DE10145147A1 - Anschlußstruktur und zugehöriges Herstellungsverfahren sowie die Anschlußstruktur verwendende Prüfanschlußanordnung - Google Patents

Anschlußstruktur und zugehöriges Herstellungsverfahren sowie die Anschlußstruktur verwendende Prüfanschlußanordnung

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DE10145147A1
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photoresist layer
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Yu Zhou
David Yu
Robert Edward Aldaz
Theodore A Khoury
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Advantest Corp
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anschlußstruktur zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Zielanschlüssen, wobei die Anschlußstruktur die folgenden Bestandteile enthält: ein Anschlußsubstrat, durch dessen obere und untere Oberflächen Durchkontaktlöcher verlaufen, eine Vielzahl von aus leitfähigem Material bestehenden und vertikal auf einer horizontalen Oberfläche des Anschlußsubstrats montierten Anschlußelementen, von denen jedes eine im wesentlichen gerade Form aufweist und aus einem in vertikaler Richtung ausgerichteten und einen Anschlußpunkt bildenden Spitzenbereich, einem in ein entsprechendes Durchkontaktloch am Anschlußsubstrat eingeschobenen Basisbereich und einem zwischen dem Spitzenbereich und dem Basisbereich vorgesehenen Federbereich besteht, welcher eine Anschlußkraft erzeugt, wenn die Anschlußstruktur gegen den Zielanschluß gepreßt wird. Der Federbereich weist dabei zur Ausübung der Anschlußkraft eine gebogene, schräge, mäanderförmige oder zickzackförmige Gestalt auf und von der Oberfläche des Anschlußsubstrats steht eine obere Außenfläche des Basisbereichs vor, die als ein Anschlußfleck zur elektrischen Verbindung mit einem externen Bauteil dient. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung dieser Anschlußstruktur sowie eine Prüfanschlußanordnung, bei der diese Anschlußstruktur zum Einsatz kommt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anschlußstruk­ tur und ein zugehöriges Herstellungsverfahren sowie eine Prüfanschlußanordnung, bei der die Anschlußstruk­ tur zum Einsatz kommt. Im einzelnen bezieht sich die Erfindung dabei auf eine Anschlußstruktur mit einer großen Anzahl von in vertikaler Richtung angeordneten Anschlußelementen. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren, bei dem eine derart große Anzahl von An­ schlußelementen in horizontaler Ausrichtung auf einer Halbleiterscheibe hergestellt wird und die Anschlußele­ mente sodann von der Halbleiterscheibe entfernt und in vertikaler Ausrichtung auf einem Substrat gehaltert werden, um eine Anschlußstruktur, wie etwa eine An­ schlußprüfanordnung, eine Nadelkarte, einen integrier­ ten Schaltungschip oder einen anderen Anschlußmechanis­ mus, herzustellen.
Zum Prüfen von sehr dicht montierten elektrischen Hoch­ geschwindigkeitsbauteilen, wie etwa hochintegrierten und höchstintegrierten Schaltungen, werden ausgespro­ chen leistungsfähige Anschlußstrukturen, beispielsweise eine mit einer großen Anzahl von Anschlußelementen ver­ sehene Nadelkarte, benötigt. Anschlußstrukturen können aber auch für andere Anwendungen etwa bei ummantelten integrierten Schaltungen als Leitungen oder Anschlüsse eingesetzt werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Anschlußstrukturen, die beim Prüfen von noch- und höchstintegrierten Chips, Halbleiterscheiben, beim Voraltern von Halbleiterscheiben und Matrizen sowie beim Prüfen und Voraltern von ummantelten Halbleiter­ scheiben, gedruckten Leiterplatten etc. Verwendung fin­ den. Darüber hinaus läßt sich die vorliegende Erfindung auch für andere Anwendungszwecke, etwa bei Leitungen oder Anschlußpins von intergrierten Schaltungschips, ummantelten integrierten Schaltungen oder anderen elek­ tronischen Bauteilen einsetzen. Zum leichteren Ver­ ständnis wird die vorliegende Erfindung jedoch haupt­ sächlich unter Bezugnahme auf das Prüfen von Halblei­ terscheiben 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 sowohl mecha­ nisch als auch elektrisch über eine durch einen Motor 510 angetriebene Bedieneinrichtung 500 miteinander ver­ bunden. Die zu prüfenden Halbleiterscheiben werden durch die Substrathaltevorrichtung 400 automatisch in eine Prüfposition 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 girierten 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 sich Fig. 2 entnehmen läßt, durch ein Schnittstellenelement 140 verbunden, das aus einem Per­ formance-Board 120 in Form einer gedruckten Lei­ terplatte besteht, welche der typischen elektrischen Ausführung des Prüfkopfs entsprechende elektrische Schaltverbindungen sowie Koaxialkabel, Pogo-Pins und Anschlußelemente aufweist. Der Prüfkopf 100 umfaßt eine große Anzahl von gedruckten Leiterplatten 150, die der Anzahl der Prüfkanäle (Anschlußpins) des Halblei­ terprüfsystems entspricht. Jede gedruckte Leiterplatte 150 weist ein Anschlußelement 160 auf, das einen ent­ sprechenden Kontaktanschluß 121 des Performance-Boards 120 aufnimmt. Zur exakten Festlegung der Kontaktposi­ tion gegenüber der Substrathaltevorrichtung 400 ist am Performance-Board 120 ein "Frog"-Ring 130 angebracht. Der Frog-Ring 130 weist eine große Anzahl von Anschluß­ pins 141, beispielsweise ZIF-Anschlußelemente oder Pogo-Pins, auf, die über Koaxialkabel 124 mit Kontakt­ anschlüssen 121 verbunden sind.
Wie sich Fig. 2 entnehmen läßt, wird der Prüfkopf 100 oberhalb der Substrathaltevorrichtung 400 ausgerichtet und über das Schnittstellenelement 140 mechanisch und elektrisch mit der Substrathaltevorrichtung verbunden. In der Substrathaltevorrichtung 400 ist eine zu prü­ fende Halbleiterscheibe 300 auf einer Einspannvorrich­ tung 180 gehaltert. Oberhalb der zu prüfenden Halblei­ terscheibe 300 befindet sich bei diesem Beispiel eine Nadelkarte 170. Die Nadelkarte 170 umfaßt eine große Anzahl 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 Nadelkarte 170 werden elektrisch mit den auf dem Frog-Ring 130 befindlichen Anschlußpins 141 verbunden. Die Anschlußpins 141 werden zudem durch die Koaxialkabel 124 mit den Kontaktanschlüssen 121 des Performance-Board 120 verbunden, wobei jeder Kontaktan­ schluß 121 wiederum mit der gedruckten Leiterplatte 150 des Prüfkopfes 100 verbunden ist. Außerdem sind die ge­ druckten Leiterplatten 150 durch das beispielsweise mehrere hundert Innenkabel umfassende Kabel 110 mit dem Halbleiterprüfsystem verbunden.
Bei dieser Anordnung kommen die Prüfanschlußelemente 190 in Kontakt mit der Oberfläche (Zielanschluß) der auf der Einspannvorrichtung 180 angeordneten Halb­ leiterscheibe 300, wobei der Halbleiterscheibe 300 Prüfsignale zuführen und die resultierenden Ausgangssi­ gnale von der Scheibe 300 empfangen. Die resultierenden Ausgangssignale vom Halbleiterscheibenprüfling 300 wer­ den mit den vom Halbleiterprüfsystem erzeugten SOLL-Wer­ ten verglichen, um zu bestimmen, ob die integrierten Schaltungen auf der Halbleiterscheibe 300 einwandfrei arbeiten.
Fig. 3 zeigt eine Unteransicht der in Fig. 2 dargestell­ ten Nadelkarte 170. Bei diesem Beispiel weist die Na­ delkarte 170 einen Epoxidring auf, auf dem eine Viel­ zahl von auch als Nadeln bzw. Vorsprünge bezeichneten Prüfanschlußelementen 190 gehaltert ist. Wenn die die Halbleiterscheibe 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 Na­ delkarte 170 ausgebildeten (nicht dargestellten) Über­ tragungsleitungen verbunden sind. Die Übertragungslei­ tungen sind an eine Vielzahl von Elektroden (Anschlußflecken) 197 angeschlossen, die mit den in Fig. 2 dargestellten Pogo-Pins 141 in Kontakt stehen.
Üblicherweise besteht die Nadelkarte 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 in der Nadelkarte 170, ist jede Signalüber­ tragungsleitung in bereits bekannter Weise so gestal­ tet, daß sie eine charakteristische Impedanz von bei­ spielsweise 50 Ohm aufweist. Somit handelt es sich bei den Signalleitungen zur Erzielung einer großen Frequenz­ übertragungsbandbreite um Leitungen mit angepaßter Im­ pedanz, die sowohl im Dauerbetrieb als auch bei auf­ grund einer Veränderung der Ausgangsleistung des Bau­ teils in einem Übergangszustand auftretenden hohen Stromspitzen Strom an die Scheibe 300 leiten. Zur Stö­ rungsunterdrückung sind auf der Nadelkarte 170 zwischen den Netz- und den Masseebenen Kondensatoren 193 und 195 vorgesehen.
Zum besseren Verständnis der beschränkten Hochfrequenz­ leistung bei der in Fig. 3 gezeigten Nadelkarte ist in Fig. 4 eine Schaltung dargestellt, die derjenigen der Nadelkarte 170 äquivalent ist. Wie sich den Fig. 4A und 4B entnehmen läßt, verläuft die Signalübertragungslei­ tung auf der Nadelkarte 170 von der Elektrode 197 über einen in der Impedanz angepaßten Streifenleiter 196 zum Draht 194 und weiter zur Nadel bzw. dem Vorsprung (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. Da die Gesamtlänge des Drahtes 194 und der Nadel 190 etwa 20 bis 30 mm betragen kann, kommt es aufgrund der Spule beim Prüfen der Hochfre­ quenzleistung eines Bauteilprüflings zu erheblichen Einschränkungen.
Andere Faktoren, die eine Einschränkung der Frequenz­ bandbreite der Nadelkarte 170 hervorrufen, gehen auf die in den Fig. 4D und 4E gezeigten Netz- und Massena­ deln zurück. Da der mit der Nadel 190 in Reihe geschal­ teten 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) den erwähnten Spulen entsprechen, kommt es zu einer erheb­ lichen Einschränkung des Hochgeschwindigkeits-Strom­ flusses.
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 Bauteilprüflings sicherzustellen. Die Kondensatoren 193 weisen einen relativ hohen Wert von beispielsweise 10 µF auf und können, falls nötig, von den Netzleitungen durch Schalter getrennt werden. Die Kondensatoren 195 besitzen hingegen einen relativ kleinen Kapazitätswert von beispielsweise 0,01 µF und sind nahe des Bauteil­ prüflings DUT fest angeschlossen. Diese Kondensatoren wirken als Hochfrequenz-Entkoppler an den Netzleitun­ gen. Anders ausgedrückt, begrenzen die Kondensatoren die Hochfrequenzleistung des Prüfanschlußelements.
Dementsprechend sind die erwähnten, am häufigsten ver­ wendeten Nadelkarten auf eine Frequenzbandbreite von etwa 200 MHz beschränkt, was zum Prüfen moderner Halb­ leiterbauelemente nicht ausreicht. Es wird in Fachkrei­ sen davon ausgegangen, daß schon bald eine Frequenz­ bandbreite benötigt wird, die der Leistungsfähigkeit des Prüfgeräts entspricht, welche derzeit im Bereich von wenigstens 1 GHz liegt. Außerdem besteht in der In­ dustrie ein Bedarf nach Nadelkarten, die in der Lage sind, eine große Anzahl - d. h. etwa 32 oder mehr - von Halbleiterbauteilen, und dabei insbesondere Speicher­ elementen, parallel zu prüfen, um so die Prüfkapazität zu erhöhen.
Bei der herkömmlichen Technologie wird eine Nadelkarte gemäß Fig. 3 von Hand hergestellt, was dazu führt, daß die Qualität unterschiedlich ausfällt. Eine derartig wechselnde Qualität schließt Abweichungen in der Größe, der Frequenzbandbreite, der jeweiligen Anschlußkraft und dem Widerstand usw. mit ein. Bei den herkömmlichen Prüfanschlußelementen besteht ein weiterer zu einer un­ zuverlässigen Anschlußleistung führender Faktor darin, daß die Prüfanschlußelemente und die zu prüfende Halb­ leiterscheibe bei Temperaturänderungen ein unterschied­ liches Wärmeausdehnungsverhältnis aufweisen. Bei einer Temperaturänderung verändern sich somit ihre gemeinsa­ men Kontaktstellen, 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 an die Halbleiterprüftechnologie der nächsten Generation zu erfüllen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anschlußstruktur zu beschreiben, die eine große Anzahl von Anschlußelementen zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Zielanschlüssen umfaßt und dabei eine große Frequenzbandbreite und Pinzahl sowie eine hohe Anschlußleistung und Zuverlässigkeit bietet.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine beispielsweise eine Nadelkarte bildende An­ schlußstruktur vorzusehen, die zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit hoher Freguenzbandbreite für die Prüfung von Halbleiterbauteilen usw. dient und so die an die Halbleitertechnologie der nächsten Genera­ tion gestellten Prüfanforderungen erfüllt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Anschlußstruktur zu beschreiben, die bei Anwendungen, wie etwa dem Prüfen von Halbleiterbautei­ len, zur Herstellung elektrischer Verbindungen einge­ setzt werden kann und dabei zum gleichzeitigen paral­ lelen Prüfen einer großen Anzahl von Halbleiterbautei­ len geeignet ist.
Außerdem liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anschlußstruktur und einen zugehörigen Montagemechanismus zur Montage einer Vielzahl von An­ schlußstrukturen zur Herstellung einer Prüfanschlußan­ ordnung gewünschter Größe und mit einer gewünschten An­ zahl von an der Prüfanschlußanordnung gehalterten An­ schlußelementen zu beschreiben.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht auch darin, ein Verfahren zu beschreiben, bei dem eine große Anzahl von Anschlußelementen in einer zweidimensionalen Weise auf einem Siliziumsubstrat hergestellt und die Anschlußelemente vom Substrat entfernt und zur Bildung einer Anschlußstruktur in dreidimensionaler Weise auf einem Anschlußssubstrat gehaltert werden.
Es ist außerdem Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu beschreiben, bei dem eine große Anzahl von Anschlußelementen zweidimensional auf einem Silizium­ substrat hergestellt wird, wobei die Anschlußelemente sodann auf ein Haftband übertragen und wiederum von diesem entfernt werden, um sie zur Ausbildung einer An­ schlußstruktur vertikal auf einem Anschlußsubstrat zu haltern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Anschluß­ struktur zum Prüfen von Bauteilprüflingen eine große Anzahl von Anschlußelementen, die auf einer ebenen Oberfläche eines Siliziumsubstrats durch Einsatz einer in der Halbleiterherstellung bekannten Photolithogra­ phietechnik hergestellt werden. Die erfindungsgemäßen Anschlußstrukturen können auch als Bestandteile von Elektronikbauteilen, etwa Leitungen und Anschlußpins integrierter Schaltungen, Verwendung finden.
Eine Anschlußstruktur gemäß dem ersten Aspekt der vor­ liegenden Erfindung dient zur Herstellung einer elek­ trischen Verbindung mit Zielanschlüssen. Die Anschluß­ struktur besteht aus einem Anschlußsubstrat und einer Vielzahl von Anschlußelementen, wobei die Anschlußele­ mente jeweils eine im wesentlichen gerade Gestalt auf­ weisen. Das Anschlußelement umfaßt dabei einen Spitzen­ bereich, der in vertikaler Richtung vorsteht und einen Anschlußpunkt bildet, einen Basisbereich, der in ein am Anschlußsubstrat vorgesehenes Durchkontaktloch derart eingeschoben wird, daß ein Ende des Anschlußelements als Anschlußfleck für eine elektrische Verbindung an einer Unterseite des Anschlußsubstrats dient, und einen Federbereich, der zwischen dem Spitzenbereich und dem Elasisbereich vorgesehen ist und eine elastische An­ schlußkraft erzeugt, wenn das Anschlußelement gegen den Zielanschluß gepreßt wird.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft Ein Verfahren, bei dem die Anschlußelemente zweidimen­ sional auf einem Siliziumsubstrat hergestellt und von diesem zur Herstellung einer Anschlußstruktur wieder entfernt werden. Das Herstellungsverfahren umfaßt dabei die folgenden Verfahrensschritte:
  • a) Ausbilden einer Zusatzschicht auf einer Oberfläche eines Siliziumsubstrats;
  • b) Ausbilden einer Fotolackschicht auf der Zusatz­ schicht;
  • c) Ausrichten einer Fotomaske über der Fotolackschicht und Belichten der Fotolackschicht mit ultraviolettem Licht durch die Fotomaske, wobei die Fotomaske ein Bild der Anschlußelemente enthält;
  • d) Entwickeln von dem Bild der Anschlußelemente ent­ sprechenden Mustern auf einer Oberfläche der Foto­ lackschicht;
  • e) Herstellen einer ersten Schicht der Anschlußelemente aus elektrisch leitfähigem Material in den in der Fotolackschicht vorgesehenen Mustern durch einen Elektroplattiervorgang;
  • f) Wiederholen der erwähnten Schritte b) bis e) auf der ersten Anschlußelementschicht zur Ausbildung einer zweiten oder höheren Schicht der Anschlußelemente;
  • g) Abtragen der Fotolackschicht;
  • h) Entfernen der Zusatzschicht durch einen Ätzvorgang, wodurch die Anschlußelemente vom Siliziumsubstrat getrennt werden; und
  • i) Montieren der Anschlußelemente auf einem Anschluß­ substrat, welches Durchkontaktlöcher umfaßt, die die Enden der Anschlußelemente derart aufnehmen, daß we­ nigstens ein Ende jedes Anschlußelements als An­ schlußfleck für eine elektrische Verbindung dient.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein weiteres Verfahren, bei dem die Anschlußelemente zweidimensional auf einem Siliziumsubstrat hergestellt und sodann auf ein Haftband übertragen und zur Erzeu­ gung einer Anschlußstruktur wiederum von diesem Haft­ band entfernt werden. Das Herstellungsverfahren umfaßt dabei die folgenden Verfahrensschritte:
  • a) Erzeugen einer Zusatzschicht auf einer Oberfläche eines Siliziumsubstrats;
  • b) Erzeugen einer Fotolackschicht auf der auf dem Sub­ strat befindlichen Zusatzschicht;
  • c) Ausrichten einer Fotomaske über der Fotolackschicht und Belichten der Fotolackschicht mit ultraviolettem Licht durch die Fotomaske, wobei die Fotomaske ein Bild der Anschlußelemente umfaßt;
  • d) Entwickeln von dem Bild der Anschlußelemente ent­ sprechenden Mustern auf einer Oberfläche der Foto­ lackschicht;
  • e) Herstellen einer ersten Schicht der Anschlußelemente aus elektrisch leitfähigem Material in den in der Fotolackschicht vorgesehenen Mustern durch einen Elektroplattiervorgang;
  • f) Wiederholen der oben genannten Schritte b) bis e) auf der ersten Anschlußelementschicht zur Herstel­ lung einer weiteren Schicht der Anschlußelemente;
  • g) Abtragen der Fotolackschicht;
  • h) Plazieren eines Haftbandes auf den Anschlußelementen in einer Weise, daß obere Außenflächen der Anschluß­ elemente am Haftband anhaften;
  • i) Entfernen der Zusatzschicht durch einen Ätzvorgang, wodurch die am Haftband anhaftenden Anschlußelemente vom Siliziumsubstrat getrennt werden; und
  • j) Montieren der Anschlußelemente an einem Anschlußsub­ strat, welches Durchkontaktlöcher zur Aufnahme der Enden der Anschlußelemente umfaßt, wobei wenigstens ein Ende jedes Anschlußelements als Anschlußfleck für eine elektrische Verbindung dient.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem die Anschlußelemente zweidimen­ sional auf einem Siliziumsubstrat hergestellt und so­ dann auf das Haftband übertragen werden. Das Herstel­ lungsverfahren umfaßt dabei die folgenden Verfahrens­ schritte:
  • a) Erzeugen eines leitfähigen Substrats aus einem elek­ trisch leitfähigen Material auf einem dielektrischen Substrat;
  • b) Erzeugen einer Fotolackschicht auf dem leitfähigen Substrat;
  • c) Ausrichten einer Fotomaske über der Fotolackschicht und Belichten der Fotolackschicht mit ultraviolettem Licht durch die Fotomaske, wobei die Fotomaske ein Bild der Anschlußelemente umfaßt;
  • d) Entwickeln von dem Bild der Anschlußelemente ent­ sprechenden Mustern auf einer Oberfläche der Foto­ lackschicht;
  • e) Herstellen einer ersten Schicht der Anschlußelemente aus elektrisch leitfähigem Material in den in der Fotolackschicht vorgesehenen Mustern durch einen Elektroplattiervorgang;
  • f) Wiederholen der oben erwähnten Schritte b) bis e) auf der ersten Anschlußelementschicht zur Ausbildung einer weiteren Anschlußelementschicht;
  • g) Abtragen der Fotolackschicht;
  • h) Ablösen des mit Anschlußelementen versehenen leitfä­ higen Substrats vom dielektrischen Substrat;
  • i) Plazieren eines Haftbandes auf den auf dem leitfähi­ gen Substrat angeordneten Anschlußelementen in einer solchen Weise, daß obere Außenflächen der Anschluße­ lemente am Haftband anhaften, wobei die Haftkraft zwischen den Anschlußelementen und dem Haftband grö­ ßer ist als diejenige zwischen den Anschlußelementen und dem leitfähigen Substrat;
  • j) Ablösen des leitfähigen Substrats, wodurch die am Haftband anhaftenden Anschlußelemente vom leitfähi­ gen Substrat getrennt werden; und
  • k) Montieren des Anschlußelements an einem Anschlußsub­ strat, welches ein Durchkontaktloch umfaßt, in einer solchen Weise, daß ein Ende des Anschlußelements von der gegenüberliegenden Oberfläche des Anschlußsub­ strats vorsteht.
Schließlich betrifft eine weiterer Aspekt der Erfindung eine die erfindungsgemäße Anschlußstruktur umfassende Prüfanschlußanordnung. Die Prüfanschlußanordnung be­ steht aus einem Anschlußsubstrat, auf dessen einer Oberfläche eine Vielzahl von Anschlußelementen montiert ist, einer Nadelkarte zur Halterung des Anschlußsub­ strats und zur Herstellung einer elektrischen Verbin­ dung zwischen den Anschlußelementen und auf der Nadel­ karte vorgesehenen Elektroden sowie einen Pinblock, der eine Vielzahl von Anschlußpins aufweist, die als Schnittstelle zwischen der Nadelkarte und einem Halb­ leiterprüfsystem dienen, wenn der Pinblock an der Na­ clelkarte angebracht ist.
Die Anschlußelemente werden vertikal auf einer horizon­ talen Oberfläche des Anschlußsubstrats montiert, wobei jedes Anschlußelement eine im wesentlichen gerade Form aufweist. Jedes Anschlußelement umfaßt einen Spitzenbe­ reich, der in vertikaler Richtung vorsteht und dabei einen Anschlußpunkt bildet, einen Basisbereich, der in ein am Anschlußsubstrat vorgesehenes entsprechendes I<urchkontaktloch eingeschoben wird, und einen Federbe­ reich, der zwischen dem Spitzenbereich und dem Basisbe­ reich vorgesehen ist und eine elastische Anschlußkraft erzeugt, wenn das Anschlußelement gegen den Zielan­ schluß gepreßt wird. Zur Ausübung der Anschlußkraft weist der Federbereich eine gebogene, schräge, mäander­ förmige oder zickzackförmige Gestalt auf; zudem steht eine obere Außenfläche des Basisbereichs über die Ober­ fläche des Anschlußsubstrats vor und dient als ein An­ schlußfleck zur elektrischen Verbindung mit einem ex­ ternen Bauteil.
Die erfindungsgemäße Anschlußstruktur weist eine sehr hohe Frequenzbandbreite auf und erfüllt so die bei der Halbleitertechnologie der nächsten Generation auftre­ tenden Prüfanforderungen. Da die große Anzahl von gleichzeitig auf dem Substrat erzeugten Anschlußelemen­ ten ohne manuelle Arbeitsschritte hergestellt wird, ist es möglich, eine gleichbleibende Qualität und hohe Zu­ verlässigkeit sowie eine lange Lebensdauer hinsichtlich der Anschlußleistung zu geringen Kosten zu erzielen. Darüber hinaus ist es auch möglich, durch Temperatur­ veränderungen bedingte Positionierfehler zu kompensie­ ren, da die Anschlußelemente auf demselben Substratma­ terial montiert werden, das auch für den Bauteilprüf­ ling verwendet wird.
Durch das erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren läßt sich zudem durch den Einsatz einer relativ einfachen Technologie eine große Anzahl von Anschlußelementen in horizontaler Ausrichtung auf dem Siliziumsubstrat her­ stellen. Die derart erzeugten Anschlußelemente werden sodann vom Substrat entfernt und in vertikaler Ausrich­ tung auf einem Anschlußsubstrat montiert. Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Anschlußelemente sind kostengünstig und äußerst effizient und bieten eine hohe mechanische Festigkeit und Zuverlässigkeit.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Be­ zugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
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 mit einem Epoxidring zur Hal­ terung einer Vielzahl von Prüfan­ schlußelementen (Nadeln bzw. Vor­ sprüngen) versehenen Nadelkarte gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 4A-4E Schaltbilder zur Darstellung von zur Nadelkarte gemäß Fig. 3 äqui­ valenten Schaltungen;
Fig. 5 eine Schemadarstellung eines Bei­ spiels für eine erfindungsgemäße Anschlußstruktur, wobei Anschluß­ elemente Verwendung finden, die in horizontaler Ausrichtung auf einem Siliziumsubstrat hergestellt und vertikal auf einem Anschlußsub­ strat montiert wurden;
Fig. 6 eine Schemadarstellung eines wei­ teren Beispiels für eine erfin­ dungsgemäße Anschlußstruktur, wo­ bei Anschlußelemente Verwendung finden, die in horizontaler Aus­ richtung auf einem Siliziumsub­ strat hergestellt und vertikal auf einem Anschlußsubstrat montiert wurden;
Fig. 7 eine Schemadarstellung eines wei­ teren Beispiels für eine erfin­ dungsgemäße Anschlußstruktur, wo­ bei Anschlußelemente Verwendung finden, die in horizontaler Aus­ richtung auf einem Siliziumsub­ strat hergestellt und vertikal auf einem Anschlußsubstrat montiert wurden;
Fig. 8A und 8B Schemadiagramme zur Darstellung von grundlegenden Konzepten des erfindungsgemäßen Herstellungsver­ fahrens, bei dem eine große Anzahl von Anschlußelementen auf einer ebenen Oberfläche eines Silizium­ substrats hergestellt und für spä­ tere Arbeitsvorgänge von dieser Oberfläche entfernt werden;
Fig. 9A bis 9I Schemadiagramme zur Darstellung von Beispielen für die Form der im erfindungsgemäßen Herstellungsver­ fahren erzeugten und in den erfin­ dungsgemäßen Anschlußstrukturen verwendeten Anschlußelemente;
Fig. 10A und 10B Diagramme zur Darstellung eines speziellen Beispiels für ein er­ findungsgemäßes Anschlußelement, wobei sich Fig. 10A eine Vorderan­ sicht des Anschlußelements und Fig. 10B eine Seitenansicht des An­ schlußelements entnehmen läßt;
Fig. 11A und 11B Diagramme zur Darstellung eines weiteren speziellen Beispiels des erfindungsgemäßen Anschlußele­ ments, wobei sich Fig. 11A eine Vorderansicht des Anschlußelements und Fig. 11B eine Seitenansicht des Anschlußelements entnehmen läßt;
Fig. 12A und 12B Diagramme zur Darstellung eines weiteren speziellen Beispiels des erfindungsgemäßen Anschlußele­ ments, wobei sich Fig. 12A eine Vorderansicht des Anschlußelements und Fig. 12B eine Seitenansicht des Anschlußelements entnehmen läßt;
Fig. 13A und 13B Diagramme zur Darstellung eines weiteren speziellen Beispiels des erfindungsgemäßen Anschlußele­ ments, wobei sich Fig. 13A eine Vorderansicht des Anschlußelements und Fig. 13B eine Seitenansicht des Anschlußelements entnehmen läßt;
Fig. 14A bis 14L Schemadiagramme zur Darstellung eines Beispiel für ein erfin­ dungsgemäßes Herstellungsverfahren zur Erzeugung der Anschlußele­ mente;
Fig. 15A bis 15D Schemadiagramme zur Darstellung eines weiteren Beispiels für ein erfindungsgemäßes Herstellungsver­ fahren zur Erzeugung der Anschluß­ elemente;
Fig. 16A bis 16N Schemadiagramme zur Darstellung eines Beispiels für ein erfin­ dungsgemäßes Herstellungsverfahren zur Erzeugung von Anschlußstruktu­ ren in der horizontalen Oberfläche eines Substrats und zur Übertra­ gung der Anschlußelemente auf eine Zwischenplatte;
Fig. 17A und 17B Schemadiagramme zur Darstellung eines Beispiels für einen Auf­ nahme- und Plaziermechanismus so­ wie seiner Verwendung bei der Er­ zeugung der erfindungsgemäßen An­ schlußstruktur, wobei er zur Auf­ nahme der Anschlußelemente und zu deren Plazierung auf einem Sub­ strat dient, bei dem es sich bei­ spielsweise um ein aus mehreren Schichten bestehendes Siliziumsub­ strat handelt;
Fig. 18 eine Querschnittsansicht zur Dar­ stellung eines Beispiels einer Prüfanschlußanordnung, bei der die erfindungsgemäße Anschlußstruktur als eine Schnittstelle zwischen einem Halbleiterbauteilprüfling und einem Prüfkopf eines Halblei­ terprüfsystems zum Einsatz kommt;
Fig. 19 eine Querschnittsansicht zur Dar­ stellung eines weiteren Beispiels einer Prüfanschlußanordnung, bei der die erfindungsgemäße Anschluß­ struktur als eine Schnittstelle zwischen einem Halbleiterbauteil­ prüfling und einem Prüfkopf eines Halbleiterprüfsystems zum Einsatz kommt;
Fig. 20 eine Querschnittsansicht zur Dar­ stellung eines weiteren Beispiels einer Prüfanschlußanordnung, bei der die erfindungsgemäße Anschluß­ struktur als eine Schnittstelle zwischen einem Halbleiterbauteil­ prüfling und einem Prüfkopf eines Halbleiterprüfsystems zu Einsatz kommt;
Fig. 21 ein Schemadiagramm eines Beispiels für eine erfindungsgemäße An­ schlußstruktur, welche in mehreren Schichten angeordnete Standardsi­ liziumsubstrate sowie die in dem erfindungsgemäßen Herstellungsver­ fahren erzeugten Anschlußelemente umfaßt;
Fig. 22 eine Perspektivansicht einer Viel­ zahl von erfindungsgemäßen An­ schlußstrukturen, die jeweils ein große Anzahl von Anschlußelementen umfassen, durch die sich die An­ schlußstrukturen miteinander zu einer Prüfanschlußanordnung ge­ wünschter Größe zusammensetzen lassen;
Fig. 23 eine Perspektivansicht der erfin­ dungsgemäßen Anschlußstruktur, bei der mehrere Anschlußsubstrate zur Herstellung einer Prüfanschlußan­ ordnung mit gewünschter Größe, Form und Anschlußelementzahl mit­ einander verbunden sind.
Im folgenden wird das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Die Fig. 5 bis 7 zeigen Beispiele für die erfindungsge­ inäße Anschlußstruktur, wobei jede Anschlußstruktur aus einem Anschlußsubstrat 20 und Anschlußelementen 30 be­ steht. Bei dem Beispiel gemäß Fig. 5 erstreckt sich je­ des Anschlußelement 30 1 im wesentlichen in einer verti­ kalen Richtung und umfaßt dabei einen Basisbereich, der mit dem Anschlußsubstrat 20 verbunden ist, einen An­ schlußpunkt, der vorzugsweise zugeschärft ist, und einen zwischen dem Basisbereich und dem Anschlußpunkt befindlichen mäanderförmigen Bereich, der als Anschluß­ feder fungiert.
Bei dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel erstreckt sich je­ des Anschlußelement 30 2 ebenfalls im wesentlichen in der vertikalen Richtung, wobei es aus einem mit dem An­ schlußsubstrat 20 verbundenen Basisbereich, einem in wei oder mehr Anschlußpunkte aufgespaltenen und vor­ zugsweise zugeschärften Anschlußpunkt und einem zwi­ schen dem Basisbereich und dem Anschlußpunkt angeordne­ ten und als Anschlußfeder fungierenden zickzackförmigen Bereich besteht.
Bei dem Beispiel gemäß Fig. 7 erstreckt sich wiederum jedes Anschlußelement 303 in der vertikalen Richtung, wobei es eine hakenartige Form aufweist und einen mit cLem Anschlußsubstrat 20 verbundenen Basisbereich, einen vorzugsweise zugeschärften und in vertikaler Richtung ausgerichteten Anschlußpunkt und einen zwischen dem Ba­ sisbereich und dem Anschlußpunkt befindlichen und als eine Anschlußfeder fungierenden gebogenen Bereich um­ faßt.
Jedes der in den Fig. 5 bis 7 gezeigten Anschlußelemente erzeugt aufgrund einer hauptsächlich durch den horizon­ tal gebogenen Bereich, d. h. dem mäanderförmigen, zick­ zackförmigen oder gebogenen Bereich des Anschlußele­ ments, gelieferten Federkraft einen Anschlußdruck, wenn die Anschlußstruktur gegen an der gedruckten Leiter­ platte 300 vorgesehene Anschlußflecke 320 gepreßt wird. Der Anschlußdruck führt zudem dazu, daß die Spitze des Anschlußelements (Anschlußpunkt) gegen die Oberfläche des Anschlußflecks 320 reibt. Diese Reibwirkung trägt zu einer Verbesserung der Anschlußleistung bei, wenn der Anschlußpunkt gegen die am Anschlußfleck 320 vorge­ sehen Oxidoberfläche reibt und so einen elektrischen Kontakt mit dem unter der Oxidoberfläche befindlichen leitfähigen Material des Anschlußflecks 320 herstellt.
Bei der vorliegenden Erfindung sind die An­ schlußelemente 30 1, 30 2 und 30 3 im Hinblick auf ihre Verwendung und ihre Herstellung im übrigen durchaus austauschbar, wobei die Anschlußstruktur und das zuge­ hörige Herstellungsverfahren allerdings im folgenden nur unter Bezugnahme auf eines bzw. zwei dieser An­ schlußelemente erläutert werden. Zudem werden später unter Bezugnahme auf die Fig. 9 bis 13 noch verschiedene andere erfindungsgemäße Anschlußelementtypen erläutert, wobei allerdings nur eine begrenzte Anzahl der An­ schlußelementtypen detailliert beschrieben wird. Da die in den Fig. 5 bis 7 und 9 bis 13 gezeigten erfindungsge­ mäßen Anschlußelemente an der horizontalen Oberfläche des Anschlußsubstrats nicht schräg, sondern vertikal gehaltert sind, läßt sich in dem auf dem Anschlußsub­ strat zur Verfügung stehenden begrenzten Raum eine große Anzahl von Anschlußelementen montieren.
Die Fig. 8A und 8B zeigen grundlegende erfindungsgemäße Ideen für die Herstellung entsprechender Anschlußele­ mente. Wie sich Fig. 8A entnehmen läßt, werden Anschluß­ elemente 30 gemäß der vorliegenden Erfindung auf einer ebenen Oberfläche eines durch ein Siliziumsubstrat oder ein anderen dielektrisches Substrat gebildeten Sub­ strats 40 in horizontaler Ausrichtung, d. h. zweidimen­ sional, hergestellt. Danach werden die Anschlußelemente 30 vom Siliziumsubstrat 40 entfernt, um sie auf dem in den Fig. 5 bis 7 gezeigten und beispielsweise durch eine gedruckte Leiterplatte, einen integrierten Schal­ tungschip oder einen anderen Anschlußmechanismus gebil­ deten Anschlußsubstrat 20 in vertikaler Ausrichtung, d. h. in einer dreidimensionalen Weise, zu montieren.
Bei dem Beispiel gemäß Fig. 8 werden die auf einer ebe­ nen Oberfläche eines aus Silizium oder einem anderen Material bestehen dielektrischen Substrats 40 in hori­ zontaler Ausrichtung hergestellten Anschlußelemente 30 vom Substrat 40 weg auf ein Haftelement 90 übertragen, bei dem es sich beispielsweise um ein Haftband, einen Haftfilm oder eine Haftplatte handelt (wobei diese Ele­ mente im folgenden kollektiv als "Haftband" bzw. "Zwischenplatte" bezeichnet werden). Die am Haftband anhaftenden Anschlußelemente 30 werden sodann wiederum von diesem entfernt, um sie mit Hilfe eines Aufnahme- und Plaziermechanismus auf einem in den Fig. 5 bis 7 ge­ zeigten, beispielsweise aus einer gedruckten Leiter­ platte, einem integrierten Schaltungschip oder einem anderen Anschlußmechanismus gebildeten Anschlußsubstrat 20 in vertikaler Ausrichtung, d. h. dreidimensional, zu montieren.
Die Fig. 9A bis 9I zeigen Beispiele für verschiedene Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Anschlußelements, welches in der in den Fig. 5 bis 7 gezeigten Weise am Anschlußsubstrat montiert werden soll. Die Beispiele gemäß den Fig. 9A bis 9E weisen dabei an einem Ende eine flache Basis auf, die über die obere Außenfläche des in den Fig. 5 bis 7 gezeigten Anschlußsubstrats 20 vorste­ hen soll, und besitzen am anderen Ende eine Anschluß­ spitze. Die Anschlußspitzen der Fig. 9A bis 9E weisen dabei jeweils eine unterschiedliche Form auf, die es :jeweils ermöglicht, mit der Oberfläche des Zielan­ schlusses einen Kontakt mit geringem Kontaktwiderstand herzustellen. Das Beispiel gemäß Fig. 9D besitzt eine federartige Anschlußspitze, die eine Elastizität in vertikaler Richtung bietet. Bei der Ausbildung einer Prüfanordnung kann vorzugsweise ein leitfähiges Elasto­ merelement Verwendung finden, das eine elastische Fe­ derkraft bzw. Elastizität in vertikaler Richtung er­ zeugt, wenn die Anschlußelemente mit den Zielanschlüs­ sen in Kontakt kommen, wie dies später noch unter Be­ zugnahme auf Fig. 19 erläutert wird.
Bei den Beispielen der Fig. 9F bis 9I ist auf dem über d:ie obere Außenfläche des in den Fig. 5 bis 7 gezeigten Anschlußsubstrats 20 hinausragenden Basisbereich je­ weils eine dreieckige Spitze vorgesehen. Jedes der in den Fig. 9A bis 9I dargestellten Anschlußelemente ist im Ganzen betrachtet im wesentlichen gerade geformt und im wesentlichen vertikal zur horizontalen Oberfläche des Anschlußsubstrats gehaltert. Ähnlich wie bei den Bei­ spielen der Fig. 9A bis 9E sind auch die Anschlußspitzen der Fig. 9F bis 9I unterschiedlich geformt, um einen Kontakt mit der Oberfläche des Zielanschlusses mit ge­ ringem Kontaktwiderstand herzustellen. Bei der Ausbil­ dung einer Prüfanordnung kann wiederum vorzugsweise ein leitfähiges Elastomerelement eingesetzt werden, um in vertikaler Richtung eine elastische Federkraft oder Elastizität zu erzielen, wenn die Anschlußelemente mit den Zielanschlüssen in der weiter unten unter Bezug­ nahme auf Fig. 19 beschriebenen Weise in Kontakt kommen.
Die Fig. 10A und 10B zeigen ein spezielles Beispiel ei­ nes erfindungsgemäßen Anschlußelements, wobei sich Fig. 10A eine Vorderansicht und Fig. 10B eine Seitenan­ sicht dieses Anschlußelements entnehmen läßt. Das An­ schlußelement gemäß Fig. 10 besitzt einen Basisbereich mit einem oberen Ende, welches über die obere Außenflä­ che des in den Fig. 5 bis 7 gezeigten Anschlußsubstrats 20 hervorsteht, wenn das Anschlußelement am Substrat montiert ist, einen Anschlußbereich an einem unteren Ende, welcher zur Herstellung eines Kontakts mit der Oberfläche des Zielanschlusses einen Anschlußpunkt auf­ weist, sowie einen geraden Hauptbereich, der sich zwi­ schen dem Basisbereich und dem Anschlußbereich er­ streckt und in das in den Fig. 5 bis 7 gezeigte An­ schlußsubstrat eingeschoben wird. Der Anschlußbereich ist mäander- oder zickzackförmig gestaltet und fungiert so als eine Feder, wenn er gegen den Zielanschluß ge­ preßt wird.
Wie sich der Vorderansicht gemäß Fig. 10A entnehmen läßt, ist der Basisbereich nach rechts und links ver­ längert. Außerdem ist der Anschlußbereich dünner bemes­ sen ist als der gerade Hauptbereich bzw. der Basisbe­ reich, wie dies in der Seitenansicht gemäß Fig. 10 dar­ gestellt ist, wodurch er sich leicht verformen läßt und so die elastische Federkraft ausübt, wenn er gegen den Zielanschluß gepreßt wird. Da hier zwei unterschiedli­ che Dickenabmessungen, d. h. der dünnere Abschnitt für den Anschlußbereich und der dickere Abschnitt für den Haupt- und den Basisbereich, vorhanden sein müssen, er­ folgt bei der Herstellung des Anschlußelements wenig­ stens zweimal eine Ablagerung leitfähiger Materialen, wodurch zwei oder mehr Schichten erzeugt werden. Das in Fig. 10 gezeigte Anschlußelement weist dabei beispiels­ weise die folgenden Abmessungen auf: a = 1.050,00 µm, b = 330,00 µm, c = 200,00 µm, d = 50,00 µm, e = 150,00 µm, f = 20,00 µm, g = 50,00 µm und h = 20,00 µm.
Die Diagramme gemäß der Fig. 11A und 11B zeigen ein wei­ teres spezielles Beispiel des erfindungsgemäßen An­ schlußelements, wobei sich Fig. 11A wiederum eine Vor­ der- und Fig. 11B eine Seitenansicht des Anschlußele­ ments entnehmen läßt. Das Anschlußelement gemäß Fig. 11 besitzt einen Basisbereich mit einem oberen Ende, wel­ ches über die obere Außenfläche des in den Fig. 5 bis 7 gezeigten Anschlußsubstrats 20 hervorsteht, wenn das Anschlußelement am Substrat montiert ist, einen An­ schlußbereich an einem unteren Ende, welcher zur Her­ stellung eines Kontakts mit der Oberfläche des Zielan­ schlusses einen Anschlußpunkt aufweist, sowie einen ge­ raden Hauptbereich, der sich zwischen dem Basisbereich und dem Anschlußbereich erstreckt und in das in den Fig. 5 bis 7 gezeigte Anschlußsubstrat 20 eingeschoben wird. Der Anschlußbereich ist mäander- oder zickzack­ förmig gestaltet und fungiert so als eine Feder, wenn er gegen den Zielanschluß gepreßt wird.
Wie sich der Seitenansicht gemäß Fig. 11B entnehmen läßt, weist der Basisbereich die größte Dicke auf, wo­ durch sich der dem Kontakt mit einem externen Bauteil, beispielsweise einer in den Fig. 18 bis 20 gezeigten Na­ delkarte, dienende obere Bereich vergrößert. Wie eben­ falls in der Seitenansicht gemäß Fig. 11B zu sehen ist, ist der Anschlußbereich dünner bemessen als der gerade Hauptbereich und der Basisbereich, wodurch er sich leicht verformt und so die Federkraft ausübt, wenn er gegen den Zielanschluß gepreßt wird. Da hier drei un­ terschiedliche Dickenabmessungen, d. h. eine erste Dicke für den Anschlußbereich, eine zweite Dicke für den Hauptbereich und eine dritte Dicke für den Basisbe­ reich, erzielt werden müssen, kann bei der Herstellung des Anschlußelements wenigstens dreimal eine Ablagerung :Leitfähigen Materials erfolgen. Das in Fig. 11 gezeigte Anschlußelement weist dabei beispielsweise die folgen­ den Abmessungen auf: a = 1. 000,00 gm, b = 1.330,00 µm, c = 200,00 µm, d = 50,00 µm, f = 20,00 µm, g = 80,00 µm, h = 20,00 µm und i = 50,00 µm.
Auch die Diagramme gemäß den Fig. 12A und 12B zeigen ein weiteres spezifisches Ausführungsbeispiel des erfin­ dungsgemäßen Anschlußelements, wobei sich Fig. 12A wie­ denim eine Vorder- und Fig. 12B eine Seitenansicht des Anschlußelements entnehmen läßt. Das Anschlußelement gemäß Fig. 12 besitzt einen Basisbereich mit einem obe­ ren Ende, welches über die obere Außenfläche des in den Fig. 5 bis 7 gezeigten Anschlußsubstrats 20 hervorsteht, wenn das Anschlußelement am Substrat montiert ist, einen Anschlußbereich an einem unteren Ende, welcher zur Herstellung eines Kontakts mit der Oberfläche des Zielanschlusses einen Anschlußpunkt aufweist, sowie einen geraden Hauptbereich, der sich zwischen dem Ba­ sisbereich und dem Anschlußbereich erstreckt und in das in den Fig. 5 bis 7 gezeigte Anschlußsubstrat 20 einge­ schoben wird. Der Anschlußbereich ist mäander- oder zickzackförmig gestaltet und fungiert so als eine Fe­ der, wenn er gegen den Zielanschluß gepreßt wird.
Wie sich der Vorderansicht gemäß Fig. 12A entnehmen läßt, ist der Basisbereich nach rechts und links ver­ längert. Aus der Seitenansicht gemäß Fig. 12B läßt sich ersehen, daß der Anschlußbereich dünner bemessen ist als der gerade Hauptbereich und der Basisbereich, wo­ durch er sich leicht verformen läßt und so die elasti­ sche Federkraft ausübt, wenn er gegen den Zielanschluß gepreßt wird. Die Dicke des Anschlußbereichs ist bei diesem Beispiel erheblich geringer als bei den in den Fig. 10 und 11 gezeigten Beispielen. Da hier zwei unter­ schiedliche Dickenabmessungen erzielt werden müssen, kann bei der Herstellung des Anschlußelements wenig­ stens zweimal eine Ablagerung leitfähiger Materialien erfolgen, um so zwei oder mehr Schichten leitfähigen Materials auszubilden. Das in Fig. 12 gezeigte Anschluß­ element weist dabei beispielsweise die folgenden Abmes­ sungen auf: a = 1.050, 00 µm, b = 330,00 µm, c = 200,00 µm, d = 50,00 µm, e = 150,00 µm, f = 10,00 µm, g = 50,00 µm und h = 10,00 µm.
Die Diagramme gemäß den Fig. 13A und 13B zeigen wiederum ein weiteres spezielles Ausführungsbeispiel des erfin­ dungsgemäßen Anschlußelements, wobei sich Fig. 13A er­ neut eine Vorder- und Fig. 13B eine Seitenansicht des Anschlußelements entnehmen läßt. Das Anschlußelement gemäß Fig. 13 besitzt ebenfalls einen Basisbereich mit einem oberen Ende, welches über die obere Außenfläche des in den Fig. 5 bis 7 gezeigten Anschlußsubstrats 20 hervorsteht, wenn das Anschlußelement am Substrat mon­ tiert ist, einen Anschlußbereich an einem unteren Ende zur Herstellung eines Kontakts mit der Oberfläche des Zielanschlusses sowie einen geraden Hauptbereich, der sich zwischen dem Basisbereich und dem Anschlußbereich erstreckt und in das in den Fig. 5 bis 7 gezeigte An­ schlußsubstrat 20 eingeschoben wird. Der Anschlußbe­ reich weist eine ganz besondere Form mit zwei schlau­ fenartigen Federn auf, wodurch er eine Anschlußkraft ausübt, wenn er gegen den Zielanschluß gepreßt wird.
Wie sich der Vorderansicht gemäß Fig. 13A entnehmen läßt, ist der Basisbereich nach rechts und links ver­ längert. Aus der Seitenansicht gemäß Fig. 13B läßt sich ersehen, daß der Anschlußbereich dünner bemessen ist als der Hauptbereich und der Basisbereich, wodurch er sich leicht verformt und so die elastische Federkraft ausübt, wenn er gegen den Zielanschluß gepreßt wird. Da wiederum zwei unterschiedliche Dickenabmessungen vor­ handen sind, kann auch hier bei der Herstellung des An­ schlußelements wenigstens zweimal eine Ablagerung leit­ fähigen Materials erfolgen, um unterschiedliche Dicken­ bereiche zu erzielen. Das in Fig. 13 gezeigte Anschluße­ lement weist dabei beispielsweise die folgenden Abmes­ sungen auf: a = 1.050,00 µm, b = 500,00 µm, c = 200,00 µm, d = 50,00 µm, e = 150,00 µm, f = 20,00 µm, g = 50,00 µm und h = 20,00 µm.
Die Fig. 14A bis 14L zeigen Schemadiagramme eines Bei- spiels für ein Herstellungsverfahren zur Erzeugung des erfindungsgemäßen Anschlußelements 30 (beispielsweise des Anschlußelements 303 gemäß Fig. 7). Wie sich Fig. 14A entnehmen läßt, wird zuerst eine Zusatzschicht 42 auf einem Substrat 40 ausgeformt, bei dem es sich üblicher­ weise um ein Siliziumsubstrat handelt, obwohl auch an­ dere dielektrische Substrate, wie etwa ein Glassubstrat und ein Keramiksubstrat, in Frage kommen. Die Zusatz­ schicht 42 wird dabei in einem Ablagerungsvorgang, etwa durch chemisches Aufdampfen (CVD), beispielsweise aus Siliziumdioxid (SiO2) hergestellt und dient in einem späteren Stadium des Herstellungsverfahrens zur Tren­ nung der Anschlußelemente 30 vom Siliziumsubstrat.
Auf der Zusatzschicht 42 wird sodann beispielsweise durch einen Verdampfungsschritt eine in Fig. 14B darge­ stellte Haftverstärkungsschicht 44 ausgebildet. Als Ma­ terial für die Haftverstärkungsschicht 44 kommen bei­ spielsweise Chrom (Cr) und Titan (Ti) mit einer Dicke von etwa 200 bis 1.000 Angström in Frage. Die Haftver­ stärkungsschicht 44 dient zur besseren Anhaftung einer in Fig. 14C gezeigten leitfähigen Schicht 46 am Silizi­ umsubstrat 40. Die leitfähige Schicht 46 besteht bei­ spielsweise aus Kupfer (Cu) oder Nickel (Ni) und weist eine Dicke von etwa 1.000 bis 5.000 Angström auf. Die leitfähige Schicht 46 bietet die bei einem später durchzuführenden Elektroplattiervorgang benötigte elek­ trische Leitfähigkeit.
Im nächsten Verfahrensschritt wird eine Fotolackschicht 48 auf der leitfähigen Schicht 46 ausgebildet und dar­ über eine Fotomaske 50 genau ausgerichtet, die dann mit ultraviolettem Licht (UV-Licht) belichtet wird, wie sich dies Fig. 14D entnehmen läßt. Die Fotomaske 50 zeigt ein zweidimensionales Bild des Anschlußelements 310, das auf der Fotolackschicht 48 entwickelt wird. Wie bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist, kann zu diesem Zweck sowohl positiver als auch negativer Foto­ lack eingesetzt werden. Wird positiver Fotolack verwen­ ciet, so härtet der durch die lichtundurchlässigen Be­ reiche der Maske 50 abgedeckte Fotolack nach der Be­ lichtung aus. Als Fotolack kann dabei beispielsweise Novolak (M-Kresol-Formaldehyd), PMMA (Polymethylmetacrylat), SU-8 und lichtempfindliches Po­ lyimid Verwendung finden. Im Entwicklungsschritt läßt sich sodann der belichtete Bereich des Fotolacks auflö­ sen und abwaschen, wobei eine mit einer Öffnung bzw. einem Muster "A" versehene Fotolackschicht 48 zurück­ bleibt, die in Fig. 14E gezeigt ist. Die Aufsicht gemäß Fig. 14F zeigt dementsprechend das dem Bild (d. h. der Form) des Anschlußelements 30 3 entsprechende Muster bzw. die Öffnung "A" in der Fotolackschicht 48.
Bei dem gerade beschriebenen Photolithographieverfahren kann anstelle des Einsatzes von UV-Licht in bekannter Weise auch eine Belichtung der Fotolackschicht 48 mit einem Elektronenstrahl oder mit Röntgenstrahlen erfol­ gen. Außerdem ist es auch möglich, das Bild der An­ schlußstruktur direkt auf die Fotolackschicht 48 zu schreiben, indem der Fotolack 48 mit einem Elektronen­ strahl, einem Röntgenstrahl oder einer Lichtquelle (Laser) zum Direktschreiben belichtet wird.
Im Muster "A" in der Fotolackschicht 48 wird nun zur Ausbildung des Anschlußelements 30 das Anschlußmate­ rial, beispielsweise Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Alumi­ nium (A1), Rhodium (Rh), Palladium (Pd), Wolfram (W) oder ein anderes Metall bzw. eine Nickel-Kobalt-Legie­ rung (NiCo-Legierung) oder andere Legierungskombinatio­ nen dieser Metalle (durch Elektroplattieren) abgela­ srert, wie sich dies Fig. 14 G entnehmen läßt. Vorzugs­ weise sollte sich das dabei verwendete Anschlußmaterial von dem für die leitfähige Schicht 46 verwendeten Mate­ rial unterscheiden, so daß beide unterschiedliche Ätz­ eigenschaften aufweisen, worauf später noch näher ein­ gegangen wird. Der in Fig. 14 G gezeigte überstehende Plattierungsbereich des Anschlußelementes 30 wird nun in einem Schleifschritt (Einebenungsschritt) gemäß Fig. 14H abgetragen.
Zur Herstellung der beispielsweise in den Fig. 10 bis 13 gezeigten, unterschiedliche Dickenabmessungen aufwei­ senden Anschlußelemente wird der beschriebene Prozeß wiederholt, um zwei oder mehr leitfähige Schichten aus­ zubilden. Dabei werden im einzelnen nach der Ausbildung einer ersten Schicht der Anschlußelemente (aus leitfä­ higem Material), falls nötig, die Verfahrensschritte gemäß den Fig. 14D bis 14H zur Ausbildung einer zweiten oder weiteren Schicht auf der ersten Schicht der An­ schlußelemente wiederholt.
Daraufhin wird in einem Fotolack-Abtragungsschritt ge- mäß Fig. 14I die Fotolackschicht 48 entfernt, wobei zur Entfernung der Fotolackschicht 48 üblicherweise ein chemisches Naßverfahren eingesetzt wird. Alternativ hierzu kann aber beispielsweise auch eine Abtragung auf Azetonbasis oder eine Plasma-O2-Abtragung durchgeführt werden. Wie sich Fig. 14J entnehmen läßt, wird nun die Zwischenschicht 42 so weggeätzt, daß das Anschlußele­ ment 30 vom Siliziumsubstrat 40 getrennt wird. Danach wird ein weiterer Ätzvorgang durchgeführt, in dem die Haftverstärkungsschicht 44 und die leitfähige Schicht 46 vom Anschlußelement 30 entfernt werden, wie sich dies Fig. 14K entnehmen läßt.
Die Ätzbedingungen lassen sich dabei derart auswählen, daß die Schichten 44 und 46, nicht jedoch das Anschluß­ element 30 einer Ätzung unterzogen wird. Anders ausge­ drückt, muß dabei, wie bereits erwähnt, als leitfähiges Material für das Anschlußelement 30 ein anderes Mate­ rial gewählt werden, als für die leitfähige Schicht 46, um die leitfähige Schicht 46 wegätzen zu können, ohne daß das Anschlußelement 30 in Mitleidenschaft gezogen wird. Schließlich ist das Anschlußelement 30 von allen anderen Materialien getrennt, wie dies in der Perspek­ tivansicht gemäß Fig. 14L gezeigt ist. Bei der Darstel­ lung des Herstellungsverfahrens in den Fig. 14A bis 14L ist nur ein Anschlußelement 30 gezeigt; in einem tatsächlich durchgeführten Herstellungsverfahren, wird, wie sich den Fig. 8A und 8B entnehmen läßt, allerdings gleichzeitig eine große Anzahl von Anschlußelementen hergestellt.
Die Schemadiagramme der Fig. 15A bis 15D zeigen ein Bei­ spiel für ein Herstellungsverfahren zur Erzeugung der erfindungsgemäßen Anschlußelemente. Bei diesem Beispiel wird ein Haftband (Zwischenplatte) 90 im Her­ stellungsverfahren eingesetzt, wobei die Anschlußele­ mente 30 vom Siliziumsubstrat 40 auf das Haftband 90 übertragen werden. Die Fig. 15A bis 15D zeigen nur einen späteren Abschnitt des Herstellungsverfahrens, bei dem das Haftband 90 Verwendung findet.
Fig. 15A läßt sich ein Verfahrensschritt entnehmen, der demjenigen gemäß Fig. 141 entspricht, wobei die Foto­ lackschicht 48 im Fotolackschicht-Abtragungsschritt entfernt wird. Danach wird - ebenfalls in dem in Fig. 15A gezeigten Verfahrensschritt - ein Haftband (Zwischenplatte) 90 derart auf eine obere Außenfläche des Anschlußelements 30 plaziert, daß das Anschlußele­ ment 30 am Haftband 90 anhaftet. Wie bereits weiter oben unter Bezugnahme auf Fig. 8B erwähnt wurde, schließt im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung der Begriff Haftband (Zwischenplatte) 90 auch andere Arten von Haftelementen, etwa einen Haftfilm oder eine Haftplatte etc., mit ein. Außerdem sind unter dem Be­ griff Haftband 90 auch all jene Elemente zu verstehen, die eine Anziehung auf das Anschlußelement 30 ausüben, wie etwa eine Magnetplatte, ein Magnetband oder eine elektrisch geladene Platte bzw. ein entsprechendes Band usw.
In dem in Fig. 15B gezeigten Verfahrensschritt wird die Zusatzschicht 42 derart weggeätzt, daß das am Haftband 90 anhaftende Anschlußelement 30 vom Siliziumsubstrat 40 getrennt ist. Daraufhin wird ein weiterer Ätzschritt in einer Weise durchgeführt, daß die Haftverstärkungs­ schicht 44 und die leitfähige Schicht 46 vom Anschluße­ lement 30 entfernt werden, wie dies in Fig. 15C gezeigt ist.
Wie bereits erwähnt, muß sich das für das Anschlußele­ ment 30 verwendete leitfähige Material von dem Material der leitfähigen Schicht unterscheiden, um einen Ätzvor­ gang an der leitfähigen Schicht 46 vornehmen zu können, ahne das Anschlußelement 30 in Mitleidenschaft zu zie­ hen. In den Fig. 15A bis 15C ist wiederum nur die Her­ stellung eines einzelnen Anschlußelements dargestellt, obwohl in einem tatsächlich durchgeführten Verfahren eine große Anzahl von Anschlußelementen gleichzeitig erzeugt wird, was bedeutet, daß hier auch eine große Anzahl von Anschlußelementen 30 auf das Haftband 90 übertragen und vom Siliziumsubstrat und anderen Mate­ rialen getrennt wird, wie dies der Aufsicht gemäß Fig. 15D zu entnehmen ist.
Die Fig. 16A bis 16N zeigen Schemadiagramme eines weite­ ren Beispiels für einen Herstellungsvorgang zur Erzeu­ gung des Anschlußelements 30, wobei die An­ schlußelemente auf das Haftband bzw. die Zwischenplatte übertragen werden. In dem in Fig. 16A dargestellten Ver­ fahrensschritt wird zunächst eine Elektroplattier- Grundschicht (d. h. eine leitfähige Schicht) 342 auf ei­ nem Substrat 340 ausgebildet, bei dem es sich üblicher­ weise um ein Silizium- oder ein Glassubstrat handelt. Die Grundschicht 342 besteht beispielsweise aus Kupfer (Cu) oder Nickel (Ni) und weist eine Dicke von bei­ spielsweise etwa 1.000 bis 5.000 Angström auf. Auf der Grundschicht 342 wird sodann, beispielsweise durch einen Zerstäubungsschritt, eine Chrom-Inconel-Schicht 344 ausgebildet, wie sich dies Fig. 16B entnehmen läßt.
Auf der Chrom-Inconel-Schicht 344 erzeugt man nun in dem in Fig. 16C gezeigten nächsten Verfahrensschritt ein leitfähiges Substrat 346, das beispielsweise aus Nic­ kel-Kobalt (NiCo) mit einer Dicke von etwa 100 bis 130 µm besteht. Nach Passivierung des leitfähigen Substrats 346 wird eine Fotolackschicht 348 mit einer Dicke von etwa 100 bis 120 µm auf dem leitfähigen Substrat 346 ausgebildet, wie dies in Fig. 16D gezeigt ist, und so­ dann eine Fotomaske 350 präzise derart ausgerichtet, daß die Fotolackschicht 348 in der in Fig. 16E gezeigten Weise mit ultraviolettem Licht (UV-Licht) bestrahlt werden kann. Die Fotomaske 350 weist ein zweidimensio­ nales Bild des Anschlußelements 30 auf, das auf der Oberfläche der Fotolackschicht 348 entwickelt wird.
Im Entwicklungsschritt läßt sich der belichtete Teil des Fotolacks auflösen und abwaschen, wobei eine Foto­ lackschicht 348 zurückbleibt, wie sie in Fig. 16F ge­ zeigt ist, die ein von der Fotomaske 350 übertragenes, das Bild (d. h. die Form) des Anschlußelements 30 (beispielsweise des in Fig. 7 gezeigten Anschlußelements 30 3) aufweisendes Plattiermuster besitzt. In dem in Fig. 16G gezeigten Verfahrensschritt wird das Material für das Anschlußelement mit einer Dicke von etwa 50 bis 60 µm in einem Elektroplattierschritt in das Plattier­ muster der Fotolackschicht eingebracht. Als leitfähiges Material kann dabei beispielsweise Nickel-Kobalt (NiCo) dienen. Das Nickel-Kobalt-Anschlußelementmaterial haf­ tet nicht fest an dem aus Nickel-Kobalt bestehenden leitfähigen Substrat 346 an.
Zur Herstellung von Anschlußelementen mit unterschied­ licher Dicke, wie sie in den Fig. 10 bis 13 gezeigt sind, durch Ausbildung von zwei oder mehr leitfähigen Schichten kann der beschriebene Prozess wiederholt wer­ den. Dabei werden im einzelnen nach der Bildung einer ersten Schicht der Anschlußelemente, falls nötig, die in den Fig. 16D bis 16G gezeigten Verfahrensschritte zur Ausbildung einer zweiten oder weiteren Schicht auf der ersten Schicht der Anschlußelemente wiederholt.
Im nächsten Verfahrensschritt wird die Fotolackschicht 348 in einem Fotolack-Abtragungsvorgang gemäß Fig. 16H entfernt. Wie sich Fig. 161 entnehmen läßt, wird sodann das leitfähige Substrat 346 von der auf dem Substrat 340 befindlichen Chrom-Inconel-Schicht 344 abgelöst. Bei dem leitfähigen Substrat 346 handelt es sich um ein dünnes Substrat, auf dem die Anschlußelemente 30 mit relativ schwacher Haftkraft gehaltert sind. Fig. 16J zeigt eine Aufsicht auf das mit den Anschlußelementen 30 versehene leitfähige Substrat 346.
Fig. 16K läßt sich ein darauffolgender Verfahrensschritt entnehmen, in dem ein Haftband (Zwischenplatte) 90 auf die oberen Außenflächen der Anschlußelemente 30 pla­ ziert wird. Die Haftkraft zwischen dem Haftband 90 und denn Anschlußelementen 30 ist größer als diejenige zwi­ schen den Anschlußelementen 30 und dem leitfähigen Sub­ strat 346, so daß die Anschlußelemente 30 vom Substrat 346 auf das Haftband 90 übertragen werden, wenn man das Haftband 90 vom biegsamen, leitfähigen Substrat 346 entfernt, wie sich dies Fig. 16L entnehmen läßt. Fig. 16M zeigt eine Aufsicht auf das mit den Anschlußelementen 30 versehene Haftband 90, während sich Fig. 16N eine Querschnittsansicht des mit den Anschlußelementen 30 versehenen Haftbandes 90 entnehmen läßt.
Bei den Fig. 17A und 17B handelt es sich um Schemadia­ gramme zur Darstellung eines Beispiels für ein Vorgehen zum Aufnehmen der Anschlußelemente 30 vom Haftband (Zwischenplatte) 90 und zum Plazieren der Anschlußele­ mente auf das Anschlußsubstrat 20. Der in den Fig. 17A und 17B gezeigte Aufnahme- und Plaziermechanismus wird in vorteilhafter Weise bei Anschlußelementen einge­ setzt, die durch das unter Bezugnahme auf die Fig. 15A bis 15D und die Fig. 1 GA bis 16N erläuterte erfindungs­ gemäße Verfahren unter Verwendung eines Haftbandes er­ zeugt wurden. Fig. 17A zeigt eine Vorderansicht des Auf­ nahme- und Plaziermechanismus 80, wobei die erste Hälfte der bei der Aufnahme- und Plazieroperation ab­ laufenden Vorgänge dargestellt ist, während sich Fig. 17B eine Vorderansicht des Aufnahme- und Plazierme­ chanismus 80 während der zweiten Hälfte der bei der Aufnahme- und Plazieroperation ablaufenden Vorgänge entnehmen läßt.
Bei diesem Beispiel besteht der Aufnahme- und Plazier­ mechanismus 80 aus einem Übertragungsmechanismus 84 zur Aufnahme und Plazierung der Anschlußelemente 30, beweg­ lichen Armen 86 und 87, die Bewegungen des Übertra­ gungsmechanismus 84 in X-, Y- und Z-Richtung erlauben, Tischen 81 und 82, deren Position sich in X-, Y- und Z- Richtung einstellen läßt, und einer Überwachungskamera 78, die beispielsweise einen CCD-Bildsensor umfaßt. Der Übertragungsmechanismus 84 ist mit einem Saugarm 85 versehen, der eine Ansaugung (Aufnahmeoperation) und Abgabe (Plazieroperation) der Anschlußelemente 30 durchführt. Die Saugkraft wird dabei beispielsweise durch einen negativen Druck, etwa ein Vakuum, erzeugt. Der Saugarm 85 dreht sich um einen festgelegten Winkel von beispielsweise 90°.
Im Betriebszustand werden das mit den Anschlußelementen 30 versehene Haftband 90 und das die Bondstellen (bzw. Durchkontaktlöcher) 32 aufweisende Substrat 20 auf den entsprechenden Tischen 81 und 82 des Aufnahme- und Pla­ ziermechanismus 80 positioniert. Wie sich Fig. 17A ent­ nehmen läßt, nimmt nun der Übertragungsmechanismus 80 das Anschlußelement 30 vom Haftband 90 durch die An­ saugkraft des Saugarms 85 auf. Nach Aufnahme des An­ schlußelements 30 dreht sich der Saugarm 85 um bei­ spielsweise 90°, wie dies in Fig. 17B dargestellt ist, wodurch die Anschlußelemente 30 aus einer horizontalen in eine vertikale Ausrichtung gebracht werden. Bei die- sem Ausrichtungsmechanismus handelt es sich nur um ein Beispiel, wobei einem Fachmann auf diesem Gebiet viele andere Möglichkeiten bekannt sind, die Ausrichtung der Anschlußelemente zu verändern. Der Übertragungsme­ chanismus 80 plaziert sodann das Anschlußelement 30 auf der Bondstelle (bzw. den Durchkontaktlöchern) 32 am Substrat 20. Das Anschlußelement 30 wird nun am An- schlußsubstrat 20 durch Anbonden an der Oberfläche oder durch Einschieben in die Durchkontaktlöcher angebracht.
Die Querschnittsansicht gemäß Fig. 18 zeigt ein Beispiel für eine Gesamtstapelstruktur zur Ausbildung einer Prüfanschlußanordnung unter Verwendung der erfindungs­ gemäßen Anschlußstruktur. Die Prüfanschlußanordnung fungiert als Schnittstelle zwischen dem Halbleiterbau­ teilprüfling (DUT) und einem Prüfkopf, wie er in Fig. 2 gezeigt ist. Bei diesem Beispiel umfaßt die Prüfan­ schlußanordnung bei der in Fig. 18 gezeigten Reihenfolge oberhalb der Anschlußstruktur eine Nadelkarte (Leitweg­ führungsplatte) 260 und einen Pogo-Pin-Block (bzw. einen Frog-Ring) 130. Die Anschlußstruktur besteht aus einer Vielzahl von auf dem Anschlußsubstrat 20 gehal­ terten Anschlußelementen 301. Ein Basisbereich 35 jedes Anschlußelements steht an einer oberen Außenfläche des Anschlußsubstrats 20 vor und dient dabei als Anschluß­ fleck.
Die Nadelkarte 260, der Pogo-Pin-Block 130 und die An­ schlußstruktur sind sowohl mechanisch als auch elek­ trisch miteinander verbunden und bilden so eine Prüfan­ schlußanordnung. Hierdurch entstehen elektrische Pfade vom Anschlußpunkt der Anschlußelemente 301 über die Ka­ bel 124 und das (in Fig. 2 dargestellte) Performance­ Board 120 bis zum Prüfkopf 100. Werden die Halbleiter­ scheibe 300 und die Prüfanschlußanordnung nun gegeneinandergepreßt, so entsteht eine elektrische Ver­ bindung zwischen dem Bauteilprüfling DUT (bzw. den An­ schlußflecken 320 auf der Scheibe 300) und dem Prüfsy­ stem.
Der Pogo-Pin-Block (bzw. Frog-Ring) 130 entspricht dem in Fig. 2 gezeigten Pogo-Pin-Block; er weist also eine große Anzahl von Pogo-Pins auf und bildet so eine Schnittstelle zwischen der Nadelkarte 260 und dem Per­ formance-Board 120. An oberen Enden der Pogo-Pins sind beispielsweise durch Koaxialkabel gebildete Kabel 124 angeschlossen, um über das Performance-Board 120 Si­ sinale an gedruckte Leiterplatten (Pinelektronik-Schalt­ karten) 150 im in Fig. 2 gezeigten Prüfkopf 100 zu über­ tragen. Die Nadelkarte 260 ist an ihrer Ober- und Un­ terseite jeweils mit einer großen Anzahl von Elektroden 262 bzw. 265 versehen. Im montierten Zustand stehen die Basisbereiche 35 der Anschlußelemente 30 in Kontakt mit den Elektroden 262. Die Elektroden 262 und 265 sind durch Verbindungsspuren 263 miteinander verbunden, um durch eine Auffächerung des Abstands der Anschlußstruk­ turen eine Anpassung an den Abstand der im Pogo-Pin- Block 130 angeordneten Pogo-Pins bewirken.
Die Querschnittsansicht gemäß Fig. 19 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Prüfanschlußanordnung, bei der die erfindungsgemäße Anschlußstruktur zum Einsatz kommt. Die Prüfanschlußanordnung fungiert wiederum als Schnittstelle zwischen dem Halbleiterbauteilprüfling (DUT) und einem Prüfkopf, wie er in Fig. 2 gezeigt ist. Bei diesem Beispiel umfaßt die Prüfanschlußanordnung ein leitfähiges Elastomerelement 250, eine Nadelkarte 260 und einen Pogo-Pin-Block (bzw. einen Frog-Ring) 130, die oberhalb der Anschlußstruktur angeordnet sind.
Das leitfähige Elastomerelement 250 befindet sich dabei zwischen der Anschlußstruktur und der Nadelkarte 260. Im montierten Zustand besteht ein Kontakt zwischen den Basisbereichen 35 der Anschlußelemente 30 und dem leit­ fähigen Elastomerelement 250. Das leitfähige Elastomer­ element 250 stellt die elektrische Verbindung zwischen cien Basisbereichen 35 der Anschlußelemente 301 und den Elektroden 262 der Nadelkarte 260 sicher, indem es Un­ ebenheiten bzw. vertikale Lücken zwischen beiden aus­ dleicht. Als leitfähiges Elastomerelement 250 dient eine dünne elastische Schicht mit einer großen Anzahl von in vertikaler Richtung verlaufenden leitfähigen Drähten. Das leitfähige Elastomerelement 250 besteht dabei beispielsweise aus einer dünnen Silizium-Gummi­ schicht und einer Vielzahl von Reihen von Metallfasern. Die Metallfasern (bzw. Metalldrähte) sind bei der Dar­ stellung gemäß Fig. 19 in vertikaler Richtung angeord­ net, d. h. sie verlaufen senkrecht zur horizontal ange­ ordneten dünnen Schicht des leitfähigen Elastomerele­ ments 250. Der Abstand zwischen den Metallfasern be­ trägt beispielsweise 0,05 mm oder weniger, während die dünne Silizium-Gummischicht eine Dicke von etwa 0,2 mm aufweist. Ein entsprechendes leitfähiges Elastomerele­ ment wird von der Firma Shin-Etsu Polymer Co. Ltd., Ja­ pan, hergestellt und ist im Handel erhältlich.
Die Querschnittsansicht gemäß Fig. 20 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Prüfanschlußanordnung, bei der die erfindungsgemäße Anschlußanordnung zum Einsatz kommt. Die Prüfanschlußanordnung entspricht dabei grundlegend der in Fig. 19 gezeigten Anordnung, wobei allerdings die Anschlußstruktur aus mehreren Anschlußstrukturblöcken (Anschlußsubstratblöcken) besteht. Zudem bestehen die Anschlußsubstratblöcke aus mehreren aufeinandergesta­ pelten Standard-Substraten. So umfaßt die Anschluß­ struktur gemäß Fig. 20 beispielsweise zwei Anschluß­ strukturblöcke (Anschlußsubstratblöcke) 20 1 und 20 2, die jeweils drei Siliziumstandardsubstrate 22 1, 22 2 und 22 3 umfassen.
Obwohl nur ein Anschlußelement dargestellt ist, ist am Anschlußsubstrat 20 tatsächlich eine Vielzahl von An- Elchlußelementen 30 1 derart angebracht, daß ein Ende je­ des Anschlußelements 30 1 in ein Durchkontaktloch 25 (siehe Fig. 21) des Substrats 22 eingeschoben ist. Übli­ cherweise besteht das Anschlußsubstrat 22 aus einer Si­ liziumscheibe, wobei allerdings auch andere dielektri­ sche Materialien, wie etwa Keramik, Glas, Polyimid etc. denkbar sind. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel be­ steht das Anschlußsubstrat 22 aus einem mehrere Schich­ ten umfassenden Substrat, welches mehrere Standardsili­ ziumscheiben, und zwar beispielsweise drei Scheiben 22 1, 22 2 und 22 3 umfaßt, die aufeinandergestapelt und aneinandergebondet sind. Das Hauptziel bei der Verwen­ dung mehrerer Siliziumscheiben ist die Herstellung ei­ nes ausreichend dicken Anschlußsubstrats ohne Erhöhung der Toleranzen der mechanischen Abmessungen. Die Anzahl der Siliziumscheiben läßt sich somit frei wählen, so daß je nach den speziellen Anforderungen des Entwurfs eine oder mehrere Scheiben eingesetzt werden können. Die Standardsiliziumscheiben weisen jeweils dieselbe Dicke, jedoch eine unterschiedliche äußere Form auf, um so einen beispielsweise durch Zähne und Vertiefungen gebildeten Eingriffmechanismus zu schaffen, wie sich dies Fig. 23 entnehmen läßt.
Die Querschnittsansicht gemäß Fig. 21 zeigt Einzelheiten der erfindungsgemäßen Anschlußstruktur, die in der in Fig. 20 gezeigten Prüfanschlußanordnung zum Einsatz kommt. Zur Anbringung des den mäander- oder hakenförmi­ gen Bereich aufweisenden Anschlußelements 301 am An­ schlußsubstrat 20 wird ein Ende des Anschlußelements in ein Durchkontaktloch 25 eingeschoben. Bei diesem Beispiel handelt es sich bei dem Anschlußsubstrat 20 um ein aus mehreren Schichten bestehendes Substrat, das drei Standardsiliziumscheiben 22 1, 22 2 und 22 3 umfaßt, welche aufeinandergestapelt und durch Schmelzbonden miteinander verbunden sind. Die Dicke der einzelnen Si­ liziumscheiben 22 1 bis 22 3 beträgt beispielsweise etwa 0,5 mm. Das Ende des Anschlußelements 30 1 steht über die Unterseite des Anschlußsubstrats 20 vor und bildet dabei den Anschlußfleck 35. Die Breitenabmessung des Anschlußflecks 35 beträgt beispielsweise 0,5 mm. Das Anschlußelement 30 1 weist einen flanschartigen Bereich 34 auf, der mit einem Absatz im Durchkontaktloch 25 in Paßeingriff kommt. An der Spitze des Anschlußelements 30 1 befindet sich ein Anschlußpunkt, der vorzugsweise zugeschärft ist, um die Reibwirkung gegen die Oberflä­ che des Zielanschlusses zu verstärken.
Im folgenden wird das Verfahren zur Herstellung eines aus drei Schichten bestehenden Substrats 20 und zur Ausbildung der darin vorgesehenen Durchkontaktlöcher entsprechend der Darstellung in Fig. 21 kurz erläutert. Hierfür werden zuerst die zweite Scheibe 22 2 und die dritte Scheibe 22 3 beispielsweise durch einen Silizium- Schmelzbondvorgang direkt zusammengebondet. Daraufhin werden die Scheiben 22 2 und 22 3 an der Vorder- und Rückseite poliert und es werden in einem Ätzvorgang durch diese Scheiben hindurchverlaufende Durchkontakt­ löcher erzeugt. Ein entsprechendes Tiefgrabenätzen läßt sich beispielsweise durch ein reaktives Ionenätzen un­ ter. Verwendung eines reaktiven Gas-Plasmas erzielen. Wie sich Fig. 21 entnehmen läßt, müssen die Abmessungen der Durchkontaktlöcher in den zweiten und dritten Scheiben 22 2 und 22 3 kleiner als die des flanschähnli­ chen Bereichs 34 des Anschlußelements 30 sein, damit in den Durchkontaktlöchern Abstufungen entstehen.
Nun werden die Vorder- und die Rückseite der ersten scheibe 221 poliert und durch das bereits erwähnte Wiefgrabenätzen durch diese Scheibe hindurchverlaufende ITurchkontaktlöcher 25 erzeugt. Zur Aufnahme des erwähn­ ten flanschartigen Bereichs 34 des Anschlußelements 30 werden die Abmessungen der Durchkontaktlöcher 25 der ersten Scheibe 22 1 dabei größer gewählt, als diejenigen der Durchkontaktlöcher in der zweiten und dritten Scheibe 22 2 und 22 3. Die erste Scheibe 22 1 wird nun fluchtend zur zweiten und und zur dritten Scheibe 22 2 und 22 3 ausgerichtet und an diese Scheiben durch Schmelzbonden angebondet. Zur Isolierung züchtet man Siliziumoxidschichten von beispielsweise wenigstens ei­ nem Mikrometer Dicke auf allen freiliegenden Oberflä­ chen des in der beschriebenen Weise erzeugten Anschluß­ substrats. Sodann wird das Anschlußelement 30 in die Durchkontaktlöcher 25 eingeschoben und darin, falls nö­ tig, durch ein Haftmittel fixiert.
Fig. 22 zeigt eine Perspektivansicht eines Beispiels für die erfindungsgemäßen Anschlußstruktur- bzw. Anschluß­ substratblöcke, welche jeweils eine große Anzahl von Anschlußelementen 30 aufweisen, die in dem in den Fig. 8A und 8B gezeigten Verfahren erzeugt wurden. Bei diesem Beispiel sind mehrere Anschlußstrukturblöcke 20 vorgesehen, die zur Herstellung einer Anschlußstruktur der gewünschten Größe und mit der gewünschten Anzahl an Anschlußelementen zusammengesetzt werden sollen. Jeder der in Fig. 22 gezeigten Anschlußstrukturblöcke weist Anschlußelemente auf, die in einer einzigen Reihe an­ geordnet sind; allerdings kann ein erfindungsgemäßer Anschlußstrukturblock auch mit Anschlußelementen verse­ hen sein, die in zwei oder mehr Reihen, d. h. in Form einer Matrix, angeordnet sind.
Wie bereits erwähnt, besteht eines der Merkmale der vorliegenden Erfindung in der Möglichkeit, eine Viel­ zahl von Anschlußstrukturblöcken 20 miteinander zu kom­ binieren, um eine Anschlußstruktur (Prüfanschlußanordnung) mit erhöhter Gesamtgröße und Anschlußelementzahl zu erzeugen. Bei dem in Fig. 22 ge­ zeigten Beispiel wurden vier Anschlußstrukturen 20 be­ reitgestellt, die miteinander verbunden werden sollen. Obwohl dies beim Beispiel gemäß Fig. 22 nicht darge­ stellt ist, weist jedes Anschlußsubstrat 22 einen Ver­ bindungs- bzw. Eingriffmechanismus auf, der beispiels­ weise durch Zähne an den äußeren Kanten des Substrats gebildet wird.
Fig. 23 zeigt eine Perspektivansicht der aus mehreren erfindungsgemäßen Anschlußstrukturblöcken gebildeten Anschlußstruktur. Bei diesem Beispiel wurden fünf An­ schlußsubstrate miteinander verbunden, um eine An­ schlußanordnung mit einer Gesamtgröße zu erzeugen, die einem ganzzahligen Vielfachen der Größe eines Anschluß­ strukturblocks entspricht. Aus Gründen der Übersicht­ lichkeit wurde auf eine Darstellung der Anschlußele­ mente auf den Anschlußsubstraten 22 verzichtet. Durch eine derartige Kombination der Anschlußsubstrate 22 er­ hält man eine Anschlußanordnung der gewünschten Größe, wobei die Größe der Anordnung beispielsweise derjenigen einer Zwölf-Inch-Halbleiterscheibe entspricht.
Bei dem gezeigten Beispiel sind die rechte und linke Kante des Anschlußsubstrats mit Eingriffszähnen 55 und -vertiefungen 65 versehen. Die Zähne 55 und Vertiefun­ gen 65 an der rechten und linken Kante sind einander identisch, wobei allerdings die Lage der Zähne 55 und cler Vertiefungen 65 jeweils um eine Einheit versetzt ist. Hierdurch läßt sich die linke Kante eines An- schlußsubstrats 22 paßgenau mit der rechten Kante eines anderen Anschlußsubstrats 22 zusammenfügen. Obwohl sich dies Fig. 23 nicht entnehmen läßt, ist an einem entfern­ ten Ende des Anschlußsubstrats 22 ein Vorsprung vorge­ sehen, der zu einer Nut 70 an einem nahen Ende eines anderen Anschlußsubstrats 22 komplementär ist. Anstelle von Vorsprüngen und Nuten können, wie an den bereits erwähnten rechten und linken Kanten, auch hier Zähne und Vertiefungen zum Einsatz kommen. Die Anschlußele­ mente 30 sind an den Anschlußsubstraten 22 in der in den Fig. 22 gezeigten Weise in den Durchkontaktlöchern 25 montiert.
Die erfindungsgemäße Anschlußstruktur besitzt eine sehr hohe Frequenzbandbreite und erfüllt so die Anforderun­ gen an die Halbleiterprüftechnik der nächsten Genera­ tion. Da eine große Anzahl an Anschlußelementen ohne manuelle Arbeitsschritte gleichzeitig auf einem Sub­ strat hergestellt wird, läßt sich eine hohe Qualität, Zuverlässigkeit und eine lange Lebensdauer hinsichtlich der Anschlußleistung erzielen. Da die Anschlußelemente zudem auf demselben Substratmaterial angeordnet sind, das auch beim Bauteilprüfling Verwendung findet, ist es zudem möglich, auf Temperaturveränderungen zurückge­ hende Positionierfehler zu kompensieren. Außerdem ist es hier auch möglich, durch Einsatz einer relativ ein­ fachen Technik eine große Anzahl an Anschlußelementen in horizontaler Ausrichtung auf dem Siliziumsubstrat herzustellen. Die erfindungsgemäß hergestellte An­ schlußstruktur ist kostengünstig und sehr effizient und bietet eine hohe mechanische Festigkeit und Zuverläs­ sigkeit. Die durch das erfindungsgemäße Verfahren er­ zeugte Anschlußstruktur läßt sich in vorteilhafter Weise beim Prüfen - und dabei auch für Voralte­ rungstests - von Halbleiterscheiben, ummantelten hoch­ integrierten Schaltungen, Mehrchip-Modulen usw. einset­ zen.

Claims (26)

1. Anschlußstruktur zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Zielanschlüssen, enthaltend
ein Anschlußsubstrat, durch dessen obere und un­ tere Oberflächen Durchkontaktlöcher verlaufen, eine Vielzahl von aus leitfähigem Material be­ stehenden und vertikal auf einer horizontalen Oberfläche des Anschlußsubstrats montierten An­ schlußelementen, von denen jedes eine im wesent­ lichen gerade Form aufweist und aus einem in vertikaler Richtung ausgerichteten und einen An­ schlußpunkt bildenden Spitzenbereich, einem in ein entsprechendes Durchkontaktloch am Anschluß­ substrat eingeschobenen Basisbereich und einem zwischen dem Spitzenbereich und dem Basisbereich vorgesehenen Federbereich besteht, welcher eine Anschlußkraft erzeugt, wenn die Anschlußstruktur gegen den Zielanschluß gepreßt wird; und
wobei der Federbereich zur Ausübung der An­ schlußkraft eine gebogene, schräge, mäanderför­ mige oder zickzackförmige Gestalt aufweist und eine obere Außenfläche des Basisbereichs von der Oberfläche des Anschlußsubstrats vorsteht und als ein Anschlußfleck zur elektrischen Verbin­ dung mit einem externen Bauteil dient.
2. Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei das An­ schlußsubstrat aus einem einzigen dielektrischen Substrat oder aus mehreren, aneinandergebondeten di­ elektrischen Substraten besteht und die Durchkon­ taktlöcher am Anschlußsubstrat durch einen Ätzvor­ gang hergestellt werden.
3. Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei jedes An­ schlußelement an seinem unteren Bereich eine flan­ schartige Form aufweist, durch die es sich in die Durchkontaktlöcher am Anschlußsubstrat einpassen läßt.
4. Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei das An­ schlußsubstrat aus einer einzigen Halbleiterscheibe besteht, an der Durchkontaktlöcher hergestellt wur­ den, um die Anschlußelemente durch die Halbleiter­ scheibe hindurch zu haltern.
5. Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei das An­ schlußsubstrat aus einer ersten und einer zweiten Halbleiterscheibe besteht, die zusammengebondet sind und an denen Durchkontaktlöcher hergestellt wurden, um die Anschlußelemente durch die Halbleiterscheiben hindurch zu haltern.
6. Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei das An­ schlußsubstrat aus drei Schichten von Halbleiter­ scheiben besteht, die zusammengebondet sind und an denen Durchkontaktlöcher hergestellt wurden, um die Anschlußelemente durch die Halbleiterscheiben hin­ durch zu haltern.
7. Anschlußstruktur nach Anspruch 6, wobei die drei Schichten des Anschlußsubstrats aus einer ersten, einer zweiten und einer dritten Halbleiterscheibe bestehen, wobei die zweite und dritte Halbleiter­ scheibe zusammengebondet wurden, durch diese Schei­ ben hindurch mit Hilfe eines Ätzvorgangs ein zweites Durchkontaktloch und an der ersten Halbleiterscheibe ein erstes Durchkontaktloch erzeugt wurde, das grö­ ßer war als das zweite Durchkontaktloch, und wobei die erste Halbleiterscheibe so zur zweiten Halblei­ terscheibe ausgerichtet wurde, daß die Positionen der Durchkontaktlöcher miteinander fluchteten, und sodann an dieser angebondet wurde.
8. Anschlußsubstrat nach Anspruch 1, wobei die An­ schlußelemente auf einer ebenen Oberfläche eines flachen Substrats in horizontaler Ausrichtung er­ zeugt und vom flachen Substrat entfernt und in ver­ tikaler Richtung am Anschlußsubstrat montiert wur­ den.
9. Anschlußsubstrat zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Zielanschlüssen nach Anspruch 1, wo­ bei das Anschlußsubstrat an seinen Außenkanten einen Eingriffmechanismus aufweist, durch den es sich zur Herstellung einer Anschlußanordnung beliebiger Größe an jeder beliebigen Kante mit anderen Anschlußsub­ straten verbinden läßt.
10. Anschlußstruktur nach Anspruch 9, wobei der Ein­ griffmechanismus Zähne und Vertiefungen umfaßt, die an Außenkanten des Anschlußsubstrats derart vorgese­ hen sind, daß die Eingriffszähne und -vertiefungen an einer Kante mit den Eingriffszähnen und -vertie­ fungen an einer gegenüberliegenden Kante eines ande­ ren Anschlußsubstrats zusammenpassen, wodurch sich eine Anordnung aus mehreren Anschlußsubstraten her­ stellen und so die eine gewünschte Größe, Form und Anzahl an Anschlußelementen umfassende Anschlußan­ ordnung erzeugen läßt.
11. Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei das An­ schlußsubstrat aus Silizium besteht.
12. Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei das An­ schlußsubstrat aus dielektrischem Material, wie etwa Polyimid, Keramik bzw. Glas, besteht.
13. Verfahren zur Herstellung einer Anschlußstruktur, enthaltend die folgenden Verfahrensschritte:
  • a) Ausbilden einer Zusatzschicht auf einer Oberflä­ che eines Substrats;
  • b) Ausbilden einer Fotolackschicht auf der auf dem Substrat befindlichen Zusatzschicht;
  • c) Ausrichten einer Fotomaske über der Fotolack­ schicht und Belichten der Fotolackschicht mit ultraviolettem Licht durch die Fotomaske, wobei die Fotomaske ein Bild von Anschlußelementen enthält;
  • d) Entwickeln von dem Bild der Anschlußelemente entsprechenden Mustern auf einer Oberfläche der Fotolackschicht;
  • e) Herstellen einer ersten Schicht der Anschlußele­ mente aus elektrisch leitfähigem Material in den in der Fotolackschicht vorgesehenen Mustern durch einen Elektroplattiervorgang;
  • f) Wiederholen der erwähnten Schritte b) bis e) auf der ersten Anschlußelementschicht zur Ausbildung einer weiteren Schicht der Anschlußelemente;
  • g) Abtragen der Fotolackschicht;
  • h) Entfernen der Zusatzschicht und der leitfähigen Schicht durch einen Ätzvorgang, wodurch die An­ schlußelemente vom Siliziumsubstrat getrennt werden; und
  • i) Montieren der Anschlußelemente auf einem An­ schlußsubstrat, welches Durchkontaktlöcher um­ faßt, die die Enden der Anschlußelemente derart aufnehmen, daß wenigstens ein Ende jedes An­ schlußelements als Anschlußfleck für eine elek­ trische Verbindung dient.
14. Verfahren zur Herstellung einer Anschlußstruktur, enthaltend die folgenden Verfahrensschritte:
  • a) Erzeugen einer Zusatzschicht auf einer Oberflä­ che eines Siliziumsubstrats;
  • b) Erzeugen einer Fotolackschicht auf der auf dem Substrat befindlichen Zusatzschicht;
  • c) Ausrichten einer Fotomaske über der Fotolack­ schicht und Belichten der Fotolackschicht mit ultraviolettem Licht durch die Fotomaske, wobei die Fotomaske ein Bild der Anschlußelemente um­ faßt;
  • d) Entwickeln von dem Bild der Anschlußelemente entsprechenden Mustern auf einer Oberfläche der Fotolackschicht;
  • e) Herstellen einer ersten Schicht der Anschlußele­ mente aus elektrisch leitfähigem Material in den in der Fotolackschicht vorgesehenen Mustern durch einen Elektroplattiervorgang;
  • f) Wiederholen der oben genannten Schritte b) bis e) auf der ersten Anschlußelementschicht zur Herstellung einer zweiten bzw. weiteren Schicht der Anschlußelemente;
  • g) Abtragen der Fotolackschicht;
  • h) Plazieren eines Haftbandes auf den Anschlußele­ menten in einer Weise, daß obere Außenflächen der Anschlußelemente am Haftband anhaften;
  • i) Entfernen der Zusatzschicht und der leitfähigen Schicht durch einen Ätzvorgang, wodurch die am Haftband anhaftenden Anschlußelemente vom Sili­ ziumsubstrat getrennt werden; und
  • j) Montieren der Anschlußelemente an einem An­ schlußsubstrat, welches Durchkontaktlöcher zur Aufnahme der Enden der Anschlußelemente umfaßt, wobei wenigstens ein Ende jedes Anschlußelements als Anschlußfleck für eine elektrische Verbin­ dung dient.
15. Verfahren zur Herstellung einer Anschlußstruktur, enthaltend die folgenden Verfahrensschritte:
  • a) Erzeugen eines leitfähigen Substrats aus elek­ trisch leitfähigem Material auf einem dielektri­ schen Substrat;
  • b) Erzeugen einer Fotolackschicht auf dem leitfähi­ gen Substrat;
  • c) Ausrichten einer Fotomaske über der Fotolack­ schicht und Belichten der Fotolackschicht mit ultraviolettem Licht durch die Fotomaske, wobei die Fotomaske ein Bild der Anschlußelemente um­ faßt;
  • d) Entwickeln von dem Bild der Anschlußelemente entsprechenden Mustern auf einer Oberfläche der Fotolackschicht;
  • e) Herstellen einer ersten Schicht der Anschlußele­ mente aus elektrisch leitfähigem Material in den in der Fotolackschicht vorgesehenen Mustern durch einen Elektroplattiervorgang;
  • f) Wiederholen der oben erwähnten Schritte b) bis e) auf der ersten Anschlußelementschicht zur Ausbildung einer zweiten bzw. weiteren Anschluß­ elementschicht;
  • g) Abtragen der Fotolackschicht;
  • h) Ablösen des mit Anschlußelementen versehenen leitfähigen Substrats vom dielektrischen Sub­ strat;
  • i) Plazieren eines Haftbandes auf den auf dem leit­ fähigen Substrat angeordneten Anschlußelementen in einer solchen Weise, daß obere Außenflächen der Anschlußelemente am Haftband anhaften, wobei die Haftkraft zwischen den Anschlußelementen und dem Haftband größer ist als diejenige zwischen den Anschlußelementen und dem leitfähigen Sub­ strat;
  • j) Ablösen des leitfähigen Substrats, wodurch die am Haftband anhaftenden Anschlußelemente vom leitfähigen Substrat getrennt werden; und
  • k) Montieren des Anschlußelements an einem An­ schlußsubstrat, welches ein Durchkontaktloch um­ faßt, in einer solchen Weise, daß ein Ende des Anschlußelements von der gegenüberliegenden Oberfläche des Anschlußsubstrats vorsteht.
16. Prüfanschlußanordnung zur Herstellung einer elektri­ schen Verbindung mit Zielkontakten, enthaltend:
ein Anschlußsubstrat, auf dessen einer Oberflä­ che eine Vielzahl von Anschlußelementen montiert ist,
eine Nadelkarte zur Halterung des Anschlußsub­ strats und zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den Anschlußelementen und auf der Nadelkarte vorgesehenen Elektroden; so­ wie
einen Pinblock, der eine Vielzahl von Anschluß­ pins aufweist, die als Schnittstelle zwischen der Nadelkarte und einem Halbleiterprüfsystem dienen, wenn der Pinblock an der Nadelkarte an­ gebracht ist,
wobei die Anschlußelemente vertikal auf einer horizontalen Oberfläche des Anschlußsubstrats montiert sind und wobei jedes Anschlußelement eine im wesentlichen gerade Form aufweist und einen in vertikaler Richtung vorstehenden und einen Anschlußpunkt bildenden Spitzenbereich, einen in ein am Anschlußsubstrat vorgesehenes entsprechendes Durchkontaktloch eingeschobenen Basisbereich und einen zwischen dem Spitzenbe­ reich und dem Basisbereich vorgesehenen Federbe­ reich umfaßt, der eine Anschlußkraft erzeugt, wenn das Anschlußelement gegen den Zielanschluß gepreßt wird; und
wobei der Federbereich zur Ausübung der An­ schlußkraft eine gebogene, schräge, mäanderför­ mige oder zickzackförmige Gestalt aufweist und wobei eine obere Außenfläche des Basisbereichs über die Oberfläche des Anschlußsubstrats vor­ steht und als ein Anschlußfleck zur elektrischen Verbindung mit einem externen Bauteil dient.
17. Prüfanschlußanordnung nach Anspruch 16, weiterhin enthaltend eine leitfähiges Elastomerelement, das zwischen dem Anschlußsubstrat und der Nadelkarte vorgesehen ist und zur Herstellung einer elektri­ schen Verbindung zwischen der oberen Außenfläche des Basisbereichs des Anschlußelements und der Elektrode der Nadelkarte dient.
18. Prüfanschlußanordnung nach Anspruch 16, wobei das Anschlußsubstrat aus einer einzigen oder aus mehre­ ren, aneinandergebondeten Halbleiterscheiben besteht und die Durchkontaktlöcher am Anschlußsubstrat durch einen Ätzvorgang hergestellt wurden.
19. Prüfanschlußanordnung nach Anspruch 16, wobei jedes Anschlußelement an seinem unteren Bereich mit einer flanschartigen Form versehen ist, durch die es sich in die Durchkontaktlöcher am Anschlußsubstrat ein­ passen läßt.
20. Prüfanschlußanordnung Anspruch 16, wobei das An­ schlußsubstrat aus einer einzigen Halbleiterscheibe besteht, an der Durchkontaktlöcher hergestellt wur­ den, um die Anschlußelemente durch die Halbleiter­ scheibe hindurch zu haltern.
21. Prüfanschlußanordnung nach Anspruch 16, wobei das Anschlußsubstrat aus einer ersten und einer zweiten Halbleiterscheibe besteht, die zusammengebondet sind und an denen Durchkontaktlöcher hergestellt wurden, um die Anschlußelemente durch die Halbleiterscheiben hindurch zu haltern.
22. Prüfanschlußanordnung Anspruch 16, wobei das An­ schlußsubstrat aus drei Schichten von Halbleiter­ scheiben besteht, die zusammengebondet sind und an denen Durchkontaktlöcher hergestellt wurden, um die Anschlußelemente durch die Halbleiterscheiben hin­ durch zu haltern.
23. Prüfanschlußanordnung nach Anspruch 22, wobei die drei Schichten des Anschlußsubstrats aus einer er­ sten, einer zweiten und einer dritten Halbleiter­ scheibe bestehen, wobei die zweite und dritte Halb­ leiterscheibe zusammengebondet wurden, durch diese Scheiben hindurch mit Hilfe eines Ätzvorgangs ein zweites Durchkontaktloch und an der ersten Halblei­ terscheibe ein erstes Durchkontaktloch erzeugt wurde, das größer war als das zweite Durchkontakt­ loch, und wobei die erste Halbleiterscheibe so zur zweiten Halbleiterscheibe ausgerichtet wurde, daß die Positionen der Durchkontaktlöcher miteinander fluchteten, und sodann an dieser angebondet wurde.
24. Prüfanschlußanordnung nach Anspruch 16, wobei die Anschlußelemente auf einer ebenen Oberfläche eines flachen Substrats in horizontaler Ausrichtung er­ zeugt und vom flachen Substrat entfernt und in ver­ tikaler Richtung am Anschlußsubstrat montiert wer­ den.
25. Prüfanschlußanordnung nach Anspruch 16, wobei das Anschlußsubstrat an seinen Außenkanten einen Ein­ griffmechanismus aufweist, durch den es sich zur Herstellung einer Anschlußanordnung beliebiger Größe an beliebigen Kanten mit anderen Anschlußsubstraten verbinden läßt.
26. Prüfanschlußanordnung nach Anspruch 25, wobei der Eingriffmechanismus Zähne und Vertiefungen umfaßt, die an Außenkanten des Anschlußsubstrats derart vor­ gesehen sind, daß die Eingriffszähne und -vertiefun­ gen an einer Kante mit den Eingriffszähnen und -ver­ tiefungen an einer gegenüberliegenden Kante eines anderen Anschlußsubstrats zusammenpassen, wodurch sich eine Anordnung aus mehreren Anschlußsubstraten herstellen und so die eine gewünschte Größe, Form und Anzahl an Anschlußelementen umfassende Anschluß­ anordnung erzeugen läßt.
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