[發明專利]用于測試測試樣品電氣性能的探針和相關的接近探測器

有效

• 申請號: 201880071948.2
• 申請日: 2018-11-15
• 公開（公告）號: CN111316110B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: F·W·奧斯特貝格;D·H·彼得森;H·H·亨里克森;A·卡利亞尼;O·漢森;P·F·尼爾森
• 申請（專利權）人: 卡普雷斯股份有限公司
• 主分類號: G01R1/067
• 分類號: G01R1/067
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉鋒

一種用于材料和半導體晶片的直接納米和微米級電氣表征的探針。探針包括探針主體、從探針主體延伸的第一懸臂以及從探針主體延伸的第一熱探測器。熱探測器用于相對于測試樣品定位懸臂。

說明書

本發明涉及一種使探針與測試樣品接觸以測試測試樣品的電氣性能的方法，具體地，本發明涉及一種具有熱探測器的微懸臂式多點探針。此外，本發明涉及一種用于測試測試樣品的電氣性能的系統，一種用于重新調整熱探測器的測量以補償幾何變化的方法，以及一種用于確定熱探測器與測試樣品之間的接近度的方法。

測試樣品也可以由半導體晶片組成，所述半導體晶片的頂部具有薄的平面連續導電膜或形成的薄的多層堆疊，例如磁隧道結(MTJ)。

測試樣品還可以是具有例如利用多個CMOS晶體管實現的集成CMOS電路的硅半導體晶片。在這種情況下，樣品可能含有特定的測試墊，其中一部分導電膜或被測的堆疊專門用于電氣表征。測試墊也可以由密集的finFET晶體管陣列構成。

多點探針測量和測試例程(諸如四點探針測量)也稱為四端子感應，其中電阻抗測量技術使用分開的一對載流電極和電壓感應電極(帶尖端的接觸探針，用于接觸測試樣品)。

當進行用于確定測試樣品的電氣性能的電阻測量時，使包括用于建立與測試表面的電氣接觸的一或多個電極的測試探針與測試表面接觸。

微型四點探針的示例在EP2293086中公開，所述公開內容通過引用并入本申請中。EP2293086中公開的探針包括從探針主體延伸的四個懸臂。

探針是測試裝置或系統的一部分，所述測試裝置或系統包括用于移動探針使所述探針與測試樣品接觸的致動器，所述測試樣品放置在測試裝置中。

尺寸以微米或納米為單位，并且重要的是要使尖端(接觸探針的尖端端部)受控且精確地著落在測試樣品上，使得當致動器停止時，尖端在測試樣品表面的至少200nm內，并且優選地在測試樣品表面的±50nm內。

受控的著落可以防止電極斷裂，以及測試樣品被探針碎屑污染，并且可以建立良好的穩定歐姆接觸。

可以使用應變儀探測器(機械接觸探測)或通過測量例如多個接觸探針之間的電阻抗來使用電接觸探測來控制探針的著落，例如，即，當多個接觸探針之間的阻抗降低時，可以假定接觸探針與測試樣品接觸，并且電流在至少兩個接觸探針之間在測試樣品中流動。

這些著落或接觸測試樣品的方法中的每個都具有諸如相對較大的總占地面積之類的缺點，如在基于應變儀的表面探測的情況下，相對于電氣探測，這需要額外的懸臂來接觸樣品表面。較大的占用空間意味著樣品與探針接觸時污染更高。另一方面，對于測試樣品的非導電表面(或氧化表面)，電氣探測無效，從而限制了其適用性。

在US7186019中公開了使用熱來測量跨氣隙的距離的示例，所述公開通過引用并入本公開。然而，US7186019中的設備沒有用于測量測試樣品的電氣性能的接觸探針，并且設備也沒有與測試樣品接觸。

本發明的一個目的是減少上述缺點中的至少一些。

根據本發明的第一方面，通過以下方式獲得上述目的和優點以及許多其它目的和優點，它們將從本發明的描述中顯而易見：

一種使探針接近測試樣品以測試所述測試樣品的電氣性能的方法，所述方法包括：

提供具有限定用于支撐第一懸臂的平坦表面的探針主體的探針，和第一熱探測器，

-所述第一懸臂在所述平坦表面支撐的第一近端與與所述第一近端相對的第一遠端之間以相對于所述平坦表面共面的關系從所述探針主體延伸，

所述第一懸臂具有支撐第一接觸探針的懸臂表面，

-所述第一熱探測器在所述平坦表面支撐的第二近端與與所述第二近端相對的第二遠端之間以相對于所述平坦表面共面的關系從所述探針主體延伸，