DE19926701A1

DE19926701A1 - Kontaktstecker

Info

Publication number: DE19926701A1
Application number: DE19926701A
Authority: DE
Inventors: Theodore A Khoury; Mark R Jones; R Keith Lee
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1998-06-19
Filing date: 1999-06-11
Publication date: 1999-12-23
Also published as: KR20000006268A; TW440696B; JP2000074941A; SG108210A1; US6452407B2; US20010026166A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kontaktstecker zum Prüfen einer Halbleiterscheibe, eines ummantelten LSI-Bauteils oder einer gedruckten Leiterplatte, die auf einer ebenen Oberfläche eines Substrats unter Einsatz einer Photolithographietechnologie ausgebildet wird. Der Kontaktstecker besteht aus einem Substrat, auf dem eine als elektrisch leitender Pfad ausgebildete Verbindungsspur angeordnet ist, und einem auf diesem Substrat in einem photolithographischen Verfahren hergestellten Kontaktstecker. Der Kontaktstecker umfaßt einen auf dem dielektrischen Substrat vertikal ausgebildeten Grundbereich, einen mit einem Ende auf dem Grundbereich angeordneten horizontalen Bereich sowie einen auf einem anderen Ende des horizontalen Bereichs ausgebildeten Kontaktbereich. Durch eine Federkraft des horizontalen Bereichs des Kontaktsteckers wird eine Kontaktkraft erzeugt, wenn der Kontaktstecker gegen das zu prüfende Bauteil gepreßt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Prüfkontaktstecker zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes mit Ziel kontakten, beispielsweise mit Kontaktplättchen oder Leitungen von elektronischen Schaltungen oder Bautei len, und dabei insbesondere Prüfkontaktstecker, die in einer Prüfkarte zum Prüfen von Halbleiterscheiben, Halbleiterchips, ummantelten Halbleiterbauteilen oder gedruckten Leiterplatten etc. mit erhöhter Frequenz bandbreite, Dichte und Qualität eingesetzt werden kön nen.

Zum Prüfen von äußerst dicht montierten elektrischen Hochgeschwindigkeitsbauteilen, wie etwa LSI- und VLSI-Schal tungen, werden ausgesprochen leistungsfähige Prüf kontaktstecker bzw. Testkontaktstecker benötigt. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Prüfkontaktstecker ist allerdings nicht auf das Prüfen und Einbrennen von Halbleiterscheiben und Matrizen beschränkt, sondern schließt auch das Prüfen und Einbrennen von ummantelten Halbleiterelementen, gedruckten Leiterplatten etc. mit ein. Die erfindungsgemäßen Prüfkontaktstecker können auch für allgemeinere Einsatzzwecke verwendet werden, beispielsweise für IC-Leitungen, ummantelte ICs und an dere elektrische Verbindungen. Zum besseren Verständnis wird die vorliegende Erfindung jedoch hauptsächlich un ter Bezugnahme auf das Prüfen von Halbleiterscheiben erläutert.

Wenn zu prüfende Halbleiterbauteile in Form einer Halb leiterscheibe vorliegen, wird ein Halbleiterprüfsystem, beispielsweise ein IC-Prüfgerät, zum automatischen Prü fen der Halbleiterscheibe üblicherweise mit einer Sub strathaltevorrichtung, etwa einer automatischen Schei benprüfeinrichtung, verbunden. Ein Beispiel hierfür ist in Fig. 1 dargestellt, wobei ein Halbleiterprüfsystem einen Prüfkopf umfaßt, der sich in herkömmlicher Weise in einem gesonderten Gehäuse befindet und über ein Bün del von Kabeln elektrisch mit dem Prüfsystem verbunden ist. Der Prüfkopf und die Substrathaltevorrichtung sind mechanisch miteinander verbunden und die zu prüfenden Halbleiterscheiben werden von der Substrathaltevorrich tung automatisch zu einer Prüfposition des Prüfkopfes bewegt.

Am Prüfkopf werden der zu prüfenden Halbleiterscheibe von einem Halbleiterprüfsystem erzeugte Prüfsignale zu geleitet. Die von der geprüften Halbleiterscheibe kom menden resultierenden Ausgangssignale werden dem Halb leiterprüfsystem zugeführt, wo sie mit SOLL-Werten verglichen werden, um festzustellen, ob auf der Halb leiterscheibe angeordnete IC-Schaltungen einwandfrei funktionieren.

Der Prüfkopf und die Substrathaltevorrichtung sind mit einem Schnittstellenelement 140 verbunden, das aus ei nem Performance-Board 120 in Form einer gedruckten Lei terplatte besteht, welche der typischen elektrischen Ausführung des Prüfkopfs entsprechende elektrische Schaltverbindungen sowie Koaxialkabel, Pogo-Pins und Konnektoren aufweist. Der Prüfkopf 100 gemäß Fig. 2 um faßt eine große Anzahl von gedruckten Leiterplatten 150, die der Anzahl der Prüfkanäle entspricht. Jede ge druckte Leiterplatte weist einen Konnektor 160 auf, das einen entsprechenden Kontaktanschluß 121 des Perfor mance-Boards 120 aufnimmt. Zur genauen Festlegung der Kontaktposition gegenüber der Substrathaltevorrichtung 400 ist am Performance-Board 120 ein "Frog"-Ring 130 angebracht. Der Frog-Ring 130 weist eine große Anzahl von Kontaktstiften 141, beispielsweise ZIF-Konnektoren oder Pogo-Pins auf, die über Koaxialkabel 124 mit den Kontaktanschlüssen 121 verbunden sind.

Fig. 2 zeigt auch eine detaillierte Darstellung einer Anordnung aus Substrathaltevorrichtung 400, Prüfkopf 100 und Schnittstellenelement 140 beim Prüfen einer Halbleiterscheibe. Wie sich Fig. 2 entnehmen läßt, wird der Prüfkopf 100 über der Substrathaltevorrichtung 400 ausgerichtet und über das Schnittstellenelement 140 me chanisch und elektrisch mit der Substrathaltevorrich tung 400 verbunden. In der Substrathaltevorrichtung 400 ist eine zu prüfende Halbleiterscheibe 300 durch eine Einspannvorrichtung 180 gehaltert. Oberhalb der zu prü fenden Halbleiterscheibe 300 befindet sich eine Prüf karte 170. Die Prüfkarte 170 umfaßt eine große Anzahl von Prüfkontaktsteckern (beispielsweise Vorsprünge oder Nadeln) 190, die mit Schaltanschlüssen oder Zielkontak ten der IC-Schaltung der zu prüfenden Scheibe 300 in Kontakt kommen.

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

Bei dieser Anordnung kommen die Prüfkontaktstecker 190 in Kontakt mit der Oberfläche der auf der Einspannvor richtung 180 angeordneten Halbleiterscheibe 300, wobei sie Prüfsignale an die Halbleiterscheibe 300 weiterlei ten und resultierende Ausgangssignale von der Scheibe 300 empfangen. Die resultierenden Ausgangssignale von der geprüften Halbleiterscheibe 300 werden mit den vom Halbleiterprüfsystem erzeugten SOLL-Werten verglichen, um zu bestimmen, ob die Halbleiterscheibe 300 einwand frei arbeitet.

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 bezeichnete Prüfkontaktstecker 190 gehaltert sind. Wenn die die Halbleiterscheibe 300 hal ternde Einspannvorrichtung 180 in der Anordnung gemäß Fig. 2 nach oben bewegt wird, so kommen die Spitzen der Vorsprünge 190 in Kontakt mit den Plättchen bzw. Wöl bungen auf der Scheibe 300. Die Enden der Vorsprünge 190 sind mit Drähten 194 verbunden, die wiederum mit in der Prüfkarte 170 ausgebildeten (nicht dargestellten) Übertragungsleitungen verbunden sind. Die Übertragungs leitungen sind an eine Vielzahl von Elektroden 197 an geschlossen, die 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 magnetischen Permeabilität des Polyi mids, den Induktanzen und den Kapazitäten des Signals ist jede Signalübertragungsleitung in der Prüfkarte 170 in bereits bekannter Weise so gestaltet, daß sie eine charakteristische Impedanz von beispielsweise 50 Ohm aufweist. Somit handelt es sich bei den Signalleitungen zur Erzielung einer großen Frequenzübertragungsband breite zur Scheibe 300 um Leitungen mit angepaßter Im pedanz, die sowohl im Dauerbetrieb als auch bei auf grund einer Veränderung der Ausgangsleistung des Bau teils auftretenden hohen Stromspitzen Strom leiten. Zur Geräuschunterdrückung 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, dem Streifen leiter (in der Impedanz angepaßte Leitung) 196, zum Draht 194 und der Nadel (Vorsprung) 190. Da der Draht 194 und die Nadel 190 in ihrer Impedanz nicht angepaßt sind, wirken diese Bereiche, wie in Fig. 4C dargestellt, als Spule L im Hochfrequenzband. Aufgrund der Gesamt länge 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 Fre quenzeinschränkung.

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 Geräuschen bzw. Impulsstö ßen in den Netzleitungen eine einwandfreie Leistung des zu testenden Bauteils sicherstellen sollen. Die Konden satoren 193 weisen einen relativ hohen Wert, beispiels weise 10 µF, auf und können, falls nötig, von den Netz leitungen durch Schalter getrennt werden. Die Kondensa toren 195 besitzen einen relativ kleinen Kapazitäts wert, beispielsweise 0,01 µF, und sind nahe des zu prü fenden Bauteils fest angeschlossen. Diese Kondensatoren dienen als Hochfrequenz-Entkoppler an den Netzleitun gen. Die Kondensatoren schränken somit ebenfalls den Hochfrequenzbetrieb der Prüfkarte 170 ein.

Dementsprechend sind die am häufigsten verwendeten Prüfkontaktstecker, wie bereits erwähnt, auf eine Fre quenzbandbreite von etwa 200 MHz beschränkt, was zum Prüfen der heute üblichen Halbleiterbauelemente nicht ausreicht. Es wird in Fachkreisen davon ausgegangen, daß schon bald eine Frequenzbandbreite benötigt wird, die wenigstens der Leistungsfähigkeit des IC-Prüfgeräts entspricht, welche derzeit im Bereich von wenigstens 1 GHz liegt. Außerdem besteht in der Industrie ein Bedarf nach Prüfkarten, die in der Lage sind, eine große An zahl - d. h. etwa 32 oder mehr - von Halbleiterbauteilen und dabei insbesondere Speicherelementen parallel (in Paralleltests) zu prüfen, um so die Prüfkapazität zu erhöhen.

Man geht davon aus, daß eine neue Art von Prüfkarte mit Membrankontaktsteckern eine ausreichend große Band breite bietet, da hier Übertragungsleitungen mit ange paßter Impedanz verwendet werden können, die bis zu den Spitzen der Kontaktstecker reichen. Allerdings weisen Membrankontaktstecker insofern einen Nachteil auf, als sie durch eine Temperaturveränderung derart verformt werden können, daß durch sie kein Kontakt mehr herge stellt wird. Ein anderer Nachteil der Membrankontakt stecker liegt darin, daß aufgrund der Schwierigkeit, Federkräfte auf die Kontaktstecker auszuüben, nur eine begrenzte Anzahl von Kontaktsteckern auf der Membran ausgebildet werden kann. Schließlich besteht ein Nach teil dieser Technologie im Fehlen einer Abstimmung der einzelnen Kontaktstecker aufeinander, was darauf zu rückzuführen ist, daß die Kontaktstecker auf einer ge meinsamen Membran angebracht sind, wodurch eine unab hängige Bewegung eines Kontaktsteckers gegenüber den anderen Kontaktsteckern begrenzt wird. Membrankontakt stecker sind somit zum parallelen Prüfen einer großen Anzahl von Bauelementen nicht geeignet.

Bei der herkömmlichen Technologie werden die in Fig. 3 dargestellte Prüfkarte und die Prüfkontaktstecker 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 Kontaktkraft und dem Widerstand etc. mit ein. Bei herkömmlichen Prüfkontaktsteckern besteht ein weiterer zu einer unzuverlässigen Kontaktleistung führender Faktor darin, daß die Prüfkontaktstecker und die zu prüfende Halbleiterscheibe ein unterschiedliches Wärmeausdehnungsverhältnis aufweisen. Bei einer Tempe raturveränderung können sich somit ihre gemeinsamen Kontaktstellen verändern, was sich negativ auf die Kon taktkraft, den Kontaktwiderstand und die Bandbreite auswirkt.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kontaktstecker zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit einem Zielkontakt zu beschreiben, der eine große Frequenzbandbreite, eine große Anzahl an Stiften und eine gute Kontaktleistung sowie eine große Zuver lässigkeit aufweist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kontakteinrichtung, wie etwa einen Prüfkon taktstecker, vorzusehen, um eine elektrische Verbindung bei Einsatzgebieten, wie etwa dem Prüfen von Halblei terbauelementen u.ä., herzustellen, die eine sehr große Frequenzbandbreite aufweist, um so die durch die näch ste Generation von Halbleiterelementen gestellten Prüfanforderungen zu erfüllen.

Daneben besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, Prüfkontaktstecker vorzusehen, die beim Prüfen einer Halbleiterscheibe, eines ummantelten LSI-Bauteils etc. eingesetzt werden können und zum gleichzeitigen, parallelen Prüfen einer großen Anzahl von Halbleiter bauelementen geeignet sind.

Es ist außerdem Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Prüfkontaktstecker zu beschreiben, die beim Prüfen ei ner Halbleiterscheibe, eines ummantelten LSI-Bauteils u.ä. eingesetzt und in einem Standard-Halbleiterher stellungsverfahren erzeugt werden, bei dem keine Umman telung oder Bearbeitung von Hand erfolgt, wodurch eine gleichbleibende Qualität erzielt wird.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht auch darin, einen Prüfkontaktstecker vorzusehen, der zum Prüfen einer Halbleiterscheibe, eines ummantelten LSI-Bau teils etc. auf einer Prüfkarte angebracht wird und in der Lage ist, den Wärmeausdehnungskoeffizienten ei ner zu prüfenden Halbleiterscheibe zu kompensieren.

Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht ein Prüfkon taktstecker zur Herstellung einer elektrischen Verbin dung mit einem Zielkontakt aus einem Substrat mit einer ebenen Oberfläche, auf der durch ein in der Halbleiter technologie übliches photolithographisches Verfahren ein Kontaktstecker hergestellt wird.

Der Prüfkontaktstecker gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus einem Substrat mit einer darauf als elek trisch leitender Pfad ausgebildeten Verbindungsspur so wie einem auf diesem Substrat in einem photolithogra phischen Verfahren hergestellten Kontaktstecker, wel cher einen auf dem Substrat vertikal ausgebildeten Grundbereich, einen mit einem Ende auf dem Grundbereich angeordneten horizontalen Bereich sowie einen auf einem anderen Ende des horizontalen Bereichs ausgebildeten Kontaktbereich umfaßt, wobei der horizontale Bereich des Kontaktsteckers eine Kontaktkraft erzeugt, wenn der Kontaktstecker gegen das zu prüfende Bauteil gepreßt wird.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung des Prüfkontaktsteckers. Das Verfahren zur Herstellung des Prüfkontaktsteckers umfaßt die Verfahrensschritte der Ausbildung einer Ver bindungsspur auf einem Siliziumsubstrat entweder durch Ablagerung oder Plattierung sowie des Einsatzes photo lithographischer Verfahren zur Herstellung eines Kon taktsteckers, der einen auf der Verbindungsspur verti kal ausgebildeten Grundbereich, einen mit einem Ende auf dem Grundbereich angeordneten horizontalen Bereich sowie einen auf einem anderen Ende des horizontalen Be reichs ausgebildeten Kontaktbereich umfaßt, wobei diese Photolithographieverfahren jeweils die Verfahrens schritte einer Beschichtung mit Fotolack, der Masken herstellung, der Belichtung, der Entwicklung, der Ent fernung des Fotolacks und der galvanische Materialabla gerung umfassen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt der Kontakt stecker eine sehr große Frequenzbandbreite und erfüllt so die bei der nächsten Halbleiterelement-Generation auftretenden Anforderungen. Da der Prüfkontaktstecker mit Hilfe einer modernen Miniaturisationstechnik herge stellt wird, wie sie auch in der Halbleiterherstellung eingesetzt wird, läßt sich eine große Anzahl von Kon taktsteckern auf kleinem Raum anordnen, was ein gleich zeitiges Prüfen einer großen Anzahl von Halbleiterbau elementen ermöglicht.

Da die große Anzahl von Prüfkontaktsteckern gleichzei tig mit Hilfe der Mikrofabrikationstechnologie und ohne manuelle Arbeitsschritte erzeugt wird, ist es möglich, eine gleichbleibende Qualität, eine hohe Zuverlässig keit und eine lange Haltbarkeit bei der Kontaktherstel lung zu erzielen. Da die Prüfkontaktstecker auf demsel ben Substratmaterial angeordnet werden können, aus dem das zu prüfende Bauelement besteht, kann außerdem der Wärmeausdehnungskoeffizient des zu prüfenden Bauele ments kompensiert werden, wodurch sich eine fehlerhafte gegenseitigen Ausrichtung vermeiden läßt.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Schemadarstellung der strukturellen Beziehung zwischen einer Substrathalte vorrichtung und einem mit einem Prüfkopf versehenen Halbleiterprüfsystem;

Fig. 2 eine detaillierte Schemadarstellung eines Beispiels einer Anordnung zur Verbindung des Prüfkopfs des Halbleiterprüfsystems mit der Substrathaltevorrichtung;

Fig. 3 eine Unteransicht eines Beispiels der Prüfkarte mit einem Epoxidring zur Halte rung einer Vielzahl von als Prüfkontakt stecker dienenden Vorsprüngen;

Fig. 4A-4E Schaltbilder zur Darstellung äquivalenter Schaltungen der Prüfkarte gemäß Fig. 3;

Fig. 5 eine Schemadarstellung eines in einem photolithographischen Verfahren herge stellten erfindungsgemäßen Prüfkontakt steckers;

Fig. 6A-6C Schemadarstellungen von Beispielen für den Aufbau des auf einem Siliziumsubstrat ausgeformten erfindungsgemäßen Prüfkon taktsteckers; und

Fig. 7A-7R Schemadarstellungen eines Beispiels für ein Herstellungsverfahren zur Erzeugung des Prüfkontaktsteckers gemäß der vorlie genden Erfindung.

Die Prüfkontaktstecker gemäß der vorliegenden Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 7 näher erläutert. Fig. 5 zeigt Beispiele erfindungsge mäßer Kontaktstecker 230, die auf einem Substrat 220 ausgebildet sind, wobei es sich üblicherweise um ein Silizumsubstrat handelt. Als Substrat kommen allerdings auch andere Materialien, beispielsweise Glasfasern, Ke ramik, Aluminiumoxid oder andere dielektrische Materia lien in Frage. Alle Kontaktstecker 230 werden in den selben photolithographischen Verfahrensschritten auf dem Siliziumsubstrat bzw. dielektrischen Substrat 220 hergestellt.

Wird die zu prüfende Halbleiterscheibe 300 nach oben bewegt, so kommen die Kontaktstecker 230 mit entspre chenden Zielkontakten (Elektroden) 320 auf der Scheibe 300 in Kontakt. Der Abstand zwischen den Plättchen 320 kann 50 µm oder weniger betragen und die Kontaktstecker 230 können problemlos im selben Abstand angeordnet sein, da sie mit Hilfe derselben Halbleiterherstel lungsverfahren erzeugt wurden wie die Scheibe 300.

Die auf dem Siliziumsubstrat 220 befindlichen Kontakt stecker 230 können direkt auf einer Prüfkarte gehaltert sein, wie dies Fig. 3 zu entnehmen ist. Statt dessen kön nen sie auch in einer Ummantelung angeordnet sein, bei spielsweise in einem herkömmlichen ummantelten IC-Bau teil mit Leitungen, wobei dann dieses ummantelte Bau teil auf einer Prüfkarte angebracht wird. Da es möglich ist, sehr kleine Kontaktstecker 230 herzustellen, läßt sich die Frequenzbandbreite einer mit den erfindungsge mäßen Kontaktsteckern versehenen Prüfkarte leicht auf 2 GHz oder mehr erhöhen. Aufgrund ihrer geringen Größe kann die Anzahl der auf einer Prüfkarte befindlichen Kontaktstecker beispielsweise auf 2000 erhöht werden, wodurch es möglich wird, gleichzeitig bis zu 32 Speicherbauelemente oder mehr parallel zu prüfen.

Da die erfindungsgemäßen Kontaktstecker 230 auf dem Si liziumsubstrat 220 ausgeformt sind, reagiert außerdem das Siliziumsubstrat in derselben Weise, z. B. mit dem selben Wärmeausdehnungsverhältnis, auf Umgebungsverän derungen wie dies bei der zu prüfenden Halbleiter scheibe 300 der Fall ist. Die genaue Ausrichtung der Kontaktstecker 230 zu den Plättchen 320 kann dann wäh rend des gesamten Prüfvorgangs beibehalten werden.

In den Fig. 6A bis 6C ist der auf dem Siliziumsubstrat 220 befindliche Kontaktstecker 230 genauer dargestellt. Zur Herstellung einer Verbindung mit der Prüfkarte bzw. dem ummantelten IC-Bauteil in der oben erwähnten Weise sind in den Beispielen der Fig. 6A bis 6C drei Grundty pen von der Herstellung derartiger Verbindungen dienen den elektrischen Pfaden gezeigt. In Fig. 6A ist ein Bei spiel zu sehen, bei dem eine derartige elektrische Ver bindung am oberen Ende des Substrats hergestellt wird. Beim Beispiel gemäß Fig. 6B erfolgt die elektrische Ver bindung an der Unterseite des Substrates, während beim Beispiel gemäß der Fig. 6C eine elektrische Verbindung an der Kante des Substrates hergestellt wird. Bei beinahe jeder bekannten ummantelten IC-Ausführung bzw. Prüfkarten-Ausführung kann wenigstens eine der Verbin dungsarten gemäß den Fig. 6A bis 6C vorgesehen werden.

Beim Beispiel gemäß Fig. 6A sind auf dem Substrat 220 eine Verbindungsspur 232, die auch mit a bezeichnet ist, sowie ein Verbindungsplättchen 233 vorgesehen. Die Verbindungsspur 232 bildet einen elektrischen Pfad vom Kontaktstecker 230 zum Kontaktplättchen 233. Beim Bei spiel gemäß Fig. 6B sind eine Verbindungsspur 232, ein sich durch das Substrat 220 erstreckendes Verbindungs plättchen 235 und ein an der Unterseite des Substrats 220 befindliches Verbindungsplättchen 236 vorgesehen. Beim Beispiel gemäß Fig. 6C erstreckt sich die Verbin dungsspur 232 zur Kante des Substrates 220. Bei jedem dieser Beispiele dient die Verbindungsspur 232 auch zur seitlichen Erweiterung des geringen Abstands zwischen den Kontaktsteckern 230, um eine Anpassung an die Prüf karte bzw. das ummantelte IC-Bauteil zu erzielen.

Wie sich den Fig. 6A bis 6C entnehmen läßt, weist der Kontaktstecker 230 vertikale Bereiche b und d und einen horizontalen Längsbereich c sowie einen Spitzenbereich e auf. Der Spitzenbereich e des Kontaktsteckers 230 ist vorzugsweise zugeschärft, um eine Reibwirkung zu erzie len, wenn er gegen den Zielkontakt 320 gedrückt wird, wobei er eine Metalloxidschicht durchdringen muß. Wenn beispielsweise der Zielkontakt 320 auf der Scheibe 300 an seiner Oberfläche Aluminiumoxid aufweist, so ist die Reibwirkung nötig, um den elektrischen Kontakt mit ge ringem Kontaktwiderstand herzustellen. Aufgrund der Fe derkraft des horizontalen Längsbereichs c wirkt eine ausreichende Kontaktkraft auf das Kontaktplättchen 320 ein. Die durch die Federkraft des horizontalen Längsbe reichs c erzeugte Elastizität dient auch zur Kompensa tion von Größenunterschieden bzw. Abweichungen in der Ebenheit bei den Kontaktsteckern 230, dem Silizumsub strat 22, den Kontaktplättchen 320 und der Scheibe 300.

Als Material für den Kontaktstecker 230 kommen u. a. Nickel, Aluminium und Kupfer in Frage. Der Spitzenbe reich e kann mit Nickel-Palladium, Rhodium, Nickel-Gold, Iridium oder einigen anderen ablagerbaren Mate rialien plattiert sein. Ein für einen Prüfvorgang ein gesetzter Kontaktstecker kann bei einem Abstand von 50 µm zwischen den Zielkontakten 320 eine Gesamthöhe von 100 bis 400 Mikron (vorzugsweise ca. 200 µm), eine ho rizontale Länge von 50 bis 400 Mikron (vorzugsweise 150-200 µm) und eine Dicke von etwa 30 bis 60 Mikron auf weisen.

Die Fig. 7A bis 7R zeigen ein Beispiel für ein Herstel lungsverfahren der erfindungsgemäßen Kontaktstecker un ter Einsatz der Photolithograpie-Technik. Wie in Fig. 7A dargestellt, wird eine beispielsweise aus Kupfer beste hende dünne Metallschicht 237 auf dem Siliziumsubstrat 220 hergestellt. Die Metallschicht 237 dient zur Erzie lung einer elektrischen Leitfähigkeit zur Ausbildung der Verbindungsspur 232 und des Kontaktsteckers 230 ge mäß Fig. 6 durch einen galvanisches Plattierungsschritt. Werden die Verbindungsspur 232 und der Kontaktstecker 230 mit Hilfe anderer Ablagerungsverfahren, wie etwa einem Zerstäubungsverfahren ausgebildet, so kann auf die dünne Metallschicht 237 ggf. verzichtet werden.

Auf der Verbindungsspurschicht 232 wird eine Foto lack-Schicht 242 ausgebildet, über der eine Maske 245 ausge richtet und dann mit ultraviolettem Licht belichtet wird, wie sich Fig. 7B entnehmen läßt. Wird ein positiv wirkender Fotolack verwendet, so härtet der von den lichtundurchlässigen Bereichen der Maske 245 abgedeckte Fotolack nach dem Belichten aus. Der belichtete Teil des Lacks kann aufgelöst und abgewaschen werden, wäh rend die Photomasken-Schicht 242 gemäß Fig. 7C zurück bleibt. Das Kontaktsteckermaterial, wie etwa Kupfer, Nickel, Aluminium oder ein anderes Metall, wird im von der Photomaske 242 freigelassenen Fenster abgelagert und bildet so, wie in Fig. 7D dargestellt, die Verbin dungsspur 232. Die Verbindungsspur 232 gemäß Fig. 7D entspricht dem Bereich a in den Fig. 6A bis 6C.

Bei dem Verfahren gemäß Fig. 7E wird eine dünne Metall schicht 238 zum Beispiel durch Plattieren auf der Ver bindungsspur 232 ausgebildet. Diese Metallschicht 238 dient unter anderem zum Schutz der Verbindungsspur 232 beim Ätzen. Für die Metallschicht 238 sollten dabei an dere Materialien verwendet werden, als für die Verbin dungsspur 232 bzw. die dünne Metallschicht 237. Wie sich Fig. 7F entnehmen läßt, wird auf der Photomaske 242 mit Hilfe desselben Photolithographieverfahrens wie in den Fig. 7B und 7C eine Photomaskenschicht 243 ausgebil det. Fig. 7G zeigt, wie das Kontaktsteckermaterial, bei spielsweise Nickel, Aluminium bzw. Kupfer, im von der Photomaske 243 freigelassenen Fenster abgelagert wird und so den vertikalen Bereich b des in Fig. 6 darge stellten Kontaktsteckers 230 bildet. Bei diesem Verfah ren können eine Vielzahl verschiedener Ablagerungstech niken eingesetzt werden, beispielsweise Vakuumaufdamp fungs-, Kathodenzerstäubungs-, Aufdampfungs- und Plat tierungstechniken. Der in Fig. 7G dargestellte überste hende Plattierungsbereich wird durch einen Schleif schritt (Glätten) gemäß Fig. 7H abgetragen.

Das gerade beschriebene Verfahren wird zur Herstellung der anderen Bereiche des Kontaktsteckers wiederholt. In Fig. 7I wird mit Hilfe des Verfahrens gemäß Fig. 7B und 7C eine Photomaskenschicht 244 oberhalb der Photomas kenschicht 243 hergestellt, um den horizontalen Längs bereich c des Kontaktsteckers 230 zu erzeugen. Der ho rizontale Längsbereich c wird, wie in Fig. 7J gezeigt, durch das Ablagerungsverfahren hergestellt, und danach wird an ihm ein Glättungsschritt durchgeführt, um den überstehenden Plattierungsbereich abzutragen, wie sich Fig. 7K entnehmen läßt. Auf der Photomaske 244 und dem horizontalen Längsbereich c wird eine Photomasken schicht 246 hergestellt, wie in Fig. 7L gezeigt, um den vertikalen Bereich d des Kontaktsteckers auszubilden. Die Photomaske 246 wird dabei mit demselben Photolitho graphieverfahren hergestellt wie dies den Fig. 7B und 7C zu entnehmen ist. Nach der Ablagerung wird nun der ver tikale Bereich d gemäß Fig. 6 in den Photomaskenschich ten ausgebildet, wie dies in Fig. 7M gezeigt ist, und auch hier wird sodann ein Glättungsschritt zum Abtragen des überstehenden Plattierungsbereichs durchgeführt, wie in Fig. 7N gezeigt. Auch in Fig. 7O ist eine Photo maske 248 dargestellt, die zur Ausbildung der in Fig. 7P gezeigten Spitze e des Kontaktsteckers 230 dient.

Wie sich Fig. 7Q entnehmen läßt, werden die Photomasken 242, 243, 244, 246 und 248 mit einem speziellen Lö sungsmittel entfernt. Ein Ätzschritt wird so durchge führt, daß ein Großteil der Metallschicht 237 abgetra gen wird, wie dies Fig. 7R zu entnehmen ist. Wie er wähnt, werden der Kontaktstecker 230 und die Verbin dungsspur 232 mittels Photolithographietechnologie auf dem Siliziumsubstrat 220 hergestellt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Prüfkontakt stecker eine sehr große Frequenzbandbreite auf und er füllt so die Anforderungen für das Prüfen der nächsten Generation von Halbleiterbauteilen. Da der Prüfkontakt stecker mit Hilfe moderner Miniaturisierungstechnologie hergestellt wurde, wie sie in der Halbleiterherstellung eingesetzt wird, kann eine große Anzahl von Kontakt steckern auf kleinem Raum angeordnet werden, die es er möglicht, eine große Anzahl von Halbleiterbauteilen gleichzeitig zu prüfen. Die Kontaktstruktur der vorlie genden Erfindung kann auch für allgemeinere Anwendungen eingesetzt werden, beispielsweise für IC-Leitungen, um mantelte IC-Bauteile und andere elektrische Verbindun gen.

Da die große Anzahl von Prüfkontaktsteckern mit Hilfe der Mikrofabrikationstechnologie ohne manuelle Arbeits schritte gleichzeitig auf dem Substrat hergestellt wird, ist es möglich, eine gleichbleibende Qualität, eine große Zuverlässigkeit und eine lange Haltbarkeit bei der Kontaktherstellung zu erzielen. Da die Prüfkon taktstecker auf demselben Substratmaterial hergestellt werden können, das auch für das zu prüfende Bauelement verwendet wird, läßt sich außerdem der Wärmeausdeh nungskoeffizient des zu prüfenden Bauelements kompen sieren, wodurch sich eine fehlerhafte gegenseitigen Ausrichtung vermeiden läßt.

Claims

1. Ein Kontaktstecker zum Prüfen einer Halbleiter scheibe, eines ummantelten LSI-Bauteils oder einer gedruckten Leiterplatte (zu prüfendes Bauteil), ent haltend
ein dielektrische Substrat mit einer darauf als elektrisch leitender Pfad ausgebildeten Verbindungs spur; sowie
einen auf diesem dielektrischen Substrat in einem photolithographischen Verfahren hergestellten Kon taktstecker, der einen auf dem dielektrischen Sub strat vertikal ausgebildeten Grundbereich, einen mit einem Ende auf dem Grundbereich angeordneten hori zontalen Bereich sowie einen auf einem anderen Ende des horizontalen Bereichs ausgebildeten Kontaktbe reich umfaßt;
wobei der horizontale Bereich des Kontaktsteckers eine Kontaktkraft erzeugt, wenn der Kontaktstecker gegen das zu prüfende Bauteil gepreßt wird.

2. Kontaktstecker nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend eine Verbindungsstelle auf dem dielektrischen Sub strat, die mit der Verbindungsspur und dem Kontakt stecker elektrisch verbunden ist.

3. Kontaktstecker nach Anspruch 1, wobei das dielektri sche Substrat eine spezifische dielektrische Kon stante und magnetische Permeabilität aufweist.

4. Kontaktstecker nach Anspruch 1, wobei die Verbindungsspur aus Metall besteht und entweder durch ein Ablagerungs-, ein Aufdampfungs-, ein Zer stäubungs- oder ein Plattierungsverfahren herge stellt wird.

5. Kontaktstecker nach Anspruch 1, wobei der Kontakt stecker zur Herstellung einer elektrischen Verbin dung mit der Verbindungsspur direkt auf dieser aus gebildet ist.

6. Kontaktstecker nach Anspruch 1, wobei der Kontakt stecker aus Metall besteht und in einem Ablagerungs verfahren hergestellt wird, nachdem eine Photomaske auf der Verbindungsspur ausgebildet wurde.

7. Kontaktstecker nach Anspruch 1, wobei der Kontakt stecker auf der Verbindungsspur durch die Wiederho lung von wenigstens drei photolithographischen Ver fahren hergestellt wird und jedes photolithographi sche Verfahren die Verfahrensschritte einer Be schichtung mit Fotolack, der Maskenherstellung, der Belichtung, der Entfernung des Fotolacks und einer galvanischen Materialablagerung umfaßt.

8. Kontaktstecker nach Anspruch 1, wobei das Material des Kontaktbereichs des Kontaktsteckers andere Ma terialien umfaßt als zur Herstellung des Kontaktbe reichs der Ausführungsform verwendet wurden.

9. Kontaktstecker zum Prüfen einer Halbleiterscheibe, eines ummantelten LSI-Bauteils oder einer gedruckten Leiterplatte (zu prüfendes Bauteil), enthaltend
ein Siliziumsubstrat mit einer darauf als elektrisch leitender Pfad ausgebildeten Verbindungsspur; sowie
einen auf diesem Siliziumsubstrat in einem photoli thographischen Verfahren hergestellten Kontaktstec ker, der einen auf dem Siliziumsubstrat vertikal ausgebildeten Grundbereich, einen mit einem Ende auf dem Grundbereich angeordneten horizontalen Bereich sowie einen auf einem anderen Ende des horizontalen Bereichs ausgebildeten Kontaktbereich umfaßt;
wobei der horizontale Bereich des Kontaktsteckers eine Kontaktkraft erzeugt, wenn der Kontaktstecker gegen das zu prüfende Bauteil gepreßt wird.

10. Kontaktstecker nach Anspruch 9, weiterhin enthaltend eine Verbindungsstelle auf dem Siliziumsubstrat, die mit der Verbindungsspur und dem Kontaktstecker elek trisch verbunden ist.

11. Kontaktstecker nach Anspruch 9, wobei die Verbindungsspur aus Metall besteht und entweder durch ein Ablagerungs-, ein Aufdampfungs-, ein Zer stäubungs- oder ein Plattierungsverfahren herge stellt wird.

12. Kontaktstecker nach Anspruch 9, wobei der Kontakt stecker zur Herstellung einer elektrischen Verbin dung mit der Verbindungsspur direkt auf dieser aus gebildet ist.

13. Kontaktstecker nach Anspruch 9, wobei der Kontakt stecker aus Metall besteht und in einem Ablagerungs verfahren hergestellt wird, nachdem eine Photomaske auf der Verbindungsspur ausgebildet wurde.

14. Kontaktstecker nach Anspruch 9, wobei der Kontakt stecker auf der Verbindungsspur durch die Wiederho lung von wenigstens drei photolithographischen Ver fahren hergestellt wird und jedes photolithographi sche Verfahren die Verfahrensschritte einer Be schichtung mit Fotolack, der Maskenherstellung, der Belichtung, der Entfernung des Fotolacks und einer galvanischen Materialablagerung umfaßt.

15. Kontaktstecker nach Anspruch 9, wobei das Material des Kontaktbereichs des Kontaktsteckers andere Mate rialien umfaßt als zur Herstellung des Kontaktbe reichs der Ausführungsform verwendet wurden.

16. Verfahren zur Herstellung eines Kontaktsteckers zum Prüfen einer Halbleiterscheibe, einer Halbleiterma trize, eines ummantelten LSI-Bauteils oder einer ge druckten Leiterplatte (zu prüfendes Bauteil), ent haltend die folgenden Arbeitsschritte:
Bereitstellung eines Substrats aus dielektrischem Material oder Halbleitermaterial;
Ausbilden einer Verbindungsspur auf dem Substrat entweder durch Ablagerung oder Plattierung; und
Einsatz photolithographischer Verfahren zur Herstel lung eines Kontaktsteckers, der einen auf der Verbindungsspur vertikal ausgebildeten Grundbereich, einen mit einem Ende auf dem Grundbereich angeordne ten horizontalen Bereich sowie einen auf einem ande ren Ende des horizontalen Bereichs ausgebildeten Kontaktbereich umfaßt, wobei diese Photolithographieverfahren jeweils die Verfahrens schritte einer Beschichtung mit Fotolack, der Mas kenherstellung, der Belichtung, der Entfernung des Fotolacks und der galvanische Materialablagerung um fassen.