DE10003282A1

DE10003282A1 - Kontaktstruktur

Info

Publication number: DE10003282A1
Application number: DE10003282A
Authority: DE
Inventors: Theodore A Khoury; Mark R Jones; James W Frame
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2000-10-19
Anticipated expiration: 2020-01-27
Also published as: US20020089343A1; US20020089342A1; JP2000249722A; US6420884B1; SG84560A1; JP3343540B2; KR20000053655A; KR100472580B1; US6466043B2; US6472890B2; TW534998B; DE10003282B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaktstruktur zum Prüfen einer Halbleiterscheibe, einer ummantelten Hochintegrationsschaltung oder einer gedruckten Leiterplatte, wobei die Kontaktstruktur mit Hilfe einer Photolithographietechnik auf einer ebenen Oberfläche eines Substrats ausgeformt wird. Die Kontaktstruktur besteht aus einer Siliziumbasis mit einem in einem anisotropen Ätzvorgang hergestellten schrägen Trägerbereich, einer auf der Siliziumbasis ausgebildeten und vom schrägen Trägerbereich vorstehenden Isolierschicht und einer leitenden Schicht aus leitendem Material, die auf der Isolierschicht so ausgeformt ist, daß die Isolierschicht und die leitende Schicht einen balkenförmigen Bereich bilden, wobei der balkenförmige Bereich in einer Querrichtung des balkenförmigen Bereichs eine Federkraft aufweist, durch die eine Kontaktkraft erzeugt wird, wenn die Spitze des balkenförmigen Bereichs gegen einen Zielkontakt gepreßt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Kontaktstrukturen zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit Zielkontakten, wie etwa Anschlußflecken, Elektroden oder Leitungen von elektronischen Schaltungen oder Bau teilen, und insbesondere Kontaktstrukturen, die bei spielsweise in einer Nadelkarte Verwendung finden kön nen, um Halbleiterscheiben, ummantelte Halbleiterbau teile, integrierte Schaltungschips, gedruckte Leiter platten usw. mit hoher Geschwindigkeit, einem großen Frequenzbereich sowie hoher Dichte und Qualität zu prü fen.

Zum Prüfen von sehr dicht montierten elektrischen Hochgeschwindigkeitsbauteilen, wie etwa hochintegrier ten und höchstintegrierten Schaltungen, werden ausge sprochen leistungsfähige Kontaktstrukturen, wie etwa Prüfkontaktstecker, benötigt. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Kontaktstruktur ist allerdings nicht auf das Prüfen, einschließlich der Voralterungstests, von Halbleiterscheiben und Chips beschränkt, sondern schließt auch das Prüfen und sowie Voralterungstests von ummantelten Halbleiterelementen, gedruckten Leiter platten etc. mit ein. Zum besseren Verständnis wird die vorliegende Erfindung jedoch hauptsächlich unter Bezug nahme auf das Prüfen von Halbleiterscheiben erläutert.

Wenn zu prüfende Halbleiterbauteile in Form einer Halb leiterscheibe vorliegen, wird ein Halbleiterprüfsystem, beispielsweise ein Prüfgerät für integrierte Schaltun gen, zum automatischen Prüfen der Halbleiterscheibe üb licherweise mit einer Substrathaltevorrichtung, etwa einer automatischen Scheibenprüfeinrichtung, verbunden.

Ein Beispiel hierfür ist in Fig. 1 dargestellt, wobei ein Halbleiterprüfsystem einen Prüfkopf umfaßt, der sich herkömmlicherweise in einem gesonderten Gehäuse befindet und über ein Bündel von Kabeln elektrisch mit dem Zentralprozessor des Prüfsystems verbunden ist. Der Prüfkopf und die Substrathaltevorrichtung sind mecha nisch und elektrisch miteinander verbunden und die zu prüfenden Halbleiterscheiben werden von der Substrathaltevorrichtung automatisch zu einer Prüfposi tion des Prüfkopfes bewegt.

Am Prüfkopf werden der zu prüfenden Halbleiterscheibe vom Halbleiterprüfsystem erzeugte Prüfsignale zu geleitet. Die von den auf der zu prüfenden Halbleiter scheibe befindlichen integrierten Schaltungen kommenden resultierenden Ausgangssignale werden dem Halbleiter prüfsystem zugeführt, wo sie mit SOLL-Werten verglichen werden, um festzustellen, ob die auf der Halbleiter scheibe angeordneten integrierten Schaltungen einwand frei funktionieren.

Der Prüfkopf und die Substrathaltevorrichtung sind mit einem Schnittstellenelement 140 verbunden, das aus ei nem Performance-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 bzw. Prüfstifte entspricht. Jede gedruckte Leiterplatte weist ein Anschlußelement 160 auf, das einen entsprechenden Kontaktanschluß 121 des Performance-Boards 120 aufnimmt. Zur genauen Festlegung der Kontaktposition gegenüber der Substrathaltevorrich tung 400 ist am Performance-Board 120 ein "Frog"-Ring 130 angebracht. Der Frog-Ring 130 weist eine große An zahl von Kontaktstiften 141, beispielsweise ZIF-An schlußelemente oder Pogo-Pins auf, die über Koaxialka bel 124 mit den Kontaktanschlüssen 121 verbunden sind.

Fig. 2 zeigt eine detailliertere Darstellung einer An ordnung aus Substrathaltevorrichtung (Scheibenprüfvorrichtung) 400, Prüfkopf 100 und Schnittstellenelement 140 beim Prüfen einer Halbleiter scheibe. Wie sich Fig. 2 entnehmen läßt, wird der Prüf kopf 100 über der Substrathaltevorrichtung 400 ausge richtet und über das Schnittstellenelement 140 me chanisch und elektrisch mit der Substrathaltevorrich tung 400 verbunden. In der Substrathaltevorrichtung 400 ist eine zu prüfende Halbleiterscheibe 300 durch eine Einspannvorrichtung 180 gehaltert. Oberhalb der zu prü fenden Halbleiterscheibe 300 befindet sich eine Nadel karte 170. Die Nadelkarte 170 umfaßt eine große Anzahl von Prüfanschlußelementen bzw. Kontaktstrukturen (beispielsweise Vorsprünge oder Nadeln) 190, die mit Schaltanschlüssen oder Zielkontakten der integrierten Schaltung der zu prüfenden Halbleiterscheibe 300 in Kontakt kommen.

Elektrische Anschlüsse bzw. Kontaktbuchsen der Nadel karte 170 werden elektrisch mit den auf dem Frog-Ring 130 befindlichen Kontaktstiften 141 verbunden. Die Kon taktstifte 141 werden ihrerseits durch Koaxialkabel 124 mit den Kontaktanschlüssen 121 des Performance-Board 120 verbunden, wobei jeder Kontaktanschluß 121 wiederum mit der gedruckten Leiterplatte 150 des Prüfkopfes 100 verbunden ist. Außerdem sind die gedruckten Leiterplat ten 150 durch das mehrere hundert Innenkabel umfassende Kabel 110 mit dem Halbleiterprüfsystem verbunden.

Bei dieser Anordnung kommen die Prüfanschlußelemente 190 in Kontakt mit der Oberfläche der auf der Einspannvorrichtung 180 angeordneten Halbleiterscheibe 300, wobei sie Prüfsignale an die Halbleiterscheibe 300 weiterleiten und resultierende Ausgangssignale von der Scheibe 300 empfangen. Die resultierenden Ausgangssi gnale von der geprüften Halbleiterscheibe 300 werden mit den vom Halbleiterpüfsystem erzeugten SOLL-Werten verglichen, um zu bestimmen, ob die Halbleiterscheibe 300 einwandfrei arbeitet.

Fig. 3 zeigt eine Unteransicht der Nadelkarte 170 gemäß Fig. 2. Bei diesem Beispiel weist die Nadelkarte 170 einen Epoxidring auf, auf dem eine Vielzahl von als Na deln bzw. Vorsprünge bezeichneten Prüfanschlußelementen 190 gehaltert ist. Wenn die die Halbleiterscheibe 300 halternde Einspannvorrichtung 180 in der Anordnung ge mäß Fig. 2 nach oben bewegt wird, so kommen die Spitzen der Vorsprünge 190 in Kontakt mit den Anschlußflecken bzw. Wölbungen auf der Scheibe 300. Die Enden der Vor sprünge 190 sind mit Drähten 194 verbunden, die wie derum mit in der Nadelkarte 170 ausgebildeten (nicht dargestellten) Übertragungsleitungen verbunden sind. Die Übertragungsleitungen sind an eine Vielzahl von Elektroden 197 angeschlossen, die mit den in Fig. 2 dar gestellten 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 des Polyimids, den Induktanzen und den Kapa zitäten des Signals ist jede Signalübertragungsleitung in der Nadelkarte 170 in bereits bekannter Weise so ge staltet, daß sie eine charakteristische Impedanz von beispielsweise 50 Ohm aufweist. Somit handelt es sich bei den Signalleitungen zur Erzielung einer großen Frequenzübertragungsbandbreite zur Scheibe 300 um Lei tungen mit angepaßter Impedanz, die sowohl im Dauerbe trieb als auch bei aufgrund einer Veränderung der Aus gangsleistung des Bauteils auftretenden hohen Strom spitzen Strom leiten. Zur Geräuschunterdrückung sind auf der Nadelkarte zwischen den Netz- und den Masseebe nen Kondensatoren 193 und 195 vorgesehen.

Zum besseren Verständnis der beschränkten Bandbreite bei der herkömmlichen Nadelkartentechnik ist in Fig. 4 eine Schaltung dargestellt, die derjenigen der Nadel karte 170 entspricht. Wie sich den Fig. 4A und 4B ent nehmen läßt, verläuft die Signalübertragungsleitung auf der Nadelkarte 170 von der Elektrode 197 über den Streifenleiter (in der Impedanz angepaßte Leitung) 196 zum Draht 194 und der Nadel (Vorsprung) 190. Da der Draht 194 und die Nadel 190 in ihrer Impedanz nicht an gepaßt sind, wirken diese Bereiche, wie in Fig. 4C dar gestellt, als Spule L im Hochfrequenzband. Aufgrund der Gesamtlänge des Drahtes 194 und der Nadel 190 von etwa 20 bis 30 mm, kommt es beim Prüfen der Hochfrequenzlei stung eines zu prüfenden Bauteils zu einer erheblichen Frequenzeinschränkung.

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

Darüber hinaus sind zwischen der Netzleitung und der Masseleitung die Kondensatoren 193 und 195 angeordnet, die durch Herausfiltern von Geräuschen bzw. Impulsstö ßen in den Netzleitungen eine einwandfreie Leistung des zu testenden Bauteils sicherstellen sollen. Die Konden satoren 193 weisen einen relativ hohen Wert, beispiels weise 10 µF, auf und können, falls nötig, von den Netz leitungen durch Schalter getrennt werden. Die Kondensa toren 195 besitzen einen relativ kleinen Kapazitäts wert, beispielsweise 0,01 µF, und sind nahe des zu prü fenden Bauteils fest angeschlossen. Diese Kondensatoren dienen als Hochfrequenz-Entkoppler an den Netzleitun gen.

Dementsprechend sind die genannten, am häufigsten ver wendeten Prüfanschlußelemente auf eine Frequenzband breite von etwa 200 MHz beschränkt, was zum Prüfen der heute üblichen Halbleiterbauelemente nicht ausreicht. Es wird in Fachkreisen davon ausgegangen, daß schon bald eine Frequenzbandbreite benötigt wird, die wenig stens der Leistungsfähigkeit des Prüfgeräts entspricht, welche derzeit im Bereich von wenigstens 1 GHz liegt. Außerdem besteht in der Industrie ein Bedarf nach Na delkarten, die in der Lage sind, eine große Anzahl - d. h. etwa 32 oder mehr - von Halbleiterbauteilen und dabei insbesondere Speicherelementen parallel (in Par alleltests) zu prüfen, um so die Prüfkapazität zu erhö hen.

Man geht davon aus, daß eine relativ neue Art von Na delkarten mit Membrananschlußelementen eine ausreichend große Bandbreite bietet, da hier Übertragungsleitungen mit angepaßter Impedanz verwendet werden können, die bis zu den Spitzen der Anschlußelemente reichen. Aller dings weisen Membrananschlußelemente insofern einen Nachteil auf, als sie durch eine Temperaturveränderung derart verformt werden können, daß durch sie kein Kon takt mehr hergestellt wird. Ein anderer Nachteil der Membrananschlußelemente liegt darin, daß aufgrund der Schwierigkeit, Federkräfte auf die Anschlußelemente auszuüben, nur eine begrenzte Anzahl von Anschlußele menten auf der Membran ausgebildet werden kann. Schließlich besteht ein Nachteil dieser Technologie im Fehlen einer Abstimmung der einzelnen Anschlußelemente aufeinander. Wenn die Topologie der Anschlußoberfläche zwischen verschiedenen Stellen Anomalien aufweist (die sich über eine größere Fläche hin verstärken), so läßt sich diese Abweichung nicht auf einer individuellen Ba sis von einem Anschlußelement zum nächsten ausgleichen. Membrananschlußelemente sind somit zum parallelen Prü fen einer großen Anzahl von Bauelementen nicht ge eignet.

Bei der herkömmlichen Technologie werden die in Fig. 3 dargestellte Nadelkarte und die Prüfanschlußelemente von Hand hergestellt, was dazu führt, daß ihre Qualität unterschiedlich ausfällt. Eine derartig wechselnde Qualität schließt Abweichungen in der Größe, der Frequenzbandbreite, der Kontaktkraft und dem Widerstand etc. mit ein. Bei herkömmlichen Prüfanschlußelementen besteht ein weiterer zu einer unzuverlässigen Kontakt leistung führender Faktor darin, daß die Prüfanschluße lemente und die zu prüfende Halbleiterscheibe ein un terschiedliches Wärmeausdehnungsverhältnis aufweisen. Bei einer Temperaturveränderung können sich somit ihre gemeinsamen Kontaktstellen verändern, was sich negativ auf die Kontaktkraft, den Kontaktwiderstand und die Bandbreite auswirkt.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Kontaktstrukturen zu beschreiben, die beim Prüfen von Halbleiterscheiben, ummantelten Hochintegrationsschal tungen usw. mit sehr hoher Betriebsfrequenz verwendet werden können und dabei die in der moderenen Halblei tertechnik auftretenden Prüfanforderungen erfüllen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Kontaktstrukturen zu beschreiben, die beim Prü fen von Halbleiterscheiben, ummantelten Hochintegra tionsschaltungen usw. eingesetzt werden können und zum gleichzeitigen parallelen Prüfen einer großen Anzahl von Halbleiterbauteilen geeignet sind.

Darüber hinaus besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, Kontaktstrukturen zum Prüfen von Halb leiterscheiben, ummantelten Hochintegrationsschaltung usw. zu beschreiben, die in einem herkömmlichen Halb leiterherstellungsverfahren ohne manuelle Montage oder Bearbeitung erzeugt werden können, wodurch sie eine gleichförmige und konstante Qualität aufweisen.

Außerdem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Kontaktstrukturen zum Prüfen von Halbleiterscheiben, ummantelten Hochintegrationsschaltungen usw. zu be schreiben, von denen sich eine große Anzahl gleichzei tig mit gleichbleibender, konstanter Qualität herstel len läßt.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht auch darin, Kontaktstrukturen zum Prüfen von Halbleiter scheiben, ummantelten Hochintegrationsschaltung usw. zu beschreiben, die in einem Photolithographieverfahren hergestellt werden.

Schließlich ist es auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Kontaktstrukturen zu beschreiben, die sich zum Prüfen von Halbleiterscheiben, ummantelten Hochintegrationsschaltungen usw. auf eine Nadelkarte montieren lassen und in der Lage sind, den Wärmeausdehnungskoeffizienten einer zu prüfenden Halb leiterscheibe zu kompensieren.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Kon taktstruktur zum Prüfen von Halbleiterscheiben, umman telten Hochintegrationsschaltungen oder gedruckten Lei terplatten (Prüfling) durch Einsatz einer in der Her stellung von Halbleiterbauteilen bereits bekannten Photolithographietechnik erzeugt und auf eine Oberflä che eines Substrats montiert.

Die erfindungsgemäße Kontaktstruktur weist eine mit Hilfe der Photolithographietechnik erzeugte Balkenform auf. Die Kontaktstruktur besteht aus einer Siliziumba sis, die einen durch einen anisotropen Ätzvorgang her gestellten schrägen Trägerbereich, eine auf der Silizi umbasis ausgebildete und vom schrägen Trägerbereich vorstehende Isolierschicht und eine leitende Schicht aus leitendem Material umfaßt, die auf der Isolier schicht so ausgeformt ist, daß die Isolierschicht und die leitende Schicht einen balkenförmigen Bereich bil den, wobei der balkenförmige Bereich in einer Quer richtung des balkenförmigen Bereichs eine Federkraft aufweist, durch die eine Kontaktkraft erzeugt wird, wenn die Spitze des balkenförmigen Bereichs gegen einen Zielkontakt gepreßt wird.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung trägt die Kontaktstruktur eine große Anzahl von in ei nem Photolithographieverfahren ausgebildeten balkenför migen Kontaktbereichen. Die Kontaktstruktur umfaßt da bei eine Vielzahl von balkenförmigen Kontaktbereichen, von denen jeder eine Federkraft in einer Querrichtung des jeweiligen balkenförmigen Bereichs aufweist, durch die eine Kontaktkraft erzeugt wird, wenn die Spitze des balkenförmigen Bereichs gegen einen Zielkontakt gepreßt wird, wobei jeder balkenförmige Kontaktbereich eine Si liziumbasis mit einem in einem anisotropen Ätzvorgang hergestellten schrägen Trägerbereich, eine Iso lierschicht zur elektrischen Isolierung der einzelnen balkenförmigen Bereiche voneinander und eine leitende Schicht aus leitendem Material umfaßt, die auf der Iso lierschicht so ausgebildet ist, daß die Isolierschicht und die leitende Schicht einen balkenförmigen Bereich bilden; darüber hinaus umfaßt die Kontaktstruktur ein Kontaktsubstrat zur Halterung der Vielzahl von balkenförmigen Kontaktbereichen, wobei das Kontaktsub strat Nuten aufweist, die die Siliziumbasis derart auf nehmen, daß die balkenförmigen Kontaktbereiche in einer diagonalen Richtung fixiert werden, und die Kon taktstruktur enthält zudem eine Vielzahl von auf einer Oberfläche der Kontaktbasis ausgebildeten und jeweils zur Herstellung von Signalwegen zu einem extern zum Kontaktsubstrat angeordneten elektrischen Hauteil mit den balkenförmigen Kontaktbereichen verbundenen Kon taktspuren.

Außerdem besteht ein Aspekt der vorliegenden Erfindung darin, daß eine Kontaktstruktur eine große Anzahl von in einem Photolithographieverfahren hergestellten bal kenförmigen Kontaktbereichen umfaßt, wobei jeder der vielen balkenförmigen Kontaktbereiche der Kontaktstruk tur eine Federkraft in einer Richtung quer zum jeweili gen Kontaktbereich aufweist, durch die eine Kontakt kraft erzeugt wird, wenn die Spitze des balkenförmigen Bereichs gegen einen Zielkontakt gepreßt wird, wobei jeder balkenförmige Kontaktbereich eine Siliziumbasis mit zwei schrägen Trägerbereichen umfaßt, von denen we nigstens einer durch einen anisotropen Ätzvorgang her gestellt wurde, und wobei jeder balkenförmige Kontakt bereich weiterhin eine Isolierschicht zur elektrischen Isolierung der einzelnen balkenförmigen Bereiche von einander und eine leitende Schicht aus leitendem Mate rial umfaßt, die auf der Isolierschicht so ausgebildet ist, daß die Isolierschicht und die leitende Schicht einen balkenförmigen Bereich bilden; die Kontaktstruk tur umfaßt dabei weiterhin ein Kontaktsubstrat zur Hal terung der Vielzahl von balkenförmigen Kontaktberei chen, wobei das Kontaktsubstrat eine ebene Oberfläche besitzt, an der die jeweilige Siliziumbasis derart mit Hilfe eines Haftmittels gehaltert wird, daß die balken förmigen Kontaktbereiche in einer diagonalen Richtung fixiert werden, und die Kontaktstruktur umfaßt zudem eine Vielzahl von auf einer Oberfläche der Kontaktbasis ausgebildeten und jeweils zur Herstellung von Signalwe gen zu einem extern zum Kontaktsubstrat angeordneten elektrischen Hauteil mit den balkenförmigen Kontaktbe reichen verbundenen Kontaktspuren.

Schließlich besteht ein weiterer Aspekt der vorliegen den Erfindung in einem Verfahren zur Herstellung der Kontaktstrukturen. Das Verfahren zur Herstellung der Kontaktstrukturen enthält dabei die folgenden Verfah rensschritte: Vorsehen eines aus einer Kristallebene (100) ausgeschnittenen Siliziumsubstrats, Durchführen eines ersten Photolithographieschritts an einer oberen Außenfläche des Siliziumsubstrats zur Ausbildung einer mit Bor dotierten Schicht an einer Oberfläche des Siliziumsubstrats, Ausbilden einer ersten Isolier schicht auf der mit Bor dotierten Schicht, Ausbilden einer zweiten Isolierschicht an einer unteren Außenflä che des Siliziumsubstrats, Durchführen eines zweiten Photolithographieschritts an der zweiten Isolierschicht zur Herstellung eines Ätzfensters in der zweiten Iso lierschicht, Durchführen einer anisotropen Ätzung durch das Ätzfenster und Durchführen eines dritten Photoli thographieschritts an der ersten Isolierschicht zur Ausbildung einer leitenden Schicht, wobei jeder Photo lithographieschritt die Arbeitsschritte eines Beschich tens mit Fotolack, der Maskenherstellung, der Belich tung und des Ablösens des Fotolacks umfaßt.

Die erfindungsgemäße Kontaktstruktur weist eine sehr hohe Frequenzbandbreite auf und erfüllt so die bei der modernen Halbleitertechnik auftretenden Erfordernisse. Da die Prüfkontaktstruktur außerdem durch eine in der Halbleiterherstellung eingesetzte moderne Miniaturisie rungstechnik erzeugt wird, läßt sich eine große Anzahl von Kontaktstrukturen auf kleinem Raum ausrichten, was ein gleichzeitiges Prüfen einer großen Anzahl von Halb leiterbauteilen ermöglicht.

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

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

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

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

Fig. 3 eine Unteransicht eines Beispiels der Nadelkarte mit einem Epoxid ring zur Halterung einer Vielzahl von als Prüfanschlußelementen die nenden Vorsprüngen;

Fig. 4A-4E Schaltbilder zur Darstellung äqui valenter Schaltungen der Nadel karte gemäß Fig. 3;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht eines Kontaktsubstrats, auf dem die in einem Photolithographieverfahren hergestellten erfindungsgemäßen Kontaktstrukturen gehaltert sind, sowie einer mit Zielkontakten ver sehenen Halbleiterscheibe;

Fig. 6 eine Schemadarstellung einer Un teransicht des mit den erfindungs gemäßen Kontaktstrukturen verse henen Kontaktsubstrats gemäß Fig. 5;

Fig. 7 eine Schemadarstellung einer de taillierteren Querschnittsansicht einer der erfindungsgemäßen Kon taktstrukturen;

Fig. 8 eine Schemadarstellung einer Auf sicht auf die Kontaktstrukturen gemäß Fig. 7;

Fig. 9A und 9C bis 9J schematische Querschnittsansichten zur Darstellung eines Herstel lungsverfahrens für die erfin dungsgemäßen Kontaktstrukturen;

Fig. 9B eine Aufsicht auf das Substrat entsprechend der Querschnittsan sicht gemäß Fig. 9A;

Fig. 10A bis 10C schematische Querschnittsansichten eines anderen Herstellungsverfah rens für die erfindungsgemäßen Kontaktstrukturen;

Fig. 11 eine Aufsicht auf eine zur gleich zeitigen Herstellung einer großen Anzahl von erfindungsgemäßen Kon taktstrukturen verwendeten Silizi umscheibe;

Fig. 12A und 12B schematische Querschnittsansichten von Beispielen für ein Verfahren zur Montage der erfindungsgemäßen Kontaktstrukturen im Kontaktsub strat;

Fig. 13A bis 13D schematische Querschnittsansichten eines weiteren Beispiels für ein Verfahren zur Herstellung der er findungsgemäßen Kontaktstrukturen;

Fig. 14 eine Querschnittsansicht eines die durch ein Photolithographieverfah ren gemäß den Fig. 13A bis 13D her gestellten Kontaktstrukturen hal terndes Substrats sowie einer mit Zielkontakten versehenen Halblei terscheibe; und

Fig. 15 eine Schemadarstellung einer Un teransicht des mit den erfindungs gemäßen Kontaktstrukturen verse henen Kontaktsubstrats gemäß Fig. 14.

Im folgenden werden die erfindungsgemäßen Kontaktstruk turen unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 15 näher er läutert. Fig. 5 zeigt ein Beispiel von erfindungsgemä ßen, in einem Photolithographieverfahren hergestellten und auf einem Kontaktsubstrat 20 gehalterten Kon taktstrukturen 30. Das Kontaktsubstrat 20 ist so ober halb von Zielkontakten, beispielsweise einer zu prüfen den Halbleiterscheibe 300 positioniert, daß die Kon taktstrukturen 30 einen elektrischen Kontakt mit der Halbleiterscheibe 300 herstellen, wenn sie gegen diese gepreßt werden. Obwohl in Fig. 5 nur zwei Kon taktstrukturen 30 dargestellt sind, ist bei einer tatsächlichen Halbleiterscheibenprüfung eine große An zahl von Kontaktstrukturen 30 auf dem Substrat 20 ange ordnet.

Diese große Anzahl von Kontaktstrukturen wird auf einem Siliziumsubstrat 40 durch ein und dasselbe, später noch genauer erläuterte Photolithographieverfahren herge stellt. Wenn sich die zu prüfende Halbleiterscheibe 300 nach oben bewegt, so kommen die Kontaktstrukturen 30 mit entsprechenden Zielkontakten (Elektroden) 320 auf der Scheibe 300 in Kontakt. Der Abstand zwischen den Anschlußflecken 320 beträgt beispielsweise nicht mehr als 50 µm oder noch weniger, wobei die Kontaktstruktu ren 30 auf einfache Weise mit demselben Abstand ange ordnet sein können, da sie mit Hilfe desselben Halblei terherstellungsverfahrens erzeugt werden wie die Scheibe 300.

Die auf dem Substrat 20 befindlichen Kontaktstrukturen 30 können, wie in Fig. 3 dargestellt, direkt auf einer Nadelkarte gehaltert sein oder in einer Umhüllung, bei spielsweise einem herkömmlichen ummantelten integrier ten Schaltungsbauteil mit Leitungen angeordnet werden, wobei dann das ummantelte Bauteil auf einer Nadelkarte gehaltert oder über ein anderes Substrat mit dieser verbunden wird. Da man Kontaktstrukturen 30 mit sehr geringer Größe herstellen kann, läßt sich die Betriebs frequenzbandbreite einer mit den erfindungsgemäßen Kon taktstrukturen versehenen Nadelkarte problemlos auf 2 GHz oder mehr steigern. Aufgrund der geringen Größe kann die Anzahl der Kontaktstrukturen auf der Nadel karte auch beispielsweise auf 2.000 erhöht werden, was ein gleichzeitiges, paralleles Prüfen von 32 oder mehr Speicherbauteilen ermöglicht.

Darüber hinaus werden die erfindungsgemäßen Kon taktstrukturen 30 auf dem üblicherweise durch ein Sili ziumsubstrat gebildeten Substrat 20 ausgebildet, so daß durch Umgebungseinflüsse hervorgerufene Veränderungen, etwa im Hinblick auf die Wärmeausdehnungsrate des Sili ziumsubstrats, denjenigen bei der zu prüfenden Halblei terscheibe 300 entsprechen. Die genaue Positionierung der Kontaktstrukturen 30 gegenüber den Zielkontakten 320 läßt sich so während der gesamten Prüfung beibehal ten.

Die Kontaktstruktur 30 in Fig. 5 weist eine in Form ei nes Fingers (Balkens) ausgebildete leitende Schicht 35 auf. Außerdem umfassen die Kontaktstrukturen auch eine mit dem Substrat 20 verbundene Basis 40. Eine Verbindungsspur 24 ist an der Unterseite des Substrats 20 mit der leitenden Schicht 35 verbunden, wobei eine derartige Verbindung zwischen der Verbindungsspur 24 und der leitenden Schicht 35 beispielsweise durch einen Lötpfropfen hergestellt wird. Das Substrat 20 weist zu dem ein Kontaktloch 23 und eine Elektrode 22 auf. Die Elektrode 22 dient zur Verbindung des Kontaktsubstrats 20 über einen Draht oder eine Leitung mit einer exter nen Struktur, beispielsweise einer Nadelkarte oder ei nem ummantelten integrierten Schaltungsbauteil. Wenn sich nun die Halbleiterscheibe 300 nach oben bewegt, so kommen die Kontaktstruktur 30 und der Zielkontakt 320 auf der Scheibe 300 mechanisch und elektrisch miteinan der in Kontakt. Dementsprechend entsteht ein Signalweg vom Zielkontakt 320 zur auf dem Substrat 20 befindli chen Elektrode 22. Die Verbindungsspur 24, das Kontakt loch 23 und die Elektrode 22 dienen zudem dazu, den ge ringen Abstand zwischen den Kontaktstrukturen zur An passung an die Nadelkarte bzw. das ummanteltes inte grierte Schaltungsbauteil in einen größeren Abstand um zuwandeln.

Da der balkenförmige Bereich der Kontaktstruktur 30 eine Federkraft ausübt, erzeugt das Ende der leitenden Schicht 35 eine ausreichende Kontaktkraft, wenn die Halbleiterscheibe 300 gegen das Substrat 20 gepreßt wird. Das Ende der leitenden Schicht 35 ist vorzugs weise zugeschärft, um eine Reibwirkung zu erzielen, wenn es gegen den Zielkontakt 320 gedrückt wird, wobei es eine Metalloxidschicht durchdringt. Wenn beispiels weise der Zielkontakt 320 auf der Scheibe 300 an seiner Oberfläche Aluminiumoxid aufweist, so ist die Reibwir kung nötig, um den elektrischen Kontakt mit geringem Kontaktwiderstand herzustellen. Aufgrund der Federkraft des balkenförmigen Bereichs der Kontaktstruktur 30 wirkt eine ausreichende Kontaktkraft auf den Zielkon takt 320 ein. Die durch die Federkraft der Kon taktstruktur 30 erzeugte Elastizität dient auch zur Kompensation von Größenunterschieden bzw. Abweichungen in der Ebenheit beim Substrat 20, den Zielkontakten 320, der Scheibe 300 und den Kontaktstrukturen 30.

Die leitende Schicht 35 kann beispielsweise aus Nickel, Aluminium, Kupfer, Nickel-Palladium, Rhodium, Nickel- Gold, Iridium oder einigen anderen ablagerbaren Mate rialien bestehen. Eine zu Prüfzwecken vorgesehene Kon taktstruktur 30 kann bei einem Abstand von 50 µm oder mehr zwischen den Zielkontakten 320 beispielsweise eine Gesamthöhe von 100 bis 500 µm, eine horizontale Länge von 100 bis 600 µm und eine Breite von etwa 30 bis 50 µm aufweisen.

Fig. 6 zeigt eine Unteransicht des mit einer Vielzahl von Kontaktstrukturen 30 versehenen Kontaktsubstrats 20 gemäß Fig. 5. Bei einem tatsächlich verwendeten System ist eine größere Anzahl von Kontaktstrukturen, etwa ei nige hundert, in der in Fig. 6 gezeigten Weise angeord net. Jeder Satz aus Verbindungsspur 24, Kontaktloch 23 und Elektrode 22 bildet einen Signalweg von der Spitze der leitenden Schicht 35 und dient außerdem dazu, den kleinen Abstand zwischen den Kontaktstrukturen 30 zu vergrößeren, um eine Anpassung an die Nadelkarte bzw. das ummantelte integrierte Schaltungsbauteil zu ermög lichen.

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine detailliertere Ansicht der erfindungsgemäßen Kontaktstruktur 30. Bei der Quer schnittsansicht gemäß Fig. 7 umfaßt die Kontaktstruktur 30 eine Siliziumbasis 40, eine mit Bor dotierte Schicht 48, eine Isolierschicht 52 und eine leitende Schicht 35. Die Siliziumbasis 40 weist einen abgewinkelten Trä gerbereich 62 zur Halterung des fingerartigen Bereichs der Kontaktstruktur 30 auf. Wie später noch erläutert wird, wird der schräge Trägerbereich 62 in einem aniso tropen Ätzvorgang aus einem speziellen Kristall herge stellt. Die mit Bor dotierte Schicht 48 dient während des Herstellungsverfahrens als Ätzbegrenzungsmittel. Die Isolierschicht 52 besteht üblicherweise aus einer Siliziumdioxidschicht die die leitende Schicht 35 elek trisch von den anderen Teilen der Kontaktstruktur 30 isoliert.

Fig. 8 zeigt eine Aufsicht auf die Kontaktstruktur gemäß Fig. 7, wobei eine Vielzahl von leitenden Schichten 35 in fingerartiger Form dargestellt ist. Zwischen zwei benachbarten leitenden Schichten 35 befindet sich je weils ein Zwischenraum 36, so daß die einzelnen finger artigen Bereiche (balkenförmige Bereiche) der Kon taktstruktur unabhängig voneinander vorliegen und sich getrennt voneinander bewegen lassen. Derartige Zwi schenräume 36 werden durch den erwähnten Ätzvorgang ge bildet, indem bestimmte Abschnitte des Siliziumsub strats weggeätzt werden, ohne daß die mit Bor dotierte Schicht in Mitleidenschaft gezogen wird, wie dies spä ter noch genauer erläutert wird.

Die Fig. 9A bis 9J zeigen ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kontaktstrukturen 30 mit Hilfe der Photolithographietechnik. Bei diesem Beispiel wird eine große Anzahl von Kontaktstrukturpaa ren auf einem Siliziumsubstrat ausgebildet, wobei die einzelnen Kontaktstrukturpaare in einem späteren Ar beitsschritt zerteilt werden.

Wie sich Fig. 9A entnehmen läßt, wird dabei eine Fotolackschicht 42 auf ein Siliziumsubstrat 40 aufge bracht. Die Fotolackschicht 42 dient zur Herstellung einer mit Bor dotierten Schicht auf dem Siliziumsub strat 40. Eine nicht dargestellte Fotomaske wird über dem Siliziumsubstrat so ausgerichtet, daß die Fotolack schicht 42 mit ultraviolettem Licht belichtet wird. Da bei entsteht ein Muster gemäß der Darstellung in Fig. 9B, bei der es sich um eine Aufsicht auf Fig. 9A handelt, wobei in festgelegten Bereichen 43 durch die Belichtung mit ultraviolettem Licht ausgehärteter Foto lack vorhanden ist. Der nicht belichtete Teil des Lacks 42 kann aufgelöst und abgewaschen werden, während die festgelegten Bereiche 43 auf dem Siliziumsubstrat 40 zurückbleiben.

Die obere Außenfläche des Siliziumsubstrats, welches an den festgelegten Bereichen 43 den ausgehärteten Foto lack aufweist, wird mit einem Ätzbegrenzungsmittel, beispielsweise Bor, dotiert. Aufgrund des Fotolacks er folgt in den festgelegten Bereichen 43 des Siliziumsub strats 40 keine Dotierung mit Bor. Somit entsteht nach dem Entfernen des Fotolacks von den Bereichen 43 eine mit Bor dotierte Schicht 48 gemäß der Darstellung in Fig. 9C, wobei eine dünne Schicht des Siliziumsubstrats mit Bor dotiert ist, jedoch die festgelegten Bereiche 43 ausgelassen sind. Das Siliziumsubstrat in den kein Bor aufweisenden festgelegten Bereichen 43 wird, wie später noch genauer erläutert wird, in einem anisotro pen Ätzvorgang weggeätzt.

Wie sich Fig. 9D entnehmen läßt, werden auf der oberen und der unteren Außenfläche des Siliziumsubstrats 40 Siliziumdioxidschichten (SiO₂-Schichten) 52 und 54 her gestellt. Die Siliziumdioxidschicht 52 dient als Iso lierschicht bei der Herstellung einer leitenden Schicht 35 (siehe Fig. 7). Für diese Schicht können aber auch andere dielektrische Materialien Verwendung finden. Die Siliziumdioxidschicht 54 an der unteren Außenfläche des Siliziumsubstrats 40 dient als eine Ätzmaske, wie sich dies Fig. 9E entnehmen läßt. Die Siliziumdioxidschicht 54 wird dabei durch ein Photolithographieverfahren ent fernt, um einen Ätzbereich 56 freizulegen. Bei diesem Beispiel wird der Ätzbereich 56 etwa in der Mitte der Unterseite des Siliziumsubstrats 40 hergestellt.

Wie sich Fig. 9F entnehmen läßt, wird am Siliziumsub strat 40 ein anisotroper Ätzvorgang durchgeführt. Wie bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist, wird, sofern das Siliziumsubstrat 40 aus einer Kristallebene (100) ausgeschnitten ist, durch das anisotrope Ätzen eine V-förmige Nut erzeugt, wenn dem Ätzbereich 56 ein Ätzmittel zugeführt wird. Der Winkel der Nut relativ zur unteren Außenfläche des Siliziumsubstrats 40 be trägt 54,7°. Der Nutwinkel ist derselbe bei einer (111)-Krystallebene des Siliziumsubstrats 40. Als Ätz mittel können zu diesem Zweck beispielsweise EDP (Äthylendiaminbrenzkatechin), TMAH (Tetramethylammoniumhydroxyd) und KOH (Kaliumhydroxyd) verwendet werden.

Durch den anisotropen Ätzvorgang wird der in Fig. 9F ge zeigte schräge Trägerbereich 62 erzeugt, dessen Größe von der Größe des Ätzbereichs (Ätzfensters) 56 und der zeitlichen Dauer des Ätzvorgangs abhängt. Da die Schicht 48 mit Bor dotiert ist, wird das Ätzen an der Borschicht 48 angehalten, während die kein Bor enthal tenden festgelegten Bereiche 43 weggeätzt werden, wo durch die in Fig. 8 dargestellten Zwischenräume 36 ent stehen, wenn die balkenförmigen Bereiche in der weiter unten beschriebenen Weise halbiert werden. Aufgrund der Zwischenräume 36 ist jede der Kontaktstrukturen 30 phy sisch von den anderen Kontaktstrukturen getrennt.

Wie sich Fig. 9G entnehmen läßt, wird eine (nicht darge stellte) Plattiergrundschicht auf der Siliziumdioxid schicht 52 ausgebildet. Sodann führt man einen weiteren Photolithographievorgang am Siliziumsubstrat durch, um ein Fotolackmuster zur Bildung der leitenden Schicht 35 zu erzeugen. Der in diesem Photolithographievorgang er zeugte ausgehärtete Fotolack 58 ist in Fig. 9G darge stellt. Sodann wird, wie Fig. 9H zu entnehmen ist, die leitende Schicht 35 in einem Plattierungsvorgang herge stellt. Als Material für die leitende Schicht 35 kommt dabei u. a. Nickel, Aluminium bzw. Kupfer in Frage. Zur Herstellung der leitenden Schicht 35 können aber auch viele andere Ablagerungstechniken verwendet werden, wie etwa Vakuumverdampfen, Katodenzerstäubung oder Dampf phasenablagerung. Gemäß Fig. 9I wird nun der Fotolack 58 entfernt und schließlich wird das Siliziumsubstrat 40 in der Mitte (an den balkenförmigen Bereichen) in zwei Teile geteilt, wie sich dies Fig. 9J entnehmen läßt. Zu dem können auch noch unerwünschte Bereiche an beiden Enden des Siliziumsubstrats 40 entfernt werden.

In den Fig. 10A bis 10C ist ein weiteres Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kontaktstrukturen 30 mit Hilfe der Photolithographie technik dargestellt. Anders als beim Beispiel gemäß den Fig. 9A bis 9J, bei dem eine große Anzahl von Kon taktstrukturpaaren integral hergestellt und im letzten Arbeitsschritt aufgespalten wird, wird hierbei eine große Anzahl getrennter Kontaktstrukturen am Rand des Siliziumsubstrats erzeugt.

Wie sich Fig. 10A entnehmen läßt, wird dabei eine mit Bar dotierte Schicht 148 auf dem Siliziumsubstrat 140 ausgebildet, die festgelegte, nicht mit Bor dotierte (Ausätz-)Bereiche 143 begrenzt. Auf der mit Bor dotier ten Schicht 148 wird eine dielektrische Schicht 152, beispielsweise aus Siliziumsubstrat SiO₂, hergestellt, die als Isolierschicht dient. Außerdem wird auch an der Unterseite des Siliziumsubstrats 140 eine als Ätzmaske dienende Siliziumdioxidschicht (SiO₂-Schicht) 154 vor gesehen. In einem (nicht dargestellten) Photolitho graphievorgang wird ein Ätzfenster 156 erzeugt, durch das hindurch in der oben genannten Weise ein anisotro pes Ätzen möglich ist.

Der anisotrope Ätzvorgang wird am Siliziumsubstrat 140 durchgeführt, wobei entlang der Kristallebene (111) des Siliziumsubstrats 140 ein abgewinkelter Bereich ent steht, wie sich dies Fig. 10B entnehmen läßt. Wie be reits erwähnt, beträgt der Winkel gegenüber der Unter seite des Siliziumsubstrats 140 dabei 54,7°. Da die festgelegten Bereiche 143 nicht mit Bor dotiert sind, wird das Siliziumsubstrat in diesen Bereichen wegge ätzt, wobei in der Ansicht gemäß Fig. 10B an der rechten Seite (kammartige) Fingerstrukturen zurückbleiben.

Wie in Fig. 10C dargestellt, wird ein weiterer Photoli thographievorgang durchgeführt, um eine (nicht darge stellte) Fotolackschicht herzustellen, wobei dann in einem Plattiervorgang eine leitende Schicht 135 erzeugt wird. Die sich ergebenden Kontaktstrukturen 30 werden entsprechend Fig. 7 in geeignete Formen zugeschnitten.

Bei den Fig. 11A bis 11C handelt es sich um Schemadar stellungen eines Beispiels für ein Verfahren zur Her stellung einer großen Anzahl von Kontaktstrukturen auf einem Siliziumsubstrat 40. Durch das in den Fig. 9A bis 9J dargestellte Photolithographieverfahren wird eine große Anzahl von Kontaktstrukturen hergestellt, die in Fig. 11A durch die balkenartigen Kontaktstrukturen 35 auf dem Siliziumsubstrat 40 repräsentiert sind. Das Siliziumsubstrat 40 wird in einem Vereinzel- oder Ätz vorgang beispielsweise an den Linien A-A, B-B und C-C zerschnitten. Die sich ergebenden Kontaktstrukturen ge mäß Fig. 11B können, falls nötig, an den Linien D-D und E-E weiter in kleinere Einheiten gemäß Fig. 11C zer schnitten werden, falls für den gewünschten Einsatz zweck eine kleine Anzahl von balkenartigen Kon taktstrukturen 35 benötigt wird.

Die Fig. 12A und 12B zeigen schematische Querschnittsan sichten von Beispielen für ein Verfahren zur Montage der erfindungsgemäßen Kontaktstrukturen im Kontaktstub strat. Als Material für das Kontaktsubstrat 20 kommt beispielsweise Silizium und Keramik in Frage. Wenn das Substrat aus Silizium besteht, können durch einen an isotropen Ätzvorgang oder andere Ätzvorgänge Nuten 271 bzw. 27 ₂ zur Halterung der Kontaktstrukturen 30 gebil det werden. Außerdem weist ein Silizium-Kontaktsubstrat den Vorteil auf, daß die Wärmeausdehnung des Kontaktstubstrats die Wärmeausdehnung einer zu prüfen den Halbleiterscheibe kompensieren kann. Ein Keramik substrat weist hingegen eine höhere mechanische Festig keit und physikalische Stabilität auf, als ein Silizi umsubstrat. Die Siliziumbasis 40 der Kontaktstruktur wird in die am Kontaktsubstrat 20 vorgesehenen Nuten eingeschoben und darin, beispielsweise mit Hilfe eines Haftmittels oder eines Epoxidharzes, fixiert.

Bei den Fig. 13A bis 13D handelt es sich um schematische Querschnittsansichten eines weiteren Beispiels für ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kon taktstrukturen. Bei diesem Verfahren wird eine Kon taktstruktur gemäß Fig. 13D erzeugt, bei der an der Ba sis der Kontaktstruktur zwei schräge Bereiche 262 ₁ und 262 ₂ vorgesehen sind. Der schräge Bereich 262 ₂ wird zur Halterung der Konaktstruktur an einer ebenen Oberfläche einer Kontaktbasis verwendet, wie dies in Fig. 14 darge stellt und im folgenden noch näher erläutert ist.

Beim Arbeitsschritt gemäß Fig. 13A wird dabei eine mit Bor dotierte Schicht 248 auf dem Siliziumsubstrat 240 ausgebildet, die festgelegte, nicht mit Bor dotierte (Ausätz-)Bereiche 243 begrenzt. Eine dielektrische Schicht 252, bei der es sich beispielsweise um Silizi umdioxid SiO₂ handelt, wird auf der mit Bor dotierten Schicht 248 ausgebildet und dient als Isolierschicht. Außerdem wird auch an der Unterseite des Siliziumsub strats 140 eine Siliziumdioxidschicht (SiO₂-Schicht) 254 hergestellt, die wiederum eine Ätzmaske darstellt. Durch einen (nicht gezeigten) Photolithographievorgang wird ein Ätzfenster 256 hergestellt, durch das in der oben beschriebenen Weise ein anisotropes Ätzen erfolgen kann.

Der anisotrope Ätzvorgang wird am Siliziumsubstrat 240 durchgeführt, wodurch abgewinkelte Bereiche 262 ₁ und 262 ₂ entlang der Kristallebene (111) des Siliziumsub strats 240 entstehen, wie sich dies Fig. 13B entnehmen läßt. Wie bereits erwähnt, beträgt der Winkel zur unte ren Außenfläche des Siliziumsubstrats 240 dabei 54,7°. Statt eines Ätzvorgangs kann zur Herstellung des schrä gen Bereichs 262 ₂ auch ein Vereinzelungsvorgang am Siliziumsubstrat 240 durchgeführt werden, wie dies ebenfalls bereits erwähnt wurde. Da die festgelegten Bereiche 243 nicht mit Bor dotiert sind, wird das Sili ziumsubstrat in diesen Bereichen weggeätzt, wobei an der rechten Seite in der Ansicht gemäß Fig. 13B eine (kammartige) Fingerstruktur zurückbleibt.

Wie sich Fig. 13C entnehmen läßt, wird ein weiterer Pho tolithographievorgang zur Bildung einer (nicht darge stellten) Fotolackschicht durchgeführt, wobei eine lei tende Schicht 235 durch einen Plattierungsvorgang ent steht. Die sich ergebenden Kontaktstrukturen 30 werden in eine geeignete Form zugeschnitten, wie sich dies Fig. 13D entnehmen läßt.

Fig. 14 zeigt einen Querschnitt durch ein die durch einen Photolithographievorgang gemäß den Fig. 13A bis 13D erzeugten Kontaktstrukturen halterndes Kontaktsub strat sowie durch eine mit Zielkontakten versehene Halbleiterscheibe. Die Kontaktstrukturen sind bei die sem Beispiel, anders als bei den Beispielen gemäß den Fig. 5 und 12, auf einer ebenen Oberfläche des Kon taktsubstrats 20 gehaltert. Im einzelnen trifft dabei der in Fig. 13D gezeigte schräge Bereich 262 ₂ am Silizi umsubstrat 240 auf die flache Oberfläche des Kon taktsubstrats 20. Die Kontaktstrukturen 30 werden an der ebenen Fläche an der Unterseite des Kontaktsub strats 20 mit Hilfe von Haftmitteln 330, beispielsweise in Form von Hochtemperaturhaftmitteln, fixiert.

Beim Beispiel gemäß Fig. 14 ist, ähnlich wie beim Bei spiel gemäß Fig. 5, eine Verbindungsspur 24 mit der lei tenden Schicht 235 an der Unterseite des Substrats 20 verbunden. Eine derartige Verbindung zwischen der Verbindungsspur 24 und der leitenden Schicht 235 wird beispielsweise mit Hilfe eines Lötpfropfens 28 herge stellt. Das Substrat 20 weist außerdem ein Kontaktloch 23 und eine Elektrode 22 auf. Die Elektrode 22 dient zur Verbindung des Kontaktsubstrats 20 mit einer exter nen Struktur, etwa einer Nadelkarte oder einem umman telten integrierten Schaltungsbauteil, mit Hilfe eines Drahts oder einer Leitung. Wenn daher die Halbleiter scheibe 300 nach oben bewegt wird, so kommt die Kon taktstruktur 30 mechanisch und elektrisch mit dem Zieh kontakt 320 auf der Scheibe 300 in Kontakt. Dementspre chend bildet sich ein Signalpfad vom Zielkontakt 320 zur auf dem Substrat 20 befindlichen Elektrode 22. Die Verbindungsspur 24, das Kontaktloch 23 und die Elek trode 22 dienen außerdem zur Umwandlung des geringen Abstands zwischen den Kontaktstrukturen 30 in einen größeren, der Nadelkarte oder dem ummantelten inte grierten Schaltungsbauteil angepaßten Abstand.

Bei Fig. 15 handelt es sich um eine Schemadarstellung einer Unteransicht des mit den erfindungsgemäßen Kon taktstrukturen versehenen Kontaktsubstrats gemäß Fig. 14. Bei diesem Beispiel werden an beiden Seiten des Satzes aus Kontaktstrukturen 30 sowie an den Ecken Haftmittel 330 zur Verbindung der Kontaktstrukturen 30 mit der Kontaktbasis 20 eingesetzt, wie sich dies auch Fig. 14 entnehmen läßt.

Die Kontaktstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine sehr hohe Frequenzbandbreite auf und erfüllt so die durch die moderne Halbleitertechnik gestellten Anforderungen. Da die Prüfkontaktstruktur mit Hilfe in der Halbleiterherstellung üblicher moderner Minia turisierungstechniken erzeugt wird, läßt sich eine große Anzahl von Kontaktstrukturen auf kleinem Raum an ordnen, was die gleichzeitige Prüfung einer großen An zahl von Halbleiterbauteilen ermöglicht.

Claims

1. Kontaktstruktur zum Prüfen einer Halbleiterscheibe, einer ummantelten Hochintegrationsschaltung oder ei ner gedruckten Leiterplatte (Prüfling), enthaltend

- eine Siliziumbasis mit einem durch einen anisotropen Ätzvorgang hergestellten schrägen Trägerbereich;
- eine auf der Siliziumbasis ausgebildete und vom schrägen Trägerbereich vorstehende Isolier schicht; und
- eine leitende Schicht aus leitendem Material, die auf der Isolierschicht so ausgeformt ist, daß die Isolierschicht und die leitende Schicht einen balkenförmigen Bereich bilden;
- wobei der balkenförmige Bereich in einer Quer richtung des balkenförmigen Bereichs eine Feder kraft aufweist, durch die eine Kontaktkraft er zeugt wird, wenn die Spitze des balkenförmigen Bereichs gegen einen Zielkontakt gepreßt wird.

2. Kontaktstruktur nach Anspruch 1, weiterhin enthal tend eine zwischen der Siliziumbasis und der Iso lierschicht angeordnete, mit Bor dotierte Schicht.

3. Kontaktstruktur nach Anspruch 1, wobei die leitende Schicht aus leitendem Metall besteht und durch einen Plattiervorgang hergestellt wird.

4. Kontaktstruktur nach Anspruch 1, wobei die Isolier schicht aus Siliziumdioxid besteht.

5. Kontaktstruktur zum Prüfen einer Halbleiterscheibe, einer ummantelten Hochintegrationsschaltung oder ei ner gedruckten Leiterplatte (Prüfling), enthaltend

- eine Siliziumbasis mit einem durch einen anisotropen Ätzvorgang hergestellten schrägen Trägerbereich;
- eine Vielzahl von auf der Siliziumbasis ausge bildeten und vom schrägen Trägerbereich vorste henden balkenförmigen Bereichen, von denen jeder die folgenden Bestandteile aufweist:
- eine die balkenförmigen Bereiche voneinander elektrisch isolierende Isolierschicht; und
- eine leitende Schicht aus leitendem Material, die auf der Isolierschicht so ausgebildet ist, daß die Isolierschicht und die leitende Schicht einen balkenförmigen Bereich bilden;
- wobei jeder dieser balkenförmigen Bereiche in einer Querrichtung des balkenförmigen Bereichs eine Federkraft aufweist, durch die eine Kon taktkraft erzeugt wird, wenn die Spitze des je weiligen balkenförmigen Bereichs gegen einen Zielkontakt gepreßt wird.

6. Kontaktstruktur nach Anspruch 5, weiterhin enthal tend eine zwischen der Siliziumbasis und der Iso lierschicht angeordnete mit Bor dotierte Schicht.

7. Kontaktstruktur nach Anspruch 5, wobei die leitende Schicht aus leitendem Metall besteht und durch einen Plattiervorgang hergestellt wird.

8. Kontaktstruktur nach Anspruch 5, wobei die Isolier schicht aus Siliziumdioxid besteht.

9. Kontaktstruktur zum Prüfen einer Halbleiterscheibe, einer ummantelten Hochintegrationsschaltung oder ei ner gedruckten Leiterplatte (Prüfling), enthaltend

- eine Vielzahl von balkenförmigen Kontaktberei chen, die jeweils in einer Querrichtung des bal kenförmigen Bereichs eine Federkraft aufweisen, durch die eine Kontaktkraft erzeugt wird, wenn die Spitze des jeweiligen balkenförmigen Be reichs gegen einen Zielkontakt gepreßt wird, wo bei jeder balkenförmige Kontaktbereich die fol genden Bestandteile umfaßt:
- eine Siliziumbasis mit einem durch einen anisotropen Ätzvorgang hergestellten schrägen Trägerbereich;
- eine die einzelnen balkenförmigen Bereiche elektrisch voneinander isolierende Isolier schicht; und
- eine leitende Schicht aus leitendem Material, die auf der Isolierschicht so ausgebildet ist, daß die Isolierschicht und die leitende Schicht einen balkenförmigen Bereich bilden;
- ein Kontaktsubstrat zur Halterung der Vielzahl von balkenförmigen Kontaktbereichen, wobei das Kontaktsubstrat Nuten umfaßt, in denen die Sili ziumbasis derart gehaltert werden kann, daß der balkenförmige Kontaktbereich in einer diagonalen Richtung fixiert wird; und
- eine Vielzahl von auf einer Oberfläche der Kon taktbasis ausgebildeten und jeweils zur Herstel lung von Signalwegen zu einem extern zum Kon taktsubstrat angeordneten elektrischen Bauteil mit den balkenförmigen Kontaktbereichen verbun denen Kontaktspuren.

10. Kontaktstruktur nach Anspruch 9, wobei das Kon taktsubstrat aus Silizium besteht.

11. Kontaktstruktur nach Anspruch 9, wobei das Kon taktsubstrat aus Keramik besteht.

12. Kontaktstruktur nach Anspruch 9, weiterhin enthal tend

- eine Vielzahl von Kontaktlöchern am Kontaktsub strat, die zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einer oberen Außenfläche und einer unteren Außenfläche des Kontaktsubstrats mit der Vielzahl von Kontaktspuren verbunden sind, sowie
- eine Vielzahl von Elektroden, die zur Herstel lung von elektrischen Verbindungen mit dem ex tern zum Kontaktsubstrat angeordneten elektri schen Bauteil mit der Vielzahl von Kontaktlö chern verbunden sind.

13. Kontaktstruktur nach Anspruch 9, weiterhin enthal tend eine zwischen der Siliziumbasis und der Iso lierschicht angeordnete mit Bor dotierte Schicht.

14. Kontaktstruktur nach Anspruch 9, wobei die leitende Schicht aus leitendem Metall besteht und durch einen Plattiervorgang hergestellt wurde.

15. Kontaktstruktur nach Anspruch 9, wobei die Isolier schicht aus Siliziumdioxid besteht.

16. Kontaktstruktur zum Prüfen einer Halbleiterscheibe, einer ummantelten Hochintegrationsschaltung oder ei ner gedruckten Leiterplatte (Prüfling), enthaltend

- eine Vielzahl von balkenförmigen Kontaktberei chen, die jeweils in einer Querrichtung des bal kenförmigen Bereichs eine Federkraft aufweisen, durch die eine Kontaktkraft erzeugt wird, wenn die Spitze des jeweiligen balkenförmigen Be reichs gegen einen Zielkontakt gepreßt wird, wo bei jeder balkenförmige Kontaktbereich die fol genden Bestandteile umfaßt:
- eine Siliziumbasis mit zwei schrägen Berei chen, von denen wenigstens einer durch einen anisotropen Ätzvorgang hergestellt wurde;
- eine die einzelnen balkenförmigen Bereiche elektrisch voneinander isolierende Isolier schicht; und
- eine leitende Schicht aus leitendem Material, die auf der Isolierschicht so ausgebildet ist, daß die Isolierschicht und die leitende Schicht einen balkenförmigen Bereich bilden;
- ein Kontaktsubstrat zur Halterung der Vielzahl von balkenförmigen Kontaktbereichen, wobei das Kontaktsubstrat eine ebene Oberfläche aufweist, auf der die Siliziumbasis mit Hilfe eines Haft mittels so gehaltert wird, daß der balkenförmige Kontaktbereich in einer diagonalen Ausrichtung fixiert wird; und
- eine Vielzahl von auf einer Oberfläche der Kon taktbasis ausgebildeten und jeweils zur Herstel lung von Signalwegen zu einem extern zum Kon taktsubstrat angeordneten elektrischen Bauteil mit den balkenförmigen Kontaktbereichen verbun denen Kontaktspuren.

17. Kontaktstruktur nach Anspruch 16, wobei das Kon taktsubstrat aus Silizium besteht.

18. Kontaktstruktur nach Anspruch 16, wobei das Kon taktsubstrat aus Keramik besteht.

19. Kontaktstruktur nach Anspruch 16, weiterhin enthal tend

20. Kontaktstruktur nach Anspruch 16, weiterhin enthal tend eine zwischen der Siliziumbasis und der Iso lierschicht angeordnete mit Bor dotierte Schicht.

21. Kontaktstruktur nach Anspruch 16, wobei die leitende Schicht aus leitendem Metall besteht und durch einen Plattiervorgang hergestellt wurde.

22. Kontaktstruktur nach Anspruch 16, wobei die Isolier schicht aus Siliziumdioxid besteht.

23. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktstruktur zum Prüfen einer Halbleiterscheibe, eines Halbleiter chips, einer ummantelten Hochintegrationsbauteils oder einer gedruckten Leiterplatte (Prüfling), ent haltend die folgenden Verfahrensschritte:

- Vorsehen eines aus einer Kristallebene (100) ausgeschnittenen Siliziumsubstrats;
- Durchführen eines ersten Photolithographie schritts an einer oberen Außenfläche des Silizi umsubstrats zur Ausbildung einer mit Bor dotier ten Schicht an einer Oberfläche des Siliziumsub strats;
- Ausbilden einer ersten Isolierschicht auf der mit Bor dotierten Schicht;
- Ausbilden einer zweiten Isolierschicht an einer unteren Außenfläche des Siliziumsubstrats;
- Durchführen eines zweiten Photolithographie schritts an der zweiten Isolierschicht zur Her stellung eines Ätzfensters in der zweiten Iso lierschicht;
- Durchführen einer anisotropen Ätzung durch das Ätzfenster; und
- Durchführen eines dritten Photolithographie schritts an der ersten Isolierschicht zur Aus bildung einer leitenden Schicht;
- wobei jeder Photolithographieschritt die Arbeitsschritte eines Beschichtens mit Fotolack, der Maskenherstellung, der Belichtung und des Ablösens des Fotolacks umfaßt.