DE10196368T5

DE10196368T5 - Kontaktstruktur und Verfahren zu dessen Herstellung und eine Prüfkontaktanordnung, die diese verwendet

Info

Publication number: DE10196368T5
Application number: DE10196368T
Authority: DE
Inventors: Yu Libertyville Zhou; David Bloomingdale Yu; Robert Edward Carol Stream Aldaz; Theodore A. Evanston Khoury
Original assignee: Advantest Corp; Advantest America Research and Development Center Inc
Current assignee: Advantest Corp; Advantest America Research and Development Center Inc
Priority date: 2000-12-09
Filing date: 2001-12-08
Publication date: 2004-04-22
Also published as: KR100502118B1; KR20020093802A; CN1398448A; US6736665B2; US20030003740A1; WO2002047209A1; US6471538B2; US20010004556A1

Abstract

Kontaktstruktur zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Kontaktzielen, die aus folgendem besteht:
– einem Kontaktsubstrat, das Durchgangslöcher aufweist, die durch dessen obere und untere Oberfläche verlaufen; und
– einer Vielzahl von Kontaktgebern, die aus einem leitfähigen Material gefertigt und vertikal auf einer horizontalen Oberfläche des Kontaktsubstrats befestigt sind, wobei jeder Kontaktgeber einen Zwischenteil umfasst, der in dem am Kontaktsubstrat bereitgestellten Durchgangsloch in einer vertikalen Richtung eingesetzt wird, ferner einen Kontaktteil, der mit dem Zwischenteil verbunden ist und an einem Ende des Kontaktgebers angeordnet ist, um als Kontaktpunkt zur elektrischen Verbindung mit einem Kontaktziel zu fungieren, und ferner einen Basisteil, der am anderen Ende des Kontaktgebers bereitgestellt ist, und ferner einen Federteil, der eine bezüglich der Oberfläche des Substrats nach oben geneigte Gestalt eines Auslegers aufweist und zwischen dem Basisteil und dem Mittelteil bereitgestellt ist;
– wobei der Federteil eine elastische Kontaktkraft ausübt, wenn der Kontaktgeber gegen das...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaktstruktur und ein zugehöriges Herstellungsverfahren sowie eine Prüfkontaktanordnung, bei der die Kontaktstruktur zur Anwendung kommt, und im Besonderen eine Kontaktstruktur mit einer großen Zahl von in vertikaler Richtung angeordneten Kontaktgebern und ein Verfahren, bei dem eine derart große Anzahl von Kontaktgebern in horizontaler Ausrichtung auf einer Halbleiterscheibe hergestellt wird und die Kontaktgeber sodann von der Halbleiterscheibe entfernt und in vertikaler Ausrichtung auf einem Substrat montiert werden, um die Kontaktstruktur, wie etwa eine Kontaktprüfanordnung, eine Nadelkarte, einen integrierten Schaltungschip oder einen anderen Kontaktmechanismus, herzustellen.
Beim Prüfen von hoch verdichteten, mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden elektrischen Bauteilen, wie etwa hochintegrierten und höchst integrierten Schaltungen, werden ausgesprochen leistungsfähige Kontaktstrukturen, wie etwa eine mit einer großen Anzahl von Kontaktgebern versehene Nadelkarte, benötigt. Kontaktstrukturen können auch bei anderen Anwendungen verwendet werden, etwa bei Gehäusen für integrierte Schaltungen als integrierte Schaltungsleitungen. Die vorliegende Erfindung ist auf ein Herstellungsverfahren solcher Kontaktstrukturen ausgerichtet, die beim Prüfen von hoch integrierten und höchst integrierten Chips, Halbleiterscheiben und Rohchips, Prüfen und Voraltern von in einem Gehäuse eingeschlossenen Halbleiterbauteilen, gedruckten Leiterplatten und dergleichen Verwendung finden. Die vorliegende Erfindung kann darüber hinaus für andere Zwecke anwendbar sein, wie etwa bei der Bildung von Leitungen oder Anschlussstiften von integrierten Schaltungschips, Gehäusen für integrierte Schaltungen, oder anderen elektronischen Bauteilen. Zum leichteren Verständnis wird die vorliegende Erfindung jedoch hauptsächlich unter Bezugnahme auf das Prüfen von Halbleiterscheiben erläutert.
Wenn zu prüfende Halbleiterbauteile in Form einer Halbleiterscheibe vorliegen, wird ein Halbleiterprüfsystem, wie etwa ein Prüfgerät für integrierte Schaltungen, zum automatischen Prüfen der Halbleiterscheibe üblicherweise mit einem Substrathantierer, etwa einer automatischen Scheibenprüfeinrichtung, verbunden. Ein Beispiel hierfür ist in 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 ein Substrathantierer 400 sind sowohl mechanisch als auch elektrisch über einen durch einen Motor 510 angetriebenen Manipulator 500 miteinander verbunden. Die zu prüfenden Halbleiterscheiben werden durch den Substrathantierer 400 automatisch in eine Prüfposition des Prüfkopfs 100 bewegt.
Am Prüfkopf 100 werden der zu prüfenden Halbleiterscheibe vom Halbleiterprüfsystem erzeugte Prüfsignale zugeleitet. Die sich ergebenden Ausgangssignale von der gerade geprüften Halbleiterscheibe (bzw. den auf der Halbleiterscheibe ausgebildeten integrierten Schaltungen) werden dem Halbleiterprüfsystem zugeführt. Im Halbleiterprüfsystem werden die Ausgangssignale mit den erwarteten Werten verglichen, um festzustellen, ob die auf der Halbleiterscheibe angeordneten integrierten Schaltungen einwandfrei funktionieren oder nicht.
In 1 sind der Prüfkopf 100 und der Substrathantierer 400 durch eine Schnittstellenkomponente 140 verbunden, die aus einer Leistungskarte 120 (in 2 gezeigt) in Form einer gedruckten Leiterplatte besteht, welche einzigartige, einem elektrischen Fußabdruck des Prüfkopfs entsprechende elektrische Schaltungsverbindungen aufweist, ferner aus Koaxialkabeln, Pogo-Stifte und Anschlusselementen. In 2 enthält der Prüfkopf 100 eine große Anzahl von gedruckten Leiterplatten 150, die der Anzahl der Prüfkanäle (Prüfstifte) des Halbleiterprüfsystems entspricht. Jede gedruckte Leiterplatte 150 weist ein Anschlusselement 160 auf, das einen entsprechenden Kontaktanschluss 121 der Leistungskarte 120 aufnimmt. Zur exakten Festlegung der Kontaktposition gegenüber dem Substrathantierer 400 ist an der Leistungskarte 120 ein "Führungs"-Ring 130 angebracht. Der Führungsring 130 weist eine große Anzahl von Kontaktstiften 141 auf, wie etwa ZIF-Anschlusselemente oder Pogo-Stifte, die über Koaxialkabel 124 mit Kontaktanschlüssen 121 verbunden sind.
Wie in 2 gezeigt ist, wird der Prüfkopf 100 über dem Substrathantierer 400 angeordnet und durch das Schnittstellenelement 140 mechanisch und elektrisch mit dem Substrathantierer 400 verbunden. Im Substrathantierer 400 ist eine zu prüfende Halbleiterscheibe 300 auf einer Einspannvorrichtung 180 befestigt. Oberhalb der zu prüfenden Halbleiterscheibe 300 befindet sich bei diesem Beispiel eine Nadelkarte 170. Die Nadelkarte 170 weist eine große Anzahl von Prüfkontaktgebern (wie etwa Ausleger oder Nadeln) 190 auf, die mit Zielkontakten, wie etwa Schaltungsanschlüssen oder Kontaktkissen der integrierten Schaltung auf der sich im Test befindenden Halbleiterscheibe 300 in Kontakt kommen.
Elektrische Anschlüsse oder Kontaktbuchsen (Kontaktkissen) der Nadelkarte 170 werden elektrisch mit den sich auf dem Führungsring 130 befindenden Kontaktstiften 141 verbunden. Die Kontaktstifte werden zudem durch die Koaxialkabel 124 mit den Kontaktanschlüssen 121 der Leistungskarte 120 verbunden, wobei jeder Kontaktanschluss 121 wiederum mit der gedruckten Leiterplatte 150 des Prüfkopfes 100 verbunden ist. Außerdem sind die gedruckten Leiterplatten 150 durch das z. B. mehrere hundert Innenkabel aufweisende Kabel 110 verbunden.
Unter dieser Anordnung kommen die Prüfkontakte 190 in Kontakt mit der Oberfläche (Zielkontakt) der auf der Einspannvorrichtung 180 angeordneten Halbleiterscheibe 300, um der Halbleiterscheibe 300 Prüfsignale zuzuführen und die sich ergebenden Ausgangssignale von der Halbleiterscheibe 300 zu empfangen. Die sich ergebenden Ausgangssignale von der unter Prüfung stehenden Halbleiterscheibe 300 werden mit den vom Halbleiterprüfsystem erzeugten Erwartungswerten verglichen, um zu bestimmen, ob die integrierten Schaltkreise auf der Halbleiterscheibe 300 einwandfrei funktionieren.
3 ist eine Ansicht von unten auf die Nadelkarte 170 von 2. Bei diesem Beispiel weist die Nadelkarte 170 einen Epoxidring auf, auf dem eine Vielzahl von Prüfkontaktgebern 190, genannt Nadeln oder Ausleger, montiert ist. Wenn sich die Einspannvorrichtung 180, welche die Halbleiterscheibe festhält, in der Anordnung gemäß 2 nach oben bewegt, so kommen die Spitzen der Prüfkontaktgeber 190 in Kontakt mit den Kissen oder Erhebungen (Kontaktziele) auf der Scheibe 300. Die Enden der Prüfkontaktgeber 190 sind mit Drähten 194 verbunden, die wiederum mit in der Nadelkarte 170 ausgebildeten Übertragungsleitungen (nicht gezeigt) verbunden sind. Die Übertragungsleitungen sind mit einer Vielzahl von Elektroden (Kontaktkissen) 197 verbunden, die mit den in 2 dargestellten Pogo-Stifte 141 in Verbindung stehen.
Typischerweise ist die Nadelkarte 170 aus mehreren Substratschichten aus Polyimid aufgebaut und weist auf vielen Schichten Masseebenen, Stromversorgungsebenen und Signalübertragungsleitungen auf. Jede der Übertragungsleitungen ist, wie es in Fachkreisen anerkannt ist, durch Ausgleichen der einzelnen Parameter, d. h. der dielektrischen Konstante und magnetische Permeabilität des Polyimids, Induktivitäten und Kapazitäten der Signalpfade innerhalb der Nadelkarte 170, so gestaltet, dass sie eine charakteristische Impedanz von beispielsweise 50 Ohm aufweist. Damit handelt es sich bei den Signalleitungen um Leitungen mit angepaßter Impedanz, die eine große Übertragungsfrequenzbandbreite an der Scheibe 300 zulassen, sowohl im Dauerbetrieb als auch bei aufgrund eines Umschaltens der Ausgangsleistung des integrierten Schaltkreises in einem Übergangszustand erzeugten Stromspitzen. Zur Beseitigung von Rauschen sind auf der Nadelkarte 170 zwischen den Stromversorgungs- und Masseebenen Kondensatoren 193 und 195 vorgesehen.
Eine äquivalente Schaltung der Nadelkarte 170 ist in 4 gezeigt, um die Beschränkung der Hochfrequenzleistung bei einer Nadelkarte der herkömmlichen Technik zu veranschaulichen. Wie in den 4A und 4B gezeigt ist, erstreckt sich die Signalübertragungsleitung auf der Nadelkarte 170 von der Elektrode 197, über die (in der Impedanz angepaßten) Leitung 196 und den Draht 194 zu der Nadel oder Vorsprung (Kontaktstruktur) 190. Da der Draht 194 und die Nadel 190 nicht in der Impedanz angepaßt sind, wirken diese Abschnitte, wie in 4C gezeigt, als eine Spule L im Hochfrequenzband. Da die Gesamtlänge des Drahtes 194 und der Nadel 190 etwa 20 bis 30 mm beträgt, kommt es wegen der Spule beim Prüfen der Hochfrequenzleistung eines sich in der Prüfung befindenden Bauteils zu erheblichen Einschränkungen.
Andere Faktoren, welche die Frequenzbandbreite in der Nadelkarte 170 einschränken, rühren von den in den 4D und 4E gezeigten Stromversorgungsund Massenadeln zurück. Wenn die Stromversorgungsleitung dem in der Prüfung befindlichen Bauteil genügend große Ströme liefern kann, wird es die Betriebsbandbreite beim Prüfen nicht ernsthaft einschränken. Da die mit dem Draht 194 in Reihe geschaltete Nadel 190 zur Zuführung des Stroms (4D) genauso wie die mit dem Draht 194 in Reihe geschaltete Nadel 190 zur Erdung des Stroms und der Signale (4E) Spulen gleichkommen, wird der Hochgeschwindigkeits-Stromfluss ernsthaft eingeschränkt.
Darüber hinaus sind die Kondensatoren 193 und 195 zwischen der Stromversorgungsleitung und der Masseleitung angeordnet, um durch Herausfiltern von Rauschen oder Spannungsstoßimpulsen in den Stromversorgungsleitungen eine einwandfreie Leistung des sich in der Prüfung befindlichen Bauteils sicherzustellen. Die Kondensatoren 193 weisen einen relativ hohen Wert von etwa 10 μF auf und können, falls nötig, von den Netzleitungen durch Schalter abgetrennt werden. Die Kondensatoren 195 weisen einen relativ kleinen Kapazitätswert von etwa 0.01 μF auf und sind nahe des sich in der Prüfung befindlichen Bauteils fest angeschlossen. Diese Kondensatoren üben die Funktion einer Hochfrequenz-Entkopplung an den Netzleitungen aus. Mit anderen Worten beschränken die Kondensatoren die Hochfrequenzleistung des Prüfkontaktgebers.
Dementsprechend sind die am häufigsten verwendeten Nadelkarten, wie sie oben erwähnt wurden, auf eine Frequenzbandbreite von ungefähr 200 MHz beschränkt, was zum Prüfen neuerer Halbleiterbauteile nicht ausreicht. In der Industrie wird in Betracht gezogen, dass in naher Zukunft die mit der Leistungsfähigkeit des Prüfgeräts vergleichbare Frequenzbandbreite, die momentan in der Größenordnung von 1 GHz oder höher liegt, notwendig werden wird. Desweiteren besteht in der Industrie Bedarf nach einer Nadelkarte, die in der Lage ist, eine große Anzahl von Halbleiterbauteilen, insbesondere Speicherelemente, d. h. etwa 32 oder mehr Stück, parallel zu Prüfen, um die Prüfkapazität zu erhöhen.
Bei der herkömmlichen Technologie werden die Nadelkarte und die Prüfkontaktgeber, wie sie in 3 gezeigt sind, von Hand hergestellt, was dazu führt, dass die Qualität unterschiedlich ausfällt. Eine derartige nicht übereinstimmende Qualität schließt Schwankungen der Größe, der Frequenzbandbreite, der jeweiligen Anschlusskraft und dem Widerstand etc. mit ein. Bei den herkömmlichen Prüfkontaktgebern besteht ein weiterer zu einem unzuverlässigen Kontaktverhalten führender Faktor darin, dass die Prüfkontaktgeber und die sich in der Prüfung befindende Halbleiterscheibe bei Temperaturänderung unterschiedliche Verhältnisse der Wärmeausdehnung aufweisen. Unter einer sich verändernden Temperatur verändern sich daher ihre gemeinsamen Kontaktstellen, was sich negativ auf die Kontaktkraft, den Kontaktwiderstand und die Bandbreite auswirkt. Es werden daher Kontaktstrukturen mit einem neuen Konzept benötigt, welche die Anforderungen an die Technologie der Halbleiterprüfung der nächsten Generation erfüllen kann.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kontaktstruktur bereitzustellen, die eine große Anzahl von Kontaktgebern zum Herstellen eines elektrischen Kontakts mit Kontaktzielen aufweist, und dabei eine hohe Frequenzbandbreite, hohe Stiftzahl und ein gutes Kontaktverhalten sowie hohe Zuverlässigkeit bietet.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kontaktstruktur, wie etwa eine Nadelkarte, bereitzustellen, die eine hohe Frequenzbandbreite aufweist, um eine elektrische Verbindung zum Prüfen von Halbleiterbauteilen und dergleichen herzustellen und damit den Anforderungen an die Technologie der Halbleiterprüfung der nächsten Generation zu begegnen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kontaktstruktur bereitzustellen, um eine elektrische Verbindung bei Anwendungen, wie etwa dem Prüfen von Halbleiterbauteilen, herzustellen, die zum gleichzeitigen parallelen Prüfen einer großen Anzahl von Halbleiterbauteilen geeignet ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kontaktstruktur und einen zugehörigen Anordnungsmechanismus zur Anordnung einer Vielzahl von Kontaktstrukturen bereitzustellen, um eine Prüfkontaktanordnung von gewünschter Größe und mit gewünschter Anzahl an auf der Prüfkontaktanordnung montierten Kontaktgebern zu bilden.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem eine große Anzahl von Kontaktgebern in einer zweidimensionalen Art und Weise auf einem Siliziumsubstrat hergestellt, die Kontaktgeber vom Substrat entfernt und zur Bildung einer Kontaktstruktur in einer dreidimensionalen Art und Weise auf einem Kontaktsubstrat montiert werden.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem eine große Anzahl von Kontaktgebern in einer zweidimensionalen Art und Weise auf einem Siliziumsubstrat hergestellt, die Kontaktgeber auf ein Klebeband übertragen und die Kontaktgeber davon, um die selben zur Bildung einer Kontaktstruktur auf einem Kontaktsubstrat vertikal zu montieren, entfernt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Kontaktstruktur zum Prüfen oder Voraltern von Halbleiterscheiben, in einem Gehäuse eingeschlossene hoch integrierte Schaltungen oder gedruckte Leiterplatten (Prüflinge) aus einer Vielzahl von Kontaktgebern gebildet, die auf einer ebenen Oberfläche eines Substrats, wie etwa ein Siliziumsubstrat, durch eine im Herstellungsprozess von Halbleitern etablierte Photolithographietechnik hergestellt wird. Die Kontaktstruktur der vorliegenden Erfindung kann auch als eine Komponente von elektronischen Bauteilen, wie etwa integrierte Schaltungsleitungen und -stifte, verwendet werden.
Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kontaktstruktur zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Kontaktzielen. Die Kontaktstruktur wird aus einem Kontaktsubstrat und einer Vielzahl von Kontaktgebern gebildet. Die Kontaktstruktur besteht aus einem Mittelteil, der in einer vertikalen Richtung in die am Kontaktsubstrat vorgesehenen Durchgangslöcher eingesteckt ist, einem Kontaktteil, der mit dem Mittelteil verbunden und an einem Ende des Kontaktgebers positioniert ist, um als Kontaktpunkt zur elektrischen Verbindung mit einem Kontaktziel zu fungieren, und einem Basisteil, das am anderen Ende des Kontaktgebers vorgesehen ist, und einem Federbereich, der eine bezüglich der Oberfläche des Substrats nach oben geneigte Gestalt eines Auslegers aufweist und zwischen dem Basisteil und dem Mittelteil vorgesehen ist, um eine elastische Kontaktkraft zu erzeugen, wenn der Kontaktgeber gegen das Kontaktziel gedrückt wird.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, bei dem die Kontaktgeber in einer zweidimensionalen Art und Weise auf einem Silziumsubstrat hergestellt und davon zur Errichtung einer Kontaktstruktur entfernt werden. Das Herstellungsverfahren umfaßt dabei die folgenden Schritte:

(a) Bilden einer Opferschicht auf der Oberfläche eines Siliziumsubstrats;
(b) Bilden einer Photolackschicht auf der Opferschicht;
(c) Ausrichten einer Photomaske über der Photolackschicht und Bestrahlen der Photolackschicht durch die Photomaske mit ultraviolettem Licht, wobei die Photomaske ein Bild des Kontaktgebers enthält;
(d) Entwickeln von Mustern des Bildes der Kontaktgeber auf der Oberfläche der Photolackschicht;
(e) Bilden der aus einem leitfähigen Material gemachten Kontaktgeber in den Mustern an der Photolackschicht durch Abscheiden des leitfähigen Materials, wobei jeder der Kontaktgeber einen Federteil und einen Mittelteil aufweist;
(f) Abziehen der Photolackschicht;
(g) Entfernen der Opferschicht durch einen Ätzprozess, so dass die Kontaktgeber vom Siliziumsubstrat getrennt werden; und
(h) Montieren der Kontaktgeber auf einem Kontaktsubstrat, das Durchgangslöcher aufweist, welche die Enden der Kontaktgeber darin so aufnehmen, dass wenigstens ein Ende eines jeden Kontaktgebers als ein Kontaktkissen für die elektrische Verbindung fungiert.

Bei einem anderen Aspekt beinhaltet das Verfahren der vorliegenden Erfindung darüber hinaus, nach der Bildung der Kontaktgeber durch Abscheiden des Leitfähigen Materials, einen Schritt, bei dem ein Klebeband auf die Kontaktgeber plaziert wird, so dass die oberen Oberflächen der Kontaktgeber am Klebeband anhaften.
Bei einem weiteren Aspekt beinhaltet das Verfahren der vorliegenden Erfindung darüber hinaus, nach der Bildung der Kontaktgeber durch Abscheiden des Leitfähigen Materials, einen Schritt, bei dem ein Klebeband auf die Kontaktgeber plaziert wird, so dass die oberen Oberflächen der Kontaktgeber am Klebeband anhaften, wobei die Klebestärke zwischen dem Kontaktgeber und dem Klebeband größer ist als die zwischen dem Kontaktgeber und einem leitfähigen Substrat auf dem die Kontaktgeber gebildet werden, und einen Schritt, bei dem das leitfähige Substrat abgestreift wird, so dass die Kontaktgeber auf dem Klebeband vom leitfähigen Substrat getrennt werden.
Ein weiterer Aspekt der zweiten vorliegenden Erfindung ist eine Prüfkontaktanordnung, welche die Kontaktstruktur der vorliegenden Erfindung beinhaltet. Die Prüfkontaktanordnung wird aus einem Kontaktsubstrat gebildet, das eine Vielzahl von auf dessen Oberfläche montierten Kontaktgebern aufweist, ferner aus einer Nadelkarte zur Befestigung des Kontaktsubstrats und Herstellen einer elektrischen Kommunikation zwischen den Kontaktgebern und auf der Nadelkarte vorgesehenen Elektroden, ferner aus einem Stiftblock, der eine Vielzahl von Kontaktstiften aufweist, die als Schnittstelle zwischen der Nadelkarte und einem Halbleiterprüfsystem dienen, wenn der Stiftblock an der Nadelkarte angebracht ist.
Bei der Prüfkontaktanordnung sind die Kontaktgeber vertikal auf einer horizontalen Oberfläche der Kontaktoberfläche montiert. Jeder Kontaktgeber besteht aus einem Mittelteil, der in einer vertikalen Richtung in die am Kontaktsubstrat vorgesehenen Durchgangslöcher eingesteckt ist, einem Kontaktteil, der mit dem Mittelteil verbunden und an einem Ende des Kontaktgebers positioniert ist, um als Kontaktpunkt zur elektrischen Verbindung mit einem Kontaktziel zu fungieren, und einem Basisteil, der am anderen Ende des Kontaktgebers vorgesehen ist, und einem Federteil, der eine bezüglich der Oberfläche des Substrats nach oben geneigte Gestalt eines Auslegers aufweist und zwischen dem Basisteil und dem Mittelteil vorgesehen ist, um eine elastische Kontaktkraft zu erzeugen, wenn der Kontaktgeber gegen das Kontaktziel gedrückt wird.
Die erfindungsgemäße Kontaktstruktur weist eine sehr hohe Frequenzbandbreite auf und erfüllt so die Prüfanforderungen der Halbleitertechnologie der nächsten Generation. Da zur selben Zeit eine große Anzahl an Kontaktgebern auf dem Substrat ohne manuelle Handhabung hergestellt wird, ist es möglich, eine gleichbleibende Qualität, eine hohe Zuverlässigkeit und eine hohe Lebensdauer hinsichtlich des Kontaktverhaltens bei niedrigen Kosten zu erreichen.
Mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren lassen sich darüber hinaus eine große Anzahl von Kontaktgebern in einer horizontalen Richtung auf dem Siliziumsubstrat durch Verwendung relativ einfacher Techniken herstellen. Die derart hergestellten Kontaktgeber werden vom Substrat entfernt und auf einem Kontaktsubstrat in einer vertikalen Richtung montiert. Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Kontaktstrukturen sind kostengünstig und hoch effizient und weisen eine hohe mechanische Festigkeit und Zuverlässigkeit auf.
1 ist eine schematische graphische Darstellung, die eine Strukturelle Beziehung zwischen einem Substrathantierer und einem einen Prüfkopf aufweisenden Halbleiterprüfsystem aufzeigt.
2 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel einer detaillierteren Struktur zur Verbindung des Prüfkopfs des Halbleiterprüfsystems mit dem Substrathantierer durch eine Schnittstellenkomponente zeigt.
3 ist eine Ansicht von unten, die ein Beispiel der Nadelkarte zeigt, welche einen Epoxidring zur Befestigung einer Vielzahl von Prüfkontakten (Nadeln oder Ausleger) gemäß der herkömmlichen Technologie zeigt.
4A bis 4E sind Schaltbilder, die zur Nadelkarte von 3 äquivalente Schaltungen zeigen.
5 ist eine schematische graphische Darstellung, die ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Kontaktstruktur zeigt, welche Kontaktgeber verwendet, die in einer horizontalen Richtung auf einem Halbleitersubstrat hergestellt und auf einem Kontaktsubstrat montiert wurden.
6A und 6B sind schematische graphische Darstellungen, die ein grundlegendes Konzept des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens zeigt, bei dem eine große Anzahl von Kontaktgebern auf einer ebenen Oberfläche eines Substrats gebildet und davon für spätere Prozesse entfernt werden.
7A bis 7C sind graphische Darstellungen, die ein bestimmtes Beispiel eines erfindungsgemäßen Kontaktgebers zeigen, wobei 7A eine Ansicht des Kontaktgebers von vorne ist, 7B eine Ansicht des Kontaktgebers von der Seite ist und 7C eine Ansicht des Kontaktgebers von unten ist.
8A bis 8I, sind schematische graphische Darstellungen, die ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Herstellungsprozesses zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kontaktgeber zeigen.
9A bis 9D sind schematische graphische Darstellungen, die ein anderes Beispiel eines erfindungsgemäßen Herstellungsprozesses zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kontaktgeber zeigen.
10A bis 10N sind schematische Darstellungen, die ein Beispiel eines Prozesses zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kontaktgeber auf der horizontalen Oberfläche eines Substrates und zur Übertragung der Kontaktgeber auf eine Zwischenplatte zeigen.
11A und 11B sind schematische graphische Darstellungen, die ein Beispiel für einen Aufpick- und Plaziermechanismus und dessen Vorgehen beim Aufpicken der Kontaktgeber und Plazieren derselben auf ein Substrat, wie etwa ein mehrschichtiges Siliziumsubstrat, zeigt, um die erfindungsgemäße Kontaktstruktur herzustellen.
12 ist eine Querschnittansicht, die ein Beispiel einer die erfindungsgemäße Kontaktstruktur als Schnittstelle zwischen einem Halbleiterprüfling und einem Prüfkopf eines Halbleiterprüfsystems verwendende Prüfkontaktanordnung zeigt.
13 ist eine Querschnittansicht, die ein anderes Beispiel einer die erfindungsgemäße Kontaktstruktur als Schnittstelle zwischen einem Halbleiterprüfling und einem Prüfkopf eines Halbleiterprüfsystems verwendende Prüfkontaktanordnung zeigt.
14 ist eine schematische graphische Darstellung, die ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Kontaktstruktur zeigt, welche mehrschichtiges Standard-Siliziumsubstrat und die durch den erfindungsgemäßen Produktionsprozess hergestellten Kontaktgeber aufweist.
15 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Kontaktstrukturen zeigt, die jede eine große Anzahl von Kontaktgebern aufweisen, um sie eine Prüfkontaktanordnung von gewünschter Größe ergebend gemeinsam zusammenzubauen.
16 ist eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Kontaktstruktur, wobei mehrere Kontaktsubstrate zur Herstellung einer Prüfkontaktanordnung mit gewünschter Größe, Form und Anzahl an Kontaktgebern verbunden sind.
5 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Kontaktstruktur. Die Kontaktstruktur ist aus einem Substrat 20 und Kontaktgebern 30 aufgebaut. Bei einer Anwendung der Halbleiterprüfung wird die Kontaktstruktur z. B. über einem zu prüfenden Halbleiterbauteil, wie etwa einer Halbleiterscheibe 300, positioniert. Wenn die Halbleiterscheibe 300 nach oben bewegt wird, kommen die unteren Enden der Kontaktgeber 30 mit den Kontaktkissen 320 auf der Halbleiterscheibe 300 in Kontakt, um so zwischen ihnen eine elektrische Kommunikation aufzubauen. Die Kontaktgeber 30 sind auf dem Kontaktsubstrat 20 über Durchgangslöcher (nicht gezeigt) am mittleren Teil befestigt, so dass ein oberer Teil und ein unterer Teil des Kontaktgebers vom Kontaktsubstrat 20 abstehen. Der mittlere Teil des Kontaktgebers 30 kann locker mit dem Kontaktsubstrat 20 verbunden sein, so dass der Kontaktgeber 30 beweglich ist, wenn die Kontaktstruktur gegen ein Kontaktziel, d. h. die Halbleiterscheibe 300, gedrückt wird.
Beim Beispiel von 5 weist jeder Kontaktgeber eine Gestalt wie ein Ausleger über dem Kontaktsubstrat 20 auf, die sich diagonal nach oben zu einem oberen Ende 33 hin erstreckt. Der untere Teil des Kontaktgebers erstreckt sich im Wesentlichen gerade nach unten zu einem unteren Ende 35. Bei der Anwendung zur Halbleiterprüfung ist das obere Ende 33 ein Basisteil des Kontaktgebers 30, der in Kontakt mit einer Nadelkarte des Prüfsystems kommt, und das untere Ende 35 ist ein Kontaktpunkt des Kontaktgebers 30, der mit dem Kontaktkissen 320 auf der Halbleiterscheibe 300 kommt.
Der Auslegerteil (Feder) des Kontaktgebers 30 fungiert als eine Feder, die eine elastische Kraft erzeugt, wenn das obere Ende an der Nadelkarte festgemacht wird und das untere Ende gegen das Kontaktziel gedrückt wird. Das untere Ende (Kontaktpunkte) 35 des Kontaktgebers 30 ist bevorzugt zugeschärft, um gegen die Oberfläche des Kontaktkissens 320 scheuern zu können. Solch ein Scheuereffekt fördert einen verbessertes Kontaktverhalten, wenn der Kontaktpunkt gegen die Oxidschicht des Kontaktkissens 320 scheuert, um den elektrischen Kontakt mit dem leitenden Material des Kontaktkissens 320 unter der Oxidschicht herzustellen.
Die 6A bis 6B zeigen das grundlegende Konzept der vorliegenden Erfindung zur Herstellung solcher Kontaktgeber. Bei der vorliegenden Erfindung werden, wie es in 6A gezeigt ist, Kontaktgeber 30 auf einer ebenen Oberfläche eines Substrats 40, das ein Siliziumsubstrat oder ein anderes dielektrisches Substrat ist, in horizontaler Richtung hergestellt, d. h. in einer zweidimensionalen Art und Weise. Dann werden die Kontaktgeber 30 von dem Substrat 40 entfernt, um auf dem Kontaktsubstrat 20 von 5, wie etwa einem keramischen Substrat, einer gedruckten Leiterplatte, einem integrierten Schaltungschip oder einem anderen Kontaktmechanismus, in einer horizontalen Richtung montiert zu werden, d. h. in einer dreidimensionalen Art und Weise.
Bei dem Beispiel von 6B werden die Kontaktgeber 30 auf einer ebenen Oberfläche eines Siliziumsubstrats oder eines anderen dielektrischen Substrats 40 in einer horizontalen Richtung in der in 6 gezeigten Art und Weise hergestellt. Dann werden die Kontaktgeber 30 von dem Substrat 40 auf ein Haftelement 90 übertragen, wie etwa ein Klebeband, Klebefolie oder Klebeplatte (gemeinsam als "Klebeband" oder "Zwischenplatte" bezeichnet). Die Kontaktgeber 30 auf dem Klebeband 90 werden davon entfernt, um auf das Kontaktsubstrat 20 von 5 in einer vertikalen Richtung, d. h. in einer dreidimensionalen Art und Weise unter Verwendung eines Aufpick- und Plaziermechanismus montiert zu werden.
Die 7A bis 7C zeigt ein besonderes Beispiel des erfindungsgemäßen Kontaktgebers, wobei 7A eine Ansicht davon von vorne, 7B ist eine Ansicht davon von der Seite und 7C ist eine Ansicht davon von unten. Der Kontaktgeber 30 von 7 weist ein oberes Ende (Basisteil) 33, einen Mittelpunkt mit einer Klemmbacke (Flansch) 34, ein Federteil (Ausleger) mit einem diagonalen Balken, der zwischen dem oberen und dem Mittelpunkt verläuft, ein geradliniges Teil 36 und ein unteres Ende 35, das einen Kontaktpunkt aufweist.
Das obere Ende 33 kommt mit einer Nadelkarte, wie sie in 12 gezeigt ist, in Kontakt und das untere Ende 35 kommt mit dem Kontaktziel, wie einer sich in der Prüfung befindenden Halbleiterscheibe, in Kontakt. Nach der Montage auf dem Kontaktsubstrat 20 von 5 oder den 12 bis 14 stehen das obere Ende 33 und der Federteil (Ausleger) von der oberen Oberfläche des Kontaktsubstrats 20 ab und das untere Ende 35 steht von der unteren Oberfläche des Kontaktsubstrats 20 ab. Der geradlinige Teil 36 wird in die Durchgangslöcher des Kontaktsubstrats eingesetzt, wobei die Klemmbacke (Flansch) 34 als ein Stopper gegen die obere Oberfläche des Kontaktsubstrats 20 fungiert, wie es in 14 gezeigt ist.
Bei der Ansicht von vorne in 7A weist der geradlinige Teil 36 bevorzugt eine verringerte Breite auf, welche die Federwirkung durch den Federteil und den mittleren Teil fördert. Bei diesem Beispiel weist der Kontaktgeber 30, wie es in der Ansicht von der Seite in 7B und der Ansicht von unten in 7C gezeigt ist, durchgehend die gleiche Dicke auf. Daher kann bei der Herstellung der Kontaktgeber 30 auf der ebenen Oberfläche des Siliziumsubstrats 40 von 6A nur ein Abscheidungsprozess zur Bildung der Kontaktgeber durch das leitfähige Material erforderlich sein. In dem Fall, dass der Kontaktgeber 30 zwei oder mehrere Dicken aufweist, können die leitfähigen Materialien zweimal oder mehrmals abgeschieden werden, um zwei oder mehr Schichten des leitfähigen Materials beim Herstellungsprozess zu bilden. Der Kontaktgeber von 7 weist dabei beispielsweise die folgenden Abmessungen auf: a = 400 μm, b = 50 μm, c = 50 μm, d = 50μm, e = 140μm, f = 900 μm, g = 1600 μm, h = 100 μm, i = 50 μm, j = 3100 μm und k = 1900 μm.
Die 8A bis 8L sind schematische graphische Darstellungen, die ein Beispiel für einen Produktionsprozesses zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kontaktgebers 30 zeigen. Bei 8A wird eine Opferschicht 42 auf einem Substrat 40 gebildet, das typischerweise ein Siliziumsubstrat ist. Andere dielektrische Substrate sind ebenso möglich, wie etwa ein Glassubstrat und ein keramisches Substrat. Die Opferschicht 42 wird z. B. aus Siliziumdioxid (SiO₂) durch einen Abscheidungsprozess hergestellt, wie etwa ein chemisches Abscheiden aus der Gasphase. Die Opferschicht 42 ist dazu da, die Kontaktgeber 30 in einer späteren Stufe des Produktionsprozesses vom Siliziumsubstrat abzutrennen.
Eine Schicht 44 zur Haftverstärkung wird, wie es in 8B gezeigt ist, auf der Opferschicht 42 durch z. B. einen Aufdampfprozess gebildet. Ein Beispiel für die Schicht 44 zur Haftverstärkung enthält Chrom (Cr) und Titan (Ti) mit einer Dicke von z. B. etwa 200 bis 1000 Ångström. Die Schicht 44 zur Haftverstärkung ist dazu da, um die Haftung der leitfähigen Schicht 46 von 8C auf dem Siliziumsubstrat 40 zu erleichtern. Die leitfähige Schicht 46 wird z. B. aus Kupfer (Cu) oder Nickel (Ni) mit einer Dicke von z. B. etwa 1000 bis 5000 Ångström hergestellt. Die leitfähige Schicht 46 ist dazu da, eine elektrische Leitfähigkeit für einen Elektroplattierungsprozess bei einer späteren Stufe herzustellen.
Beim nächsten Prozess wird eine Photolackschicht 48 auf der leitfähigen Schicht 46 gebildet, darüber eine Photomaske 50 präzise ausgerichtet und dann mit ultraviolettem (UV) Licht belichtet, wie es in 8D gezeigt wird. Die Photomaske 50 zeigt ein zweidimensionales Bild des Kontaktgebers 30, das an der Photolackschicht 48 entwickelt wird. Wie es in Fachkreisen bereits bekannt ist, kann sowohl ein positiver als auch ein negativer Photolack zu diesem Zweck verwendet werden. Wenn ein positiv wirkender Photolack verwendet wird, härtet der durch die lichtundurchlässigen Bereiche der Maske 50 abgedeckte Photolack nach der Belichtung aus. Beispiele für Photolackmaterialien enthalten Novolak (m-Kresol-Formaldehy-Harz), PMMA (Polymethylmethacrylat), SU-8 und lichtempfindliches Polyimid. Beim Entwicklungsprozess kann der belichtete Teil des Photolacks aufgelöst und abgewaschen werden, wobei eine mit einer Öffnung oder einem Muster "A" versehene Photolackschicht 48 von 8E zurückbleibt. Die Aufsicht von 8F zeigt demgemäß das Muster bzw. die Öffnung "A" an der Photoschicht 48, die das Bild (die Gestalt) des Kontaktgebers 30 aufweist.
Beim gerade beschriebenen Photolithographieprozess ist es auch möglich, anstelle der Verwendung von UV-Licht, die Photolackschicht 48 mit einem Elektronenstrahl oder Röntgenstrahlen zu bestrahlen, wie es in Fachkreisen bekannt ist. Es ist desweiteren auch möglich, das Bild der Kontaktstruktur direkt auf die Photolackschicht 48 zu schreiben, durch Bestrahlung des Photolacks 48 mit einem Elektronenstrahl, einem Röntgenstrahl oder einer Lichtquelle (Laser) zum Direktschreiben.
Das leitfähige Material, wie etwa Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Aluminium (Al), Rhodium (Rh) Palladium (Pd), Wolfram (W) oder ein anderes Metall, Nickel-Kobalt (NiCo) oder andere Kombinationslegierungen dieser Metalle, wird in das Muster "A" der Photolackschicht 48 abgeschieden (durch Elektroplattieren), um den Kontaktgeber 30 zu bilden, wie es in 8G gezeigt ist. Vorzugsweise sollte ein sich von dem Material der leitfähigen Schicht 46 unterscheidendes Kontaktmaterial verwendet werden, um zu sich unterscheidenden Ätzeigenschaften zu gelangen, wie es später noch beschrieben werden wird. Der überstehende plattierte Teil des Kontaktgebers in 8G wird durch einen Schleifprozess (Planarisieren) gemäß 8H entfernt.
Der oben erwähnte Prozess kann wiederholt werden, um durch Bilden von zwei oder mehreren leitfähigen Schichten Kontaktgeber herzustellen, die unterschiedliche Dicken aufweisen. Wenn es nötig ist, werden nämlich nach der Bildung der ersten Schicht des Kontaktgebers (des leitfähigen Materials) die Prozesse von den 8D bis 8H wiederholt, um eine zweite oder eine weitere Schicht auf der ersten Schicht des Kontaktgebers zu bilden. Beim nächsten Prozess wird die Photolackschicht 48 durch einen Photolack-Abziehprozess entfernt, wie es in der 8I gezeigt ist. Typischerweise wird die Photolackschicht 48 durch eine nasschemische Behandlung entfernt. Andere Beispiele des Abziehens sind auf Aceton basierendes Abziehen und O₂-Plasmaabziehen. In 8J wird die Opferschicht 42 weggeätzt, so dass der Kontaktgeber 30 vom Siliziumsubstrat 40 abgetrennt wird. Ein anderer Ätzprozess wird so durchgeführt, dass die Schicht 44 zur Haftverstärkung und die leitfähige Schicht 46 vom Kontaktgeber 30 entfernt werden, wie es in 8K gezeigt ist.
Die Ätzbedingungen können so gewählt werden, dass die Schichten 44 und 46 geätzt werden, nicht jedoch die Kontaktgeber 30. Mit anderen Worten muss sich das für die Kontaktgeber 30 verwendete leitfähige Material, um die leitfähige Schicht 46 ohne Ätzen des Kontaktgebers 30 wie oben geschildert zu ätzen, von dem Material der leitfähigen Schicht 46 unterscheiden. Schließlich wird der Kontaktgeber 30 von allen anderen Materialien getrennt, wie es in der perspektivischen Ansicht von 8L gezeigt ist. Obwohl der Produktionsprozess in den 8A bis 8L nur einen Kontaktgeber 30 zeigt, werden bei einem tatsächlich durchgeführten Verfahren zur gleichen Zeit eine große Anzahl von Kontaktgebern 30 hergestellt.
Die 9A bis 9D sind schematische graphische Darstellungen, die ein Beispiel des Produktionsprozesses zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kontaktgeber zeigen. Bei diesem Beispiel wird ein Klebeband (Zwischenplatte) 90 im Herstellungsprozess eingeführt, um die Kontaktgeber 30 vom Siliziumsubstrat 40 auf das Klebeband zu übertragen. Die 9A bis 9D zeigen nur den letzten Teil des Produktionsprozesses, bei dem die Klebefolie 90 beteiligt ist.
9A zeigt einen Prozess, der dem in 8I gezeigten äquivalent ist, bei dem die Photolackschicht 48 beim Photolackabziehprozess entfernt wird. Dann wird, ebenso bei dem in 9A gezeigten Prozess, eine Klebefolie (Zwischenplatte 90 auf der oberen Oberfläche des Kontaktgebers 30 angebracht, so dass der Kontaktgeber 30 an dem Klebeband 90 haftet. Wie oben mit Bezug auf 6B erwähnt wurde, schließt im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung der Begriff Klebeband (Zwischenplatte) 90 andere Arten von Haftelementen mit ein, wie einen Klebefilm und eine Haftplatte und dergleichen. Außerdem schließt der Begriff Klebeband 90 jedes Element ein, das den Kontaktgebers 30 anzieht mit ein, wie etwa eine Magnetplatte oder ein Magnetband, eine elektrisch geladene Platte oder ein elektrisch geladenes Band und dergleichen.
Bei dem in 9B gezeigten Prozess wird die Opferschicht 42 weggeätzt, so dass der Kontaktgeber 30 auf dem Klebeband 90 vom Siliziumsubstrat 40 getrennt wird. Ein anderer Ätzprozess wird so durchgeführt, dass die Schicht 44 zur Haftverstärkung und die leitfähige Schicht 46 vom Kontaktgeber 30 entfernt werden, wie es in 9C gezeigt ist.
Wie oben erwähnt wurde, muss sich das für die Kontaktgeber 30 verwendete leitfähige Material vom Material der leitfähigen Schicht unterscheiden, um die leitfähige Schicht 46 ohne Ätzen des Kontaktgebers 30 zu ätzen. Obwohl der Herstellungsprozess in den 9A bis 9C nur einen Kontaktgeber zeigt, werden bei einem tatsächlich durchgeführten Herstellungsprozess eine große Anzahl von Kontaktgebern zur selben Zeit hergestellt. Daher werden eine große Anzahl von Kontaktgebern 30 auf das Klebeband 90 übertragen und vom Siliziumsubstrat oder anderen Materialien getrennt, wie es in der Draufsicht von 9D gezeigt ist.
De 10A bis 10N sind schematische graphische Ansichten, die ein weiteres Beispiel des Produktionsprozesses zur Herstellung der Kontaktgeber 30 zeigen, bei dem die Kontaktgeber auf das Klebeband oder eine Zwischenplatte übertragen werden. Bei 10A wird eine (leitfähige) Elektroplattier-Keimschicht 342 auf dem Substrat 340 gebildet, das typischerweise ein Silizium- oder Glassubstrat ist. Die Keimschicht 342 wird aus z. B. Kupfer (Cu) oder Nickel (Ni) mit einer Dicke von z. B. ungefähr 1000 bis 5000 Ångström gefertigt. Eine Chrom-Inconel-Schicht 344 wird durch einen Sprühprozess auf der Keimschicht 342 gebildet, wie es 10B gezeigt ist.
Beim nächsten Prozess, in 10C, wird ein leitfähiges Substrat 346 auf der Chrom-Inconel-Schicht 344 erzeugt. Das leitfähige Substrat 346 wird aus z. B. Nickel-Kobalt (NiCo) mit einer Dicke von etwa 100 bis 130 μm gefertigt. Nach Passivieren des leitfähigen Substrats 346, in 10D, wird eine Photolackschicht 348 mit einer Dicke von etwa 100 bis 120 μm auf dem leitfähigen Substrat 346 ausgebildet und eine Photomaske 350 wird präzise derart ausgerichtet, dass die Photolackschicht 348 mit ultraviolettem (UV) Licht bestrahlt werden kann, wie es in 10E gezeigt ist. Die Photomaske 350 zeigt ein zweidimensionales Bild des Kontaktgebers 30, der an der Oberfläche der Photolackschicht 348 entwickelt werden wird.
Beim Entwicklungsprozess kann der bestrahlte Teil des Photolacks aufgelöst und weggewaschen werden, wobei eine Photolackschicht 348 von 10F zurückbleibt, die ein von der Photomaske 350 übertragenes Plattiermuster aufweist, welches das Abbild (die Gestalt) der Kontaktgeber 30 besitzt. Beim Schritt von 10G wird das Material des Kontaktgebers in das Plattiermuster der Photolackschicht 348 mit einer Dicke von etwa 50 bis 60 μm elektroplattiert. Ein Beispiel für das leitfähige Material ist Nickel-Kobalt (NiCo). Das Nickel-Kobalt-Material des Kontaktgebers wird nicht stark an dem aus Nickel-Kobalt gefertigten leitfähigen Substrat 346 haften. In dem Fall, dass der Kontaktgeber zwei oder mehrere Dicken aufweist, kann der oben erwähnte Prozess zur Herstellung des Kontaktgebers durch Bildung zweier oder mehrerer leitfähiger Schichten wiederholt werden. Wenn es nötig ist, werden nämlich nach der Bildung der ersten Schicht des die Prozesse von den 10D bis lOG wiederholt, um eine zweite oder weitere Schichten auf der ersten Schicht des Kontaktgebers zu bilden.
Beim nächsten Prozess wird die Photolackschicht 348 entfernt, wie es in der 10H gezeigt ist. Bei 10I wird das leitfähige Substrat 346 von der Chrom-Inconel-Schicht 344 auf dem Substrat 340 abgezogen. Das leitfähige Substrat 346 ist ein dünnes Substrat, auf dem die Kontaktgeber 30 mit einer relativ schwachen Haftfestigkeit befestigt sind. Die Draufsicht des mit den Kontaktgebern 30 versehenen leitfähigen Substrats 346 ist in der 10J gezeigt.
Die 10K zeigt einen Prozess, bei dem ein Klebeband (eine Zwischenplatte) 90 auf einer oberen Oberfläche der Kontaktgeber 30 angebracht wird. Die Haftfestigkeit zwischen dem Klebeband 90 und den Kontaktgebern 30 ist größer als die zwischen den Kontaktgebern 30 und dem leitfähigen Substrat 346. Daher werden die Kontaktgeber 30, wenn das Klebeband 90 wieder von dem leitfähigen Substrat 346 entfernt wird, von dem leitfähigen Substrat 346 auf das Klebeband 90 übertragen, wie es in der 10L gezeigt ist. Die 10M zeigt eine Draufsicht auf das Klebeband 90, auf dem sich die Kontaktgeber 30 befinden, und die 10N ist eine Querschnittansicht des Klebebands 90, auf dem sich die Kontaktgeber 30 befinden.
Die 11A und 11B sind schematische graphische Darstellungen, die ein Beispiel für einen Prozess zum Aufpicken der Kontaktgeber 30 vom Klebeband (der Zwischenplatte) 90 und Plazieren der Kontaktgeber auf dem Kontaktsubstrat 20 zeigt. Der Aufpick- und Plaziermechanismus von 11A und 11B wird bevorzugt für die Kontaktgeber verwendet, die durch den, mit Bezugnahme auf die 9A bis 9D und die 10A bis 10N beschriebenen, Produktionsprozess der vorliegenden Erfindung mit Beteiligung des Klebebands hergestellt wurden. Die 11A ist eine Ansicht des Aufpick- und Plaziermechanismus 80 von vorne, der die erste Hälfte des Prozesses der Aufpick- und Plazieropperation zeigt. Die 11B ist eine Ansicht des Aufpick- und Plaziermechanismus 80 von vorne, der die zweite Hälfte des Prozesses der Aufpick- und Plazieropperation zeigt.
Bei diesem Beispiel umfasst der Aufpick- und Plaziermechanismus 80 einen Übertragungsmechanismus 84, um die Kontaktgeber 30 aufzupicken und zu plazieren, bewegliche Arme 86 und 87, um Bewegungen des Übertragungsmechanismus 84 in X-, Y- und Z-Richtung zu erlauben, Tische 81 und 82, deren Positionen in X-, Y- und Z-Richtung einstellbar sind, und eine Überwachungskamera 78, die darin z. B. einen CCD-Bildsensor aufweist. Der Übertragungsmechanismus 84 beinhaltet einen Saugarm 85, der an den Kontaktgebern 30 Ansaug- (Aufpickoperation) und Saugfreigabeoperationen (Plazieroperation) ausführt. Die Saugkraft wird z. B. durch einen negativen Druck, wie etwa ein Vakuum, erzeugt. Der Saugarm 85 dreht sich um einen vorherbestimmten Winkel, wie etwa 90 Grad.
Beim Betrieb werden die mit den Kontaktgebern 30 versehene Klebefolie 90 und das die Verbindungsstellen 32 (oder Durchgangslöcher) aufweisende Kontaktsubstrat 20 auf den entsprechenden Tischen 81 und 82 des Aufpick- und Plaziermechanismus 80 angeordnet. Wie es in der 11A gezeigt ist, pickt der Übertragungsmechanismus 80 die Kontaktgeber 30 vom Klebeband 90 durch die Ansaugkraft des Saugarms 85 auf. Nach dem Aufpicken der Kontaktgeber 30 dreht sich der Saugarm 85 um z. B. 90 Grad, wie es in der 11B gezeigt ist. Damit wird die Ausrichtung der Kontaktgeber 30 von der horizontalen Richtung in die vertikale Richtung geändert. Dieser Mechanismus zur Änderung der Ausrichtung ist nur ein Beispiel und der Fachmann weiß, dass es viele andere Möglichkeiten gibt, die Ausrichtung der Kontaktgeber zu ändern. Der Übertragungsmechanismus 80 plaziert dann die Kontaktgeber 30 an die Verbindungsstellen 32 (oder Durchgangslöcher) auf dem Substrat 20. Der Kontaktgeber 30 wird am Kontaktsubstrat 20 durch Verbindung mit der Oberfläche oder Einstecken in den Durchgangslöchern angebracht.
Die 12 ist eine Querschnittansicht, die ein Beispiel einer gesamten Stapelstruktur zur Bildung einer Prüfkontaktanordnung zeigt, welche die erfindungsgemäße Kontaktstruktur verwendet. Die Prüfkontaktanordnung wird als eine Schnittstelle zwischen der sich in der Prüfung befindenden Halbleiterscheibe 300 (Prüfling) und dem Prüfkopf verwendet, wie es etwa in 2 gezeigt ist. Bei diesem Beispiel enthält die Prüfkontaktanordnung eine Leitwegplatte (Nadelkarte) 260 und einen Pogo-Stiftblock (Führungsring), angebracht in der in 12 gezeigten Reihenfolge über der Kontaktstruktur.
Die Kontaktstruktur ist aus einer Vielzahl von auf dem Kontaktsubstrat 20 befestigten Kontaktgebern 30 aufgebaut. Ein Basisteil 33 eines jeden Kontaktgebers 30 steht von jeder oberen Oberfläche des Kontaktsubstrats 20 ab. Ein Kontaktteil 35 steht von einer unteren Oberfläche des Kontaktsubstrats 20 ab. Bei der vorliegenden Erfindung weist ein Federteil zwischen dem Basisteil 33 und dem Zwischenteil, der mit dem Kontaktsubstrat verbunden ist, die sich vom Kontaktsubstrat nach oben neigende Gestalt eines Auslegers auf. Die Kontaktgeber 30 können leicht locker in den Durchgangslöchern des Kontaktsubstrats 20 in einer Art und Weise eingesetzt sein, die eine geringfügige Bewegung in der vertikalen Richtung erlaubt, wenn sie gegen die Halbleiterscheibe 300 und die Nadelkarte 260 gedrückt werden.
Die Nadelkarte 260, der Pogo-Stiftblock 130 und die Kontaktstruktur sind sowohl mechanisch als auch elektronisch miteinander verbunden, wodurch sie eine Prüfkontaktanordnung bilden. Dadurch werden elektrische Pfade vom Kontaktpunkt des Kontaktgebers 30 zum Testkopf 100 durch die Kabel 124 und die Leistungskarte 120 (2) erzeugt. Dadurch wird, wenn die Halbleiterscheibe 300 und die Prüfkontaktanordnung gegeneinander gedrückt werden, eine elektrische Kommunikation zwischen den Kontaktkissen 320 auf der Halbleiterscheibe 300 und dem Testsystem hergestellt.
Der Pogo-Stiftblock (Führungsring) 130 ist äquivalent zu dem in 2 gezeigten, der eine große Anzahl von Pogo-Stiften aufweist und als Schnittstelle zwischen der Nadelkarte 260 und der Leistungskarte 120 dient. An oberen Enden der Pogo-Stifte sind Kabel 124, wie etwa Koaxialkabel, angeschlossen, um Signale durch die Leistungskarte 120 an die gedruckten Leiterplatten (Stiftelektronik-Schaltkarten) 150 im Prüfkopf von 2 zu übertragen. Die Nadelkarte 260 weist eine große Anzahl von Elektroden 262 und 265 an deren oberen und unteren Oberfläche auf. Wenn sie zusammengebaut ist, kontaktieren die Basisteile 33 der Kontaktgeber 30 die Elektroden 262. Die Elektroden 262 und 265 sind durch Verbindungswege 263 verbunden, um die Abstände der Kontaktstruktur aufzuspreizen und den Abständen der Pogo-Stifte des Pogo-Stiftblocks 130 entgegen zu kommen. Da die Kontaktgeber locker in den Durchgangslöchern des Kontaktsubstrats eingesetzt sind, üben die Federn (Ausleger) des Kontaktgebers 30 elastische Kontaktkräfte sowohl zu den Elektroden 262 hin als auch zu den Kontaktkissen hin aus, wenn sie gegen die Halbleiterscheibe 300 gedrückt werden.
Die 13 ist eine Querschnittansicht, die ein anderes Beispiel der Prüfkontaktanordnung zeigt, welche die erfindungsgemäße Kontaktstruktur verwendet. Die Prüfkontaktanordnung wird als eine Schnittstelle zwischen dem Prüfling und dem Prüfkopf verwendet, wie es etwa in 2 gezeigt ist. Bei diesem Beispiel enthält die Prüfkontaktanordnung ein leitfähiges Elastomer 250, eine Nadelkarte 260 und einen Pogo-Stiftblock (Führungsring) 130, angebracht über der Kontaktstruktur. Da der Kontaktgeber 30 die Feder (Ausleger) zwischen dem Basisteil 33 und dem mittleren Teil aufweist, wie oben erwähnt worden ist, ist ein solches leitfähiges Elastomer üblicherweise unnötig. Das leitfähige Elastomer kann jedoch immer noch nützlich sein, um die Unebenheit der Lücken (Planarität) zwischen der Nadelkarte 260 und der Kontaktstruktur zu kompensieren.
Das leitfähige Elastomer 250 wird zwischen der Kontaktstruktur und der Nadelkarte 260 bereitgestellt. Im zusammengebauten Zustand kontaktieren die Basisteile 33 der Kontaktgeber 30 das leitfähige Elastomer 250. Das leitfähige Elastomer 250 ist ein elastisches Gummituch, die eine große Anzahl von Leitungsdrähten in vertikaler Richtung aufweist. Das leitfähige Elastomer 250 besteht z. B. aus einem Silikongummituch und vielfachen Reihen von Metallfäden. Die Metallfäden (Drähte) von 13 werden in einer vertikalen Richtung bereitgestellt, d. h. senkrecht zur horizontalen Platte des leitfähigen Elastomers 250. Ein Beispiel für den Abstand zwischen den Metallfäden ist 0.05 mm oder weniger und die Dicke des Silikongummituchs beträgt etwa 0.2 mm. Solch ein leitfähiges Elastomer wird von Shin-Etsu Polymer Co. Ltd, Japan, hergestellt und ist im Handel erhältlich.
Die 14 ist eine Querschnittansicht, die Details der in der Prüfkontaktanordnung der 12 und 13 enthaltenen erfindungsgemäßen Kontaktstruktur zeigt. Der die Auslegerfeder aufweisende Kontaktgeber 30 ist am Kontaktsubstrat 20 in einer Art und Weise angebracht, dass der mittlere Teil des Kontaktgebers 30 in ein Durchgangsloch 25 eingesetzt ist. Der Kontaktteil 35 am unteren Ende des geradlinigen mittleren Teils wird dabei in das Durchgangsloch 25 eingesetzt. Bei diesem Beispiel ist das Kontaktsubstrat 20 ein mehrschichtiges Substrat, das drei Standardsiliziumscheiben 22₁ , 22₂ und 22₃ aufweist, die übereinander gestapelt und durch Schmelzverbinden miteinander verbunden werden. Ein Beispiel für die Dicke einer jeden Siliziumscheibe 22₁ bis 22₃ ist etwa 0.5 mm. Der Basisteil 33 des Kontaktgebers, der eine Feder mit der Form eines Auslegers besitzt, steht von der oberen Oberfläche des Kontaktsubstrats 22 ab. Der Kontaktgeber 30 besitzt einen flanschartigen Teil (Klemmbacke) 34, um mit einer oberen Oberfläche des Kontaktsubstrats 20 nahe des Durchgangslochs 25 angepasst zu werden. Ein Kontaktpunkt 35 an der Spitze des Kontaktgebers 30 ist bevorzugt angeschärft, um den Scheuereffekt an der Oberfläche des Kontaktziels zu fördern.
Der Prozess der Bildung des in 14 gezeigten dreischichtigen Substrats 20 und der Durchgangslöcher darin wird im folgenden kurz erklärt. Zuerst werden die zweite Scheibe 22₂ und die dritte Scheibe 22₃ direkt miteinander durch z. B. Siliziumschmelzverbinden verbunden. Dann werden die Scheiben 22₂ und 22₃ an der Vorder- und der Rückseite poliert und die hindurch verlaufenden Durchgangslöcher durch einen Ätzprozess erzeugt. Solch ein Tiefgrabenätzen wird z. B. durch reaktives Ionenätzen erreicht, das ein reaktives Gasplasma verwendet. Die Größe der Durchgangslöcher an der zweiten und dritten Scheibe 22₂ und 22₃ können kleiner sein, als der flanschartige Teil 34 des Kontaktgebers 30, wenn es nötig ist, Stufen in den Durchgangslöchern zum Zweck der Befestigung der Kontaktgeber 30 zu bilden.
Dann werden die Vorder- und die Rückseite der ersten Scheibe 22₁ poliert und Durchgangslöcher 25 in der ersten Scheibe durch das oben erwähnte Tiefgrabenätzen erzeugt. Die erste Schicht 22₁ wird mit der zweiten und dritten Scheibe 22₂ und 22₃ ausgerichtet und mit diesen Schmelzverbunden. Zur Isolierung werden z. B. Siliziumdioxidschichten von wenigstens einem Mikrometer Dicke bevorzugt auf allen freien Oberflächen des auf diese Art und Weise hergestellten Kontaktsubstrats gezüchtet.
Die 15 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für erfindungsgemäße Kontaktstrukturblöcke (Kontaktsubstrate) zeigt, welche jeweils eine große Anzahl von durch den in den 6A und 6B gezeigten Kontaktgebern 30 aufweisen. Dieses Beispiel zeigt eine Vielzahl von Kontaktsubstraten oder Kontaktstrukturblöcken 20, die miteinander zusammengebaut werden sollen, um eine Kontaktstruktur von gewünschter Größe und gewünschter Anzahl von Kontaktgebern aufzubauen. Obwohl in 15 jeder Kontaktstrukturblock Kontaktgeber 30 enthält, die in einer einzelnen Reihe angeordnet sind, kann ein erfindungsgemäßer Kontaktstrukturblock Kontaktgeber enthalten, die in zwei oder mehr Reihen ausgerichtet sind, d. h. in der Art einer Matrix.
Wie oben erwähnt wurde, ist eines der Merkmale der vorliegenden Erfindung die Fähigkeit, eine Vielzahl von Kontaktstrukturblöcken 20 miteinander zu verbinden, um eine Kontaktstruktur (Prüfkontaktanordnung) von gesteigerter Gesamtgröße und Anzahl an Kontaktgebern zu erzeugen. Beim Beispiel von 15 werden vier Kontaktstrukturblöcke 20 vorbereitet, um miteinander verbunden zu werden. Obwohl es im Beispiel von 15 nicht gezeigt wird, wohl aber in 16, weist jeder Kontaktstrukturblock 20 einen Verbindungsmechanismus (Greifmechanismus) auf, wie etwa Zähne und Aussparungen an deren äußeren Kanten.
Die 16 ist eine perspektivische Ansicht der durch die Vielzahl von erfindungsgemäßen Kontaktstrukturblöcken 20 gebildeten Kontaktstruktur. Bei diesem Beispiel werden fünf Kontaktsubstrate miteinander verbunden, um eine Kontaktstruktur zu erzeugen, die eine Gesamtgöße aufweist, welche ein ganzzahliges Vielfaches der Größe des enthaltenen Kontaktstrukturblocks ist. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die Kontaktgeber auf den Kontaktsubstraten (Halbleiterscheiben) 22 nicht gezeigt. Durch Verbindung der Kontaktsubstrate 22 kann auf diese Art und Weise eine Kontaktanordnung von gewünschter Größe aufgebaut werden, welche etwa der Größe einer Halbleiterscheibe mit zwölf Zoll entspricht.
Bei diesem Beispiel sind die rechten und linken Kanten des Kontaktsubstrats mit Greifzähnen 55 und Aussparungen 65 ausgestattet. Die Größe der Zähne 55 und die Größe der Aussparungen 65 sind in den rechten und linken Kanten gleich, wobei allerdings die Position der Zähne 55 und Aussparungen 65 um eine Einheit versetzt sind. Damit passt die linke Kante eines Kontaktsubstrats 22 zu der rechten Kante eines anderen Kontaktsubstrats 22. Obwohl es in 16 nicht gezeigt ist, ist eine Auskragung am entfernten Ende der Kontaktstruktur 22 bereitgestellt, um in eine Nut am nahen Ende eines anderen Kontaktsubstrats 22 zu passen. Anstelle der Verwendung von Auskragungen und Nuten ist es auch möglich Zähne und Aussparungen wie bei den oben beschriebenen rechten und linken Kanten zu verwenden. Die Kontaktgeber 33 werden auf den Kontaktsubstraten 22 auf die in der 16 gezeigten Art und Weise in Durchgangslöchern 25 befestigt.
Erfindungsgemäß weist die Kontaktstruktur eine sehr hohe Frequenzbandbreite auf, um den Prüfanforderungen der Halbleitertechnologie der nächsten Generation entgegen kommt. Da zur selben Zeit eine große Anzahl an Kontaktgebern auf dem Substrat ohne manuelle Handhabung hergestellt wird, ist es möglich, eine gleichbleibende Qualität, eine hohe Zuverlässigkeit und eine hohe Lebensdauer hinsichtlich des Kontaktverhaltens zu erreichen. Desweiteren ist es möglich, da die Kontaktgeber auf dem gleichen Substratmaterial wie das des Prüflings angeordnet sind, die durch Temperaturänderungen verursachten Positionsfehler zu kompensieren. Desweiteren ist es möglich, eine große Anzahl von Kontaktgebern in einer horizontalen Richtung auf dem Siliziumsubstrat durch Verwendung einer relativ einfachen Technik herzustellen. Die durch die vorliegende Erfindung hergestellte Kontaktstruktur ist kostengünstig und hoch effizient und weist eine hohe mechanische Festigkeit und Zuverlässigkeit auf. Die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Kontaktstruktur wird vorteilhaft beim Prüfen einer Halbleiterscheibe, im Gehäuse eingeschlossene hoch integrierte Schaltungen, Mehrchip-Modulen, und dergleichen, einschließlich der Voralterungsprüfung.
Obwohl hier nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel besonders dargestellt und beschrieben wurde, wird geschätzt, dass viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung angesichts der obigen Techniken und des Geltungsbereichs der angehängten Patentansprüche möglich sind, ohne vom Sinn und dem Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Zusammenfassung
Kontaktstruktur zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Kontaktzielen. Die Kontaktstruktur wird aus einem Kontaktsubstrat und einer Vielzahl von Kontaktgebern gebildet. Der Kontaktgeber weist einen Zwischenteil auf, der in dem am Kontaktsubstrat bereitgestellten Durchgangsloch in einer vertikalen Richtung eingesetzt wird, ferner einen Kontaktteil, der mit dem Zwischenteil verbunden ist und an einem Ende des Kontaktgebers angeordnet ist, um als Kontaktpunkt zur elektrischen Verbindung mit einem Kontaktziel zu fungieren, und ferner einen Basisteil, der am anderen Ende des Kontaktgebers bereitgestellt ist, und ferner einen Federteil, der eine bezüglich der Oberfläche des Substrats nach oben geneigte Gestalt eines Auslegers aufweist und zwischen dem Basisteil und dem Mittelteil bereitgestellt ist.

Claims

Kontaktstruktur zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Kontaktzielen, die aus folgendem besteht: – einem Kontaktsubstrat, das Durchgangslöcher aufweist, die durch dessen obere und untere Oberfläche verlaufen; und – einer Vielzahl von Kontaktgebern, die aus einem leitfähigen Material gefertigt und vertikal auf einer horizontalen Oberfläche des Kontaktsubstrats befestigt sind, wobei jeder Kontaktgeber einen Zwischenteil umfasst, der in dem am Kontaktsubstrat bereitgestellten Durchgangsloch in einer vertikalen Richtung eingesetzt wird, ferner einen Kontaktteil, der mit dem Zwischenteil verbunden ist und an einem Ende des Kontaktgebers angeordnet ist, um als Kontaktpunkt zur elektrischen Verbindung mit einem Kontaktziel zu fungieren, und ferner einen Basisteil, der am anderen Ende des Kontaktgebers bereitgestellt ist, und ferner einen Federteil, der eine bezüglich der Oberfläche des Substrats nach oben geneigte Gestalt eines Auslegers aufweist und zwischen dem Basisteil und dem Mittelteil bereitgestellt ist; – wobei der Federteil eine elastische Kontaktkraft ausübt, wenn der Kontaktgeber gegen das Kontaktziel gedrückt wird.
Kontaktstruktur zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Kontaktzielen nach Anspruch 1, wobei das Kontaktsubstrat aus einem einzelnen dielektrischen Substrat oder einer Vielzahl von miteinander verbundenen dielektrischen Substraten gebildet ist und die Durchgangslöcher an den Kontaktsubstraten durch einen Ätzprozess erzeugt werden.
Kontaktstruktur zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Kontaktzielen nach Anspruch 1, wobei jeder Kontaktgeber mit einer flanschartigen Gestalt an dessen Zwischenteil versehen ist, um mit dem Kontaktsubstrat übereinzustimmen.
Kontaktstruktur zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Kontaktzielen nach Anspruch 1, wobei das Kontaktsubstrat aus drei Schichten von Halbleiterscheiben gestaltet ist, die miteinander verbunden sind, und an dem Durchgangslöcher zur Befestigung der durch sie hindurch gehenden Kontaktgeber hergestellt werden.
Kontaktstruktur zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Kontaktzielen nach Anspruch 1, wobei die Kontaktgeber auf einer ebenen Oberfläche eines Substrats in einer horizontalen Richtung hergestellt und von dem flachen Substrat entfernt und auf dem Kontaktsubstrat in einer vertikalen Richtung befestigt werden.
Kontaktstruktur zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Kontaktzielen nach Anspruch 1, wobei das Kontaktsubstrat einem Greifmechanismus an dessen Außenkanten aufweist, um andere Kontaktsubstrate an den Außenkanten anzuschließen und eine Kontaktgeberanordnung von beliebiger Größe und Anzahl von Kontaktgebern zu erzeugen.
Kontaktstruktur zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Kontaktzielen nach Anspruch 6, wobei der Greifmechanismus an Außenkanten des Kontaktsubstrats bereitgestellte Zähne und Aussparungen in der Weise einschließt, dass die Greifzähne und -ausparungen in einer Kante zu den Greifzähnen und -ausparungen einer gegenüber liegenden Kante eines anderen Kontaktsubstrats passen, wodurch eine Vielzahl von Kontaktsubstraten zusammengebaut wird, um die Kontaktgeberanordnung von gewünschter Größe, Gestalt und Anzahl von Kontaktgebern aufzubauen.
Kontaktstruktur zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Kontaktzielen nach Anspruch 1, wobei das Kontaktsubstrat aus Silizium gefertigt ist.
Kontaktstruktur zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Kontaktzielen nach Anspruch 1, wobei das Kontaktsubstrat aus einem dielektrischen Material gefertigt ist, wobei dies Polyimid, Keramik oder Glas einschließt.
Verfahren zur Herstellung einer Kontaktstruktur, bestehend aus den folgenden Schritten: a) Bilden einer Opferschicht auf der Oberfläche eines Siliziumsubstrats; b) Bilden einer Photolackschicht auf der Opferschicht; c) Ausrichten einer Photomaske über der Photolackschicht und Bestrahlen der Photolackschicht durch die Photomaske mit ultraviolettem Licht, wobei die Photomaske ein Bild des Kontaktgebers enthält; d) Entwickeln von Mustern des Bildes der Kontaktgeber auf der Oberfläche der Photolackschicht; e) Bilden der aus einem leitfähigen Material gemachten Kontaktgeber in den Mustern an der Photolackschicht durch Abscheiden des leitfähigen Materials, wobei jeder der Kontaktgeber einen Mittelteil, einen Basisteil am oberen Ende des Kontaktgebers und einen nach oben geneigten und zwischen dem Basisteil und dem Zwischenteil gestalteten Federteil aufweist; f) Abziehen der Photolackschicht; g) Entfernen der Opferschicht durch einen Ätzprozess, so dass die Kontaktgeber vom Siliziumsubstrat getrennt werden; und h) Befestigen der Kontaktgeber auf einem Kontaktsubstrat, das Durchgangslöcher aufweist, welche die Enden der Kontaktgeber darin so aufnehmen, dass wenigstens ein Ende eines jeden Kontaktgebers als ein Kontaktkisssen für die elektrische Verbindung fungiert.
Verfahren zur Herstellung einer Kontaktstruktur nach Anspruch 10, wobei das Verfahren darüber hinaus, nach der Bildung der Kontaktgeber durch Abscheiden des leitfähigen Materials, einen Schritt des Plazierens eines Klebebands auf den Kontaktgebern umfasst, so dass die oberen Oberflächen der Kontaktgeber am Klebeband angefügt sind.
Verfahren zur Herstellung einer Kontaktstruktur, bestehend aus den folgenden Schritten: a) Bilden eines aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigten leitfähigen Substrats auf einem dielektrischen Substrat; b) Bilden einer Photolackschicht auf dem leitfähigen Substrat; c) Ausrichten einer Photomaske über der Photolackschicht und Bestrahlen der Photolackschicht durch die Photomaske mit ultraviolettem Licht, wobei die Photomaske ein Bild des Kontaktgebers enthält; d) Entwickeln von Mustern des Bildes der Kontaktgeber auf der Oberfläche der Photolackschicht; e) Bilden der aus einem leitfähigen Material gemachten Kontaktgeber in den Mustern an der Photolackschicht durch Abscheiden des leitfähigen Materials, wobei jeder der Kontaktgeber einen Mittelteil, einen Basisteil am oberen Ende des Kontaktgebers und einen nach oben geneigten und zwischen dem Basisteil und dem Zwischenteil gestalteten Federteil aufweist; f) Abziehen der Photolackschicht; g) Abstreifen des leitfähigen Substrats, auf dem sich die Kontaktgeber befinden, vom dielektrischen Substrat; h) Plazieren eines Klebebands auf den Kontaktgebern auf dem leitfähigen Substrat, so dass die oberen Oberflächen der Kontaktgeber am Klebeband haften, wobei die Haftfestigkeit zwischen den Kontaktgebern und dem Klebeband größer ist, als die zwischen den Kontaktgebern und dem leitfähigen Substrat; i) Abstreifen des leitfähigen Substrats, so dass die Kontaktgeber auf dem Klebeband vom leitfähigen Substrat getrennt werden; und j) Befestigen der Kontaktgeber auf einem Kontaktsubstrat durch Einsetzen der Kontaktgeber in im Kontaktsubstrat bereitgestellten Durchgangslöchern.
Prüfkontaktanordnung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Kontaktzielen, bestehend aus folgendem: einem Kontaktsubstrat, das eine Vielzahl von auf dessen Oberfläche befestigten Kontaktgebern aufweist; einer Nadelkarte zum Befestigen des Kontaktsubstrats und zur Herstellung einer elektrischen Kommunikation zwischen den Kontaktgebern und auf der Nadelkarte bereitgestellten Elektroden; und einem Stiftblock, der eine Vielzahl von Kontaktstiften aufweist, die als Schnittstelle zwischen der Nadelkarte und einem Halbleiterprüfsystem dienen, wenn der Stiftblock an der Nadelkarte angebracht ist; wobei die Kontaktgeber vertikal auf einer horizontalen Oberfläche der Kontaktoberfläche befestigt sind und wobei jeder der Kontaktgeber einen Mittelteil aufweist, der in einer vertikalen Richtung in die am Kontaktsubstrat vorgesehenen Durchgangslöcher eingesteckt ist, ferner einen Kontaktteil, der mit dem Mittelteil verbunden und an einem Ende des Kontaktgebers positioniert ist, um als Kontaktpunkt zur elektrischen Verbindung mit einem Kontaktziel zu fungieren, und ferner einen Basisteil, der am anderen Ende des Kontaktgebers vorgesehen ist, und ferner einen Federteil der eine bezüglich der Oberfläche des Substrats nach oben geneigte Gestalt eines Auslegers aufweist und zwischen dem Basisteil und dem Mittelteil vorgesehen ist; wobei der Federteil eine elastische Kontaktkraft ausübt, wenn der Kontaktgeber gegen das Kontaktziel gedrückt wird.
Prüfkontaktanordnung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Kontaktzielen nach Anspruch 13, wobei das Kontaktsubstrat aus einer einzelnen Halbleiterscheibe oder einer Vielzahl von miteinander verbundenen Halbleiterscheiben gebildet wird und die Durchgangslöcher am Kontaktsubstrat durch einen Ätzprozess erzeugt werden.
Prüfkontaktanordnung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Kontaktzielen nach Anspruch 13, wobei jeder Kontaktgeber mit einer flanschartigen Gestalt an dessen Zwischenteil versehen ist, um dem Kontaktsubstrat übereinzustimmen.
Prüfkontaktanordnung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Kontaktzielen nach Anspruch 13, wobei das Kontaktsubstrat aus drei Schichten von Halbleiterscheiben gestaltet ist, die miteinander verbunden sind, und an dem Durchgangslöcher zur Befestigung der durch sie hindurch gehenden Kontaktgeber hergestellt werden.
Prüfkontaktanordnung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Kontaktzielen nach Anspruch 13, wobei die Kontaktgeber auf einer ebenen Oberfläche eines flachen Substrats in einer horizontalen Richtung hergestellt und von dem flachen Substrat entfernt und auf dem Kontaktsubstrat in einer vertikalen Richtung befestigt werden.
Prüfkontaktanordnung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Kontaktzielen nach Anspruch 13, wobei das Kontaktsubstrat einem Greifmechanismus an dessen Außenkanten aufweist, um andere Kontaktsubstrate an beliebigen Außenkanten anzuschließen und eine Kontaktgeberanordnung von beliebiger Größe zu erzeugen.
Prüfkontaktanordnung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Kontaktzielen nach Anspruch 13, wobei der Greifmechanismus an Außenkanten des Kontaktsubstrats bereitgestellte Zähne und Aussparungen in der Weise einschließt, dass die Greifzähne und -ausparungen in einer Kante zu den Greifzähnen und -ausparungen einer gegenüber liegenden Kante eines anderen Kontaktsubstrats passen, wodurch eine Vielzahl von Kontaktsubstraten zusammengebaut wird, um die Kontaktgeberanordnung von gewünschter Größe, Gestalt und Anzahl von Kontaktgebern aufzubauen.