專(zhuān)利名稱(chēng)：用于測(cè)試電性能的多點(diǎn)探針以及生產(chǎn)多點(diǎn)探針的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及在測(cè)試樣本的特定位置測(cè)試電性能的技術(shù)，尤其是探測(cè)和分析表 面層和多層結(jié)構(gòu)的技術(shù)。更具體地，本發(fā)明涉及多點(diǎn)探針，多點(diǎn)測(cè)試裝置和生產(chǎn)多點(diǎn)探針的 方法。
背景技術(shù)：
顯微鏡四點(diǎn)或多點(diǎn)探針是公知的，并且是已建立的用于對(duì)測(cè)試樣本的電性能進(jìn)行 測(cè)試的技術(shù)。傳統(tǒng)的四點(diǎn)探針典型地具有每個(gè)探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)，其與其他探針 臂對(duì)應(yīng)的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)成直線結(jié)構(gòu)放置。探針臂通常是直的，單向的，并且圍繞它們的 中心軸對(duì)稱(chēng)，例如沿著縱向延長(zhǎng)的中心軸具有相同的矩形或圓形橫截面。用于確定測(cè)試樣本電性能的多點(diǎn)探針和對(duì)應(yīng)的方法以及系統(tǒng)已經(jīng)在例如 EP1095282BLUS7304486以及US7323890的公開(kāi)文本中描述過(guò)?？梢詤⒖忌鲜鯱S專(zhuān)利，并 其并入本說(shuō)明書(shū)作為參考。上述EP專(zhuān)利和對(duì)應(yīng)于US專(zhuān)利申請(qǐng)US2004/0056674的US專(zhuān)利公開(kāi)了一種多點(diǎn)探 針，其具有源于特定制造工藝的多個(gè)探針臂。討論中的每個(gè)探針臂沿縱向?qū)ΨQ(chēng)線是對(duì)稱(chēng)的， 并具有位于對(duì)稱(chēng)線上的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)。所有探針臂還具有相同的形狀，其實(shí)際上意味 著公開(kāi)的多點(diǎn)探針的空間分辨率由探針臂之間的間距單獨(dú)確定。在上述EP和US專(zhuān)利中也 公開(kāi)了從探針臂延伸的非對(duì)稱(chēng)定位的尖端元件，但是它們都來(lái)自于與探針臂的特定制造工 藝不同的制造工藝，即電子束沉積的金屬化。清楚地，兩個(gè)不同的制造工藝增加了制造多點(diǎn) 探針的復(fù)雜性。傳統(tǒng)地，外部定位系統(tǒng)通過(guò)相對(duì)于測(cè)試樣本表面在垂直方向移動(dòng)四點(diǎn)探針，使四 點(diǎn)探針物理接觸測(cè)試樣本。測(cè)試樣本表面可能不平，垂直于該表面的力必須施加于四點(diǎn)探 針，用以保證所有特定區(qū)域或接觸點(diǎn)按需連接。不平的測(cè)試表面會(huì)導(dǎo)致表面上每個(gè)特定區(qū) 域或接觸點(diǎn)的力在探針臂之間變化。當(dāng)相關(guān)領(lǐng)域中的多點(diǎn)探針按比例縮小時(shí)，具有幾個(gè)運(yùn) 行約束。探針臂的距離和寬度會(huì)變小，尤其是后者會(huì)出現(xiàn)一些嚴(yán)重的尺度效應(yīng)。如果矢量ex，ey和ez形成標(biāo)準(zhǔn)正交基，其中ex平行于中心軸以及ez垂直于由單向 探針臂形成的平面，那么探針臂的長(zhǎng)度為L(zhǎng) · ex,寬度為w · ey,以及高度為h · ez。由于多點(diǎn) 探針的尺寸和形狀，因此，探針臂需要一定高度，以避免探針的支撐體的任意點(diǎn)遇到探針臂 前的樣本表面。原則上，三個(gè)嚴(yán)重的尺度效應(yīng)來(lái)自于探針臂的狹窄。首先，當(dāng)建模時(shí)，由彈性常量 代表的彎曲度會(huì)下降。在平行于ey的y方向上，彈性常量與ky w3h成比例，其中在平行 于ez的ζ方向上，它與kz w3h成比例。因此，當(dāng)縮短探針臂的寬度時(shí)，橫向彈性常量ky比 kz下降更快。實(shí)際上，這意味著探針臂對(duì)于精確定位來(lái)說(shuō)會(huì)很軟和太柔性，區(qū)域或接觸點(diǎn)會(huì) 很難確定。第二，探針臂變窄會(huì)增加連接引線和探針臂尖端之間，即探針臂的近端和遠(yuǎn)端之 間的電阻和熱阻。對(duì)于低噪聲測(cè)量來(lái)說(shuō)，探針臂的低電阻，即連接引線和特定區(qū)域或接觸點(diǎn)之間的低電阻是必須的。進(jìn)一步，如果熱阻太高，那么由于焦耳熱引起的電遷移和/或熱遷 移，導(dǎo)致電極材料被損壞或損毀。第三，當(dāng)探針臂的體積由于寬度和高度的降低而減小時(shí)，那么熱容量會(huì)降低。因 此，探針臂吸收熱量或能量的能力會(huì)降低，這會(huì)導(dǎo)致探針臂在短時(shí)間的短暫峰值電流時(shí)出 現(xiàn)過(guò)熱，以及因此探針臂故障。雙層(或多層)測(cè)試樣本表面上測(cè)量的表面層靈敏度取決于探針臂的距離。在特 定區(qū)域或接觸點(diǎn)之間的距離很大時(shí)，電流流經(jīng)樣本頂層，或表面層，以及樣本底層，或襯底。 但是，如果特定區(qū)域或接觸點(diǎn)之間的距離足夠小，那么電流主要流經(jīng)樣本頂層。對(duì)于上述傳統(tǒng)的多點(diǎn)探針來(lái)說(shuō)，通過(guò)降低探針臂距離來(lái)增加靈敏度。但是，在不遭 受上述嚴(yán)重的尺度效應(yīng)的情況下，存在探針臂距離的下限，其被估計(jì)作為可實(shí)現(xiàn)的最小探 針臂距離。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)，最小探針臂距離的限值是Iym的數(shù)量級(jí)，探針臂距離小 于Iym的探測(cè)將遭受?chē)?yán)重的尺度效應(yīng)。注意，探針臂的下限不是突然的，但是響應(yīng)于尺度 效應(yīng)逐步發(fā)生作用的情況。本發(fā)明的目的是獲得高靈敏度的測(cè)量，而不遭受任何嚴(yán)重的尺 度效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
可以從下述本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述中顯而易見(jiàn)的上述目的、上述優(yōu)點(diǎn)和上 述特征以及多個(gè)其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征是根據(jù)本發(fā)明第一方面的，該第一方面通過(guò)多點(diǎn)探 針獲得，其中該多點(diǎn)探針用于對(duì)測(cè)試樣本的多個(gè)特定位置進(jìn)行電性能測(cè)試，所述多點(diǎn)探針 包括(a)限定第一表面的支撐體；(b)多數(shù)個(gè)第一導(dǎo)電探針臂，每個(gè)所述探針臂定義了近端和遠(yuǎn)端，所述探針臂在所 述近端連接至所述支撐體，并且所述遠(yuǎn)端從所述支撐體自由延伸，使所述探針臂獨(dú)立彎曲 運(yùn)動(dòng)；所述探針臂和所述支撐體一起限定每個(gè)所述探針臂和所述支撐體之間的接觸線，每 條所述接觸線限定了與所述第一表面平行的垂直平分線；(c)所述導(dǎo)電探針臂源自生產(chǎn)所述多點(diǎn)探針的工藝，其中該工藝包括在支撐晶片 體上產(chǎn)生與所述支撐晶片體正面接觸的所述導(dǎo)電探針臂，并移除所述晶片體的一部分，其 中該晶片體提供所述支撐體，并提供從所述支撐體自由延伸的所述導(dǎo)電探針臂；(d)每個(gè)所述探針臂限定了與其垂直平分線垂直，并與其和所述支撐體的接觸線 平行的最大寬度，以及與其垂直平分線和其與所述支撐體的接觸線垂直的最大厚度，所述 最大寬度與所述最大厚度的比例限定在0. 5-20的范圍內(nèi)，例如1-10，優(yōu)選1-3，每個(gè)所述探 針臂在其遠(yuǎn)端具有特定區(qū)域或接觸點(diǎn)，用于接觸所述測(cè)試樣本的所述多個(gè)特定位置中的一 個(gè)特定位置；以及(e)至少一個(gè)所述探針臂具有用于限定尖形遠(yuǎn)端的延伸部，該尖形遠(yuǎn)端提供相對(duì) 于所述探針臂的垂直平分線偏移的所述探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)。最大寬度與最大厚度的比例在0.5-20的范圍內(nèi)會(huì)保證在測(cè)量時(shí)，尤其是探針臂 距離在超微米尺寸時(shí)，探針臂的彎曲中涉及的彈性常量之間的關(guān)系保持平衡。很小的最大 寬度會(huì)導(dǎo)致在橫向方向中很小的彈性常量，即探針臂在平行于ey的方向上很容易彎曲，這 會(huì)導(dǎo)致在測(cè)試樣本上，尤其是在不平的表面上，放置特定區(qū)域或接觸點(diǎn)的精確性降低。這種影響在最大厚度很大時(shí)會(huì)增強(qiáng)，這是由于要使用更大的力以保證所有探針臂的特定區(qū)域或 接觸點(diǎn)與測(cè)試樣本良好接觸。進(jìn)一步，很大的最大寬度會(huì)導(dǎo)致特定區(qū)域或接觸點(diǎn)距離很遠(yuǎn)， 這意味著多點(diǎn)探針的空間分辨率更低。當(dāng)探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)位于其遠(yuǎn)端時(shí)，這意味著延伸部也在其遠(yuǎn)端。具有 延伸部的探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)相對(duì)于其垂直平分線偏移。該偏移具有垂直于垂直平 分線和平行于接觸線的第一偏移分量，和/或垂直于垂直平分線和垂直于接觸線的第二偏 移分量。進(jìn)一步，具有延伸部的探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)與另一探針臂的特定區(qū)域或接 觸點(diǎn)之間的距離可以通過(guò)偏移減小，由于這樣增加了多點(diǎn)探針的空間分辨率，因此這是一 個(gè)優(yōu)點(diǎn)。多點(diǎn)探針的另一探針臂與該一個(gè)探針臂并列放置，在其遠(yuǎn)端具有與該一個(gè)探針臂 的延伸部適合的斜端面，且限定了組成其特定區(qū)域或接觸點(diǎn)的尖形遠(yuǎn)端，其中該特定區(qū)域 或接觸點(diǎn)與該一個(gè)探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)距離很近。在優(yōu)選實(shí)施例中，定位斜端面，使 得探針臂在其遠(yuǎn)端的寬度隨著其近端距離的增加而減少。實(shí)際上，這將產(chǎn)生尖形遠(yuǎn)端。揮 針臂的斜端面也可以認(rèn)為是探針臂具有倒角的端面，或者具有凸起或凹陷，使得當(dāng)從垂直 于垂直平分線和接觸線的方向觀察探針臂時(shí)，端面限定了與垂直平分線的角度。另外，探針 臂不限于在其遠(yuǎn)端具有單個(gè)斜端面，其可以具有任意數(shù)量的該表面。 一個(gè)探針臂可以對(duì)應(yīng)于前述具有延伸部的探針臂。在本文中，表述“適合”優(yōu)選解 釋為其傳統(tǒng)形式，即該一個(gè)和其他探針臂中的每一個(gè)都具有面對(duì)其他探針臂的側(cè)面，如果 這些探針臂聚在一起，那么這些側(cè)面將重合。替換的解釋是一個(gè)探針臂的延伸部具有的幾 何形狀與其他探針臂的遠(yuǎn)端的幾何形狀適合，即幾何形狀是等大的，它們僅區(qū)別于旋轉(zhuǎn)，反 射和/或變換。更寬泛的解釋是，與斜端面適合的延伸部對(duì)應(yīng)于延伸的特征，使得一個(gè)探針 臂和其他探針臂之間的距離基本恒定，或者當(dāng)從探針臂的近端到達(dá)特定區(qū)域或接觸點(diǎn)時(shí)， 其改變小于任意探針臂最大寬度的一半。其他探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)可以距離該一個(gè)探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)很 近設(shè)置。這可以解釋為具有特性的適合的延伸，該特性在于它減小了涉及的探針臂的特定 區(qū)域或接觸點(diǎn)之間的距離。清楚地，這使得探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)彼此更近，這是一個(gè) 優(yōu)點(diǎn)，原因在于它能夠?qū)崿F(xiàn)多點(diǎn)探針更高的空間分辨率。其他探針的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)可以偏離其垂直平分線設(shè)置。這是優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗?以將其他探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)距離該一個(gè)探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)更近，或離再 一個(gè)探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)更近。實(shí)際上，由于它增加了多點(diǎn)探針的空間分辨率，因此 這也是優(yōu)點(diǎn)。多點(diǎn)探針的至少一個(gè)探針臂可以具有縱向延伸并相對(duì)于該至少一個(gè)探針臂的垂 直平分線偏移的拉長(zhǎng)式通孔，用于在相對(duì)于支撐體柔性移動(dòng)該探針臂以及垂直于第一表面 移動(dòng)特定區(qū)域或接觸點(diǎn)時(shí)，在很大程度上消除垂直于探針臂垂直平分線和平行于第一表面 的任何運(yùn)動(dòng)。當(dāng)測(cè)量中使用探針臂時(shí)，探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)相對(duì)于垂直平分線的偏移使 得特定區(qū)域或接觸點(diǎn)在平行于其接觸線的橫向方向移動(dòng)。由于這會(huì)導(dǎo)致在測(cè)試樣本上放置 特定區(qū)域或接觸點(diǎn)的精確性下降，即測(cè)量的空間精確性下降，因此這是個(gè)不足。但是，該孔 可以改變探針臂的結(jié)構(gòu)屬性，使得當(dāng)在測(cè)量中使用探針臂時(shí)，即使在扭矩還存在的情況下，
7基本消除特定區(qū)域或接觸點(diǎn)的橫向移動(dòng)。清楚地，該孔可以提高測(cè)量的空間精確性，這是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的基本實(shí)現(xiàn)方式，根據(jù)本發(fā)明第一方面的多點(diǎn)探針根據(jù)生產(chǎn)電子電路 的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，尤其包含從支撐體產(chǎn)生探針的平板色譜，該支撐體來(lái)源于晶片體。在該晶片 體上產(chǎn)生包含沉積的多個(gè)第一導(dǎo)電探針臂，該沉積通過(guò)本領(lǐng)域公知的任意技術(shù)，例如化學(xué) 氣相沉積(CVD)，等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相相沉積(PECVD)，電子回旋共振(ECR)，聚焦離子束 (FIB)誘導(dǎo)沉積或?yàn)R射，化學(xué)蝕刻，等離子蝕刻，聚焦離子束(FIB)蝕刻或任意其他產(chǎn)生技 術(shù)，例如高分辨率平版印刷法諸如UV平版印刷術(shù)，電子束平版印刷術(shù)，原子力顯微鏡(AFM) 平版印刷術(shù)或激光平版印刷術(shù)完成。因此，通過(guò)機(jī)械研磨或蝕刻移除原始支撐體的一部分， 產(chǎn)生本發(fā)明特有的自由延伸的導(dǎo)電探針臂，從而構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明第一方面的多點(diǎn)探針的測(cè) 試管腳。從原始晶片體上移除，用于產(chǎn)生支撐導(dǎo)電探針臂的主體的上述部分可以構(gòu)成原始 晶片體的一小部分或一大部分。與導(dǎo)電探針臂的自由延伸部分相比，該支撐體可以根據(jù)本 發(fā)明的多點(diǎn)探針的替換實(shí)施例，在空間上組成一小部分或一大部分。根據(jù)本發(fā)明基本實(shí)現(xiàn)方式，根據(jù)本發(fā)明第一方面的多點(diǎn)探針的導(dǎo)電探針臂的特點(diǎn) 允許以導(dǎo)電探針臂相對(duì)于要測(cè)試的測(cè)試樣本的表面角定位的形式實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)探針的接觸，這 不同于上述的四點(diǎn)探針，上述的四點(diǎn)探針相對(duì)于測(cè)試樣本的表面垂直移動(dòng)。多點(diǎn)探針的導(dǎo) 電探針臂的角定位允許柔性和彈性在彎折導(dǎo)電探針臂以接觸測(cè)試樣本的任意特定和預(yù)期 的位置，并與討論中的位置建立可靠的電接觸。本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)，即利用導(dǎo)電探針臂相對(duì)于測(cè)試樣本的角定位，在多點(diǎn)探針和 測(cè)試樣本的測(cè)試位置之間建立接觸，用于在導(dǎo)電探針臂的彎折或彎曲中接觸，可以防止探 針臂機(jī)械損壞要測(cè)試的測(cè)試樣本或使其惡化，這在特定應(yīng)用，例如薄膜特性，磁性隧道結(jié) (MJT)特性，層間接觸電阻率特性，LSI和VLSI電路中，是非常重要的。與現(xiàn)有技術(shù)的四點(diǎn)探針臂不同，由于使用了下述生產(chǎn)技術(shù)，根據(jù)本發(fā)明的包括多 個(gè)第一導(dǎo)電探針臂的多點(diǎn)探針可以以任意恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)構(gòu)造，該生產(chǎn)技術(shù)允許為了滿足特定 需求，例如要測(cè)試的特定測(cè)試樣本，使得導(dǎo)電探針臂彼此之間以及相對(duì)于支撐體以任意相 互方向定位。在本文中，本發(fā)明的特殊特征，即利用與生產(chǎn)電子電路的技術(shù)一致的生產(chǎn)技術(shù) 的可能性，導(dǎo)致允許利用微型系統(tǒng)現(xiàn)有的CAD/CAM技術(shù)，根據(jù)特定需求很容易地構(gòu)造多點(diǎn) 探針。但是，根據(jù)多點(diǎn)探針的優(yōu)選實(shí)施例，其中該多點(diǎn)探針根據(jù)本發(fā)明第一方面，多個(gè)第一 導(dǎo)電探針臂是單向的，且構(gòu)成多個(gè)平行的支撐體的自由延伸部。根據(jù)本發(fā)明第一方面的多點(diǎn)探針的多個(gè)第一導(dǎo)電探針臂具有單向?qū)щ娞结槺?。進(jìn) 一步，導(dǎo)電探針臂限定了導(dǎo)電探針臂的第一探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)和導(dǎo)電探針臂的第 二探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)之間的第一距離。第一和第二探針臂進(jìn)一步限定了第一探針 臂的正交平分線和第二探針臂的正交平分線之間的第二距離，其和第一距離一起定義了一 對(duì)距離，其中第一距離小于第二距離。根據(jù)本發(fā)明第一方面的多點(diǎn)探針的三個(gè)導(dǎo)電探針臂順序放置在支撐體上，并由與 一對(duì)距離對(duì)應(yīng)的第一間距和也與一對(duì)距離對(duì)應(yīng)的第二間距分隔開(kāi)，其中在第一和第二間距 的每一個(gè)中，第一距離小于第二距離。第一間距的第一距離基本與第二間距的第一距離可 以基本相同，或者第一間距的第一距離與第二間距的第一距離可以基本不同。
第一間距的第一距離可以在IOnm至120 μ m，40nm至60 μ m，80nm至30 μ m，和/ 或160nm至15μπι的范圍內(nèi)，優(yōu)選是200nm，第二間距的第一距離也可以在IOnm至120 μ m， 40nm至60 μ m，80nm至30 μ m，和/或160nm至15 μ m的范圍內(nèi)，優(yōu)選是200nm。進(jìn)一步，第 一間距的第一距離可以在 IOnm 至 IOOnm, IOOnm M 300nm, 300nm Mlym, 1μπιΜ5μπι,5μπι 至20 μ m，或20 μ m至120 μ m的范圍內(nèi)，第二間距的第一距離也可以在IOnm至lOOnm，IOOnm 至 300nm, 300nm 至 lym，lym 至 5ym，5ym 至 20ym，或 20ym 至 120ym 的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明第一方面的多點(diǎn)探針的另一個(gè)導(dǎo)電探針臂可以和三個(gè)導(dǎo)電探針臂的 序列順序放置，并通過(guò)對(duì)應(yīng)于一對(duì)距離的第三間距與三個(gè)導(dǎo)電探針臂中最接近的分隔開(kāi)， 第三間距具有第一距離，該第一距離比第一間距的第一距離和第二間距的第一距離大。第三間距可以具有第一距離，該第一距離比第一和/或第二間距的第一距離大的 倍數(shù)在2至1000，5至800，10至600，和/或20至400的范圍內(nèi)，優(yōu)選是40。進(jìn)一步，第三 間距可以具有第一距離，其比第一和/或第二間距的第一距離大的倍數(shù)在3至10，10至30， 30 至 90，90 至 300，300 至 1000，IO3 至 IO4, IO4 至 IO5, IO5 至 IO6, IO6 至 IO7,或者 IO7 至 IO8 的范圍內(nèi)。并且，可以通過(guò)任何其他與測(cè)試樣本電接觸的方法，例如在測(cè)試樣本的任意位置 上的采樣后門(mén)，共晶觸點(diǎn)，或鉗位觸點(diǎn)來(lái)移除和代替第四探針臂。根據(jù)本發(fā)明第一方面的多點(diǎn)探針一個(gè)表面上的多個(gè)第一導(dǎo)電探針臂和前述實(shí)施 例一樣，在一個(gè)表面上具有三個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電探針臂。四個(gè)導(dǎo)電探針臂對(duì)于單次測(cè)量來(lái)說(shuō)，是 優(yōu)選的數(shù)量，而12個(gè)是在不同特性的長(zhǎng)度比例中，對(duì)于幾次測(cè)量來(lái)說(shuō)是優(yōu)選的數(shù)量。在四 個(gè)導(dǎo)電探針臂的任意兩個(gè)之間，向測(cè)試樣本的表面施加測(cè)試信號(hào)用以為剩余的兩個(gè)導(dǎo)電探 針臂之間提供最終的測(cè)試信號(hào)，包括測(cè)試樣本的電性能信息。根據(jù)本發(fā)明第一方面的多點(diǎn)探針的導(dǎo)電探針臂為多層，并為每個(gè)探針臂定義了頂 層和底層，底層連接至支撐體，而頂層連接至底層，并與支撐體位于底層的相對(duì)側(cè)。如果所 有拉長(zhǎng)式通孔被忽略，那么每個(gè)頂層和底層基本都是矩形橫截面，因此可以為每層將寬度 的尺寸定義為矩形橫截面的連線之間的距離，其中該矩形橫截面的連線垂直于支撐體第一 表面的平面；將深度的尺寸定義為矩形橫截面的連線之間的距離，其中該矩形橫截面的連 線平行于支撐體第一表面的平面；以及將長(zhǎng)度的尺寸定義為導(dǎo)電探針臂的近端至導(dǎo)電探針 臂的遠(yuǎn)端之間的距離。每個(gè)導(dǎo)電探針臂的頂層的深度小于底層的深度。進(jìn)一步，每個(gè)導(dǎo)電探針臂的頂層 的寬度大于底層的寬度。進(jìn)一步，每個(gè)導(dǎo)電探針臂的頂層的長(zhǎng)度大于底層的長(zhǎng)度。導(dǎo)電探 針臂底層的長(zhǎng)度與寬度比在500 1至2 1的范圍內(nèi)，例如比例為50 1和5 1，優(yōu)選 應(yīng)用的比例為10 1。進(jìn)一步，導(dǎo)電探針臂底層的寬度與深度比落在20 1至1 5的范 圍內(nèi)，優(yōu)選應(yīng)用的比例為2 1。根據(jù)本發(fā)明第一方面的多點(diǎn)探針的至少一個(gè)所述導(dǎo)電探針臂在導(dǎo)電探針臂的遠(yuǎn) 端具有錐形元件。錐形元件可以是多層并定義了錐形頂層和錐形底層，其分別是導(dǎo)電探針 臂的頂層和底層的延伸部。進(jìn)一步，導(dǎo)電探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)位于錐形元件。根據(jù)本發(fā)明第一方面的多點(diǎn)探針的至少一個(gè)導(dǎo)電探針臂具有尖形元件，其從導(dǎo)電 探針臂遠(yuǎn)端處的區(qū)域、點(diǎn)或錐形元件延伸；導(dǎo)電探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)位于錐形元件 或延伸元件上。根據(jù)本發(fā)明第一方面的多點(diǎn)探針的多個(gè)第一導(dǎo)電探針臂具有的長(zhǎng)度在IOOnm至2mm的范圍內(nèi)，優(yōu)選具有10 μ m的長(zhǎng)度。根據(jù)本發(fā)明第一方面的多點(diǎn)探針的支撐體是陶瓷材料，和/或支撐體是半導(dǎo)體材 料，和/或支撐體是聚合體材料。優(yōu)選地，材料包括Si，石英(Quartz)，SU-8或其任意組合。 使用該材料或其組合允許多點(diǎn)探針制造工藝中的精密加工，因此受益于精密加工技術(shù)的優(yōu)
點(diǎn)ο根據(jù)本發(fā)明第一方面的多點(diǎn)探針的底層是介電材料或半導(dǎo)體或聚合體。優(yōu)選地， 介電材料或半導(dǎo)體或聚合體包括SiO2, SixNy，Si或SU-8。根據(jù)本發(fā)明第一方面的多點(diǎn)探針的探針臂頂層是導(dǎo)電層。作為替換，頂層可以包 括導(dǎo)電層和承載層，承載層與底層接觸，而導(dǎo)電層連接至承載層，并與底層位于承載層的 相對(duì)側(cè)。導(dǎo)電層包括導(dǎo)電材料，例如 Au，Ag，Pt，Ni，Ta，Ti，Cr, Cu，Os，W, Mo，Ir, Pd，Cd， Re，導(dǎo)電金剛石，金屬硅化物，導(dǎo)電陶瓷，半導(dǎo)體材料或其任意組合。承載層可以包括介電材 料，半導(dǎo)體材料，或金屬或合金，例如晶體硅或多晶硅，Ge，金剛石，類(lèi)金剛石碳，SiC, SixNy， SU-8, TiN, Tiff, NiSi, TiSi2，或 WSi2，優(yōu)選是晶體硅?？梢詮南率霰景l(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述中顯而易見(jiàn)的上述目的、上述優(yōu)點(diǎn)和上 述特征以及多個(gè)其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征可以根據(jù)本發(fā)明的第二方面，借助用于對(duì)測(cè)試樣本 的特定位置進(jìn)行電性能測(cè)試的多點(diǎn)測(cè)試裝置獲得，該多點(diǎn)測(cè)試裝置包括(i)用于接收和支撐所述測(cè)試樣本的裝置；(ii)電性能測(cè)試裝置，其包括用于產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)的發(fā)電裝置和用于檢測(cè)測(cè)量信號(hào) 的電測(cè)量裝置；(iii)多點(diǎn)探針，包括(a)限定第一表面的支撐體；(b)多數(shù)個(gè)第一導(dǎo)電探針臂，每個(gè)所述探針臂定義了近端和遠(yuǎn)端，所述探針臂在所 述近端連接至所述支撐體，并且所述遠(yuǎn)端從所述支撐體自由延伸，使所述探針臂獨(dú)立彎曲 運(yùn)動(dòng)；所述探針臂和所述支撐體一起限定每個(gè)所述探針臂和所述支撐體之間的接觸線，每 條所述接觸線限定了與所述第一表面平行的垂直平分線；(c)所述導(dǎo)電探針臂源自生產(chǎn)所述多點(diǎn)探針的工藝，其中該工藝包括在支撐晶片 體上產(chǎn)生與所述支撐晶片體正面接觸的所述導(dǎo)電探針臂，并移除所述晶片體的一部分，其 中該晶片體提供所述支撐體，并提供從所述支撐體自由延伸的所述導(dǎo)電探針臂；(d)每個(gè)所述探針臂限定了與其垂直平分線垂直并與其和所述支撐體的接觸線平 行的最大寬度，以及與其垂直平分線和其與所述支撐體的接觸線垂直的最大厚度，所述最 大寬度與所述最大厚度的比例限定在0. 5-20的范圍內(nèi)，例如1-10，優(yōu)選1-3，每個(gè)所述探針 臂在其遠(yuǎn)端具有特定區(qū)域或接觸點(diǎn)，用于接觸所述測(cè)試樣本的所述多個(gè)特定位置中的一個(gè) 特定位置；以及(e)至少一個(gè)所述探針臂具有用于限定尖形遠(yuǎn)端的延伸部，該尖形遠(yuǎn)端提供相對(duì) 于所述探針臂的垂直平分線偏移的所述探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)；(f)所述多點(diǎn)探針與所述電性能測(cè)試裝置通信；以及(iv)往復(fù)裝置，用于相對(duì)于所述測(cè)試樣本移動(dòng)所述多點(diǎn)探針，使得所述導(dǎo)電探針 臂與所述測(cè)試樣本的所述特定位置接觸，用于執(zhí)行所述電性能的測(cè)試。根據(jù)本發(fā)明第二方面的多點(diǎn)測(cè)試裝置基本上包括根據(jù)本發(fā)明第一方面的多點(diǎn)探針，該多點(diǎn)探針用于組成根據(jù)本發(fā)明第二方面的多點(diǎn)測(cè)試裝置的元件，其可以以根據(jù)本發(fā) 明第一方面的多點(diǎn)探針的任意上述特征為依據(jù)實(shí)現(xiàn)。并且，根據(jù)本發(fā)明第二方面的多點(diǎn)測(cè) 試裝置包括用于對(duì)測(cè)試樣本進(jìn)行測(cè)試的電性能測(cè)試裝置，其包括發(fā)電裝置，用于向測(cè)試樣 本的表面提供測(cè)試信號(hào)，其根據(jù)特定要求，例如測(cè)量電阻，電抗，電容，回轉(zhuǎn)速率，單位增益 帶寬和3dB帶寬，該信號(hào)可以是電流或電壓，脈沖信號(hào)，具有正弦，方形，三角形信號(hào)分量的 DC或AC，或者其組合，從LF變化到包括HF的RF。電性能測(cè)試裝置進(jìn)一步包括電測(cè)量裝置， 其提供設(shè)施用于檢測(cè)上述測(cè)試信號(hào)類(lèi)型和頻率范圍的測(cè)量信號(hào)，以及提供廣泛的電性能測(cè) 試信息，并包括例如快速傅立葉變換(FFT)，相位鎖定和測(cè)量的測(cè)試信號(hào)的實(shí)時(shí)可視化的功 能。根據(jù)特定要求，電性能測(cè)試裝置以探測(cè)測(cè)試樣本的探測(cè)裝置為特征，用于執(zhí)行測(cè)試樣本 表面和電性能測(cè)試裝置之間的鏈接。根據(jù)本發(fā)明第二方面的多點(diǎn)測(cè)試裝置也包括后門(mén)，用于將電性能測(cè)試裝置連接至 測(cè)試樣本。該后門(mén)尤其適用于和多點(diǎn)探針結(jié)合使用，其中該多點(diǎn)探針具有三個(gè)用于對(duì)測(cè)試 樣本電性能進(jìn)行測(cè)試的導(dǎo)電探針臂。根據(jù)本發(fā)明第二方面的多點(diǎn)測(cè)試裝置也包括往復(fù)裝置，用于保持根據(jù)本發(fā)明第一 方面的多點(diǎn)探針，以及相對(duì)于測(cè)試樣本定位根據(jù)本發(fā)明第一方面的多點(diǎn)探針，使得導(dǎo)電探 針臂與測(cè)試樣本表面上特定位置物理接觸以執(zhí)行電性能的測(cè)試，并記錄根據(jù)本發(fā)明第一方 面的多點(diǎn)探針相對(duì)于測(cè)試樣本的特定位置，在所有空間方向上的分辨率為0. Ιμπι或者甚 至更小。在所有空間方向中具有全面可操作性的目的是允許利用一個(gè)校準(zhǔn)的根據(jù)本發(fā)明第 一方面的多點(diǎn)探針在測(cè)試樣本的整個(gè)平面上進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量，因此避免由于多個(gè)校準(zhǔn)差異產(chǎn) 生的不精確，其中所有空間方向是與測(cè)試樣本的表面共面或垂直于測(cè)試樣本的表面?？刹?作性包括沿著與測(cè)試樣本表面平行的軸的角運(yùn)動(dòng)，設(shè)置測(cè)試樣本的表面和根據(jù)本發(fā)明第一 方面的多點(diǎn)探針上導(dǎo)電探針臂的長(zhǎng)度之間的角度，因此利用導(dǎo)電探針臂的彎曲性來(lái)避免測(cè) 試樣本表面上的設(shè)備可能的毀壞或惡化，沿著垂直于測(cè)試樣本表面的軸提供根據(jù)本發(fā)明第 一方面的多點(diǎn)探針的360°旋轉(zhuǎn)，使得測(cè)試樣本表面上的設(shè)備的測(cè)量具有任意相互相對(duì)的 共面角位置。根據(jù)本發(fā)明第二方面的多點(diǎn)測(cè)試裝置進(jìn)一步包括用于感測(cè)測(cè)試樣本的表面和根 據(jù)本發(fā)明第一方面的多點(diǎn)探針的多個(gè)導(dǎo)電探針臂之間物理接觸的裝置，以確保測(cè)試樣本的 非毀壞性測(cè)試，并因此避免測(cè)試樣本表面上的可能的設(shè)備出現(xiàn)的毀壞?？梢詮南率霰景l(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述中顯而易見(jiàn)的上述目的、上述優(yōu)點(diǎn)和上 述特征以及多個(gè)其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征可以通過(guò)本發(fā)明的第三方面，借助生產(chǎn)多點(diǎn)探針的 方法來(lái)獲得，該方法包括下述步驟⑴生產(chǎn)晶片體；(ii)生產(chǎn)多個(gè)第一導(dǎo)電探針臂，其與所述晶片體共面且面對(duì)放置；以及(iii)移除一部分所述晶片體，用于提供所述導(dǎo)電探針臂，其從所述晶體片的未移 除部分自由延伸，所述晶片體組成支撐體，所述導(dǎo)電探針臂從所述支撐體自由延伸。根據(jù)本發(fā)明第三方面的生產(chǎn)多點(diǎn)探針的方法包括允許產(chǎn)生自由延伸導(dǎo)電探針臂 的任何相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)，其中該導(dǎo)電探針臂相對(duì)于支撐體自由延伸。相關(guān)和感興趣的技術(shù)基 于半導(dǎo)體微制造技術(shù)，厚膜技術(shù)，薄膜技術(shù)或其組合。生產(chǎn)的方法進(jìn)一步包括任何生產(chǎn)多層 導(dǎo)電探針臂的相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)。相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)可以進(jìn)一步是下述工藝，化學(xué)氣相沉積(CVD)，等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)，電子回旋共振(ECR)或?yàn)R射，機(jī)械研磨，蝕刻，高分辨 率平版印刷法諸如UV平版印刷術(shù)，電子束平版印刷術(shù)，原子力顯微鏡(AFM)平版印刷術(shù)，聚 焦離子術(shù)(FIB)，或激光平版印刷術(shù)。


本發(fā)明附加的目的和特征將結(jié)合附圖，從下述詳細(xì)的描述和后附權(quán)利要求中更容 易理解，其中圖1，提供了測(cè)試樣本上傳統(tǒng)的四點(diǎn)探針測(cè)量的整體說(shuō)明；圖2，提供了利用非對(duì)稱(chēng)四點(diǎn)探針在測(cè)試樣本上測(cè)量的整體說(shuō)明；圖3，提供了在無(wú)孔的情況下，彎曲和扭轉(zhuǎn)探針臂的示意性說(shuō)明；其中當(dāng)兩個(gè)電極 在表面上嚙合時(shí)，彼此互相移動(dòng)；圖4，提供了在有孔的情況下，彎曲和扭轉(zhuǎn)探針臂的示意性說(shuō)明；圖5，提供了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的，非對(duì)稱(chēng)四點(diǎn)探針測(cè)量的輪廓說(shuō)明；圖6，描述了在沉積的支撐層形成圖案后的襯底；圖7，說(shuō)明了通過(guò)去除部分襯底，探針臂的形成；圖8，描述了為底切探針臂而進(jìn)行的襯底蝕刻；圖9，描述了導(dǎo)電層的沉積。
具體實(shí)施例方式在EP1095^2B1中詳細(xì)描述了多點(diǎn)探針的一般性技術(shù)，以及利用多點(diǎn)探針對(duì)測(cè)試 樣本的特定位置測(cè)試電性能的方法。該公開(kāi)文本和本發(fā)明的主題存在相似之處，這里也使 用了所有已述的技術(shù)和方法。圖1提供了測(cè)試樣本10上傳統(tǒng)的四點(diǎn)探針測(cè)量技術(shù)的整體說(shuō)明，其中探針臂21， 22，23和M的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)成直線結(jié)構(gòu)。在該示例中，測(cè)試樣本是雙層材料，其包括 具有不同特性的兩層。樣本頂層12通過(guò)結(jié)合表面15附著于樣本底層13。探針臂21和M 通過(guò)兩個(gè)探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)31和34提供電流。電流由從測(cè)試樣本表面11進(jìn)入 測(cè)試樣本10的電流線14代表。其他兩個(gè)探針臂22和23用于測(cè)量相應(yīng)的探針臂的特定區(qū) 域或接觸點(diǎn)32和33之間的電壓。在該特定示例中，a是31和32之間的間距，b是31和33之間的間距，c是32和 34之間的間距，以及d是33和34之間的間距。如果Pc是結(jié)合表面15的單位Ωπι2上特 定的接觸電阻(或接觸電阻系數(shù)或電阻面積之積)，那么&和&分別是樣本頂層12和樣 本底層13的電阻或?qū)与娮?；在由探針?1和M引入的電流I處，特定區(qū)域或接觸點(diǎn)32和 33之間的測(cè)量電壓V可以由下述關(guān)系建模和描述
V RtRb 1 (Rr(^fa) ^ id) ^ fb) ^ fc\].-- ρ Γ ^ — ^0 7γ -Κ γ-τ +In —
I Rt +Rb 2π{ΚΒ ^^λ) yAJ\ad)) ()其中Ktl(X)是修正的第二種零階貝塞爾函數(shù)，該函數(shù)伴隨遞增的任意變量X，快速 下降，并且λ是由下述給定的轉(zhuǎn)移長(zhǎng)度
為了增加多點(diǎn)探針測(cè)量的表面靈敏度和空間分辨率，以及同時(shí)避免負(fù)的尺度效 應(yīng)，則提出一種不同于上述尺度縮小的方法是必要的。一種方法是將探針臂的結(jié)構(gòu)從等距 變?yōu)榉菍?duì)稱(chēng)，如圖2中一般性示意所示。當(dāng)電流由探針臂22’的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)32’注 入時(shí)，電流注入點(diǎn)極近處的靜電電勢(shì)主要取決于樣本頂層12’的導(dǎo)電率。非對(duì)稱(chēng)探針臂結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)點(diǎn)為，在四個(gè)探針臂中的兩個(gè)之間，即圖2 —般性的 示意中的探針臂21’和22’，僅需要最小的電極探針臂距離。因此，該探針臂結(jié)構(gòu)對(duì)于使 上述尺度效應(yīng)最小化更加靈活，尤其是如果它和非對(duì)稱(chēng)或非單向探針臂結(jié)合使用。探針臂 21’ -23’中的任一個(gè)可以用于電流注入和電壓測(cè)量，第四個(gè)探針臂24’原則上可以放置在 測(cè)試樣本的任何地方，用作后門(mén)。根據(jù)建議的非對(duì)稱(chēng)探針臂結(jié)構(gòu)，可以調(diào)整上述與公式1和2相關(guān)的相關(guān)技術(shù)的特 定示例。通過(guò)定義上述間距，如果圖1中的探針臂34放置在距離其他三個(gè)探針臂更遠(yuǎn)的位 置，那么間距c和d將增加。對(duì)于足夠大的間距c和d來(lái)說(shuō)，上述公式1可以近似為
Γ VAsym RtRb \ (Rt fa^—7—= n r, ^λ0 — -K0 - +In -
I Rt +Rb 2π{ΚΒ1 UJ U;J Ka))(3)清楚地，當(dāng)利用非對(duì)稱(chēng)探針臂結(jié)構(gòu)時(shí)，可以很容易使用特定區(qū)域或接觸點(diǎn)32和33 之間的電壓VAsym和通過(guò)探針臂21注入的電流I獲得雙層(或多層)測(cè)試樣本的電性能。本發(fā)明的不同方面展示了在探針臂的縱向方向上延伸的拉長(zhǎng)式通孔的概念。當(dāng)在 測(cè)量中使用探針臂時(shí)，圖3-4被包括用以示意性說(shuō)明孔的工作方式?？梢岳斫?，圖3中探針 臂的扭轉(zhuǎn)已被夸大，其用于展示理想的技術(shù)效果。圖3示出了附著在支撐體315上的兩個(gè)探針臂311，其中實(shí)線輪廓350對(duì)應(yīng)于未 使用的探針臂的情況，而虛線輪廓351對(duì)應(yīng)于在測(cè)量中有效使用的探針臂的情況。探針臂 311具有接觸點(diǎn)321，其相對(duì)于垂直平分線313偏移。矢量ex，ey和ez的標(biāo)準(zhǔn)正交基在圖3 中定義，其中^平行于垂直平分線313，ey平行于接觸點(diǎn)321之間的連線。有效使用的探 針臂受與62方向平行的驅(qū)動(dòng)力分量影響，其實(shí)質(zhì)上產(chǎn)生兩種力矩，彎矩和扭矩。接觸點(diǎn)321 和支撐體315之間的偏移引起彎矩，而接觸點(diǎn)321和垂直平分線313之間的偏移引起扭矩。 接觸點(diǎn)321與垂直平分線313相比彼此距離更近，這導(dǎo)致當(dāng)有效使用探針臂時(shí)，兩個(gè)扭矩的 符號(hào)相反。因此，扭矩使得探針臂311變形，導(dǎo)致當(dāng)不使用探針臂311時(shí)，接觸點(diǎn)321彼此 更接近，這代表接觸點(diǎn)321的相反的橫向力矩。在圖4中，每個(gè)探針臀331具有縱向延伸，即與垂直平分線333平行的拉長(zhǎng)式通孔 3440在所有其他方面，探針臂331和支撐體335與圖3中說(shuō)明的對(duì)應(yīng)的元件313和315相 同。每個(gè)探針臂的孔344與接觸點(diǎn)341位于垂直平分線333的相對(duì)側(cè)?？?44將改變探針 臂331的結(jié)構(gòu)屬性使得，當(dāng)使用探針臂331時(shí)，即使還存在扭矩的情況下，基本消除每個(gè)探 針臂331的接觸點(diǎn)321的橫向移動(dòng)。結(jié)合圖5描述四點(diǎn)探針的優(yōu)選實(shí)施例。雖然該特殊實(shí)施例僅包括四個(gè)探針臂，但 是可以理解該實(shí)施例的一些，或所有優(yōu)點(diǎn)和特征也適用于具有未指定數(shù)量探針臂的多點(diǎn)探 針。
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圖5中示出了四點(diǎn)探針100的輪廓，該探針具有順序放置的四個(gè)探針臂 101-101”，。探針臂101-101”，通過(guò)接觸線202-202”，在其近端205-205”，連接至平面 支撐體105。每條接觸線202-202”’限定了沿著相應(yīng)的探針臂101-101”，縱向延伸的垂 直平分線203-203”’，該垂直平分線在與支撐體105限定的平面106平行的平面上。每個(gè) 探針臂101-101”，具有錐形元件207-207”，，并在遠(yuǎn)端206-206”，具有特定區(qū)域或接觸點(diǎn) 111-111”，，其中特定區(qū)域或接觸點(diǎn)111-111”，位于與接觸線202-202”，平行的線上。在該特殊優(yōu)選實(shí)施例中，特定區(qū)域或接觸點(diǎn)111-111”，位于錐形元件207-207”， 的最窄部分208-208”，處的尖形元件209-209”，上。進(jìn)一步，第一 101，和第三101”探針臂 具有錐形元件207’和207”，其相對(duì)于它們的垂直平分線203’和203”具有角度，即最窄部 分208，和208”相對(duì)于垂直平分線203，和203”偏移；定位錐形元件207，和207”使得特 定區(qū)域或接觸點(diǎn)111，和111”彼此的距離比它們所屬的探針臂101，和101”的平分線203， 和203”的距離更近。第二 101和第四101”，探針臂具有錐形元件207和207”，，其相對(duì)于垂直平分線 203和203”，0沒(méi)有任何角度，即最窄部分208和208”，沿著垂直平分線203和203”，對(duì)齊。 但是，尖形元件209和209”，相對(duì)于探針臂101和101”，的垂直平分線203和203”，偏移 設(shè)置。因此，所有特定區(qū)域或接觸點(diǎn)111-111”’相對(duì)于各個(gè)垂直平分線203-203”’偏移設(shè) 置，第一 101，和第三101”探針臂的偏移量比第二 101和第四101”，的大。這會(huì)使礙當(dāng)平行 于支撐體105的平面106的法線，彎曲移動(dòng)特定區(qū)域或接觸點(diǎn)111-111”’時(shí)，即當(dāng)探針100 用于測(cè)量中時(shí)，特定區(qū)域或接觸點(diǎn)111-111”’會(huì)垂直于垂直平分線203-203”’橫向移動(dòng)，這 和在圖3和4中進(jìn)一步解釋的一樣。通過(guò)拉長(zhǎng)式通孔204-204”’會(huì)在很大程度上消除該橫 向移動(dòng)，其中該通孔相對(duì)于垂直平分線203-203”’縱向延伸和偏移。每個(gè)探針臂101-101”’ 的孔204-204”’與對(duì)應(yīng)的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)111-111”’位于垂直平分線203-203”’的相對(duì) 側(cè)。四點(diǎn)探針100的特征允許高靈敏度測(cè)量，且特定區(qū)域或接觸點(diǎn)之間的最短距離低 于1 μ，并同時(shí)可以防止前述嚴(yán)重的尺度效應(yīng)。第一 101’和第二 101探針臂的特定區(qū)域或 接觸點(diǎn)之間的距離小于第二 101和第三101”探針臂之間的對(duì)應(yīng)距離，但是具有相同的數(shù)量 級(jí)。在替換實(shí)施例中，這兩個(gè)距離實(shí)質(zhì)上是相同的。第三101”和第四101”探針臂的特定 區(qū)域或接觸點(diǎn)之間的距離比第一二之間的距離大約大一個(gè)數(shù)量級(jí)。在操作中，外部定位設(shè)備使根據(jù)本發(fā)明制造的多點(diǎn)探針物理接觸測(cè)試樣本的表 面。一旦在測(cè)試樣本的表面和所有四個(gè)導(dǎo)電探針臂之間實(shí)現(xiàn)電接觸，則向?qū)щ娞结槺壑械?兩個(gè)施加電流，并測(cè)量?jī)蓚€(gè)其他導(dǎo)電臂之間對(duì)應(yīng)的電壓。施加電流和檢測(cè)電壓的方法可以 是本領(lǐng)域中任意公知的方法。在替換實(shí)施例中，第四探針臂101”’由后門(mén)替換(在圖5中 未示出)。原則上，后門(mén)可以放在測(cè)試樣本表面的任意位置，并替代一個(gè)探針臂。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一探針臂101’具有延伸部或錐形元件207’，其限定了提供特 定區(qū)域或接觸點(diǎn)111’的尖形遠(yuǎn)端或最窄的部分208’，其中該特定區(qū)域或接觸點(diǎn)111’相對(duì) 于垂直平分線203，偏移。第二探針臂101與第一探針臂101，并列放置，并在其遠(yuǎn)端206 具有與第一探針臂101’的延伸部207’適合的斜端面220。斜端面220限定了尖形梢端或 最窄的部分208’，該尖形梢端或最窄的部分208’組成了特定區(qū)域或接觸點(diǎn)111，其距離第 一探針臂101，的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)111，很近。
第二探針臂101也具有另一斜端面221，其相對(duì)于第一探針臂101，來(lái)說(shuō)拉于第二 探針臂101的垂直平分線203的另一側(cè)，其中另一斜端面207與第三探針臂101”的延伸部 或錐形元件207”適合。由于斜表面220和221借助延伸部207，和207”具有更近的間距， 因此三個(gè)第一探針臂101-101”的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)111-11”彼此間隔很近。進(jìn)一步，第二 探針臂101也具有其特定區(qū)域或接觸點(diǎn)111，該特定區(qū)域或接觸點(diǎn)111相對(duì)于垂直平分線 203偏移，并位于第三探針臂101”所在側(cè)。優(yōu)選實(shí)施例涉及制造多點(diǎn)探針，并結(jié)合圖6-9進(jìn)行描述。雖然在優(yōu)選實(shí)施例中僅 以?xún)蓚€(gè)探針臂為特征，但是可以理解所述方法可以用于制造具有任意數(shù)量探針臂的多點(diǎn)探 針。圖6中示出了制造的中間狀態(tài)的晶片410，例如半導(dǎo)體晶片的一部分。它示出了 由底層420覆蓋的襯底412的表面416，其可以電絕緣或半導(dǎo)電。底層420順次由承載層 421覆蓋，其或者電絕緣或半導(dǎo)電。在優(yōu)選實(shí)施例中，底層是二氧化硅，承載層是多晶硅。 可以通過(guò)本領(lǐng)域公知的技術(shù)，例如化學(xué)氣相沉積(CVD)，等離子體增強(qiáng)CVD(PECVD)，低壓 CVD(LPCVD)，電子回旋共振(ECR)或?yàn)R射，完成底層420和緊接的承載層421的沉積。在 替換實(shí)施例中，承載層421是由不定形硅的激光晶化產(chǎn)生的多晶硅，其由前述技術(shù)，例如 PECVD沉積在底層420上。作為替換，在另一優(yōu)選實(shí)施例中，襯底412和底層420是絕緣硅 (SOI)晶片，并且單晶硅用作承載層421的材料。如圖3所示，底層420和承載層421形成圖案并被蝕刻以形成橫梁401和402，其 分別具有圖5中探針臂101和102的特征和特點(diǎn)。橫梁不限于任意特殊形式或?qū)ΨQ(chēng)性；它 們可以是限定恰當(dāng)?shù)奶囟▍^(qū)域或接觸點(diǎn)的任意幾何形狀。通過(guò)形成光致抗蝕圖案來(lái)形成圖案(在圖6中未示出)，其限定了承載層421的頂 表面431上的兩個(gè)橫梁401和402。通過(guò)傳統(tǒng)的照相平版印刷光致抗蝕成型，曝光，顯影和 移除技術(shù)，形成光致抗蝕圖案。然后利用本領(lǐng)域公知的任何技術(shù)，例如干蝕刻，濕蝕刻，反應(yīng) 離子蝕刻(RIE)，以及先進(jìn)硅蝕刻(ASE)來(lái)蝕刻底層420和承載層421，直到從襯底412的 頂表面4 移除承載層421和底層420的未掩膜部分?？梢岳靡豁?xiàng)或幾項(xiàng)蝕刻技術(shù)在幾 個(gè)步驟中執(zhí)行蝕刻。在本發(fā)明的替換實(shí)施例中，利用高分辨率平版印刷方法，例如電子束平版印刷，聚 焦離子束平版印刷，原子力顯微鏡(AFM)平版印刷，激光平版印刷，UV平版印刷，或其組合 限定兩個(gè)橫梁401和402，或其一部分。作為該種特殊替換實(shí)施例的示例，可以使用聚焦離 子束平版印刷術(shù)以限定多點(diǎn)探針的最小部件或結(jié)構(gòu)，而其他高分辨率平版印刷方法用于較 大部件或結(jié)構(gòu)。如圖7所說(shuō)明的，一旦在底層420形成圖案，則部分移除襯底以釋放形成圖案的底 層420，形成兩個(gè)探針臂401，和402，。探針臂401，和402，分別具有和圖5中的探針臂 101和102相同的特征和特點(diǎn)。在優(yōu)選實(shí)施例中，如圖7所說(shuō)明的，移除襯底。通過(guò)在襯底412的頂表面和底表面 沉積氮化硅的保護(hù)層(在圖7中未示出)，實(shí)現(xiàn)移除。接下來(lái)，通過(guò)傳統(tǒng)的照相平版印刷光 致抗蝕成型，曝光，顯影和移除技術(shù)，在襯底的底表面形成光致抗蝕圖案。然后，利用反應(yīng) 離子蝕刻(RIE)，例如在包含SF6和&或類(lèi)似反應(yīng)物的等離子體中，在襯底的底表面上未掩 膜的區(qū)域移除氮化層，并利用包含氫氧化鉀(KOH)的蝕刻化學(xué)物質(zhì)或類(lèi)似化學(xué)物質(zhì)蝕刻襯
15底，直到自由延伸的探針臂401’和402’暴露出來(lái)。作為替換，在另一優(yōu)選實(shí)施例中，深反 應(yīng)離子蝕刻(DRIE)或ASE用于替代Κ0Η。利用RIE，或利用濕蝕刻從襯底的頂表面移除氮 化物的保護(hù)層，其中該濕蝕刻具有包括磷酸(H3PO4)的化學(xué)物質(zhì)或類(lèi)似化學(xué)物質(zhì)。多點(diǎn)探針的優(yōu)選實(shí)施例的一些基本特征可以在圖7中找到。第一探針臂401’具 有延長(zhǎng)部207’，其限定了尖端208’，并設(shè)置了相對(duì)于其垂直平分線203’偏移的特定區(qū)域或 接觸點(diǎn)111，。第二探針臂402，與第一探針臂401，并列放置，并在其遠(yuǎn)端206具有斜端面 220，該斜端面與第一探針臂401，的延長(zhǎng)部207，適合。斜端面220限定了尖形遠(yuǎn)端208，其 組成特定區(qū)域或接觸點(diǎn)111，其中該特定區(qū)域或接觸點(diǎn)111距離第一探針臂的特定區(qū)域或 接觸點(diǎn)111’很近。進(jìn)一步，第二探針臂102的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)111也相對(duì)于垂直平分線 203偏移設(shè)置。圖7也示出了第一探針臂401，的接觸線202，的端點(diǎn)，第一探針臂401，的 接觸線202的端點(diǎn)。第二探針臂402，也具有另一斜端面221，其與第一探針臂401，位于垂 直平分線203的相對(duì)側(cè)。進(jìn)一步，探針臂401，和402，具有縱向延伸的拉長(zhǎng)式通孔204，和 204，并相對(duì)于垂直平分線203’和203偏移。當(dāng)相對(duì)于支撐體105彎曲移動(dòng)探針臂，和垂直 于第一表面106移動(dòng)特定區(qū)域或接觸點(diǎn)111’和111時(shí)，該實(shí)施例在很大程度上，消除了移 動(dòng)特定區(qū)域或接觸點(diǎn)111’和111垂直于垂直平分線203’和203以及平行于第一表面106 的任意運(yùn)動(dòng)。圖8中說(shuō)明了為底切承載層421而進(jìn)行的底層的蝕刻。在該優(yōu)選實(shí)施例中，該蝕刻 步驟由干蝕刻方法執(zhí)行，例如各向同性RIE蝕刻。作為替換，可以通過(guò)緩沖氧化物蝕刻(bHF 或HF)或先進(jìn)氧化物蝕刻(AOE)實(shí)現(xiàn)底切。進(jìn)一步，在蝕刻之后，尖形元件209和209，不 再由底層420支撐，而僅由承載層421支撐。雖然在圖8中未示出，但是也可以借助類(lèi)似技 術(shù)或化學(xué)反應(yīng)，通過(guò)蝕刻襯底412，來(lái)獲得底層420的底切。圖9中示出了制造的最后階段，該階段包括在晶片410的頂表面上沉積導(dǎo)電層 422。導(dǎo)電層 422 由導(dǎo)電材料，例如 Au，Ag, Pt, Ni, Ta, Ti, Cr, Cu, Os, W, Mo, Ir, Pd, Cd, Re, 導(dǎo)電金剛石，金屬硅化物，導(dǎo)電陶瓷，或其組合組成。作為替換，導(dǎo)電層可以由高摻雜的半導(dǎo) 體材料組成。導(dǎo)電層422可以利用電子束蒸發(fā)，或本領(lǐng)域公知的任意其他類(lèi)似技術(shù)沉積。由 于底層420的底切，導(dǎo)電層422不會(huì)在兩個(gè)探針臂之間產(chǎn)生導(dǎo)電路徑，從而形成兩個(gè)絕緣但 導(dǎo)電的探針臂401”和402”。探針臂401”和402”的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)現(xiàn)在可以電連接至 外部定位和測(cè)量設(shè)備(圖9中未示出)。如圖9所示，導(dǎo)電層的沉積產(chǎn)生襯底上的電極。在優(yōu)選實(shí)施例中，這些電極用于導(dǎo) 電探針臂的有效監(jiān)護(hù)，以顯著減少漏阻抗以及，因此增加本發(fā)明的測(cè)量精度。一組本發(fā)明的特征點(diǎn)1、一種用于對(duì)測(cè)試樣本的多個(gè)特定位置進(jìn)行電性能測(cè)試的多點(diǎn)探針，所述多點(diǎn)探 針包括(a)限定第一表面的支撐體；(b)多數(shù)個(gè)第一導(dǎo)電探針臂，每個(gè)所述探針臂定義了近端和遠(yuǎn)端，所述探針臂在所 述近端連接至所述支撐體，并且所述遠(yuǎn)端從所述支撐體自由延伸，使所述探針臂獨(dú)立彎曲 運(yùn)動(dòng)；所述探針臂和所述支撐體一起限定每個(gè)所述探針臂和所述支撐體之間的接觸線，每 條所述接觸線限定了與所述第一表面平行的垂直平分線；(c)所述導(dǎo)電探針臂源自生產(chǎn)所述多點(diǎn)探針的工藝，其中該工藝包括在支撐晶片體上產(chǎn)生與所述支撐晶片體正面接觸的所述導(dǎo)電探針臂，并移除所述晶片體的一部分，其 中該晶片體提供所述支撐體，并提供從所述支撐體自由延伸的所述導(dǎo)電探針臂；(d)每個(gè)所述探針臂限定了與其垂直平分線垂直，并與其和所述支撐體的接觸線 平行的最大寬度，以及與其垂直平分線和其與所述支撐體的接觸線垂直的最大厚度，所述 最大寬度與所述最大厚度的比例限定在0. 5-20的范圍內(nèi)，例如1-10，優(yōu)選1-3，每個(gè)所述探 針臂在其遠(yuǎn)端具有特定區(qū)域或接觸點(diǎn)，用于接觸所述測(cè)試樣本的所述多個(gè)特定位置中的一 個(gè)特定位置；以及(e)至少一個(gè)所述探針臂具有用于限定尖形遠(yuǎn)端的延伸部，該尖形遠(yuǎn)端提供相對(duì) 于所述探針臂的垂直平分線偏移的所述探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)。2、如點(diǎn)1所述的多點(diǎn)探針，其中另一個(gè)所述探針臂與所述一個(gè)探針臂并列放置， 并在其遠(yuǎn)端具有與所述一個(gè)探針臂的所述延伸部適合的斜端面，且限定了組成其特定區(qū)域 或接觸點(diǎn)的尖形遠(yuǎn)端，其中該特定區(qū)域或接觸點(diǎn)與所述一個(gè)探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)距 離很近。3、如點(diǎn)2所述的多點(diǎn)探針，其中所述其他探針臂的所述特定區(qū)域或接觸點(diǎn)相對(duì)于 其垂直平分線偏移設(shè)置。4、如點(diǎn)1-3所述的多點(diǎn)探針，其中至少一個(gè)所述探針臂進(jìn)一步具有縱向延伸并相 對(duì)于所述至少一個(gè)探針臂的垂直平分線偏移的拉長(zhǎng)式通孔，用于在相對(duì)于所述支撐體柔性 移動(dòng)所述探針臂，以及垂直于所述第一表面移動(dòng)所述特定區(qū)域或接觸點(diǎn)時(shí)，在很大程度上 消除垂直于探針臂垂直平分線和平行于所述第一表面的任何運(yùn)動(dòng)。5、如點(diǎn)1-4中任一項(xiàng)所述的多點(diǎn)探針，其中所述多個(gè)第一導(dǎo)電探針臂是單向的。6、如點(diǎn)1-5任一項(xiàng)所述的多點(diǎn)探針，其中在所述導(dǎo)電探針臂的第一探針臂的所述 特定區(qū)域或接觸點(diǎn)和所述導(dǎo)電探針臂的第二探針臂的所述特定區(qū)域或接觸點(diǎn)之間限定了 第一距離，在所述第一探針臂的所述正交平分線和所述第二探針臂的所述正交平分線之間 限定了第二距離，它們一起定義了一對(duì)距離，并且所述第一距離小于所述第二距離。7、如點(diǎn)1-6所述的多點(diǎn)探針，其中三個(gè)所述導(dǎo)電探針臂順序放置在所述支撐體 上，并由與所述一對(duì)距離對(duì)應(yīng)的第一間距和也與所述一對(duì)距離對(duì)應(yīng)的第二間距分隔開(kāi)，其 中在所述第一間距和所述第二間距的每一個(gè)中，所述第一距離小于所述第二距離。8、如點(diǎn)1-7所述的多點(diǎn)探針，其中所述第一間距的所述第一距離基本與所述第二 間距的所述第一距離相同。9、如點(diǎn)1-8所述的多點(diǎn)探針，其中所述第一間距的所述第一距離基本與所述第二 間距的所述第一距離不同。10、如點(diǎn)1-9所述的多點(diǎn)探針，其中所述第一間距的所述第一距離在Inm至 120 μ m, 40nm至60 μ m，80nm至30 μ m，禾口 /或160nm至15 μ m的范圍內(nèi)，優(yōu)選是200nm，并且 所述第二間距的所述第一距離在Inm至120 μ m, 40nm至60 μ m，80nm至30 μ m，和/或160nm 至15 μ m的范圍內(nèi)，優(yōu)選是200nm。11、如點(diǎn)1-10所述的多點(diǎn)探針，其中所述第一間距的所述第一距離在Inm至 IOOnm, IOOnm M 300nm, 300nm M 1 μ m, 1 μ m M 5 μ m, 5 μ m M 20 μ m, 20 μ m M 120 μ m ^ 范圍內(nèi)，所述第二間距的所述第一距離在Inm至lOOnm，IOOnm至300nm，300nm至1 μ m，1 μ m 至5 μ m，5 μ m至20 μ m，或20 μ m至120 μ m的范圍內(nèi)。
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12、如點(diǎn)7-11所述的多點(diǎn)探針，其中另一個(gè)所述導(dǎo)電探針臂和所述三個(gè)導(dǎo)電探針 臂的序列順序放置，并通過(guò)對(duì)應(yīng)于所述一對(duì)距離的第三間距與所述三個(gè)導(dǎo)電探針臂中最接 近的分隔開(kāi)，所述第三間距具有第一距離，其比所述第一間距的所述第一距離和所述第二 間距的所述第一距離大。13、如點(diǎn)12所述的多點(diǎn)探針，其中所述第三間距具有第一距離，其比所述第一間 距的所述第一距離和所述第二間距的所述第一距離大的倍數(shù)在2至1000，5至800，10至 600，和/或20至400的范圍內(nèi)，優(yōu)選是40。14、如點(diǎn)12和13所述的多點(diǎn)探針，其中所述第三間距具有第一距離，其比所述第 一間距的所述第一距離和所述第二間距的所述第一距離大的倍數(shù)在3至10，10至30，30至 90，90 至 300，300 至 1000，IO3 至 IO4, IO4 至 IO5, IO5 至 IO6, IO6 至 IO7,或者 IO7 至 IO8 的范圍內(nèi)。15、如點(diǎn)1-14所述的多點(diǎn)探針，其中所述多個(gè)第一導(dǎo)電探針臂為多層，并為每個(gè) 所述探針臂定義了頂層和底層，所述底層連接至所述支撐體，而所述頂層連接至所述底層， 并與所述支撐體位于所述底層的相對(duì)側(cè)，并且如果所有拉長(zhǎng)式通孔被忽略，那么每個(gè)所述 頂層和所述底層基本都是矩形橫截面，并且將寬度的尺寸定義為所述矩形橫截面的連線 之間的距離，其中該矩形橫截面的連線垂直于所述支撐體所述第一表面的平面；將深度的 尺寸定義為所述矩形橫截面的連線之間的距離，其中該矩形橫截面的連線平行于所述支撐 體第一表面的平面；以及將長(zhǎng)度的尺寸定義為所述導(dǎo)電探針臂的所述近端至所述導(dǎo)電探針 臂的所述遠(yuǎn)端之間的距離。16、如點(diǎn)15所述的多點(diǎn)探針，其中每個(gè)所述導(dǎo)電探針臂的所述頂層的深度小于或 基本等于所述底層的深度。17、如點(diǎn)15和16所述的多點(diǎn)探針，其中每個(gè)所述導(dǎo)電探針臂的所述頂層的寬度大 于或基本等于所述底層的寬度。18、如點(diǎn)1-17所述的多點(diǎn)探針，其中所述多個(gè)第一導(dǎo)電探針臂的所述底層的所述 長(zhǎng)度與所述寬度的比在500 1至2 1的范圍內(nèi)，例如比例為50 1和5 1，優(yōu)選應(yīng)用 的比例為5 1。19、如點(diǎn)1-18所述的多點(diǎn)探針，其中所述多個(gè)第一導(dǎo)電探針臂的所述底層的所述 寬度與所述深度的比落在20 1至1 5的范圍內(nèi)，優(yōu)選應(yīng)用的比例為2 1。20、如點(diǎn)1-19所述的多點(diǎn)探針，其中至少一個(gè)所述導(dǎo)電探針臂具有從所述導(dǎo)電探 針臂的所述遠(yuǎn)端延伸的錐形元件。21、如點(diǎn)1-20所述的多點(diǎn)探針，其中至少一個(gè)所述導(dǎo)電探針臂具有從所述導(dǎo)電探 針臂的所述遠(yuǎn)端延伸的錐形元件，所述錐形元件是多層，并定義了錐形頂層和錐形底層，其 分別是所述導(dǎo)電探針臂的所述頂層和所述底層的延伸部；所述特定區(qū)域或接觸點(diǎn)位于所述 錐形元件上。22、如點(diǎn)1-21所述的多點(diǎn)探針，其中至少一個(gè)所述導(dǎo)電探針臂具有尖形元件，其 從所述導(dǎo)電探針臂的所述遠(yuǎn)端處的區(qū)域、點(diǎn)或錐形元件延伸，并且所述特定區(qū)域或接觸點(diǎn) 位于所述尖形元件上。23、如點(diǎn)1-22所述的多點(diǎn)探針，其中所述多個(gè)第一導(dǎo)電探針臂具有的所述長(zhǎng)度在 IOOnm至2mm的范圍內(nèi)，優(yōu)選具有IOym的長(zhǎng)度。
24、如點(diǎn)1-23所述的多點(diǎn)探針，其中支撐體是陶瓷材料。25、如點(diǎn)1-23所述的多點(diǎn)探針，其中支撐體是半導(dǎo)體材料。26、如點(diǎn)25所述的多點(diǎn)探針，其中所述半導(dǎo)材料包括Ge，Si或其任意組合。27、如點(diǎn)116所述的多點(diǎn)探針，其中所述底層是介電材料或半導(dǎo)體。28、如點(diǎn)27所述的多點(diǎn)探針，其中所述介電材料或半導(dǎo)體包括Si02。29、如點(diǎn)1- 所述的多點(diǎn)探針，其中所述頂層是導(dǎo)電層。30、如點(diǎn)1- 所述的多點(diǎn)探針，其中所述頂層包括導(dǎo)電層和承載層，所述承載層 與所述底層接觸，而所述導(dǎo)電層連接至所述承載層，并與所述底層位于所述承載層的相對(duì) 側(cè)。31、如點(diǎn)四和30所述的多點(diǎn)探針，其中所述導(dǎo)電層包括導(dǎo)電材料，例如Au，Ag，Pt， Ni，Ta，Ti，Cr，Cu，Os, W，Mo，Ir，Pd，Cd，Re，導(dǎo)電金剛石，金屬硅化物，導(dǎo)電陶瓷或其任意組
口 O32、如點(diǎn)30和31所述的多點(diǎn)探針，其中所述承載層包括半導(dǎo)體材料，例如晶體硅 或多晶硅，介電材料，金屬或合金。33、一種用于對(duì)測(cè)試樣本的特定位置進(jìn)行電性能測(cè)試的多點(diǎn)測(cè)試裝置，包括(i)用于接收和支撐所述測(cè)試樣本的裝置；(ii)電性能測(cè)試裝置，其包括用于產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)的發(fā)電裝置和用于檢測(cè)測(cè)量信號(hào) 的電測(cè)量裝置；(iii)多點(diǎn)探針，包括(a)限定第一表面的支撐體；(b)多數(shù)個(gè)第一導(dǎo)電探針臂，每個(gè)所述探針臂定義了近端和遠(yuǎn)端，所述探針臂在所 述近端連接至所述支撐體，并且所述遠(yuǎn)端從所述支撐體自由延伸，使所述探針臂獨(dú)立彎曲 運(yùn)動(dòng)；所述探針臂和所述支撐體一起限定每個(gè)所述探針臂和所述支撐體之間的接觸線，每 條所述接觸線限定了與所述第一表面平行的垂直平分線；(c)所述導(dǎo)電探針臂源自生產(chǎn)所述多點(diǎn)探針的工藝，其中該工藝包括在支撐晶片 體上產(chǎn)生與所述支撐晶片體正面接觸的所述導(dǎo)電探針臂，并移除所述晶片體的一部分，其 中該晶片體提供所述支撐體，并提供從所述支撐體自由延伸的所述導(dǎo)電探針臂；(d)每個(gè)所述探針臂限定了與其垂直平分線垂直，并與其和所述支撐體的接觸線 平行的最大寬度，以及與其垂直平分線和其與所述支撐體的接觸線垂直的最大厚度，所述 最大寬度與所述最大厚度的比例限定在0. 5-20的范圍內(nèi)，例如1-10，優(yōu)選1-3，每個(gè)所述探 針臂在其遠(yuǎn)端具有特定區(qū)域或接觸點(diǎn)，用于接觸所述測(cè)試樣本的所述多個(gè)特定位置中的一 個(gè)特定位置；以及(e)至少一個(gè)所述探針臂具有用于限定尖形遠(yuǎn)端的延伸部，該尖形遠(yuǎn)端提供相對(duì) 于所述探針臂的垂直平分線偏移的所述探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)。(f)所述多點(diǎn)探針與所述電性能測(cè)試裝置通信；以及(iv)往復(fù)裝置，用于相對(duì)于所述測(cè)試樣本移動(dòng)所述多點(diǎn)探針，使得所述導(dǎo)電探針 臂與所述測(cè)試樣本的所述特定位置接觸，用于執(zhí)行所述電性能的測(cè)試。34、如點(diǎn)33所述的多點(diǎn)測(cè)試裝置，其中所述多點(diǎn)測(cè)試裝置進(jìn)一步包括后門(mén)，用于 將所述電性能測(cè)試裝置連接至所述測(cè)試樣本，所述后門(mén)尤其適用于和多點(diǎn)探針結(jié)合使用，其中所述多點(diǎn)探針具有至少三個(gè)用于對(duì)測(cè)試樣本電性能進(jìn)行測(cè)試的導(dǎo)電探針臂。35、如點(diǎn)33和34所述的多點(diǎn)測(cè)試裝置，其中所述電性能測(cè)試裝置進(jìn)一步包括用于 探測(cè)所述測(cè)試樣本的電性能的裝置。36、如點(diǎn)33-35所述的多點(diǎn)測(cè)試裝置，其中所述往復(fù)裝置進(jìn)一步包括保持裝置，用 于所述多點(diǎn)探針的所述裝置。37、如點(diǎn)33-36所述的多點(diǎn)測(cè)試裝置，進(jìn)一步包括用于在所述測(cè)試樣本上放置所 述保持裝置并記錄所述保持裝置相對(duì)于所述測(cè)試樣本位置的裝置。38、如點(diǎn)33-37所述的多點(diǎn)測(cè)試裝置，其中所述用于放置的裝置包括在所有空間 方向上，即在與所述測(cè)試樣本共面的方向和垂直于所述測(cè)試樣本的方向上的可操作性。39、如點(diǎn)33-38所述的多點(diǎn)測(cè)試裝置，其中所述用于放置的裝置進(jìn)一步包括用于 所述保持裝置角運(yùn)動(dòng)的裝置，用以為所述多點(diǎn)探針的所述裝置提供角位置。40、如點(diǎn)33-39所述的多點(diǎn)測(cè)試裝置，其中所述用于放置的裝置進(jìn)一步包括用于 所述保持裝置沿著平行于所述測(cè)試樣本表面的軸角運(yùn)動(dòng)的裝置，例如用以為所述多點(diǎn)探針 的所述裝置提供角位置。41、如點(diǎn)33-40所述的多點(diǎn)測(cè)試裝置，其中所述用于放置的裝置進(jìn)一步包括用于 所述保持裝置沿著垂直于所述測(cè)試樣本表面的軸角運(yùn)動(dòng)的裝置，例如用以為所述多點(diǎn)探針 的所述裝置提供角位置。42、如點(diǎn)33-41所述的多點(diǎn)測(cè)試裝置，其中所述用于放置的裝置進(jìn)一步包括用于 感測(cè)所述測(cè)試樣本和所述多點(diǎn)探針的所述裝置之間接觸的裝置。43、如點(diǎn)33-42所述的多點(diǎn)測(cè)試裝置，其中所述多點(diǎn)探針進(jìn)一步包括點(diǎn)2_32中任 一項(xiàng)的任意特征。44、一種生產(chǎn)多點(diǎn)探針的方法，包括下述步驟⑴生產(chǎn)晶片體；(ii)生產(chǎn)多個(gè)第一導(dǎo)電探針臂，其與所述晶片體共面且面對(duì)放置；以及(iii)移除一部分所述晶片體，用于提供所述導(dǎo)電探針臂，其從所述晶體片的所述 未移除部分自由延伸，所述晶片體組成支撐體，所述導(dǎo)電探針臂從所述支撐體自由延伸。45、如點(diǎn)44所述的生產(chǎn)多點(diǎn)探針的方法，其中將導(dǎo)電探針臂與支撐晶片體共面且 面對(duì)放置的技術(shù)包括精密加工技術(shù)，平板色譜技術(shù)，CMOS技術(shù)，厚膜技術(shù)，薄膜技術(shù)或其組
I=I O46、如點(diǎn)44和45所述的生產(chǎn)多點(diǎn)探針的方法，所述多個(gè)第一導(dǎo)電探針臂是多層 的。47、如點(diǎn)44-46所述的生產(chǎn)多點(diǎn)探針的方法，其中通過(guò)下述工藝，即化學(xué)氣相沉積 (CVD)，等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)，電子回旋共振(ECR)或?yàn)R射，機(jī)械研磨，蝕刻， 高分辨率平版印刷法諸如UV平版印刷術(shù)，電子束平版印刷術(shù)，原子力顯微鏡(AFM)平版印 刷術(shù)，聚焦離子束(FIB)和/或激光平版印刷術(shù)提供所述多個(gè)第一導(dǎo)電探針臂。48、如點(diǎn)44-47所述的方法，所述多點(diǎn)探針具有如點(diǎn)1_43中任一項(xiàng)所述多點(diǎn)探針 的任意特征。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)測(cè)試樣本的多個(gè)特定位置進(jìn)行電性能測(cè)試的多點(diǎn)探針，所述多點(diǎn)探針包括(a)限定第一表面的支撐體；(b)多個(gè)第一導(dǎo)電探針臂，每個(gè)所述探針臂定義了近端和遠(yuǎn)端，所述探針臂在所述近端 連接至所述支撐體，并且所述遠(yuǎn)端從所述支撐體自由延伸，使所述探針臂獨(dú)立柔性運(yùn)動(dòng)；所 述探針臂和所述支撐體一起限定每個(gè)所述探針臂和所述支撐體之間的接觸線，每條所述接 觸線限定了與所述第一表面平行的垂直平分線；(c)所述導(dǎo)電探針臂源自生產(chǎn)所述多點(diǎn)探針的工藝，其中該工藝包括在支撐晶片體上 產(chǎn)生與所述支撐晶片體正面接觸的所述導(dǎo)電探針臂，并移除所述晶片體的一部分，其中該 晶片體的一部分提供所述支撐體，并提供從所述支撐體自由延伸的所述導(dǎo)電探針臂；(d)每個(gè)所述探針臂限定了與其垂直平分線垂直并與其和所述支撐體的接觸線平行的 最大寬度，以及與其垂直平分線和其與所述支撐體的接觸線垂直的最大厚度，所述最大寬 度與所述最大厚度的比例限定在0. 5-20的范圍內(nèi)，例如1-10，優(yōu)選1-3，每個(gè)所述探針臂在 其遠(yuǎn)端具有特定區(qū)域或接觸點(diǎn)，用于接觸所述測(cè)試樣本的所述多個(gè)特定位置中的一個(gè)特定 位置；以及(e)至少一個(gè)所述探針臂具有用于限定尖形遠(yuǎn)端的延伸部，該延伸部提供相對(duì)于所述 探針臂的垂直平分線偏移定位的所述探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的多點(diǎn)探針，其中另一個(gè)所述探針臂與所述一個(gè)探針臂并列放 置，并在其遠(yuǎn)端具有與所述一個(gè)探針臂的所述延伸部適合的斜端面，且限定了組成其特定 區(qū)域或接觸點(diǎn)的尖形遠(yuǎn)端，其中該特定區(qū)域或接觸點(diǎn)與所述一個(gè)探針臂的所述特定區(qū)域或 接觸點(diǎn)距離很近。
3.如權(quán)利要求2所述的多點(diǎn)探針，其中所述其他探針臂的所述特定區(qū)域或接觸點(diǎn)相對(duì) 于其垂直平分線偏移設(shè)置。
4.如權(quán)利要求1-3所述的多點(diǎn)探針，其中至少一個(gè)所述探針臂進(jìn)一步具有縱向延伸并 相對(duì)于所述至少一個(gè)探針臂的垂直平分線偏移的拉長(zhǎng)式通孔，用于在相對(duì)于所述支撐體柔 性移動(dòng)所述探針臂，以及垂直于所述第一表面移動(dòng)所述特定區(qū)域或接觸點(diǎn)時(shí)，在很大程度 上消除垂直于探針臂垂直平分線和平行于所述第一表面的任何運(yùn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的多點(diǎn)探針，其中所述多個(gè)第一導(dǎo)電探針臂從所述支 撐體單向延伸。
6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的多點(diǎn)探針，其中在所述導(dǎo)電探針臂的第一探針臂的所 述特定區(qū)域或接觸點(diǎn)和所述導(dǎo)電探針臂的第二探針臂的所述特定區(qū)域或接觸點(diǎn)之間限定 了第一距離，在所述第一探針臂的所述正交平分線和所述第二探針臂的所述正交平分線之 間限定了第二距離，第一距離與第二距離一起定義了一對(duì)距離，并且所述第一距離小于所 述第二距離。
7.如權(quán)利要求6所述的多點(diǎn)探針，其中三個(gè)所述導(dǎo)電探針臂順序放置在所述支撐體 上，并由與所述一對(duì)距離對(duì)應(yīng)的第一間距和也與所述一對(duì)距離對(duì)應(yīng)的第二間距分隔開(kāi)，其 中在所述第一間距和所述第二間距的每一個(gè)中，所述第一距離小于所述第二距離。
8.如權(quán)利要求7所述的多點(diǎn)探針，其中另一個(gè)所述導(dǎo)電探針臂和所述三個(gè)導(dǎo)電探針臂 的序列順序放置，并通過(guò)對(duì)應(yīng)于所述一對(duì)距離的第三間距與所述三個(gè)導(dǎo)電探針臂中最接近的分隔開(kāi)，所述第三間距具有第一距離，該第一距離比所述第一間距的所述第一距離和所 述第二間距的所述第一距離大。
9.如權(quán)利要求4-8所述的多點(diǎn)探針，其中所述多個(gè)第一導(dǎo)電探針臂為多層，并為每個(gè) 所述探針臂定義了頂層和底層，所述底層連接至所述支撐體，而所述頂層連接至所述底層， 并與所述支撐體位于所述底層的相對(duì)側(cè)，并且如果不考慮所有拉長(zhǎng)式通孔，那么每個(gè)所述 頂層和所述底層基本都是矩形橫截面，并且將寬度的尺寸定義為所述矩形橫截面的垂直 于所述支撐體所述第一表面的平面的直線之間的距離；將深度的尺寸定義為所述矩形橫截 面的平行于所述支撐體第一表面的平面的直線之間的距離；以及將長(zhǎng)度的尺寸定義為所述 導(dǎo)電探針臂的所述近端至所述導(dǎo)電探針臂的所述遠(yuǎn)端之間的距離。
10.一種用于對(duì)測(cè)試樣本的特定位置進(jìn)行電性能測(cè)試的多點(diǎn)測(cè)試裝置，包括(i)用于接收和支撐所述測(cè)試樣本的裝置；( )電性能測(cè)試裝置，其包括用于產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)的發(fā)電裝置和用于檢測(cè)測(cè)量信號(hào)的電 測(cè)量裝置；(iii)多點(diǎn)探針，包括(g)限定第一表面的支撐體；(h)多數(shù)個(gè)第一導(dǎo)電探針臂，每個(gè)所述探針臂定義了近端和遠(yuǎn)端，所述探針臂在所述近 端連接至所述支撐體，并且所述遠(yuǎn)端從所述支撐體自由延伸，使所述探針臂獨(dú)立柔性運(yùn)動(dòng)； 所述探針臂和所述支撐體一起限定每個(gè)所述探針臂和所述支撐體之間的接觸線，每條所述 接觸線限定了與所述第一表面平行的垂直平分線；(i)所述導(dǎo)電探針臂源自生產(chǎn)所述多點(diǎn)探針的工藝，其中該工藝包括在支撐晶片體上 產(chǎn)生與所述支撐晶片體正面接觸的所述導(dǎo)電探針臂，并移除所述晶片體的一部分，其中該 晶片體的一部分提供所述支撐體，并提供從所述支撐體自由延伸的所述導(dǎo)電探針臂；(j)每個(gè)所述探針臂限定了與其垂直平分線垂直并與其和所述支撐體的接觸線平行的 最大寬度，以及與其垂直平分線和其與所述支撐體的接觸線垂直的最大厚度，所述最大寬 度與所述最大厚度的比例限定在0. 5-20的范圍內(nèi)，例如1-10，優(yōu)選1-3，每個(gè)所述探針臂在 其遠(yuǎn)端具有特定區(qū)域或接觸點(diǎn)，用于接觸所述測(cè)試樣本的所述多個(gè)特定位置中的一個(gè)特定 位置；以及(k)至少一個(gè)所述探針臂具有用于限定尖形遠(yuǎn)端的延伸部，該延伸部提供相對(duì)于所述 探針臂的垂直平分線偏移的所述探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)。(1)所述多點(diǎn)探針與所述電性能測(cè)試裝置通信；以及(iv)往復(fù)裝置，用于相對(duì)于所述測(cè)試樣本移動(dòng)所述多點(diǎn)探針，使得所述導(dǎo)電探針臂與 所述測(cè)試樣本的所述特定位置接觸，用于執(zhí)行所述電性能測(cè)試。
11.如權(quán)利要求10所述的多點(diǎn)測(cè)試裝置，其中所述多點(diǎn)測(cè)試裝置進(jìn)一步包括后門(mén)，用 于將所述電性能測(cè)試裝置連接至所述測(cè)試樣本，所述后門(mén)尤其適用于和多點(diǎn)探針結(jié)合使 用，其中所述多點(diǎn)探針具有至少三個(gè)用于對(duì)測(cè)試樣本電性能進(jìn)行測(cè)試的導(dǎo)電探針臂。
12.如權(quán)利要求10-11所述的多點(diǎn)測(cè)試裝置，其中所述多點(diǎn)探針進(jìn)一步包括如權(quán)利要 求2-9中任一項(xiàng)的任意特征。
13.—種生產(chǎn)多點(diǎn)探針的方法，包括下述步驟(i)生產(chǎn)晶片體；(ii)生產(chǎn)多個(gè)第一導(dǎo)電探針臂，其與所述晶片體共面且面對(duì)放置；以及(iii)移除一部分所述晶片體，用于提供所述導(dǎo)電探針臂，所述導(dǎo)電探針臂從所述晶體 片的所述未移除部分自由延伸，所述晶片體組成支撐體，所述導(dǎo)電探針臂從所述支撐體自 由延伸。
14.如權(quán)利要求13所述的生產(chǎn)多點(diǎn)探針的方法，其中將導(dǎo)電探針臂與支撐晶片體共面 且面對(duì)放置的技術(shù)包括精密加工技術(shù)、平板色譜技術(shù)、CMOS技術(shù)、厚膜技術(shù)、薄膜技術(shù)或其組合。
15.如權(quán)利要求13和14所述的方法，所述多點(diǎn)探針具有如權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所 述的多點(diǎn)探針的任意特征。
全文摘要
用于對(duì)測(cè)試樣本的多個(gè)特定位置進(jìn)行電性能測(cè)試的多點(diǎn)探針包括用于限定第一表面的支撐體，多個(gè)第一導(dǎo)電探針臂(101-101”’)，每個(gè)探針臂定義了近端和遠(yuǎn)端。探針臂在近端連接至支撐體(105)，遠(yuǎn)端從支撐體自由延伸，使探針臂獨(dú)立彎曲運(yùn)動(dòng)。每個(gè)探針臂定義了垂直于其垂直平分線并平行于它和支撐體的接觸線的最大寬度，以及垂直于其垂直平分線和其與支撐體的接觸線的最大厚度。每個(gè)探針臂在其遠(yuǎn)端具有特定區(qū)域或接觸點(diǎn)(111-111”’)，用于接觸測(cè)試樣本的多個(gè)特定位置中的一個(gè)特定位置。至少一個(gè)探針臂具有用于限定尖形遠(yuǎn)端的延伸部，該尖形遠(yuǎn)端用于提供相對(duì)于探針臂的垂直平分線偏移的探針臂的特定區(qū)域或接觸點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R1/073GK102099694SQ200980128361
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
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