DE19648475A1

DE19648475A1 - Mikrokontaktstiftstruktur, diese verwendende Prüfkarte und Herstellungsverfahren

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Publication number: DE19648475A1
Application number: DE19648475A
Authority: DE
Inventors: Takashi Watanabe; Minako Yoshida
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1995-11-22
Filing date: 1996-11-22
Publication date: 1997-06-05
Anticipated expiration: 2016-11-23
Also published as: DE19648475B4; US6174744B1; KR970030587A; US6072190A; TW310369B; JPH09148389A; JP3838381B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Strukturen einer Prüfkarte und eines Klein- oder Mikrokontaktstifts, der auf der Prüfkarte angeordnet ist, wobei diese zum Prüfen der Funktion oder des Leistungsvermögens eines auf einem Halb leiterwafer oder einer Halbleiterscheibe ausgebildeten Halb leiter-IC-Bausteins verwendet werden, und ein Verfahren zum Herstellen der Prüfkarte und der Kontaktstifte. Die Erfin dung betrifft insbesondere eine Struktur eines Mikrokontakt stifts und einer Prüfkarte mit einer großen Anzahl von Mi krokontaktstiften, um auf einer Halbleiterscheibe angeordne te hochdichte Halbleiter-IC-Bausteine zu prüfen. Unter Prüf karte wird erfindungsgemäß insbesondere eine Nadelkarte ver standen, z. B. eine Nadelkarte zum Testen von Wafern auf ei nem Sondenmeßplatz.

Beim Prüfen einer auf einer Halbleiterscheibe (Wafer), wie beispielsweise einer Siliziumscheibe, angeordneten inte grierten Halbleiterschaltung wird eine besondere Vorrich tung, wie beispielsweise eine Wafer-Prüfvorrichtung verwen det, die eine Prüfkarte mit mehreren Kontaktstiften auf weist. Durch die Kontaktstifte werden elektrische Verbindun gen mit Elektroden auf der Oberfläche der Scheibe herge stellt, um Signale zwischen den Kontaktstiften und den Elek troden zu übertragen. Die Fig. 4 und 5 zeigen ein Bei spiel einer Struktur einer herkömmlichen Prüfkarte zum Prü fen einer solchen auf einer Halbleiterscheibe angeordneten integrierten Halbleiterschaltung.

In Fig. 4 weist die Prüfkarte Kontaktstifte 19, eine Isolierplatte 17 und Koaxialkabel 18 zum Prüfen eines auf einer Siliziumscheibe (Wafer) 1 ausgebildeten Halbleiterbau steins 7 auf. Der zu prüfende Halbleiterbaustein 7 weist mehrere Elektroden 2, wie beispielsweise Anschlußflächen, auf seiner Oberfläche auf.

Die Kontaktstifte 19 werden in diesem Fall als Pogo- Stifte bezeichnet, die elastisch sind und eine Teleskop struktur aufweisen. Jeder der Kontaktstifte 19 ist so ange ordnet, daß er der entsprechenden Elektrode 2 des zu prüfen den Bausteins 7 zugewandt ist bzw. gegenüberliegt. Die elek trische Verbindung wird hergestellt, wenn die Enden der Kon taktstifte 19 auf die Elektroden 2 gedrückt werden. Die Iso lierplatte 7 dient dazu, die Kontaktstifte 19 auf eine vor gegebene Position einzustellen und die Kontaktstifte in die ser Position zu fixieren. Die Koaxialkabel 18 sind mit den oberen Abschnitten der Kontaktstifte 19 verbunden, um eine elektrische Verbindung zwischen dem zu prüfenden Baustein 7 und einem in einem Blockdiagramm von Fig. 7 dargestellten Prüfsystem 28 herzustellen.

Fig. 5 zeigt ein anderes Beispiel einer herkömmlichen Prüfkarte. Die Prüfkarte von Fig. 5 weist mehrere Elektro denanschlüsse 21, eine Membran 20, einen Prüfrahmen 22, Schrauben 23 und Koaxialkabel 18 auf. Die höckerförmigen Elektrodenanschlüsse 21 sind auf der Oberfläche der Membran 20 so ausgebildet, daß sie mit den Elektroden des zu prüfen den Bausteins auf der Siliziumscheibe 1 in Kontakt zu kom men. Außer den Elektrodenanschlüssen 21 weist die Membran 20 außerdem mit den Anschlüssen 21 verbundene Schaltungsmuster zum Übertragen elektrischer Signale auf. D.h., die Elektro denanschlüsse 21 sind mit den entsprechenden Koaxialkabeln 18 durch die Schaltungsmuster verbunden.

Ein Plunger bzw. Kolben 24, Schrauben 23, eine Feder 25 und ein Drucksensor 26 sind vorgesehen, um Auf- und Abwärts bewegungen der Elektrodenanschlüsse 21 und der Membran 20 zu veranlassen. Dadurch werden die Elektrodenanschlüsse 21 auf die Elektroden gedrückt, um elektrische Verbindungen dazwi schen herzustellen. Ein Prüfrahmen 22 hält die verschiedenen vorstehend erwähnten Komponenten und ermöglicht die Auf- und Abwärtsbewegungen der Elektrodenanschlüsse 21.

Die Position der Elektrodenanschlüsse 21 bezüglich der Elektroden 2 auf dem zu prüfenden Baustein 7 wird durch Po sitionieren des Plungers 24 durch die Schrauben 23 in verti kaler und horizontaler Richtung eingestellt. Dadurch können die elektrischen Signale zwischen dem gerade geprüften Halb leiterbaustein 7 und dem Halbleiterprüfsystem 28 (Fig. 7) über die Koaxialkabel 18 übertragen werden.

Aufgrund der zunehmenden Dichte und der zunehmenden Be triebs- oder Arbeitsgeschwindigkeit integrierter Halbleiter schaltungen, müssen Prüfkarten zum Prüfen der auf der Halb leiterscheibe angeordneten integrierten Schaltungen in einer höheren Dichte angeordnete Kontaktstifte mit einer besseren Impedanzanpassung an den Verbindungspunkten aufweisen. Au ßerdem muß durch die Kontaktstifte auf der Prüfkarte auf grund der zunehmenden Dichte und des zunehmenden Integrati onsgrades der integrierten Schaltungen auch dann ein ausrei chender elektrischer Kontakt mit den Elektroden auf der Scheibe aufrechterhalten werden, wenn die Flachheit oder Ebenheit der Scheibe schwankt oder vermindert wird.

Wenn die Elektroden 2 des zu prüfenden Bausteins 7 Alu miniumelektroden sind, muß außerdem, um den elektrischen Kontakt zwischen den Elektroden 2 und den Kontaktstiften auf der Prüfkarte zu gewährleisten, eine Schrubb- oder Abreib funktion zum Entfernen eines Oxidfilms auf der Oberfläche der Elektrode 2 bereitgestellt werden. Durch diese Schrubb- oder Abreibfunktion kann ein ausreichender zuverlässiger elektrischer Kontakt aufrechterhalten werden.

Bei einer herkömmlichen Prüfkarte unter Verwendung der in Fig. 4 dargestellten Kontaktstifte 19 kann die Spitze des Kontaktstiftes 19 klein genug ausgebildet werden, so daß sie der Größe der Elektrode 2 auf der Scheibe angepaßt ist. Weil der Kontaktstift 10 jedoch eine ausreichende Größe auf weisen muß, um eine ausreichende mechanische Steifigkeit oder Stabilität zu erhalten, und Zwischenräume oder Abstände für die Verbindung mit den Koaxialkabeln 18 bereitgestellt werden müssen, ist der minimale Abstand zwischen den Kon taktstiften 19 auf etwa 1 mm begrenzt.

Bei einer herkömmlichen Prüfkarte unter Verwendung der in Fig. 5 dargestellten Elektrodenanschlüsse 21 auf der Membran 20 kann die Dichte der Elektrodenanschlüsse höher sein als die bei der Prüfkarte unter Verwendung der in Fig. 4 dargestellten Kontaktstifte 19 erhaltene Dichte. Die Dich te der in Fig. 5 dargestellten Struktur ist jedoch noch im mer auf etwa 0.5 mm begrenzt. Außerdem ist das in Fig. 5 dargestellte Beispiel nicht dazu geeignet, die Verminderung der Flachheit oder Ebenheit der Scheibenoberfläche geeignet auszugleichen, weil die Elektrodenanschlüsse 21 nicht von einander unabhängig sind. Aus dem gleichen Grund ist die Schrubb- oder Abreibfunktion zum Entfernen des Oxidfilms der Elektroden des zu prüfenden Bausteins nicht verfügbar.

Daher ist die herkömmliche Prüfkarte unter Verwendung oder Pogo-Kontaktstifte oder der Membran mit den Anschlüssen nicht dazu geeignet, die Anforderungen zu erfüllen, die durch neue integrierte Halbleiterbausteine mit einem sehr kleinen Abstand zwischen den Elektroden an die Karte ge stellt werden. Daher ist es erforderlich, eine Prüfkarte und eine Kontaktstiftstruktur bereitzustellen, bei denen ein neues Verfahren verwendet wird, um die Dimensionierungsgren zen zu überwinden und die durch den hochdichten Halbleiter baustein vorgegebenen, an die Kontaktstruktur gestellten An forderungen zu erfüllen.

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kontaktstruktur zum elektrischen Verbinden eines Kon taktstiftes mit einer Elektrode eines auf einer Halbleiter scheibe (Wafer) ausgebildeten zu prüfenden Bausteins bereit zustellen, bei der der Abstand zwischen benachbarten Kon taktstiften vermindert ist, um einen hochdichten Halbleiter baustein zu prüfen.

Ferner wird eine Kontaktstruktur zum stabilen und zu verlässigen elektrischen Verbinden eines Kontaktstifts mit einer Elektrode eines zu prüfenden Bausteins bereitgestellt, indem die Schwankungen der Flachheit oder Ebenheit der Elek troden des zu prüfenden Bausteins ausgeglichen werden.

Außerdem wird eine Kontaktstruktur zum stabilen und zu verlässigen elektrischen Verbinden eines Kontaktstiftes mit einer Elektrode eines zu prüfenden Bausteins durch Schrubben oder Abreiben einer Oberfläche der Elektrode durch den Kon taktstift bereitgestellt.

Ferner werden eine Prüfkarte mit einer erfindungsgemä ßen Kontaktstruktur und ein Verfahren zum Herstellen der er findungsgemäßen Kontaktstruktur bereitgestellt.

Die erfindungsgemäße Kontaktstruktur weist einen an ei nem Ende eines in vertikaler Richtung beweglichen Streifens ausgebildeten Mikrokontaktstift mit elektrischer Leitfähig keit und ein auf dem Streifen ausgebildetes Piezoelement oder piezoelektisches Element auf, durch das der Streifen in vertikaler Richtung bewegt wird. Der Streifen besteht vor zugsweise aus Silizium, auf dessen Oberfläche eine leitfähi ge dünne Schicht ausgebildet ist, und der Mikrokontaktstift ist vorzugsweise pyramidenförmig. Das piezoelektrische Ele ment ist vorzugsweise eine auf einer oberen Fläche des Streifens oder auf der oberen und der unteren Fläche des Streifens angeordnete Zweielement- oder Doppelkristallplat te.

Ferner wird eine Prüfkarte zum Herstellen elektrischer Verbindungen zwischen Elektroden mehrerer auf einer Scheibe angeordneter Halbleiterschaltungen und einem Halbleiter prüfsystem bereitgestellt. Die Prüfkarte wird gebildet aus: mehreren Mikrokontaktstiften, die auf entsprechenden Strei fen ausgebildet sind und relativ zu den Elektroden aller Halbleiterschaltungen auf der Scheibe angeordnet sind, wobei jeder der Mikrokontaktstifte elektrisch leitfähig ist und an einem Ende jedes der Streifen ausgebildet ist und jeder Streifen in vertikaler Richtung beweglich ist, und wobei mehrere piezoelektrische Elemente auf den Streifen ausgebil det sind, um die entsprechenden Streifen in vertikaler Rich tung zu bewegen; und einer Multiplexschaltung zum Auswählen einer Gruppe von Mikrokontaktstiften, um Signale zwischen ausgewählten der Halbleiterbausteine und dem Halbleiter prüfsystem zu übertragen.

Ferner wird ein Verfahren zum Herstellen der Kontakt struktur durch ein Halbleiterherstellungsverfahren bereitge stellt.

Erfindungsgemäß ist jeder der erfindungsgemäßen Mikro kontaktstifte aufgrund seiner Struktur unabhängig von den anderen elastisch. Daher können durch die Kontaktstifte Schwankungen der Oberflächenflachheit des auf der Scheibe angeordneten zu prüfenden Halbleiterbausteins ausgeglichen werden. Weil die Kontaktstifte voneinander unabhängig sind und getrennt aufwärts und abwärts beweglich sind, kann die Abreib- oder Schrubbfunktion bezüglich den Elektrodenober flächen bereitgestellt werden. Daher wird durch den erfin dungsgemäßen Kontaktstift ein sehr stabiler und zuverlässi ger elektrischer Kontakt erreicht.

Außerdem kann die Prüfkarte so hergestellt werden, daß alle auf einer Scheibe ausgebildeten Halbleiterschaltungen abgedeckt werden. Die Prüfkarte weist eine Multiplexschal tung auf, um elektrische Verbindungen zwischen der gerade geprüften Halbleiterschaltung und dem Halbleiterprüfsystem zu schalten. Bei dieser Anordnung können ohne Verwendung ei nes X-Y-Tischs durch Auswählen der zu prüfenden Halbleiter schaltung alle Halbleiterschaltungen geprüft werden. Daher ist während des Prüfvorgangs keine mechanische Positionie rung erforderlich, wodurch die Positionierungsgenauigkeit zwischen den Kontaktstiften und dem gerade geprüften Bau stein verbessert und dadurch die Gesamtzeit für den Prüfvor gang vermindert wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert,

Fig. 1 zeigt eine Teilquerschnittansicht zum Darstel len einer erfindungsgemäßen Prüfkarte, wobei die Prüfkarte aus drei Siliziumsubstratschichten für zwei Elektrodenreihen gebildet wird, die sich auf dem zu prüfenden Halbleiterbau stein parallel erstrecken.

Fig. 2 zeigt eine Querschnittansicht zum Darstellen eines Beispiels einer Anordnung, bei der eine Prüfkarte ein stückig derart ausgebildet ist, daß sie eine große Anzahl von erfindungsgemäßen Mikrokontaktstiften aufweist, die al len auf der Scheibe ausgebildeten zu prüfenden Halbleiter bausteinen zugeordnet sind;

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Prüfkar te von Fig. 2, bei der die Mikrokontaktstifte allen auf der Scheibe ausgebildeten zu prüfenden Bausteinen zugeordnet sind;

Fig. 4 zeigt eine Querschnittansicht zum Darstellen einer Kontaktstruktur einer herkömmlichen Prüfkarte; Fig. 5 zeigt eine Querschnittansicht zum Darstellen einer Kontaktstruktur einer anderen herkömmlichen Prüfkarte;

Fig. 6 zeigt ein Diagramm zum Darstellen eines Bei spiels eines Verfahrens zum Herstellen eines erfindungsgemä ßen Mikrokontaktstiftes;

Fig. 7 zeigt ein schematisches Blockdiagramm zum Dar stellen einer elektrischen Verbindung, wobei mehrere zu prü fende Halbleiterbausteine gemäß einer anderen Ausführungs form der Erfindung, bei der Mikrokontaktstifte und ein Mul tiplexer vorgesehen sind, nacheinander geprüft werden; und

Fig. 8 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen des erfindungsgemäßen Mikrokon taktstifts.

Nachstehend wird unter Bezug auf Fig. 1 die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Fig. 1 zeigt eine Teilquerschnittansicht zum Darstellen einer erfindungsgemäßen Prüfkarte, wobei die Prüfkarte aus drei Siliziumsubstratschichten gebildet wird, um einen elektri schen Kontakt mit zwei auf dem zu prüfenden Halbleiterbau stein ausgebildeten, sich parallel erstreckenden Elektroden reihen herzustellen.

In der Querschnittansicht von Fig. 1 weist eine Prüf karte 3 eine dreischichtige Struktur aus drei Silizium substraten auf, einem ersten Substrat 8, einem zweiten Substrat 10 und einem dritten Substrat 15. Ein Streifen oder Träger bzw. Ausleger 4 ist durch ein geeignetes Verfahren, wie beispielsweise maschinelle Fein- oder Mikrobearbeitung, auf dem ersten Siliziumsubstrat ausgebildet. Der Streifen 4 ist in einer Aufwärts- und Abwärtsrichtung elastisch.

Wie in Fig. 2 dargestellt, weist der zu prüfende Bau stein 7 auf der Halbleiterscheibe 1 Elektroden 2 auf. Ein Mikrokontaktstift 5 ist an einem Ende jedes der Streifen 4 so ausgebildet, daß er der entsprechenden Elektrode 2 auf dem zu prüfenden Baustein 7 gegenüberliegt. Auf der Oberflä che des Mikrokontaktstifts 5 ist eine leitfähige Schicht ausgebildet, um zu gewährleisten, daß der Mikrokontaktstift elektrisch leitfähig ist. Der Mikrokontaktstift 5 und das dritte Siliziumsubstrat 15 sind über eine Öffnung 9₁ elek trisch verbunden.

Ein piezoelektrisches Element oder Piezoelement 6 ist in Sandwichweise auf dem Streifen 4 angeordnet. Das piezo elektrische Element 6 weist eine Dünnschichtform auf und ist vom Streifen 4 isoliert. Eine Treiberschaltung 11 für das piezoelektrische Element ist auf dem dritten Silizium substrat 15 ausgebildet. Eingangsanschlüsse des piezoelek trischen Elements 6 sind mit der Treiberschaltung 11 für das piezoelektrische Element über eine Öffnung 9₂ verbunden. Wenn die Treiberschaltung 11 dem piezoelektrischen Element 6 ein elektrisches Signal zuführt, wird durch das piezoelek trische Element 6 eine Aufwärts- bzw. Abwärtsbewegung des Streifens 4 erzeugt.

Um die Aufwärts- bzw. Abwärtsbewegung des Streifens 4 und dadurch des Mikrokontaktstifts 5 zu gewährleisten, ist das zweite Siliziumsubstrat 10 ausgeschnitten, um eine Ver tiefung für den Mikrokontaktstift 5 zu bilden. Das zweite Siliziumsubstrat 10 wird außerdem dazu verwendet, eine inne re Schaltung 30 zum Übertragen verschiedener Signale an zu ordnen, wie beispielsweise Multiplexsignale zum Schalten der Signale in der Prüfkarte. Wie vorstehend beschrieben, wird das dritte Siliziumsubstrat 15 zum Anordnen der Treiber schaltung 11 für das piezoelektrische Element verwendet. Das dritte Siliziumsubstrat 15 wird außerdem zusammen mit dem zweiten Siliziumsubstrat 10 zum Anordnen eines Schaltungsmu sters 34 verwendet, das eine Multiplexschaltung 34 aufweist.

Die Treiberschaltung 11 für das piezoelektrische Ele ment ist für jeden zu prüfenden Baustein vorgesehen. Typi scherweise wird durch einen Hochspannungsgenerator in der Treiberschaltung 11 ein Treibersignal von mehreren zehn Volt erzeugt. Das Treibersignal wird mehreren der piezoelektri schen Elemente 6 zugeführt, so daß die Kontaktstifte 5, die so angeordnet sind, daß sie auf die Elektroden 2 auf dem zu prüfenden Baustein 7 treffen, bewegt werden und mit den Elektroden in Kontakt kommen. Dadurch wird der aktivierte bzw. der nichtaktivierte Zustand aller Kontaktstifte 5 für den zu prüfenden Baustein 7 gesteuert, d. h. die Kontaktstif te werden gleichzeitig mit allen Elektroden verbunden oder die Verbindungen der Kontaktstifte mit den Elektroden wird gleichzeitig unterbrochen.

Aufgrund der Struktur des erfindungsgemäßen Mikrokon taktstifts ist jeder der Kontaktstifte unabhängig von den anderen elastisch. Daher kann durch die Kontaktstifte die Verminderung der Flachheit der Oberfläche der Elektroden, d. h. der Halbleiterscheibe, ausgeglichen werden. Weil die Kontaktstifte voneinander unabhängig sind und sich getrennt in die Aufwärts- bzw. Abwärtsrichtung bewegen, kann bezüg lich den Kontaktflächen der Elektroden eine Schrubb- oder Abreibfunktion bereitgestellt werden.

Das piezoelektrische Element 6 wird durch Sputtern oder ein Aufdampfverfahren auf der Ober- und/oder der Unterseite des Streifens 4 ausgebildet. Durch dieses Beschichtungsver fahren wird beispielsweise eine Zweielementkristallstruktur mit Schichten aus Siliziumoxid (SiO₂)-Gold-PLZT-Gold-PLZT- Gold ausgebildet. PLZT ist ein piezoelektrisches Material aus beispielsweise Blei, Lanthan, Zink und Titanoxid. Durch diese Struktur biegt sich das piezoelektrische Element 6 proportional zur angelegten Spannung, wodurch die vertikale Bewegung des Mikrokontaktstiftes 5 erzeugt wird.

Die elektrische Isolierung zwischen dem Streifen 4 und dem piezoelektrischen Element 6 wird durch die Siliziumoxid schicht auf dem piezoelektrischen Element 6 erhalten. Weil die Durchbruch- oder Durchschlagspannung der Siliziumoxid schicht 10 V/µm beträgt, ist eine Schichtdicke von 3-5 µm für eine Steuerspannung von 20-30 V ausreichend. Wie in den Fig. 1-3 dargestellt, sind die piezoelektrischen Elemente 6 über Durchgangsöffnungen 9 mit den Treiberschal tungen 11 und der inneren Schaltung 30 verbunden.

Wie vorstehend beschrieben, wird die Vertiefung für die Bewegung der Kontaktstifte 5 zwischen dem ersten Silizium substrat 1 und dem dritten Siliziumsubstrat 15 ausgebildet, indem der entsprechende Abschnitt des zweiten Silizium substrats 10 entfernt wird. Dadurch sind bei diesem Beispiel die Mikrokontaktstifte 5 über etwa 10 µm in vertikaler Rich tung beweglich. Diese Bewegungsstrecke ist ausreichend, um Unregelmäßigkeiten der Oberflächen der Elektroden 2 oder ei ne Krümmung der zu prüfenden Scheibe 1 auszugleichen.

Obwohl nicht dargestellt, kann die Verbindung zwischen mehreren der Kontaktstifte 5 und einer externen Schaltung hergestellt werden, indem beispielsweise ein Keramiksubstrat in unmittelbarer Nähe der erfindungsgemäßen Prüfkarte ange ordnet wird und dazwischen geeignete Komponenten oder Teile angeordnet und angeschlossen werden.

Nachstehend wird unter Bezug auf die Fig. 6 bis 8 ein Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen Mikrokon taktstruktur beschrieben. Fig. 6 zeigt ein Diagramm zum Darstellen eines Beispiels eines Verfahrens zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Mikrokontaktstifts, und Fig. 8 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen des erfindungsgemäßen Mikrokontaktstifts.

In diesem Beispiel wird ein Siliziummaterial mit einer (100)-Kristallebene als Siliziumsubstrat verwendet. Das Si liziumsubstrat von Fig. 6A wird einem Lithographie- und ei nem Trockenätzschritt zugeführt, wie in Fig. 6B dargestellt. Durch Photolithographie wird eine Maske hergestellt, um Mu ster der Maske mit geografischen Formen auf eine dünne Schicht aus strahlungsempfindlichem Material, d. h. einen Ab decklack oder ein Resist, zu übertragen. Das Silizium substrat mit dem durch das Lithographieverfahren gebildeten Mustern wird dann dem Trockenätzprozeß zugeführt. Beispiels weise kann Kohlenstoffhexafluorid- (C₂F₆-) Gas für dieses Ätzverfahren verwendet werden. Es wird ein Streifen 4 mit einer Dicke von 200 µm und einer Länge von 500 µm gebildet.

Der Streifen 4 weist an seinem Ende einen rechteckigen Vor sprung mit den Maßen 100 × 100 × 100 µm auf.

Aus diesem rechteckigen Abschnitt des Streifens 4 wird durch einen anisotropen Naß- oder Laugenätzprozeß ein Mikro kontaktstift 5 gebildet, wie in Fig. 6C dargestellt. Der Mikrokontaktstift 5 weist eine etwa 50 µm hohe Pyramidenform auf, die von (111)-Kristallebenen umgeben ist. Für dieses anisotrope Naß- oder Laugenätzverfahren kann eine 3N-Lösung aus Isopropylalkohol und Kaliumhydroxid oder Kalilauge (KOH) verwendet werden. Um zu erreichen, daß der Streifen elek trisch leitfähig wird, wird auf der Oberfläche des Streifens durch ein Sputterverfahren ein leitfähiges Material, wie beispielsweise eine Goldschicht, aufgebracht.

Der Streifen 4 wird in ein Isoliermaterial 31, wie bei spielsweise Poiyimid, gepreßt, wie in Fig. 6D dargestellt, und einem Verfahren zum Vermindern der Scheibendicke oder einem Scheibenlösungsverfahren ("lost wafer-Verfahren") un terzogen, bei dem die Dicke an der Rückseite von 200 µm auf 50 µm reduziert wird, wie in Fig. 6E dargestellt. Für die ses Verfahren kann eine Salpetersäurelösung verwendet wer den.

Durch ein Sputter- oder ein Aufdampfverfahren wird auf dem Streifen 4 ein piezoelektrisches Element 6 ausgebildet, wie in Fig. 6F dargestellt. Durch dieses Schichtbildungs verfahren wird eine Zweielementkristallstruktur mit zwei La gen piezoelektrischer Schichten gebildet. Beispielsweise be steht die Zweielementkristallstruktur aus Siliziumoxid (SiO₂)-Gold-PLZT-Gold-PLZT-Gold. PLZT ist ein piezoelektri sches Material, das Blei, Lanthan, Zink und Titanoxid auf weist.

Durch ein herkömmliches Halbleiterherstellungsverfahren werden Durchgangsöffnungen 9 und Mikrostreifen- oder Mi krostripleitungen auf dem Streifen 4 ausgebildet, wie in Fig. 6G dargestellt. Außerdem wird auf dem Streifen 4 ein zweites Siliziumsubstrat 10 mit einer Opferelektroden- oder Opferschicht 32 aus Siliziumoxid (SiO₂) aufgebracht. Die Op ferschicht 32 sollte auf der oberen Fläche des Streifens 4 angeordnet sein und das piezoelektrische Element 6 und die Rückseite des Mikrokontaktstiftes 5 umgeben.

Ein drittes Siliziumsubstrat 15 wird auf dem zweiten Siliziumsubstrat 10 aufgebracht, wie in Fig. 6H darge stellt. Auf dem dritten Siliziumsubstrat 15 werden durch ein herkömmliches Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung eine Treiberschaltung 11 für ein piezoelektrisches Element und eine Multiplexschaltung 34 ausgebildet. Elektri sche Verbindungen werden durch die Durchgangsöffnungen 9 von der Treiberschaltung 11 zum piezoelektrischen Element 6 durch Verfüllen der Öffnungen 9 mit elektrisch leitfähigem Material hergestellt.

Die Opferschicht 32 und das Isoliermaterial 31 werden, wie in Fig. 6I dargestellt, entfernt, um eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Streifens 4 zu ermöglichen. Das piezo elektrische Element 6 kann beim letzten Verarbeitungsschritt auch auf der anderen Seite des Streifens 4 ausgebildet wer den, um eine in Fig. 1 dargestellte Sandwichstruktur zu er halten. Diese Verarbeitung ist mit der in Verbindung mit Fig. 6F beschriebenen Verarbeitung identisch.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine Prüfkar te 3 mit in einem Abstand von 100 µm ausgerichteten Streifen leicht hergestellt werden. Beim vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren ist das dritte Siliziumsubstrat 15 zum Herstellen der Prüfkarte nicht unbedingt erforderlich. In diesem Fall kann, wenn das dritte Substrat 15 nicht vorgese hen ist, eine Treiberschaltung für ein piezoelektrisches Element auf dem zweiten Substrat 10 ausgebildet werden. Al ternativ können Anschlußflächen auf dem zweiten Substrat 10 ausgebildet werden, um ein Treiber- oder Steuersignal von einer externen Schaltungsanordnung (nicht dargestellt), wie beispielsweise einer auf einem Keramiksubstrat ausgebildeten Schaltung, durch eine Drahtverbindung, zu empfangen.

Das Ablaufdiagramm von Fig. 8 zeigt das gleiche Her stellungsverfahren wie unter Bezug auf Fig. 6 beschrieben. D.h., bei Schritt 201 wird die Maske auf dem Silizium substrat ausgebildet, und bei Schritt 202 wird der Streifen 4 mit dem rechteckigen Vorsprung an seinem Ende durch ein Trockenätzverfahren ausgebildet. Aus dem rechteckigen Ab schnitt des Streifens 4 wird bei Schritt 203 durch einen anisotropen Naß- oder Laugenätzprozeß der pyramidenförmige Mikrokontaktstift 5 gebildet.

Der Streifen 4 wird bei Schritt 204 in das Isoliermate rial 31, wie beispielsweise Polyimid, gepreßt. Die Dicke des Streifens 204 wird bei Schritt 205 durch ein Verfahren zum Vermindern der Scheibendicke oder ein Scheibenlösungsverfah ren ("lost wafer-Verfahren") an der Rückseite des Streifens reduziert. Durch einen Sputterprozeß wird bei Schritt 206 das piezoelektrische Element 6 auf dem Streifen 4 ausgebil det. Bei Schritt 207 wird das zweite Siliziumsubstrat 10 mit der Opferschicht 32 und den Durchgangsöffnungen 9 auf dem Streifen 4 aufgebracht. Bei Schritt 208 wird das dritte Si liziumsubstrat 15 mit der Multiplexschaltung 34 und den Durchgangsöffnungen 9 auf dem zweiten Siliziumsubstrat 10 aufgebracht. Die Opferschicht 32 und das Polyimid- Isoliermaterial werden bei Schritt 209 entfernt.

Die erfindungsgemäße Prüfkarte kann so aufgebaut sein, daß sie zum Prüfen einer oder mehrerer auf der Halbleiter scheibe 1 angeordneter Halbleiterschaltungen 7 geeignet bzw. angepaßt ist. Daher kann die Prüfkarte so aufgebaut sein, daß sie nur einen Teil der zu prüfenden Scheibe 1 abdeckt. In diesem Fall muß entweder die erfindungsgemäße Prüfkarte oder die zu prüfende Scheibe 1 auf einem X-Y-Tisch angeord net sein, um die relative Position zu verstellen und andere Schaltungen auf der Scheibe 1 zu prüfen.

Alternativ kann die Prüfkarte so aufgebaut sein, daß sie alle Halbleiterschaltungen 7 auf der zu prüfenden Schei be 1 abdeckt. Die Fig. 2 und 3 zeigen eine solche Ausfüh rungsform, bei der alle auf der Scheibe 1 ausgebildeten Halbleiterschaltungen 7 abgedeckt werden. Bei dieser Anord nung ist kein X-Y-Tisch erforderlich, weil die Anzahl der Mikrokontaktstifte 5 der Anzahl aller Elektroden auf der Scheibe 1 entspricht.

Im Beispiel von Fig. 2 und 3 werden eine der gerade geprüften Halbleiterschaltung 7 zugeordnete Gruppe von Mi krokontaktstiften 5 gleichzeitig durch ein Steuersignal von der Treiberschaltung 11 für das piezoelektrische Element an gesteuert. Nach dem Prüfen einer Halbleiterschaltung 7 wer den eine andere Gruppe von Mikrokontaktstiften 5 angesteu ert, um die nächste Halbleiterschaltung 7 auf der Scheibe zu prüfen. Daher sind die Kontaktstifte über der gerade geprüf ten Halbleiterschaltung 7 aktiviert, während die Kontakt stifte für die nicht geprüften Halbleiterschaltungen nicht aktiviert sind.

Der gerade geprüften Halbleiterschaltung 7 werden über die Mikrokontaktstifte 5 Prüfsignale von einem Halbleiter prüfsystem zugeführt, und die erhaltenen Ausgangssignale werden durch das Prüfsystem empfangen. Wie in Fig. 7 darge stellt, werden diese Prüfsignale und die erhaltenen Signale für die entsprechende Halbleiterschaltung durch eine Multi plexschaltung 34 und einen Multiplexertreiber 29 ausgewählt, die auf dem dritten Siliziumsubstrat 15 der Prüfkarte 3 aus gebildet sind. Beispielsweise führt der Multiplexertreiber 29 der Multiplexschaltung 34 ein Steuersignal zu, um eine dem gerade geprüften Halbleiterbaustein 7 zugeordnete Gruppe von Mikrokontaktstiften 5 auszuwählen. Durch die Multiplex schaltung 34 werden die ausgewählte Halbleiterschaltung 7 und das Halbleiterprüfsystem 28 über die Mikrokontaktstifte miteinander verbunden.

Erfindungsgemäß ist aufgrund der Struktur des erfin dungsgemäßen Mikrokontaktstifts jeder der Mikrokontaktstifte unabhängig von den anderen elastisch. Daher können durch die Kontaktstifte die Schwankungen der Oberflächenflachheit der zu prüfenden Halbleiterbausteine auf der Scheibe ausgegli chen werden. Weil die Kontaktstifte sich unabhängig vonein ander und getrennt auf- und abwärts bewegen, kann eine Schrubb- oder Abreibwirkung bezüglich den Kontaktflächen der Elektroden erhalten werden. Daher wird durch den erfindungs gemäßen Kontaktstift ein sehr stabiler und zuverlässiger elektrischer Kontakt erhalten.

Außerdem kann die Prüfkarte derart hergestellt werden, daß sie alle auf der Scheibe ausgebildeten Halbleiterschal tungen abdeckt. Die Prüfkarte weist die Multiplexschaltung auf, um die elektrischen Verbindungen zwischen der gerade geprüften Halbleiterschaltung und dem Halbleiterprüfsystem zu schalten. Bei dieser Anordnung können alle Halbleiter schaltungen ohne Verwendung eines X-Y-Tischs geprüft werden, indem die zu prüfende Halbleiterschaltung ausgewählt wird. Dadurch ist während des Prüfvorgangs kein mechanisches Posi tionieren erforderlich, wodurch die Positionierungsgenauig keit zwischen den Kontaktstiften und dem gerade geprüften Baustein verbessert und die Gesamtzeitdauer für den Prüfvor gang reduziert wird.

Claims

1. Kontaktstruktur zum elektrischen Verbinden eines Kon taktstiftes mit einer Elektrode eines Bausteins mit:
einem an einem Ende eines in vertikaler Richtung beweglichen Streifens ausgebildeten elektrisch leitfä higen Mikrokontaktstift; und
einem auf dem Streifen ausgebildeten piezoelektri schen Element zum Bewegen des Streifens in der vertika len Richtung.

2. Kontaktstruktur nach Anspruch 1, wobei der Streifen aus Silizium besteht, auf dessen Oberfläche eine leitfähige dünne Schicht ausgebildet ist, und der Mikrokontakt stift pyramidenförmig ist.

3. Kontaktstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei das pie zoelektrische Element eine auf einer oberen Fläche des Streifens angeordnete Zweielementkristallplatte ist.

4. Kontaktstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei das pie zoelektrische Element aus zwei Zweielementkristallplat ten gebildet wird, die auf einer oberen bzw. einer un teren Fläche des Streifens angeordnet sind.

5. Kontaktstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das piezoelektrische Element aus einer Zweielementkri stallplatte mit Siliziumoxid (SiO₂)-Gold-PLZT-Gold- PLZT-Gold-Schichten gebildet ist.

6. Prüfkarte zum Herstellen elektrischer Verbindungen zwi schen einer Elektrode einer auf einem Wafer angeordne ten Halbleiterschaltung und einem Halbleiterprüfsystem, mit:
einem der Elektrode zugeordneten elektrisch leit fähigen Mikrokontaktstift, der an einem Ende eines in einer vertikalen Richtung beweglichen Streifens ausge bildet ist; und
einem auf dem Streifen angeordneten piezoelektri schen Element zum Bewegen des Streifens in der vertika len Richtung.

7. Prüfkarte nach Anspruch 6, ferner mit einem ersten Si liziumsubstrat und einem zweiten Siliziumsubstrat, die übereinander angeordnet sind, wobei der Streifen auf dem ersten Siliziumsubstrat ausgebildet ist und das zweite Siliziumsubstrat eine Durchgangsöffnung auf weist, um einen Signalweg zwischen dem Mikrokontakt stift und einer externen Schaltung zu bilden.

8. Prüfkarte nach Anspruch 6, ferner mit einem ersten Si liziumsubstrat, einem zweiten Siliziumsubstrat und ei nem dritten Siliziumsubstrat, die übereinander angeord net sind, wobei der Streifen auf dem ersten Silizium subtrat ausgebildet ist und das zweite und das dritte Siliziumsübstrat eine Durchgangsöffnung aufweisen, um einen Signalweg zwischen dem Mikrokontaktstift und ei ner externen Schaltung zu bilden.

9. Prüfkarte nach Anspruch 8, wobei das zweite Silizium substrat ein Schaltungsmuster zum Übertragen von Prüf signalen durch das Substrat und das dritte Silizium substrat ein Schaltungsmuster zum Ansteuern des piezo elektrischen Elements aufweist.

10. Prüfkarte nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der Streifen aus Silizium besteht, auf dessen Oberfläche eine leitfähige dünne Schicht ausgebildet ist, und der Mikrokontaktstift pyramidenförmig ist.

11. Prüfkarte nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei das piezoelektrische Element eine auf einer oberen Fläche des Streifens angeordnete Zweielementkristallplatte ist.

12. Prüfkarte nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei das piezoelektrische Element aus zwei Zweielementkristall platten gebildet wird, die auf einer oberen bzw. einer unteren Fläche des Streifens angeordnet sind.

13. Prüfkarte nach einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei das piezoelektrische Element aus einer Zweielementkristall platte mit Siliziumoxid (SiO₂)-Gold-PLZT-Gold-PLZT Gold-Schichten gebildet ist.

14. Prüfkarte zum Herstellen elektrischer Verbindungen zwi schen Elektroden mehrerer auf einem Wafer angeordneter Halbleiterbausteine und einem Halbleiterprüfsystem, mit:
mehreren auf entsprechenden Streifen ausgebildeten und bezüglich der Elektroden aller Halbleiterbausteine auf dem Wafer angeordneten Mikrokontaktstiften, wobei jeder der Mikrokontaktstifte elektrisch leitfähig ist und an einem Ende jedes Streifens ausgebildet ist, der in vertikaler Richtung beweglich ist;
mehreren auf den Streifen ausgebildeten piezoelek trischen Elementen zum Bewegen der entsprechenden Streifen in die vertikale Richtung; und
einer Multiplexschaltung zum Auswählen einer Grup pe der Mikrokontaktstifte, um Signale zwischen einem ausgewählten der Halbleiterbausteine und dem Halblei terprüfsystem zu übertragen.

15. Prüfkarte nach Anspruch 14, ferner mit einem ersten Si liziumsubstrat und einem zweiten Siliziumsubstrat, die übereinander angeordnet sind, wobei die Streifen auf dem ersten Siliziumsubstrat ausgebildet sind und das zweite Siliziumsubstrat Durchgangsöffnungen aufweist, um Signalwege zwischen den Mikrokontaktstiften und dem Halbleiterprüfsystem zu bilden.

16. Prüfkarte nach Anspruch 14, ferner mit einem ersten Si liziumsubstrat, einem zweiten Siliziumsubstrat und ei nem dritten Siliziumsubstrat, die übereinander angeord net sind, wobei die Streifen auf dem ersten Silizium substrat ausgebildet sind und das zweite und das dritte Siliziumsubstrat Durchgangsöffnungen aufweisen, um Signalwege zwischen den Mikrokontaktstiften und dem Halbleiterprüfsystem zu bilden.

17. Prüfkarte nach einem der Ansprüche 14 bis 16, ferner mit einer Treiberschaltung zum Ansteuern der piezoelek trischen Elemente, wobei die Treiberschaltung und die Multiplexschaltung auf dem dritten Siliziumsubstrat ausgebildet sind.

18. Prüfkarte nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei je der der Streifen aus Silizium besteht, auf dessen Ober fläche eine leitfähige dünne Schicht ausgebildet ist, und jeder der Mikrokontaktstifte pyramidenförmig ist.

19. Prüfkarte nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei je des der piezoelektrischen Elemente eine auf einer obe ren Fläche des Streifens angeordnete Zweielementkri stallplatte ist.

20. Prüfkarte nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei je des der piezoelektrischen Elemente aus zwei Zweiele mentkristallplatten gebildet wird, die auf einer oberen Fläche bzw. einer unteren Fläche des Streifens angeord net sind.

21. Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruktur mit den Schritten:
Ausbilden einer Maske auf einem Siliziumsubstrat;
Ausbilden eines Streifens auf dem Siliziumsubstrat durch einen Trockenätzprozeß, wobei der Streifen einen rechteckigen Vorsprung an seinem Ende aufweist;
Ausbilden einer elektrisch leitfähigen Schicht auf einer Oberfläche des Streifens durch ein Sputterverfah ren;
Bearbeiten des rechteckigen Vorsprungs durch ein anisotropes Naßätzverfahren, um einen pyramidenförmigen Kontaktstift herzustellen;
Pressen des Streifens in ein Isoliermaterial;
Vermindern der Dicke des Streifens durch ein Ver fahren zum Vermindern der Scheibendicke;
Ausbilden eines piezoelektrischen Elements auf dem Streifen durch ein Sputterverfahren;
Anordnen eines zweiten Siliziumsubstrats mit einer Opferschicht aus einem Siliziummaterial auf einer Rück seite des Streifens;
Entfernen der Opferschicht, um eine Vertiefung zu bilden, um eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Streifens zu ermöglichen.

22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei im zweiten Silizium substrat Durchgangsöffnungen ausgebildet werden, um Signalwege zwischen dem Kontaktstift und einem Halblei terprüfsystem zu bilden.

23. Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruktur mit den Schritten:
Ausbilden einer Maske auf einem Siliziumsubstrat;
Ausbilden eines Streifens auf dem Siliziumsubstrat durch ein Trockenätzverfahren, wobei der Streifen einen rechteckigen Vorsprung an seinem Ende aufweist;
Bearbeiten des rechteckigen Vorsprungs durch ein anisotropes Naßätzverfahren, um einen pyramidenförmigen Kontaktstift herzustellen;
Ausbilden einer elektrisch leitfähigen Schicht auf einer Oberfläche des Streifens durch ein Sputterverfah ren;
Pressen des Streifens in ein Isoliermaterial;
Vermindern der Dicke des Streifens durch ein Ver fahren zum Vermindern der Scheibendicke;
Ausbilden eines piezoelektrischen Elements auf dem Streifen durch ein Sputterverfahren;
Anordnen eines zweiten Siliziumsubstrats mit einer Opferschicht aus einem Siliziummaterial auf einer Rück seite des Streifens;
Anordnen eines dritten Siliziumsubstrats mit einer Multiplexschaltung auf dem zweiten Siliziumsubstrat; und
Entfernen der Opferschicht, um eine Vertiefung zu bilden, um eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Streifens zu ermöglichen.

24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei Durchgangsöffnungen im zweiten Siliziumsubstrat und im dritten Silizium substrat ausgebildet werden, um Signalwege zwischen dem Kontaktstift und einem Halbleiterprüfsystem zu bilden.