CN110383077B - 用于测试测试样品的电特性的探针 - Google Patents

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Abstract

一种用于材料和半导体晶片的直接(direct)纳米级和微米级电学表征的探针。探针(10)包括探针主体(12)、从探针主体延伸的第一悬臂(20a)。第一悬臂相对于所述探针主体限定第一回路。探针还包括由所述第一悬臂支撑的第一接触探针以及与第一接触探针电绝缘的第二接触探针。第二接触探针由第一悬臂或由从探针主体延伸的第二悬臂(20b)支撑。

Description

用于测试测试样品的电特性的探针
技术领域
本发明涉及一种用于测试测试样品的电特性的探针，具体地说，本发明涉及一种微悬臂四点探针。本发明还涉及一种测试测试样品的电特性的方法，以及一种初始化用于测试测试样品的电特性的例程(routine)的方法。
背景技术
测试样品可以是硅半导体晶片，其具有利用多个CMOS finFET晶体管(在绝缘体上硅或Si基板上构建的非平面、双栅晶体管)实现的集成电路。
这种测试样品可以包含由鳍片阵列组成的测试垫。鳍片材料可以是Si、SiGe或任何其他半导体。典型的鳍片阵列由大量平行的、其间具有一定长度和一定间距的鳍片组成。典型长度为50μm以上，并且典型间距为50nm至500nm之间。
典型的鳍片尺寸包括20至500nm之间的宽度以及30至200nm之间的高度。鳍片通常彼此电绝缘，但是几个鳍片可以一起合并成单个导线。
待测量的测试样品的电特性可以是测试样品的一部分的电阻，例如以欧姆/微米长度测量的单个鳍片的电阻。
测试样品也可以由具有薄平面导电膜的半导体晶片或形成例如磁隧道结(MTJ)的薄的多层叠层的半导体晶片组成。
四点探针测量和测试例程也称为四端子感测，其中电阻抗测量技术使用分离的载流和电压感测电极对。
当执行电阻测量以确定测试样品的电特性时，使包括一个或多个臂的测试探针与测试表面接触，其中每个臂均承载用于建立与测试表面的电接触的尖端。
EP2293086中公开了微型四点探针的一个示例，该公开内容通过引用结合在本申请中。EP2293086中公开的探针包括从探针主体延伸的四个悬臂。每个悬臂具有L形轮廓。L形形式提供了所有横向尺寸的灵活性，因此具有一定的抗振动和漂移的能力。另一方面，力沿任意横向方向施加到表面。
在EP2864800中公开了十二点探针的示例，其还公开了用于在半导体材料中制造微点探针的制造工艺，即，在基板上蚀刻和沉积不同的层。EP2864800的制造工艺通过引用结合在本公开中。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种具有悬臂的探针，该探针在横向方向上具有良好控制的接触力，从而可以最小化对鳍片的潜在损坏，即，使得鳍片不会断裂或弯曲。本发明的另一个目的是确保探针和鳍片之间的低欧姆接触。
从本发明的描述中显而易见的上述目的和优点以及许多其他目的和优点是根据本发明的第一方面获得的，其通过以下方式获得：
一种用于测试测试样品的电特性的探针，该探针包括：
-探针主体，所述探针主体具有限定基本上平坦的主体表面的第一侧面，
-从探针主体延伸的第一悬臂，所述第一悬臂具有位于探针主体处的近端和与近端相对的远端，
第一悬臂限定相对于探针主体的第一回路，所述第一回路在基本上平行于平坦的主体表面的第一平面中延伸，
-由第一悬臂支撑的第一接触探针，
-与第一接触探针电绝缘的第二接触探针，
第二接触探针由第一悬臂或由从探针主体朝向远端延伸的第二悬臂支撑，
第二悬臂相对于探针主体限定第二回路，第二回路在基本上平行于第一平面的第二平面中延伸，并且
第二回路位于第一回路在第二平面上的投影内。
包括应以更广泛的含义理解，使得包括第一悬臂和第二悬臂的上述探针不排除额外的悬臂，即第三悬臂和第四悬臂等由该用语涵盖。
可以使用光刻或电子束光刻在清洁室中制造探针，以图案化探针或探针基板的层的部分。光可以用于将图案从光掩模转移到层/基板上的光敏化学光致抗蚀剂。一系列化学处理可以将曝光图案刻画到层/基板中，或者能够以期望的图案沉积新材料。
基本上平坦的表面意味着在最高点和最低点之间的高度差小于20％。基本上平行意味着偏离小于10°的方向。基本上正交意味着90°±10°。
第一轴线限定为延伸穿过近端和远端的轴线。远端也可以是探针的远端。
第一平面可以与第二平面重合，由此使第一回路和第二回路位于同一平面中。
相对于探针主体的回路意味着回路在探针主体处开始和结束，即回路在探针主体上的第一点处开始，从探针主体延伸并在探针主体上的第二点处返回探针主体。因此，当与探针主体分开看时，回路可以形成U形或C形形状。
第二回路的周缘小于第一回路的周缘，即，当第一回路和第二回路在同一平面内时，第二回路位于第一回路内。
悬臂是至少在一端处锚固到支撑件的结构元件，悬臂从该支撑件突出。悬臂是弹性的，并且悬臂偏转δ(远端与平面的偏差，其中悬臂在无应力下)可以从关系式F＝k·δ近似得出，其中k是悬臂的弹簧常数，F是在远端处施加的力(至少对于小的偏转)。
每个悬臂可以具有限定闭合多边形的几何形状，即每个悬臂可以由多个直的或弯曲的部段形成，这些部段以U形置于一起。
第一回路以及其他回路中的任一个可以相对于第一轴线对称。
每个悬臂可以包括位于远端处的第一部段，其中第一部段基本上正交于第一轴线延伸并构成第一横向部段。第一横向部段可以形成基本上直的或弯曲的线。
每个悬臂的横向部段是用于接触测试样品的部段。为了最小化测量的不确定性，通过在每个悬臂的面向并抵接测试样品的侧面上具有突起，可以使探针的接触区域更小，即，每个突起在基本上正交于第一平面的方向上从横向部段延伸。
任何突起的横截面可以具有在横向部段的长度中的法线，该横截面限定了梯形或矩形的几何形状。
每个横向部段可以具有彼此分离的多个突起。
第一和第二接触探针中的每一个由导电材料制成，该导电材料可以是在进行测试时沉积在面向测试样品的悬臂表面上的金属膜。
第一接触探针构成一对电极中的第一电极，其中第二接触探针构成一对电极中的第二电极。这对电极是从探针到测试样品的连接，其将以电气方式作用或被测量。
第一和第二接触探针中的每一个具有限定了提供与测试样品的连接的点的端子。
每个接触探针(金属膜)可以连接到探针主体上的相应电气线路。电气线路将接触探针与接触垫连接。
探针可以包括多个接触垫/端子，包括位于第一侧面上的第一接触垫。每个接触探针经由探针主体上的电气线路或迹线连接到相应的接触垫。将探针插入保持装置(测试设备)中，该保持装置具有用于接触任何数量的接触垫的端子。测试设备可以产生可以经由探针传输到测试样品的电信号，并且测试设备还可以具有用于确定阻抗值的测量单元。
第一悬臂上的第一接触探针可以连接到第一接触垫，并且第一悬臂上的第二接触探针可以连接到第二接触垫。此外，第一悬臂上的第一和第二接触探针可以在远端处彼此连接，因此在第一接触垫和第二接触垫之间形成电路或电连接。然后，第一和第二接触垫可以与测试设备的电流发生器的端子接触，以通过电路发送电流。由此可以产生磁场，该磁场在与第一平面的场交叉处基本上与第一平面正交。
探针可以由硅、多晶硅或另一种半导体材料制成，或者由诸如SiO2的介电材料制成，其中探针的结构可以通过沉积和蚀刻例程形成。
探针可以包括从探针主体朝向远端延伸的第三悬臂。第三悬臂可以相对于探针主体限定第三回路，第三回路在基本上平行于第二平面的第三平面中延伸。第三回路可以位于第二回路在第三平面上的投影内。
探针可以包括从探针主体朝向远端延伸的第四悬臂。第四悬臂可以相对于探针主体限定第四回路，第四回路在基本上平行于第三平面的第四平面中延伸。第四回路可以位于第三回路在第四平面上的投影内。
悬臂可以在远端处彼此连接，以形成单悬臂。
根据本发明的第二方面，上述目的和优点通过以下方式获得：
一种用于测试测试样品的电特性的探针，该探针包括：
-探针主体，所述探针主体具有限定基本上平坦的主体表面的第一侧面，
第一探针主体由半导体晶片制成，
-从探针主体延伸的第一臂，所述第一臂具有位于探针主体处的近端和与近端相对的远端，
第一臂相对于探针主体限定第一回路，所述第一回路在平行于基本上平坦的主体表面的第一平面中延伸，
第一臂包括沉积在第一臂的第一表面上并在第一臂的第一表面上延伸的金属膜，
-从探针主体朝向远端延伸的第一悬臂，
第一悬臂在基本上平行于第一平面的第二平面中延伸，
第一悬臂位于第一回路在第二平面上的投影内，
-位于第一侧面上的第一接触垫，
-位于第一侧面上的第二接触垫，
第一接触垫经由探针主体上的第一电气线路、金属膜和探针主体上的第二电气线路连接到第二接触垫，由此在第二平面处形成用于产生基本上正交于第二平面的第一磁场的电流的路径。
第一臂可以是刚性结构，其弹性比悬臂小。
将探针插入测试设备中，该测试设备保持并引导探针与测试样品接触。第一和第二接触垫可以与测试设备的电流发生器的端子接触。然后，测试设备可以通过由第一和第二电气线路和金属膜形成的电路发送电流。
第一磁场可以用于通过高电流的短脉冲快速切换MTJ。电流可以在0.5A和3A之间，并且脉冲频率可以在微秒范围内。因此，可以减少测量时间。
例如，为了切换MTJ，需要远离电流回路达至10μm的大于50mT的磁场。该场可以通过2.5A的电流脉冲产生。短至1μsec的电流脉冲应该足以切换MTJ，并且因此应该可以快速切换MTJ并且由此减少测量时间。
探针可以是组件的一部分，该组件包括磁体。磁体产生大于切换结合部所需的第一磁场的第二磁场。第二磁体可以用于校正第一磁场中的偏移。偏移量可能大于100mT。因此，磁体可以提供偏移，并且电流回路可以用于提供切换MTJ所需的较小磁场。
根据本发明的第三方面，通过以下方式获得上述目的和优点：
一种测试测试样品的电特性的方法，该方法包括：
-提供多点探针，
该探针包括：
探针主体，所述探针主体具有限定基本上平坦的主体表面的第一侧面，
从探针主体延伸的第一悬臂，第一悬臂具有在探针主体处的近端和与近端相对的远端，第一悬臂相对于探针主体限定第一回路，第一回路在平行于基本上平坦的主体表面的第一平面中延伸，
由第一悬臂支撑的第一接触探针，
与第一接触探针电绝缘的第二接触探针，第二接触探针由第一悬臂或由从探针主体朝向远端延伸的第二悬臂支撑，
第二悬臂相对于探针主体限定第二回路，第二回路在基本上平行于第一平面的第二平面中延伸，
并且第二回路位于第一个回路在第二个平面上的投影内，
该方法还包括：
-在第一接触点处使第一接触探针与测试样品接触，
-在第二接触点处使第二接触探针与测试样品接触，和
-执行多点测量例程。
多点探针可以是微型四点探针，并且多点测量例程可以包括测量第一接触探针和第二接触探针之间的电压，即在第一和第二接触探针与第一接触探针与测试样品接触的点之间的电压。
多点探针可以包括第三接触探针和第四接触探针，并且可以经由第三接触探针和第四接触探针将电流注入测试样品中，即第三和第四接触探针构成一对电极。第一和第二接触点可以在第三和第四接触点之间。
可以根据电压和电流确定测试样品的电阻抗或电阻值。测试样品的材料特性也可用于确定电阻。电阻可以是薄层电阻。
根据本发明的第四方面，上述目的和优点通过以下方式获得：
一种初始化用于测试具有自然氧化物表面层的半导体晶片的电特性的例程的方法，该方法包括：
-提供多点探针，
该探针包括：
探针主体，
从探针主体延伸的第一悬臂，
由第一悬臂支撑的第一接触探针，
与第一接触探针电绝缘的第二接触探针，
第二接触探针由第一悬臂或由从探针主体延伸的第二悬臂支撑，
该方法还包括：
-在第一接触点处使第一接触探针与半导体晶片接触，
-在第二接触点处使第二接触探针与硅晶片接触，和
-在第一接触点和第二接触点之间施加第一电压，以便引起半导体晶片的自然氧化物表面层的电击穿。
可以通过在第一接触点和第二接触点之间施加具有幅度值在10μA和200μA之间的交流电流来建立第一电压。交流电流的频率可以在1kHz和2kHz之间。第一电压可以大于0V且小于10V。第一接触探针和第二接触探针可以构成一对电极，该对电极用于在第一接触点和第二接触点之间在测试样品中注入交流电流。
探针可以包括第三接触探针和第四接触探针。第三接触探针可以在第三接触点处与半导体晶片接触放置，并且第四接触探针可以在第四接触点处与半导体晶片接触放置。
通过经由第一接触探针和第三接触探针在测试样品中注入电流，可以在第一接触点和第三接触点之间建立第二电压。可以用与上述相同的值来限定该电流。
类似地，通过经由第一接触探针和第四接触探针在测试样品中注入电流，可以在第一接触点和第四接触点之间建立第三电压。
通过经由第二接触探针和第四接触探针在测试样品中注入电流，可以在第二接触点和第四接触点之间建立第四电压。
根据本发明的第五方面，通过以下方式获得上述目的和优点：
一种初始化用于测试半导体晶片的电特性的例程的方法，该方法包括：
-提供多点探针，
该探针包括：
探针主体，
从探针主体延伸的第一悬臂，
由第一悬臂支撑的第一接触探针，
与第一接触探针电绝缘的第二接触探针，
第二接触探针由第一悬臂或由从探针主体延伸的第二悬臂支撑，
第一接触探针和/或第二接触探针包括氧化物表面层，
该方法还包括：
-在第一接触点处使第一接触探针与半导体晶片接触，
-在第二接触点处使第二接触探针与半导体晶片接触，和
-在第一接触点和第二接触点之间建立第一电压，以便引起第一接触探针和/或第二接触探针的自然氧化物表面层的电击穿。
第一接触探针以及第二接触探针可以由非贵金属制成，即，诸如过渡金属之一的基底金属制成，其易于氧化，并且由此具有导电率低于金属的氧化物表面层。
根据本发明的第六方面，通过以下方式获得上述目的和优点：
一种测试半导体晶片的电特性的方法，该方法包括：
-提供多点探针，
该探针包括：
探针主体，所述探针主体具有限定基本上平坦的主体表面的第一侧面，
从探针主体延伸的第一悬臂，第一悬臂具有在探针主体处的近端和远端，远端与近端相对，
第一悬臂相对于探针主体限定第一回路，
由第一悬臂支撑的第一接触探针，
与第一接触探针电绝缘的第二接触探针，第二接触探针由第一悬臂或由从探针主体朝向远端延伸的第二悬臂支撑，并且
半导体晶片包括沿第一方向在第一平面中延伸的第一鳍片，
该方法还包括：
-在第一接触点处使第一接触探针与第一鳍片接触，
-在第二接触点处使第二接触探针与第一鳍片接触，
-提供磁体并使磁体取向成使得由磁体产生的磁场与第一平面中的第一方向正交，
和
-执行多点测量例程。
在测量期间，磁场可以改变鳍片中带电载流子的流动，这可以通过测量的鳍片电阻的变化来检测。该技术可以用于评估鳍片中自由电荷载流子的迁移率和浓度。
在根据本发明的第六方面中的方法中提供的探针可以另外地包括结合根据本发明的第一方面的探针提到的任何探针特征。
附图说明
现在将仅参考示意图通过实施例的示例在下面更详细地解释本发明，其中：
图1a示出了探针的立体图。
图1b示出了图1A中的截面I的放大视图。
图1c示出了图1B中的截面II的放大视图。
图2a是已与测试样品接触的探针的立体图。
图2b示出了图2A中的横截面A-A'。
图2c示出了图2A中的横截面B-B'。
图3示出了保持在测试样品上方的探针的远端的横截面。
图4a示出了探针的悬臂的横截面。
图4b示出了探针的悬臂的横截面。
图5示出了探针的悬臂的横截面。
图6a示出了探针的远端的立体图。
图6b示出了图6a中所示的探针的立体图，其中探针保持在测试样品上方。
图7a示出了探针的远端的立体图。
图7b示出了探针的一部分的横截面的一部分。
图8a示出了包括单悬臂的探针的立体图。
图8b示出了包括单悬臂的探针的立体图。
图9a示出了探针的用于产生磁场的一部分的立体图。
图9b示出了包括探针和磁体的组件的立体图。
图10示出了探针的远端的立体图。
具体实施方式
现在将参考附图在下文中更全面地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以不同的形式实施，并且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开全面和完整，并且向本领域技术人员充分传达本发明的范围。相同的附图标记始终表示相同的元件。因此，关于每个附图的描述，将不再详细描述相同的元件。
图1a示出了用于测试测试样品的电特性的探针的立体图。
探针包括探针主体12，探针主体12具有第一侧面16和第二侧面18。第一侧面限定基本上平坦的主体表面。探针主体由许多半导体和/或介电层制成。
图1b示出了图1a中的部分I的放大视图。
探针包括多个悬臂，多个悬臂也由诸如硅的半导体材料制成。在图1a中，示出了第一悬臂20a、第二悬臂20b、第三悬臂20c和第四悬臂20d。每个悬臂从探针主体延伸一定距离。在图1a中，悬臂从探针主体以不同的距离延伸，其中第一悬臂20a延伸得最远。每个悬臂具有最远离探针主体的远端。探针的远端被限定为相当于第一悬臂从探针主体延伸得最远的位置。
悬臂的近端被限定为与远端相对，即最远离远端。因此，近端比远端更靠近探针主体。每个悬臂在近端处由探针主体支撑。
近端和远端之间的距离通常在50至200μm的范围内。
第一轴线限定为穿过近端和远端的轴线。第一轴线在图1a中的参考坐标系的x方向上延伸。第二轴线限定为与第一轴线正交。第二轴线在横向方向上(即在图1a中的参考坐标系的y方向上)延伸。
每个悬臂可以支撑多个接触探针，用于接触测试样品的相应部分并建立与该部分的电连接。
当进行测试时，接触探针由沉积在面向测试样品14的悬臂表面36上的导电金属膜构成。
每个接触探针(金属膜)连接到探针主体上的相应电气线路。电气线路将接触探针与接触垫连接，即第一悬臂20a上的金属膜电连接到第一电气线路24，第一电气线路24通向第一接触垫26。接触垫用于在探针和保持探针的测试设备之间建立电连接。
第一悬臂20a相对于探针主体形成第一回路，即第一回路分别在探针主体的第一点和探针主体的第二点在探针主体上开始和终止。第一回路在基本上平行于平坦的主体表面的第一平面中延伸，并且示出为相对于第一轴线具有镜像对称性。
在图1b中，第一悬臂20a由第一组的七个部段形成，这七个部段彼此串联连接。第一回路具有由七个部段的组合长度构成的第一周缘。第一悬臂可以由其他数量的部段形成。
在第一悬臂的远端处的第一部段基本上正交于第一轴线延伸并且构成第一横向部段30a。第一横向部段在参考坐标系的y方向上延伸，即第一横向部段在横向方向上延伸。第一横向部段在横向方向上的长度可以在1至30μm之间。
第二部段32a和第三部段32b彼此连接并形成第一L形部段。第一L形部段连接第一横向部段的第一端和第四部段32c，第四部段32c支撑在探针主体上。由第五部段32d和第六部段32e构成的第二L形部段与第一L形部段相对，从而连接第一横向部段的第二端和第五部段32f，第五部段32f也支撑在探针主体上。
第二悬臂20b在第二平面中从探针主体延伸，该第二平面与第一平面基本上平行。优选地，探针形成为使得当没有应力施加在第一和第二悬臂上时，第一和第二悬臂在同一平面中延伸。
第二悬臂相对于探针主体形成第二回路，即第二回路分别在探针主体的第三点和探针主体的第四点处开始并终止于探针主体上。第二回路也示出为相对于第一轴线具有镜像对称性。
在图1b中，第二悬臂由第二组的七个部段形成，这七个部段彼此串联连接。第二回路具有由七个部段的组合长度构成的第一周缘。第二悬臂可以由另外数量的部段形成。
第二回路位于第一回路内，即第二回路具有与第一回路的几何形状相对应的几何形状，但是按比例缩小以使第二回路在第一回路内延伸，即第二回路小于第一回路。
第三悬臂20c在第三平面中从探针主体延伸，该第三平面基本上平行于第二平面。优选地，探针形成为使得当没有对第一、第二和第三悬臂施加应力时，第一、第二和第三悬臂在同一平面中延伸。
第三悬臂相对于探针主体形成第三回路，即第三回路分别在探针主体的第五点和探针主体的第六点处在探针主体上开始和结束。第三回路也示出为相对于第一轴线具有镜像对称性。
在图1b中，第三悬臂由第三组的七个部段形成，这七个部段彼此串联连接。第三回路具有由七个部段的组合长度构成的第一周缘。第三悬臂可以用其他数量的部段形成。
第三回路位于第二回路内，即第三回路具有与第二回路的几何形状相对应的几何形状，但是按比例缩小以使第三回路在第二回路内延伸，即第三回路小于第二回路。
第四悬臂20d在第四平面中从探针主体延伸，该第四平面与第三平面基本上平行。优选地，探针形成为使得在没有应力施加到第一、第二、第三和第四悬臂时，第一、第二、第三和第四悬臂在同一平面中延伸。
第四悬臂相对于探针主体形成第四回路，即第四回路分别在探针主体的第七点和探针主体的第八点处在探针主体上开始和结束。第四回路也被示出为相对于第一轴线具有镜像对称性。
在图1b中，第四悬臂由第二组的七个部段形成，这七个部段彼此串联连接。第四回路具有由七个部段的组合长度构成的第一周缘。第四悬臂可以用另外数量的部段形成。
第四回路位于第三回路内，即第四回路具有与第三回路的几何形状相对应的几何形状，但是按比例缩小使得第四回路在第三回路内延伸，第四回路小于第三回路。
四组部段中的每个部段均由具有矩形或梯形横截面的直线构成，并且具有相对于相邻部段的长度和角度。
探针由绝缘体上硅晶片制成，典型的埋氧化物厚度为500至1000nm，典型的顶部硅层为5至10μm。
第三部段32b的典型尺寸为120至160μm长，1至3μm宽，相对于X轴呈15至30度。
第二部段32a的典型尺寸为40至80μm长，1至2μm宽，相对于呈X轴为-65至-85度。
第一横向部段在Y方向上为1至30μm长。
采用10μm厚的硅制造的第一悬臂将具有以下机械特性。Z方向上的弹簧常数：12N/m。以8μm接合时在Z方向上的接触力为：100μN。
X和Y方向上的灵活性确保稳定接触，而不会滑动达至近似800nm的振动幅度(约为接合深度的10％)。
从这里推导出其他悬臂的形状，以在相同的最终接合点处在X和Y上提供相同的接合力和柔性。通常，其他回路将具有第二部段的相同尺寸以及第三部分的更短/更宽的尺寸。
图1c示出了图1b中的截面II的放大视图。
第二悬臂包括位于第二悬臂的远端处的第二横向部段30b，即紧邻第一横向部段30a。第二横向部段基本上正交于第一轴线延伸并且平行于第一横向部段。
第三悬臂包括位于第三悬臂的远端处的第三横向部段30c，即紧邻第二横向部段，其中第二横向部段位于第一横向部段和第三横向部段之间。
第三横向部段基本上正交于第一轴线延伸并且平行于第一横向部段和第二横向部段。
第四悬臂包括位于第四悬臂的远端处的第四横向部段30d，即紧邻第三横向部段，其中第二横向部段和第三横向部段位于第一横向部段和第四横向部段之间。
第四横向部段基本上正交于第一轴线延伸并且平行于第一、第二和第三横向部段。
四个横向部段构成用于抵接测试样品的接触部段。相邻的横向部段之间的距离(间距)约为4μm，即第一横向部段和第二横向部段之间的间隙为4μm，第二和第三横向部段之间的间隙也为4μm，第三和第四横向部段之间的间隙也为4μm。
图2a是已与测试样品14接触的探针10的立体图。
测试样品是半导体集成电路，其实施有正交于探针的横向轴线(参考坐标系的y方向)取向的鳍片阵列。
放置探针使得第一、第二、第三和第四横向部段中的每一个抵接测试样品表面。
图2b示出了图2a中的通过测试样品14的鳍片38的截面A-A'。鳍片具有矩形横截面并沿图2b中的参考坐标系的x方向延伸。沿y方向平行放置多个鳍片。
第一、第二、第三和第四横向部段(30a至30d)中的每一个均与鳍片接触。
相应悬臂的第一横向部段30a接触接近第一横向部段的第一角部的鳍片。相应的第一横向部段的第一角部是在测试期间第一横向部段的前侧面40与面向测试样品的悬臂表面相交的角部。相应的第一横向部段的第二角部被限定为在测试期间与前侧面相对的侧面与面向测试样品的悬臂表面相交的角部。
以相同的方式，第二横向部段30b接触接近第二横向部段的第一角部的鳍片，在第二横向部段的第一角部处，第二横向部段的前侧面与第二悬臂的悬臂表面相交。
第三横向部段30c接触接近第三横向部段的第一角部的鳍片，在第三横向部段的第一角部处，第一横向部段的第一侧面与第三悬臂的悬臂表面相交。
第四横向部段30d接触接近第一横向部段的第一角部的鳍片，在第一横向部段的第一角部处，第一横向部段的第一侧面与第四悬臂的悬臂表面相交。
每个接触点之间的距离对应于间距，即图2b的参考坐标系中的3.5μm。间距在探针坐标系中约为4μm，而在测试样品坐标系中约为3.5μm。
保持探针使得第一平面/第一悬臂相对于测试样品表面具有第一角度。第一角度大于0°且小于45°，通常为30°。根据定义，第一悬臂是柔性的，因此第一角度可以根据用于使第一悬臂与测试样品接触的接合深度而改变。
类似地，第二悬臂相对于测试样品表面具有第二角度。第一角度小于第二角度。这意味着当所有四个悬臂都与测试样品接触时，悬臂不在平行平面中。
第一悬臂比第二悬臂更具弹性。类似地，第二悬臂梁比第三悬臂梁更具弹性，并且第三悬臂梁比第四悬臂梁更具弹性。在最终接合位置，每个悬臂均以大致相同的接触力(通常为100μN)与测试样品接触，每个悬臂将向下接合到具有相应深度的测试样品中(当接触力为100μN时，对于第一悬臂通常为8μm，对于最后悬臂通常为2μm)。
图2c示出了图2a中的横截面B-B'。在该横截面中，十二个鳍片彼此平行地延伸。鳍片由从基板突出的肋构成。迫使第一横向部段30a与测试样品接触并抵接五个鳍片。因此，接触力分布在五个鳍片上，即每个鳍片上的压力均与第一横向部段抵接的鳍片的数量成比例地降低。
类似地，第二横向部段30b、第三横向部段30c和第四横向部段30d均被迫与测试样品接触以接触多个鳍片。可以改变单个横向部段接触的鳍片数量。
在半导体鳍片上以及可能还在探针金属化部上的绝缘自然氧化物层的存在可能导致探针和鳍片之间的电接触不良。
通过增加任何一对悬臂(接触探针)-诸如第一和第二悬臂-之间的电势来建立鳍片(或半导体的其他部分)与悬臂(接触探针)之间的低欧姆接触。
一对悬臂/接触探针应理解为第一接触探针和第二接触探针。
随着电势增加，电势将在某一时刻超过用于任意鳍片的绝缘层的击穿电压(穿通)，并且建立两个悬臂(接触探针)之间的低电阻导电路径，使得可以确定鳍片的电特性。
对于四点测量例程，第一对接触探针用于将电流注入鳍片中，第二对接触探针用于电压测量。
为了在相同的单个鳍片和所有四个悬臂(接触探针)之间建立低欧姆接触，应该执行适当的击穿(breakdown)顺序，即在第一和第二悬臂之间。然后是第二和第三悬臂，最后是第三和第四悬臂。
在每个悬臂具有沉积在其上的其自身的接触探针的情况下，将有四个悬臂用于四点测量。四个悬臂中的每一个相对于探针主体限定回路，并且回路位于彼此的内部，即，存在最内回路和最外回路、以及其间的两个回路。
形成最外回路的悬臂的接触探针可以称为第一接触探针。形成第二最外回路的悬臂的接触探针可以称为第二接触探针。形成第三最外回路的悬臂的接触探针可以称为第三接触探针。形成第四最外回路(对应于四个回路中的最内回路)的悬臂的接触探针可以称为第四接触探针。
四个接触探针可以配对作为多个排列(permutation)的电流对和电压对，其在下表中列出，其中双边框中的12个单元内的数字分别指的是第一、第二、第三和第四接触探针。
排列 电流对 电压对
1 1,2 3,4
2 1,3 2,4
3 1,4 2,3
4 2,3 1,4
5 2,4 1,3
6 3,4 1,2
排列1和6的预期电压测量值为零，因为在这些排列中电流对之间的电流流动不会进入由电压对建立的电路。
可以进行第一次测试以确保所有四个接触探针与相同的鳍片(并且不超过一个鳍片)接触，即无论使用哪一对接触探针来注入电流，电流都将在同一个鳍片中流动。这可以防止电流经由接触探针从一个鳍片穿过而进入到另一个鳍片流动的情况。
该测试可以比较针对多个不同排列确定的电阻，诸如四个排列中的两个或三个排列或所有排列，其不返回如上所述的零结果，即例如可以将针对排列2确定的电阻与针对排列3确定的电阻进行比较。
当两个电阻值(或测量电压)相等或至少彼此偏离不超过10％(诸如大于20％)时，可以确定相同的单个鳍片和所有四个接触探针之间存在适当的接触。可以扩展测试以比较针对三个排列确定的电阻值或者针对所有四个非零排列确定的电阻值。
如果接触探针中的一个与一个以上的鳍片接触，则电阻将彼此不同，并且不能确定相同的单个鳍片和所有四个接触探针之间存在良好的接触。
可能的情况是所有四个接触探针都接触两个鳍片。在这种情况下，电阻将不彼此偏离，并且第一次测试可能不会遇到这种情况。
可以进行第二次测试以排除诸如上述的情况，其中所有四个接触探针都接触两个鳍片。第二次测试可以是多次重复第一次测试，即四个接触探针多次降落在测试样品上。对于每次降落(landing)，比较多个排列的电阻，如结合第一次测试的描述所解释的。第二次测试可以执行两次或更多次降落，诸如五次降落，多达十次降落或甚至更多。
任何未完成第一次测试的降落都可能被排除。然后可以比较未排除的降落的电阻并且可以确定主导电阻值，即，如果两个或更多个降落返回等于或者至少不彼此偏离多于10％、诸如多于20％的电阻值，则可以确定对于那些降落，接触探针与相同的单个鳍片接触，并且所确定的电阻代表鳍片的电阻。
因此，可以说第二次测试提供了一系列(a population of)降落，针对这些降落能导出最可能的电阻值-例如最常出现的电阻值。或者平均电阻值的偏离不多于10％、诸如不多于20％。
可以通过在第一接触点和第二接触点之间施加具有幅度值在10μA和200μA之间的交流电流来建立第一电压。交流电流的频率可以在1kHz和2kHz之间。第一电压可以大于0V且小于10V。第一接触探针和第二接触探针可以构成一对电极，用于在测试样品中在第一接触点和第二接触点之间注入交流电流。
探针可以包括第三接触探针和第四接触探针。第三接触探针可以在第三接触点处与半导体晶片接触放置，并且第四接触探针可以在第四接触点处与半导体晶片接触放置。
通过经由第一接触探针和第三接触探针在测试样品中注入电流，可以在第一接触点和第三接触点之间建立第二电压。可以用与上述相同的值来限定电流。
类似地，通过经由第一接触探针和第四接触探针在测试样品中注入电流，可以在第一接触点和第四接触点之间建立第三电压。
通过经由第二接触探针和第四接触探针在测试样品中注入电流，可以在第一接触点和第四接触点之间建立第四电压。
图3示出了探针的一部分、特别是被迫与鳍片38接触的第一横向部段30a、第二横向部段30b、第三横向部段30c和第四横向部段30d的横截面的立体图。
第一横向部段30a的一部分已被蚀刻掉，特别是在测试期间面向测试样品的第一横向部段的一部分已被时刻掉。因此，在测试期间使第一突起44a面向测试样品并且沿第一横向部段在横向方向上的长度延伸。
第一突起具有在横向方向上具有法线的横截面，该横截面具有梯形的几何形状(具有四个边的多边形)，特别是等腰梯形的几何形状。因此，第一突起的横截面具有宽的基部，并且顶部比基部更窄-当进行测试时顶部面向测试样品。正交于横向方向测量的顶部的宽度大约在20nm和200nm之间。
第一突起的高度(测量为顶部和基部之间的距离)为约500nm。
例如，可以通过适当对准的单晶Si的非各向同性湿法蚀刻来形成第一突起。氢氧化钾(KOH)可用作蚀刻剂。
金属膜覆盖第一突起，即金属膜与第一横向部段上的包括第一突起的悬臂的表面一致。因此，接触探针可以通过在测试期间从远端处的悬臂朝向测试样品突出而结束。
第一突起接近第一横向部段的第一角部，即与第二角部相比更靠近第一角部。
类似于如上结合第一突起所描述的，第二横向部段30b的一部分已被蚀刻掉，特别是在测试期间面向测试样品的第二横向部分段一部分已被蚀刻掉。因此，留下第二突起44b。第二突起具有约500nm的高度。第二突起具有在横向方向上具有法线的横截面，该横截面限定梯形的几何形状，特别是等腰梯形的几何形状，其中当进行测试时其顶部面向测试样品。第二突起接近第二横向部段的第一角部。
第三横向部段30c的一部分已被蚀刻掉，特别是在测试期间面向测试样品的第三横向部段的一部分已被蚀刻掉。因此，留下第三突起44c。第三突起的高度约为500nm。第三突起具有在横向方向具有法线的横截面，该横截面具有梯形的几何形状，特别是等腰梯形的几何形状。
最后，第四横向部段30d的一部分已被蚀刻掉，特别是第四横向部段的面向测试样品的一部分已被蚀刻掉。因此，留下第四突起44d。第四突起具有约500nm的高度。第四突起具有在横向上具有法线的横截面，该横截面具有等腰梯形的几何形状。
利用上述第一突起44a、第二突起44b、第三突起44c和第四突起44d，使得每个悬臂的接触区域(用于抵接测试样品)变得更小(与四个横向部段30a-30d上没有突起的情况相比)，并且与测试样品的接触点之间的距离(间距)的不确定性减小。此外，降低了接触的粗糙度，从而降低了鳍片损坏的风险，并且实现了与许多鳍片的可靠接触。
图4a示出了探针的一部分、特别是第一横向部段30a的横截面的立体图。
第一横向部段的一部分已被蚀刻掉，即第一角部已被倒圆/切除。具体地，将蚀刻剂施加在最靠近第一横向部段的前侧面的悬臂表面上。随着与前侧面的距离变小，蚀刻进入第一横部段中的深度增加。由此在悬臂表面和前侧面之间提供面42，该面相对于悬臂表面的内角大于90°，即钝角。这是有利的，因为与具有图3中所示的突起的探针的制造相比，其简化了制造工艺，在图3中，突起具有等腰梯形的几何形状。
类似地，第二横向部段的一部分已被蚀刻掉。具体地，第二横向部段的第一角部已被倒圆/切除。
此外，第三横向部段的第一角部已被倒圆/切除。最后，第四横截部段的第一角部被倒圆/切除。
图4b示出了探针的一部分、特别是第一横向部段30a的横截面的立体图。
第一横向部段的一部分已被蚀刻掉，特别是在测试期间面向测试样品的第一横向部段的一部分已被蚀刻掉。因此，留下第一突起44a。第一突起具有约500nm的高度。第一突起具有在横向方向具有法线的横截面，该横截面具有矩形的几何形状。
第一突起接近第一横向部段的第一角部，即与第二角部相比更靠近第一角部。
类似地，第二横向部段30b的一部分已被蚀刻掉，留下具有约500nm高度的第二突起44b，以及具有矩形的几何形状的、具有在横向方向上的法线的横截面。第二突起接近第二横向部段的第一角部。
法线应在几何意义上理解，即作为与平面(或平面中的横截面)正交的线或矢量。
第三横向部段30c的一部分已被蚀刻掉，留下第三突起44c，第三突起44c具有约500nm的高度，以及具有矩形的几何形状的、具有在横向方向上的法线的横截面。第三突起接近第三横向部段的第一角部。
最后，第四横向部段30d的一部分已被蚀刻掉，留下第四突起44d，第四突起44d具有约500nm的高度，以及具有矩形几何形状的、具有在横向法线上的横截面。第四突起接近第四横向部段的第一角部。
图5示出了探针的一部分、特别是第一横向部段30a的横截面的立体图。
第一横向部段的一部分已被蚀刻掉，特别是第一横向部段的面向测试样品的部分已被蚀刻掉。因此，留下第一突起44a。第一个突起的高度约为500nm。第一突起具有右梯形的几何形状(具有两个直角的梯形)的、具有在横向方向上的法线的横截面。第一突起具有宽的基部和比基部更窄的顶部-在进行测试时顶部面向测试样品。
第一突起的具有两个直角的侧面接近第一横向部段的第一角部，即比第二角部更靠近第一角部。
类似地，第二横向部段30b的一部分已被蚀刻掉，留下第二突起44b，第二突起44b具有约500nm的高度，以及具有直角梯形的几何形状的、具有在横向方向上的法线的横截面。第二突起接近第二横向部段的第一角部。
第三横向部段30c的一部分已被蚀刻掉，留下第三突起44c，第三突起44c具有约500nm的高度，以及具有直角梯形几何形状的横向方向的法线的横截面。第三突起近似于第三横向部段的第一角部。
最后，第四横向部段30d的一部分已被蚀刻掉，留下第四突起44d，第四突起44d具有约500nm的高度，以及具有直角梯形的几何形状的、具有在横向方向上的法线的横截面。第四突起接近第四横向部段的第一角部。
图6a示出了探针的一部分的立体图，特别是当探针保持在测试样品上方时，即在悬臂表面观察时，从测试样品看到的探针的远端的立体图。
图6b示出了图6a中所示的探针的一部分的立体图，具体地是从上方看到的探针的远端的立体图(当探针保持在测试样品上方时在测试样品上)。
第一横向部段包括第一突起44a，第一突起44a具有在横向方向上的第一长度。第一长度小于第一横向部段的总长度，具体地小于第一横向部段的长度的三分之一。第一突起覆盖大约三个鳍片，并且第一长度在0.1μm到2μm之间。第一突起近似地位于第一横向部段的中点处。
由于第一突起的第一长度小于第一横向部段的长度，因此与第一突起沿着第一横向部段的长度延伸得更长的实施例相比，减少了第一悬臂可以接触的鳍片的数量。
第二横向部段包括接近第二横向部段的中点的第二突起44b。第二突起具有在横向方向上的第二长度。第二长度大于第一突起的第一长度。
第一突起沿第一轴线的方向突出到第二突起上。因此，第一突起和第二突起可以与相同的鳍片接触。
类似地，第三横向部段包括近似地位于第三横向部段的中点处的第三突起44c。第三突起具有在横向方向上的第三长度。第三长度大于第一长度。
第一突起沿第一轴线的方向突出到第三突起上。因此，第三突起也可以与第一和第二突起接触的同一鳍片接触。
最后，第四横向部段包括第四突起44d，第四突起近似地位于第四横向部段的中点处。第四突起具有在横向方向上的第四长度。第四长度大于第一长度。
第一突起沿第一轴线的方向突出到第四突起上。因此，第四突起也可以与第一、第二和第三突起接触的同一鳍片接触。
第一横向部段包括第五突起44e和第六突起44f。第五和第六突起构成用于分配接触力的降落区域。
与第一横向部段的第二端相比，第五突起更靠近第一横向部段的第一端。与第一横向部段的第一端相比，第六突起更靠近第一横向部段的第二端。第一突起位于第五突起和第六突起之间。
第一突起与第五突起和第六突起分离，并且第五和第六突起可以与第一、第二、第三和第四突起中的任何一个电绝缘。
第五突起在横向方向上的第五长度小于第一横向部段的长度的三分之一。第六突起在横向方向上的第六长度小于第一横向部段的长度的三分之一。
第二突起位于第五和第六突起在第二横向部段上的投影内。类似地，第三突起位于第五和第六突起在第三横向部段上的投影内，第四突起位于第五和第六突起在第四横向部段上的投影内。
图7a示出了探针的一部分的立体图，具体地是当探针保持在测试样品上方时，即在悬臂表面观察时，从测试样品看到的探针的远端的立体图。
每个悬臂包括彼此电绝缘的第一接触探针/电极52a和第二接触探针/电极52b。以这种方式，当相应的横向部段抵接测试样品时，可以同时接触两个不同的鳍片。其中，然后可以测量两个鳍片之间的绝缘。另选地，可以通过相同的悬臂在两个不同的点处接触单个鳍片。这可以用于在晶片表面上以及在没有鳍片的平坦表面上分布几个接触点。
相应悬臂的第一接触探针以及第二接触探针可以通过在悬臂的表面上涂覆金属膜并结构化金属膜来形成，使得悬臂的横向部段的表面的中间部分包括位于两个接触探针之间的电绝缘体，即每个横向部段的表面的中间部分没有金属膜。可以使用剥离技术来构造金属膜。
另选地，可以通过在悬臂表面上方的平面处形成线来形成两个接触探针，在所述平面处，使用阴影效应来使金属线彼此绝缘。
图7b示出了探针的一部分的横截面的一部分。探针具有许多回路悬臂，如图1b能看到的，并且悬臂中的至少一个支撑两个接触探针，两个接触探针从悬臂的近端朝向悬臂的远端延伸。两个接触探针沿着悬臂彼此平行地延伸。横截面位于悬臂由探针主体支撑的平面中，特别围绕第一点的部段，其中第一回路在探针主体上开始。
探针主体12和悬臂20a由硅(Si)制成。悬臂通过埋入的电绝缘体28b与探针主体电绝缘，埋入的电绝缘体28b可以由二氧化硅(SiO2)制成。埋入的电绝缘体的典型厚度为300nm至1000nm。
悬臂具有带有第一突起和第二突起的形貌，用于分别支撑第一接触探针52a和第二接触探针52b。
第一接触探针52a由金属膜22制成，并且通过顶部电绝缘体28a与悬臂电绝缘，顶部电绝缘体28a可以由低应力氮化硅(SiN)制成，即在低压化学气相沉积工艺中沉积。
类似地，第二接触探针52b由金属膜22制成，并且通过顶部电绝缘体28a与悬臂电绝缘，顶部电绝缘体28a也可以由低应力氮化硅制成。
在制造中，埋入的电绝缘体沉积或生长在探针主体上，并且悬臂层沉积或结合在埋入的电绝缘体上。顶部电绝缘体沉积或生长在悬臂层上。
在第一光刻步骤中，蚀刻顶部电绝缘体以及第一悬臂的一部分，以便限定并形成第一和第二接触探针的轮廓。
各向异性蚀刻产生顶部电绝缘体的竖直侧壁。
各向同性蚀刻产生第一和第二突起的圆形侧壁，即相对于顶部电绝缘体执行悬臂的欠蚀刻，使得顶部电绝缘体相对于第一和第二突起具有悬垂部(overhang)，即顶部电绝缘体投影在悬臂上。顶部电绝缘体可以具有一些应力，该应力可以使自由悬伸的悬臂变形，这可以通过在自由悬伸的悬臂上具有较薄的顶部电绝缘体(即50nm)和在探针的其余部分上具有较厚的电介质层(即300nm)来避开。还可能的是，横向下蚀刻在接触探针较窄(低至300nm)的自由悬挂悬臂上将是较小的(即100nm)，而在探针的其余部分(即500nm)则将是较大的，以降低由于污染和缺陷导致的向主体泄漏电流的风险。
在第二光刻步骤中，蚀刻第一悬臂和埋入的电绝缘体。各向同性蚀刻产生埋入的电绝缘体的圆形侧壁，即，埋入的电绝缘体被蚀刻，使得悬臂相对于埋入的电绝缘体具有悬垂部，即投影在埋入的电绝缘体上。
在第三步骤中，探针主体12通过在晶片的背面上光刻并且一直通过晶片蚀刻硅而形成。
在最后的制造过程中，沉积金属膜22。在该过程结束时完成的金属沉积形成接触探针，接触探针由于相应悬垂部的阴影而彼此电绝缘。
图8a示出了探针的一部分的立体图，特别是当探针保持在测试样品上方时，即在悬臂表面观察时，从测试样品看到的探针的远端的立体图。
探针包括四个悬臂，这四个悬臂在探针的远端处结合在一起以形成单悬臂主体54。
第一悬臂支撑类似于图7a中所示的探针的第一接触探针和第二接触探针。
第二悬臂支撑第三接触探针52c和第四接触探针52d。
第三悬臂支撑第五接触探针52e和第六接触探针52f。
最后，第四悬臂支撑第七接触探针52g和第八接触探针52h。
八个接触探针在单悬臂表面上平行于第一轴线延伸，并且端部接近单悬臂主体54的第一边缘。
沿第一边缘的接触探针的端部之间的距离可以小于1μm。
在一个实施例中，单悬臂可以支撑多至十二个接触探针。
图8b示出了探针的一部分的立体图，特别是当探针保持在测试样品上方时，即在悬臂表面观察时，从测试样品看到的探针的远端的立体图。
第七和第八接触探针相邻并用作应变仪56，该应变仪由第四悬臂上的金属膜形成，形成应变仪的金属膜从单悬臂表面上的第四悬臂进一步延伸到第五接触探针和第六接触探针之间的单悬臂主体的第一边缘。当第四悬臂受到应变时，形成应变仪的金属膜的电阻发生变化，从而反映施加到第四悬臂的力的变化。
沿第一边缘的接触探针的端部之间的距离可以小于1μm。
图9a示出了探针的一部分的立体图，该探针包括从探针主体延伸的臂60。第一臂限定相对于探针主体的回路，即第一臂在探针主体结束和开始。第一臂在基本上平行于探针的平面主体表面的平面中延伸。
该探针包括多个悬臂，这些悬臂从探针主体在悬臂平面中延伸，该悬臂平面也与平面主体表面平行-每个悬臂具有用于接触测试样品的接触探针。在图9a中，示出了八个悬臂。悬臂彼此平行地延伸，并且每个悬臂在它们延伸的平面中具有L形几何形状。另选地，每个悬臂可以由从探针主体以基本上直线延伸的单个梁部段构成。
多个悬臂也可以由图8a和8b中描述的设计之一代替。
每个悬臂在臂的投影内、在悬臂延伸的平面上。
臂被示出为相对于x轴(第一轴线)不对称。然而，在一个实施例中，臂可以相对于第一轴线对称。
在测试测试样品期间，在臂(回路)中激励电流(电流回路)以产生磁场，该磁场在与悬臂平面的交叉处基本上垂直于悬臂平面。具体地，悬臂和第一臂延伸，使得当探针与测试样品接触时，磁场基本垂直于测试样品的表面平面。
通过这种方式，探针可以用于直接测量磁性随机存取存储器的空白磁隧道结叠层上的磁阻，从而测量磁存储元件在外部施加磁场中改变其电阻值的趋势。
例如，为了切换MTJ，需要远离电流回路达至10μm的大于50mT的磁场。该场可以通过2.5A的电流脉冲产生。短至1μsec的电流脉冲应该足以切换MTJ，并且因此应该可以快速切换MTJ并且通过这减少测量时间。
在许多情况下，切换MTJ所需的磁场具有大的偏移(即>100mT)，而需要小的附加磁场来实际来回切换MTJ。因此，可以选择添加可提供偏移的外部磁体，并仅使用电流回路来提供切换MTJ所需的较小磁场。
电流回路应该具有厚的导电金属膜(即1μm厚)，其可以通过电镀工艺沉积在第一臂上。
图9b示出了探针的立体图，该探针保持在包括多个鳍片38的测试样品上。
示出的探针具有从探针主体12延伸的四个悬臂20a-20d。每个悬臂相对于探针主体形成回路。回路彼此嵌套，也如图1b中所示。
每个悬臂在远端(距探针主体最远的端部)具有横向部段。放置探针使得悬臂的每个横向部段与鳍片接触。
探针还具有磁体，磁体可以是永久磁体。组件中的磁体保持在测试样品上方，并且其取向为使得由磁体(在鳍片的平面中)产生的磁场与鳍片的纵向方向正交。
在图9b中，磁体示出为具有第一磁体元件(磁极)62a和第二磁体元件(磁极)62b，其表示马蹄形磁体。放置磁体使得至少一个横向部段位于第一磁体元件和第二磁体元件之间。
在测量期间，磁场可以改变鳍片中带电载流子的流动，这可以通过测量的鳍片电阻的变化来检测。该技术可用于评估鳍片中载流子的迁移率和浓度。
图10示出了探针的一部分的立体图，特别是当探针保持在测试样品上方时，即在悬臂表面观察时，从测试样品看到的探针的远端的立体图。
第一横向部段30a在横向方向上的长度大于第二横向部段30b在横向方向上的长度。
第二横向部段在横向方向上的长度大于第三横向部段30c在横向方向上的长度。
第三横向部段在横向方向上的长度大于第四横向部段30d在横向方向上的长度。
第一横向部段包括用于接触鳍片的第一突起44a。第一突起利用构成第一接触探针的金属膜覆盖。因此，接触探针可以通过在测试期间从远端处的悬臂朝向测试样品突出而结束。第二横向部段包括第二突起44b。第三横向部段包括第二突起44c，第四横向部段包括第二突起44d。
第一、第二、第三和第四突起彼此突出，使得它们可以与相同的鳍片接触。
第一横向部段包括第五突起44e和第六突起44f，第五突起和第六突起构成用于使横向部段与测试样品的表面对准的降落区域，即，如果探针以使得第一横向部段不在与测试样品的表面平行的平面中的方式接近测试样品，则第五或第六突起可以提供与测试样品的第一接触，并且限定枢转点，使得第一横向部段旋转到与测试样品的表面基本上平行的平面中。
第一突起位于第五和第六突起之间。第一突起可以比第五突起和第六突起更靠近第一横向部段的前侧面40。另外，第一突起可以高于第五和第六突起的高度。这可以增加在第一接触探针和鳍片之间建立良好接触的可能性。
第二横向部段包括第七突起44g和第八突起44h，第七突起和第八突起构成用于使横向部段与测试样品的表面对准的降落区域。
第二突起位于第七和第八突起之间。第二横向部段可以比第七和第八突起更靠近第二横向部段的前侧面-第二横向部段的前侧面是沿着第一轴线看到的最靠近第一横向部段的侧面。另外，第二突起可以高于第七突起和第八突起的高度。
第七和第八突起之间的距离小于第五和第六突起之间的距离。
第三横向部段包括第九突起44i和第十突起44j，第九突起和第十突起构成用于使横向部段与测试样品的表面对准的降落区域。第九和第十突起之间的距离小于第七和第八突起之间的距离。
第三突起位于第九和第十突起之间。第二突起可以比第九和第十突起更靠近第三横向部段的前侧面。另外，第三突起可以高于第九和第十突起的高度。
第四横向部段包括第十一突起44k和第十二突起441，第十一突起和第十二突起构成用于使横向部段与测试样品的表面对准的降落区域。第十一和第十二突起之间的距离小于第九和第十突起之间的距离。
第四突起位于第十一和第十二突起之间。第四突起可以比第十一和第十二突起更靠近第四横向部段的前侧面。另外，第四突起可以高于第十一和第十二突起的高度。
构成四个横向部段30a-30d的降落区域的八个突起44e-441可以与第一、第二、第三和第四突起44a-44d中的任何一个电绝缘。
项目：
1.一种用于测试测试样品的电特性的探针，所述探针包括：
-探针主体，其具有限定基本上平坦的主体表面的第一侧面；
-第一悬臂，其从所述探针主体延伸的并且具有在所述探针主体处的近端和远端，所述远端与所述近端相对，所述第一悬臂限定相对于所述探针主体的第一回路，所述第一回路在基本平行于所述平坦的主体表面的第一平面中延伸；
-由所述第一悬臂支撑的第一接触探针；
-与所述第一接触探针电绝缘的第二接触探针；
所述第二接触探针由所述第一悬臂或由从所述探针主体朝向所述远端延伸的第二悬臂支撑，
所述第二悬臂相对于所述探针主体限定第二回路，所述第二回路在基本上平行于所述第一平面的第二平面中延伸，并且所述第二回路路位于所述第一回路在所述第二平面上的投影内。
2.根据项目1所述的探针，包括从所述探针主体朝向所述远端延伸的第三悬臂，
所述第三悬臂相对于所述探针主体限定第三回路，所述第三回路在基本上平行于所述第二平面的第三平面中延伸，
其中，所述第三回路位于所述第二回路在所述第三平面上的投影内。
3.根据项目2所述的探针，包括从所述探针主体朝向所述远端延伸的第四悬臂，
所述第四悬臂相对于所述探针主体限定第四回路，所述第四回路在基本上平行于所述第三平面的第四平面中延伸，
其中，所述第四回路位于所述第三回路在所述第四平面上的投影内。
4.根据前述项目中任一项所述的探针，包括多于四个的悬臂。
5.根据前述项目中任一项所述的探针，所述探针由单晶Si、多晶硅或SiO2制成。
6.根据前述项目中任一项所述的探针，所述探针包括在所述第一悬臂和所述探针主体之间的绝缘层。
7.根据前述项目中任一项所述的探针，包括在所述第一侧面上的第一接触垫，所述第一接触探针经由第一电气线路连接到所述第一接触垫。
8.根据项目7所述的探针，包括在所述第一侧面上的第二接触垫，所述第二接触探针经由第二电气线路连接到所述第二接触垫。
9.根据前述项目中任一项所述的探针，其中第一轴线被限定为延伸穿过所述近端和所述远端的轴线。
10.根据项目9所述的探针，所述第一悬臂包括在所述远端处的第一部段，其中，所述第一部段基本上正交于所述第一轴线延伸并构成第一横向部段。
11.根据项目10所述的探针，所述第一横向部段限定基本直线。
12.根据权利要求10所述的探针，所述第一横向部段限定曲线。
13.根据前述项目中任一项所述的探针，所述第一接触探针由沉积在所述第一悬臂的第一悬臂表面上的金属膜制成。
14.根据项目10所述的探针，所述第一横向部段包括基本正交于所述第一平面延伸的第一突起。
15.根据项目9和14所述的探针，所述第一突起具有第一横截面，所述第一横截面具有在正交于所述第一轴线的方向上的法线，所述第一横截面限定梯形或矩形的几何形状。
16.根据项目14所述的探针，所述第一横向部段包括与所述第一突起分离的第二突起。
17.根据前述项目中任一项所述的探针，所述第一悬臂在所述远端处与所述第二悬臂连接，用于限定单悬臂。
18.根据项目17所述的探针，其中多个悬臂连接在所述远端处以形成单悬臂。
19.根据前述项目中任一项所述的探针，所述探针包括在所述第一悬臂和所述第一接触探针之间的绝缘层。
20.根据前述项目中任一项所述的探针，所述第一悬臂与所述第二悬臂相互连接，以形成应变仪。
21.一种用于测试测试样品的电特性的探针，所述探针包括：
-探针主体，其具有限定基本上平坦的主体表面的第一侧面，所述第一探针主体由半导体晶片制成；
-从所述探针主体延伸的第一臂，所述第一臂具有在所述探针主体处的近端和远端，所述远端与所述近端相对，所述第一臂限定相对于所述探针主体的第一回路，所述第一回路在基本上平行于所述平坦的主体表面的第一平面中延伸，所述第一臂包括沉积在所述第一臂的第一表面上并在所述第一臂的第一表面上延伸的金属膜；
-从所述探针主体朝向所述远端延伸的第一悬臂，所述第一悬臂在基本上平行于所述第一平面的第二平面中延伸，所述第一悬臂位于所述第一回路在所述第二平面上的投影内；
-位于所述第一侧面上的第一接触垫；
-位于所述第一侧面上的第二接触垫；
所述第一接触垫经由所述探针主体上的第一电气线路、所述第一臂上的所述金属膜和所述探针主体上的第二电气线路连接到所述第二接触垫，由此在所述第二平面处形成用于形成基本上正交于所述第二平面的磁场的电流的路径。
22.根据项目21所述的探针，包括多个悬臂。
23.根据项目21所述的探针，所述磁场在测试期间基本上正交于测试样品的平面。
24.一种测试测试样品的电特性的方法，所述方法包括：
-提供多点探针，
所述探针包括：
探针主体，所述探针主体具有限定基本上平坦的主体表面的第一侧面，
第一悬臂，所述第一悬臂从所述探针主体延伸，并且在所述探针主体处具有近端和远端，所述远端与所述近端相对，所述第一悬臂相对于所述探针主体限定第一回路，所述第一回路在基本上平行于所述平坦的主体表面的第一平面中延伸，
第一接触探针，所述第一接触探针由所述第一悬臂支撑，
提供与所述第一接触探针电绝缘的第二接触探针，所述第二接触探针由所述第一悬臂或从所述探针主体朝向所述远端延伸的第二悬臂支撑，
所述第二悬臂相对于所述探针主体限定第二回路，所述第二回路在基本上平行于所述第一平面的第二平面中延伸，
并且所述第二回路位于所述第一回路在所述第二平面上的投影内，
所述方法还包括：
-使所述第一接触探针在第一接触点处与所述测试样品接触；
-使所述第二接触探针在第二接触点处与所述测试样品接触；和
-执行多点测量例程。
25.根据项目24所述的方法，所述多点测量例程包括测量所述第一接触探针和所述第二接触探针之间的电压。
26.根据项目24或25的方法，所述多点探针是四点探针。
27.根据项目24或25所述的方法，所述多点探针包括第三接触探针和第四接触探针。
28.根据项目27所述的方法，包括经由所述第三接触探针和所述第四接触探针在所述测试样品中注入电流。
29.根据项目25和28的方法，包括根据所述电压和所述电流确定所述测试样品的电阻值。
30.一种初始化用于测试具有自然氧化物表面层的半导体晶片的电特性的例程的方法，所述方法包括：
-提供多点探针，
所述探针包括：
探针主体，
从所述探针主体延伸的第一悬臂，
由所述第一悬臂支撑的第一接触探针，
与所述第一接触探针电绝缘的第二接触探针，
所述第二接触探针由所述第一悬臂或由从所述探针主体延伸的第二悬臂支撑，
所述方法还包括：
-在第一接触点处使所述第一接触探针与所述半导体晶片接触；
-在第二接触点处使所述第二接触探针与所述硅晶片接触；和
-在所述第一接触点和所述第二接触点之间施加第一电压，以便引起所述半导体晶片的所述自然氧化物表面层的电击穿。
31.一种初始化用于测试半导体晶片的电特性的例程的方法，所述方法包括：
-提供多点探针，
所述探针包括：
探针主体，
从所述探针主体延伸的第一悬臂，
由所述第一悬臂支撑的第一接触探针，
与所述第一接触探针电绝缘的第二接触探针，
所述第二接触探针由所述第一悬臂或由从所述探针主体延伸的第二悬臂支撑，
所述第一接触探针和/或所述第二接触探针包括氧化物表面层，
所述方法还包括：
-在第一接触点处使所述第一接触探针与所述半导体晶片接触，
-在第二接触点处使所述第二接触探针与所述硅晶片接触，和
-在所述第一接触点和所述第二接触点之间建立第一电压，以便引起所述第一接触探针和/或所述第二接触探针的所述自然氧化物表面层的电击穿。
32.根据项目31所述的方法，所述第一接触探针由第一非贵金属制成和/或所述第二接触探针由第二非贵金属制成。
33.根据项目31所述的方法，所述第一接触探针由第一基底金属制成和/或所述第二接触探针由第二基底金属制成。
34.根据项目30或31所述的方法，所述第一电压通过在所述第一接触点和所述第二接触点之间施加交流电流来建立，所述交流电流的幅度值在10μA到200μA之间。
35.根据项目34所述的方法，所述第一电压大于0V且小于10V。
36.根据项目31所述的方法，所述探针包括第三接触探针和第四接触探针，所述方法还包括在第三接触点处使所述第三接触探针与所述半导体晶片接触，并且在第四个接触点处使所述第四接触探针与所述硅晶片接触。
37.根据项目36所述的方法，包括在所述第一接触点和所述第三接触点之间建立第二电压。
38.根据项目37所述的方法，包括在所述第一接触点和所述第四接触点之间建立第三电压。
39.根据项目38所述的方法，包括在所述第二接触点和所述第四接触点之间建立第四电压。
在下文中给出了在本发明的详细描述中以及在本发明的详细描述中提到的附图中使用的附图标记的列表。
10 探针
12 探针主体
14 测试样品
16 第一侧面
18 第二侧面
20a 第一悬臂
20b 第二悬臂
20c 第三悬臂
20d 第四悬臂
22 金属膜
24 电气线路
26 接触垫
28a 顶部电绝缘体
28b 埋入的电绝缘体
30a 第一横向部段
30b 第二横向部段
30c 第三横向部段
30d 第四横向部段
32a 第二部段
32b 第三部段
32c 第四部段
32d 第五部段
32e 第六部段
32f 第七部段
36 悬臂表面
38 鳍片
40 前侧面
42 面
44a 第一突起
44b 第二突起
44c 第三突起
44d 第四突起
44e 第五突起
44f 第六突起
44 第七突起
44h 第八突起
44i 第九突起
44j 第十突起
44k 第十一突起
44l 第十二突起
52a 第一接触探针
52b 第二接触探针
52c 第三接触探针
52d 第四接触探针
52e 第五接触探针
52f 第六接触探针
54 单悬臂主体
56 应变仪
60 第一臂
62a 第一磁体元件
62b 第二磁体元件。

Claims (14)

1.一种用于测试测试样品的电特性的探针，所述探针包括：
-探针主体，所述探针主体具有限定基本上平坦的主体表面的第一侧面；
-第一悬臂，所述第一悬臂从所述探针主体延伸，并且具有在所述探针主体处的近端和与所述近端相对的远端，
所述第一悬臂相对于所述探针主体限定第一回路，所述第一回路分别在所述探针主体上的第一点处和第二点处开始和终止，所述第一回路在以方向偏离小于10°的基本上平行于所述平坦的主体表面的第一平面中延伸；
-由所述第一悬臂支撑的第一接触探针；
-与所述第一接触探针电绝缘的第二接触探针，
其特征在于：所述第二接触探针由所述第一悬臂支撑或由从所述探针主体朝向所述远端延伸的第二悬臂支撑，
所述第二悬臂相对于所述探针主体限定第二回路，所述第二回路在以方向偏离小于10°的基本上平行于所述第一平面的第二平面中延伸，并且
所述第二回路位于所述第一回路在所述第二平面上的投影内。
2.根据权利要求1所述的探针，包括从所述探针主体朝向所述远端延伸的第三悬臂，
所述第三悬臂相对于所述探针主体限定第三回路，所述第三回路在以方向偏离小于10°的基本上平行于所述第二平面的第三平面中延伸，
其中，所述第三回路位于所述第二回路在所述第三平面上的投影内。
3.根据权利要求2所述的探针，包括从所述探针主体朝向所述远端延伸的第四悬臂，
所述第四悬臂相对于所述探针主体限定第四回路，所述第四回路在以方向偏离小于10°的基本上平行于所述第三平面的第四平面中延伸，
其中，所述第四回路位于所述第三回路在所述第四平面上的投影内。
4.根据前述权利要求中任一项所述的探针，包括四个以上的悬臂。
5.根据权利要求1或2所述的探针，所述探针由单晶Si、多晶硅或SiO2制成。
6.根据权利要求1或2所述的探针，所述探针包括在所述第一悬臂和所述探针主体之间的绝缘层。
7.根据权利要求1或2所述的探针，包括在所述第一侧面上的第一接触垫，所述第一接触探针经由第一电气线路连接到所述第一接触垫。
8.根据权利要求7所述的探针，包括在所述第一侧面上的第二接触垫，所述第二接触探针经由第二电气线路连接到所述第二接触垫。
9.根据权利要求1或2所述的探针，所述第一悬臂包括位于所述远端处的第一部段，其中，所述第一部段以90°±10°的基本上正交于所述第一平面延伸并构成第一横向突起。
10.根据权利要求9所述的探针，所述第一横向突起具有第一横截面，所述第一横截面具有在正交于所述第一平面的方向上的法线，所述第一横截面限定梯形或矩形的几何形状。
11.一种用于测试测试样品的电特性的探针，所述探针包括：
-探针主体，所述探针主体具有限定基本上平坦的主体表面的第一侧面，
所述探针主体由半导体晶片制成，
-从所述探针主体延伸的第一臂，所述第一臂具有在所述探针主体处的近端和与所述近端相对的远端，
所述第一臂相对于所述探针主体限定第一回路，所述第一回路以方向偏离小于10°的在基本上平行于所述平坦的主体表面的第一平面中延伸，
所述第一臂包括沉积在所述第一臂的第一表面上并在所述第一臂的第一表面上延伸的金属膜，
-从所述探针主体朝向所述远端延伸的第一悬臂，
所述第一悬臂以方向偏离小于10°的在基本上平行于所述第一平面的第二平面中延伸，
所述第一悬臂位于所述第一回路在所述第二平面上的投影内，
-在所述第一侧面上的第一接触垫，
-在所述第一侧面上的第二接触垫，
所述第一接触垫经由所述探针主体上的第一电气线路、所述第一臂上的所述金属膜和所述探针主体上的第二电气线路连接到所述第二接触垫，由此在所述第二平面处形成用于形成与所述第二平面基本上正交的磁场的电流的路径。
12.一种测试测试样品的电特性的方法，所述方法包括：
-提供根据权利要求1-10中任一权利要求所述的探针，
-在第一接触点处使所述第一接触探针与所述测试样品接触，
-在第二接触点处使所述第二接触探针与所述测试样品接触，和
-执行多点测量例程。
13.一种初始化用于测试具有自然氧化物表面层的半导体晶片的电特性的例程的方法，所述方法包括：
-提供根据权利要求1-10中任一权利要求所述的探针，
-在第一接触点处使所述第一接触探针与所述半导体晶片接触，
-在第二接触点处使所述第二接触探针与所述半导体晶片接触，和
-在所述第一接触点和所述第二接触点之间施加第一电压，以便引起所述半导体晶片的所述自然氧化物表面层的电击穿。
14.一种初始化用于测试半导体晶片的电特性的例程的方法，所述方法包括：
-提供根据权利要求1-10中任一权利要求所述的探针，
-在第一接触点处使所述第一接触探针与所述半导体晶片接触，
-在第二接触点处使所述第二接触探针与所述半导体晶片接触，和
-在所述第一接触点和所述第二接触点之间建立第一电压，以便引起所述第一接触探针和/或所述第二接触探针的自然氧化物表面层的电击穿。
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