DE10145147A1 - Anschlußstruktur und zugehöriges Herstellungsverfahren sowie die Anschlußstruktur verwendende Prüfanschlußanordnung - Google Patents
Anschlußstruktur und zugehöriges Herstellungsverfahren sowie die Anschlußstruktur verwendende PrüfanschlußanordnungInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anschlußstruktur zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Zielanschlüssen, wobei die Anschlußstruktur die folgenden Bestandteile enthält: ein Anschlußsubstrat, durch dessen obere und untere Oberflächen Durchkontaktlöcher verlaufen, eine Vielzahl von aus leitfähigem Material bestehenden und vertikal auf einer horizontalen Oberfläche des Anschlußsubstrats montierten Anschlußelementen, von denen jedes eine im wesentlichen gerade Form aufweist und aus einem in vertikaler Richtung ausgerichteten und einen Anschlußpunkt bildenden Spitzenbereich, einem in ein entsprechendes Durchkontaktloch am Anschlußsubstrat eingeschobenen Basisbereich und einem zwischen dem Spitzenbereich und dem Basisbereich vorgesehenen Federbereich besteht, welcher eine Anschlußkraft erzeugt, wenn die Anschlußstruktur gegen den Zielanschluß gepreßt wird. Der Federbereich weist dabei zur Ausübung der Anschlußkraft eine gebogene, schräge, mäanderförmige oder zickzackförmige Gestalt auf und von der Oberfläche des Anschlußsubstrats steht eine obere Außenfläche des Basisbereichs vor, die als ein Anschlußfleck zur elektrischen Verbindung mit einem externen Bauteil dient. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung dieser Anschlußstruktur sowie eine Prüfanschlußanordnung, bei der diese Anschlußstruktur zum Einsatz kommt.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anschlußstruk
tur und ein zugehöriges Herstellungsverfahren sowie
eine Prüfanschlußanordnung, bei der die Anschlußstruk
tur zum Einsatz kommt. Im einzelnen bezieht sich die
Erfindung dabei auf eine Anschlußstruktur mit einer
großen Anzahl von in vertikaler Richtung angeordneten
Anschlußelementen. Die Erfindung betrifft zudem ein
Verfahren, bei dem eine derart große Anzahl von An
schlußelementen in horizontaler Ausrichtung auf einer
Halbleiterscheibe hergestellt wird und die Anschlußele
mente sodann von der Halbleiterscheibe entfernt und in
vertikaler Ausrichtung auf einem Substrat gehaltert
werden, um eine Anschlußstruktur, wie etwa eine An
schlußprüfanordnung, eine Nadelkarte, einen integrier
ten Schaltungschip oder einen anderen Anschlußmechanis
mus, herzustellen.
Zum Prüfen von sehr dicht montierten elektrischen Hoch
geschwindigkeitsbauteilen, wie etwa hochintegrierten
und höchstintegrierten Schaltungen, werden ausgespro
chen leistungsfähige Anschlußstrukturen, beispielsweise
eine mit einer großen Anzahl von Anschlußelementen ver
sehene Nadelkarte, benötigt. Anschlußstrukturen können
aber auch für andere Anwendungen etwa bei ummantelten
integrierten Schaltungen als Leitungen oder Anschlüsse
eingesetzt werden. Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Anschlußstrukturen, die beim Prüfen von noch-
und höchstintegrierten Chips, Halbleiterscheiben, beim
Voraltern von Halbleiterscheiben und Matrizen sowie
beim Prüfen und Voraltern von ummantelten Halbleiter
scheiben, gedruckten Leiterplatten etc. Verwendung fin
den. Darüber hinaus läßt sich die vorliegende Erfindung
auch für andere Anwendungszwecke, etwa bei Leitungen
oder Anschlußpins von intergrierten Schaltungschips,
ummantelten integrierten Schaltungen oder anderen elek
tronischen Bauteilen einsetzen. Zum leichteren Ver
ständnis wird die vorliegende Erfindung jedoch haupt
sächlich unter Bezugnahme auf das Prüfen von Halblei
terscheiben erläutert.
Wenn zu prüfende Halbleiterbauteile in Form einer Halb
leiterscheibe vorliegen, wird ein Halbleiterprüfsystem,
beispielsweise ein Prüfgerät für integrierte Schaltun
gen, zum automatischen Prüfen der Halbleiterscheibe üb
licherweise mit einer Substrathaltevorrichtung, etwa
Einer automatischen Scheibenprüfeinrichtung, verbunden.
Ein Beispiel hierfür ist in Fig. 1 dargestellt, wobei
ein Halbleiterprüfsystem einen Prüfkopf 100 umfaßt, der
sich herkömmlicherweise in einem gesonderten Gehäuse
befindet und über ein Bündel von Kabeln 110 elektrisch
mit dem Prüfsystem verbunden ist. Der Prüfkopf 100 und
eine Substrathaltevorrichtung 400 sind sowohl mecha
nisch als auch elektrisch über eine durch einen Motor
510 angetriebene Bedieneinrichtung 500 miteinander ver
bunden. Die zu prüfenden Halbleiterscheiben werden
durch die Substrathaltevorrichtung 400 automatisch in
eine Prüfposition des Prüfkopfs 100 bewegt.
Am Prüfkopf 100 werden der zu prüfenden Halbleiter
scheibe vom Halbleiterprüfsystem erzeugte Prüfsignale
zugeleitet. Die von der zu prüfenden Halbleiterscheibe
(bzw. den auf der Halbleiterscheibe ausgebildeten inte
girierten Schaltungen) kommenden resultierenden Aus
gangssignale werden dem Halbleiterprüfsystem zugeführt,
wo sie mit SOLL-Werten verglichen werden, um festzu
stellen, ob die auf der Halbleiterscheibe angeordneten
integrierten Schaltungen einwandfrei funktionieren.
Der Prüfkopf 100 und die Substrathaltevorrichtung 400
sind, wie sich Fig. 2 entnehmen läßt, durch ein
Schnittstellenelement 140 verbunden, das aus einem Per
formance-Board 120 in Form einer gedruckten Lei
terplatte besteht, welche der typischen elektrischen
Ausführung des Prüfkopfs entsprechende elektrische
Schaltverbindungen sowie Koaxialkabel, Pogo-Pins und
Anschlußelemente aufweist. Der Prüfkopf 100 umfaßt eine
große Anzahl von gedruckten Leiterplatten 150, die der
Anzahl der Prüfkanäle (Anschlußpins) des Halblei
terprüfsystems entspricht. Jede gedruckte Leiterplatte
150 weist ein Anschlußelement 160 auf, das einen ent
sprechenden Kontaktanschluß 121 des Performance-Boards
120 aufnimmt. Zur exakten Festlegung der Kontaktposi
tion gegenüber der Substrathaltevorrichtung 400 ist am
Performance-Board 120 ein "Frog"-Ring 130 angebracht.
Der Frog-Ring 130 weist eine große Anzahl von Anschluß
pins 141, beispielsweise ZIF-Anschlußelemente oder
Pogo-Pins, auf, die über Koaxialkabel 124 mit Kontakt
anschlüssen 121 verbunden sind.
Wie sich Fig. 2 entnehmen läßt, wird der Prüfkopf 100
oberhalb der Substrathaltevorrichtung 400 ausgerichtet
und über das Schnittstellenelement 140 mechanisch und
elektrisch mit der Substrathaltevorrichtung verbunden.
In der Substrathaltevorrichtung 400 ist eine zu prü
fende Halbleiterscheibe 300 auf einer Einspannvorrich
tung 180 gehaltert. Oberhalb der zu prüfenden Halblei
terscheibe 300 befindet sich bei diesem Beispiel eine
Nadelkarte 170. Die Nadelkarte 170 umfaßt eine große
Anzahl von Prüfanschlußelementen (beispielsweise Vor
sprünge oder Nadeln) 190, die mit Zielanschlüssen, wie
etwa Schaltanschlüssen oder Anschlußflecken der inte
grierten Schaltung der zu prüfenden Halbleiterscheibe
300 in Kontakt kommen.
Elektrische Anschlüsse bzw. Kontaktbuchsen
(Anschlußflecken) der Nadelkarte 170 werden elektrisch
mit den auf dem Frog-Ring 130 befindlichen Anschlußpins
141 verbunden. Die Anschlußpins 141 werden zudem durch
die Koaxialkabel 124 mit den Kontaktanschlüssen 121 des
Performance-Board 120 verbunden, wobei jeder Kontaktan
schluß 121 wiederum mit der gedruckten Leiterplatte 150
des Prüfkopfes 100 verbunden ist. Außerdem sind die ge
druckten Leiterplatten 150 durch das beispielsweise
mehrere hundert Innenkabel umfassende Kabel 110 mit dem
Halbleiterprüfsystem verbunden.
Bei dieser Anordnung kommen die Prüfanschlußelemente
190 in Kontakt mit der Oberfläche (Zielanschluß) der
auf der Einspannvorrichtung 180 angeordneten Halb
leiterscheibe 300, wobei der Halbleiterscheibe 300
Prüfsignale zuführen und die resultierenden Ausgangssi
gnale von der Scheibe 300 empfangen. Die resultierenden
Ausgangssignale vom Halbleiterscheibenprüfling 300 wer
den mit den vom Halbleiterprüfsystem erzeugten SOLL-Wer
ten verglichen, um zu bestimmen, ob die integrierten
Schaltungen auf der Halbleiterscheibe 300 einwandfrei
arbeiten.
Fig. 3 zeigt eine Unteransicht der in Fig. 2 dargestell
ten Nadelkarte 170. Bei diesem Beispiel weist die Na
delkarte 170 einen Epoxidring auf, auf dem eine Viel
zahl von auch als Nadeln bzw. Vorsprünge bezeichneten
Prüfanschlußelementen 190 gehaltert ist. Wenn die die
Halbleiterscheibe 300 halternde Einspannvorrichtung 180
in der Anordnung gemäß Fig. 2 nach oben bewegt wird, so
kommen die Spitzen der Vorsprünge 190 in Kontakt mit
den Anschlußflecken bzw. Wölbungen (Zielanschlüssen)
auf der Scheibe 300. Die Enden der Vorsprünge 190 sind
mit Drähten 194 verbunden, die wiederum mit in der Na
delkarte 170 ausgebildeten (nicht dargestellten) Über
tragungsleitungen verbunden sind. Die Übertragungslei
tungen sind an eine Vielzahl von Elektroden
(Anschlußflecken) 197 angeschlossen, die mit den in
Fig. 2 dargestellten Pogo-Pins 141 in Kontakt stehen.
Üblicherweise besteht die Nadelkarte 170 aus mehreren
Polyimid-Substrat-Schichten und weist in vielen Schich
ten Masseebenen, Netzebenen und Signalübertragungslei
tungen auf. Durch Herstellung eines Gleichgewichts zwi
schen den einzelnen Parametern, d. h. der dielektrischen
Konstanten und der magnetischen Permeabilität des Poly
imids sowie den Induktanzen und den Kapazitäten der Si
gnalpfade in der Nadelkarte 170, ist jede Signalüber
tragungsleitung in bereits bekannter Weise so gestal
tet, daß sie eine charakteristische Impedanz von bei
spielsweise 50 Ohm aufweist. Somit handelt es sich bei
den Signalleitungen zur Erzielung einer großen Frequenz
übertragungsbandbreite um Leitungen mit angepaßter Im
pedanz, die sowohl im Dauerbetrieb als auch bei auf
grund einer Veränderung der Ausgangsleistung des Bau
teils in einem Übergangszustand auftretenden hohen
Stromspitzen Strom an die Scheibe 300 leiten. Zur Stö
rungsunterdrückung sind auf der Nadelkarte 170 zwischen
den Netz- und den Masseebenen Kondensatoren 193 und 195
vorgesehen.
Zum besseren Verständnis der beschränkten Hochfrequenz
leistung bei der in Fig. 3 gezeigten Nadelkarte ist in
Fig. 4 eine Schaltung dargestellt, die derjenigen der
Nadelkarte 170 äquivalent ist. Wie sich den Fig. 4A und
4B entnehmen läßt, verläuft die Signalübertragungslei
tung auf der Nadelkarte 170 von der Elektrode 197 über
einen in der Impedanz angepaßten Streifenleiter 196 zum
Draht 194 und weiter zur Nadel bzw. dem Vorsprung
(Anschlußstruktur) 190. Da der Draht 194 und die Nadel
190 in ihrer Impedanz nicht angepaßt sind, wirken diese
Bereiche, wie in Fig. 4C dargestellt, als Spule L im
Hochfrequenzband. Da die Gesamtlänge des Drahtes 194
und der Nadel 190 etwa 20 bis 30 mm betragen kann,
kommt es aufgrund der Spule beim Prüfen der Hochfre
quenzleistung eines Bauteilprüflings zu erheblichen
Einschränkungen.
Andere Faktoren, die eine Einschränkung der Frequenz
bandbreite der Nadelkarte 170 hervorrufen, gehen auf
die in den Fig. 4D und 4E gezeigten Netz- und Massena
deln zurück. Da der mit der Nadel 190 in Reihe geschal
teten Draht 194 zur Stromzuführung (siehe Fig. 4D) und
der mit der Nadel 190 in Reihe geschaltete Draht 194
zur Erdung der Spannung und der Signale (Fig. 4E) den
erwähnten Spulen entsprechen, kommt es zu einer erheb
lichen Einschränkung des Hochgeschwindigkeits-Strom
flusses.
Darüber hinaus sind die Kondensatoren 193 und 195 zwi
schen der Netzleitung und der Masseleitung angeordnet,
um durch Herausfiltern von Störungen bzw. Impulsstößen
in den Netzleitungen eine einwandfreie Leistung des
Bauteilprüflings sicherzustellen. Die Kondensatoren 193
weisen einen relativ hohen Wert von beispielsweise 10 µF
auf und können, falls nötig, von den Netzleitungen
durch Schalter getrennt werden. Die Kondensatoren 195
besitzen hingegen einen relativ kleinen Kapazitätswert
von beispielsweise 0,01 µF und sind nahe des Bauteil
prüflings DUT fest angeschlossen. Diese Kondensatoren
wirken als Hochfrequenz-Entkoppler an den Netzleitun
gen. Anders ausgedrückt, begrenzen die Kondensatoren
die Hochfrequenzleistung des Prüfanschlußelements.
Dementsprechend sind die erwähnten, am häufigsten ver
wendeten Nadelkarten auf eine Frequenzbandbreite von
etwa 200 MHz beschränkt, was zum Prüfen moderner Halb
leiterbauelemente nicht ausreicht. Es wird in Fachkrei
sen davon ausgegangen, daß schon bald eine Frequenz
bandbreite benötigt wird, die der Leistungsfähigkeit
des Prüfgeräts entspricht, welche derzeit im Bereich
von wenigstens 1 GHz liegt. Außerdem besteht in der In
dustrie ein Bedarf nach Nadelkarten, die in der Lage
sind, eine große Anzahl - d. h. etwa 32 oder mehr - von
Halbleiterbauteilen, und dabei insbesondere Speicher
elementen, parallel zu prüfen, um so die Prüfkapazität
zu erhöhen.
Bei der herkömmlichen Technologie wird eine Nadelkarte
gemäß Fig. 3 von Hand hergestellt, was dazu führt, daß
die Qualität unterschiedlich ausfällt. Eine derartig
wechselnde Qualität schließt Abweichungen in der Größe,
der Frequenzbandbreite, der jeweiligen Anschlußkraft
und dem Widerstand usw. mit ein. Bei den herkömmlichen
Prüfanschlußelementen besteht ein weiterer zu einer un
zuverlässigen Anschlußleistung führender Faktor darin,
daß die Prüfanschlußelemente und die zu prüfende Halb
leiterscheibe bei Temperaturänderungen ein unterschied
liches Wärmeausdehnungsverhältnis aufweisen. Bei einer
Temperaturänderung verändern sich somit ihre gemeinsa
men Kontaktstellen, was sich negativ auf die Anschluß
kraft, den Anschlußwiderstand und die Bandbreite aus
wirkt. Es werden daher neuartige Anschlußstrukturen
benötigt, die in der Lage sind, die Anforderungen an
die Halbleiterprüftechnologie der nächsten Generation
zu erfüllen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Anschlußstruktur zu beschreiben, die eine große
Anzahl von Anschlußelementen zur Herstellung einer
elektrischen Verbindung mit Zielanschlüssen umfaßt und
dabei eine große Frequenzbandbreite und Pinzahl sowie
eine hohe Anschlußleistung und Zuverlässigkeit bietet.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, eine beispielsweise eine Nadelkarte bildende An
schlußstruktur vorzusehen, die zur Herstellung einer
elektrischen Verbindung mit hoher Freguenzbandbreite für
die Prüfung von Halbleiterbauteilen usw. dient und so
die an die Halbleitertechnologie der nächsten Genera
tion gestellten Prüfanforderungen erfüllt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, eine Anschlußstruktur zu beschreiben, die bei
Anwendungen, wie etwa dem Prüfen von Halbleiterbautei
len, zur Herstellung elektrischer Verbindungen einge
setzt werden kann und dabei zum gleichzeitigen paral
lelen Prüfen einer großen Anzahl von Halbleiterbautei
len geeignet ist.
Außerdem liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Anschlußstruktur und einen zugehörigen
Montagemechanismus zur Montage einer Vielzahl von An
schlußstrukturen zur Herstellung einer Prüfanschlußan
ordnung gewünschter Größe und mit einer gewünschten An
zahl von an der Prüfanschlußanordnung gehalterten An
schlußelementen zu beschreiben.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht auch
darin, ein Verfahren zu beschreiben, bei dem eine große
Anzahl von Anschlußelementen in einer zweidimensionalen
Weise auf einem Siliziumsubstrat hergestellt und die
Anschlußelemente vom Substrat entfernt und zur Bildung
einer Anschlußstruktur in dreidimensionaler Weise auf
einem Anschlußssubstrat gehaltert werden.
Es ist außerdem Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren zu beschreiben, bei dem eine große Anzahl von
Anschlußelementen zweidimensional auf einem Silizium
substrat hergestellt wird, wobei die Anschlußelemente
sodann auf ein Haftband übertragen und wiederum von
diesem entfernt werden, um sie zur Ausbildung einer An
schlußstruktur vertikal auf einem Anschlußsubstrat zu
haltern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Anschluß
struktur zum Prüfen von Bauteilprüflingen eine große
Anzahl von Anschlußelementen, die auf einer ebenen
Oberfläche eines Siliziumsubstrats durch Einsatz einer
in der Halbleiterherstellung bekannten Photolithogra
phietechnik hergestellt werden. Die erfindungsgemäßen
Anschlußstrukturen können auch als Bestandteile von
Elektronikbauteilen, etwa Leitungen und Anschlußpins
integrierter Schaltungen, Verwendung finden.
Eine Anschlußstruktur gemäß dem ersten Aspekt der vor
liegenden Erfindung dient zur Herstellung einer elek
trischen Verbindung mit Zielanschlüssen. Die Anschluß
struktur besteht aus einem Anschlußsubstrat und einer
Vielzahl von Anschlußelementen, wobei die Anschlußele
mente jeweils eine im wesentlichen gerade Gestalt auf
weisen. Das Anschlußelement umfaßt dabei einen Spitzen
bereich, der in vertikaler Richtung vorsteht und einen
Anschlußpunkt bildet, einen Basisbereich, der in ein am
Anschlußsubstrat vorgesehenes Durchkontaktloch derart
eingeschoben wird, daß ein Ende des Anschlußelements
als Anschlußfleck für eine elektrische Verbindung an
einer Unterseite des Anschlußsubstrats dient, und einen
Federbereich, der zwischen dem Spitzenbereich und dem
Elasisbereich vorgesehen ist und eine elastische An
schlußkraft erzeugt, wenn das Anschlußelement gegen den
Zielanschluß gepreßt wird.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft
Ein Verfahren, bei dem die Anschlußelemente zweidimen
sional auf einem Siliziumsubstrat hergestellt und von
diesem zur Herstellung einer Anschlußstruktur wieder
entfernt werden. Das Herstellungsverfahren umfaßt dabei
die folgenden Verfahrensschritte:
- a) Ausbilden einer Zusatzschicht auf einer Oberfläche eines Siliziumsubstrats;
- b) Ausbilden einer Fotolackschicht auf der Zusatz schicht;
- c) Ausrichten einer Fotomaske über der Fotolackschicht und Belichten der Fotolackschicht mit ultraviolettem Licht durch die Fotomaske, wobei die Fotomaske ein Bild der Anschlußelemente enthält;
- d) Entwickeln von dem Bild der Anschlußelemente ent sprechenden Mustern auf einer Oberfläche der Foto lackschicht;
- e) Herstellen einer ersten Schicht der Anschlußelemente aus elektrisch leitfähigem Material in den in der Fotolackschicht vorgesehenen Mustern durch einen Elektroplattiervorgang;
- f) Wiederholen der erwähnten Schritte b) bis e) auf der ersten Anschlußelementschicht zur Ausbildung einer zweiten oder höheren Schicht der Anschlußelemente;
- g) Abtragen der Fotolackschicht;
- h) Entfernen der Zusatzschicht durch einen Ätzvorgang, wodurch die Anschlußelemente vom Siliziumsubstrat getrennt werden; und
- i) Montieren der Anschlußelemente auf einem Anschluß substrat, welches Durchkontaktlöcher umfaßt, die die Enden der Anschlußelemente derart aufnehmen, daß we nigstens ein Ende jedes Anschlußelements als An schlußfleck für eine elektrische Verbindung dient.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft
ein weiteres Verfahren, bei dem die Anschlußelemente
zweidimensional auf einem Siliziumsubstrat hergestellt
und sodann auf ein Haftband übertragen und zur Erzeu
gung einer Anschlußstruktur wiederum von diesem Haft
band entfernt werden. Das Herstellungsverfahren umfaßt
dabei die folgenden Verfahrensschritte:
- a) Erzeugen einer Zusatzschicht auf einer Oberfläche eines Siliziumsubstrats;
- b) Erzeugen einer Fotolackschicht auf der auf dem Sub strat befindlichen Zusatzschicht;
- c) Ausrichten einer Fotomaske über der Fotolackschicht und Belichten der Fotolackschicht mit ultraviolettem Licht durch die Fotomaske, wobei die Fotomaske ein Bild der Anschlußelemente umfaßt;
- d) Entwickeln von dem Bild der Anschlußelemente ent sprechenden Mustern auf einer Oberfläche der Foto lackschicht;
- e) Herstellen einer ersten Schicht der Anschlußelemente aus elektrisch leitfähigem Material in den in der Fotolackschicht vorgesehenen Mustern durch einen Elektroplattiervorgang;
- f) Wiederholen der oben genannten Schritte b) bis e) auf der ersten Anschlußelementschicht zur Herstel lung einer weiteren Schicht der Anschlußelemente;
- g) Abtragen der Fotolackschicht;
- h) Plazieren eines Haftbandes auf den Anschlußelementen in einer Weise, daß obere Außenflächen der Anschluß elemente am Haftband anhaften;
- i) Entfernen der Zusatzschicht durch einen Ätzvorgang, wodurch die am Haftband anhaftenden Anschlußelemente vom Siliziumsubstrat getrennt werden; und
- j) Montieren der Anschlußelemente an einem Anschlußsub strat, welches Durchkontaktlöcher zur Aufnahme der Enden der Anschlußelemente umfaßt, wobei wenigstens ein Ende jedes Anschlußelements als Anschlußfleck für eine elektrische Verbindung dient.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft
ein Verfahren, bei dem die Anschlußelemente zweidimen
sional auf einem Siliziumsubstrat hergestellt und so
dann auf das Haftband übertragen werden. Das Herstel
lungsverfahren umfaßt dabei die folgenden Verfahrens
schritte:
- a) Erzeugen eines leitfähigen Substrats aus einem elek trisch leitfähigen Material auf einem dielektrischen Substrat;
- b) Erzeugen einer Fotolackschicht auf dem leitfähigen Substrat;
- c) Ausrichten einer Fotomaske über der Fotolackschicht und Belichten der Fotolackschicht mit ultraviolettem Licht durch die Fotomaske, wobei die Fotomaske ein Bild der Anschlußelemente umfaßt;
- d) Entwickeln von dem Bild der Anschlußelemente ent sprechenden Mustern auf einer Oberfläche der Foto lackschicht;
- e) Herstellen einer ersten Schicht der Anschlußelemente aus elektrisch leitfähigem Material in den in der Fotolackschicht vorgesehenen Mustern durch einen Elektroplattiervorgang;
- f) Wiederholen der oben erwähnten Schritte b) bis e) auf der ersten Anschlußelementschicht zur Ausbildung einer weiteren Anschlußelementschicht;
- g) Abtragen der Fotolackschicht;
- h) Ablösen des mit Anschlußelementen versehenen leitfä higen Substrats vom dielektrischen Substrat;
- i) Plazieren eines Haftbandes auf den auf dem leitfähi gen Substrat angeordneten Anschlußelementen in einer solchen Weise, daß obere Außenflächen der Anschluße lemente am Haftband anhaften, wobei die Haftkraft zwischen den Anschlußelementen und dem Haftband grö ßer ist als diejenige zwischen den Anschlußelementen und dem leitfähigen Substrat;
- j) Ablösen des leitfähigen Substrats, wodurch die am Haftband anhaftenden Anschlußelemente vom leitfähi gen Substrat getrennt werden; und
- k) Montieren des Anschlußelements an einem Anschlußsub strat, welches ein Durchkontaktloch umfaßt, in einer solchen Weise, daß ein Ende des Anschlußelements von der gegenüberliegenden Oberfläche des Anschlußsub strats vorsteht.
Schließlich betrifft eine weiterer Aspekt der Erfindung
eine die erfindungsgemäße Anschlußstruktur umfassende
Prüfanschlußanordnung. Die Prüfanschlußanordnung be
steht aus einem Anschlußsubstrat, auf dessen einer
Oberfläche eine Vielzahl von Anschlußelementen montiert
ist, einer Nadelkarte zur Halterung des Anschlußsub
strats und zur Herstellung einer elektrischen Verbin
dung zwischen den Anschlußelementen und auf der Nadel
karte vorgesehenen Elektroden sowie einen Pinblock, der
eine Vielzahl von Anschlußpins aufweist, die als
Schnittstelle zwischen der Nadelkarte und einem Halb
leiterprüfsystem dienen, wenn der Pinblock an der Na
clelkarte angebracht ist.
Die Anschlußelemente werden vertikal auf einer horizon
talen Oberfläche des Anschlußsubstrats montiert, wobei
jedes Anschlußelement eine im wesentlichen gerade Form
aufweist. Jedes Anschlußelement umfaßt einen Spitzenbe
reich, der in vertikaler Richtung vorsteht und dabei
einen Anschlußpunkt bildet, einen Basisbereich, der in
ein am Anschlußsubstrat vorgesehenes entsprechendes
I<urchkontaktloch eingeschoben wird, und einen Federbe
reich, der zwischen dem Spitzenbereich und dem Basisbe
reich vorgesehen ist und eine elastische Anschlußkraft
erzeugt, wenn das Anschlußelement gegen den Zielan
schluß gepreßt wird. Zur Ausübung der Anschlußkraft
weist der Federbereich eine gebogene, schräge, mäander
förmige oder zickzackförmige Gestalt auf; zudem steht
eine obere Außenfläche des Basisbereichs über die Ober
fläche des Anschlußsubstrats vor und dient als ein An
schlußfleck zur elektrischen Verbindung mit einem ex
ternen Bauteil.
Die erfindungsgemäße Anschlußstruktur weist eine sehr
hohe Frequenzbandbreite auf und erfüllt so die bei der
Halbleitertechnologie der nächsten Generation auftre
tenden Prüfanforderungen. Da die große Anzahl von
gleichzeitig auf dem Substrat erzeugten Anschlußelemen
ten ohne manuelle Arbeitsschritte hergestellt wird, ist
es möglich, eine gleichbleibende Qualität und hohe Zu
verlässigkeit sowie eine lange Lebensdauer hinsichtlich
der Anschlußleistung zu geringen Kosten zu erzielen.
Darüber hinaus ist es auch möglich, durch Temperatur
veränderungen bedingte Positionierfehler zu kompensie
ren, da die Anschlußelemente auf demselben Substratma
terial montiert werden, das auch für den Bauteilprüf
ling verwendet wird.
Durch das erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren läßt
sich zudem durch den Einsatz einer relativ einfachen
Technologie eine große Anzahl von Anschlußelementen in
horizontaler Ausrichtung auf dem Siliziumsubstrat her
stellen. Die derart erzeugten Anschlußelemente werden
sodann vom Substrat entfernt und in vertikaler Ausrich
tung auf einem Anschlußsubstrat montiert. Die gemäß der
vorliegenden Erfindung hergestellten Anschlußelemente
sind kostengünstig und äußerst effizient und bieten
eine hohe mechanische Festigkeit und Zuverlässigkeit.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Be
zugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine Schemadarstellung der struk
turellen Beziehung zwischen einer
Substrathaltevorrichtung und einem
mit einem Prüfkopf versehenen
Halbleiterprüfsystem;
Fig. 2 eine detailliertere Schemadarstel
lung eines Beispiels einer Anord
nung zur Verbindung des Prüfkopfs
des Halbleiterprüfsystems mit der
Substrathaltevorrichtung durch ein
Schnittstellenelement;
Fig. 3 eine Unteransicht eines Beispiels
der mit einem Epoxidring zur Hal
terung einer Vielzahl von Prüfan
schlußelementen (Nadeln bzw. Vor
sprüngen) versehenen Nadelkarte
gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 4A-4E Schaltbilder zur Darstellung von
zur Nadelkarte gemäß Fig. 3 äqui
valenten Schaltungen;
Fig. 5 eine Schemadarstellung eines Bei
spiels für eine erfindungsgemäße
Anschlußstruktur, wobei Anschluß
elemente Verwendung finden, die in
horizontaler Ausrichtung auf einem
Siliziumsubstrat hergestellt und
vertikal auf einem Anschlußsub
strat montiert wurden;
Fig. 6 eine Schemadarstellung eines wei
teren Beispiels für eine erfin
dungsgemäße Anschlußstruktur, wo
bei Anschlußelemente Verwendung
finden, die in horizontaler Aus
richtung auf einem Siliziumsub
strat hergestellt und vertikal auf
einem Anschlußsubstrat montiert
wurden;
Fig. 7 eine Schemadarstellung eines wei
teren Beispiels für eine erfin
dungsgemäße Anschlußstruktur, wo
bei Anschlußelemente Verwendung
finden, die in horizontaler Aus
richtung auf einem Siliziumsub
strat hergestellt und vertikal auf
einem Anschlußsubstrat montiert
wurden;
Fig. 8A und 8B Schemadiagramme zur Darstellung
von grundlegenden Konzepten des
erfindungsgemäßen Herstellungsver
fahrens, bei dem eine große Anzahl
von Anschlußelementen auf einer
ebenen Oberfläche eines Silizium
substrats hergestellt und für spä
tere Arbeitsvorgänge von dieser
Oberfläche entfernt werden;
Fig. 9A bis 9I Schemadiagramme zur Darstellung
von Beispielen für die Form der im
erfindungsgemäßen Herstellungsver
fahren erzeugten und in den erfin
dungsgemäßen Anschlußstrukturen
verwendeten Anschlußelemente;
Fig. 10A und 10B Diagramme zur Darstellung eines
speziellen Beispiels für ein er
findungsgemäßes Anschlußelement,
wobei sich Fig. 10A eine Vorderan
sicht des Anschlußelements und
Fig. 10B eine Seitenansicht des An
schlußelements entnehmen läßt;
Fig. 11A und 11B Diagramme zur Darstellung eines
weiteren speziellen Beispiels des
erfindungsgemäßen Anschlußele
ments, wobei sich Fig. 11A eine
Vorderansicht des Anschlußelements
und Fig. 11B eine Seitenansicht des
Anschlußelements entnehmen läßt;
Fig. 12A und 12B Diagramme zur Darstellung eines
weiteren speziellen Beispiels des
erfindungsgemäßen Anschlußele
ments, wobei sich Fig. 12A eine
Vorderansicht des Anschlußelements
und Fig. 12B eine Seitenansicht des
Anschlußelements entnehmen läßt;
Fig. 13A und 13B Diagramme zur Darstellung eines
weiteren speziellen Beispiels des
erfindungsgemäßen Anschlußele
ments, wobei sich Fig. 13A eine
Vorderansicht des Anschlußelements
und Fig. 13B eine Seitenansicht des
Anschlußelements entnehmen läßt;
Fig. 14A bis 14L Schemadiagramme zur Darstellung
eines Beispiel für ein erfin
dungsgemäßes Herstellungsverfahren
zur Erzeugung der Anschlußele
mente;
Fig. 15A bis 15D Schemadiagramme zur Darstellung
eines weiteren Beispiels für ein
erfindungsgemäßes Herstellungsver
fahren zur Erzeugung der Anschluß
elemente;
Fig. 16A bis 16N Schemadiagramme zur Darstellung
eines Beispiels für ein erfin
dungsgemäßes Herstellungsverfahren
zur Erzeugung von Anschlußstruktu
ren in der horizontalen Oberfläche
eines Substrats und zur Übertra
gung der Anschlußelemente auf eine
Zwischenplatte;
Fig. 17A und 17B Schemadiagramme zur Darstellung
eines Beispiels für einen Auf
nahme- und Plaziermechanismus so
wie seiner Verwendung bei der Er
zeugung der erfindungsgemäßen An
schlußstruktur, wobei er zur Auf
nahme der Anschlußelemente und zu
deren Plazierung auf einem Sub
strat dient, bei dem es sich bei
spielsweise um ein aus mehreren
Schichten bestehendes Siliziumsub
strat handelt;
Fig. 18 eine Querschnittsansicht zur Dar
stellung eines Beispiels einer
Prüfanschlußanordnung, bei der die
erfindungsgemäße Anschlußstruktur
als eine Schnittstelle zwischen
einem Halbleiterbauteilprüfling
und einem Prüfkopf eines Halblei
terprüfsystems zum Einsatz kommt;
Fig. 19 eine Querschnittsansicht zur Dar
stellung eines weiteren Beispiels
einer Prüfanschlußanordnung, bei
der die erfindungsgemäße Anschluß
struktur als eine Schnittstelle
zwischen einem Halbleiterbauteil
prüfling und einem Prüfkopf eines
Halbleiterprüfsystems zum Einsatz
kommt;
Fig. 20 eine Querschnittsansicht zur Dar
stellung eines weiteren Beispiels
einer Prüfanschlußanordnung, bei
der die erfindungsgemäße Anschluß
struktur als eine Schnittstelle
zwischen einem Halbleiterbauteil
prüfling und einem Prüfkopf eines
Halbleiterprüfsystems zu Einsatz
kommt;
Fig. 21 ein Schemadiagramm eines Beispiels
für eine erfindungsgemäße An
schlußstruktur, welche in mehreren
Schichten angeordnete Standardsi
liziumsubstrate sowie die in dem
erfindungsgemäßen Herstellungsver
fahren erzeugten Anschlußelemente
umfaßt;
Fig. 22 eine Perspektivansicht einer Viel
zahl von erfindungsgemäßen An
schlußstrukturen, die jeweils ein
große Anzahl von Anschlußelementen
umfassen, durch die sich die An
schlußstrukturen miteinander zu
einer Prüfanschlußanordnung ge
wünschter Größe zusammensetzen
lassen;
Fig. 23 eine Perspektivansicht der erfin
dungsgemäßen Anschlußstruktur, bei
der mehrere Anschlußsubstrate zur
Herstellung einer Prüfanschlußan
ordnung mit gewünschter Größe,
Form und Anschlußelementzahl mit
einander verbunden sind.
Im folgenden wird das bevorzugte Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher erläutert.
Die Fig. 5 bis 7 zeigen Beispiele für die erfindungsge
inäße Anschlußstruktur, wobei jede Anschlußstruktur aus
einem Anschlußsubstrat 20 und Anschlußelementen 30 be
steht. Bei dem Beispiel gemäß Fig. 5 erstreckt sich je
des Anschlußelement 30 1 im wesentlichen in einer verti
kalen Richtung und umfaßt dabei einen Basisbereich, der
mit dem Anschlußsubstrat 20 verbunden ist, einen An
schlußpunkt, der vorzugsweise zugeschärft ist, und
einen zwischen dem Basisbereich und dem Anschlußpunkt
befindlichen mäanderförmigen Bereich, der als Anschluß
feder fungiert.
Bei dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel erstreckt sich je
des Anschlußelement 30 2 ebenfalls im wesentlichen in
der vertikalen Richtung, wobei es aus einem mit dem An
schlußsubstrat 20 verbundenen Basisbereich, einem in
wei oder mehr Anschlußpunkte aufgespaltenen und vor
zugsweise zugeschärften Anschlußpunkt und einem zwi
schen dem Basisbereich und dem Anschlußpunkt angeordne
ten und als Anschlußfeder fungierenden zickzackförmigen
Bereich besteht.
Bei dem Beispiel gemäß Fig. 7 erstreckt sich wiederum
jedes Anschlußelement 303 in der vertikalen Richtung,
wobei es eine hakenartige Form aufweist und einen mit
cLem Anschlußsubstrat 20 verbundenen Basisbereich, einen
vorzugsweise zugeschärften und in vertikaler Richtung
ausgerichteten Anschlußpunkt und einen zwischen dem Ba
sisbereich und dem Anschlußpunkt befindlichen und als
eine Anschlußfeder fungierenden gebogenen Bereich um
faßt.
Jedes der in den Fig. 5 bis 7 gezeigten Anschlußelemente
erzeugt aufgrund einer hauptsächlich durch den horizon
tal gebogenen Bereich, d. h. dem mäanderförmigen, zick
zackförmigen oder gebogenen Bereich des Anschlußele
ments, gelieferten Federkraft einen Anschlußdruck, wenn
die Anschlußstruktur gegen an der gedruckten Leiter
platte 300 vorgesehene Anschlußflecke 320 gepreßt wird.
Der Anschlußdruck führt zudem dazu, daß die Spitze des
Anschlußelements (Anschlußpunkt) gegen die Oberfläche
des Anschlußflecks 320 reibt. Diese Reibwirkung trägt
zu einer Verbesserung der Anschlußleistung bei, wenn
der Anschlußpunkt gegen die am Anschlußfleck 320 vorge
sehen Oxidoberfläche reibt und so einen elektrischen
Kontakt mit dem unter der Oxidoberfläche befindlichen
leitfähigen Material des Anschlußflecks 320 herstellt.
Bei der vorliegenden Erfindung sind die An
schlußelemente 30 1, 30 2 und 30 3 im Hinblick auf ihre
Verwendung und ihre Herstellung im übrigen durchaus
austauschbar, wobei die Anschlußstruktur und das zuge
hörige Herstellungsverfahren allerdings im folgenden
nur unter Bezugnahme auf eines bzw. zwei dieser An
schlußelemente erläutert werden. Zudem werden später
unter Bezugnahme auf die Fig. 9 bis 13 noch verschiedene
andere erfindungsgemäße Anschlußelementtypen erläutert,
wobei allerdings nur eine begrenzte Anzahl der An
schlußelementtypen detailliert beschrieben wird. Da die
in den Fig. 5 bis 7 und 9 bis 13 gezeigten erfindungsge
mäßen Anschlußelemente an der horizontalen Oberfläche
des Anschlußsubstrats nicht schräg, sondern vertikal
gehaltert sind, läßt sich in dem auf dem Anschlußsub
strat zur Verfügung stehenden begrenzten Raum eine
große Anzahl von Anschlußelementen montieren.
Die Fig. 8A und 8B zeigen grundlegende erfindungsgemäße
Ideen für die Herstellung entsprechender Anschlußele
mente. Wie sich Fig. 8A entnehmen läßt, werden Anschluß
elemente 30 gemäß der vorliegenden Erfindung auf einer
ebenen Oberfläche eines durch ein Siliziumsubstrat oder
ein anderen dielektrisches Substrat gebildeten Sub
strats 40 in horizontaler Ausrichtung, d. h. zweidimen
sional, hergestellt. Danach werden die Anschlußelemente
30 vom Siliziumsubstrat 40 entfernt, um sie auf dem in
den Fig. 5 bis 7 gezeigten und beispielsweise durch eine
gedruckte Leiterplatte, einen integrierten Schal
tungschip oder einen anderen Anschlußmechanismus gebil
deten Anschlußsubstrat 20 in vertikaler Ausrichtung,
d. h. in einer dreidimensionalen Weise, zu montieren.
Bei dem Beispiel gemäß Fig. 8 werden die auf einer ebe
nen Oberfläche eines aus Silizium oder einem anderen
Material bestehen dielektrischen Substrats 40 in hori
zontaler Ausrichtung hergestellten Anschlußelemente 30
vom Substrat 40 weg auf ein Haftelement 90 übertragen,
bei dem es sich beispielsweise um ein Haftband, einen
Haftfilm oder eine Haftplatte handelt (wobei diese Ele
mente im folgenden kollektiv als "Haftband" bzw.
"Zwischenplatte" bezeichnet werden). Die am Haftband
anhaftenden Anschlußelemente 30 werden sodann wiederum
von diesem entfernt, um sie mit Hilfe eines Aufnahme-
und Plaziermechanismus auf einem in den Fig. 5 bis 7 ge
zeigten, beispielsweise aus einer gedruckten Leiter
platte, einem integrierten Schaltungschip oder einem
anderen Anschlußmechanismus gebildeten Anschlußsubstrat
20 in vertikaler Ausrichtung, d. h. dreidimensional, zu
montieren.
Die Fig. 9A bis 9I zeigen Beispiele für verschiedene
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Anschlußelements,
welches in der in den Fig. 5 bis 7 gezeigten Weise am
Anschlußsubstrat montiert werden soll. Die Beispiele
gemäß den Fig. 9A bis 9E weisen dabei an einem Ende eine
flache Basis auf, die über die obere Außenfläche des in
den Fig. 5 bis 7 gezeigten Anschlußsubstrats 20 vorste
hen soll, und besitzen am anderen Ende eine Anschluß
spitze. Die Anschlußspitzen der Fig. 9A bis 9E weisen
dabei jeweils eine unterschiedliche Form auf, die es
:jeweils ermöglicht, mit der Oberfläche des Zielan
schlusses einen Kontakt mit geringem Kontaktwiderstand
herzustellen. Das Beispiel gemäß Fig. 9D besitzt eine
federartige Anschlußspitze, die eine Elastizität in
vertikaler Richtung bietet. Bei der Ausbildung einer
Prüfanordnung kann vorzugsweise ein leitfähiges Elasto
merelement Verwendung finden, das eine elastische Fe
derkraft bzw. Elastizität in vertikaler Richtung er
zeugt, wenn die Anschlußelemente mit den Zielanschlüs
sen in Kontakt kommen, wie dies später noch unter Be
zugnahme auf Fig. 19 erläutert wird.
Bei den Beispielen der Fig. 9F bis 9I ist auf dem über
d:ie obere Außenfläche des in den Fig. 5 bis 7 gezeigten
Anschlußsubstrats 20 hinausragenden Basisbereich je
weils eine dreieckige Spitze vorgesehen. Jedes der in
den Fig. 9A bis 9I dargestellten Anschlußelemente ist im
Ganzen betrachtet im wesentlichen gerade geformt und im
wesentlichen vertikal zur horizontalen Oberfläche des
Anschlußsubstrats gehaltert. Ähnlich wie bei den Bei
spielen der Fig. 9A bis 9E sind auch die Anschlußspitzen
der Fig. 9F bis 9I unterschiedlich geformt, um einen
Kontakt mit der Oberfläche des Zielanschlusses mit ge
ringem Kontaktwiderstand herzustellen. Bei der Ausbil
dung einer Prüfanordnung kann wiederum vorzugsweise ein
leitfähiges Elastomerelement eingesetzt werden, um in
vertikaler Richtung eine elastische Federkraft oder
Elastizität zu erzielen, wenn die Anschlußelemente mit
den Zielanschlüssen in der weiter unten unter Bezug
nahme auf Fig. 19 beschriebenen Weise in Kontakt kommen.
Die Fig. 10A und 10B zeigen ein spezielles Beispiel ei
nes erfindungsgemäßen Anschlußelements, wobei sich
Fig. 10A eine Vorderansicht und Fig. 10B eine Seitenan
sicht dieses Anschlußelements entnehmen läßt. Das An
schlußelement gemäß Fig. 10 besitzt einen Basisbereich
mit einem oberen Ende, welches über die obere Außenflä
che des in den Fig. 5 bis 7 gezeigten Anschlußsubstrats
20 hervorsteht, wenn das Anschlußelement am Substrat
montiert ist, einen Anschlußbereich an einem unteren
Ende, welcher zur Herstellung eines Kontakts mit der
Oberfläche des Zielanschlusses einen Anschlußpunkt auf
weist, sowie einen geraden Hauptbereich, der sich zwi
schen dem Basisbereich und dem Anschlußbereich er
streckt und in das in den Fig. 5 bis 7 gezeigte An
schlußsubstrat eingeschoben wird. Der Anschlußbereich
ist mäander- oder zickzackförmig gestaltet und fungiert
so als eine Feder, wenn er gegen den Zielanschluß ge
preßt wird.
Wie sich der Vorderansicht gemäß Fig. 10A entnehmen
läßt, ist der Basisbereich nach rechts und links ver
längert. Außerdem ist der Anschlußbereich dünner bemes
sen ist als der gerade Hauptbereich bzw. der Basisbe
reich, wie dies in der Seitenansicht gemäß Fig. 10 dar
gestellt ist, wodurch er sich leicht verformen läßt und
so die elastische Federkraft ausübt, wenn er gegen den
Zielanschluß gepreßt wird. Da hier zwei unterschiedli
che Dickenabmessungen, d. h. der dünnere Abschnitt für
den Anschlußbereich und der dickere Abschnitt für den
Haupt- und den Basisbereich, vorhanden sein müssen, er
folgt bei der Herstellung des Anschlußelements wenig
stens zweimal eine Ablagerung leitfähiger Materialen,
wodurch zwei oder mehr Schichten erzeugt werden. Das in
Fig. 10 gezeigte Anschlußelement weist dabei beispiels
weise die folgenden Abmessungen auf: a = 1.050,00 µm, b
= 330,00 µm, c = 200,00 µm, d = 50,00 µm, e = 150,00 µm,
f = 20,00 µm, g = 50,00 µm und h = 20,00 µm.
Die Diagramme gemäß der Fig. 11A und 11B zeigen ein wei
teres spezielles Beispiel des erfindungsgemäßen An
schlußelements, wobei sich Fig. 11A wiederum eine Vor
der- und Fig. 11B eine Seitenansicht des Anschlußele
ments entnehmen läßt. Das Anschlußelement gemäß Fig. 11
besitzt einen Basisbereich mit einem oberen Ende, wel
ches über die obere Außenfläche des in den Fig. 5 bis 7
gezeigten Anschlußsubstrats 20 hervorsteht, wenn das
Anschlußelement am Substrat montiert ist, einen An
schlußbereich an einem unteren Ende, welcher zur Her
stellung eines Kontakts mit der Oberfläche des Zielan
schlusses einen Anschlußpunkt aufweist, sowie einen ge
raden Hauptbereich, der sich zwischen dem Basisbereich
und dem Anschlußbereich erstreckt und in das in den
Fig. 5 bis 7 gezeigte Anschlußsubstrat 20 eingeschoben
wird. Der Anschlußbereich ist mäander- oder zickzack
förmig gestaltet und fungiert so als eine Feder, wenn
er gegen den Zielanschluß gepreßt wird.
Wie sich der Seitenansicht gemäß Fig. 11B entnehmen
läßt, weist der Basisbereich die größte Dicke auf, wo
durch sich der dem Kontakt mit einem externen Bauteil,
beispielsweise einer in den Fig. 18 bis 20 gezeigten Na
delkarte, dienende obere Bereich vergrößert. Wie eben
falls in der Seitenansicht gemäß Fig. 11B zu sehen ist,
ist der Anschlußbereich dünner bemessen als der gerade
Hauptbereich und der Basisbereich, wodurch er sich
leicht verformt und so die Federkraft ausübt, wenn er
gegen den Zielanschluß gepreßt wird. Da hier drei un
terschiedliche Dickenabmessungen, d. h. eine erste Dicke
für den Anschlußbereich, eine zweite Dicke für den
Hauptbereich und eine dritte Dicke für den Basisbe
reich, erzielt werden müssen, kann bei der Herstellung
des Anschlußelements wenigstens dreimal eine Ablagerung
:Leitfähigen Materials erfolgen. Das in Fig. 11 gezeigte
Anschlußelement weist dabei beispielsweise die folgen
den Abmessungen auf: a = 1. 000,00 gm, b = 1.330,00 µm,
c = 200,00 µm, d = 50,00 µm, f = 20,00 µm, g = 80,00 µm,
h = 20,00 µm und i = 50,00 µm.
Auch die Diagramme gemäß den Fig. 12A und 12B zeigen ein
weiteres spezifisches Ausführungsbeispiel des erfin
dungsgemäßen Anschlußelements, wobei sich Fig. 12A wie
denim eine Vorder- und Fig. 12B eine Seitenansicht des
Anschlußelements entnehmen läßt. Das Anschlußelement
gemäß Fig. 12 besitzt einen Basisbereich mit einem obe
ren Ende, welches über die obere Außenfläche des in den
Fig. 5 bis 7 gezeigten Anschlußsubstrats 20 hervorsteht,
wenn das Anschlußelement am Substrat montiert ist,
einen Anschlußbereich an einem unteren Ende, welcher
zur Herstellung eines Kontakts mit der Oberfläche des
Zielanschlusses einen Anschlußpunkt aufweist, sowie
einen geraden Hauptbereich, der sich zwischen dem Ba
sisbereich und dem Anschlußbereich erstreckt und in das
in den Fig. 5 bis 7 gezeigte Anschlußsubstrat 20 einge
schoben wird. Der Anschlußbereich ist mäander- oder
zickzackförmig gestaltet und fungiert so als eine Fe
der, wenn er gegen den Zielanschluß gepreßt wird.
Wie sich der Vorderansicht gemäß Fig. 12A entnehmen
läßt, ist der Basisbereich nach rechts und links ver
längert. Aus der Seitenansicht gemäß Fig. 12B läßt sich
ersehen, daß der Anschlußbereich dünner bemessen ist
als der gerade Hauptbereich und der Basisbereich, wo
durch er sich leicht verformen läßt und so die elasti
sche Federkraft ausübt, wenn er gegen den Zielanschluß
gepreßt wird. Die Dicke des Anschlußbereichs ist bei
diesem Beispiel erheblich geringer als bei den in den
Fig. 10 und 11 gezeigten Beispielen. Da hier zwei unter
schiedliche Dickenabmessungen erzielt werden müssen,
kann bei der Herstellung des Anschlußelements wenig
stens zweimal eine Ablagerung leitfähiger Materialien
erfolgen, um so zwei oder mehr Schichten leitfähigen
Materials auszubilden. Das in Fig. 12 gezeigte Anschluß
element weist dabei beispielsweise die folgenden Abmes
sungen auf: a = 1.050, 00 µm, b = 330,00 µm, c = 200,00 µm,
d = 50,00 µm, e = 150,00 µm, f = 10,00 µm, g =
50,00 µm und h = 10,00 µm.
Die Diagramme gemäß den Fig. 13A und 13B zeigen wiederum
ein weiteres spezielles Ausführungsbeispiel des erfin
dungsgemäßen Anschlußelements, wobei sich Fig. 13A er
neut eine Vorder- und Fig. 13B eine Seitenansicht des
Anschlußelements entnehmen läßt. Das Anschlußelement
gemäß Fig. 13 besitzt ebenfalls einen Basisbereich mit
einem oberen Ende, welches über die obere Außenfläche
des in den Fig. 5 bis 7 gezeigten Anschlußsubstrats 20
hervorsteht, wenn das Anschlußelement am Substrat mon
tiert ist, einen Anschlußbereich an einem unteren Ende
zur Herstellung eines Kontakts mit der Oberfläche des
Zielanschlusses sowie einen geraden Hauptbereich, der
sich zwischen dem Basisbereich und dem Anschlußbereich
erstreckt und in das in den Fig. 5 bis 7 gezeigte An
schlußsubstrat 20 eingeschoben wird. Der Anschlußbe
reich weist eine ganz besondere Form mit zwei schlau
fenartigen Federn auf, wodurch er eine Anschlußkraft
ausübt, wenn er gegen den Zielanschluß gepreßt wird.
Wie sich der Vorderansicht gemäß Fig. 13A entnehmen
läßt, ist der Basisbereich nach rechts und links ver
längert. Aus der Seitenansicht gemäß Fig. 13B läßt sich
ersehen, daß der Anschlußbereich dünner bemessen ist
als der Hauptbereich und der Basisbereich, wodurch er
sich leicht verformt und so die elastische Federkraft
ausübt, wenn er gegen den Zielanschluß gepreßt wird. Da
wiederum zwei unterschiedliche Dickenabmessungen vor
handen sind, kann auch hier bei der Herstellung des An
schlußelements wenigstens zweimal eine Ablagerung leit
fähigen Materials erfolgen, um unterschiedliche Dicken
bereiche zu erzielen. Das in Fig. 13 gezeigte Anschluße
lement weist dabei beispielsweise die folgenden Abmes
sungen auf: a = 1.050,00 µm, b = 500,00 µm, c = 200,00 µm,
d = 50,00 µm, e = 150,00 µm, f = 20,00 µm, g =
50,00 µm und h = 20,00 µm.
Die Fig. 14A bis 14L zeigen Schemadiagramme eines Bei-
spiels für ein Herstellungsverfahren zur Erzeugung des
erfindungsgemäßen Anschlußelements 30 (beispielsweise
des Anschlußelements 303 gemäß Fig. 7). Wie sich Fig. 14A
entnehmen läßt, wird zuerst eine Zusatzschicht 42 auf
einem Substrat 40 ausgeformt, bei dem es sich üblicher
weise um ein Siliziumsubstrat handelt, obwohl auch an
dere dielektrische Substrate, wie etwa ein Glassubstrat
und ein Keramiksubstrat, in Frage kommen. Die Zusatz
schicht 42 wird dabei in einem Ablagerungsvorgang, etwa
durch chemisches Aufdampfen (CVD), beispielsweise aus
Siliziumdioxid (SiO2) hergestellt und dient in einem
späteren Stadium des Herstellungsverfahrens zur Tren
nung der Anschlußelemente 30 vom Siliziumsubstrat.
Auf der Zusatzschicht 42 wird sodann beispielsweise
durch einen Verdampfungsschritt eine in Fig. 14B darge
stellte Haftverstärkungsschicht 44 ausgebildet. Als Ma
terial für die Haftverstärkungsschicht 44 kommen bei
spielsweise Chrom (Cr) und Titan (Ti) mit einer Dicke
von etwa 200 bis 1.000 Angström in Frage. Die Haftver
stärkungsschicht 44 dient zur besseren Anhaftung einer
in Fig. 14C gezeigten leitfähigen Schicht 46 am Silizi
umsubstrat 40. Die leitfähige Schicht 46 besteht bei
spielsweise aus Kupfer (Cu) oder Nickel (Ni) und weist
eine Dicke von etwa 1.000 bis 5.000 Angström auf. Die
leitfähige Schicht 46 bietet die bei einem später
durchzuführenden Elektroplattiervorgang benötigte elek
trische Leitfähigkeit.
Im nächsten Verfahrensschritt wird eine Fotolackschicht
48 auf der leitfähigen Schicht 46 ausgebildet und dar
über eine Fotomaske 50 genau ausgerichtet, die dann mit
ultraviolettem Licht (UV-Licht) belichtet wird, wie
sich dies Fig. 14D entnehmen läßt. Die Fotomaske 50
zeigt ein zweidimensionales Bild des Anschlußelements
310, das auf der Fotolackschicht 48 entwickelt wird. Wie
bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist, kann zu
diesem Zweck sowohl positiver als auch negativer Foto
lack eingesetzt werden. Wird positiver Fotolack verwen
ciet, so härtet der durch die lichtundurchlässigen Be
reiche der Maske 50 abgedeckte Fotolack nach der Be
lichtung aus. Als Fotolack kann dabei beispielsweise
Novolak (M-Kresol-Formaldehyd), PMMA
(Polymethylmetacrylat), SU-8 und lichtempfindliches Po
lyimid Verwendung finden. Im Entwicklungsschritt läßt
sich sodann der belichtete Bereich des Fotolacks auflö
sen und abwaschen, wobei eine mit einer Öffnung bzw.
einem Muster "A" versehene Fotolackschicht 48 zurück
bleibt, die in Fig. 14E gezeigt ist. Die Aufsicht gemäß
Fig. 14F zeigt dementsprechend das dem Bild (d. h. der
Form) des Anschlußelements 30 3 entsprechende Muster
bzw. die Öffnung "A" in der Fotolackschicht 48.
Bei dem gerade beschriebenen Photolithographieverfahren
kann anstelle des Einsatzes von UV-Licht in bekannter
Weise auch eine Belichtung der Fotolackschicht 48 mit
einem Elektronenstrahl oder mit Röntgenstrahlen erfol
gen. Außerdem ist es auch möglich, das Bild der An
schlußstruktur direkt auf die Fotolackschicht 48 zu
schreiben, indem der Fotolack 48 mit einem Elektronen
strahl, einem Röntgenstrahl oder einer Lichtquelle
(Laser) zum Direktschreiben belichtet wird.
Im Muster "A" in der Fotolackschicht 48 wird nun zur
Ausbildung des Anschlußelements 30 das Anschlußmate
rial, beispielsweise Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Alumi
nium (A1), Rhodium (Rh), Palladium (Pd), Wolfram (W)
oder ein anderes Metall bzw. eine Nickel-Kobalt-Legie
rung (NiCo-Legierung) oder andere Legierungskombinatio
nen dieser Metalle (durch Elektroplattieren) abgela
srert, wie sich dies Fig. 14 G entnehmen läßt. Vorzugs
weise sollte sich das dabei verwendete Anschlußmaterial
von dem für die leitfähige Schicht 46 verwendeten Mate
rial unterscheiden, so daß beide unterschiedliche Ätz
eigenschaften aufweisen, worauf später noch näher ein
gegangen wird. Der in Fig. 14 G gezeigte überstehende
Plattierungsbereich des Anschlußelementes 30 wird nun
in einem Schleifschritt (Einebenungsschritt) gemäß
Fig. 14H abgetragen.
Zur Herstellung der beispielsweise in den Fig. 10 bis 13
gezeigten, unterschiedliche Dickenabmessungen aufwei
senden Anschlußelemente wird der beschriebene Prozeß
wiederholt, um zwei oder mehr leitfähige Schichten aus
zubilden. Dabei werden im einzelnen nach der Ausbildung
einer ersten Schicht der Anschlußelemente (aus leitfä
higem Material), falls nötig, die Verfahrensschritte
gemäß den Fig. 14D bis 14H zur Ausbildung einer zweiten
oder weiteren Schicht auf der ersten Schicht der An
schlußelemente wiederholt.
Daraufhin wird in einem Fotolack-Abtragungsschritt ge-
mäß Fig. 14I die Fotolackschicht 48 entfernt, wobei zur
Entfernung der Fotolackschicht 48 üblicherweise ein
chemisches Naßverfahren eingesetzt wird. Alternativ
hierzu kann aber beispielsweise auch eine Abtragung auf
Azetonbasis oder eine Plasma-O2-Abtragung durchgeführt
werden. Wie sich Fig. 14J entnehmen läßt, wird nun die
Zwischenschicht 42 so weggeätzt, daß das Anschlußele
ment 30 vom Siliziumsubstrat 40 getrennt wird. Danach
wird ein weiterer Ätzvorgang durchgeführt, in dem die
Haftverstärkungsschicht 44 und die leitfähige Schicht
46 vom Anschlußelement 30 entfernt werden, wie sich
dies Fig. 14K entnehmen läßt.
Die Ätzbedingungen lassen sich dabei derart auswählen,
daß die Schichten 44 und 46, nicht jedoch das Anschluß
element 30 einer Ätzung unterzogen wird. Anders ausge
drückt, muß dabei, wie bereits erwähnt, als leitfähiges
Material für das Anschlußelement 30 ein anderes Mate
rial gewählt werden, als für die leitfähige Schicht 46,
um die leitfähige Schicht 46 wegätzen zu können, ohne
daß das Anschlußelement 30 in Mitleidenschaft gezogen
wird. Schließlich ist das Anschlußelement 30 von allen
anderen Materialien getrennt, wie dies in der Perspek
tivansicht gemäß Fig. 14L gezeigt ist. Bei der Darstel
lung des Herstellungsverfahrens in den Fig. 14A bis 14L
ist nur ein Anschlußelement 30 gezeigt; in einem
tatsächlich durchgeführten Herstellungsverfahren, wird,
wie sich den Fig. 8A und 8B entnehmen läßt, allerdings
gleichzeitig eine große Anzahl von Anschlußelementen
hergestellt.
Die Schemadiagramme der Fig. 15A bis 15D zeigen ein Bei
spiel für ein Herstellungsverfahren zur Erzeugung der
erfindungsgemäßen Anschlußelemente. Bei diesem Beispiel
wird ein Haftband (Zwischenplatte) 90 im Her
stellungsverfahren eingesetzt, wobei die Anschlußele
mente 30 vom Siliziumsubstrat 40 auf das Haftband 90
übertragen werden. Die Fig. 15A bis 15D zeigen nur einen
späteren Abschnitt des Herstellungsverfahrens, bei dem
das Haftband 90 Verwendung findet.
Fig. 15A läßt sich ein Verfahrensschritt entnehmen, der
demjenigen gemäß Fig. 141 entspricht, wobei die Foto
lackschicht 48 im Fotolackschicht-Abtragungsschritt
entfernt wird. Danach wird - ebenfalls in dem in
Fig. 15A gezeigten Verfahrensschritt - ein Haftband
(Zwischenplatte) 90 derart auf eine obere Außenfläche
des Anschlußelements 30 plaziert, daß das Anschlußele
ment 30 am Haftband 90 anhaftet. Wie bereits weiter
oben unter Bezugnahme auf Fig. 8B erwähnt wurde,
schließt im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung
der Begriff Haftband (Zwischenplatte) 90 auch andere
Arten von Haftelementen, etwa einen Haftfilm oder eine
Haftplatte etc., mit ein. Außerdem sind unter dem Be
griff Haftband 90 auch all jene Elemente zu verstehen,
die eine Anziehung auf das Anschlußelement 30 ausüben,
wie etwa eine Magnetplatte, ein Magnetband oder eine
elektrisch geladene Platte bzw. ein entsprechendes Band
usw.
In dem in Fig. 15B gezeigten Verfahrensschritt wird die
Zusatzschicht 42 derart weggeätzt, daß das am Haftband
90 anhaftende Anschlußelement 30 vom Siliziumsubstrat
40 getrennt ist. Daraufhin wird ein weiterer Ätzschritt
in einer Weise durchgeführt, daß die Haftverstärkungs
schicht 44 und die leitfähige Schicht 46 vom Anschluße
lement 30 entfernt werden, wie dies in Fig. 15C gezeigt
ist.
Wie bereits erwähnt, muß sich das für das Anschlußele
ment 30 verwendete leitfähige Material von dem Material
der leitfähigen Schicht unterscheiden, um einen Ätzvor
gang an der leitfähigen Schicht 46 vornehmen zu können,
ahne das Anschlußelement 30 in Mitleidenschaft zu zie
hen. In den Fig. 15A bis 15C ist wiederum nur die Her
stellung eines einzelnen Anschlußelements dargestellt,
obwohl in einem tatsächlich durchgeführten Verfahren
eine große Anzahl von Anschlußelementen gleichzeitig
erzeugt wird, was bedeutet, daß hier auch eine große
Anzahl von Anschlußelementen 30 auf das Haftband 90
übertragen und vom Siliziumsubstrat und anderen Mate
rialen getrennt wird, wie dies der Aufsicht gemäß
Fig. 15D zu entnehmen ist.
Die Fig. 16A bis 16N zeigen Schemadiagramme eines weite
ren Beispiels für einen Herstellungsvorgang zur Erzeu
gung des Anschlußelements 30, wobei die An
schlußelemente auf das Haftband bzw. die Zwischenplatte
übertragen werden. In dem in Fig. 16A dargestellten Ver
fahrensschritt wird zunächst eine Elektroplattier-
Grundschicht (d. h. eine leitfähige Schicht) 342 auf ei
nem Substrat 340 ausgebildet, bei dem es sich üblicher
weise um ein Silizium- oder ein Glassubstrat handelt.
Die Grundschicht 342 besteht beispielsweise aus Kupfer
(Cu) oder Nickel (Ni) und weist eine Dicke von bei
spielsweise etwa 1.000 bis 5.000 Angström auf. Auf der
Grundschicht 342 wird sodann, beispielsweise durch
einen Zerstäubungsschritt, eine Chrom-Inconel-Schicht
344 ausgebildet, wie sich dies Fig. 16B entnehmen läßt.
Auf der Chrom-Inconel-Schicht 344 erzeugt man nun in
dem in Fig. 16C gezeigten nächsten Verfahrensschritt ein
leitfähiges Substrat 346, das beispielsweise aus Nic
kel-Kobalt (NiCo) mit einer Dicke von etwa 100 bis 130 µm
besteht. Nach Passivierung des leitfähigen Substrats
346 wird eine Fotolackschicht 348 mit einer Dicke von
etwa 100 bis 120 µm auf dem leitfähigen Substrat 346
ausgebildet, wie dies in Fig. 16D gezeigt ist, und so
dann eine Fotomaske 350 präzise derart ausgerichtet,
daß die Fotolackschicht 348 in der in Fig. 16E gezeigten
Weise mit ultraviolettem Licht (UV-Licht) bestrahlt
werden kann. Die Fotomaske 350 weist ein zweidimensio
nales Bild des Anschlußelements 30 auf, das auf der
Oberfläche der Fotolackschicht 348 entwickelt wird.
Im Entwicklungsschritt läßt sich der belichtete Teil
des Fotolacks auflösen und abwaschen, wobei eine Foto
lackschicht 348 zurückbleibt, wie sie in Fig. 16F ge
zeigt ist, die ein von der Fotomaske 350 übertragenes,
das Bild (d. h. die Form) des Anschlußelements 30
(beispielsweise des in Fig. 7 gezeigten Anschlußelements
30 3) aufweisendes Plattiermuster besitzt. In dem in
Fig. 16G gezeigten Verfahrensschritt wird das Material
für das Anschlußelement mit einer Dicke von etwa 50 bis
60 µm in einem Elektroplattierschritt in das Plattier
muster der Fotolackschicht eingebracht. Als leitfähiges
Material kann dabei beispielsweise Nickel-Kobalt (NiCo)
dienen. Das Nickel-Kobalt-Anschlußelementmaterial haf
tet nicht fest an dem aus Nickel-Kobalt bestehenden
leitfähigen Substrat 346 an.
Zur Herstellung von Anschlußelementen mit unterschied
licher Dicke, wie sie in den Fig. 10 bis 13 gezeigt
sind, durch Ausbildung von zwei oder mehr leitfähigen
Schichten kann der beschriebene Prozess wiederholt wer
den. Dabei werden im einzelnen nach der Bildung einer
ersten Schicht der Anschlußelemente, falls nötig, die
in den Fig. 16D bis 16G gezeigten Verfahrensschritte zur
Ausbildung einer zweiten oder weiteren Schicht auf der
ersten Schicht der Anschlußelemente wiederholt.
Im nächsten Verfahrensschritt wird die Fotolackschicht
348 in einem Fotolack-Abtragungsvorgang gemäß Fig. 16H
entfernt. Wie sich Fig. 161 entnehmen läßt, wird sodann
das leitfähige Substrat 346 von der auf dem Substrat
340 befindlichen Chrom-Inconel-Schicht 344 abgelöst.
Bei dem leitfähigen Substrat 346 handelt es sich um ein
dünnes Substrat, auf dem die Anschlußelemente 30 mit
relativ schwacher Haftkraft gehaltert sind. Fig. 16J
zeigt eine Aufsicht auf das mit den Anschlußelementen
30 versehene leitfähige Substrat 346.
Fig. 16K läßt sich ein darauffolgender Verfahrensschritt
entnehmen, in dem ein Haftband (Zwischenplatte) 90 auf
die oberen Außenflächen der Anschlußelemente 30 pla
ziert wird. Die Haftkraft zwischen dem Haftband 90 und
denn Anschlußelementen 30 ist größer als diejenige zwi
schen den Anschlußelementen 30 und dem leitfähigen Sub
strat 346, so daß die Anschlußelemente 30 vom Substrat
346 auf das Haftband 90 übertragen werden, wenn man das
Haftband 90 vom biegsamen, leitfähigen Substrat 346
entfernt, wie sich dies Fig. 16L entnehmen läßt. Fig. 16M
zeigt eine Aufsicht auf das mit den Anschlußelementen
30 versehene Haftband 90, während sich Fig. 16N eine
Querschnittsansicht des mit den Anschlußelementen 30
versehenen Haftbandes 90 entnehmen läßt.
Bei den Fig. 17A und 17B handelt es sich um Schemadia
gramme zur Darstellung eines Beispiels für ein Vorgehen
zum Aufnehmen der Anschlußelemente 30 vom Haftband
(Zwischenplatte) 90 und zum Plazieren der Anschlußele
mente auf das Anschlußsubstrat 20. Der in den Fig. 17A
und 17B gezeigte Aufnahme- und Plaziermechanismus wird
in vorteilhafter Weise bei Anschlußelementen einge
setzt, die durch das unter Bezugnahme auf die Fig. 15A
bis 15D und die Fig. 1 GA bis 16N erläuterte erfindungs
gemäße Verfahren unter Verwendung eines Haftbandes er
zeugt wurden. Fig. 17A zeigt eine Vorderansicht des Auf
nahme- und Plaziermechanismus 80, wobei die erste
Hälfte der bei der Aufnahme- und Plazieroperation ab
laufenden Vorgänge dargestellt ist, während sich
Fig. 17B eine Vorderansicht des Aufnahme- und Plazierme
chanismus 80 während der zweiten Hälfte der bei der
Aufnahme- und Plazieroperation ablaufenden Vorgänge
entnehmen läßt.
Bei diesem Beispiel besteht der Aufnahme- und Plazier
mechanismus 80 aus einem Übertragungsmechanismus 84 zur
Aufnahme und Plazierung der Anschlußelemente 30, beweg
lichen Armen 86 und 87, die Bewegungen des Übertra
gungsmechanismus 84 in X-, Y- und Z-Richtung erlauben,
Tischen 81 und 82, deren Position sich in X-, Y- und Z-
Richtung einstellen läßt, und einer Überwachungskamera
78, die beispielsweise einen CCD-Bildsensor umfaßt. Der
Übertragungsmechanismus 84 ist mit einem Saugarm 85
versehen, der eine Ansaugung (Aufnahmeoperation) und
Abgabe (Plazieroperation) der Anschlußelemente 30
durchführt. Die Saugkraft wird dabei beispielsweise
durch einen negativen Druck, etwa ein Vakuum, erzeugt.
Der Saugarm 85 dreht sich um einen festgelegten Winkel
von beispielsweise 90°.
Im Betriebszustand werden das mit den Anschlußelementen
30 versehene Haftband 90 und das die Bondstellen (bzw.
Durchkontaktlöcher) 32 aufweisende Substrat 20 auf den
entsprechenden Tischen 81 und 82 des Aufnahme- und Pla
ziermechanismus 80 positioniert. Wie sich Fig. 17A ent
nehmen läßt, nimmt nun der Übertragungsmechanismus 80
das Anschlußelement 30 vom Haftband 90 durch die An
saugkraft des Saugarms 85 auf. Nach Aufnahme des An
schlußelements 30 dreht sich der Saugarm 85 um bei
spielsweise 90°, wie dies in Fig. 17B dargestellt ist,
wodurch die Anschlußelemente 30 aus einer horizontalen
in eine vertikale Ausrichtung gebracht werden. Bei die-
sem Ausrichtungsmechanismus handelt es sich nur um ein
Beispiel, wobei einem Fachmann auf diesem Gebiet viele
andere Möglichkeiten bekannt sind, die Ausrichtung der
Anschlußelemente zu verändern. Der Übertragungsme
chanismus 80 plaziert sodann das Anschlußelement 30 auf
der Bondstelle (bzw. den Durchkontaktlöchern) 32 am
Substrat 20. Das Anschlußelement 30 wird nun am An-
schlußsubstrat 20 durch Anbonden an der Oberfläche oder
durch Einschieben in die Durchkontaktlöcher angebracht.
Die Querschnittsansicht gemäß Fig. 18 zeigt ein Beispiel
für eine Gesamtstapelstruktur zur Ausbildung einer
Prüfanschlußanordnung unter Verwendung der erfindungs
gemäßen Anschlußstruktur. Die Prüfanschlußanordnung
fungiert als Schnittstelle zwischen dem Halbleiterbau
teilprüfling (DUT) und einem Prüfkopf, wie er in Fig. 2
gezeigt ist. Bei diesem Beispiel umfaßt die Prüfan
schlußanordnung bei der in Fig. 18 gezeigten Reihenfolge
oberhalb der Anschlußstruktur eine Nadelkarte (Leitweg
führungsplatte) 260 und einen Pogo-Pin-Block (bzw.
einen Frog-Ring) 130. Die Anschlußstruktur besteht aus
einer Vielzahl von auf dem Anschlußsubstrat 20 gehal
terten Anschlußelementen 301. Ein Basisbereich 35 jedes
Anschlußelements steht an einer oberen Außenfläche des
Anschlußsubstrats 20 vor und dient dabei als Anschluß
fleck.
Die Nadelkarte 260, der Pogo-Pin-Block 130 und die An
schlußstruktur sind sowohl mechanisch als auch elek
trisch miteinander verbunden und bilden so eine Prüfan
schlußanordnung. Hierdurch entstehen elektrische Pfade
vom Anschlußpunkt der Anschlußelemente 301 über die Ka
bel 124 und das (in Fig. 2 dargestellte) Performance
Board 120 bis zum Prüfkopf 100. Werden die Halbleiter
scheibe 300 und die Prüfanschlußanordnung nun
gegeneinandergepreßt, so entsteht eine elektrische Ver
bindung zwischen dem Bauteilprüfling DUT (bzw. den An
schlußflecken 320 auf der Scheibe 300) und dem Prüfsy
stem.
Der Pogo-Pin-Block (bzw. Frog-Ring) 130 entspricht dem
in Fig. 2 gezeigten Pogo-Pin-Block; er weist also eine
große Anzahl von Pogo-Pins auf und bildet so eine
Schnittstelle zwischen der Nadelkarte 260 und dem Per
formance-Board 120. An oberen Enden der Pogo-Pins sind
beispielsweise durch Koaxialkabel gebildete Kabel 124
angeschlossen, um über das Performance-Board 120 Si
sinale an gedruckte Leiterplatten (Pinelektronik-Schalt
karten) 150 im in Fig. 2 gezeigten Prüfkopf 100 zu über
tragen. Die Nadelkarte 260 ist an ihrer Ober- und Un
terseite jeweils mit einer großen Anzahl von Elektroden
262 bzw. 265 versehen. Im montierten Zustand stehen die
Basisbereiche 35 der Anschlußelemente 30 in Kontakt mit
den Elektroden 262. Die Elektroden 262 und 265 sind
durch Verbindungsspuren 263 miteinander verbunden, um
durch eine Auffächerung des Abstands der Anschlußstruk
turen eine Anpassung an den Abstand der im Pogo-Pin-
Block 130 angeordneten Pogo-Pins bewirken.
Die Querschnittsansicht gemäß Fig. 19 zeigt ein weiteres
Beispiel für eine Prüfanschlußanordnung, bei der die
erfindungsgemäße Anschlußstruktur zum Einsatz kommt.
Die Prüfanschlußanordnung fungiert wiederum als
Schnittstelle zwischen dem Halbleiterbauteilprüfling
(DUT) und einem Prüfkopf, wie er in Fig. 2 gezeigt ist.
Bei diesem Beispiel umfaßt die Prüfanschlußanordnung
ein leitfähiges Elastomerelement 250, eine Nadelkarte
260 und einen Pogo-Pin-Block (bzw. einen Frog-Ring)
130, die oberhalb der Anschlußstruktur angeordnet sind.
Das leitfähige Elastomerelement 250 befindet sich dabei
zwischen der Anschlußstruktur und der Nadelkarte 260.
Im montierten Zustand besteht ein Kontakt zwischen den
Basisbereichen 35 der Anschlußelemente 30 und dem leit
fähigen Elastomerelement 250. Das leitfähige Elastomer
element 250 stellt die elektrische Verbindung zwischen
cien Basisbereichen 35 der Anschlußelemente 301 und den
Elektroden 262 der Nadelkarte 260 sicher, indem es Un
ebenheiten bzw. vertikale Lücken zwischen beiden aus
dleicht. Als leitfähiges Elastomerelement 250 dient
eine dünne elastische Schicht mit einer großen Anzahl
von in vertikaler Richtung verlaufenden leitfähigen
Drähten. Das leitfähige Elastomerelement 250 besteht
dabei beispielsweise aus einer dünnen Silizium-Gummi
schicht und einer Vielzahl von Reihen von Metallfasern.
Die Metallfasern (bzw. Metalldrähte) sind bei der Dar
stellung gemäß Fig. 19 in vertikaler Richtung angeord
net, d. h. sie verlaufen senkrecht zur horizontal ange
ordneten dünnen Schicht des leitfähigen Elastomerele
ments 250. Der Abstand zwischen den Metallfasern be
trägt beispielsweise 0,05 mm oder weniger, während die
dünne Silizium-Gummischicht eine Dicke von etwa 0,2 mm
aufweist. Ein entsprechendes leitfähiges Elastomerele
ment wird von der Firma Shin-Etsu Polymer Co. Ltd., Ja
pan, hergestellt und ist im Handel erhältlich.
Die Querschnittsansicht gemäß Fig. 20 zeigt ein weiteres
Beispiel für eine Prüfanschlußanordnung, bei der die
erfindungsgemäße Anschlußanordnung zum Einsatz kommt.
Die Prüfanschlußanordnung entspricht dabei grundlegend
der in Fig. 19 gezeigten Anordnung, wobei allerdings die
Anschlußstruktur aus mehreren Anschlußstrukturblöcken
(Anschlußsubstratblöcken) besteht. Zudem bestehen die
Anschlußsubstratblöcke aus mehreren aufeinandergesta
pelten Standard-Substraten. So umfaßt die Anschluß
struktur gemäß Fig. 20 beispielsweise zwei Anschluß
strukturblöcke (Anschlußsubstratblöcke) 20 1 und 20 2,
die jeweils drei Siliziumstandardsubstrate 22 1, 22 2 und
22 3 umfassen.
Obwohl nur ein Anschlußelement dargestellt ist, ist am
Anschlußsubstrat 20 tatsächlich eine Vielzahl von An-
Elchlußelementen 30 1 derart angebracht, daß ein Ende je
des Anschlußelements 30 1 in ein Durchkontaktloch 25
(siehe Fig. 21) des Substrats 22 eingeschoben ist. Übli
cherweise besteht das Anschlußsubstrat 22 aus einer Si
liziumscheibe, wobei allerdings auch andere dielektri
sche Materialien, wie etwa Keramik, Glas, Polyimid etc.
denkbar sind. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel be
steht das Anschlußsubstrat 22 aus einem mehrere Schich
ten umfassenden Substrat, welches mehrere Standardsili
ziumscheiben, und zwar beispielsweise drei Scheiben
22 1, 22 2 und 22 3 umfaßt, die aufeinandergestapelt und
aneinandergebondet sind. Das Hauptziel bei der Verwen
dung mehrerer Siliziumscheiben ist die Herstellung ei
nes ausreichend dicken Anschlußsubstrats ohne Erhöhung
der Toleranzen der mechanischen Abmessungen. Die Anzahl
der Siliziumscheiben läßt sich somit frei wählen, so
daß je nach den speziellen Anforderungen des Entwurfs
eine oder mehrere Scheiben eingesetzt werden können.
Die Standardsiliziumscheiben weisen jeweils dieselbe
Dicke, jedoch eine unterschiedliche äußere Form auf, um
so einen beispielsweise durch Zähne und Vertiefungen
gebildeten Eingriffmechanismus zu schaffen, wie sich
dies Fig. 23 entnehmen läßt.
Die Querschnittsansicht gemäß Fig. 21 zeigt Einzelheiten
der erfindungsgemäßen Anschlußstruktur, die in der in
Fig. 20 gezeigten Prüfanschlußanordnung zum Einsatz
kommt. Zur Anbringung des den mäander- oder hakenförmi
gen Bereich aufweisenden Anschlußelements 301 am An
schlußsubstrat 20 wird ein Ende des Anschlußelements
in ein Durchkontaktloch 25 eingeschoben. Bei diesem
Beispiel handelt es sich bei dem Anschlußsubstrat 20 um
ein aus mehreren Schichten bestehendes Substrat, das
drei Standardsiliziumscheiben 22 1, 22 2 und 22 3 umfaßt,
welche aufeinandergestapelt und durch Schmelzbonden
miteinander verbunden sind. Die Dicke der einzelnen Si
liziumscheiben 22 1 bis 22 3 beträgt beispielsweise etwa
0,5 mm. Das Ende des Anschlußelements 30 1 steht über
die Unterseite des Anschlußsubstrats 20 vor und bildet
dabei den Anschlußfleck 35. Die Breitenabmessung des
Anschlußflecks 35 beträgt beispielsweise 0,5 mm. Das
Anschlußelement 30 1 weist einen flanschartigen Bereich
34 auf, der mit einem Absatz im Durchkontaktloch 25 in
Paßeingriff kommt. An der Spitze des Anschlußelements
30 1 befindet sich ein Anschlußpunkt, der vorzugsweise
zugeschärft ist, um die Reibwirkung gegen die Oberflä
che des Zielanschlusses zu verstärken.
Im folgenden wird das Verfahren zur Herstellung eines
aus drei Schichten bestehenden Substrats 20 und zur
Ausbildung der darin vorgesehenen Durchkontaktlöcher
entsprechend der Darstellung in Fig. 21 kurz erläutert.
Hierfür werden zuerst die zweite Scheibe 22 2 und die
dritte Scheibe 22 3 beispielsweise durch einen Silizium-
Schmelzbondvorgang direkt zusammengebondet. Daraufhin
werden die Scheiben 22 2 und 22 3 an der Vorder- und
Rückseite poliert und es werden in einem Ätzvorgang
durch diese Scheiben hindurchverlaufende Durchkontakt
löcher erzeugt. Ein entsprechendes Tiefgrabenätzen läßt
sich beispielsweise durch ein reaktives Ionenätzen un
ter. Verwendung eines reaktiven Gas-Plasmas erzielen.
Wie sich Fig. 21 entnehmen läßt, müssen die Abmessungen
der Durchkontaktlöcher in den zweiten und dritten
Scheiben 22 2 und 22 3 kleiner als die des flanschähnli
chen Bereichs 34 des Anschlußelements 30 sein, damit in
den Durchkontaktlöchern Abstufungen entstehen.
Nun werden die Vorder- und die Rückseite der ersten
scheibe 221 poliert und durch das bereits erwähnte
Wiefgrabenätzen durch diese Scheibe hindurchverlaufende
ITurchkontaktlöcher 25 erzeugt. Zur Aufnahme des erwähn
ten flanschartigen Bereichs 34 des Anschlußelements 30
werden die Abmessungen der Durchkontaktlöcher 25 der
ersten Scheibe 22 1 dabei größer gewählt, als diejenigen
der Durchkontaktlöcher in der zweiten und dritten
Scheibe 22 2 und 22 3. Die erste Scheibe 22 1 wird nun
fluchtend zur zweiten und und zur dritten Scheibe 22 2
und 22 3 ausgerichtet und an diese Scheiben durch
Schmelzbonden angebondet. Zur Isolierung züchtet man
Siliziumoxidschichten von beispielsweise wenigstens ei
nem Mikrometer Dicke auf allen freiliegenden Oberflä
chen des in der beschriebenen Weise erzeugten Anschluß
substrats. Sodann wird das Anschlußelement 30 in die
Durchkontaktlöcher 25 eingeschoben und darin, falls nö
tig, durch ein Haftmittel fixiert.
Fig. 22 zeigt eine Perspektivansicht eines Beispiels für
die erfindungsgemäßen Anschlußstruktur- bzw. Anschluß
substratblöcke, welche jeweils eine große Anzahl von
Anschlußelementen 30 aufweisen, die in dem in den
Fig. 8A und 8B gezeigten Verfahren erzeugt wurden. Bei
diesem Beispiel sind mehrere Anschlußstrukturblöcke 20
vorgesehen, die zur Herstellung einer Anschlußstruktur
der gewünschten Größe und mit der gewünschten Anzahl an
Anschlußelementen zusammengesetzt werden sollen. Jeder
der in Fig. 22 gezeigten Anschlußstrukturblöcke weist
Anschlußelemente auf, die in einer einzigen Reihe an
geordnet sind; allerdings kann ein erfindungsgemäßer
Anschlußstrukturblock auch mit Anschlußelementen verse
hen sein, die in zwei oder mehr Reihen, d. h. in Form
einer Matrix, angeordnet sind.
Wie bereits erwähnt, besteht eines der Merkmale der
vorliegenden Erfindung in der Möglichkeit, eine Viel
zahl von Anschlußstrukturblöcken 20 miteinander zu kom
binieren, um eine Anschlußstruktur
(Prüfanschlußanordnung) mit erhöhter Gesamtgröße und
Anschlußelementzahl zu erzeugen. Bei dem in Fig. 22 ge
zeigten Beispiel wurden vier Anschlußstrukturen 20 be
reitgestellt, die miteinander verbunden werden sollen.
Obwohl dies beim Beispiel gemäß Fig. 22 nicht darge
stellt ist, weist jedes Anschlußsubstrat 22 einen Ver
bindungs- bzw. Eingriffmechanismus auf, der beispiels
weise durch Zähne an den äußeren Kanten des Substrats
gebildet wird.
Fig. 23 zeigt eine Perspektivansicht der aus mehreren
erfindungsgemäßen Anschlußstrukturblöcken gebildeten
Anschlußstruktur. Bei diesem Beispiel wurden fünf An
schlußsubstrate miteinander verbunden, um eine An
schlußanordnung mit einer Gesamtgröße zu erzeugen, die
einem ganzzahligen Vielfachen der Größe eines Anschluß
strukturblocks entspricht. Aus Gründen der Übersicht
lichkeit wurde auf eine Darstellung der Anschlußele
mente auf den Anschlußsubstraten 22 verzichtet. Durch
eine derartige Kombination der Anschlußsubstrate 22 er
hält man eine Anschlußanordnung der gewünschten Größe,
wobei die Größe der Anordnung beispielsweise derjenigen
einer Zwölf-Inch-Halbleiterscheibe entspricht.
Bei dem gezeigten Beispiel sind die rechte und linke
Kante des Anschlußsubstrats mit Eingriffszähnen 55 und
-vertiefungen 65 versehen. Die Zähne 55 und Vertiefun
gen 65 an der rechten und linken Kante sind einander
identisch, wobei allerdings die Lage der Zähne 55 und
cler Vertiefungen 65 jeweils um eine Einheit versetzt
ist. Hierdurch läßt sich die linke Kante eines An-
schlußsubstrats 22 paßgenau mit der rechten Kante eines
anderen Anschlußsubstrats 22 zusammenfügen. Obwohl sich
dies Fig. 23 nicht entnehmen läßt, ist an einem entfern
ten Ende des Anschlußsubstrats 22 ein Vorsprung vorge
sehen, der zu einer Nut 70 an einem nahen Ende eines
anderen Anschlußsubstrats 22 komplementär ist. Anstelle
von Vorsprüngen und Nuten können, wie an den bereits
erwähnten rechten und linken Kanten, auch hier Zähne
und Vertiefungen zum Einsatz kommen. Die Anschlußele
mente 30 sind an den Anschlußsubstraten 22 in der in
den Fig. 22 gezeigten Weise in den Durchkontaktlöchern
25 montiert.
Die erfindungsgemäße Anschlußstruktur besitzt eine sehr
hohe Frequenzbandbreite und erfüllt so die Anforderun
gen an die Halbleiterprüftechnik der nächsten Genera
tion. Da eine große Anzahl an Anschlußelementen ohne
manuelle Arbeitsschritte gleichzeitig auf einem Sub
strat hergestellt wird, läßt sich eine hohe Qualität,
Zuverlässigkeit und eine lange Lebensdauer hinsichtlich
der Anschlußleistung erzielen. Da die Anschlußelemente
zudem auf demselben Substratmaterial angeordnet sind,
das auch beim Bauteilprüfling Verwendung findet, ist es
zudem möglich, auf Temperaturveränderungen zurückge
hende Positionierfehler zu kompensieren. Außerdem ist
es hier auch möglich, durch Einsatz einer relativ ein
fachen Technik eine große Anzahl an Anschlußelementen
in horizontaler Ausrichtung auf dem Siliziumsubstrat
herzustellen. Die erfindungsgemäß hergestellte An
schlußstruktur ist kostengünstig und sehr effizient und
bietet eine hohe mechanische Festigkeit und Zuverläs
sigkeit. Die durch das erfindungsgemäße Verfahren er
zeugte Anschlußstruktur läßt sich in vorteilhafter
Weise beim Prüfen - und dabei auch für Voralte
rungstests - von Halbleiterscheiben, ummantelten hoch
integrierten Schaltungen, Mehrchip-Modulen usw. einset
zen.
Claims (26)
1. Anschlußstruktur zur Herstellung einer elektrischen
Verbindung mit Zielanschlüssen, enthaltend
ein Anschlußsubstrat, durch dessen obere und un tere Oberflächen Durchkontaktlöcher verlaufen, eine Vielzahl von aus leitfähigem Material be stehenden und vertikal auf einer horizontalen Oberfläche des Anschlußsubstrats montierten An schlußelementen, von denen jedes eine im wesent lichen gerade Form aufweist und aus einem in vertikaler Richtung ausgerichteten und einen An schlußpunkt bildenden Spitzenbereich, einem in ein entsprechendes Durchkontaktloch am Anschluß substrat eingeschobenen Basisbereich und einem zwischen dem Spitzenbereich und dem Basisbereich vorgesehenen Federbereich besteht, welcher eine Anschlußkraft erzeugt, wenn die Anschlußstruktur gegen den Zielanschluß gepreßt wird; und
wobei der Federbereich zur Ausübung der An schlußkraft eine gebogene, schräge, mäanderför mige oder zickzackförmige Gestalt aufweist und eine obere Außenfläche des Basisbereichs von der Oberfläche des Anschlußsubstrats vorsteht und als ein Anschlußfleck zur elektrischen Verbin dung mit einem externen Bauteil dient.
ein Anschlußsubstrat, durch dessen obere und un tere Oberflächen Durchkontaktlöcher verlaufen, eine Vielzahl von aus leitfähigem Material be stehenden und vertikal auf einer horizontalen Oberfläche des Anschlußsubstrats montierten An schlußelementen, von denen jedes eine im wesent lichen gerade Form aufweist und aus einem in vertikaler Richtung ausgerichteten und einen An schlußpunkt bildenden Spitzenbereich, einem in ein entsprechendes Durchkontaktloch am Anschluß substrat eingeschobenen Basisbereich und einem zwischen dem Spitzenbereich und dem Basisbereich vorgesehenen Federbereich besteht, welcher eine Anschlußkraft erzeugt, wenn die Anschlußstruktur gegen den Zielanschluß gepreßt wird; und
wobei der Federbereich zur Ausübung der An schlußkraft eine gebogene, schräge, mäanderför mige oder zickzackförmige Gestalt aufweist und eine obere Außenfläche des Basisbereichs von der Oberfläche des Anschlußsubstrats vorsteht und als ein Anschlußfleck zur elektrischen Verbin dung mit einem externen Bauteil dient.
2. Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei das An
schlußsubstrat aus einem einzigen dielektrischen
Substrat oder aus mehreren, aneinandergebondeten di
elektrischen Substraten besteht und die Durchkon
taktlöcher am Anschlußsubstrat durch einen Ätzvor
gang hergestellt werden.
3. Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei jedes An
schlußelement an seinem unteren Bereich eine flan
schartige Form aufweist, durch die es sich in die
Durchkontaktlöcher am Anschlußsubstrat einpassen
läßt.
4. Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei das An
schlußsubstrat aus einer einzigen Halbleiterscheibe
besteht, an der Durchkontaktlöcher hergestellt wur
den, um die Anschlußelemente durch die Halbleiter
scheibe hindurch zu haltern.
5. Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei das An
schlußsubstrat aus einer ersten und einer zweiten
Halbleiterscheibe besteht, die zusammengebondet sind
und an denen Durchkontaktlöcher hergestellt wurden,
um die Anschlußelemente durch die Halbleiterscheiben
hindurch zu haltern.
6. Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei das An
schlußsubstrat aus drei Schichten von Halbleiter
scheiben besteht, die zusammengebondet sind und an
denen Durchkontaktlöcher hergestellt wurden, um die
Anschlußelemente durch die Halbleiterscheiben hin
durch zu haltern.
7. Anschlußstruktur nach Anspruch 6, wobei die drei
Schichten des Anschlußsubstrats aus einer ersten,
einer zweiten und einer dritten Halbleiterscheibe
bestehen, wobei die zweite und dritte Halbleiter
scheibe zusammengebondet wurden, durch diese Schei
ben hindurch mit Hilfe eines Ätzvorgangs ein zweites
Durchkontaktloch und an der ersten Halbleiterscheibe
ein erstes Durchkontaktloch erzeugt wurde, das grö
ßer war als das zweite Durchkontaktloch, und wobei
die erste Halbleiterscheibe so zur zweiten Halblei
terscheibe ausgerichtet wurde, daß die Positionen
der Durchkontaktlöcher miteinander fluchteten, und
sodann an dieser angebondet wurde.
8. Anschlußsubstrat nach Anspruch 1, wobei die An
schlußelemente auf einer ebenen Oberfläche eines
flachen Substrats in horizontaler Ausrichtung er
zeugt und vom flachen Substrat entfernt und in ver
tikaler Richtung am Anschlußsubstrat montiert wur
den.
9. Anschlußsubstrat zur Herstellung einer elektrischen
Verbindung mit Zielanschlüssen nach Anspruch 1, wo
bei das Anschlußsubstrat an seinen Außenkanten einen
Eingriffmechanismus aufweist, durch den es sich zur
Herstellung einer Anschlußanordnung beliebiger Größe
an jeder beliebigen Kante mit anderen Anschlußsub
straten verbinden läßt.
10. Anschlußstruktur nach Anspruch 9, wobei der Ein
griffmechanismus Zähne und Vertiefungen umfaßt, die
an Außenkanten des Anschlußsubstrats derart vorgese
hen sind, daß die Eingriffszähne und -vertiefungen
an einer Kante mit den Eingriffszähnen und -vertie
fungen an einer gegenüberliegenden Kante eines ande
ren Anschlußsubstrats zusammenpassen, wodurch sich
eine Anordnung aus mehreren Anschlußsubstraten her
stellen und so die eine gewünschte Größe, Form und
Anzahl an Anschlußelementen umfassende Anschlußan
ordnung erzeugen läßt.
11. Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei das An
schlußsubstrat aus Silizium besteht.
12. Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei das An
schlußsubstrat aus dielektrischem Material, wie etwa
Polyimid, Keramik bzw. Glas, besteht.
13. Verfahren zur Herstellung einer Anschlußstruktur,
enthaltend die folgenden Verfahrensschritte:
- a) Ausbilden einer Zusatzschicht auf einer Oberflä che eines Substrats;
- b) Ausbilden einer Fotolackschicht auf der auf dem Substrat befindlichen Zusatzschicht;
- c) Ausrichten einer Fotomaske über der Fotolack schicht und Belichten der Fotolackschicht mit ultraviolettem Licht durch die Fotomaske, wobei die Fotomaske ein Bild von Anschlußelementen enthält;
- d) Entwickeln von dem Bild der Anschlußelemente entsprechenden Mustern auf einer Oberfläche der Fotolackschicht;
- e) Herstellen einer ersten Schicht der Anschlußele mente aus elektrisch leitfähigem Material in den in der Fotolackschicht vorgesehenen Mustern durch einen Elektroplattiervorgang;
- f) Wiederholen der erwähnten Schritte b) bis e) auf der ersten Anschlußelementschicht zur Ausbildung einer weiteren Schicht der Anschlußelemente;
- g) Abtragen der Fotolackschicht;
- h) Entfernen der Zusatzschicht und der leitfähigen Schicht durch einen Ätzvorgang, wodurch die An schlußelemente vom Siliziumsubstrat getrennt werden; und
- i) Montieren der Anschlußelemente auf einem An schlußsubstrat, welches Durchkontaktlöcher um faßt, die die Enden der Anschlußelemente derart aufnehmen, daß wenigstens ein Ende jedes An schlußelements als Anschlußfleck für eine elek trische Verbindung dient.
14. Verfahren zur Herstellung einer Anschlußstruktur,
enthaltend die folgenden Verfahrensschritte:
- a) Erzeugen einer Zusatzschicht auf einer Oberflä che eines Siliziumsubstrats;
- b) Erzeugen einer Fotolackschicht auf der auf dem Substrat befindlichen Zusatzschicht;
- c) Ausrichten einer Fotomaske über der Fotolack schicht und Belichten der Fotolackschicht mit ultraviolettem Licht durch die Fotomaske, wobei die Fotomaske ein Bild der Anschlußelemente um faßt;
- d) Entwickeln von dem Bild der Anschlußelemente entsprechenden Mustern auf einer Oberfläche der Fotolackschicht;
- e) Herstellen einer ersten Schicht der Anschlußele mente aus elektrisch leitfähigem Material in den in der Fotolackschicht vorgesehenen Mustern durch einen Elektroplattiervorgang;
- f) Wiederholen der oben genannten Schritte b) bis e) auf der ersten Anschlußelementschicht zur Herstellung einer zweiten bzw. weiteren Schicht der Anschlußelemente;
- g) Abtragen der Fotolackschicht;
- h) Plazieren eines Haftbandes auf den Anschlußele menten in einer Weise, daß obere Außenflächen der Anschlußelemente am Haftband anhaften;
- i) Entfernen der Zusatzschicht und der leitfähigen Schicht durch einen Ätzvorgang, wodurch die am Haftband anhaftenden Anschlußelemente vom Sili ziumsubstrat getrennt werden; und
- j) Montieren der Anschlußelemente an einem An schlußsubstrat, welches Durchkontaktlöcher zur Aufnahme der Enden der Anschlußelemente umfaßt, wobei wenigstens ein Ende jedes Anschlußelements als Anschlußfleck für eine elektrische Verbin dung dient.
15. Verfahren zur Herstellung einer Anschlußstruktur,
enthaltend die folgenden Verfahrensschritte:
- a) Erzeugen eines leitfähigen Substrats aus elek trisch leitfähigem Material auf einem dielektri schen Substrat;
- b) Erzeugen einer Fotolackschicht auf dem leitfähi gen Substrat;
- c) Ausrichten einer Fotomaske über der Fotolack schicht und Belichten der Fotolackschicht mit ultraviolettem Licht durch die Fotomaske, wobei die Fotomaske ein Bild der Anschlußelemente um faßt;
- d) Entwickeln von dem Bild der Anschlußelemente entsprechenden Mustern auf einer Oberfläche der Fotolackschicht;
- e) Herstellen einer ersten Schicht der Anschlußele mente aus elektrisch leitfähigem Material in den in der Fotolackschicht vorgesehenen Mustern durch einen Elektroplattiervorgang;
- f) Wiederholen der oben erwähnten Schritte b) bis e) auf der ersten Anschlußelementschicht zur Ausbildung einer zweiten bzw. weiteren Anschluß elementschicht;
- g) Abtragen der Fotolackschicht;
- h) Ablösen des mit Anschlußelementen versehenen leitfähigen Substrats vom dielektrischen Sub strat;
- i) Plazieren eines Haftbandes auf den auf dem leit fähigen Substrat angeordneten Anschlußelementen in einer solchen Weise, daß obere Außenflächen der Anschlußelemente am Haftband anhaften, wobei die Haftkraft zwischen den Anschlußelementen und dem Haftband größer ist als diejenige zwischen den Anschlußelementen und dem leitfähigen Sub strat;
- j) Ablösen des leitfähigen Substrats, wodurch die am Haftband anhaftenden Anschlußelemente vom leitfähigen Substrat getrennt werden; und
- k) Montieren des Anschlußelements an einem An schlußsubstrat, welches ein Durchkontaktloch um faßt, in einer solchen Weise, daß ein Ende des Anschlußelements von der gegenüberliegenden Oberfläche des Anschlußsubstrats vorsteht.
16. Prüfanschlußanordnung zur Herstellung einer elektri
schen Verbindung mit Zielkontakten, enthaltend:
ein Anschlußsubstrat, auf dessen einer Oberflä che eine Vielzahl von Anschlußelementen montiert ist,
eine Nadelkarte zur Halterung des Anschlußsub strats und zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den Anschlußelementen und auf der Nadelkarte vorgesehenen Elektroden; so wie
einen Pinblock, der eine Vielzahl von Anschluß pins aufweist, die als Schnittstelle zwischen der Nadelkarte und einem Halbleiterprüfsystem dienen, wenn der Pinblock an der Nadelkarte an gebracht ist,
wobei die Anschlußelemente vertikal auf einer horizontalen Oberfläche des Anschlußsubstrats montiert sind und wobei jedes Anschlußelement eine im wesentlichen gerade Form aufweist und einen in vertikaler Richtung vorstehenden und einen Anschlußpunkt bildenden Spitzenbereich, einen in ein am Anschlußsubstrat vorgesehenes entsprechendes Durchkontaktloch eingeschobenen Basisbereich und einen zwischen dem Spitzenbe reich und dem Basisbereich vorgesehenen Federbe reich umfaßt, der eine Anschlußkraft erzeugt, wenn das Anschlußelement gegen den Zielanschluß gepreßt wird; und
wobei der Federbereich zur Ausübung der An schlußkraft eine gebogene, schräge, mäanderför mige oder zickzackförmige Gestalt aufweist und wobei eine obere Außenfläche des Basisbereichs über die Oberfläche des Anschlußsubstrats vor steht und als ein Anschlußfleck zur elektrischen Verbindung mit einem externen Bauteil dient.
ein Anschlußsubstrat, auf dessen einer Oberflä che eine Vielzahl von Anschlußelementen montiert ist,
eine Nadelkarte zur Halterung des Anschlußsub strats und zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den Anschlußelementen und auf der Nadelkarte vorgesehenen Elektroden; so wie
einen Pinblock, der eine Vielzahl von Anschluß pins aufweist, die als Schnittstelle zwischen der Nadelkarte und einem Halbleiterprüfsystem dienen, wenn der Pinblock an der Nadelkarte an gebracht ist,
wobei die Anschlußelemente vertikal auf einer horizontalen Oberfläche des Anschlußsubstrats montiert sind und wobei jedes Anschlußelement eine im wesentlichen gerade Form aufweist und einen in vertikaler Richtung vorstehenden und einen Anschlußpunkt bildenden Spitzenbereich, einen in ein am Anschlußsubstrat vorgesehenes entsprechendes Durchkontaktloch eingeschobenen Basisbereich und einen zwischen dem Spitzenbe reich und dem Basisbereich vorgesehenen Federbe reich umfaßt, der eine Anschlußkraft erzeugt, wenn das Anschlußelement gegen den Zielanschluß gepreßt wird; und
wobei der Federbereich zur Ausübung der An schlußkraft eine gebogene, schräge, mäanderför mige oder zickzackförmige Gestalt aufweist und wobei eine obere Außenfläche des Basisbereichs über die Oberfläche des Anschlußsubstrats vor steht und als ein Anschlußfleck zur elektrischen Verbindung mit einem externen Bauteil dient.
17. Prüfanschlußanordnung nach Anspruch 16, weiterhin
enthaltend eine leitfähiges Elastomerelement, das
zwischen dem Anschlußsubstrat und der Nadelkarte
vorgesehen ist und zur Herstellung einer elektri
schen Verbindung zwischen der oberen Außenfläche des
Basisbereichs des Anschlußelements und der Elektrode
der Nadelkarte dient.
18. Prüfanschlußanordnung nach Anspruch 16, wobei das
Anschlußsubstrat aus einer einzigen oder aus mehre
ren, aneinandergebondeten Halbleiterscheiben besteht
und die Durchkontaktlöcher am Anschlußsubstrat durch
einen Ätzvorgang hergestellt wurden.
19. Prüfanschlußanordnung nach Anspruch 16, wobei jedes
Anschlußelement an seinem unteren Bereich mit einer
flanschartigen Form versehen ist, durch die es sich
in die Durchkontaktlöcher am Anschlußsubstrat ein
passen läßt.
20. Prüfanschlußanordnung Anspruch 16, wobei das An
schlußsubstrat aus einer einzigen Halbleiterscheibe
besteht, an der Durchkontaktlöcher hergestellt wur
den, um die Anschlußelemente durch die Halbleiter
scheibe hindurch zu haltern.
21. Prüfanschlußanordnung nach Anspruch 16, wobei das
Anschlußsubstrat aus einer ersten und einer zweiten
Halbleiterscheibe besteht, die zusammengebondet sind
und an denen Durchkontaktlöcher hergestellt wurden,
um die Anschlußelemente durch die Halbleiterscheiben
hindurch zu haltern.
22. Prüfanschlußanordnung Anspruch 16, wobei das An
schlußsubstrat aus drei Schichten von Halbleiter
scheiben besteht, die zusammengebondet sind und an
denen Durchkontaktlöcher hergestellt wurden, um die
Anschlußelemente durch die Halbleiterscheiben hin
durch zu haltern.
23. Prüfanschlußanordnung nach Anspruch 22, wobei die
drei Schichten des Anschlußsubstrats aus einer er
sten, einer zweiten und einer dritten Halbleiter
scheibe bestehen, wobei die zweite und dritte Halb
leiterscheibe zusammengebondet wurden, durch diese
Scheiben hindurch mit Hilfe eines Ätzvorgangs ein
zweites Durchkontaktloch und an der ersten Halblei
terscheibe ein erstes Durchkontaktloch erzeugt
wurde, das größer war als das zweite Durchkontakt
loch, und wobei die erste Halbleiterscheibe so zur
zweiten Halbleiterscheibe ausgerichtet wurde, daß
die Positionen der Durchkontaktlöcher miteinander
fluchteten, und sodann an dieser angebondet wurde.
24. Prüfanschlußanordnung nach Anspruch 16, wobei die
Anschlußelemente auf einer ebenen Oberfläche eines
flachen Substrats in horizontaler Ausrichtung er
zeugt und vom flachen Substrat entfernt und in ver
tikaler Richtung am Anschlußsubstrat montiert wer
den.
25. Prüfanschlußanordnung nach Anspruch 16, wobei das
Anschlußsubstrat an seinen Außenkanten einen Ein
griffmechanismus aufweist, durch den es sich zur
Herstellung einer Anschlußanordnung beliebiger Größe
an beliebigen Kanten mit anderen Anschlußsubstraten
verbinden läßt.
26. Prüfanschlußanordnung nach Anspruch 25, wobei der
Eingriffmechanismus Zähne und Vertiefungen umfaßt,
die an Außenkanten des Anschlußsubstrats derart vor
gesehen sind, daß die Eingriffszähne und -vertiefun
gen an einer Kante mit den Eingriffszähnen und -ver
tiefungen an einer gegenüberliegenden Kante eines
anderen Anschlußsubstrats zusammenpassen, wodurch
sich eine Anordnung aus mehreren Anschlußsubstraten
herstellen und so die eine gewünschte Größe, Form
und Anzahl an Anschlußelementen umfassende Anschluß
anordnung erzeugen läßt.
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