DE10031543A1

DE10031543A1 - Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruktur

Info

Publication number: DE10031543A1
Application number: DE10031543A
Authority: DE
Inventors: Theodore A Khoury; James W Frame
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1999-06-28
Filing date: 2000-06-28
Publication date: 2001-01-18
Also published as: KR100502125B1; TW463280B; JP2001057378A; SG80101A1; JP4678918B2; KR20010029844A; US6218203B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruktur für die Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem Zielanschluß. Die Anschlußstruktur umfaßt ein Anschlußelement, das auf einer ebenen Oberfläche eines Substrats mit Hilfe eines Mikrostruktur-Herstellungsverfahrens erzeugt wird. Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfaßt das Herstellungsverfahren ein Kunststoff-Formverfahren, während es gemäß einem anderen Aspekt ein Photolithographieverfahren unter Einsatz einer Grauton-Fotomaske umfaßt. Das Anschlußelement weist wenigstens einen auf dem Substrat ausgebildeten horizontalen Bereich und einen vertikal auf einem Ende des horizontalen Bereichs ausgebildeten Anschlußbereich auf. Durch eine Federkraft des horizontalen Bereichs des Anschlußelements wird eine Anschlußkraft erzeugt, wenn das Anschlußelement gegen einen Zielanschluß gepreßt wird. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt die Anschlußstruktur eine Vertiefung, die einen Aufnahme-Freiraum für das Anschlußelement darstellt, wenn das Anschlußelement gegen den Zielanschluß gepreßt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Anschlußstrukturen für die Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Zielanschlüssen, wie etwa Anschlußflecken oder Leitungen von elektronischen Schaltungen oder Bauteilen, und insbesondere ein Ver fahren zur Erzeugung von Anschlußstrukturen, die in ei ner Prüfkarte zum Prüfen von Halbleiterscheiben, Halb leiterchips, ummantelten Halbleiterbauteilen oder ge druckten Leiterplatten usw. eingesetzt werden können und dabei eine vergrößerte Frequenzbandbreite, einen höheren Pinabstand und eine verbesserte Anschlußlei stung und Zuverlässigkeit bieten.

Zum Prüfen von sehr dicht montierten elektronischen Hochgeschwindigkeitsbauteilen, wie etwa hochintegrier ten und höchstintegrierten Schaltungen, werden ausge sprochen leistungsfähige Anschlußstrukturen, wie etwa Prüfanschlußelemente bzw. Testanschlußelemente, benö tigt. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Anschlußstruk tur ist allerdings nicht auf das Prüfen, einschließlich der Voralterungstests, von Halbleiterscheiben und Chips beschränkt, sondern schließt auch das Prüfen und Voral tern von ummantelten Halbleiterelementen, gedruckten Leiterplatten etc. mit ein. Zudem kann die erfindungs gemäße Anschlußstruktur auch für weniger spezifische Zwecke, beispielsweise für Leitungen intergrierter Schaltungen, bei der Ummantelung integrierter Schaltun gen und zur Herstellung anderer elektrischer Verbindun gen Verwendung finden. Zum besseren Verständnis wird die vorliegende Erfindung jedoch hauptsächlich unter Bezugnahme auf das Prüfen von Halbleiterscheiben erläu tert.

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 läßt sich Fig. 1 entnehmen, wobei ein Halb leiterprüfsystem einen Prüfkopf umfaßt, der sich her kömmlicherweise in einem gesonderten Gehäuse befindet und über ein Bündel von Kabeln elektrisch mit dem Prüf system verbunden ist. Der Prüfkopf und die Substrathal tevorrichtung sind sowohl mechanisch als auch elek trisch miteinander verbunden und die zu prüfenden Halb leiterscheiben werden von der Substrathaltevorrichtung automatisch zu einer Prüfposition des Prüfkopfes be wegt.

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

Wie sich Fig. 1 entnehmen läßt, sind der Prüfkopf 100 und die Substrathaltevorrichtung 400 mit einem Schnitt stellenelement 140 verbunden, das aus einem Perfor mance-Board 120 in Form einer gedruckten Leiterplatte besteht, welche der typischen elektrischen Ausführung des Prüfkopfs entsprechende elektrische Schaltverbin dungen sowie Koaxialkabel, Pogo-Pins und Anschlußele mente aufweist. Bei der Darstellung gemäß Fig. 2 umfaßt der Prüfkopf 100 eine große Anzahl von gedruckten Lei terplatten 150, die der Anzahl der Prüfkanäle (Prüfpins) des Halbleiterprüfsystems entspricht. Jede gedruckte Leiterplatte 150 weist ein Anschlußelement 160 auf, das einen entsprechenden Kontaktanschluß 121 des Performance-Boards 120 aufnimmt. Zur genauen Fest legung der Anschlußposition gegenüber der Substrathaltevorrichtung 400 ist am Performance-Board 120 ein "Frog"-Ring 130 angebracht. Der Frog-Ring 130 weist eine große Anzahl von Anschlußpins 141, bei spielsweise ZIF-Anschlußelemente oder Pogo-Pins auf, die über Koaxialkabel 124 mit den Kontaktanschlüssen 121 verbunden sind.

Wie sich den Fig. 1 und 2 entnehmen läßt, wird der Prüf kopf 100 über der Substrathaltevorrichtung 400 ausge richtet und über das Schnittstellenelement 140 mecha nisch und elektrisch mit der Substrathaltevorrichtung 400 verbunden. Die Bewegung des Prüfkopfs relativ zur Substrathaltevorrichtung 400 wird durch eine mit einem Motor 510 versehene Betätigungseinheit 500 unterstützt. In der Substrathaltevorrichtung 400 ist eine zu prü fende Halbleiterscheibe 300 durch eine Einspannvorrich tung 180 gehaltert. Beim vorliegenden Beispiel befindet sich oberhalb der zu prüfenden Halbleiterscheibe 300 eine Prüfkarte 170. Die Prüfkarte 170 umfaßt eine große Anzahl von Prüfanschlußelementen (beispielsweise Vor sprünge oder Nadeln) 190, die mit Zielanschlüssen, bei spielsweise Schaltanschlüssen bzw. Anschlußflecken der integrierten Schaltung der zu prüfenden Halbleiter scheibe 300 in Kontakt kommen.

Elektrische Anschlüsse bzw. Anschlußbuchsen der Prüf karte 170 werden elektrisch mit den auf dem Frog-Ring 130 befindlichen Anschlußpins 141 verbunden. Die An schlußpins 141 werden zudem 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 ver bunden ist. Außerdem sind die gedruckten Leiterplatten 150 durch das mehrere hundert Innenkabel umfassende Ka bel 110 mit dem Halbleiterprüfsystem verbunden.

Bei dieser Anordnung kommen die Prüfanschlußelemente 190 in Kontakt mit der Oberfläche (d. h. den Zielan schlüssen) der auf der Einspannvorrichtung 180 angeord neten Halbleiterscheibe 300, wobei sie Prüfsignale an die Halbleiterscheibe 300 weiterleiten und die resul tierenden Ausgangssignale von der Scheibe 300 empfan gen. Die resultierenden Ausgangssignale vom Halbleiter scheibenprüfling 300 werden mit den vom Halbleiterpüf system erzeugten SOLL-Werten verglichen, um zu bestim men, ob die integrierten Schaltungen der Halbleiter scheibe 300 einwandfrei arbeiten.

Fig. 3 zeigt eine Unteransicht der Prüfkarte 170 gemäß Fig. 2. Bei diesem Beispiel weist die Prüfkarte 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 (Zielanschlüssen) auf der Scheibe 300. Die Enden der Vorsprünge 190 sind mit Drähten 194 ver bunden, die wiederum mit in der Prüfkarte 170 ausgebil deten (nicht dargestellten) Übertragungsleitungen ver bunden sind. Die Übertragungsleitungen sind an eine Vielzahl von Elektroden 197 angeschlossen, die zudem mit den in Fig. 2 dargestellten Pogo-Pins 141 in Kontakt stehen.

Üblicherweise besteht die Prüfkarte 170 aus mehreren Polyimid-Substrat-Schichten und weist in vielen Schich ten Masseebenen, Netzebenen und Signalübertragungslei tungen auf. Durch Herstellung eines Gleichgewichts zwi schen den einzelnen Parametern, d. h. der dielektrischen Konstanten und der magnetischen Permeabilität des Polyimids, den Induktanzen und den Kapazitäten der Si gnalpfade ist jede Signalübertragungsleitung in der Prüfkarte 170 in bereits bekannter Weise so gestaltet, daß sie eine charakteristische Impedanz von beispiels weise 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 Unterdrückung von Störungen sind auf der Prüfkarte zwischen den Netz- und den Masseebenen Kondensatoren 193 und 195 vorgesehen.

Zum besseren Verständnis der beschränkten Bandbreite bei der herkömmlichen Prüfkartentechnik ist in Fig. 4 eine Schaltung dargestellt, die derjenigen der Prüf karte 170 entspricht. Wie sich den Fig. 4A und 4B ent nehmen läßt, verläuft die Signalübertragungsleitung auf der Prüfkarte 170 von der Elektrode 197 über den Streifenleiter (in der Impedanz angepaßte Leitung) 196 zum Draht 194 und der Nadel bzw. den 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. Aufgrund der Gesamtlänge des Drahtes 194 und der Nadel 190 von etwa 20 bis 30 mm kommt es beim Prüfen der Hochfrequenzleistung eines zu prüfenden Bauteils zu einer erheblichen Frequenzeinschränkung.

Andere Faktoren, die eine Einschränkung der Frequenz bandbreite der Prüfkarte 170 hervorrufen, gehen auf die in den Fig. 4D und 4E gezeigten Netz- und Massenadeln zurück. Wenn über die Netzleitung eine ausreichend große Spannung an das zu prüfende Bauteil angelegt wer den kann, so wird hierbei die Betriebsbandbreite beim Prüfen des 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 Störungen bzw. Impulsstößen 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 hingegen einen relativ kleinen Kapa zitätswert, beispielsweise 0,01 µF, und sind nahe des zu prüfenden Bauteils DUT fest angeschlossen. Diese Kondensatoren dienen als Hochfrequenz-Entkoppler an den Netzleitungen. Anders ausgedrückt, begrenzten die Kon densatoren die Hochfrequenzleistung des Prüfanschluße lements.

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 zukünftig eine Frequenzbandbreite benötigt wird, die der Lei stungsfähigkeit des Prüfgeräts entspricht, welche der zeit im Bereich von wenigstens 1 GHz liegt. Außerdem besteht in der Industrie ein Bedarf nach Prüfkarten, die in der Lage sind, eine große Anzahl - d. h. etwa 32 oder mehr - von Halbleiterbauteilen und dabei insbeson dere Speicherelementen parallel zu prüfen, um so die Prüfkapazität zu erhöhen.

Bei der herkömmlichen Technologie werden die in Fig. 3 dargestellte Prüfkarte und die Prüfanschlußelemente von Hand hergestellt, was dazu führt, daß ihre Qualität un terschiedlich ausfällt. Eine derartig wechselnde Quali tät schließt Abweichungen in der Größe, der Frequenz bandbreite, der Anschlußkraft und dem Widerstand etc. mit ein. Bei herkömmlichen Prüfanschlußelementen be steht ein weiterer zu einer unzuverlässigen Anschluß leistung führender Faktor darin, daß die Prüfanschluße lemente und die zu prüfende Halbleiterscheibe bei Tem peraturänderungen ein unterschiedliches Wärmeausdeh nungsverhältnis aufweisen. Wenn sich also die Tempera tur ändert, können sich ihre gemeinsamen Anschlußstel len verändern, was sich negativ auf die Anschlußkraft, den Anschlußwiderstand und die Bandbreite auswirkt.

Zur Lösung der beim Stand der Technik auftretenden Pro bleme wurden bereits in der am 19.6.1999 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 09/099,614 und der am 30.4.1999 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 09/303,475 dersel ben Anmelderin neuartige Anschlußstruktur-Typen vorge schlagen. Zur Herstellung derartiger Anschlußstrukturen können verschiedene Verfahren eingesetzt werden, die in den genannten Patentanmeldung nicht beschrieben sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zu grunde, ein Verfahren zur Erzeugung einer Anschluß struktur für die Herstellung einer elektrischen Verbin dung mit einem Zielanschluß zu beschreiben, wobei die Anschlußstruktur eine hohe Frequenzbandbreite, hohe Pinzahlen und eine gute Anschlußleistung sowie eine hohe Zuverlässigkeit bietet.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruk tur, beispielsweise eines Prüfanschlußelements, für die Herstellung elektrischer Verbindungen zu beschreiben, die beispielsweise beim Prüfen von Halbleiterbauteilen etc. eingesetzt werden kann und eine derart hohe Fre quenzbandbreite aufweist, daß sie den bei der modernen Halbleitertechnologie auftretenden Prüfanforderungen genügt.

Zudem liegt der vorliegenden Erfindung auch die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erzeugung einer Anschluß struktur zu beschreiben, die beispielsweise beim Prüfen von Halbleiterbauteilen zur Herstellung elektrischer Verbindungen eingesetzt werden kann, welche eine gleichzeitige parallele Prüfung einer großen Anzahl von Halbleiterbauteilen ermöglichen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruk tur für die Herstellung elektrischer Verbindungen beim Prüfen von Halbleiterbauteilen zu beschreiben, wobei die Anschlußstruktur mit Hilfe eines Halbleiterherstel lungsverfahrens ohne manuelle Montage bzw. Bearbeitung erzeugt wird und so eine gleichbleibende Qualität auf weist.

Außerdem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfin dung, ein Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruk tur mit Hilfe eines Kunststoff-Formverfahrens (Warmprägeverfahrens) für die Herstellung von elektri schen Verbindungen beim Prüfen von Halbleiterbauteilen zu beschreiben.

Es ist weiterhin eine Aufgabe der vorliegenden Erfin dung, ein Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruk tur für die Herstellung von elektrischen Verbindungen beim Prüfen von Halbleiterbauteilen zu beschreiben, bei dem ein Photolithographieverfahren unter Verwendung ei ner Grauton-Fotomaske eingesetzt wird.

Schließlich besteht eine Aufgabe der vorliegenden Er findung auch darin, ein Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruktur zu beschreiben, die zum Prüfen von Halbleiterbauteilen auf einer Prüfkarte montiert wird und in der Lage ist, den Wärmeausdehnungskoeffizienten eines Halbleiterscheibenprüflings zu kompensieren.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Anschluß struktur zur Erzeugung einer elektrischen Verbindung mit einem Zielanschluß aus einem Substrat mit einer ebenen Oberfläche hergestellt, auf der mit Hilfe eines Mikrostruktur-Herstellungsverfahrens unter Einsatz ei ner Kunststoff-Formtechnik bzw. einer eine Grauton-Fo tomaske verwendenden Photolithographietechnik ein An schlußelement ausgebildet wird.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt das Verfahren zur Erzeugung einer ein Anschlußelement umfassenden Anschlußstruktur dabei das Kunststoff-Form verfahren, wobei das Herstellungsverfahren aus den fol genden Verfahrensschritten besteht: Bereitstellen eines eine ebene Oberfläche aufweisenden Substrats; Ausbilden einer Kunststoffschicht auf der ebenen Oberfläche des Substrats; Positionieren eines Formeinsatzes über der Kunststoffschicht, wobei der Formeinsatz eine Form auf weist, die wenigstens einem Teil des auf dem Substrat auszubildenden Anschlußelements entspricht; Einpressen des Formeinsatzes in die Kunststoffschicht bei hoher Temperatur; Entfernen des Formeinsatzes von der Kunststoffschicht bei niedriger Temperatur zur Ausbil dung eines vom Formeinsatz auf die Kunststoffschicht übertragenen Plattiermusters; Elektroplattieren des Plattiermusters auf der Kunststoffschicht zur Ausbil dung des Anschlußelements; Wiederholen der Schritte des Einpressens und Entfernens des Formeinsatzes mit einem anderen Formeinsatz zur Ausbildung des restlichen Teils des Anschlußelements; und Entfernen einer oder mehrerer Kunststoffschichten vom Substrat; wobei das Anschluße lement einen horizontalen Bereich und einen vertikal auf einem Ende des horizontalen Bereichs ausgebildeten Anschlußbereich umfaßt und der horizontale Bereich eine Anschlußkraft erzeugt, wenn das Anschlußelement gegen den Zielanschluß gepreßt wird.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt das Verfahren zur Erzeugung einer ein Anschluße lement aufweisenden Anschlußstruktur ein Photolithogra phieverfahren, bei dem eine Grauton-Fotomaske zum Ein satz kommt. Das Herstellungsverfahren enthält dabei die folgenden Verfahrensschritte: Bereitstellen eines eine ebene Oberfläche aufweisenden Substrats; Ausbilden ei ner Fotolackschicht auf der ebenen Oberfläche des Sub strats; Positionieren einer Fotomaske über der Fotolackschicht, wobei die Fotomaske ein Muster auf weist, das wenigstens einem Teil des Anschlußelements entspricht, der durch lichtdurchlässige, lichtundurch lässige und halbdurchscheinende Bereiche wiedergegeben ist; Belichten der Fotolackschicht und Entfernen von nicht ausgehärteten Bereichen des Fotolacks zur Ausbil dung eines von der Maske übertragenen Plattiermusters auf der Fotolackschicht; Elektroplattieren des Plat tiermusters auf der Fotolackschicht zur Ausbildung des Anschlußelements; Wiederholen des genannten Verfahrens zur Ausbildung des restlichen Teils des Anschlußele ments; und Entfernen einer oder mehrerer Fotolack schichten vom Substrat; wobei das Anschlußelement einen horizontalen Bereich und einen vertikal auf einem Ende des horizontalen Bereichs ausgebildeten Anschlußbereich umfaßt und der horizontale Bereich eine Anschlußkraft erzeugt, wenn das Anschlußelement gegen den Zielan schluß gepreßt wird.

Die erfindungsgemäß erzeugte Anschlußstruktur weist eine sehr hohe Frequenzbandbreite auf und genügt so den bei der modernen Halbleitertechnologie auftretenden Prüfbedingungen. Da die Anschlußstruktur mit Hilfe von in der Halbleiterherstellung üblicher moderner Minia turisierungstechniken erzeugt wird, läßt sich eine große Anzahl von Anschlußelementen auf kleinem Raum an ordnen, was das gleichzeitige Prüfen einer großen An zahl von Halbleiterbauteilen ermöglicht. Die erfin dungsgemäße Anschlußstruktur kann zudem auch zu weniger spezifischen Zwecken verwendet werden, beispielsweise für Leitungen integrierter Schaltungen, bei der Umman telung integrierter Schaltungen und für andere elektri sche Verbindungen.

Da bei der gleichzeitigen Herstellung der großen Anzahl von Anschlußelementen auf dem Substrat mit Hilfe der Mikrostruktur-Herstellungstechnik keine manuelle Bear beitung erfolgt, ist es möglich, eine Anschlußleistung mit gleichbleibender Qualität und hoher Zuverlässigkeit und eine lange Lebensdauer zu erzielen. Außerdem ermög licht die Tatsache, daß die Anschlußelemente auf dem selben Substratmaterial hergestellt werden können, wie es für den Bauteilprüfling eingesetzt wird, eine Kom pensation des Wärmeausdehnungskoeffizienten des Bau teilprüflings, wodurch sich Positionierfehler vermeiden lassen.

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 mit Hilfe eines Schnittstellenelements;

Fig. 3 eine Unteransicht eines Beispiels der mit einem Epoxidring zur Halterung einer Vielzahl von als Prüfanschlußelementen (Nadeln oder Vorsprüngen) versehenen bekannten Prüfkarte;

Fig. 4A-4E Schaltbilder zur Darstellung von zur Prüfkarte gemäß Fig. 3 äquiva lenten Schaltungen;

Fig. 5 eine Schemadarstellung von An schlußstrukturen, die erfindungs gemäß mit Hilfe eines Mikrostruk tur-Herstellungsverfahrens erzeugt wurden;

Fig. 6A bis 6C Schemadiagramme von Beispielen für den Aufbau der erfindungsgemäß auf einem Substrat ausgebildeten An schlußstruktur;

Fig. 7A bis 7M Schemadiagramme zur Darstellung eines Beispiels für ein erfin dungsgemäßes Herstellungsverfahren unter Verwendung einer Kunststoff- Formtechnik zur Ausbildung der in den Fig. 5 und 6 gezeigten An schlußstruktur;

Fig. 8A und 8B Schemadiagramme weiterer Beispiele für erfindungsgemäß auf Substraten ausgebildeten Anschlußstrukturen;

Fig. 9A bis 9N Schemadiagramme von Beispielen für ein erfindungsgemäßes Herstel lungsverfahren unter Verwendung einer Kunststoff-Formtechnik zur Ausbildung der in Fig. 8A darge stellten Anschlußstruktur;

Fig. 10A bis 10G Schemadiagramme zur Darstellung eines Beispiels für ein erfin dungsgemäßes Herstellungsverfahren unter Verwendung einer Grauton-Fo tomaske zur Ausbildung der in den Fig. 5 und 6 dargestellten An schlußstrukturen; und

Fig. 11A bis 11E Schemadiagramme eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Herstel lungsverfahrens unter Verwendung einer Grauton-Fotomaske zur Aus bildung der in den Fig. 8A und 8B dargestellten Anschlußstruktur.

Die Fig. 5 und 6A bis 6C zeigen ein erstes Beispiel ei ner erfindungsgemäß hergestellten Anschlußstruktur, während in den Fig. 8A und 8B ein zweites Beispiel einer erfindungsgemäß hergestellten Anschlußstruktur darge stellt ist. Die Herstellungsverfahren für das erste An schlußstrukturbeispiel lassen sich den Fig. 7A bis 7M und 10A bis 10G entnehmen, während die Herstellungsver fahren für das zweite Anschlußstrukturbeispiel in den Fig. 9A bis 9N und 11A bis 11E gezeigt sind.

Die in Fig. 5 gezeigte Anschlußstruktur gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist eine Vielzahl von Anschluße lementen 230 auf, die auf einem Substrat 220 ausgebil det sind, bei dem es sich üblicherweise um ein Silizi umsubstrat handelt; allerdings sind auch Substrate aus anderen Materialien, wie etwa Glasfaser, Keramik, Alu minium oder andere dielektrische Materialien denkbar. Alle Anschlußelemente 230 werden gleichzeitig durch dieselben Herstellungsverfahren auf dem Siliziumsub strat 220 erzeugt. Zu diesen Halbleiterherstellungsver fahren gehören u. a. Photolithographieverfahren, Mikrobearbeitungsverfahren und ein Kunststoff-Formver fahren (Warmprägen) etc.

Wenn die zu prüfende Halbleiterscheiben 300 nach oben bewegt wird, so kommen die Anschlußelemente 230 mit entsprechenden Zielanschlüssen (Elektroden oder Anschlußflecken) 320 auf der zu prüfenden Scheibe 300 in Kontakt. Der Abstand zwischen den Anschlußflecken 320 kann dabei 50 µm oder weniger betragen. Die erfindungsgemäßen Anschlußelemente 230 lassen sich auf einfache Weise mit demselben Abstand zueinander ausrichten, da die Anschlußelemente durch dasselbe Halbleiterherstellungsverfahren erzeugt werden wie die Scheibe 300.

Die auf dem Siliziumsubstrat 220 befindlichen Anschluß elemente 230 können direkt auf eine Prüfkarte montiert werden, wie in Fig. 3 dargestellt, oder stattdessen in einem ummantelten Bauteil, etwa einem herkömmlichen, mit Leitungen versehenen ummantelten integrierten Schaltungsbauteil vorgesehen werden, wobei dann das um mantelte Bauteil auf einer Prüfkarte montiert wird. Da sich Anschlußelemente 230 sehr geringer Größe herstel len lassen, ist es möglich, die Frequenzbandbreite ei ner die erfindungsgemäßen Anschlußelemente halternden Prüfkarte auf einfache Weise auf 2 GHz oder mehr zu steigern. Aufgrund ihrer geringen Größe läßt sich die Anzahl der Anschlußelemente auf einer Prüfkarte auf beispielsweise 2.000 erhöhen, was eine gleichzeitige parallele Prüfung von 32 oder mehr Speicherbauteilen ermöglicht.

Außerdem führt die Ausbildung der erfindungsgemäßen An schlußelemente 230 auf dem Siliziumsubstrat 220 dazu, daß sich Umgebungseinflüsse etwa im Hinblick auf das Wärmeausdehnungsverhältnis des Siliziumsubstrats auf die Anschlußelemente in gleicher Weise auswirken wie auf die zu prüfende Halbleiterscheibe 300, wodurch die Anschlußelemente 230 gegenüber den Anschlußflecken 320 während der gesamten Prüfung exakt positioniert blei ben.

Die Fig. 6A bis 6C zeigen detailliertere Ansichten der auf dem Siliziumsubstrat 220 vorgesehenen und das Anschlußelement 230 aufweisenden Anschlußstruktur. Die in den Fig. 6A bis 6C gezeigten Beispiele stellen drei Grundtypen von elektrischen Pfaden dar, die eine Her stellung einer Verbindung mit der Prüfkarte oder dem umhüllten integrierten Schaltungsbauteil in der genann ten Weise ermöglichen. Fig. 6A zeigt dabei ein Beispiel, bei dem eine derartige elektrische Verbindung an der Oberseite des Substrats hergestellt wird. Beim Beispiel gemäß Fig. 6B wird eine elektrische Verbindung an der Unterseite des Substrats erzeugt, während in Fig. 6C ein Beispiel dargestellt ist, bei dem eine elektrische Verbindung an der Kante des Substrats entsteht. Fast alle derzeitigen Ausführungen von ummantelten in tegrierten Schaltungen bzw. Prüfkarten können mit we nigstens einem der in den Fig. 6A bis 6C dargestellten Verbindungstypen zusammenwirken.

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

Wie sich den Fig. 6A bis 6C jeweils entnehmen läßt, weist das Anschlußelement 230 vertikale Bereiche b und d und einen horizontalen balkenförmigen Bereich c sowie einen Spitzenbereich e auf. Der Spitzenbereich e des Anschlußelements 230 ist vorzugsweise zugeschärft, um eine Reibwirkung zu erzielen, wenn er gegen den Ziel kontakt 320 gedrückt wird, wobei er eine Metalloxid schicht durchdringen muß. Wenn beispielsweise der Ziel kontakt 320 auf der Scheibe 300 an seiner Oberfläche Aluminiumoxid aufweist, so ist die Reibwirkung nötig, um den elektrischen Kontakt mit geringem Kontaktwider stand herzustellen. Aufgrund der Federkraft des balken förmigen Bereichs c wirkt eine ausreichende Kontakt kraft auf den Anschlußfleck 320 ein. Die durch die Fe derkraft des horizontalen balkenförmigen Bereichs c er zeugte Elastizität dient auch zur Kompensation von Grö ßenunterschieden bzw. Abweichungen in der Ebenheit bei den Anschlußelementen 230, dem Siliziumsubstrat 220, dem Anschlußfleck 320 und der Halbleiterscheibe 300.

Das Anschlußelement 230 kann beispielsweise aus Nickel, Aluminium oder Kupfer bestehen und der Spitzenbereich e kann mit Nickel-Palladium, Rhodium, Nickel-Gold, Iri dium oder einigen anderen ablagerbaren Materialien plattiert sein. Ein zu Prüfzwecken vorgesehenes An schlußelement kann bei einem Abstand von 50 µm zwischen den Zielkontakten 320 beispielsweise eine Gesamthöhe von 100 bis 400 µm, eine horizontale Länge von 50 bis 400 µm und eine Dicke von etwa 30 bis 60 µm aufweisen.

Die Fig. 7A bis 7M zeigen ein Beispiel für ein erfin dungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Anschlußstrukturen mit Hilfe einer Kunststoff-Formtech nik (Warmprägetechnik), während unter Bezugnahme auf die Fig. 10A bis 10G ein weiteres Herstellungsverfahren unter Einsatz eines Photolithographievorgangs mit Hilfe einer Grauton-Fotomaske erläutert wird. Das in den Fig. 7A bis 7M gezeigte Formverfahren läßt sich beson ders vorteilhaft einsetzen, um in einem einzigen Form vorgang eine mehrlagige Struktur des Anschlußelements auszubilden. So lassen sich hierbei beispielsweise der vertikale und der horizontale balkenartige Bereich des in den Fig. 5 und 6 dargestellten Anschlußelements gleichzeitig herstellen.

Wie Fig. 7A zu entnehmen ist, wird dabei auf dem Siliziumsubstrat 220 eine beispielsweise aus Kupfer be stehende dünne Metallschicht 237 vorgesehen. Bei der Metallschicht 237 handelt es sich um eine Grundschicht, die die zur Herstellung der Verbindungsspur 232 und des Anschlußelements 230 gemäß Fig. 6 durch einen Elektroplattiervorgang nötige elektrische Leitfähigkeit bietet. Werden die Verbindungsspur 232 und das An schlußelement 230 durch andere Ablagerungsvorgänge, beispielsweise durch Zerstäubung, ausgeformt, so kann auf die Grundschicht 237 verzichtet werden.

Auf der Metallschicht 237 wird nun eine Kunststoff schicht 242 ausgebildet, über der ein Formeinsatz 280 so angeordnet wird, daß ein Plattiermuster direkt an der Kunststoffschicht 242 ausgebildet werden kann. Die Kunststoffschicht 242 besteht beispielsweise aus einem thermoplastischen Polymer oder einem thermoplastischen Harz, während der Formeinsatz 280 beispielsweise aus Stahl, Kupfer oder Nickel hergestellt ist. Der Formein satz 280 kann durch verschiedene Verfahren ausgeformt werden, beispielsweise durch Elektronenstrahl-Schrei ben, den Einsatz von Fotolack für den fernen UV-Be reich, Excimerlaser-Abtragung, Elektro-Entladungsbear beitung, Laserschneiden oder Röntgenstrahl-Lithogra phie. Beim Beispiel gemäß Fig. 7A weist der Formeinsatz 280 an seiner Unterseite einen Einsatzbereich auf, des sen Form dem vertikalen und dem horizontalen balkenar tigen Bereich des in den Fig. 6A bis 6C dargestellten Anschlußelements entspricht.

Beim in Fig. 7B dargestellten Verfahrensschritt wird der Formeinsatz 280 bei hoher Temperatur vollständig gegen die Polymerschicht 242 gepreßt. Wird der Formeinsatz 280 bei einer niedrigeren Temperatur wieder entfernt, so bleibt in der Kunststoffschicht 242 ein Hohlraum, d. h. ein Plattiermuster (A), zurück, wie dies in Fig. 7C dargestellt ist. Ein derartiges Plattiermuster (A) gibt die mehrlagige Struktur des Anschlußelements 230 ein schließlich der vertikalen und horizontalen balkenarti gen Bereiche wieder.

Fig. 7D zeigt eine Situation, bei der die zur Vorberei tung eines Plattierschritts notwendigen Verfahrens schritte, etwa ein Reinigungsschritt zur Entfernung verbliebener Restmaterialien und ein Schritt zur Aus bildung der Grundschicht, durchgeführt wurden. Dabei wird, wie sich Fig. 7D entnehmen läßt, eine Grundschicht 239 in Form eines dünnen leitfähigen Films auf der Po lymerschicht 242 ausgebildet. Derartige Reinigungs- und Grundschicht-Ausbildungsschritte können später zur Her stellung anderer Teile der Anschlußstruktur wiederholt werden; allerdings wird zum besseren Verständnis auf eine Wiederholung der entsprechenden Erläuterungen ver zichtet.

An dem im beschriebenen Kunststoff-Formschritt herge stellten Muster wird nun ein Elektroplattierschritt durchgeführt, wie sich dies Fig. 7E entnehmen läßt, wo durch das balkenartige Bereiche a und b aufweisende, in den Fig. 6A bis 6C dargestellte Anschlußelement 230 ent steht. Als leitfähiges Material für das Anschlußelement 230 kann beim Plattiervorgang Nickel, Aluminium bzw. Kupfer Verwendung finden. Beim nächsten, in Fig. 7F ge zeigten Verfahrensschritt wird ein überstehender Plat tierbereich des Anschlußelements 230 entfernt und die Oberfläche eingeebnet.

Wie sich Fig. 7G entnehmen läßt, werden nun auf der ge mäß Fig. 7F hergestellten ebenen Oberfläche eine dünne Metallschicht 235 und eine Kunststoffschicht (Polymerschicht) 243 ausgebildet. Wie in Fig. 7H gezeigt ist, wird sodann ein Formeinsatz 282 mit einem dem obe ren vertikalen balkenartigen Bereich des Anschlußele ments entsprechenden Einsatzbereich über der Polymer schicht 243 angeordnet. Der Formeinsatz 282 wird, wie in Fig. 7I gezeigt, bei hoher Temperatur in die Kunst stoffschicht eingepreßt. Wenn der Formeinsatz 282 bei einer niedrigeren Temperatur wieder entfernt wird, er hält man das in Fig. 7J gezeigte Plattiermuster (B) in der Polymerschicht 243.

Somit kann nun, wie in Fig. 7K dargestellt ist, durch erneute Durchführung des Plattiervorgangs der vertikale balkenartige Bereich des Anschlußelements 230 ausgebil det werden, bei dem es sich um den (in den Fig. 6A bis 6C gezeigten) Bereich c handelt. Der in Fig. 7K gezeigte überstehende Plattierungsbereich des Anschlußelements 230 wird wiederum in einem Schleifschritt (Einebenungsschritt) abgetragen, wie sich dies Fig. 7L entnehmen läßt. Wie in Fig. 7M gezeigt ist, werden die Polymerschichten 242, 243 und die Grundschicht 235 mit Hilfe eines speziellen Lösungsmittels abgelöst. Durch die genannten Schritte wird in einem Kunststoff-Form verfahren (Warmprägeverfahren) ein Anschlußelement 230 auf dem Siliziumsubstrat 220 ausgebildet. In der obigen Beschreibung wird zwar nur auf ein Anschlußelement 230 Bezug genommen; durch das erfindungsgemäße Herstel lungsverfahren läßt sich jedoch gleichzeitig eine große Anzahl von Anschlußelementen 230 erzeugen.

Die Fig. 8A und 8B zeigen das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß hergestellten Anschlußstruktur. Bei diesem Beispiel weist die Anschlußstruktur ein An schlußelement 530 auf, dessen Aufbau einfacher ist als der des bereits beschriebenen ersten Ausführungsbei spiels. Das Anschlußelement 530 ist auf einem Substrat 520 ausgebildet, bei dem es sich üblicherweise um ein Siliziumsubstrat oder ein dielektrisches Substrat han delt. Das Anschlußelement 530 besteht aus einem hori zontalen und einem vertikalen balkenförmigen Bereich, wobei der horizontale balkenförmige Bereich eine Feder kraft erzeugt, wenn das Anschlußelement gegen einen Zielanschluß gepreßt wird. Am Substrat 520 ist eine Vertiefung 550 vorgesehen, wobei die Vertiefung 550 derart unter dem vertikalen balkenförmigen Bereich po sitioniert ist, daß sie einen Freiraum bildet, in den das Anschlußelement zur Erzeugung einer Anschlußkraft eindringen kann, wenn es bei der Darstellung gemäß den Fig. 8A und 8B nach unten gepreßt wird.

Wie sich Fig. 8B entnehmen läßt, dient bei diesem Bei spiel eine mit dem Anschlußelement 530 verbundene Ver bindungsspur 532 auch zur Herstellung einer Verbindung mit externen Bauteilen, etwa einer (nicht gezeigten) gedruckten Leiterplatte oder einem umhüllten integrier ten Schaltungsbauteil. Eine derartige Verbindung kann beim Beispiel gemäß Fig. 8A direkt zwischen den externen Bauteilen und dem Anschlußelement 530 hergestellt wer den. In den Fig. 8A und 8B ist eine dünne Metallschicht 537 gezeigt, die in einer später noch erläuterten Weise als Grundschicht für einen Elektroplattiervorgang zur Herstellung des Anschlußelements 530 dient.

Bei der Anschlußstruktur gemäß dem zweiten Ausführungs beispiel können, ähnlich wie beim Beispiel gemäß Fig. 5, eine Vielzahl von Anschlußelementen 530 auf einem ge meinsamen Substrat ausgebildet werden, bei dem es sich üblicherweise um ein Siliziumsubstrat 520 handelt. Da bei werden alle Anschlußelemente 530 gleichzeitig durch dasselbe Herstellungsverfahren auf dem Siliziumsubstrat 520 erzeugt. Als Herstellungsverfahren kommen dabei u. a. beispielsweise Photolithographie-, Mikrobearbei tungs- und Kunststoff-Formverfahren (Warmprägen) in Frage.

Die auf dem Siliziumsubstrat 520 befindlichen Anschluß elemente 530 können direkt auf eine Prüfkarte montiert werden, wie in Fig. 3 dargestellt, oder stattdessen in einem ummantelten Bauteil, etwa einem herkömmlichen, mit Leitungen versehenen ummantelten integrierten Schaltungsbauteil, vorgesehen werden, wobei dann das ummantelte Bauteil auf einer Prüfkarte montiert wird. Da sich Anschlußelemente 530 sehr geringer Größe her stellen lassen, ist es möglich, die Frequenzbandbreite einer die erfindungsgemäßen Anschlußelemente halternden Prüfkarte auf einfache Weise auf 2 GHz oder mehr zu steigern. Aufgrund ihrer geringen Größe läßt sich die Anzahl der Anschlußelemente auf einer Prüfkarte auf beispielsweise 2.000 erhöhen, was eine gleichzeitige parallele Prüfung von 32 oder mehr Speicherbauteilen ermöglicht.

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

Das Anschlußelement 530 kann beispielsweise aus Nickel, Aluminium oder Kupfer bestehen und der Spitzenbereich des Anschlußelements 530 kann mit Nickel-Palladium, Rhodium, Nickel-Gold, Iridium oder einigen anderen ab lagerbaren Materialien plattiert sein. Ein zu Prüfzwec ken vorgesehenes Anschlußelement 530 kann bei einem Ab stand von 50 µm zwischen den Zielkontakten beispiels weise eine Gesamthöhe von 50 bis 200 µm, eine horizon tale Länge von 50 bis 400 µm und eine Dicke von etwa 30 bis 60 µm aufweisen.

Die Fig. 9A bis 9J zeigen ein Beispiel für ein erfin dungsgemäßes Verfahren zur Herstellung der in Fig. 8 ge zeigten Anschlußelemente mit Hilfe eines Kunststoff- Formverfahrens, wobei jedoch auch andere Verfahren ein gesetzt werden können. Ein weiteres Beispiel für ein Herstellungsverfahren mit Hilfe eines Photolithogra phieverfahrens unter Verwendung einer Grauton-Fotomaske wird später noch unter Bezugnahme auf die Fig. 11A bis 11E näher erläutert.

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

Durch einen Ätzvorgang wird nun ein vertiefter Bereich (Nutbereich) 555 auf dem Substrat 520 hergestellt, wie sich die Fig. 9B entnehmen läßt, woraufhin die Fotolack schicht 542 gemäß Fig. 9A mit Hilfe eines Lösungsmittels entfernt wird. Wie sich Fig. 9C entnehmen läßt, wird nun ein Zusatzelement 548 im vertieften Bereich des Sub strats 520 ausgeformt. Dieses Zusatzelement 548 wird dabei in einem Ablagerungsvorgang, etwa durch chemi sches Aufdampfen (CVD), beispielsweise aus Siliziumdio xid (SiO₂) hergestellt. Auf dem Substrat wird als Plat tiergrundschicht eine dünne Metallschicht 537 ausgebil det.

Auf der Metallschicht 237 wird nun eine Kunststoff schicht 542 hergestellt, über der ein Formeinsatz 580 angeordnet wird, um ein Plattiermuster direkt auf der Kunststoffschicht 542 zu erzeugen. Die Kunststoff schicht 542 kann beispielsweise aus einem thermoplasti schem Polymer oder einem thermoplastischen Harz beste hen. Der Formeinsatz 580 wird beispielsweise aus Stahl, Kupfer oder Nickel hergestellt. Der Formeinsatz 580 kann durch verschiedene Verfahren ausgeformt werden, beispielsweise durch Elektronenstrahlschreiben, den Einsatz von Fotolack für den fernen UV-Bereich, Exci merlaser-Abtragung, Elektro-Entladungsbearbeitung, La serschneiden oder Röntgenstrahl-Lithographie. Beim Bei spiel gemäß Fig. 9D weist der Formeinsatz 580 an seiner Unterseite einen Einsatzbereich auf, dessen Form dem horizontalen balkenartigen Bereich des in den Fig. 8A und 8B dargestellten Anschlußelements 530 entspricht.

Bei dem in Fig. 9E dargestellten Verfahrensschritt wird der Formeinsatz 580 bei hoher Temperatur vollständig gegen die Polymerschicht 542 gepreßt. Wird der Formein satz 580 sodann bei einer niedrigeren Temperatur wieder entfernt, so bleibt in der Kunststoffschicht 542 ein Hohlraum, d. h. ein Plattiermuster (A), zurück, das in Fig. 9F dargestellt ist. Es werden nun die zur Vorberei tung eines Plattierschritts notwendigen Verfahrens schritte, etwa ein Reinigungsschritt zur Entfernung verbliebener Restmaterialien und ein Schritt zur Aus bildung einer Grundschicht durchgeführt, was jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt ist.

An dem im beschriebenen Kunststoff-Formverfahren herge stellten Muster wird sodann ein Elektroplattierschritt durchgeführt, wie sich dies Fig. 9G entnehmen läßt, wo durch das den horizontalen balkenartige Bereich aufwei sende Anschlußelement 530 entsteht. Als leitfähiges Ma terial für das Anschlußelement 530 kann beim Plattier vorgang Nickel, Aluminium bzw. Kupfer Verwendung fin den. Beim nächsten, in Fig. 9H gezeigten Verfahrens schritt, wird ein überstehender Plattierbereich des An schlußelements 530 entfernt und die Oberfläche eingeeb net.

Wie sich Fig. 9I entnehmen läßt, werden auf der gemäß Fig. 9H hergestellten ebenen Oberfläche sodann eine dünne Metallschicht (Grundschicht) und eine Kunststoff schicht (Polymerschicht) 543 ausgebildet. Wie ebenfalls in Fig. 9I gezeigt ist, wird ein Formeinsatz 582 mit ei nem dem vertikalen balkenartigen Bereich des Anschluße lements 530 entsprechenden Einsatzbereich über der Po lymerschicht 543 ausgerichtet. Der Formeinsatz 582 wird nun, wie in Fig. 9J gezeigt, bei hoher Temperatur in das Polymer eingepreßt. Wird der Formeinsatz 582 bei einer niedrigeren Temperatur wieder entfernt, so erhält man ein in Fig. 9K gezeigtes Plattiermuster (B) in der Poly merschicht 543.

Somit kann nun, wie in Fig. 9L dargestellt, durch er neute Durchführung eines Plattiervorgangs der vertikale balkenartige Bereich des Anschlußelements 530 ausgebil det werden. Der überstehende Plattierungsbereich des in Fig. 9L gezeigten Anschlußelements 530 wird durch einen Schleifschritt (Einebenungsschritt) abgetragen, was sich Fig. 9M entnehmen läßt. Wie in Fig. 9N gezeigt ist, werden die Polymerschichten 542, 543 sodann mit Hilfe eines speziellen Lösungsmittels abgelöst. Durch die ge nannten Schritte wird in einem Kunststoff-Formverfahren (Warmprägeverfahren) ein Anschlußelement 530 auf dem Siliziumsubstrat 520 ausgebildet. In der obigen Be schreibung wird zum besseren Verständnis zwar nur auf ein Anschlußelement 530 Bezug genommen; durch das er findungsgemäße Herstellungsverfahren läßt sich jedoch gleichzeitig eine große Anzahl von Anschlußelementen 530 herstellen.

In den Fig. 10A bis 10G ist ein weiteres Beispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung des den in den Fig. 5 und 6 gezeigten Aufbau aufweisenden An schlußelements dargestellt. Das in den Fig. 10A bis 10G gezeigte Herstellungsverfahren umfaßt ein Photolitho graphieverfahren unter Einsatz einer Grauton-Fotomaske. Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Grauton-Foto maske dazu verwendet, eine mehrlagige Struktur des An schlußelements in einem einzigen Belichtungsschritt auszubilden. So lassen sich beispielsweise der verit kale Grundbereich und der horizontale balkenartige Be reich des in den Fig. 5 und 6 gezeigten Anschlußelements mit Hilfe einer einzigen Fotomaske herstellen.

Wie sich Fig. 10A entnehmen läßt, wird zunächst eine Plattier-Grundschicht (dünne Metallschicht) 637 auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats 620 ausgebildet. Auf der auf dem Siliziumsubstrat 620 befindlichen Grund schicht 637 wird zudem eine Fotolackschicht 642 herge stellt, die eine relativ große Dicke aufweist, so daß darin ein den vertikalen und horizontalen balkenartigen Bereichen des Anschlußelements 630 gemäß Fig. 10G ent sprechendes Plattiermuster vorgesehen werden kann. Bei diesem Beispiel handelt es sich beim Fotolack 642 um einen positiven Fotolack.

Über der Fotolackschicht 642 wird zur Belichtung mit UV-Licht eine Fotomaske 680 positioniert. Die Fotomaske 680 umfaßt nicht nur lichtdurchlässige und lichtun durchlässige Bereiche, sondern auch (halbdurchscheinende bzw. graue) Zwischenbereiche. Der durch die lichtundurchlässigen (schwarzen) Bereiche der Fotomaske 680 abgedeckte und somit nicht mit UV-Licht belichtete Fotolack härtet aus, während der durch die lichtdurchlässigen (weißen) Bereiche der Maske 680 ab gedeckte und mit UV-Licht belichtete Fotolack nicht aushärtet. Der durch den halbdurchscheinenden (grauen) Bereich der Maske abgedeckte und daher nur unzureichend mit UV-Licht belichtete Bereich härtet zwar im unteren, nicht jedoch im oberen Bereich aus.

Wenn nun der nicht ausgehärtete Fotolack entfernt wird, so entsteht ein Plattiermuster (A), wie sich dies Fig. 10B entnehmen läßt. Durch die Durchführung eines Elektroplattierschritts am in Fig. 10B dargestellten Plattiermuster (A) und durch Einebenung der überstehen den Plattierbereiche werden nun der vertikale und der horizontale balkenartige Bereich des Anschlußelements 630 ausgebildet, wie sich dies Fig. 10C entnehmen läßt. Als leitfähiges Material für das Anschlußelement 630 kommen beim Plattiervorgang beispielsweise Nickel, Alu minium und Kupfer in Frage.

In den Fig. 10D bis 10F ist der nächste Photolithogra phieschritt gezeigt, bei dem der obere vertikale bal kenartige Bereich des Anschlußelements 630 auf dem ho rizontalen balkenartigen Bereich ausgebildet wird. Wie sich Fig. 10D entnehmen läßt, werden eine (nicht darge stellte) dünne Metallschicht und eine Fotolackschicht 643 auf der im Verfahrensschritt gemäß Fig. 10C eingeeb neten Oberfläche vorgesehen. Über der Fotolackschicht 643 wird eine Fotomaske 682 ausgerichtet, durch die hindurch der Fotolack mit UV-Licht belichtet wird. Durch Entfernen des nicht ausgehärteten Fotolacks ent steht ein Plattiermuster (B), das in Fig. 10E darge stellt ist. Wie sich Fig. 10F entnehmen läßt, wird der obere vertikale balkenartige Bereich des Anschlußele ments 630 durch Plattieren des Plattiermusters (B) her gestellt. Durch Entfernen der Fotolackschichten 642 und 643 erhält man nun das auf dem Substrat 620 ausgebil dete Anschlußelement 630 gemäß Fig. 10G. In der obigen Beschreibung wird zwar wiederum nur auf ein Anschluße lement 630 Bezug genommen; durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren läßt sich jedoch auch hier gleichzeitig eine große Anzahl von Anschlußelementen 630 herstellen.

In den Fig. 11A bis 11E ist ein Beispiel für ein Verfah ren zur Herstellung der den Aufbau gemäß den Fig. 8A und 8B aufweisenden Anschlußelemente mit Hilfe eines Photo lithographieverfahrens unter Einsatz der Grauton-Foto maske dargestellt, das dem Herstellungsverfahren gemäß den Fig. 10A bis 10G ähnelt. Wie bereits erwähnt, läßt sich mit Hilfe der Grauton-Maske eine mehrlagige Struk tur eines Anschlußelements in einem einzigen Belich tungsschritt herstellen. Beim Beispiel gemäß den Fig. 11A bis 11E wird die gesamte Struktur des in den Fig. 8A und 8B (sowie Fig. 11E) dargestellten Anschluße lements mit Hilfe einer einzigen Fotomaske erzeugt.

Wie sich Fig. 11A entnehmen läßt, werden hierfür zunächst mit Hilfe des bereits unter Bezugnahme auf die Fig. 9A bis 9C beschriebenen Verfahrens eine Plattier- Grundschicht (dünne Metallschicht) 737 und ein Zusatze lement 748 auf der Oberfläche eines Siliziumsubstrats 720 hergestellt. Auf der auf dem Siliziumsubstrat 720 befindlichen Grundschicht 737 wird zudem eine Fotolack schicht 742 ausgebildet. Die Fotolackschicht 742 weist eine ausreichende Dicke auf, um darin ein Plattiermu ster vorzusehen, welches der Gesamthöhe des in den Fig. 8A und 8B dargestellten Anschlußelements 530 (bzw. 730 in Fig. 11E) entspricht. Bei diesem Beispiel handelt es sich beim Fotolack 742 um einen negativen Fotolack.

Zur Belichtung mit UV-Licht wird eine Fotomaske 780 über der Fotolackschicht 742 positioniert. Bei der Fo tomaske 780 handelt es sich um eine Grauton-Fotomaske, die lichtdurchlässige, lichtundurchlässige und halb durchscheinende (graue) Bereiche umfaßt. Der aufgrund der Abdeckung mit dem lichtdurchlässigen (weißen) Be reich der Fotomaske 780 mit UV-Licht belichtete Foto lack härtet aus, während der durch die Abdeckung mit dem undurchlässigen (schwarzen) Bereich der Fotomaske 780 nicht mit UV-Licht belichtete Fotolack nicht aus härtet. Der aufgrund der Abdeckung mit dem halbdurch scheinenden (grauen) Bereich der Fotomaske 780 nur un zureichend mit UV-Licht belichtete Fotolack härtet zwar im oberen Bereich, nicht jedoch im unteren Bereich aus.

Wenn nun der nicht ausgehärtete Fotolack entfernt wird, so entsteht ein Plattiermuster (A), wie dies Fig. 11C zu entnehmen ist. Durch die Durchführung eines Elektro plattiervorgangs am in Fig. 11C dargestellten Plattier muster (A) und das Einebenen eines überstehenden Plat tierbereichs wird das in Fig. 11D dargestellte horizon tale und veritkale balkenartige Bereiche aufweisende Anschlußelement 730 ausgebildet. Als leitfähiges Mate rial für das Anschlußelement 730 kommen beim Plattier vorgang u. a. Nickel, Aluminium und Kupfer in Frage. Durch Entfernen der Fotolackschicht 742 und des Zusatz elements 748 entsteht das in Fig. 11E dargestellte An schlußelement 730 auf dem Substrat 720. Ein in Fig. 11E dargestellter Hohlraum (vertiefter Bereich) 750 dient als eine Aufnahmevertiefung, wenn das Anschlußelement 730 gegen einen Zielanschluß gedrückt und zurückgebogen wird. In der obigen Beschreibung wird zwar nur auf ein Anschlußelement 730 Bezug genommen; durch das erfin dungsgemäße Herstellungsverfahren läßt sich jedoch wie derum gleichzeitig eine große Anzahl von Anschlußele menten 730 herstellen.

Die erfindungsgemäß hergestellte Anschlußstruktur weist eine sehr hohe Frequenzbandbreite auf und erfüllt so die durch die moderne Halbleitertechnik gestellten Prüfanforderungen. Da die Anschlußstruktur mit Hilfe in der Halbleiterherstellung üblicher moderner Minia turisierungstechniken erzeugt wird, läßt sich eine große Anzahl von Anschlußelementen auf kleinem Raum an ordnen, was die gleichzeitige Prüfung einer großen An zahl von Halbleiterbauteilen ermöglicht. Die erfin dungsgemäß hergestellte Anschlußstruktur läßt sich auch für weniger spezifische Anwendungszwecke, etwa bei Lei tungen für integrierte Schaltungen, bei der Umhüllung integrierter Schaltungsbauteile und für andere elektri sche Verbindungen einsetzen.

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

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruktur mit einem Anschlußelement zur Herstellung einer elektri schen Verbindung mit einem Zielanschluß, enthaltend die folgenden Verfahrensschritte:

- Bereitstellen eines eine ebene Oberfläche auf weisenden Substrats;
- Ausbilden einer Kunststoffschicht auf der ebenen Oberfläche des Substrats;
- Positionieren eines Formeinsatzes über der Kunststoffschicht, wobei der Formeinsatz eine Form aufweist, die wenigstens einem Teil des auf dem Substrat auszubildenden Anschlußelements entspricht;
- Einpressen des Formeinsatzes in die Kunststoff schicht bei hoher Temperatur;
- Entfernen des Formeinsatzes von der Kunststoff schicht bei niedriger Temperatur zur Ausbildung eines vom Formeinsatz auf die Kunststoffschicht übertragenen Plattiermusters;
- Elektroplattieren des Plattiermusters auf der Kunststoffschicht zur Ausbildung des Anschluße lements;
- Wiederholen der Schritte des Einpressens und Entfernens des Formeinsatzes mit einem anderen Formeinsatz zur Ausbildung des restlichen Teils des Anschlußelements; und
- Entfernen einer oder mehrerer Kunststoffschich ten vom Substrat;
- wobei das Anschlußelement einen horizontalen Be reich und einen vertikal auf einem Ende des ho rizontalen Bereichs ausgebildeten Anschlußbe reich umfaßt und der horizontale Bereich eine Anschlußkraft erzeugt, wenn das Anschlußelement gegen den Zielanschluß gepreßt wird.

2. Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei das Substrat durch ein di elektrisches Substrat oder ein Siliziumsubstrat ge bildet wird.

3. Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei das Anschlußelement aus einem im Elektroplattierschritt ausgebildeten leitfähigen Me tall besteht.

4. Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei das Anschlußelement weiterhin zwi schen dem Substrat und dem horizontalen Bereich einen Grundbereich aufweist und der Grundbereich einen vertikalen balkenartigen Bereich bildet, der den horizontalen Bereich und den Anschlußbereich des Anschlußelements haltert.

5. Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruktur nach Anspruch 1, wobei die Kunststoffschicht aus thermo plastischem Polymer oder thermoplastischem Harz be steht.

6. Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruktur mit einem Anschlußelement zur Herstellung einer elektri schen Verbindung mit einem Zielanschluß, enthaltend die folgenden Verfahrensschritte:

- Bereitstellen eines eine ebene Oberfläche auf weisenden Substrats;
- Ausbilden einer Nut auf der ebenen Oberfläche des Substrats und Füllen der Nut mit einem Zu satzmaterial;
- Ausbilden einer Kunststoffschicht auf dem Zu satzmaterial und der ebenen Oberfläche des Sub strats;
- Positionieren eines Formeinsatzes über der Kunststoffschicht, wobei der Formeinsatz eine Form aufweist, die wenigstens einem Teil des auf dem Substrat auszubildenden Anschlußelements entspricht;
- Einpressen des Formeinsatzes in die Kunststoff schicht bei hoher Temperatur;
- Entfernen des Formeinsatzes von der Kunststoff schicht bei niedriger Temperatur zur Ausbildung eines vom Formeinsatz auf die Kunststoffschicht übertragenen Plattiermusters;
- Elektroplattieren des Plattiermusters auf der Kunststoffschicht zur Ausbildung des Anschluße lements; und
- Entfernen der Kunststoffschicht und des Zusatz materials vom Substrat;
- wobei das Anschlußelement einen horizontalen Be reich und einen vertikal auf einem Ende des ho rizontalen Bereichs ausgebildeten Anschlußbe reich umfaßt und der horizontale Bereich eine Anschlußkraft erzeugt, wenn das Anschlußelement gegen den Zielanschluß gepreßt wird.

7. Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruktur nach Anspruch 6, wobei das Substrat durch ein di elektrisches Substrat oder ein Siliziumsubstrat ge bildet wird.

8. Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruktur nach Anspruch 6, wobei das Anschlußelement aus einem im Elektroplattierschritt ausgebildeten leitfähigen Me tall besteht.

9. Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruktur nach Anspruch 6, wobei die Kunststoffschicht aus thermo plastischem Polymer oder thermoplastischem Harz be steht.

10. Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruktur nach Anspruch 6, wobei das Zusatzmaterial auf dem Sub strat aus Siliziumdioxid besteht und nach der Aus bildung des Anschlußelements entfernt wird, um un terhalb des Anschlußelements eine Vertiefung zu er zeugen.

11. Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruktur mit einem Anschlußelement zur Herstellung einer elektri schen Verbindung mit einem Zielanschluß, enthaltend die folgenden Verfahrensschritte:

- Bereitstellen eines eine ebene Oberfläche auf weisenden Substrats;
- Ausbilden einer Fotolackschicht auf der ebenen Oberfläche des Substrats;
- Positionieren einer Fotomaske über der Fotolack schicht, wobei die Fotomaske ein Muster auf weist, das wenigstens einem Teil des Anschluße lements entspricht, welcher durch lichtdurchläs sige, lichtundurchlässige und halbdurchschei nende Bereiche wiedergegeben ist;
- Belichten der Fotolackschicht und Entfernen der nicht ausgehärteten Bereiche des Fotolacks zur Ausbildung eines von der Maske übertragenen Plattiermusters auf der Fotolackschicht;
- Elektroplattieren des Plattiermusters auf der Fotolackschicht zur Ausbildung des Anschlußele ments;
- Wiederholen des genannten Verfahrens zur Ausbil dung des restlichen Teils des Anschlußelements; und
- Entfernen einer oder mehrerer Fotolackschichten vom Substrat;
- wobei das Anschlußelement einen horizontalen Be reich und einen vertikal auf einem Ende des ho rizontalen Bereichs ausgebildeten Anschlußbe reich umfaßt und der horizontale Bereich eine Anschlußkraft erzeugt, wenn das Anschlußelement gegen den Zielanschluß gepreßt wird.

12. Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruktur nach Anspruch 11, wobei das Substrat durch ein di elektrisches Substrat oder ein Siliziumsubstrat ge bildet wird.

13. Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruktur nach Anspruch 11, wobei das Anschlußelement aus einem im Elektroplattierschritt ausgebildeten leitfähigen Me tall besteht.

14. Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruktur nach Anspruch 11, wobei das Anschlußelement weiterhin zwischen dem Substrat und dem horizontalen Bereich einen Grundbereich aufweist und der Grundbereich einen vertikalen balkenartigen Bereich bildet, der den horizontalen Bereich und den Anschlußbereich des Anschlußelements haltert.

15. Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruktur mit einem Anschlußelement zur Herstellung einer elektri schen Verbindung mit einem Zielanschluß, enthaltend die folgenden Verfahrensschritte:

- Bereitstellen eines eine ebene Oberfläche auf weisenden Substrats;

- Ausbilden einer Nut auf der ebenen Oberfläche des Substrats und Füllen der Nut mit einem Zu satzmaterial;
- Ausbilden einer Fotolackschicht auf dem Zusatz material und der ebenen Oberfläche des Sub strats;
- Positionieren einer Fotomaske über der Fotolack schicht, wobei die Fotomaske ein Muster auf weist, das dem Anschlußelement entspricht, wel ches durch lichtdurchlässige, lichtundurchläs sige und halbdurchscheinende Bereiche wiederge geben ist;
- Belichten der Fotolackschicht und Entfernen der nicht ausgehärteten Bereiche des Fotolacks zur Ausbildung eines von der Maske übertragenen Plattiermusters auf der Fotolackschicht;
- Elektroplattieren des Plattiermusters auf der Fotolackschicht zur Ausbildung des Anschlußele ments;
- Entfernen der Fotolackschicht und des Zusatzma terials vom Substrat;
- wobei das Anschlußelement einen horizontalen Be reich und einen vertikal auf einem Ende des ho rizontalen Bereichs ausgebildeten Anschlußbe reich umfaßt und der horizontale Bereich eine Anschlußkraft erzeugt, wenn das Anschlußelement gegen den Zielanschluß gepreßt wird.

16. Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruktur nach Anspruch 15, wobei das Substrat durch ein di elektrisches Substrat oder ein Siliziumsubstrat ge bildet wird.

17. Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruktur nach Anspruch 15, wobei das Anschlußelement aus einem im Elektroplattierschritt ausgebildeten leitfähigen Me tall besteht.

18. Verfahren zur Erzeugung einer Anschlußstruktur nach Anspruch 15, wobei das Zusatzmaterial auf dem Sub strat aus Siliziumdioxid besteht und nach der Aus bildung des Anschlußelements entfernt wird, um un terhalb des Anschlußelements eine Vertiefung zu er zeugen.