深蚀刻的多点探针制造技术

一种用于建立测试装置和测试样品之间的电连接的多点探针，该多点探针包括限定顶表面的基部和提供在顶表面上的多个迹线，每个迹线单独使用于建立与测试样品的电连接的接触垫和接触电极互相连接，每个迹线包括连接到接触垫的宽部和连接到接触电极的窄部；第一顶表面包括第一中间表面，每个使一对相邻的迹线在其各自的宽部相互连接，和第二中间表面，每个使一对相邻的迹线在其各自的窄部互相连接，并且第一中间表面提供在第一层级上，且第二中间表面提供在相对于基部在第一层级上方的第二层级上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及用于建立与测试样品的电连接的高分辨率多点探针。更具体地，本专利技术涉及防止在由硅基晶片制造的多点探针中的短路。
技术介绍
在EP1095282(A2)、EP1698905(A2)、EP1466182(A1)、EP1610131(A1)、EP1640730(A1)、EP1686387(A1)、EP1782078(A1)、EP1775594(A1)，EP1780550(A1)、EP2016433(A1)、EP1949115(A1)、EP1946124(A1)、EP2293086(A1)、EP1970714(A1)、EP2101181(A1)、EP2132578(A1)、EP2141503(A1)、EP2198316(A1)、EP2237052(A1)、EP2307892(A1)、EP2414846(A1)中公开了高分辨率多点探针以及这种探针的制造、使用和处理。参考上述文献。在本说明书中通过引用在此并入要求与上述专利文件所指定的相同优先权的美国专利和公开的美国专利申请。多点探针中的高分辨率可以通过由硅基晶片制造它们来实现。高分辨率要求多点探针的接触电极被定位成彼此靠近。这意味着，导致接触电极的迹线也被定位成彼此靠近，至少在探针尖端(probe tip)。这意味着在探针尖端的迹线的宽度受接触电极的分辨率限制。由硅基晶片制造的多点探针的开放结构对多点探针的迹线和其他结构之间的短路敏感，特别是与接触电极分离低于1μm的探针。在制造过程中会引起短路，其中随着迹线长度的增加一般会增加短路的风险。当测量时使用高分辨率多点探针时也会引起短路。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种内部短路风险较低的精确的高分辨率多点探针。本专利技术的另一目的是在测量中使用多点探针时减少短路的风险。上述目的是根据由用于建立测试装置和测试样品之间的电连接的多点探针的本专利技术的第一方面实现的，多点探针包括：由板状结构构成的基部，其限定第一顶表面、第一底表面和使第一顶表面和第一底表面互相连接的环绕的第一边沿；探针尖端，其提供在基部的第一顶表面并从环绕的第一边沿自由延伸，探针尖端包括第一多个接触电极，用于接触并建立与测试样品的电连接；第二多个接触垫支撑，其提供在第一顶表面上并由基部支撑，并且每个接触垫支撑具有轮廓，该轮廓限定了包围接触垫支撑区的接触垫支撑边界；第三多个迹线支撑，其提供在第一顶表面上并由基部支撑，每个迹线支撑具有轮廓，该轮廓限定了包围迹线支撑区的迹线支撑边界，并且每个迹线支撑包括连接到第二多个接触垫支撑的接触垫支撑且单独地限定第一长度和第一宽度的宽部以及连接到探针尖端且单独地限定第二长度和第二宽度的窄部，第一长度比第二长度长且第一宽度比第二宽度宽；连接到测试装置的第四多个接触垫，每个接触垫单独由第二多个接触垫支撑的接触垫支撑所支撑且由覆盖支撑接触垫支撑的接触垫支撑区的金属层构成；第五多个迹线，每个迹线单独由第三多个迹线支撑的迹线支撑所支撑，并且由覆盖支撑迹线支撑的迹线支撑区的金属层构成，每个迹线单独使第四多个接触垫的接触垫和第一多个接触电极的接触电极互相连接；第一多个、第二多个、第三多个、第四多个和第五多个数量相等；第一顶表面包括第一中间表面，每个第一中间表面单独使第三多个迹线支撑的一对相邻的迹线支撑在其各自的宽部互相连接；第一顶表面包括第二中间表面，每个第二中间表面单独使第三多个迹线支撑的一对相邻的迹线支撑在其各自的窄部互相连接；以及第一中间表面提供在第一层级上，第二中间表面提供在相对于基部的第一层级上方的第二层级上，并且接触垫支撑区和迹线支撑区提供在相对于基部的第一层级和第二层级上方的第三层级上。第三多个迹线支撑的每个迹线支撑的宽部的第一宽度可以是宽部的平均宽度。可选地，第三多个迹线支撑的每个迹线支撑的宽部的第一宽度可以是宽部的最小宽度。第三多个迹线支撑的每个迹线支撑的窄部的第二宽度可以是窄部的平均宽度。可选地，第三多个迹线支撑的每个迹线支撑的窄部的第二宽度可以是窄部的最大宽度。提供的在第一层级上的第一中间表面、相对于基部在第一层级上方的第二层级上的第二中间表面、和相对于基部在第一层级和第二层级上方的第三层级上的接触垫支撑区和迹线支撑区具有减少在探针尖端与保持空间分辨率的迹线短路的风险的效果。这种效果通过第一长度大于第二长度的规格进一步增强了。第一宽度大于所述第二宽度允许第一层级和第二层级被进一步间隔开，这意味着可以进一步降低短路的风险。第一层级和第二层级间隔开第一距离，第二层级和第三层级间隔开第二距离，并且第一距离大于第二距离。这进一步降低了短路的风险。第一层级和第二层级可间隔开第一距离，第二层级和第三层级可以间隔开第二距离，并且第一距离可以大于0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、1.5μm或2μm，和/或第二距离可以小于2μm、1.5μm、1μm、0.9μm、0.8μm、0.7μm、0.6μm、0.5μm、0.4μm或0.3μm。第一层级可限定第一平面，第二层级可限定平行于第一平面的第二平面，并且第三层级可限定平行于第二平面的第三平面。第三多个迹线支撑的每个迹线支撑可包括单独使迹线支撑的宽部和窄部互相连接的锥形部，且锥形部限定了从宽部到窄部时的变窄宽度。每个第二中间表面可在它们各自的锥形部使多个迹线支撑的一对相邻的迹线支撑互相连接。这具有以下效果：如果仅受到窄部的底切处理，从宽部过渡到窄部不会破坏。第一顶表面包括第三中间表面，每个第三中间表面单独使第二多个接触垫支撑的一对相邻的接触垫支撑互相连接，且第三中间表面提供在第一层级上。这具有降低接触垫短路的风险的效果。第三多个迹线支撑的每个迹线支撑可限定第一迹线支撑底切，其提供在宽部和在迹线支撑边界处并且部分地底切了在迹线支撑的宽部的迹线支撑区。这具有进一步降低短路风险的效果。第一迹线支撑底切可限定第一底切深度大于100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm或900nm。第三多个迹线支撑的每个迹线支撑可限定第二迹线支撑底切，其提供在窄部和迹线支撑边界处且部分底切了在迹线支撑的窄部处的迹线支撑区。这具有进一步降低短路风险的效果。第二迹线支撑底切可限定第二底切深度小于100nm、90nm、80nm、70nm、60nm或50nm。第一迹线支撑底切可以比第二迹线支撑底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于建立测试装置和测试样品之间的电连接的多点探针，所述多点探针包括：由板状结构构成的基部，其限定第一顶表面、第一底表面和使所述第一顶表面与所述第一底表面互相连接的环绕的第一边沿，探针尖端，其提供在所述基部的所述第一顶表面并从所述环绕的第一边沿自由延伸，所述探针尖端包括第一多个接触电极，用于接触并建立与所述测试样品的电连接，第二多个接触垫支撑，其提供在所述第一顶表面上并由所述基部支撑，并且每个接触垫支撑具有限定了包围接触垫支撑区的接触垫支撑边界的轮廓，第三多个迹线支撑，其提供在所述第一顶表面上并由所述基部支撑，每个迹线支撑具有限定了包围迹线支撑区的迹线支撑边界的轮廓，并且每个迹线支撑包括连接到所述第二多个接触垫支撑的接触垫支撑且单独地限定第一长度和第一宽度的宽部以及连接到所述探针尖端且单独地限定第二长度和第二宽度的窄部，所述第一长度比所述第二长度长且所述第一宽度比所述第二宽度宽，连接到所述测试装置的第四多个接触垫，每个接触垫单独由所述第二多个接触垫支撑的接触垫支撑所支撑且由覆盖所述支撑接触垫支撑的所述接触垫支撑区的金属层构成，第五多个迹线，每个迹线单独由所述第三多个迹线支撑的迹线支撑所支撑，并且由覆盖所述支撑迹线支撑的所述迹线支撑区的金属层构成，每个迹线单独使所述第四多个接触垫的接触垫和所述第一多个接触电极的接触电极互相连接，所述第一多个、所述第二多个、所述第三多个、所述第四多个和所述第五多个数量相等，所述第一顶表面包括第一中间表面，每个第一中间表面单独使所述第三多个迹线支撑的一对相邻的迹线支撑在其各自的宽部互相连接，所述第一顶表面包括第二中间表面，每个第二中间表面单独使所述第三多个迹线支撑的一对相邻的迹线支撑在其各自的窄部互相连接，以及所述第一中间表面提供在第一层级上，所述第二中间表面提供在相对于所述基部的所述第一层级上方的第二层级上，并且所述接触垫支撑区和所述迹线支撑区提供在相对于所述基部的所述第一层级和所述第二层级上方的第三层级上。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.20 EP 12172740.81.一种用于建立测试装置和测试样品之间的电连接的多点探针，所
述多点探针包括：
由板状结构构成的基部，其限定第一顶表面、第一底表面和使所述第
一顶表面与所述第一底表面互相连接的环绕的第一边沿，
探针尖端，其提供在所述基部的所述第一顶表面并从所述环绕的第一
边沿自由延伸，所述探针尖端包括第一多个接触电极，用于接触并建立与
所述测试样品的电连接，
第二多个接触垫支撑，其提供在所述第一顶表面上并由所述基部支
撑，并且每个接触垫支撑具有限定了包围接触垫支撑区的接触垫支撑边界
的轮廓，
第三多个迹线支撑，其提供在所述第一顶表面上并由所述基部支撑，
每个迹线支撑具有限定了包围迹线支撑区的迹线支撑边界的轮廓，并且每
个迹线支撑包括连接到所述第二多个接触垫支撑的接触垫支撑且单独地
限定第一长度和第一宽度的宽部以及连接到所述探针尖端且单独地限定
第二长度和第二宽度的窄部，所述第一长度比所述第二长度长且所述第一
宽度比所述第二宽度宽，
连接到所述测试装置的第四多个接触垫，每个接触垫单独由所述第二
多个接触垫支撑的接触垫支撑所支撑且由覆盖所述支撑接触垫支撑的所
述接触垫支撑区的金属层构成，
第五多个迹线，每个迹线单独由所述第三多个迹线支撑的迹线支撑所
支撑，并且由覆盖所述支撑迹线支撑的所述迹线支撑区的金属层构成，每
个迹线单独使所述第四多个接触垫的接触垫和所述第一多个接触电极的
接触电极互相连接，
所述第一多个、所述第二多个、所述第三多个、所述第四多个和所述
第五多个数量相等，
所述第一顶表面包括第一中间表面，每个第一中间表面单独使所述第
三多个迹线支撑的一对相邻的迹线支撑在其各自的宽部互相连接，
所述第一顶表面包括第二中间表面，每个第二中间表面单独使所述第
三多个迹线支撑的一对相邻的迹线支撑在其各自的窄部互相连接，以及
所述第一中间表面提供在第一层级上，所述第二中间表面提供在相对
于所述基部的所述第一层级上方的第二层级上，并且所述接触垫支撑区和
所述迹线支撑区提供在相对于所述基部的所述第一层级和所述第二层级
上方的第三层级上。
2.根据权利要求1所述的多点探针，其中所述第一层级和所述第二
层级间隔开第一距离，所述第二层级和所述第三层级间隔开第二距离，并
且所述第一距离大于所述第二距离。
3.根据权利要求1所述的多点探针，其中所述第一层级与所述第二
层级间隔开第一距离，并且所述第二层级与所述第三层级间隔开第二距
离，并且所述第一距离大于0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、
0.9μm、1μm、1.5μm或2μm，和/或所述第二距离小于2μm、1.5μm、1μm、
0.9μm、0.8μm、0.7μm、0.6μm、0.5μm、0.4μm或0.3μm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的多点探针，其中所述第一层
级限定了第一平面，所述第二层级限定了平行于所述第一平面的第二平
面，并且所述第三层级限定了平行于所述第二平面的第三平面。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的多点探针，其中所述第三多
个迹线支撑的每个迹线支撑包括单独使所述迹线支撑的所述宽部和所述
窄部互相连接的锥形部，所述锥形部限定了从所述宽部到所述窄部时的变
窄宽度。
6.根据权利要求5所述的多点探针，其中每个第二中间表面在它们
各自的锥形部使所述多个迹线支撑的一对相邻的迹线支撑互相连接。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的多点探针，其中所述第一顶
表面包括第三中间表面，每个第三中间表面单独使所述第二多个接触垫支
撑的一对相邻的接触垫支撑互相连接，且所述第三中间表面提供在所述第
一层级上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的多点探针，其中所述第三多
个迹线支撑的每个迹线支撑限定了第一迹线支撑底切，其提供在所述宽部
和所述迹线支撑边界处并且部分底切了在所述迹线支撑的所述宽部处的

\t所述迹线支撑区。
9.根据权利要求8所述的多点探针，其中所述第一迹线支撑底切限
定了第一底切深度大于100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、
700nm、800nm或900nm。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的多点探针，其中所述第三多
个迹线支撑的每个迹线支撑限定了第二迹线支撑底切，其提供在所述窄部
和所述迹线支撑边界处并且部分底切了在所述迹线支撑的所述窄部处的
所述迹线支撑区。
11.根据权利要求10所述的多点探针，其中所述第二迹线支撑底切限
定了第二底切深度小于100nm、90nm、80nm、70nm、60nm或50nm。
12.根据权利要求8和10所述的方法，其中所述第一迹线支撑底切
比所述第二迹线支撑底切深。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的多点探针，其中所述第二
多个接触垫支撑的每个接触垫支撑限定了接触垫支撑底切，其提供在所述
接触垫支撑边界处并且部分底切了所述接触垫支撑的所述接触垫支撑区。
14.权利要求13和权利要求8或从属于权利要求8的任一权利要求
所述的多点探针，其中所述第一迹线支撑底切和所述接触垫支撑底切具有
近似相同的底切深度。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的多点探针，其中所述迹线
支撑区在所述第三多个迹线支撑的每个迹线支撑的所述窄部处是凸起的。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的多点探针，其中所述探针
尖端包括：
尖端基部，所述尖端基部具有近端和远端且由板状尖端结构构成，所
述板状尖端结构限定了第二顶表面、第二底表面和使所述第二顶表面与所
述第二底表面互相连接的第二边沿，所述第二顶表面沿着从所述近端延伸
到所述远端的第一侧边缘、在相对于所述第一侧边缘的所述尖端结构的相
对侧上且从所述近端延伸到所述远端的第二侧边缘和使所述第一侧边缘
与所述第二侧边缘互相连接的前边缘连接到所述第二边沿，所述尖端基部
在其近端连接到所述基部，
第六多个接触电极支撑，所述第六多个接触电极支撑提供在所述第二

\t顶表面上且由所述尖端基部支撑，每个接触电极支撑是细长的且从所述近
端在朝着所述远端的方向上延伸，且每个接触电极支撑具有限定了包围接
触电极支撑区的接触电极支撑边界的轮廓，以及
所述第一多个接触电极的每个接触电极由所述第六多个接触电极支
撑的接触电极支撑单独地支撑，且由覆盖所述支撑接触电极支撑的所述接
触电极支撑区的金属电极层构成，
所述第一多个和所述第六多个数量相等，
所述第二顶表面包括第四中间表面，每个第四中间表面单独使所述第
六多个接触电极支撑的一对相邻的接触电极支撑互相连接，以及
所述第四中间表面提供在第四层级上，所述接触电极支撑区提供在相
对于所述尖端基部的所述第四层级上方的第五层级上，
所述第四层级与所述第二层级相同，且所述第五层级与所述第三层级
相同。
17.根据权利要求16所述的多点探针，其中所述前边缘是直的。
18.根据权利要求16至17中任一项所述的多点探针，其中所述第六
多个电极支撑延伸到并终止于所述前边缘。
19.根据权利要求16至17中任一项所述的多点探针，其中所述第六
多个电极支撑延伸到并终止于距所述前边缘的第三距离。
20.根据权利要求19所述的多点探针，其中所述第三距离在0.1μm
至2μm、0.2μm至1.5μm、0.3μm至1μm、0.4μm至0.9μm、0.5μm至0.8μm、
0.6μm至0.7μm、0.1μm至0.2μm、0.2μm至0.3μm、0.3μm至0.4μm、0.4μm
至0.5μm、0.5μm至0.6μm、0.6μm至0.7μm、0.7μm至0.8μm、0.8μm至
0.9μm、0.9μm至1μm、1μm至1.5μm和1.5μm至2μm中的一个或多个范
围内。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的多点探针，其中所述第六
多个接触电极支撑的每个接触电极支撑限定了接触电极支撑底切，其提供
在所述接触电极支撑边界处并且部分地底切了所述接触电极支撑的所述
接触电极支撑区。
22.根据权利要求21所述的多点探针，其中所述接触电极支撑底切
限定了第三底切深度小于100nm、90nm、80nm、70nm、60nm或50nm。
23.根据权利要求21和权利要求10或从属于权利要求10的任一权
利要求所述的多点探针，其中所述第二迹线支撑底切和所述接触电极底切
具有大致相同的底切深度。
24.根据权利要求16至23中任一项所述的多点探针，其中所述接触
电极支撑区是凸起的。
25.一种用于建立与测试样品电接触的探针尖端，所述探针尖端包括：
尖端基部，所述尖端基部具有近端和远端且由板状尖端结构构成，所
述板状尖端结构限定了顶表面、底表面和使所述顶表面与所述底表面互相
连接的边沿，所述顶表面沿着从所述近端延伸到所述远端的第一侧边缘、
在相对于所述第一侧边缘的所述尖端结构的相对侧上且从所述近端延伸
到所述远端的第二侧边缘和使所述第一侧边缘与所述第二侧缘互相连接
的前边缘连接到所述边沿，
第一多个接触电极，所述第一多个接触电极用于接触并建立与所述测
试样品的电连接，
第二多个接触电极支撑，所述第二多个接触电极支撑提供在所述第二
顶表面上且由所述尖端基部支撑，每个接触电极支撑是细长的且从所述近
端在朝着所述远端的方向上延伸，并且每个接触电极支撑具有限定了包围
接触电极支撑区的接触电极支撑边界的轮廓，以及
所述第一多个接触电极的每个接触电极由所述第二多个接触电极支
撑的接触电极支撑单独地支撑，并且由覆盖所述支撑接触电极支撑的所述
接触电极支撑区的金属电极层构成，
所述第一多个和所述第二多个数量相等，
所述顶表面包括中间表面，每个中间表面单独使所述第二多个接触电
极支撑的一对相邻的接触电极支撑互相连接，以及
所述中间表面提供在第一层级上，所述接触电极支撑区提供在相对于
所述尖端基部的所述第一层级上方的第二层级上。
26.根据权利要求25所述的探针尖端，其中所述前边缘是直的。
27.根据权利要求25至26中任一项所述的探针尖端，其中所述第二
多个电极支撑延伸到并终止于所述前边缘。
28.根据权利要求25至26中任一项所述的探针尖端，其中所述第二

\t多个电极支撑延伸到并终止于距所述前边缘的一距离。
29.根据权利要求28所述的探针尖端，其中所述距离在0.1μm至2μm、
0.2μm至1.5μm、0.3μm至1μm、0.4μm至0.9μm、0.5μm至0.8μm、0.6μm
至0.7μm、0.1μm至0.2μm、0.2μm至0.3μm、0.3μm至0.4μm、0.4μm至
0.5μm、0.5μm至0.6μm、0.6μm至0.7μm、0.7μm至0.8μm、0.8μm至0.9μm、
0.9μm至1μm、1μm至1.5μm和1.5μm至2μm中的一个或多个范围内。
30.根据权利要求25至29中任一项所述的探针尖端，其中所述第二
多个接触电极支撑的每个接触电极支撑限定了接触电极支撑底切，其提供
在所述接触电极支撑边界处并且部分地底切了所述接触电极支撑的所述
接触电极支撑区。
31.根据权利要求30所述的探针尖端，其中所述接触电极支撑底切
限定了底切深度小于100nm、90nm、80nm、70nm、60nm或50nm。
32.根据权利要求25至31中任一项所述的探针尖端，其中所述接触
电极支撑区是凸起的。
33.根据权利要求25至32中任一项所述的探针尖端，其中所述第一
层级和所述第二层级间隔开第一距离，并且所述第一距离小于2μm、
1.5μm、1μm、0.9μm、0.8μm、0.7μm、0.6μm、0.5μm、0.4μm或0.3μm。
34.一种用于制造根据权利要求1至24中任一项所述的多点探针的
方法，所述方法包括：
提供晶片，所述晶片包括第一材料的底层、第二材料的中间层和第三
材料的顶层，并且所述底层、所述中间层和所述顶层布置成夹层结构，
用覆盖范围对应于所述第二多个接触垫支撑的所述接触垫支撑区和
所述第三多个迹线支撑的所述迹线支撑区的第一掩模覆盖所述顶层，
执行所述顶层的第一蚀刻，用于去除未被所述第一掩模保护的所有所
述顶层，
去除所述第一掩模，以及随后执行所述中间层的第二蚀刻，用于去除
未被剩余的顶层覆盖的第二量的所述中间层，并用于提供所述第三多个迹
线支撑的所述窄部分和所述第二中间表面，或可选地执行所述中间层的第
二蚀刻，用于去除未被剩余的顶层覆盖的第二量的所述中间层，并用于提
供所述第三多个迹线支撑的所述窄部分和所述第二中间表面，并且随后去

\t除所述第一掩模，
用覆盖范围对应于所述第三多个迹线支撑中的每个的所述窄部和所
述第二中间表面的第二掩模覆盖所述中间层，
执行所述中间层的第三蚀刻，用于去除未被所述第二掩模保护的第三
量的所述中间层，并用于提供所述第二多个接触垫支撑、所述第三多个迹
线支撑的所述宽部和所述第一中间表面，
去除所述第二掩模，
用覆盖范围对应于所述顶表面和所述探针尖端的第三掩模覆盖剩余
的顶层和剩余的中间层，
执行第四蚀刻，用于去除未被所述第三掩模保护的所述中间层和所述
顶层的剩余部分，
去除所述第三掩模，
用覆盖范围对应于所述底表面的第四掩模在中间层的相对侧上覆盖
所述底层，
执行第五蚀刻，用于去除未被所述第四掩模保护的底层的部分，以提
供所述环绕的第一边沿、所述第一底表面和从所述环绕的第一边沿自由延
伸的所述探针尖端，以及
在剩余的顶层和剩余的中间层上沉积金属膜，用于提供所述第一多个
接触电极、所述第四多个接触垫和所述第五多个迹线。
35.根据权利要求34所述的用于制造根据权利要求18或从属于权利
要求18的任一权利要求的多点探针的方法，其中进一步执行所述第四蚀
刻，用于提供所述尖端基部的所述边沿并使所述第六多个电极支撑终止于
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·希夫，
申请(专利权)人：卡普雷斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK