[发明专利]用于测试测试样品电气性能的探针和相关的接近探测器

说明书

一种用于材料和半导体晶片的直接纳米和微米级电气表征的探针。探针包括探针主体、从探针主体延伸的第一悬臂以及从探针主体延伸的第一热探测器。热探测器用于相对于测试样品定位悬臂。

说明书

本发明涉及一种使探针与测试样品接触以测试测试样品的电气性能的方法，具体地，本发明涉及一种具有热探测器的微悬臂式多点探针。此外，本发明涉及一种用于测试测试样品的电气性能的系统，一种用于重新调整热探测器的测量以补偿几何变化的方法，以及一种用于确定热探测器与测试样品之间的接近度的方法。

测试样品也可以由半导体晶片组成，所述半导体晶片的顶部具有薄的平面连续导电膜或形成的薄的多层堆叠，例如磁隧道结(MTJ)。

测试样品还可以是具有例如利用多个CMOS晶体管实现的集成CMOS电路的硅半导体晶片。在这种情况下，样品可能含有特定的测试垫，其中一部分导电膜或被测的堆叠专门用于电气表征。测试垫也可以由密集的finFET晶体管阵列构成。

多点探针测量和测试例程(诸如四点探针测量)也称为四端子感应，其中电阻抗测量技术使用分开的一对载流电极和电压感应电极(带尖端的接触探针，用于接触测试样品)。

当进行用于确定测试样品的电气性能的电阻测量时，使包括用于建立与测试表面的电气接触的一或多个电极的测试探针与测试表面接触。

微型四点探针的示例在EP2293086中公开，所述公开内容通过引用并入本申请中。EP2293086中公开的探针包括从探针主体延伸的四个悬臂。

探针是测试装置或系统的一部分，所述测试装置或系统包括用于移动探针使所述探针与测试样品接触的致动器，所述测试样品放置在测试装置中。

尺寸以微米或纳米为单位，并且重要的是要使尖端(接触探针的尖端端部)受控且精确地着落在测试样品上，使得当致动器停止时，尖端在测试样品表面的至少200nm内，并且优选地在测试样品表面的±50nm内。

受控的着落可以防止电极断裂，以及测试样品被探针碎屑污染，并且可以建立良好的稳定欧姆接触。

可以使用应变仪探测器(机械接触探测)或通过测量例如多个接触探针之间的电阻抗来使用电接触探测来控制探针的着落，例如，即，当多个接触探针之间的阻抗降低时，可以假定接触探针与测试样品接触，并且电流在至少两个接触探针之间在测试样品中流动。

这些着落或接触测试样品的方法中的每个都具有诸如相对较大的总占地面积之类的缺点，如在基于应变仪的表面探测的情况下，相对于电气探测，这需要额外的悬臂来接触样品表面。较大的占用空间意味着样品与探针接触时污染更高。另一方面，对于测试样品的非导电表面(或氧化表面)，电气探测无效，从而限制了其适用性。

在US7186019中公开了使用热来测量跨气隙的距离的示例，所述公开通过引用并入本公开。然而，US7186019中的设备没有用于测量测试样品的电气性能的接触探针，并且设备也没有与测试样品接触。

本发明的一个目的是减少上述缺点中的至少一些。

根据本发明的第一方面，通过以下方式获得上述目的和优点以及许多其它目的和优点，它们将从本发明的描述中显而易见：

一种使探针接近测试样品以测试所述测试样品的电气性能的方法，所述方法包括：

提供具有限定用于支撑第一悬臂的平坦表面的探针主体的探针，和第一热探测器，

-所述第一悬臂在所述平坦表面支撑的第一近端与与所述第一近端相对的第一远端之间以相对于所述平坦表面共面的关系从所述探针主体延伸，

所述第一悬臂具有支撑第一接触探针的悬臂表面，

-所述第一热探测器在所述平坦表面支撑的第二近端与与所述第二近端相对的第二远端之间以相对于所述平坦表面共面的关系从所述探针主体延伸，