CN109804254A - 多引脚密集阵列电阻率探针 - Google Patents

Abstract

电阻率探针可以用于测试集成电路。在一个实例中，电阻率探针具有带多个通孔的衬底和多个金属引脚。所述金属引脚中的每一者安置于所述通孔中的一者中。所述金属引脚延伸出所述衬底。互连件提供到所述金属引脚的电连接。在另一实例中，一种电阻率探针具有带顶表面的衬底和从所述衬底延伸的多个元件。所述元件中的每一者从所述衬底开始弯曲到所述元件的尖端，使得所述元件中的每一者均不与所述衬底的所述顶表面平行。

Description

多引脚密集阵列电阻率探针

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年8月22日提交的且分配第62/378,161号美国申请的临时专利申请的优先权，所述申请的公开内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及电阻率探针。

背景技术

半导体制造业的发展对良率管理、特别是对计量和检查系统提出了更高的要求。临界尺寸正在缩小，而晶片大小不断增大。经济正在推动行业缩短实现高良率、高价值生产的时间。因此，最小化从检测良率问题到解决问题的总时间决定了半导体制造商的投资回报。

作为制造过程的一部分有必要对集成电路进行测试。通过在一或多个测试探针与集成电路上或被测核查用样本上的选定点之间形成临时电触点来执行测试。然后利用施加到电路并通过探针从其导出的信号进行预定编程测试。由于电路的复杂性和小尺寸，特别是极其紧凑的集成电路，针对适当测试必须与电路形成的触点数目要求严格控制接触式探针的定位。此外，探针相对于预定电路焊盘或点放置的力可具重要性。控制探针的精确定位以及每个探针上的力要求探针系统制造的准确性。

此类探针系统通常使用正常为细针形式的探针。通过将探针直接焊接到印刷电路板或将探针焊接到固持装置而固持装置又焊接到印刷电路板来将探针个别地附接到印刷电路板。探针通常以悬臂方式从安装位置(例如刀片)延伸，伸出差不多几百密耳到待测试集成电路上的点。要改变探针上的力，需要改变探针直径以使探针更硬或更软，或改变探针长度或悬臂长度。此外，此类探针的使用不能提供用于实现受控阻抗传输线的方便手段。

在一个示例中，可以使用四点探针通过产生经处理半导体晶片表面的电阻率或载流子浓度分布来测试集成电路的电特性。传统的四点探针技术通常将点定位在直线配置中。通过向两个外围点施加电流，可以在四点探针的两个内侧点之间测量电压。因此，测试样本的电阻率ρ可以通过等式ρ＝c(V/I)来确定，其中V是在内侧点之间测得的电压，其中I是施加到外围点的电流，并且其中c是取决于表面触点间隔d和测试样本的尺寸的几何因子。

通常，探针尖端由平面微机电系统(MEMS)制造过程制成。探针悬臂平行于支撑主体表面延伸出来，这被称为平面性，以便于制造以及同时着落在平坦晶片表面上。当悬臂与晶片表面接触时，其会弯曲且与晶片表面擦拭并形成大小合适的触点。触点大小与接触力和探针磨损有关。此设计最终会损耗导电材料、损耗通过电流的能力，从而限制了测量的精度并缩短了探针的寿命。由于探针尖端与支撑芯片表面的共面性，以及悬臂探针与晶片表面之间约为30°的角度，触点大小随探针尖端磨损而变化，并且导电涂层可在着落和测量期间容易地去除。触点大小的改变和导电涂层的去除将使测量准确性降低，从而显著缩短探针使用寿命。

现有探针上的金属涂层变形并快速磨损，从而导致大约100-500次触摸或测量的使用寿命。脆弱的SiO₂悬臂也很容易折断。因此，需要改进的电阻率探针设计。

发明内容

在第一实施例中，提供一种电阻率探针。所述电阻率探针包括限定多个通孔衬底、成一或多行的多个金属引脚，以及在所述衬底中的多个互连件。所述金属引脚中的每一者安置于所述通孔中的一者中。所述金属引脚中的每一者延伸出所述衬底。所述互连件提供到所述金属引脚的电连接。

可以包含臂。所述衬底可以安置于所述臂上。还可以包含压板。所述臂可经配置以使所述衬底朝向和远离所述压板移动。

所述金属引脚可以由钨、碳化钨、钨铼合金、铍铜合金，或含金、钯、铂、银、铜和锌的合金制成。

所述电阻率探针可以包含多个弹簧。所述金属引脚中的每一者可以包含所述弹簧中的一者。

所述引脚可以呈具有至少两行的阵列。所述行中的每一者包含至少两个金属引脚。

在一个示例中，所述电阻率探针包含多个针体、多根导电线、外壳以及流体源。所述金属引脚中的每一者安置于所述针体中的一者上。所述针体中的每一者包含主体和肩部。所述导电线中的每一者安置于所述针体中的一者上。所述针体中的每一者定位成延伸通过所述外壳的壁。所述流体源经配置以将流体引导到所述外壳中。所述针体经配置以在暴露于所述流体时移动通过所述外壳。所述肩部中的一者经配置以停止所述肩部安置于其上的所述针体的移动。所述电阻率探针可进一步包含所述外壳安置于其上的臂。还可以包含压板。所述臂可经配置以使所述外壳朝向和远离所述压板移动。

在第二实施例中，提供一种方法。在衬底的基底材料中蚀刻孔。贯穿孔的壁限定盖止挡。用释放层对所述贯穿孔的所述壁加衬。在所述贯穿孔和盖止挡中沉积金属。将所述金属平面化，使得所述金属与所述基底材料齐平，从而形成引脚。蚀刻所述释放层。

所述方法可进一步包含在平面化之后用所述释放层对所述金属加衬，并在所述蚀刻之前在所述释放层上沉积导体。在所述蚀刻之后，所述导体和所述金属彼此独立。

所述方法可进一步包含在所述平面化之后且在所述蚀刻之前在所述金属和所述释放层上沉积导体。在所述蚀刻之后所述金属和所述导体接触。可以蚀刻所述金属的尖端与所述导体相对的点。

形成所述引脚可进一步包括在所述加衬之前在所述贯穿孔和盖止挡上沉积绝缘体。可以蚀刻所述金属的所述尖端与所述导体相对的点。所述基底材料可以接地和/或可以在所述导体周围沉积接地层。

在第三实施例中，提供一种电阻率探针。所述电阻率探针包括限定顶表面的衬底和从所述衬底延伸的多个探针。所述探针中的每一者从所述衬底开始弯曲到所述探针的尖端，使得所述元件中的每一者均不与所述衬底的所述顶表面平行。

所述探针中的每一者可以包含两层材料。所述两层具有不同的应力，从而产生曲线。

所述衬底可以包含与所述探针的曲线匹配的支撑区。蚀刻掉所述衬底的所述支撑区。

附图说明

为了更全面地理解本公开的本质和目的，应参考以下结合附图的详细描述，其中：

图1是根据本公开的电阻率探针的实施例的透视图；

图2是图1的电阻率探针的底视图；

图3是沿着图2中线A-A的图1的电阻率探针的截面图；

图4示出用于图1的电阻率探针的引脚的实施例；

图5A-5C示出引脚配置；

图6A-6H示出图1的电阻率探针的制造过程的第一实施例，其中引脚可以相对于探针主体移动；

图7A-7H示出图1的电阻率探针的制造过程的第二实施例，其中引脚可以相对于探针主体移动；

图8A-8I示出图1的电阻率探针的制造过程的第三实施例；

图9示出填充了四分之一的衬底；

图10示出线性阵列；

图11示出电阻率探针的一部分的制造过程的另一实施例；

图12是芯片探针晶片的顶视图；

图13是棋盘芯片探针的示意图；

图14是探针头的截面框图；

图15是控制臂上的探针头的框图；

图16示出可变形探针引脚的底视图；

图17示出图16的可变形探针引脚的侧视图；

图18示出根据本公开的电阻率探针的第二实施例，示出截面图和相应的顶视图；

图19A-19E示出图18的电阻率探针的一部分的制造过程的实施例；以及

图20A-20E示出图18的电阻率探针的一部分的制造过程的另一实施例。

具体实施方式

尽管将根据某些实施例描述所要求保护的主题，但是其它实施例，包含并非提供本文所阐述的所有益处和特征的实施例，也在本公开的范围内。在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行各种结构、逻辑、处理步骤和电子更改。因此，仅通过参考所附权利要求来限定本公开的范围。

本文公开的电阻率探针的实施例可以用于确定比如半导体晶片上的测试焊盘的有限空间中的薄层电阻。本文公开的电阻率探针的实施例还可以用于通过经由电流面内隧穿(CIPT)或其它技术在几个不同的引脚间距处使用四点探针测量来表征磁随机存取存储器(MRAM)堆叠。也可以测试集成电路上的其它装置。本文公开的引脚具有改进的磨损特征，并且可以将电阻率探针的寿命提高几百个百分点。竖直引脚运动消除了悬臂方法的擦拭动作，这进一步减少磨损并消除过度折曲引起的断裂。使用气压可以消除由着落高度或引脚平面度变化引起的引脚力变化。可以大大增加竖直顺应性，这可以使着落方法不那么关键。

图1是电阻率探针100的实施例的透视图。图2是图1的电阻率探针100的底视图。图3是沿着图2中线A-A的图1的电阻率探针100的截面图。引脚102(其在一个示例中可以固定在适当位置)安置于电阻率探针100的主体101的表面中。主体101可以是硅。引脚102可以是实心金属。引脚102可以固定在主体101内或可以使用单独弹簧力竖直地移位。引脚102中的每一者可以安置于穿过主体101的通孔中。所述通孔可以完全延伸穿过主体101或仅部分地穿过主体101。

示出九个引脚102。电阻率探针100可以包含比图1所示的更多或更少的引脚102。引脚102可以成一或多行。例如，可以包含十二个引脚102。与图1和2中所示的布置不同的引脚102的布置是可能的。可以包含更多或更少行或序列。图5A-5C示出引脚配置的各种实例。如图5A-5C所示，距离106大于距离104，距离104大于距离105。因此，对于给定最小特征大小，多行阵列(如A中所示)或交错阵列(如B中所示)可以比单行引脚(如C中所示)提供更小的穿透深度。

返回至图1-3，引脚102中的每一者可以具有平面尖端。尖端的尺寸可以是微米级。可以使用大约0.1微米的最小间距，但是其它尺寸也是可能的。

引脚102中的每一者可以定位在弹簧上而不是固定的。

引脚102中的每一者也可以使用气压作为弹簧而不是固定的。引脚102或主体101可以用作活塞。这可以实现可编程引脚102的压力。例如，气压可以增加，直到与引脚形成欧姆接触。

当引脚102相对于主体101移动时，引脚102则可以贴合不平坦表面，例如翘曲的晶片。引脚102的高度改变可以引起偏转改变，其可明显改变尖端力，但是气压型将在引脚102之间维持恒定的压力。在止挡高度与引脚高度变化之间可存在一些协调。

引脚102之间的间距可以根据应用而变化。

图4示出图1的电阻率探针100的引脚的实施例。与图1所示的扁平尖端不同，图4所示的引脚具有圆形尖端。引脚可以具有亚微间距并且具有改进的耐用性。引脚可经配置用于磁隧道结(MTJ)CIPT和植入物两者。虽然在图4中示出为圆形，但引脚尖端的形状可以从尖头到圆形到扁平。尖头可以提供良好的穿透力，但可能具有有限的载流能力。圆形可以增大接触区域和接触电阻以及减小穿透力。扁平可以提供最大的接触区域并携载最多的电流，但可能具有低的穿透力，这对于氧化的表面是有限的。

返回至图1，引脚102可经配置以在Z方向上提供有限的运动。这可以防止或减少擦拭的需要。擦拭可有助于穿透顶部阻挡层(例如，氧化物)。擦拭还会增加痕迹、增加颗粒、增加被探测表面的尖端污染量，并增加松散颗粒的接触电阻。硅可能特别容易出现松散的颗粒和增加的接触电阻。一种可能的机制是通过擦拭引脚而使材料堆积且留在堆叠或颗粒上，从而增加接触电阻。其它机制也是可能的。

除非存在有限的选择来穿透引脚102上的表面层，例如粗糙度，否则可以避免擦拭。粗糙度可以包含使用包括微穿透点的大颗粒材料，例如碳化钨。可以从样本上执行用于清洁引脚102的尖端的任何擦拭。

在一个示例中，引脚102可以提供最小100,000的触点使用寿命。尖锐的尖端可能会更快磨损。扁平尖端表面可以使磨损最小化，并且如果引脚102具有竖直侧壁，则当引脚102磨损时它将不会改变接触区域。对于硬质金属来说，使用寿命也会非常长。可以构造碳化钨引脚102，使得引脚102的表面积不会随着数百万个触点而改变。

引脚102可以提供与Z高度无关的恒定接触力。引脚102还可以在引脚使用寿命期间提供恒定的接触区域。

引脚102的电触点可以包含以下特性中的一或多者。引脚102可以提供低欧姆触点，其可以低于100Ohm-cm²。引脚102可以具有穿透阻挡层的能力。引脚102可以是无污染的、自清洁的和/或非擦拭的。可以使用引脚102提供可控的接触压力(例如，机械弹簧或空气压力)。所有引脚102可能够以相同的压力接触样本表面。

电阻率探针100可以使四点探针方法的竖直引脚设计小型化。例如，电阻率探针100的大小可以比商用竖直四点探针小1,000倍。

引脚102可以由钨、碳化钨、钨铼合金、铍铜合金，或含金、钯、铂、银、铜和锌的合金制成。用于引脚102的其它金属、合金或材料也是可能的。见下表，了解引脚102的一些示例性材料的特性。

钨可以用于铝焊盘上的晶片探测。钨的硬度能提供较长的探针使用寿命，并且弹簧特性是探针稳定性所需的。接触电阻是大多数应用都可接受的。由于钨的纤维性质，氧化物晶体趋向于被捕获在探针尖端中，因此可能需要清洁以将接触电阻保持在可接受的水平。

钨铼(例如，97％钨，3％铼)具有与钨类似的特性，但它不是纤维状的并且不趋向于捕获氧化物晶体。接触电阻高于钨，但是随时间不变。钨铼可以比钨需要更少的维护，因此其预期寿命通常更高。

铍铜(BeCu)可以用于需要低接触电阻或高电流的应用。铍铜相对较软。因此，探针尖端比其它材料磨损得更快，但可以是自清洁的。铍铜探针通常用于硬度要求不太严格的应用中，例如金焊盘。

7(由位于伊利诺斯州的弗农希尔斯的Deringer-Ney Inc.出售)含有金、钯、铂、银、铜和锌，并且比铍铜更硬。此合金价格昂贵，并且可以用于要求低接触电阻和良好电导率的应用。因此，此合金可以用于接触金焊盘。

碳化钨具有甚至更大的颗粒结构。这有助于非擦拭尖端的氧化物穿透，但增加了擦拭探针的污染。基于这些特性，钨铼可以用于擦拭尖端，且碳化钨可以用于非擦拭探针。

碳纳米管也可以用作引脚102。每个引脚102可以是单个碳纳米管。纳米管可以附接到支撑臂或可以放置到适当大小的孔中。引线可以附接到纳米管的一端以便于电测量。

如图3所示，每个引脚102连接到电阻率探针100的主体101中的互连件103。引脚102在从主体101延伸到相等距离时可以延伸到进入主体101的不同深度。因此，互连件103可以在主体101内的不同深度处，因此互连件103不会交叉。在一个示例中，引脚102是钨，且互连件103是钨或铜。

图6A-6H示出图1的电阻率探针的制造过程的第一实施例。在图6A中，示出衬底200。在图6B中，在衬底200中蚀刻了具有两种直径的贯穿孔201。因此，贯穿孔201还包含盖止挡。在图6C中，在贯穿孔201上且在衬底200的基底材料的底部沉积释放层202(例如，SiO₂、光致抗蚀剂、气凝胶)。在图6D中，将金属203沉积到贯穿孔201中。金属203可以用于形成引脚。在图6E中，例如使用化学机械平面化将金属203的顶部平面化。在平面化之后，金属203可以与衬底200的基底材料齐平。在图6F中，将释放层202添加至衬底200的顶部。在图6G中，在释放层202上沉积导体204(或导体迹线)。沉积导体204可以包含掩蔽步骤(未示出)。导体204可以用作互连件或弹簧。在图6H中，蚀刻释放层202，使由金属203和导体204制成的引脚彼此独立。可以根据需要通过蚀刻来形成金属203的尖端形状。此技术可以避免需要横向擦拭。空气可以用作主要负载源，或也可以用于增强或替换主要负载源。

图7A-7H示出图1的电阻率探针的制造过程的第二实施例。在图7A中，示出衬底200。在图7B中，在衬底200中蚀刻了具有两种直径的贯穿孔201。因此，贯穿孔201还包含盖止挡。在图7C中，在衬底200的基底材料的所有表面上沉积释放层202(例如，SiO₂)。在图7D中，将金属203沉积到贯穿孔201中。金属203可以用于形成引脚。在图7E中，例如使用化学机械平面化将金属203的顶部平面化。在平面化之后，金属203可以与衬底200的基底材料齐平。在图7F中，在金属203和释放层202上沉积导体204(或导体迹线)。沉积导体204可以包含掩蔽步骤(未示出)。导体204可以用作互连件或弹簧。在图7G中，蚀刻释放层202。在图7H中，蚀刻金属203的尖端205。在此实施例中，导体204安置于金属203上。此技术形成横向擦拭。空气可以用作主要负载源。使用此设计的芯片可以是气密密封的。

图8A-8I示出图1的电阻率探针的制造过程的第三实施例。在图8A中，示出衬底200。在图8B中，在衬底200中蚀刻了具有两种直径的贯穿孔201。因此，贯穿孔201还包含盖止挡。在图8C中，在衬底200的基底材料的所有表面上沉积绝缘体206(例如，SiO₂)。在图8D中，在绝缘体206上沉积释放层202(例如，SiO₂)。在图8E中，将金属203沉积到贯穿孔201中。金属203可以用于形成引脚。在图8F中，例如使用化学机械平面化将金属203的顶部平面化。在平面化之后，金属203可以与衬底200的基底材料齐平。在图8G中，在金属203和释放层202上沉积导体204(或导体迹线)。沉积导体204可以包含掩蔽步骤(未示出)。导体204可以用作互连件或弹簧。在图8H中，蚀刻释放层202。在图8I中，蚀刻金属203的尖端205。可以与绝缘体层一起添加用于屏蔽或接地的金属层。空气可以用作主要负载源。使用此设计的芯片可以是气密密封的。

在图8的实施例中，衬底200的主体可以接地。周围的主体可以与共同的主体分离。例如，导体204可以连接到衬底200的主体。接地层也可以围绕金属203。

在图6-8的实施例中，贯穿孔201是图1中的通孔的实例。然而，图1中的通孔不一定延伸穿过探针的整个主体。

图9示出填充了四分之一的衬底。图9的实施例可以提供移动引脚301。在此单个四分之一填充的实施例中，衬底300是硅，但可以是另一种材料。引脚301可以是碳化钨或其它材料。导线302可以是碳化钨或其它材料。导线302可以充当弹簧。引脚301和任何弹簧可以包括可被蚀刻掉的释放层(例如，SiO₂)。弹簧尺寸可以变化以匹配弹簧常数。如果蚀刻掉释放层，则可以在一个步骤中沉积引脚301和弹簧，或可以在步骤三个中沉积引脚301和弹簧。蚀刻掉释放层使弹簧和引脚302独立，这可以减轻横向应力。导线302可经配置以垂直于衬底300的圆形平坦表面。引脚301可以不是柔性的，但弹簧可以是柔性的。

图10示出正方形或线性阵列。衬底400是硅或可以是另一种材料。可以移动的引脚401可以是碳化钨或其它材料。导线402可以是铜或其它材料。引脚401和任何弹簧可以包括可被蚀刻掉的释放层(例如，SiO₂)。引脚401可以完全通过气压负载。衬底400的背面可以涂覆有牺牲层以形成引脚延伸。导线402的引线迹线可以弯曲，但是可以不提供弹簧作用。此实施例可以包含在其整个长度上不与支撑表面平行的弯曲元件。

图11示出电阻率探针的一部分的制造过程的另一实施例。图11是衬底表面的顶视图。在图11A中，沉积金属400并在表面中蚀刻沟槽401。金属400的一组金属线可以是例如1μm乘1μm。在图11B中，沉积绝缘体402以使沟槽401满溢。然后在绝缘体402上沉积金属400，并在图11C中在表面中蚀刻沟槽。这形成金属400的第二组金属线，其可以是例如1μm乘1μm。可以重复此过程以形成导体的堆叠，使其等于导体的宽度。当图12的芯片旋转90度时，芯片应看起来如图13所示。尽管其它过程形成垂直于晶片表面的引脚，但这些引脚与晶片表面处于同一平面。

图12是芯片探针晶片的顶视图。衬底501包括多个芯片探针500。芯片探针500中的每一者可以使用图11中所示的过程制造。

图13是棋盘芯片探针的示意图，其可以使用图11的技术或通过其它技术形成，例如具有化学机械平面化的镶嵌工艺。通过沉积金属层、蚀刻线、过填充和重复来形成图13中的图案。可以蚀刻一端以暴露金属杆的一部分。在矩阵完成之后，导体块在端部进行引线键合。高电流可以用于加热引脚，引脚膨胀并压缩绝缘体。冷却后，导线立即收缩并与绝缘体分离。应注意，绝缘体正方形可能略大于导体正方形，这意味着导体正方形可能不会彼此接触。例如图13所示的设计可以用在例如图1的电阻率探针的底表面上。在此实例中，导体正方形从表面延伸得比绝缘体正方形更远，这提供了引脚。

图14是探针头600的截面框图。探针头600包含绝缘体601和包覆层602。包覆层602完全包围空腔603。示出了两个入口/出口603。这些可以提供和去除流体，例如干净的、干燥的空气。

包含四个针体604。可以包含更多或更少的针体604。每个针体604具有钝的针尖。每个针体604还包含可以限制移动的肩部606，以及与针605电子通信的导电线607。针体604可以在绝缘体601的孔内移动，使得针体604从绝缘体601延伸的长度可以变化。

可以在所有针体604上均匀地提供压力和速度受控的流体。例如，作用在针体604上的负载可以在0kg/cm²至约6kg/cm²的范围内。与传统的弹簧探针不同，使用图14的实施例的磨损探针不会降低负载。当针体604被推入空腔603中时，流体可以推动针体604或者可以用作垫子或弹簧。

使用来自另一流体的气压或压力可以为每个引脚提供一致的力。当表面积增加并且每单位面积的压力降低时，使用来自空气或另一流体的压力可以补偿尖端表面变化(例如，锥形和圆形尖端)。

虽然用引脚605示出，但是可以使用本文中公开的任何引脚实施例。在使用气压的情况下，可以密封外壳。在另一示例中，使用金属弹簧且不密封外壳。在固定引脚设计中，固定引脚的块可以是弹簧加载的。在一个实施例中，引脚和块都是固定的，并且探针的重量可以确定接触压力。

图15是控制臂703上的探针头600的框图。在系统700中，探针头600定位在安置于压板702上的晶片701上方。致动器704可以使控制臂703移动，并因此使探针头600朝向和远离晶片703移动。探针头600还与控制系统705电子通信，控制系统705可以基于来自探针头600的读数确定电阻率。

在操作期间，可以在探针头600上的两个引脚之间传递电流，并且在探针头600上的另外两个引脚之间测量电压。探针头600的引脚可以布置成单行或多行。

虽然在控制臂703上示出图14的探针头，但是可以使用其它探针。例如，图1的探针100或图18的探针可以与控制臂703一起使用。

图16示出可变形探针引脚的底视图。图17示出图16的可变形探针引脚的侧视图。可变形引脚可以相较于具有中心点的圆形引脚提供更紧密的引脚间距。在一个示例中，蚀刻孔(包含包括三角形孔)并在所述孔中沉积金属。此布置可以用于替换本文公开的其中所有引脚都是相同形状的任何实施例中的引脚。

图18示出电阻率探针800的第二实施例，示出截面图和相应的顶视图。此电阻率探针800可以实现多引脚微型探针用于测量薄层电阻、MRAM中的隧穿电阻或其它薄膜特性的长寿命性能。探针802是弯曲的，使得元件不沿着其整个长度平行于衬底801的支撑表面(用虚线804示出)。元件的尺寸和/或间距可以是亚微米。衬底801可以是硅，且探针802和层803可以是本文公开的任何金属或金属合金。虽然示出了四个探针802，但是可以使用更多或更少的探针。电阻率探针800可以改善接触区域稳定性，降低损坏测试晶片表面的可能性，并延长探针的使用寿命。

通过使探针802不平行于支撑表面向外延伸以形成弯曲的悬臂，特别是在尖端自由端附近，能增大接触角。这使得在以相同量的过驱动朝向晶片表面着落期间样本表面与探针802之间的接触区域更小。

在一个示例中，探针802相对于支撑表面的角度可以接近90°(指的是支撑主体角度和总尖端弯曲角度)。通过去除非导电支撑悬臂材料(例如，衬底801)，可以通过悬臂探针802的截面确定接触区域，其可以由导电材料(或分层导电材料)形成。因此，即使在磨损过程中，接触区域也可以保持恒定大小，这提高了测量精度和探针的总使用寿命。

分层导电材料可以包含软导电材料和硬导电材料，以实现良好的接触和穿透表面氧化物层的能力。探针802靠近尖端可以不包含非导电支撑材料。

可以从探针802蚀刻衬底801(例如，SiO₂)。通过去除衬底801(例如，支撑区)或另一支撑非导电材料，应力被释放，因此导电探针802可以是弯曲的而且彼此共形。这可以实现同时着落到晶片表面上。

图19A-19E示出图18的电阻率探针的一部分的制造过程的实施例。在图19A中，模制衬底801(例如，玻璃板)。在图19B中，沉积形成探针801的金属层。在图19C中，沉积金属层803。还可以沉积掩模。在图19D中，蚀刻探针801。在图19E中，蚀刻衬底801的支撑区。

图20A-20E示出图18的电阻率探针的一部分的制造过程的另一实施例。在图20A中，以受控角度在衬底801上沉积光致抗蚀剂805。在图20B中，沉积形成探针801的金属层。在图20C中，沉积金属层803。还可以沉积掩模。在图20D中，蚀刻探针801。在图20E中，蚀刻和/或以其它方式去除衬底801的支撑区和光致抗蚀剂805。虽然示出为有角度的，但是可以提供曲线的方式沉积光致抗蚀剂805。因此，图20A-20E的实施例可以用于形成弯曲探针801以及有角度的探针801。

在又另一个实施例中，探针802中可以包含两层材料。由于层之间的不同应力，当从探针802蚀刻掉衬底801时，探针802将卷曲。另一层材料可以是绝缘体，如SiO₂、氮化硅或硅。

尽管已经关于一或多个特定实施例描述了本公开，但应理解，可在不脱离本公开的范围的情况下形成本公开的其它实施例。因此，将本公开视为仅受所附权利要求书及其合理解释限制。

Claims (20)

1.一种电阻率探针，其包括：

衬底，所述衬底限定多个通孔；

成一或多行的多个金属引脚，其中所述金属引脚中的每一者安置于所述通孔中的一者中，并且其中所述金属引脚中的每一者延伸出所述衬底；以及

在所述衬底中的多个互连件，其中所述互连件提供到所述金属引脚的电连接。

2.根据权利要求1所述的电阻率探针，其中所述金属引脚由钨、碳化钨、钨铼合金、铍铜合金，或含金、钯、铂、银、铜和锌的合金制成。

3.根据权利要求1所述的电阻率探针，其进一步包括多个弹簧，其中所述金属引脚中的每一者包含所述弹簧中的一者。

4.根据权利要求1所述的电阻率探针，其中所述引脚呈具有所述行中的至少两者的阵列，并且其中所述行中的每一者包含所述金属引脚中的至少两者。

5.根据权利要求1所述的电阻率探针，其进一步包括：

多个针体，其中所述金属引脚中的每一者安置于所述针体中的一者上，其中所述针体中的每一者包含主体和肩部；

多根导电线，其中所述导电线中的每一者安置于所述针体中的一者上；

外壳，其中所述针体中的每一者定位成延伸通过所述外壳的壁；以及

流体源，所述流体源经配置以将流体引导到所述外壳中，其中所述针体经配置以在暴露于所述流体时移动通过所述外壳，并且其中所述肩部中的一者经配置以停止所述肩部安置于其上的所述针体的移动。

6.根据权利要求5所述的电阻率探针，其进一步包括臂，其中所述外壳安置于所述臂上。

7.根据权利要求6所述的电阻率探针，其进一步包括压板，其中所述臂经配置以使所述外壳朝向和远离所述压板移动。

8.根据权利要求1所述的电阻率探针，其进一步包括臂，其中所述衬底安置于所述臂上。

9.根据权利要求8所述的电阻率探针，其进一步包括压板，其中所述臂经配置以使所述衬底朝向和远离所述压板移动。

10.一种方法，其包括：

在衬底的基底材料中蚀刻贯穿孔，其中所述贯穿孔的壁限定盖止挡；

用释放层对所述贯穿孔的所述壁加衬；

在所述贯穿孔和盖止挡中沉积金属；

将所述金属平面化，使得所述金属与所述基底材料齐平，从而形成引脚；以及

蚀刻所述释放层。

11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括：

在所述平面化之后用所述释放层对所述金属加衬；以及

在所述蚀刻之前在所述释放层上沉积导体，其中在所述蚀刻之后所述导体和所述金属彼此独立。

12.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括：

在所述平面化之后且在所述蚀刻之前在所述金属和所述释放层上沉积导体，其中在所述蚀刻之后所述金属和所述导体接触。

13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括蚀刻所述金属的尖端与所述导体相对的点。

14.根据权利要求10所述的方法，其中形成所述引脚进一步包括在所述加衬之前在所述贯穿孔和盖止挡上沉积绝缘体。

15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括蚀刻所述金属的尖端与所述导体相对的点。

16.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括使所述基底材料接地。

17.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括在所述导体周围沉积接地层。

18.一种电阻率探针，其包括：

衬底，其限定顶表面；以及

从所述衬底延伸的多个探针，其中所述探针中的每一者从所述衬底开始弯曲到所述探针的尖端，使得所述元件中的每一者均不与所述衬底的所述顶表面平行。

19.根据权利要求18所述的电阻率探针，其中所述探针中的每一者包含两层材料，其中所述两层中的每一者具有不同的应力，从而产生所述曲线。

20.根据权利要求18所述的电阻率探针，其中所述衬底包含与所述探针的曲线匹配的支撑区，并且其中蚀刻掉所述衬底的所述支撑区。