreite einer die erfindungsgemäßen An schlußstrukturen halternden Prüfkarte auf einfache Weise auf 2 GHz oder mehr zu steigern. Aufgrund ihrer geringen Größe läßt sich die Anzahl der Anschlußele mente 930 auf einer Prüfkarte auf beispielsweise 2.000 oder mehr erhöhen, was eine gleichzeitige parallele Prüfung von 32 oder mehr Speicherbauteilen ermöglicht.

Außerdem führt die Ausbildung der erfindungsgemäßen An schlußelemente 930 auf dem üblicherweise durch ein Si liziumsubstrat gebildeten Substrat 920 dazu, daß sich Umgebungseinflüsse etwa im Hinblick auf das Wärmeaus dehnungsverhältnis des Siliziumsubstrats auf die An schlußelemente in gleicher Weise auswirken wie auf die zu prüfende Halbleiterscheibe 900, wodurch die An schlußelemente 930 (bzw. die kugelförmigen Anschlüsse 931) gegenüber den Zielanschlüssen 910 während der ge samten Prüfung exakt positioniert bleiben.

Wie sich Fig. 22 entnehmen läßt, weist jedes Anschluße lement 930 die bereits erwähnte Brückenform auf. Das Anschlußelement 930 umfaßt dabei einen horizontalen und zwei den horizontalen Bereich abstützende veritkale Be reiche sowie am Anschlußsubstrat angebrachte Basisbe reiche. Der Brückenteil weist vorzugsweise einen asym metrischen Querschnitt auf, wie sich dies Fig. 22 ent nehmen läßt, was in einer später noch erläuterten Weise die Anschlußleistung verbessert.

Als Material für das Anschlußelement 930 kommen bei spielsweise Nickel, Aluminium, Kupfer, Nickel-Palla dium, Rhodium, Nickel-Gold, Iridium sowie einige andere ablagerbare Materialien in Frage. Wie sich Fig. 22 ent nehmen läßt, ist der kugelförmige Anschluß 931 am unte ren Ende des Anschlußelements 930 angebracht. Als ku gelförmiger Anschluß 931 dient beispielsweise eine mit Wolfram oder einem anderen Metall beschichtete Glasku gel oder ein kugelförmiger Anschluß aus einem Hartme tall wie etwa Nickel, Beryllium, Aluminium, Kupfer, ei ner Nickel-Kobalt-Eisenlegierung oder einer Eisen-Nic kel-Legierung.

Darüber hinaus kann der kugelförmige Anschluß 931, wie erwähnt, aus unedelen Metallen, wie etwa Nickel, Beryl lium, Aluminium, Kupfer oder verschiedenen Legierungen bestehen, die mit hoch leitfähigen, nicht oxidierenden Metallen, wie Gold, Silber, Nickel-Palladium, Rhodium, Nickel-Gold oder Iridium plattiert sein. Der kugelför mige Anschluß 931 wird an der Spitze des Anschlußele ments 930 durch Hart- oder Weichlöten, Schweißen oder Aufbringen eines leitfähigen Haftmittels befestigt. Der kugelförmige Anschluß 931 kann auch eine Halbkugelform aufweisen, wobei dann der nicht kugelförmige Bereich mit der Spitze des Anschlusses 930 verbunden wird.

Ein zu Prüfzwecken vorgesehenes Anschlußelement 930 kann bei einem Abstand von 50 µm zwischen den Zielan schlüssen beispielsweise eine Gesamthöhe von 100 bis 400 µm, eine horizontale Länge von 100 bis 800 µm und eine Dicke von etwa 30 bis 60 µm aufweisen. Der kugel förmige Anschluß 931 besitzt beispielsweise einen Durchmesser von 40 µm, wobei jedoch im Rahmen der Er findung auch ein größerer Abmessungsbereich möglich ist.

Bei der in Fig. 22 dargestellten Anschlußstruktur ent steht durch die Kombination des horizontalen Bereichs mit den vertikalen Bereichen eine Anschlußkraft, wenn die Anschlußstruktur gegen den Zielanschluß gepreßt wird. Der Basisbereich des Anschlußelements 930 dient in entsprechender Weise wie die in den Fig. 10 und 16 dargestellte Spur 624 als Verbindungsspur, wobei das Anschlußelement 930 durch ein Kontaktloch 923 mit einer Elektrode 922 an der gegenüberliegenden Oberfläche des Anschlußsubstrats 920 elektrisch verbunden ist. Die Elektrode 922 dient zur Verbindung des Anschlußsub strats 920 über einen Draht oder eine Leitung mit einer externen Struktur, etwa einer Prüfkarte oder einem um mantelten integrierten Schaltungsbauteil.

Wenn sich nun die Halbleiterscheibe 900 gemäß Fig. 22 nach oben bewegt, so kommen die Anschlußelemente 930 (bzw. die kugelförmigen Anschlüsse 931) und die auf der Scheibe 900 angeordneten Zielanschlüsse (bzw. Anschluß flecken) 910 mechanisch und elektrisch miteinander in Kontakt. Dementsprechend entstehen Signalwege von den Zielanschlüssen 910 zu den auf dem Substrat 920 befind lichen Elektroden 922. Der Basisbereich des Anschluße lements, das Kontaktloch 923 und die Elektrode 922 die nen zudem dazu, den geringen Abstand zwischen den An schlußelementen 930 zur Anpassung an eine beispiels weise durch eine Prüfkarte oder ein ummanteltes inte griertes Schaltungsbauteil gebildete externe Schaltung in einen größeren Abstand umzuwandeln.

Durch seine brückenartige Form (Trapezform) liefert das Anschlußelement 930 eine ausreichende Federkraft, wenn die Halbleiterscheibe 900 nach oben bewegt und dabei gegen das Substrat 920 gepreßt wird. Zudem führt die asymmetrische Form des Brückenbereichs dazu, daß sich das Anschlußelement 930 in eine Querrichtung (senkrecht zur Bewegung der Scheibe 900) bewegt, wenn der Brücken bereich gegen den Zielanschluß 910 gepreßt wird, wobei diese Querbewegung die Anschlußleistung der erfindungs gemäßen Anschlußstruktur erhöht.

Der am Ende des Anschlußelements 930 angebrachte kugel förmige Anschluß 931 besteht nämlich aus einem harten leitfähigen Material und bewegt sich bei der Darstel lung gemäß Fig. 22 in horizontaler Richtung, wenn er ge gen den Anschlußfleck 910 gepreßt wird. Hierdurch wird eine Reibwirkung erzielt, wobei die Oberfläche des ku gelförmigen Anschlusses 931 gegen eine auf der Oberflä che des Anschlußflecks 910 vorgesehene Metalloxid schicht reibt. Wenn beispielsweise der auf der Scheibe 900 angeordnete Anschlußfleck 910 an seiner Oberfläche Aluminiumoxid aufweist, so ist diese Reibwirkung nötig, um den elektrischen Kontakt mit geringem Anschlußwider stand herzustellen.

Aufgrund der auf die Balkenform (Trapezform) des An schlußelements 930 zurückgehenden Federkraft (Elastizität) wirkt eine ausreichende Anschlußkraft auf den Zielanschluß 910 ein. Die durch die Federkraft des Anschlußelements 930 erzeugte Elastizität dient auch zur Kompensation von Größenunterschieden bzw. Abwei chungen in der Ebenheit beim Substrat 920, dem Zielan schluß 910, der Scheibe 900 und den Anschlußelementen 930.

Die Fig. 24A bis 24F zeigen ein Beispiel für ein Verfah ren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Anschlußele ments 930 mit Hilfe der Photolithographietechnik, wobei allerdings auch viele andere Herstellungsverfahren denkbar sind. Wie sich Fig. 24A entnehmen läßt, wird zu erst auf einem Siliziumsubstrat 940 eine Fotolack schicht 944 ausgebildet. Danach wird eine Fotomaske 950 über der Fotolackschicht 944 so positioniert, daß die Fotolackschicht 944 durch ein auf der Fotomaske 950 aufgedrucktes Muster mit UV-Licht belichtet wird, wie sich dies Fig. 24B entnehmen läßt.

Bei diesem Beispiel handelt es sich bei der Fotomaske 950 um eine Grauton-Maske, die nicht nur lichtdurchläs sige und lichtundurchlässige Bereiche, sondern auch (halbdurchscheinende bzw. graue) Zwischenbereiche auf weist. Der durch die lichtundurchlässigen (schwarzen) Bereiche der Fotomaske 950 abgedeckte und somit nicht mit UV-Licht belichtete Fotolack härtet nicht aus, wäh rend der durch die lichtdurchlässigen (weißen) Bereiche der Maske 950 abgedeckte und mit UV-Licht belichtete Fotolack aushärtet. In den halbdurchscheinenden Berei chen der Fotomaske 950 verändert sich die Tönung fort schreitend von lichtundurchlässig (schwarz) bis licht durchlässig (weiß). Somit härtet der durch den halb durchscheinenden (grauen) Bereich der Fotomaske 950 mit UV-Licht unterschiedlicher Intensität belichtete Foto lack 944 asymptotisch aus.

Wird nun der nicht ausgehärtete Fotolack entfernt, so zeigt die ausgehärtete Fotolackschicht 944 ein Muster gemäß Fig. 24C, wobei der Fotolack entsprechend der je weiligen Grautönung schräge Kanten aufweist. Auf dem Muster gemäß Fig. 24C wird daraufhin eine Plattiergrund schicht ausgebildet, an der zur Herstellung der in Fig. 24D gezeigten brückenförmigen Anschlußelemente 930 ein Elektroplattiervorgang durchgeführt wird. Als Mate rial für das Anschlußelement 930 kommen beispielsweise Nickel, Aluminium und Kupfer in Frage. Zur Herstellung der Anschlußelemente 930 kann alternativ auch eine Vielzahl anderer Ablagerungstechniken eingesetzt wer den, wie etwa Vakuumverdampfen, Katodenzerstäubung oder Dampfphasenablagerung.

Wie sich Fig. 24E entnehmen läßt, wird an der Spitze des Anschlußelements 930 ein kugelförmiger Anschluß 931 be festigt. Wie bereits erwähnt, besteht der kugelförmige Anschluß 931 beispielsweise aus einer mit Wolfram oder einem anderen Metall beschichteten Glaskugel oder einem kugelförmigen Metallanschluß aus einem Hartmetall, wie etwa Nickel, Beryllium, Aluminium oder Kupfer. Der ku gelförmige Anschluß 931 wird an der Spitze des An schlußelements 930 durch Hart- oder Weichlöten, Schwei ßen oder das Aufbringen eines leitfähigen Haftmittels befestigt. Der Fotolack 944 wird nun entfernt, wie sich dies Fig. 24F entnehmen läßt, wobei man durch das be schriebene Verfahren ein brückenförmiges Anschlußele ment 930 erhält.

In den Fig. 25A und 25B ist eine erste Abwandlung des Anschlußelements gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei Fig. 25A eine Aufsicht auf ein Anschlußelement 930 ₂ und Fig. 25B eine Querschnitts-Vorderansicht des in Fig. 25A darge stellten Anschlußelements 930 ₂ zeigt. Das Anschlußele ment 930 ₂ gemäß den Fig. 25A und 25B weist an einer Seite zwei Basisbereiche O und P auf, die sowohl der Erhöhung der mechanischen Festigkeit als auch einer Vergrößerung des Anschlußabstands dienen. Die Fig. 26A und 26B zeigen eine zweite Abwandlung des erfindungsge mäßes Anschlußelement gemäß dem fünften Ausführungsbei spiel, wobei wiederum Fig. 26A eine Aufsicht auf ein An schlußelement 930 ₃ und Fig. 26B eine Querschnitts-Vor deransicht des in Fig. 26A dargestellten Anschlußele ments 930 ₃ zeigt. Das Anschlußelement 930 ₃ gemäß den Fig. 26A und 26B weist an einer Seite zwei Basisbereiche O und P und an der anderen Seite zwei Basisbereiche Q und R auf, die ebenfalls sowohl der Verbesserung der mechanischen Festigkeit als auch der Vergrößerung des Anschluß-Abstands dienen.

Die Anschlußstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine sehr hohe Frequenzbandbreite auf und erfüllt so die durch die moderne Halbleitertechnik gestellten Prüfanforderungen. Da die Anschlußstruktur mit Hilfe in der Halbleiterherstellung üblicher moderner Minia turisierungstechniken erzeugt wird, läßt sich eine große Anzahl von Anschlußelementen auf kleinem Raum an ordnen, was die gleichzeitige Prüfung einer großen An zahl von Halbleiterbauteilen ermöglicht. Die Anschluß struktur gemäß der vorliegenden Erfindung läßt sich auch für weniger spezifische Anwendungszwecke, etwa bei Leitungen für integrierte Schaltungen, bei der Umhül lung integrierter Schaltungsbauteile und für andere elektrische Verbindungen einsetzen.

Da die große Anzahl von gleichzeitig auf dem Substrat mit Hilfe der Mikrostruktur-Herstellungstechnik erzeug ten Anschlußelementen ohne manuelle Arbeitsschritte hergestellt wird, ist es möglich, eine gleichbleibende Qualität, hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer hinsichtlich der Anschlußleistung zu erzielen. Darüber hinaus ist es auch möglich, den Wärmeausdeh nungskoeffizienten des Bauteilprüflings zu kompensie ren, da die Anschlußelemente auf demselben Sub stratmaterial hergestellt werden können, wie es auch für den Bauteilprüfling verwendet wird, so daß sich Po sitionierfehler vermeiden lassen.

Claims

1. Anschlußstruktur zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem Zielanschluß, enthaltend

- ein Anschlußsubstrat; und
- ein auf diesem Anschlußsubstrat durch ein Mi krostrukturherstellungsverfahren ausgebildetes Anschlußelement, wobei das Anschlußelement einen horizontalen Bereich und einen auf einem Ende des horizontalen Bereichs vertikal ausgebildeten Anschlußbereich umfaßt, der an einem Ende mit einem kugelförmigen Anschluß versehen ist;

wobei der horizontale Bereich des Anschlußelements eine Anschlußkraft erzeugt, wenn das Anschlußelement gegen den Zielanschluß gepreßt wird.

2. Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei das An schlußelement weiterhin einen zwischen dem Anschluß substrat und dem horizontalen Bereich angeordneten Basisbereich umfaßt, der durch einen den horizonta len und den vertikalen Bereich des Anschlußelements halternden vertikalen balkenartigen Bereich gebildet wird.

3. Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei das Mi krostrukturherstellungsverfahren aus einem Photoli thographieverfahren besteht.

4. Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei das Mi krostrukturherstellungsverfahren mit Hilfe eines Elektronenstrahl-, Laserstrahl- oder Plasmastrahl- Mikrobearbeitungswerkzeugs durchgeführt wird.

5. Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei das An schlußsubstrat mit einer Verbindungsspur versehen ist, die zur Herstellung einer elektrischen Verbin dung mit einem externen Bauteil dient.

6. Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei das An schlußelement aus Nickel, Aluminium, Kupfer, Nickel- Palladium, Rhodium, Nickel-Gold oder Iridium be steht.

7. Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei der kugel förmige Anschluß aus einer mit Wolfram oder einem anderen Metall beschichteten Glaskugel besteht.

8. Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei der kugel förmige Anschluß aus einem Hartmetall, wie etwa Nic kel, Beryllium, Aluminium, Kupfer, einer Nickel-Ko balt-Eisen-Legierung oder einer Eisen-Nickel-Legie rung besteht.

9. Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei der kugel förmige Anschluß aus einem unedelen Metall, wie Nic kel, Beryllium, Aluminium, Kupfer, einer Nickel-Ko balt-Eisen-Legierung oder einer Eisen-Nickel-Legie rung besteht und mit einem hoch leitfähigen und nicht oxidierenden Metall, wie etwa Gold, Silber, Nickel-Palladium, Rhodium, Nickel-Gold oder Iridium plattiert ist.

10. Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei der kugel förmige Anschluß am Anschlußelement durch Hart- oder Weichlöten, Schweißen oder Auftragen eines leitfähi gen Haftmittels befestigt wird.

11. Anschlußstruktur zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem Zielanschluß, enthaltend

- ein Anschlußsubstrat, das an einer seiner Ober flächen eine Ausnehmung (Nut) aufweist; und
- ein auf diesem Substrat durch ein Mikrostruktur herstellungsverfahren ausgebildetes An schlußelement, wobei das Anschlußelement einen horizontalen Bereich mit einem feststehenden und einem freien Ende und einen auf dem freien Ende des horizontalen Bereichs ausgebildeten vertika len Bereich umfaßt, der an einem Ende mit einem kugelförmigen Anschluß versehen ist, wobei das feststehende Ende mit dem Substrat verbunden und das freie Ende über der am Substrat vorhandenen Ausnehmung positioniert ist;
- wobei der horizontale Bereich des Anschlußele ments eine Anschlußkraft liefert, wenn das An schlußelement derart gegen den Zielanschluß ge preßt wird, daß das freie Ende des horizontalen balkenartigen Bereichs in die Ausnehmung ein dringt.

12. Anschlußstruktur nach Anspruch 11, wobei das An schlußelement aus Nickel, Aluminium, Kupfer, Nickel- Palladium, Rhodium, Nickel-Gold oder Iridium be steht.

13. Anschlußstruktur nach Anspruch 11, wobei der kugel förmige Anschluß aus einer mit Wolfram oder einem anderen Metall beschichteten Glaskugel besteht.

14. Anschlußstruktur nach Anspruch 11, wobei der kugel förmige Anschluß aus einem Hartmetall, wie etwa Nic kel, Beryllium, Aluminium, Kupfer, einer Nickel-Ko balt-Eisen-Legierung oder einer Eisen-Nickel-Legie rung besteht.

15. Anschlußstruktur nach Anspruch 11, wobei der kugel förmige Anschluß aus einem unedelen Metall, wie Nic kel, Beryllium, Aluminium, Kupfer, einer Nickel-Ko balt-Eisen-Legierung oder einer Eisen-Nickel-Legie rung besteht und mit einem hoch leitfähigen und nicht oxidierenden Metall, wie etwa Gold, Silber, Nickel-Palladium, Rhodium, Nickel-Gold oder Iridium plattiert ist.

16. Anschlußstruktur nach Anspruch 11, wobei der kugel förmige Anschluß am Anschlußelement durch Hart- oder Weichlöten, Schweißen oder Auftragen eines leitfähi gen Haftmittels befestigt wird.

17. Anschlußstruktur zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem Zielanschluß, enthaltend

- eine Vielzahl von Anschlußelementen, die jeweils eine Federkraft liefern, wenn sie gegen einen Zielanschluß gepreßt werden, wobei jedes An schlußelement die folgenden Bestandteile umfaßt:
- eine Siliziumbasis mit einem in einem an isotropen Ätzvorgang hergestellten schrä gen Trägerbereich;
- eine leitfähige Schicht aus leitfähigem Material;
- eine Isolierschicht zur elektrischen Isolierung der leitfähigen Schicht von der Siliziumbasis; und
- einen an einem Ende der leitfähigen Schicht angebrachten kugelförmigen An schluß;
- ein Anschlußsubstrat zur Halterung der Vielzahl von Anschlußelemente in vorbestimmten Ausrich tungen; und
- eine Vielzahl von auf einer Oberfläche des An schlußsubstrats vorgesehener Anschlußspuren, die jeweils mit den Anschlußelementen verbunden sind, um Signalpfade zu extern zum Anschlußsub strat angeordneten elektrischen Bauteilen zu bilden.

18. Anschlußstruktur nach Anspruch 17, wobei das An schlußsubstrat Nuten aufweist, die die Siliziumbasis des Anschlußelements derart aufnehmen, daß die An schlußelemente in den vorbestimmten Ausrichtungen fixiert werden.

19. Anschlußstruktur nach Anspruch 17, wobei das An schlußsubstrat eine ebene Oberfläche aufweist, auf der die Anschlußelemente durch Anbringung des schrä gen Trägerbereichs auf der Oberfläche mit Hilfe ei nes Haftmittels in der vorbestimmten Ausrichtung ge haltert werden.

20. Anschlußstruktur nach Anspruch 17, wobei das An schlußelement aus Nickel, Aluminium, Kupfer, Nickel- Palladium, Rhodium, Nickel-Gold oder Iridium be steht.

21. Anschlußstruktur nach Anspruch 17, wobei der kugel förmige Anschluß aus einer mit Wolfram oder einem anderen Metall beschichteten Glaskugel besteht.

22. Anschlußstruktur nach Anspruch 17, wobei der kugel förmige Anschluß aus einem Hartmetall, wie etwa Nic kel, Beryllium, Aluminium, Kupfer, einer Nickel-Ko balt-Eisen-Legierung oder einer Eisen-Nickel-Legie rung besteht.

23. Anschlußstruktur nach Anspruch 17, wobei der kugel förmige Anschluß aus einem unedelen Metall, wie Nic kel, Beryllium, Aluminium oder Kupfer besteht und mit einem hoch leitfähigen und nicht oxidierenden Metall, wie etwa Gold, Silber, Nickel-Palladium, Rhodium, Nickel-Gold oder Iridium plattiert ist.

24. Anschlußstruktur nach Anspruch 17, wobei der kugel förmige Anschluß am Anschlußelement durch Hart- oder Weichlöten, Schweißen oder Auftragen eines leitfähi gen Haftmittels befestigt wird.

25. Verfahren zur Herstellung von Anschlußelementen, enthaltend die folgenden Verfahrensschritte:

- Ausbilden einer Hilfsschicht auf einer Oberflä che eines Siliziumsubstrats;
- Ausbilden einer leitfähigen Schicht aus elek trisch leitfähigem Material auf der Hilfs schicht;
- Ausbilden einer Fotolackschicht auf der leitfä higen Schicht;
- Ausrichten einer Fotomaske über der Fotolack schicht und Belichten der Fotolackschicht mit ultraviolettem Licht durch die Fotomaske, wobei die Fotomaske ein Bild der Anschlußelemente aufweist;
- Entwickeln des Bildes auf der Fotolackschicht, wobei das Bild an der Oberfläche der Fotolack schicht Öffnungen aufweist;
- Ausbilden der aus elektrisch leitfähigem Mate rial bestehenden Anschlußelemente in den Öffnun gen durch einen Ablagerungsvorgang;
- Ablösen der Fotolackschicht;
- Anbringen eines kugelförmigen Anschlusses an ei nem Ende jedes Anschlußelements; und
- Entfernen der Hilfsschicht und der leitfähigen Schicht durch einen Ätzvorgang, wodurch die An schlußelemente vom Silizumsubstrat getrennt wer den.

26. Verfahren zur Herstellung von Anschlußelementen nach Anspruch 25, weiterhin enthaltend einen Verfahrens schritt, bei dem eine Zwischenplatte auf die An schlußelemente aufgelegt wird und die Anschlußele mente vom Silizumsubstrat und der leitfähigen Schicht entfernt werden.

27. Verfahren zur Herstellung von Anschlußelementen nach Anspruch 25, weiterhin enthaltend einen Verfahrens schritt, bei dem eine Haftverstärkungsschicht zwi schen der Hilfsschicht und der leitfähigen Schicht ausgebildet wird, wobei Chrom oder Titan als Haft verstärkungsmittel dient.

28. Verfahren zur Herstellung von Anschlußelementen nach Anspruch 25, wobei die Hilfsschicht aus Siliziumdio xid besteht.

29. Verfahren zur Herstellung von Anschlußelementen nach Anspruch 25, wobei die Anschlußelemente aus Kupfer, Nickel, Aluminium, Rhodium, Palladium oder Wolfram bestehen.

30. Verfahren zur Herstellung von Anschlußelementen nach Anspruch 25, wobei der kugelförmige Anschluß aus ei ner mit Wolfram oder einem anderen Metall beschich teten Glaskugel besteht.

31. Verfahren zur Herstellung von Anschlußelementen nach Anspruch 25, wobei der kugelförmige Anschluß aus ei nem Hartmetall, wie etwa Nickel, Beryllium, Alumi nium, Kupfer, einer Nickel-Kobalt-Legierung oder ei ner Eisen-Nickel-Legierung besteht.

32. Verfahren zur Herstellung von Anschlußelementen nach Anspruch 25, wobei der kugelförmige Anschluß aus ei nem unedelen Metall, wie etwa Nickel, Beryllium, Aluminium oder Kupfer besteht und mit einem hoch leitfähigen, nicht oxidierenden Metall, wie etwa Gold, Silber, Nickel-Palladium, Rhodium, Nickel-Gold oder Iridium plattiert ist.

33. Verfahren zur Herstellung von Anschlußelementen nach Anspruch 25, wobei der kugelförmige Anschluß am An schlußelement durch Hart- oder Weichlöten, Schweißen oder das Auftragen eines leitfähigen Haftmittels be festigt wird.

34. Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruktur zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem Zielanschluß, enthaltend die folgenden Verfahrens schritte:

- Ausbilden einer Hilfsschicht auf einer Oberflä che eines Siliziumsubstrats;
- Ausbilden einer leitfähigen Schicht aus elek trisch leitfähigem Material auf der Hilfs schicht;
- Herstellen der Anschlußelemente durch ein Photo lithographieverfahren, wobei die Anschlußele mente in einer horizontalen Ausrichtung auf dem Siliziumsubstrat angeordnet sind;
- Anbringen eines kugelförmigen Anschlusses an ei nem Ende jedes Anschlußelements;
- Übertragen der Anschlußelemente vom Siliziumsub strat auf eine Zwischenplatte;
- Positionieren der mit den Anschlußelementen ver sehenen Zwischenplatte und Entfernen der An schlußelemente von der Zwischenplatte;
- Orientieren der Anschlußelemente in einer be stimmten Ausrichtung;
- Positionieren eines Bond-Stellen aufweisenden Anschlußsubstrats zur Montage der Anschlußele mente am Anschlußsubstrat; und
- Plazieren der Anschlußelemente an einer bestimm ten Position an der Bond-Stelle des Anschlußsub strats.

35. Anschlußstruktur zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem Zielanschluß, enthaltend

- ein Anschlußsubstrat;
- eine Vielzahl von auf dem Anschlußsubstrat ge halterten Anschlußelementen, wobei jedes An schlußelement brückenartig geformt ist und einen horizontalen Bereich sowie zwei den horizontalen Bereich stützende vertikale Bereiche aufweist;
- jeweils einen am horizontalen Bereich jedes An schlußelements angebrachten kugelförmigen An schluß;

wobei der horizontale und die vertikalen Bereiche des Anschlußelements eine Anschlußkraft liefern, wenn das Anschlußelement gegen den Zielanschluß ge preßt wird.

36. Anschlußstruktur nach Anspruch 35, wobei das An schlußelement einen asymmetrisch geformten Quer schnitt aufweist, wodurch eine Bewegung des kugel förmigen Anschlusses in eine Richtung unterstützt wird, die senkrecht zu der Richtung verläuft, in der eine Druckkraft zwischen der Anschlußstruktur und dem Zielanschluß auftritt.

37. Anschlußstruktur nach Anspruch 35, wobei das An schlußelement aus Nickel, Aluminium, Kupfer, Nickel- Palladium, Rhodium, Nickel-Gold oder Iridium be steht.

38. Anschlußstruktur nach Anspruch 35, wobei der kugel förmige Anschluß aus einer mit Wolfram oder einem anderen Metall beschichteten Glaskugel besteht.

39. Anschlußstruktur nach Anspruch 35, wobei der kugel förmige Anschluß aus einem Hartmetall, wie etwa Nic kel, Beryllium, Aluminium, Kupfer, einer Nickel-Ko balt-Eisen-Legierung oder einer Eisen-Nickel-Legie rung besteht.

40. Anschlußstruktur nach Anspruch 35, wobei der kugel förmige Anschluß aus einem unedelen Metall, wie Nic kel, Beryllium, Aluminium oder Kupfer besteht und mit einem hoch leitfähigen und nicht oxidierenden Metall, wie etwa Gold, Silber, Nickel-Palladium, Rhodium, Nickel-Gold oder Iridium plattiert ist.

41. Anschlußstruktur nach Anspruch 35, wobei der kugel förmige Anschluß am Anschlußelement durch Hart- oder Weichlöten, Schweißen oder Auftragen eines leitfähi gen Haftmittels befestigt ist.