CN1973208B - 一种用于提供探头对准的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于提供探头相对于支撑衬底对准的方法，包括的步骤为：提供限定平面表面和边缘的所述支撑衬底，所述衬底进一步限定第一晶体平面；在所述支撑衬底所述表面上提供第一掩模，所述第一掩模在所述边缘所述表面上限定第一外露区域；以及提供特定的刻蚀剂、通过所述刻蚀剂蚀刻所述第一外露区域形成的凹穴，所述凹穴限定第一侧壁、相对的第二侧壁、远离所述边缘的端壁和底壁。该方法还包括提供限定平面表面和与所述第一晶体平面相同的第二晶体平面的探头衬底；使所述探头衬底定位，从而当使用特定的刻蚀剂由所述探头衬底形成探头时使所述第一和第二晶体平面相同定位，所述探头把全等的表面限定到所述第一侧壁和第二侧壁上。

Description

一种用于提供探头对准的方法

本发明涉及一种用于提供探头相对于支撑衬底对准的方法。

本发明还涉及一种用于试样电性能的方法。此外，本发明还涉及一种用于在试样特定位置上测试电性能的探头。具体地说，本发明还涉及包括悬臂部的测试探头。此外，本发明还涉及一种用于试样电性能的测试设备。

参见第US6,358,762、US 5,811,017、WO 03/096429、US6,232,143、US 5,475,318、WO 03/046473、EP 0886758、EP 0974845、EP 1095282、US 6,479,395、US 5,545,291、US 5,347,226、US6,507,204、US 6,343,369、US 5,929,438和US 2002/174715专利公开文件，在此为所有目的，所有上面提到的这些专利公开文件全部参照地并入本说明书中。

根据本发明的第一方面，提供一种用于在试样特定位置上测试电性能的探头。该探头可包括：

承载体，分别限定构成柔性悬臂部和基体部的相对第一和第二部，其中该柔性悬臂部在一个方向显著是柔性的，该悬臂部限定基本上垂直于一个方向的外平面表面，该基体部适于固定在协同操作测试机器上；

在该悬臂部的至少一个导电的探头臂，至少一个导电探头臂中每个与基体部相对设置；

该悬臂部限定了相对的第一和第二区，第二区与基体部接触，第一区限定第一和第二侧面，第一和第二侧面中每一个限定与外平面表面的第一角度，在第一和第二侧面之间限定第一宽度，第二区限定第三和第四侧面，第三和第四侧面中每一个限定与外平面表面的第二角度，在第三和第四侧面之间限定第二宽度，以及

第二宽度等于和/或小于第一宽度。

该承载体构成整个探头，并可以单一整体件或者通过组装两个或更多件形成。该探头可还包括在限定第一和第二宽度的区域之间的第一过渡区。

该导电探头臂可从与该基体部相对的该悬臂部随意地伸出，由此为每一个导电探头臂提供柔性运动。然而，可选择的是，该导电探头臂可形成为不从该悬臂部伸出，而可靠近或者位于该悬臂部的边缘。该导电探头臂可设置在该悬臂部的任何表面上。

术语“在一个方向显著是柔性的”将理解为，探头的远部在一个方向是柔性的，而且在其他方向也是柔性的，从而如果该探头与试样接触，同时倾斜，则在多个方向的柔性能够实现探头与试样的精确或者接近精确的对准。

该探头可包括限定在该承载体上或者其中的第三宽度的第三区域。该第三宽度可等于该第一或者第二宽度。可选择的是，该第三宽度可与第一和第二宽度两者不同。

该悬臂部可包括其中远端厚度比悬臂部其他部分更厚的部分。该探头可包括突出或者隆起部。

根据本发明的教导，该第一和第二侧面可基本上平行和/或该第三和第四侧面可基本上平行。该第一和第二侧面以及相应地第三和第四侧面还可限定在它们之间的角度，由此可为悬臂部提供楔形或者V形结构。该第一、第二、第三和第四侧面不需要在构成悬臂部侧面的全部区域上限定。当加工此种类探头时，加工方法包括蚀刻在现实世界中不能加工精确平面表面那些产品。

根据本发明的教导，该第一角度可在60到90度之间和/或该第二角度可近似为60到90度，优选的是在90度以下。该第一角度可以是0到90度，例如5到89度，例如10到80度，例如15到75度，例如20到70度，例如25到60度，例如30到56度，例如44到55度，例如0度到5度，例如5到15度，例如15到25度，例如25到35度，例如35到45度，例如45到50度，例如50到55度，例如55到65度，例如65到75度，例如75到85度，例如85到90度，优选的是54.7度或者45度或者46.5度，或者35.3度或者33.5度。

该第一角度可等同于或者不等同于第二角度。该角度可限定在可能任何方向的任何表面之间。该倾斜侧面可设计成减少探头的总重量，并也为该探头提供有利形状，用于使探头与试样接触的方式简化或者改进。

本发明的目的是提供一种探头，其中该第一区还限定第一顶面和相对的平行第一底面，而该第二区还限定第二顶面和相对的平行第二底面，该基体部限定第三顶面，该第一、第二和第三顶面基本上平行；

该外平面表面由该第一顶面和/或第二顶面构成；

在第一顶面和第一底面之间限定第一厚度；

在第二顶面和第二底面之间限定第二厚度；第二厚度小于或者等于第一厚度。

优选的是，该第一和第二厚度不相等，由此限定具有探头减弱部分的探头，其中该减弱部分可能为在基体部和悬臂部远端之间的区域。令人惊讶的是，与在本领域已知的探头相比，该细或者减弱区域为探头提供了有利的柔性。

根据本发明教导的探头可包括在该悬臂中减弱或者薄的区域。该悬臂可在一个、两个或者三个维度被减弱，可选择的是，在其任何组合维度被减弱。

在第一和第二厚度之间的比率可以是1∶1.05到1∶50，例如1∶1.5到1∶40，例如1∶2到1∶30，例如1∶2.5到1∶20，例如1∶3到1∶10，例如1∶4到1∶5，例如1∶1.05到1∶2，例如1∶2到1∶3，例如1∶3到1∶5，例如1∶5到1∶10，例如1∶10到1∶20，例如1∶20到1∶50。该较小或者较薄的区域设计成为探头增加或者提供有利的柔性。

正如前面提到的那样，在数学的角度，本发明的实际实施例不会是准确或者完全的平面，然而，在本文中，大体上平面的表面将被认为是完全的平面。

根据本发明的特殊特征，该第二厚度可穿过整个第二区和/或第二区的特定部分而限定。意味着其中第二区具有不同厚度的区域，该第一区可限于特定区域而不是全部区域。由此可形成这样的实施例，其中该实施例在第二区具有特定区域，而该第二区具有比该第一区较小或者较大的厚度。具有不同厚度的区域设计成为探头提供柔性。

根据本发明的第一特征，第一顶面和第二顶面可大体上共面。

根据本发明的第二特征，第一顶面和第三顶面可大体上共面。

根据本发明的第三特征，第二顶面和第三顶面可大体上共面。

根据本发明的第四特征，第一、第二或者第三顶面中没有一个大体上共面。

根据本发明的第五特征，第一和第二底面可大体上共面。

上述第一、第二、第三、第四和第五特征可分别或者任何组合利用。

本发明的优点是，该第二区包括至少一个从第二顶面延伸到第二底面的开孔。由于需要设置从每一个导电探头臂到协同操作测试机器的导电通路，因此当把导电探头臂放置在该悬臂部时，具有一个开孔的探头可以是理想的。此外，具有一个大开孔或者开口的探头可能够使连接区域的侧面起到铰链等结构的作用，提供了高度的柔性。该开孔或者开口设计成为悬臂探头提供更多柔性。如上所述的铰链机构还设计成存在于实施例中包括一个以上开孔和/或薄的区域。

该探头可在具有不同厚度部分之间包括过渡区。该过渡区可限定倾斜表面。

令人惊讶地，在第二区中开孔的一个或更多侧面上形成L-形结构，移动或者改变其中当接触到试样测试区域时探头将弯曲的点。该L-形结构可形成在具有限定其间的一个或多个开孔的两侧中。

在替代的实施例中，该第二区可包括凹穴，而不是开孔，借此一个或多个盆槽或者凹穴形成在该第二区。与本领域已知的测试探头相比，该盆槽设计成改进测试探头悬臂部分的柔性。

本发明的另外优点是，该第二区可包括小于第二厚度延伸的至少一个凹陷、槽口、凹坑、凹痕、沟槽、凹穴、凹窝或者其任何组合。该凹陷、切口、缺口、切槽、凹窝或者细齿构成其中材料已经移去或者从来没有出现的区域或者体积。该减小量的材料设计成为悬臂探头提供更多柔性。

本发明的特别优点是，该开孔或者凹陷中至少一个可限定这样一个开孔，该开孔具有大体上圆形的几何形状、大体上椭圆形几何形状、大体上正方形几何形状、大体上长方形几何形状、大体上三角形几何形状、截顶三角形几何形状、任何多边形几何形状或者其任何组合。

根据本发明的第一目的，该第二区可包括在第二顶面和/或第二底面上的至少一个沟槽。

根据本发明的第二目的，至少一个沟槽中至少一个可从第三侧面延伸到第四侧面。此外，该至少一个沟槽可从第三或者第四侧面小于第二宽度延伸。还可选择的是，该沟槽可从以与该沟槽延伸的侧面成一定角度关系的第三或者第四侧面延伸。该沟槽设计成为悬臂探头提供更多柔性。

此外，至少一个沟槽可限定圆形横截面、方形横断面、矩形横截面、三角形横截面、截顶三角形横截面、任何多边形横截面或者其任何组合。

本发明的特殊优点是，该第三和/或第四侧面可包括沟道，该沟道至少局部地从第二顶面延伸到第二底面，或者从第二底面延伸到第二顶面。此外，该沟道可限定圆形横截面、方形横断面、矩形横截面、三角形横截面、截顶三角形横截面或者其任何组合。该沟道设计成为悬臂探头提供更多柔性。

该沟道或者沟槽，可选择的是该沟道和沟槽两者沿着其中沟槽延伸的路径具有变化的深度。优选的是，该沟槽或者沟道沿着其中它延伸的路径具有大体上相同的深度。

根据本发明的特殊特征，该悬臂可由金属材料、合金、半导体材料、结晶或者非结晶材料或者其任何组合制造。优选的是，该器件可由SiO₂、Si₃N₄、Si制造，可以是SOI器件，或者可选择的是为包括任何提到材料的层状结构。

本发明的目的包括用于与在探头上或者在其中的多个导电探头臂建立电连接的导电通路。此外，该导电通路可从探头的基体部延伸到悬臂部。而且，该多个导电探头臂可设置在外平面表面上。该外平面表面可以是任何表面，例如该悬臂部的一个或者更多侧面、悬臂部的底面或者可选择的是该悬臂部的顶面。

此外，可选择的是，该多个导电探头臂可同时设置/分布在两个或更多侧面、边缘或者表面上。

导电探头臂的数目范围可从一个到可能设置在该悬臂部上的任何探头数目。导电探头臂的数目可通过单个导电探头臂占有的空间和在该悬臂部表面或者边缘上可用空间而限制。如上所述，该导电探头臂可全部设置在一个侧面或者在该侧面中以任何分布设置。具有2个或更多探头臂的实施例设计成是有利的。

在包括超过4个探头臂的实施例中，4个探头臂的任何组合可用于进行4点测量。对于具有偶数或者奇数探头臂的实施例没有任何优先。一般地，协同操作测试机器能同时具有一个、多个或者所有的导电探头臂。优选的是，该测试机器可具有任何数目的导电探头臂。

根据本发明的第六特征，该第一宽度可以为50到800微米，例如75到750微米，例如75到500微米，例如80到350微米，例如85到250微米，例如90到150微米，例如60到90微米，例如90到110微米，例如110到190微米，例如190到240微米，例如240到290微米，例如290到340微米，例如340到440微米，例如440到550微米，例如550到650微米，例如650到800微米，优选的是100微米。

根据本发明的第七特征，第二宽度可以为40到300微米，例如50到250微米，例如75到200微米，例如100到175微米，例如120到150微米，例如40到80微米，例如80到120微米，例如120到160微米，例如160到200微米，例如200到230微米，例如230到280微米，例如280到300微米。

根据本发明的第八特征，该第一宽度可以为0.1厘米到6厘米，例如1厘米到5.5厘米，例如1.5厘米到5厘米，例如2厘米到4.5厘米，例如2.5厘米到4厘米，例如3厘米到3.5厘米，例如0.1厘米到0.5厘米，例如0.5厘米到1厘米，例如1厘米到1.5厘米，例如1.5到2厘米，例如2厘米到2.5厘米，例如2.5厘米到3厘米，例如3厘米到3.5厘米，例如3.5厘米到4厘米，例如4厘米到4.5厘米，例如4.5到5厘米，例如5厘米到5.5厘米，例如5.5厘米到6厘米，此外，该第一宽度可以大于6厘米或者小于0.1厘米。

根据本发明的第九特征，该第二宽度为0.1厘米到6厘米，例如1厘米到5.5厘米，例如1.5厘米到5厘米，例如2厘米到4.5厘米，例如2.5厘米到4厘米，例如3厘米到3.5厘米，例如0.1厘米到0.5厘米，例如0.5厘米到1厘米，例如1厘米到1.5厘米，例如1.5到2厘米，例如2厘米到2.5厘米，例如2.5厘米到3厘米，例如3厘米到3.5厘米，例如3.5厘米到4厘米，例如4厘米到4.5厘米，例如4.5到5厘米，例如5厘米到5.5厘米，例如5.5厘米到6厘米。此外，该第二宽度可以大于6厘米或者小于0.1厘米。

根据本发明的第八和第九特征实现的探头，可在测试包括例如晶体管的许多电气部件的晶片的电性能时使用。

本发明的第十特征涉及具有在远端的圆形边缘或者角部的悬臂部。这设计成能够使悬臂获得与在其上要测量电性能的衬底的良好对准。

根据本发明的第二方面，提供一种用于在试样特定位置上测试电性能的测试设备。测试设备可包括：

(a)用于接收和支撑试样的装置；

(b)电性能测试装置，该装置包括用于产生测试信号的电气发生器装置和用于探测测量信号的电气测量装置；

(c)一种用于在试样特定位置上测试电性能的探头，包括：

1.承载体，分别限定构成柔性悬臂部和基体部的相对第一和第二部，其中该柔性悬臂部在一个方向显著是柔性的，该悬臂部限定基本上垂直于一个方向的外平面表面，该基体部适于固定在协同操作测试机器上；

2.在该悬臂部的至少一个导电探头臂，其中该至少一个导电探头臂的每一个均相对该基体部设置。

3.限定相对的第一和第二区的悬臂部，第二区与该基体部接触，该第一区限定第一和第二侧面，第一和第二侧面中每一个限定与外平面表面的第一角度，在该第一和第二侧面之间限定第一宽度，第二区限定第三和第四侧面，第三和第四侧面中每一个限定与外平面表面的第二角度，在第三和第四侧面之间限定第二宽度，

4.第二宽度等于和/或小于第一宽度；

(d)往复运动装置，用于相对试样移动探头，以便使导电探头臂与试样的特定位置接触，用于进行其电性能的测试。

根据本发明第二方面的测试设备，主要包括根据本发明第一方面的点探头，构成根据本发明第二方面点测试设备部件的该探头可根据本发明第一方面探头的任何以上特征来实现。此外，在根据本发明第二方面的测试设备中，该电性能测试装置可还包括用于试样电性能的装置。

根据本发明的教导，该往复运动装置可还包括用于协同操作地接收探头基体部的保持装置。此外，该测试设备可还包括用于穿过试样使该保持装置定位并对该保持装置相对于试样的位置进行记录的装置。

有利的是，该用于定位的装置可在所有空间方向上具有可操纵性，这些方向为与试样共面的方向和垂直于试样的方向。

此外有利的是，该用于定位的装置可还包括用于该保持装置角运动的装置，以便提供用于探头装置的角位置。此外，该用于定位的装置可还包括用于该保持装置沿着平行于试样表面的轴进行角运动的装置，这样能够提供用于探头装置的角位置。更进一步地，该用于定位的装置甚至还可包括用于该保持装置沿着垂直于试样表面的轴进行角运动的装置，这样能够提供用于探头装置的角位置。

根据本发明的第十一特征，该用于定位的装置还包括用于感测在试样和用于探头的装置之间接触的装置。

最有利的是，根据本发明第二方面的探头可还包括在本发明第一方面提到的任何特征。

传统上，在粘接剂固化前和固化期间，利用带有借助于探头倾斜和旋转的一定量对准误差的工艺，探头粘结到铝或者氧化铝衬底上。1～2°的倾斜不确定度足以损害测量质量。然而，衬底有必要支撑在测量头中的探头。在这里，描述了集成在测量头中作为半永久性部件的自对准衬底。

在结晶结构中，可限定坐标系统用于描述分子的结晶取向。通常，此类的坐标系统轴表示为l、h和k。

结晶方向还用于表示在材料中实际的方向。平行于l轴的方向用方括号表示：[001]。平行于一个且只有一个结晶轴的所有方向然后表示为<100>，即使用规则括号表示对称等效方向族，其中该对称等效方向具有朝向一组结晶轴的相同关系，然而实际的方向不需要表示。

半导体为一组导电率在那些金属和绝缘体之间的材料。该半导体材料的原子在固态时以晶体结构布置。该晶体结构特征为单位晶格。该晶体结构特征为3维循环性，其中可通过由单位晶格呈现的几个不同几何形状来实现。该单位晶格为以特定间隔贯穿材料重复的小体积。该单位晶格可具有大量几何形状中的任何形状，例如立方体或者非立方体，例如四方晶、正交晶、单斜晶、三斜晶、六方晶、三角晶或者任何其他的几何形状。在文献中描述了单位晶格的几何形状。

硅布置为具有每个单位晶格8个原子的金刚石晶体结构。其他的物理性能包括1415℃的熔点和每厘米2.3克的密度。

硅在在高温下可容易氧化，形成很稳定的抵抗几乎所有各向异性刻蚀的健壮氧化物。二氧化硅可因此容易用作几乎完美和廉价的掩模材料。大量种类不同的微机械结构可通过使用不同的参数组合获得，例如掩模设计、掩模相对于不同结晶图象方向的取向、起始硅晶片的结晶取向、利用硼杂质的掺杂指标以及蚀刻溶液浓度组成以及用于蚀刻的时间。

硅的金刚石立方结构可被称作彼此沿着X、Y和Z轴移动的四分之一单位晶格长度的两个渗透面心立方体。

固体锗的原子几乎与硅相同以晶体结构布置。此外，例如砷化镓或者闪锌矿的3/5半导体具有与硅的相同晶体结构。

当蚀刻该硅材料时，存在几个不同种类溶液，例如利用EDP、KOH、NaOH和LiOH的蚀刻溶液，其中KOH最流行，并且是通常使用的蚀刻剂。对于具有远离{111}平面的硅晶体平面的典型蚀刻速率为大约1微米每分钟。由于异丙醇的添加意味着减小边缘速率，异丙醇可添加到KOH溶液中。

为了掩蔽的目的，在特定蚀刻溶液中一般的缓慢蚀刻材料可用作掩模。电介质和金属两者可用作掩模材料，用于各向异性硅蚀刻，例如氧化硅、亚硝酸硅、黄金、铬、银等等。

在自对准背后的想法是利用硅{111}-平面的特性。由于探头的侧壁相对于彼此100％边界明确，这些侧壁将完全地嵌入与它的侧壁具有相同倾斜角度的穴槽中。在硅{100}-晶片中借助于KOH蚀刻，可产生具有完全嵌入到探头底部痕迹上的轮廓的穴槽。此穴槽将称为探头插座或者凹穴。

根据本发明的第三方面，提供用于使探头相对于支撑衬底对准的方法。该方法可包括的步骤为：

提供限定平面表面和边缘的支撑衬底，该衬底限定第一晶体平面；

在该支撑衬底表面上提供第一掩模，该第一掩模在该边缘表面上限定第一外露区域；

提供特定的刻蚀剂、通过该刻蚀剂蚀刻该第一外露区域形成的凹穴，该凹穴限定第一侧壁、相对的第二侧壁、远离该边缘的端壁和底壁；

利用特定的的刻蚀剂，提供限定平面表面和与该第一晶体平面相同的第二晶体平面的探头衬底，从而该探头把全等的表面限定到该第一侧壁和第二侧壁上；

设置该探头衬底以便该第一和第二晶体平面同等设置。

在本发明的目前优选实施例中，支撑衬底和探头衬底由相同材料制造。然而，可使用具有相同晶体结构的不同材料。在蚀刻期间该晶体平面的取向对最终形成的结构有影响。例如，当以与晶体结构不同角度或者与该晶体结构不同方向蚀刻时，蚀刻的速度也将是不同的。优选的是，在与具有特定晶体结构的给定材料的特定方向使用特定的刻蚀剂。

倘若在相对于晶体结构相同的方向已经进行蚀刻，则凹穴和探头将具有这样的侧壁，其中该侧壁将能够以适当的方式使探头定位在凹穴内。该凹穴的侧壁将限定与该支撑衬底顶面的第一特定角度。该探头的侧壁将限定与该探头顶面的第二特定角度。倘若该支撑衬底和该探头衬底两者限定大体上的平面表面，则该第一和第二特定角度将是补角。该凹穴的侧壁和该探头的侧壁将是平行的两个和两个，即当该探头接纳在该凹穴内时，以正面接触的侧壁将是平行的。具有特定晶体结构的材料以及利用特定刻蚀剂的特定组合，在该支撑衬底中提供了理想的凹穴结构，由此确保凹穴和探头的表面是全等或者匹配的，从而该探头将完全嵌入在凹穴内。

用于本发明第三方面的探头可包括根据本发明第一方面的探头的任何特征。此外，根据本发明第二方面的测试设备可包括根据本发明第三方面的探头和/或支撑衬底的任何特征。

根据本发明的第十二特征，可以特定的浓度提供特定的刻蚀剂。该蚀刻剂的浓度可对凹穴和/或探头的形成具有影响。

根据本发明的第十三特征，提供进行蚀刻的特定温度。蚀刻剂暴露于衬底的温度可对凹穴和/或探头的形成具有影响。此外，进行蚀刻的特定压力可对凹穴和/或探头的形成具有影响。此外，特定的刻蚀剂和/或温度和/或特定压力可施加特定的一段时间。探头和支撑衬底暴露于蚀刻剂的时间段、温度和/或压力可分别对凹穴和/或探头的形成具有影响。

根据本发明的教导，用于形成探头和/或支撑衬底的材料可以是Si、GaAs或者任何其他半导体材料、材料组合或者与那些半导体材料类似的具有各向异性刻蚀性能的任何其他一种晶体材料。

在本发明的第十四特征，第二掩模可设置在底壁上，第二掩模可限定第二外露区域、通过使用使用特定的刻蚀剂蚀刻第二外露区域在底面上形成的突出区域。此外，可使用第二特殊的蚀刻剂。

本发明的第十五特征涉及突出区域，其中该突出区域可限定这样的横截面，该横截面具有大体上的正方形、矩形、三角形、截头锥形、多边形、半圆形、局部圆形、半椭圆形、局部椭圆形几何形状或者其任何组合。

根据本发明的教导，第三方面的方法可还包括在第一侧壁和/或所述第二侧壁和/或所述端壁或者其任何组合上提供至少一个导电区域。

通过在探头和在该支撑衬底或者该探头支座上的导电通路之间建立电接触，该导电区域、触片或者电极设计成建立到探头/从探头到测量机器或者设备的电接触。这可进一步地把至少一个导电区域的延伸部设置在该平面表面上而得到改进。

第十六特征涉及把该探头设置成与根据本发明第三方面的凹穴对准。

该支撑衬底可具有形成在该衬底表面上和/或侧壁和/或端壁中任何一些或者全部上的一个或多个导电通路，用于建立与该探头的电连接。可选择的是，该电连接可通过把导线直接地接到该探头自身表面上的触片而建立。

根据本发明的第四方面，提供一种用于提供探头相对于支撑衬底对准的设备。该设备可包括：

限定平面表面和边缘的支撑衬底，该衬底限定第一晶体平面；

在该支撑衬底边缘的表面上通过特定刻蚀剂形成的凹穴，该凹穴限定第一侧壁、相对的第二侧壁、远离该边缘的端壁和底壁；

使用特定的刻蚀剂由限定表面和与该第一晶体平面相同的第二晶体平面的探头衬底形成的探头，从而该探头把全等的表面限定到该第一侧壁和第二侧壁上，该探头被设置在该凹穴中。

根据本发明的教导，用于根据第四方面设备的探头可包括根据本发明第一方面的探头任何特征。

根据本发明的第十七特征，该底壁可包括突出部，而该探头可包括协同操作沟槽。此外，该突出部可限定大体上的正方形、矩形、三角形、截头锥形、多边形、半圆形、局部圆形、半椭圆形、局部椭圆形横截面或者其任何组合。

根据本发明的第十八特征，该突出部可从第一侧壁延伸到该第二侧壁。可选择的是，该突出部可从第一侧壁延伸到端壁，还可选择的是，该突出部可从第二侧壁延伸到端壁。甚至还可选择的是，两个或更多突出部可设置在该凹穴中。

根据本发明的第十九特征，该支撑衬底可还包括至少一个衬底对准标记，而该探头包括至少一个对应的探头对准标记。该对准标记可用于目视检查该探头已经正确地设置在支撑衬底的凹穴中。此外，该对准标记可由一种机器使用，同时把探头设置在凹穴中。具体地说，该衬底对准标记和/或该探头对准标记可通过为蚀刻的对准凹穴和/或对准突出部而构成。

根据本发明的第五方面，提供一种用于在试样特定位置上测试电性能的测试设备。该测试设备可包括：

用于接收和支撑该试样的装置；

电性能测试装置，该装置包括用于产生测试信号的电气发生器装置和用于探测测量信号的电气测量装置；

用于测试在试样特定位置上的电性能的探头，该探头接纳在用于提供探头相对于支撑衬底对准的设备中，该设备包括：

·限定表面和边缘的支撑衬底，该衬底限定第一晶体平面；

·通过对在支撑衬底边缘表面上的特定刻蚀剂而形成的凹穴，该凹穴限定第一侧壁、相对的第二侧壁、远离该边缘的端壁和限定自该表面的最低高度；

·使用特定的刻蚀剂由探头衬底形成的探头，其中该探头衬底限定表面和等同于第一晶体平面的第二晶体平面，从而该探头把全等的表面限定到该第一侧壁和第二侧壁上，该探头接纳在该凹穴中，

用于相对于试样移动探头以便产生一个或多个导电探头臂的往复运动装置，其中该一个或多个导电探头臂设置在探头上，以与试样特定位置接触，用于进行其电性能的测试。

根据本发明第五方面的设备可包括通过执行根据本发明第二、第三或者第四方面任何步骤而形成的任何特征。此外，根据本发明第二方面的测试设备可包括本发明第四和第五方面的任何特征。

本发明的第六方面涉及用于测试电性能的方法。该方法包括：

提供限定第一表面、限定在该第一表面上区域的试样；

提供第一测试探头，该第一测试探头包括：第一多个探头臂，每个包括用于接触在试样上相应位置的至少一个电极；

提供第二测试探头，该第二测试探头包括：至少一个探头臂，该至少一个探头臂包括用于接触在试样上位置的至少一个电极；

提供包括第一和第二支座的测试设备，用于分别接纳该第一和第二测试探头，每一个支座包括定位器，用于在三维把每一个支座定位和/或重新安置，该测试设备电连接到该第一测试探头的每一个电极上以及第二测试探头的至少一个电极上，该测试设备还包括试样支座，用于在相对于该第一和第二测试探头的特定取向接纳和保持该试样；

把第一测试探头的该探头臂的该电极定位成与该区域接触；

把第二测试探头的该至少一个探头臂的该至少一个电极定位成在远离该第一测试探头的位置的该区域接触；

传输来自该第一测试探头的至少一个电极或者在替代方案中来自该第二测试探头的至少一个电极的测试信号，以及

探测在该第一和第二测试探头之间的测试信号传送。

另外，根据第七方面的方法可还包括在步骤vi)后的中间步骤：

a)提供用于产生磁场的磁场发生器；

b)对磁场发生器定位以便磁场的场直线限定与试样区域的特定取向。

根据本发明的第六方面的方法还可包括的步骤为：

c)相对于该区域重新安置或者移动该第一测试探头和/或相对于该区域重新安置或者移动第二测试探头，以及

d)重复步骤vii)和/或中间步骤a)和/或b)。

由于可能有局部的变化，测试探头中任何一个或者两个的运动设计设计成允许对试样更大区域的电性能进行探查。

此外还可能的是，以相同方向和相同速度移动两个探头，由此保持在两个或更多测试探头之间的特定距离和取向。

可在移动测试探头同时执行测量，可选择的是，该测试探头可移动，然后在进行测量前停止。

在第七方面本发明涉及用于测试电性能的方法，该方法包括：

提供限定第一表面、限定在该第一表面上区域的试样；

提供第一测试探头，该第一测试探头包括：第一多个探头臂，每个包括用于接触在试样上相应位置的至少一个电极；

iii)提供第二测试探头，该第二测试探头包括：

至少一个探头臂，该至少一个探头臂包括用于接触在试样上位置的至少一个电极；

iv)提供包括第一和第二支座的测试设备，用于分别接纳该第一和第二测试探头，每一个支座包括定位器，用于在三维把每一个支座定位和/或重新安置，该测试设备电连接到该第一测试探头的每一个电极上以及第二测试探头的至少一个电极上，该测试设备还包括试样支座，用于在相对于该第一和第二测试探头的特定取向接纳和保持该试样；

v)把第一测试探头的探头臂的电极定位成与该区域接触；

vi)把第二测试探头的探头臂的电极定位成远离该第一测试探头的位置与该区域接触；

提供用于产生磁场的磁场发生器；

定位该磁场发生器，以便该磁场的场直线限定与试样区域的特定取向，以及

在第一和/或第二测试探头探测电信号。

另外，根据第七方面的方法可还包括的步骤为：

a)传输来自该第一测试探头的至少一个电极或者在替代方案中来自该第二测试探头的至少一个电极的测试信号，以及

b)探测在该第一和第二测试探头之间的测试信号传送。

此外，根据第七方面的方法可还包括的步骤为：

c)相对于该区域重新安置或者移动该第一测试探头和/或相对于该区域重新安置或者移动第二测试探头，以及

d)重复步骤ix)和/或步骤a)和/或b)。

该磁场可通过永磁铁、电磁铁、线圈或者可选择地通过能够产生磁场的任何其他器件而产生。该磁场可大体上是恒定、变化或者其组合。

优选的是，磁场源或者发生器产生限定与在试样上限定区域的特定取向的磁场。该取向可垂直、倾斜或者成一角度的。

该磁场发生器可在固定位置或者位于包括例如致动器等等的定位器或者装置的支座中。

优选的是，提到的试样为半导体器件，例如ASIC、FPGA、SOC或者任何其他的器件，这些器件将被进行电性能的测试、分析、探测或者登记。

优选的是，该第一测试探头具有四个探头臂，每个均包括至少一个电极，然而，该测试探头可具有一个、两个、三个、五个、六个、八个、十二个、十四个或者任何其他正整数的探头臂。优选的是，该探头臂为悬臂式并可具有任何任意的几何形状。

该第二测试探头可只包括一个探头臂或更多探头臂，例如四个。优选的是，例如在所有实际尺寸、几何形状等等方面，该第二测试探头与第一测试探头类似，该第二测试探头可包括多个探头臂，每个探头臂均可包括至少一个电极。

该测试设备可包括放置或者安装不同部件的壳体。该壳体可另外提供在其中进行测试的腔室。该腔室可提供控制和监视进行测试的条件的可能性或者装置，该条件例如为压力、空气/大气的组成、温度、真空或者在真空的条件、湿度或者其任何组合。

在该测试设备中的支座可通过定位器件而被移动，优选的是，该定位器件由压电致动器或者任何其他允许支座控制在亚微米分辩率的致动器构成。

该测试探头设置成以一定距离在至少两个位置每一个测试探头的至少一个探头臂与该试样接触。该距离可以在微米范围或者更少，此外该距离可更大。

测试信号可经由在测试探头上或者其中的电接线从信号发生器施加到至少一个电极上。可选择的是，该测试信号通过试样或者从该试样产生和/或传输，例如经过在试样中或其上的信号通路。这设计成能够进行电性能测试、电路测试及其他测试。

该测试信号可由交流信号、直流信号、高频信号或者其任何组合信号构成。优选的是，该测试设备包括用于探测通过试样进行测试信号传播的探测器。该探测可被记录或者探测，然后发送到信号处理器，用于获得涉及试样电性能的更多详细信息。

根据本发明的教导，许多电极触片可限定在试样的表面上，该方法可还包括使第一特定电极与第二特定电极触片接触，使第三特定电极与第四特定电极触片接触；

对来自该第一或者第三特定电极的测试信号进行传输，以及

分别探测在该第三或者该第一电极之间的测试信号传送。

电极触片位置的测定可通过肉眼检查和/或通过移动测试探头进行，直到电气测试表明已经获得与电极触片的接触。

优选的是，该第一测试探头的探头臂大体上平行，而该第二测试探头的至少一个探头臂限定纵向长度。优选的是，例如在本发明第一到第五方面论述的那样，该探头臂从形成测试探头基体部的主体延伸。用于根据第六方面的测试探头可包括根据本发明第一到第五方面中任何方面的探头和/或方法的任何或者所有特征。

由于每一个测试探头的探头臂可限定方向或者长度，布置两个或更多这些测试探头可产生几个可能的结构。

因此，根据第六和/或第七方面的方法可还包括：

布置该第一和第二测试探头，以便该第一测试探头的探头臂大体上平行于第二探头臂的至少一个探头臂，或者

布置该第一和第二测试探头，以便该第一测试探头的探头臂处于大体上垂直于该第二探头臂的至少一个探头臂的取向。

可选择的是，可获得在测试探头探头臂之间的任何其他的角度，该角度在0到360度范围内。

具体地说，可提供至少一个附加测试探头包括至少一个探头臂，该至少一个探头臂包括至少一个用于接触在试样上位置的电极，以及该方法可包括：

在测试设备中提供至少一个附加支座，用于接纳和保持该至少一个附加测试探头。

该至少一个附加测试探头的至少一个探头臂可限定纵向长度。根据第六和/或第七方面的方法可还包括：

以这样的配置布置该第一、第二和至少一个附加测试探头，其中该第一探头的探头臂限定与第二测试探头的至少一个探头臂的第一角度，而该第一探头的探头臂限定与该至少一个附加测试探头的一个探头臂的第二角度。

该第一和第二角度可以相同，即该角度可以是120度，或者该第一和第二角度可以不同。

根据本发明第六和第七方面的方法可包括根据本发明五个或者六方面中任何方面的任何特征。

根据本发明的第八方面，用于测试电性能的设备包括：壳体；

安装在该壳体上分别用于接纳第一和第二测试探头的第一和第二支座，每一个支座包括用于在三维把该每一个支座定位和/或重新安置的定位器，该第一测试探头包括：第一多个探头臂，每个包括用于接触在试样上相应位置的至少一个电极；

该第二测试探头包括：第一多个探头臂包括用于接触在试样上相应位置的至少一个电极；

该测试设备电连接到该第一测试探头的每一个电极以及电连接到第二测试探头的至少一个电极，该测试设备还包括测试支座，用于相对于该第一和第二测试探头把试样接纳和保持在特定的取向，该试样限定第一表面、限定在该第一表面上的区域；

信号发生器，用于产生电连接到发射器上的测试信号，其中该发射器用于把测试信号经由与该区域接触的该第一测试探头的至少一个电极进行传输，或者在替代方案中，经由与该区域接触的第二测试探头的至少一个电极，以及

用于探测在第一和第二测试探头之间的测试信号传送的探测器。

此外，该设备的定位器件可由压电致动器构成，可选择的是，由提供足够空间运动分辩率的任何其他器件构成。优选的是，足够的空间运动分辩率在微米或者亚微米范围，或者甚至更小的范围。

该第一测试探头的探头臂可大体上平行，而该第二测试探头的至少一个探头臂限定纵向长度；

该第一和第二测试探头可布置成该第一测试探头的探头臂大体上平行于该第二探头臂的至少一个探头臂，或者

该第一和第二测试探头可布置成该第一测试探头的探头臂处于大体上与该第二探头臂的至少一个探头臂垂直的取向上。

有利的是，该设备还包括：

至少一个附加测试探头，该探头包括：至少一个探头臂，该探头臂包括用于接触在试样上的位置的至少一个电极，以及

在测试设备的壳体中的至少一个附加的支座，用于接纳和保持该至少一个附加测试探头。

此外，其中该至少一个附加测试探头的至少一个探头臂可限定纵向长度，该设备可还包括：

以这样配置布置该第一、第二和至少一个附加测试探头，其中该第一探头的探头臂限定与第二测试探头的至少一个探头臂的第一角度，而该第一探头的探头臂限定与该至少一个附加测试探头的一个探头臂的第二角度。

根据本发明第八方面的测试设备可包括本发明第一到第七方面中任何方面的任何特征。

从以下详细说明中，上述目的、优点和特征与许多其他目的、优点和特征一起将是明显的，其中：

图1为根据本发明的探头示意图；

图2为根据本发明的探头替代实施例一部分的放大图；

图3a-3c为根据本发明的探头横截面一部分的示意图；

图4为根据本发明的探头一部分的示意图；

图5为衬底的示意图；

图5a为图5的衬底一部分的细节示意图；

图5b为在图5中示出的衬底一部分的细节剖面示意图；

图6为两个支撑衬底的示意图；

图7为包括许多支撑衬底的晶片的示意图；

图8为探头和包括凹穴的支撑衬底的示意图；

图9为示出了图8中探头和支撑衬底的俯视示意图；

图10为安装在测量装置上探头的示意图；

图11为图10中安装在测量装置上探头的示意图；

图12为包括导电通路的衬底和凹穴的示意图；

图13为包括突出部的衬底和凹穴的示意图；

图14a到14d为包括两个运动多点探头的测试结构的示意图；

图15为包括两个多点探头的测试结构的示意图，以及

图16为包括两个多点探头的不同测试结构的示意图，以及

图17-25为探头替代实施例的示意图。

图1为用于在试样特定位置上测试电性能的探头10的示意图。该探头主体包括分别构成基体部和柔性悬臂部分的两个部件12和14。该柔性悬臂部14包括两个区，远侧区16和连接区18。该连接区18把悬臂部14与基体部12连接。

在本发明的目前优选实施例中，该远侧区16还包括未示出的多个导电探头臂，用于在试样(也未示出)上测试特定区域的电性能。优选的是，该导电探头臂从远侧区16的顶面伸出。可选择的是，该导电探头臂设置在远侧区16的端面20和/或顶面22和/或底面24中一个或者多个上。

为了建立与测试设备的电接触，该探头基座12可包括电连接触片26，用于建立到导电通路28的电连接，其中该导电通路28还建立与导电探头臂的电连接。

该连接区18可包括一个或多个其中用于形成探头主体的一些材料已经去除的区域。这些区域可由一个或多个开口、孔穴或者凹陷30构成。在图1中的开口30示出为长方形开口，然而根据本发明的教导，该开口可具有任何几何形状，例如圆形、正方形、长方形、椭圆形、三角形或者任何多边形几何形状或者其组合形状。

该区域30不必是通孔，而可以是凹陷、槽口、凹坑、凹痕、沟槽、凹穴、凹窝或者其任何组合。

此外，该连接区18可包括其中一些材料已经从外部除掉的区域，例如在图1中用32表示的区域。该连接区18可在图1中未示出侧具有对应区。在图1中示出的区32具有基本上平整的表面，其中该平面垂直于连接区18的基本上平整的表面。然而，此处区32或者部件可限定相对于连接区18表面的不同于90度的角度，例如为45度。

连接区18的侧面或者底部部分35可限定不同于连接区18其他部分的宽度，例如区32。此较薄区域能够使悬臂14获得高度的柔性

该连接区18和远部16可通过区36、38互相连接。该区36、38可提供悬臂探头的较好稳定性，然而也可以省略。

优选的是，基体部12这样形成，以便嵌入到测试机器中支座器件等等中的协同操作接收凹穴内。当探头10设置在支座中时，可向那里经由触片26建立电连接。

图2为探头10替代实施例的连接区18和远侧区16的放大视图。在这里，通过去除穿过连接区18一部分材料，获得探头10的悬臂部14的改进柔性。在图2示出的实施例中，切断部分40具有截顶的三角形横截面。在图3a-3c中示出了其他可能的横截面。在图2中，所有的电气通道从示意图中省略。

在图1示出的实施例和图2示出的实施例中，开孔30数目为三个，然而开孔数目可从零尽可能变化。改进柔性可通过如上所述任何方式获得，例如通过一个或多个减弱或者变薄区域和/或一个或多个开孔。

探头悬臂部的远端在一个角部示出为具有倾斜的表面，而在相对的角部示出为非倾斜的表面。倾斜表面的存在或者不存在取决于用于制造探头的方法，该方法例如蚀刻和蚀刻溶液。

在图3a中，示出了根据本发明的探头的横截面。该探头10可以是包括凹陷或者切除区域的任何表面。该凹陷或者切除区域可构成图2中示出的区域40，或者可归入连接区18的任何表面上，例如任何侧面或者顶面和/或底面上以及其任何组合。

具体地说，图3a示出了在表面50具有间断凹陷42的区域，其中在侧壁44、46之间限定特定的角度。与表面50相对的表面48可还包括凹陷。

图3b示出了具有连续凹陷52的表面54。该凹陷52可具有双曲线或者半圆形横截面。与表面54相对的表面56可还包括凹陷。

图3c示出了包括由两个侧壁64、68和底壁66限定的凹陷或者沟道62的表面58。该两个侧壁64、68在两个壁之间限定了角度。该沟道总的几何形状可以是大致的截顶三角形。倘若侧壁64、68是基本上平行的，则沟道将限定为大体上的正方形或者长方形横截面。

图4示出了其中相对表面70、72两个均包括凹陷74和76的横截面，在这里示出为具有大体上的圆形底。任何表面可包括一个或多个凹陷、沟道或者切除区域。

根据本发明的用于用SiO₂制造探头的方法可包括以下连续步骤：

a)晶片的验证和厚度调节；

b)在900-950℃下潮湿热的晶片氧化；

c)氧化硅图案的前侧平板印刷；

d)氧化硅蚀刻(各向异性活性离子光束蚀刻(Reactive lonbeam Etch)(RIE))；

e)沟道槽口图案的前侧平板印刷；

f)硅沟道蚀刻(深RIE)；

g)低应力氮化硅淀积(LPCVD)；

h)后侧平板印刷(后侧对准)；

i)后侧氮化硅蚀刻(各向异性RIE)；

j)穿过后侧氧化硅的高频蚀刻；

k)潮湿硅蚀刻(KOH)；

l)前侧氮化硅蚀刻(各向异性RIE)；

m)前侧硅蚀刻(各向同性RIE)；

n)金属蒸发(电子束；静态模式)。

在深活性离子光束蚀刻(即DRIE工艺中，在步骤m和n之间可执行悬臂或者连接区域的减弱或者变薄。

根据本发明的用于用SiO₂制造探头的方法可包括以下连续步骤：

a)低应力氮化硅淀积(LPCVD)；

b)前侧平板印刷；

c)前侧氮化硅蚀刻(各向异性蚀刻)；

d)后侧平板印刷(后侧对准)；

e)后侧氮化硅蚀刻(各向异性RIE)；

f)穿过前后侧氧化硅的高频蚀刻；

g)潮湿的硅蚀刻(KOH)；

h)SiO₂蚀刻(bHF)；

i)前侧氮化硅蚀刻(各向异性RIE)；

j)单个悬臂变薄(深RIE)；

k)电极形成，例如金属蒸发和形成图案。

可通过所属技术领域的专业人员对制造探头的方法进行修改。

在图5中，示出了{100}表面80相对于结晶轴82、84、86的取向。穿过掩模孔穴的蚀刻导致在图5A和5B中详细示出的{111}-平面限定的锥形槽88形成。该颠倒的锥体的底面由平行于两个<110>方向的4个线元素限定。

用于制造的该基材可以是硅{100}晶片。在大括号中的数字表示硅表面相对于结晶轴的取向。利用硅{100}，该晶片表面通常平行于一个特定的结晶轴。在图5中，示出的晶片与三个轴h、k和l一起。在此实例中，l轴垂直于晶片表面。为了方便起见，轴画在晶片外部，然而重要的是，为了实现此目的，这种坐标系统描述了在材料内的对称线。

由结晶轴限定的表面平面约束该材料。因此，由于示出的前表面垂直于第三轴，因此该示出的为(001)-平面。由于对称，第二轴或者第一轴可选择为指向上方，在这些情况中，前表面可分别表示为(010)-平面或者(100)-平面中任何一个。括号用来表示特定的平面取向。由于所有这些三个平面具有相同的对称性，因此它们被通常表示为{100}。规则的大括号表示具有相同晶体对称性的平面元件，从而具体地说{100}平面与结晶轴垂直，除非结晶轴实际顺序是任意的。

各种气体和液体化合物可蚀刻硅。这些化合物中之一是浓缩的液态的KOH。然而，KOH在硅的各个方向不是都蚀刻得同样好。<100>方向是容易的方向，而<111>是极其慢的方向。目前，由于{100}-平面和{111}-平面沿着<110>-直线截取，这就具有以下结果。如果硅{100}表面为覆盖有其中有一些孔在其中的化学抵抗掩模层，KOH将只能腐蚀由<110>-直线限定的矩形区域，其中该<110>-直线形成掩模内孔的边框。当KOH沿着<100>方向向下蚀刻时，它将由出现在前表面上<110>-直线的{111}-平面限制。在图5、5a和5b中示出了这样一个蚀刻孔穴88。如果孔穴的正视图是正方形的，则将形成锥形孔穴。在图5a和5b所示的两个沟槽略图示出了这个情况。如果正视图是略微的矩形，则相同四个{111}-平面将限制蚀刻孔穴，然而，一对相对取向的{111}-平面将成为形成V形长方形沟槽的长方形。如果该掩模孔穴与晶片厚度相比足够小，则一旦只有图5所示{111}-平面剩下，KOH蚀刻将完全停止。如果前部孔穴足够大，则KOH可穿过晶片多路蚀刻。

由于{111}-平面由结晶轴限定，则它们相对于该结晶轴的取向被100％明显限定。{111}-平面形成与[001]-方向形成35.2度的角度，从而与晶片垂直。此角度为由于晶体对称性的特性提供的几何学的事实。

多点探头的实例已经在先前详细描述了。在硅基片上，借助于传统的MEMS工艺，许多自由悬置的探头销可蚀刻成二氧化硅。在这里，由于它某些部分在本描述的主题中起到决定性作用，即在安装到凹穴上该探头的自对准，因此探头制造工艺被概括。

用于探头制造的工艺顺序为：

1.一种严格限定厚度的双侧抛光硅{100}晶片覆盖有1μm厚的二氧化硅层。这通过潮湿热膨胀完成。

2.前侧被选择，在该前侧上，探头图案以1∶1平板印刷法转印到光致抗蚀剂层。在很小的角度内该图案准确地对准<110>-方向。

3.借助于各向异性活性离子蚀刻，该光致抗蚀剂图案转印到二氧化硅前侧。然后该光致抗蚀剂被剥离。

4.该晶片借助于低压化学汽相淀积覆盖有低应力氮化硅薄层。

5.在晶片的后侧上，后侧图案以1∶1平板印刷法转印到光致抗蚀剂层。在掩模对准器中，此后侧图案仔细地对准到前侧图案。后侧图案限定探头芯片的外形，注意由于进行连续KOH蚀刻，该KOH蚀刻相对于垂直{111}-平面产生35.2度倾斜侧壁，因此个体探头的后侧图案和正视图在尺寸上是不同的。

6.借助于各向异性活性离子蚀刻，该后侧图案转印到氮化硅层。紧靠氮化硅层中孔以下的该二氧化硅层在稀释)的氢氟酸中蚀刻掉。

7.晶片在仔细和恒定搅拌下在温热浓缩的KOH溶液中被蚀刻。该KOH完全穿过晶片蚀刻，因此限定在该晶片上个体探头芯片。由于在硅中高度各向异性蚀刻率，该芯片得到″金条″状形状特性。

8.在晶片前侧上的氮化硅在反应性离子蚀刻中去除掉。紧随其后，前侧硅在各向同性反应性离子蚀刻中蚀刻几个微米。这提供了前侧图案与硅基体一定隔离。

9.借助于物理气相淀积技术，大约100纳米的黄金层淀积在晶片前侧上，一般地选择电子串蒸发。

该探头可以是具有一个或多个自由延伸悬臂的硅芯片，这些悬臂导电并隔开几个微米，从而该探头可用于形成在微观状态下一点或者多点电阻测量。为了在实际情况下操纵探头，必须把该探头安装在具有高度机械稳定性的较大衬底上。该衬底机械地嵌入到测量头内，其中该测量头包含必要的触头和预先放大电路。

在“自对准”背后的想法是利用硅{111}-平面的特性。由于探头侧壁相对于彼此100％明确限定，例如借助于在硅{100}-晶片中KOH蚀刻，这些侧壁设计成完全嵌入到与侧壁具有相同倾斜角度的空穴内，我们可制造具有与探头底部特征完全配合的空穴。此空穴将称为探头插座。

用于衬底制造的工艺顺序为：

A.明确限定厚度的单侧抛光硅{100}晶片覆盖有一般为100-125纳米的低应力氮化硅层薄层。这通过低压化学汽相淀积完成。

B.该晶片的前侧覆盖有正的光致抗蚀剂。在该前侧上，衬底图案利用1∶1平板印刷法转印到光致抗蚀剂层上。该图案在较小角度内准确地对准<110>-方向。在图6概括了图案设计。在图6中的设计规定了两组衬底104、106。在白色细实线92内的每个设计元素重复为矩形阵列，该矩形阵列贯穿对应于有效晶片112区域的平板印刷掩模上的区域，这在图7中示出。该光致抗蚀剂在黑色区94、95、100、102、108、109、110、111和棋盘图案矩形98被照射。在该光致抗蚀剂显影后，所有白色区将覆盖光致抗蚀剂。

C.借助于各向异性活性离子蚀刻，该光致抗蚀剂图案转印到氮化硅前侧。然后该光致抗蚀剂被剥离。在此阶段，在对应于图6中所有区域94、95、100、102、108、109、110、111和矩形98的氮化硅层中，可获得矩形孔。

D.晶片在彻底和恒定搅拌下在80℃温热浓缩的KOH溶液中被蚀刻。KOH将只腐蚀晶片前侧的未覆盖氮化硅的那些部分。当在形成探头插座的那些图案元素中KOH穿过晶片完全蚀刻时，此过程停止。

E.在漂洗和干燥后，该晶片具有由图6(细节)和图7(图6中细节的矩形阵列)沟槽结构。现在，白色区域表示晶片前侧。在图6中的矩形98对应于KOH穿过晶片完全蚀刻的区域。此区域98限定两个半分离探头衬底104和106的插座底部。白色虚线96表示其中两个相邻(111}-平面邻接的线段。参考图6，它们将始终在沟槽底部沿着垂直或者水平直线邻接，而该45度倾斜直线始终表示沟槽侧边。四个正方形蚀刻凹点108、109、110和111用作对准标记。此外，该垂直矩形不具有侧边(45°直线)。这是因为这些矩形穿过单元布局一直延续。在这种方式中，它们将从垂直相邻的单元与类似矩形″共同熔化″。产生的垂直矩形将穿过该布局一直延伸，在限定该布局垂直端部的两个相应单元终止。

F.通过沿着贯通的垂直沟槽94断开，该晶片很容易断裂为衬底棒。通过沿着水平沟槽100和/或102，该衬底棒然后断开为单独的衬底。断开的整个方式与把带有沟槽图案的巧克力板断开成有规则成型块是类似的。可选择的是，该晶片可通过通常被称为成粒(dicing)的技术进行细分。

图6示出了从晶片前侧看到的图案设计的细节。在通过如图7示出尺寸的晶片限定的矩形阵列中，在细白色实线内的整个图案纵横重复。黑色和棋盘图案矩形表示其中正光致抗蚀剂被照射的区域。这些区域将随后在KOH中被蚀刻。在KOH蚀刻后，黑色区域98表示约束蚀刻沟槽的{111}-平面。这些平面沿着虚线96邻接。在KOH蚀刻后，棋盘图案矩形98表示两个探头插座的底部。通过沿着平行于布局中间两个较小水平沟槽100、102断开，此对探头衬底104、106变为为两个单独的衬底。断开的方式与把带有沟槽图案的巧克力板断开成有规则成型块是类似的。

最终衬底的边缘由自然的几何形状限定。因此，彼此是垂直的边缘形成正好90.0°的角度，而彼此平行的边缘实际上真正平行。因此，该衬底可平行于测量头中匹配槽口侧边镶嵌。

图7大略地示出了重复84次并分布在6″晶片有效区域上的图6中的图案布局。

图8为探头122和探头支撑衬底114的透视示意图。在探头支撑衬底114中，形成凹穴。该凹穴由后壁116、两个侧壁118和120以及底部119限定。

侧壁118和120与端壁116一起已经通过用特定的蚀刻剂形成。该蚀刻剂可以是KOH或者另外的蚀刻剂。

探头122包括侧壁124和128以及端壁126。侧壁124和128限定与探头122平顶面的角度，其中该角度与侧壁118和120限定与基座114以及同样与底部119顶面的角度互补。由于角度互补，则当该探头插入或者设置在凹穴中时，该探头将与衬底114对齐。该探头122可例如通过进动机器或者通过自动布局方法机械地放置。

在远离探头122的端壁126的端部130，可延伸一个或多个探头臂132。该探头臂132可用来执行试样的电气及其他性能的测量。

该探头122可还在其顶面上包括一个或多个对准标记136和134。该对准标记可帮助检验该探头122是否正确地放置在凹穴中。在支撑衬底114的顶面，可形成或者通过其他方式提供对应的对准标记138和140。

图8为从上部的侧视示意图，其中示出了自对准衬底和把探头向下嵌入到插座内的操作方式。该衬底的右和左侧通过彼此严格平行以及也与探头对准插座严格平行的边缘限定。该衬底的后侧几乎由严格垂直于左右边缘的边缘限定。

在图8中，衬底从侧面略微地在表面上面示出。衬底的侧壁116、118、120不垂直，然而由于材料的晶体结构限定了与垂直方向的35.2度的角度。

衬底的前端具有四个三角面145a、145b、145c和145d。由于在图6中衬底对的断开或者切割成两个半份而呈现这些面145a、145b、145c和145d，其中这些面包括将在沟槽刻蚀后留存的硅。面145a、145b、145c和145d可伸出一点儿，然而可以想象这不重要。

在衬底中间，示出了作为探头插座的自对准沟槽。在靠近衬底前端的探头插座每个侧面上的两个孔穴138、140用作位置对准标记。

在图8的上部，示出了探头122。该箭头表示探头122向下进入插座的运动。在沿着衬底前部即沿着平行于壁116的直线定位的轻微不确定是可以接受的。这是由于当探头进入插座内时，它将最终接触插座侧壁118或者120中一个。进一步下向推动探头122将同时迫使它横向与插座外形对准。

在图8和9中，在探头表面上的电气通道从略，而只示出了触片。根据初始物质即衬底114的厚度和用于蚀刻凹穴需要的时间，底壁119可形成在凹穴或者插座底部。更可取的是，探头的底部与底壁119不正面接触。在凹穴的一个实施例中，底壁119可以是不存在的，这意味着凹穴在相对于图8装置的向下方向敞开。

图9为图8中装置的俯视示意图。该探头122已经放置在衬底114凹穴的上面。探头122的后壁126与衬底114的后壁116不正面接触。在替代的实施例中，后壁126和后壁116可以是正面接触。探头122的底部不需要与凹穴底壁119正面接触。在图9示出的″底部″119是不存在的。在替代的实施例中，根据衬底114和蚀刻凹穴使用的时间以及蚀刻剂浓度，可具有底部119。更可取的是，探头的底部与在衬底中凹穴的底部不正面接触。

该对准标记138和134与衬底114表面上对准标记138和140不对准。

通过蚀刻形成表面144和146。该表面形成了构成晶片减弱区的凹穴，而其中支撑衬底从该区形成。减弱区便于单独的支撑衬底分隔。

探头嵌入到插座内，并相对于该对准标记138、140正确地定位。用于该对准标记138、140的唯一工作是保证探头接触片与随后的测量头的配合接触插座处于适当位置。由于自对准，需要留心另外对准问题，即最低的倾斜和最小旋转。探头122的前表面为平行于衬底114表面的平面，而探头长轴平行于衬底对称轴。

区域119为探头插座的底部。两个孔穴或者蚀刻凹点138、140用作位置对准标记。接触片必须在一定小心下相对于插座定位。为此，该探头122还包含两对水平线区段134和136。在图9中，这些线段对134、136已经用于在垂直方向上对准探头。利用此技术位置的不确定度可以是差不多20微米，但不影响探头122与测量头随后的接触。

此主动的位置对准不是需要的问题，而是一个选择。由于与位置对准标记的距离根据探头和衬底两个布局限定，因此有可能缩短插座长度(减少在图6和9中的黑色区域)，从而探头122的后端126将沿着探头长度推进。在这种方式中，当探头122向下推入到插座内时，以被动的方式，该探头122将被推进到与两个平面方向对准的位置。由于探头后端的侧壁不限定与垂直成35.2°角度，而是接近0°角度的几度，因此沿着长轴的此被动对准设计成比主动对准有多些不确定度。因此，沿着长轴被动的对准可需要在探头接触片布局上发生变化。

此刻，探头122嵌入插座内。探头的宽度足够地狭窄，以便该探头不会与底部正面接触。在这种方式中，由于在探头侧壁124、128和插座侧壁118、120之间的接触，探头122完全固定就位。该侧壁不是完全地的平面，然而可具有在1μm左右或者以下的表面粗糙度。一旦探头嵌入，这个不是重要的，然而它可意味着在探头安装程序期间探头122容许倾斜的相对下限。

形成探头122和插座侧壁的{111}-平面表面粗糙度无论怎样小，嵌入探头122都将利用轻微压力轻易地固定在探头122主体前侧上。在发明的目前优选实施例中，探头122的质量近似为4毫克，在探头提供大约40μN的重力。在测量的情形中，探头的悬臂被迫使与试样接触，以用总计4-40μN范围内的力测量。

通过用肉眼可见的工具在探头122前表面上非常谨慎地按压，由于在探头侧壁和插座侧壁之间产生的摩擦力，数量级为1N的力确保探头122固定就位。因此，探头122在任何情况下都不需要粘结。另一方面，前表面压力不能太大而导致不可逆转地把探头122固定到插座内。目前，此固定压力的容许限定没有建立，然而涉及固定压力的创意和问题与把旋转活顶尖恰当地嵌入机床尾架内的技艺相似。

在图10中示出了根据上述考虑的探头的充分固定。在这里，参照图8，从前侧壁示出了探头。对准衬底安装到测量头的有关部分，其中它的两个平行侧边恰当地嵌入到测量头框架内，同时衬底的旋转是不可能的。在真实的测量情形中，具有衬底和探头的测量头将完全倒置，从而探头可落下。然而，由于为接触而必要的弯曲印刷，这不是问题。为了确保在弯曲印刷接触片和相应探头接触片之间正确的电连接，最小量的机械力必须借助于弯曲印刷机锁定引导件来施加。

用于锁定引导件的锁定机构可通过任何市场上可买到的方法获得，其中这些方法满足把力施加到探头前侧的需要，同时使允许把弯曲印刷接触片定位在20微米内。该锁定机构不能包含磁性零件。

在图10中，安装在测量头上的探头122的细节可从该探头122前侧看到。该探头122本身具有指向观察者的四个悬臂162、164、166和167。该探头122嵌入在对准衬底170的插座内。该探头122太宽而不能与插座底部172正面接触。由此在探头和底部172两者之间限定了空隙。该底部172通过图8和9的通孔见到。该衬底170刚好嵌入在测量头有关部分的平行框架爪173a和173b之间。探头122的最终固定通过轻轻地压在探头122顶部的附着的接触弯曲印刷机174而启动。

至此，已经假定该衬底170本身固定在测量头上。然而，该衬底170仍然是整个对准问题的必要部分。通过观察图6和图10，可以看到衬底的宽度由用于衬底制造的平板印刷法掩模的原始CAD设计来限定。

在实践中，在最终衬底宽度以及插座宽度和探头宽度上存在着某种不确定度。这是因为在<111>-方向的KOH蚀刻率不是刚好为零以及因为在对准到硅晶体轴上的较小不确定度。因此，在测量头中的该衬底框架应该具有柔性宽度。

在实践中，操纵的最简单和最好的方式是把其中一个框架爪即右边一个173b固定。于是，左爪173a可相对于图10中方向移动到左侧和右侧。在左侧框架爪173a两个端部附近，它通过两个导向弹簧附着于测量头的主体上。

通过颠倒转动测量头(如在图10中那样)以及把左爪173a牵拉到左侧，可完成衬底的安装。该衬底170轻轻地放置在测量头的平面上。左爪173a慢慢地释放，借此衬底将被固定。衬底的相对侧，即衬底与插座相对的区域足够大，以允许垂直于衬底表面类似的固定。

如上所述，在测量期间，在衬底中的探头将相对于图10中取向倒置。在图11中粗略地示出了该测量情形。

图11为测量情形的示意侧视图。探头122相对于图10倒置。该探头122限定与试样表面的角度，一般地为30°。该测量角度提供了用于弯曲印刷机174以及它的锁定引导件176的空间。具有安装探头122的整个测量头设计成能允许垂直地以及从垂直方向两者观察探头悬臂。

测量头的设计总之必须为固定机构、接触机构和任何光学识别系统留下空间。该探头一般地以30°的角度接近试样表面，然而在某些应用中也可需要较小角度。在后者中，探头以及衬底的设计可只是细长即可，以允许较小接近角度。测量头的前端具有″修尖″的形状，以为各种可能光学探测系统观察到探头。

如前面提到的那样，在图11中试图拔出探头的重力为几微牛，而当把探头靠近试样时，悬臂的轻微弯曲达到同样的量。由于此力在与探头主体中心距离大约1.5毫米距离处作用，应该包括由于悬臂弯曲力产生的扭矩。然而，在相反方向上，最后一组弯曲印刷机接触片移动近似0.5mm，因此可以设想的是，由于压入探头主体上接触片产生的扭矩或多或少与悬臂弯曲扭矩有关，同样接触片力与悬臂弯曲力有关。

因此，一旦探头被安装，可以预料的改进方式，可利用探头的角对准进行测量。

任何种类的SPM-探头将磨损并最终停止起作用。在此阶段，从机械的观点，该探头一般地为损伤。因此，当改变探头时应该通常不需要改变衬底。为了移去探头，操作者可释放该测量头并在探头朝向上情况下转动它，并释放引导的弯曲印刷机。此刻，如果由于重力测量头颠倒旋转，则探头将落下。如果通过弯曲印刷机施加的力没有过高，则确实如此。然而，如果探头自身不落下，则在探头向上转动情况下放置测量头并然后用镊子或者类似工具轻轻地推它。

在探头和自对准衬底上的位置对准标记还允许探头以完全相同方式定位在插座中，可以用民用焊头操纵。

图12为形成在衬底150中凹穴148的替代实施例的示意图。如结合图6-11所描述的那样，该凹穴148用于接收探头。该凹穴148包括所有均用参考数字152表示的四个导电通路，用于在探头和测量仪器之间建立电连接。导电通路152可在形成凹穴148后建立在衬底150上，例如通过把导电材料淀积在构成凹穴148的表面和侧壁上。

图13为形成在衬底156中凹穴154的又一个替代实施例的示意图。该凹穴154包括形成在凹穴154底部160上或者该底部160中的突出部158。在这里示出的突出部158具有截顶三角形横截面，然而在又一个替代实施例中，可限定为圆形横截面、方形断面、矩形横截面、三角形横截面、任何多边形横截面或者其任何组合。

突出部158可通过在形成一部分凹穴154后施加掩模而形成在底壁160中。该掩模可然后限定其中暴露底部160的区域。底部160的外露区域然后暴露于蚀刻剂，蚀刻掉衬底材料，从而剩下构成伸出区域158的材料。

协同操作凹穴可形成在探头中，以接纳在凹穴154内。这些凹穴设计成增加探头和衬底组件对准和机械稳定性。

突出区域158示出为线性，即大体上垂直于凹穴154侧壁延伸。然而，该突出部可限定任何几何形状，即包括回转或者限定非直线的几何形状，例如弧形、圆形、半圆形、多边形或者其任何组合。

还可选择的是，突出部可形成在一个或多个凹穴侧壁中。

还可选择的是，可否定以上描述，即该突出部可以是凹穴，而该凹穴可以是突出部，就是突出部可形成在探头上，同时对应凹穴可形成在接收探头的凹穴中。

图14a到14b大略地示出了包括两个多点探头160和170的系统。每一探头160和170包括四个探头臂，分别用162、164、166、168、172、174、176和178表示。

提供试样，以及一个或多个探头臂接触到该试样。在图14a到14d中没有示出该试样。在图14a到14d中的试样被认为是处于纸张的平面内。x-y坐标系统可相对于试样和/或纸张来限定。在图14a到14d中，只示出了在x-y平面的运动，然而，沿各个方向或者维度即x和/或y和/或z的运动也是可能的。

探头160和170是悬臂式探头，然而也可使用其他类型的探头。优选的是，该悬臂式探头是用微电子机械系统技术(MEMS)制造的细微制造悬臂电极阵列。

在图14a到14d中示出的顺序中，该探头160平行于探头170移动。该示意图表示在大体上一个方向或者维度的运动，然而，包括在更多维度或者方向运动的测量顺序也是可以预见和实现的。通过利用压电致动，该探头可以亚微米分辨率定位到平行四边形结构，可选择的是，也可使用其他的亚微米运动技术。

在图14a到14d的测试机器中，信号加到一个探头臂162上，而该探头臂174用来测量接收信号。该信号设计成通过试样传送。此外，在该探头170上的一个以上的探头臂可在穿过试样传送后接收或者探测信号，此外，在该探头160上的探头臂可用来探测测试信号。

传送的测试信号用点划线180示出。在试样中传播的信号可经由不同于直线的路线传播。该运动能够表示试样表面区域电性能的特性。

当探头160以受控方式相对于探头170移动时，在测量上的变化被记录和分析。可通过测试机器或者附着或者结合测试机器上的计算装置中任何一个来进行分析。

该分析设计成提供涉及在试验中材料或者仪器的各向异性和电子传输特性的信息。

优选的是，探头160相对于探头170的运动速度是恒定的，然而可以在测量期间变化。可选择的是，可在特定位置进行一系列测量，即进行测量同时该探头160没有相对于该探头170运动。

在半导体器件上进行的测试可以是电路测试、导电率测试、电阻测试或者任何其他的电性能或者特征测试或者其组合和/或变型。此外，优选的是，在大体上垂直于由试样表面限定的平面的方向上，磁场可施加在试样上方或者施加到该试样上，其中磁场方向是离开测试探头表面或者朝向该测试探头表面。磁场的施加设计成能够使用或者利用霍耳效应来进行特有电性能的测量或者测定。

图15为包括两个多点探头182和184的系统的示意图。如两个坐标系统示出的那样，该探头182和184可在三维移动。

该探头182和184每个均电连接到相应的多路单元186和188，用于允许在任何给定时间电连接到在一个或多个探头臂上的一个或多个电极。该多路单元186和188允许任何类型信号的传播，这些信号例如AC、DC或者HF信号。

在图15示出的装置用于电阻和电容两者的测量。通过施加即由AC或者DC电流构成的测试信号进行测量，可选择的是，该测试信号由HF信号构成。信号施加到其中一个测试探头即探头184的一个、可选择的是更多的探头臂上。

测量、记录、收集或者接收的信号然后被处理以获得所希望的信息。在其中施加AC或者DC信号的情况中，电流和电压被测量或者确定，此后，计算电阻和/或电容。根据期望的结构，在任何剩余探头臂的剩余电极上记录或者探测信号。

使用例如FFT(快速傅里叶变换)或者其他优选的是数字信号处理方案和/或算法的信号处理，来处理该HF信号。该处理在数字信号处理器中进行，或者可选择的是在模拟信号处理设备中进行。

在另外的实施例中，试样包括众多电极触片，探头182和184的位置调节成一个或多个电极触片对齐，而探头的受控的相关运动或者定位然后设计成提供涉及被测仪器性能的信息，该被侧仪器优选的是是包括例如ASIC(专用集成电路)电路、FPGA(现场可编程门阵列)、SOC(转换脉冲志始)电路的半导体器件或者其他类似仪器。

此外，可使用多路设备，用于单独控制到测试探头每一电极的电连接，即在包括多个测试探头的设备中，在每个电极获得控制。此多路设备设计成能够用不同的空间电极排列来进行电气测试，由此增加材料测试的精确性。

提供具有已知性能的试样，例如具有众所周知电路和/或电气触片结构的试样，这样能够进行优选的是两个或者两个以上的多点探头的校准。

当进行测量和/或校准时，电流和电压作为在两个探头之间距离的函数被监控。

该探头被带到与试样接触的位置，同时经由一个或多个剩余电极，电信号作为探头相关位置的函数从一个或多个电极被传输和记录、接收或者探测。测试探头受控的相关运动然后提供有关电极对准的信息，然后可进行探头的自动校准。

图16为其中探头182′和184′经由多路单元186′和188′被电连接的替代测试设备的示意图。该替代设备示出了把测试信号施加到一个或多个测试探头和/或电极中任何之一的一个或多个电极上。然后能够把测试信号施加给例如两个探头臂，其中每一个探头臂在每一测试探头上。

此外，通过使用多个或者几个信号，有可能使用不同或者相同的探头臂同时进行几个、两个或更多测量，其中该多个或者几个信号每个大体上限于它的固有频率带。

图17为探头200的替代实施例的示意图。探头包括基体部202和从该基体部202伸出的悬臂204。该悬臂204为矩形，并在整个悬臂204上具有相同厚度。

在图17-25示出的探头包括支撑基体部和形成悬臂部、连接到该基体部的单个衬底。该支撑衬底和衬底可由相同材料或者不同材料形成。

图18为包括基体部212和悬臂部214的探头210的示意图。该悬臂部从主体212伸出，并包括区域216、218和220。区域218的宽度分别小于区域216和220的宽度。与区域216和220相比减小的区域218的宽度设计成为悬臂部214提供更大的柔性。示出的该区域216和220的宽度大体上相等。

比较在图17中示出的探头200的柔性，并假定悬臂部204和214总长度分别基本上相等，则如在表1中所示，该探头210提供更大的柔性。

表1示出了当5或者10μN力分别施加到测试探头悬臂部远端角部之一时、沿着如在图17-25示出的探头悬臂部的纵向中心轴运动的程度。

表2示出了在图17-25示出探头的弹簧系数。

表2

探头名称    弹簧常数/(N/m)

探头200    0.81

探头210    0.50

探头222    0.40

探头234    0.22

探头252    0.17

探头264    0.33

探头280    0.28

探头290    0.06

表1

上部Z/μm     下部Z/μm    角度/度        力/μN

探头200    54.58         53.63        1.360902694    5

探头200    48.44         46.71        2.478815092    10

探头210    51.31         49.92        1.991429077    5

探头210    42.40         39.75        3.798622703    10

探头222    47.72         45.97        2.507490091    5

探头222    36.03         32.78        4.660405799    10

探头234    40.21         37.61        3.726848698    5

探头234    27.43         23.25        5.998312245    10

探头252    34.79         31.47        4.761011744    5

探头252    22.42         17.56        6.978577604    10

探头264    47.43         45.36        2.966380202    5

探头264    35.65         32.00        5.235498446    10

探头280    45.21         42.88        3.339366856    5

探头280    32.62         28.59        5.782320515    10

探头290    19.55    -6.71     19.14690626    5

探头290    7.03     -21.09    20.55674872    10

图19为具有基体部224和悬臂部226的探头222的示意图。该悬臂部226包括三个部分或者区域228、230和232。把探头222与图18中示出的探头210相比，区域230比区域218较短和较窄，而区域232比区域220较大即较长和较宽。从表1中可以看到，探头222提供比探头210更大的柔性。

图20为包括承载体236和悬臂部238的探头234的示意图。该悬臂部226包括三个区域或者部分240、242和244。该中间部分242包括三个开孔或者开口246、248和250。该开口246、248、250示出为沿着悬臂230延伸的矩形开口。该开口246、248和250可穿过部分242延伸，或者在替代方案中可以局部地穿过部分242延伸，由此通过顶部或者沟道构成。

部分242还示出具有与区域240和244相比较小的厚度。另外，区域240和244包括倾斜侧面254、256、258、260。倾斜侧面设计成减少悬臂的重量以及为悬臂238提供改进的柔性。

在目前附图中，如图所示的中间部分可看到为分离部分，然而在目前优选实施例中，整个悬臂由单一整体材料制造。优选的是，杆和开孔通过蚀刻悬臂部的中间部分而形成。

图21为结构与图20所示探头234类似的探头252的示意图。然而，该部分254包括与图20中部分242相比较大的开口或者较窄的杆。如表1所示，探头252提供比探头234更大程度的角运动。

在图22示出的探头264具有中间部分266，其中该部分包括两个宽杆条270、274和两个较小的杆条268、272以及两个侧杆条276、278。

在探头264的中间部分266的侧面，杆条276和278形成具有两个较小杆条268和272的L-形结构。与不具有例如在悬臂部中结构的探头相比，示出的该L-形结构使探头在不同的点产生弯曲。该中间部分的边缘或者侧面可以说具有L-形横截面或者外形。

图23大略地示出了具有中间部分282的探头280，其中该中间部分282具有三个相同的宽开孔284、286和288。悬臂部的总体结构与图22的探头264相似。探头280具有与图22中探头所示结构类似的L-形结构。

图24为具有从承载体294伸出的长悬臂部292的探头290的示意图。该悬臂292包括比把悬臂连接到承载体294的悬臂部更宽的头部296。在远离主体294的头部296的边缘298，形成拉挤部。该边缘298部分为悬臂头部提供附加重量，从表1可以看到，该结构提供比另一个探头更大程度的运动。

图25为图24中探头292一部分的放大视图。

将被理解的是，在图24和25示出的探头悬臂的探头头部或者远部可与在本说明书中示出和描述的任何另外探头结构结合。

表1包括来自如图17-24描述和如上所述探头的模拟数据。该表包括在探头悬臂部一侧施加5或者10微牛顿力的结果。该结果显示探头的角运动以及在所述方向的运动。

然而，在另外的替代实施例中，已经提到在图17-24示出的探头具有开孔，该探头可只具有部分蚀刻区域，从而中部区域或者部分限定具有不同厚度的多个区域。具有不同厚度的这些区域设计成为探头或者至少该探头悬臂部分提供改进的柔性。

在用于试样电性能的测试机器中，用于确定测试探头是否具有与试样足够电气和机械接触的传统方法是，在把测试探头推到该试样内或者该试样上后检查在试样上作的标记和轨道。传统上，该方法包括把测试探头移动到与试样接触的位置，并在该测试探头与试样接触后，该测试探头更进一步地运动或者按压到该试样内，由此在试样的接触区形成标记或者轨迹。有时用于该过程的术语为“过驱动”。

该标记和/或轨迹然后被检查，以评估在测试探头和试样之间电接触的质量。然后只在已经进行测试以及测试探头已经从该试样离开后进行评估，此外只间接地进行评估。

在这里描述的该探头和测试机器可用于检验在测试探头和试样之间电接触的替代方法。该替代方法包括使两个探头与试样的测试区域或者测试区域接触，由此能够进行两点测量，其中在两个测试探头头部之间的电阻为在测试探头和试样之间的电接触的直接测量结果。

该电阻的测定可包括，通过与测试区域接触的其中一个测试探头头部发送或者传输电信号，并在另外测试探头头部上采集或者测量合成信号。在替代的实施例中，两个以上测试探头头部可与测试区域接触。该电信号可以是直流信号或者交流信号，并可以是高频或者低频，例如HF或者RF。

本发明可体现表现发明特点的任何以下几点特征：

一种用于在试样特定位置上测试电性能的探头，包括：

承载体，分别限定构成柔性悬臂部和基体部的相对第一和第二部，其中该柔性悬臂部在一个方向是柔性的，该悬臂部限定基本上垂直于一个方向的外平面表面，该基体部适于固定在协同操作测试机器上；

在该悬臂部的至少一个导电的探头臂，至少一个导电探头臂中每个与基体部相对设置；

该悬臂部限定了相对的第一和第二区，第二区与基体部接触，第一区限定第一和第二侧面，第一和第二侧面中每一个限定与外平面表面的第一角度，在第一和第二侧面之间限定第一宽度，第二区限定第三和第四侧面，第三和第四侧面中每一个限定与外平面表面的第二角度，在第三和第四侧面之间限定第二宽度，以及

第二宽度等于和/或小于第一宽度。

2.根据点1的探头，其中该第一和第二侧面基本上平行和/或该第三和第四侧面基本上平行。

3A.根据点1或者2的探头，其中该第一角度在60到90度之间和/或该第二角度近似为60到90度，而该第一角度等于或者不等于该第二角度。

3B.根据点1或者2的探头，其中该第一角度在60到90度之间，优选的是小于90度，和/或该第二角度近似为60到90度，优选的是小于90度，而该第一角度等于或者不等于该第二角度。

4.根据点1-3A或者点1-3B任何点的探头，其中该第一区还限定第一顶面和相对的平行第一底面，而该第二区还限定第二顶面和相对的平行第二底面，该基体部限定第三顶面，该第一、第二和第三顶面基本上平行；该外平面表面由该第一顶面和/或第二顶面构成；

在第一顶面和第一底面之间限定第一厚度；

在第二顶面和第二底面之间限定第二厚度；

第二厚度小于或者等于第一厚度。

5.根据点4的探头，其中第二厚度穿过第二区区域所有部分和/或第二区的特定部分而限定。

6.根据点4或者5的探头，其中该第一顶面和第二顶面基本上共面，和/或该第一顶面和第三顶面基本上共面，和/或该第二顶面和第三顶面基本上共面，和/或该第一、第二或者第三顶面中没有一个共面。

7.根据点4或者5的探头，其中该第一和第二底面基本上共面。

8.根据前面点中任何点的探头，其中该第二区包括至少一个从第二顶面延伸到第二底面的开孔。

9.根据前面点中任何点的探头，其中该第二区包括至少一个小于第二厚度延伸的凹陷。

10.根据点8或者9中任何点的探头，其中该开孔或者凹陷中至少一个限定这样一个开口，该开口具有大体上圆形的几何形状、大体上椭圆形几何形状、大体上正方形几何形状、大体上长方形几何形状、大体上三角形几何形状、截顶三角形几何形状、任何多边形几何形状或者其任何组合。

11.根据前面点中任何点的探头，其中该第二区包括在第二顶面和/或第二底面上的至少一个沟槽。

12.根据点11的探头，其中该至少一个沟槽中至少一个从第三侧面延伸到第四侧面。

13.根据点11的探头，其中该至少一个沟槽小于第二宽度延伸。

14.根据点11-13中任何点的探头，其中沟槽中至少一个限定圆形横截面、方形横断面、矩形横截面、三角形横截面、截顶三角形横截面、任何多边形横截面或者其任何组合。

15.根据前面点中任何点的探头，其中该第三和/或第四侧面包括沟道，该沟道至少局部地从第二顶面延伸到第二底面，或者从第二底面延伸到第二顶面。

16.根据点15的探头，其中该沟道中限定圆形横截面、方形横断面、矩形横截面、三角形横截面、截顶三角形横截面或者其任何组合。

17.根据前面点中任何点的探头，其中该探头基本上由金属材料、合金、半导体材料、水晶或者非结晶材料或者其任何组合材料制成，优选的是，该探头由SiO₂、Si₃N₄、Si制成，或者为SOI器件，或者可选择的是，包括提到材料中任何材料的层状结构。

18.根据前面点中任何点的探头，其中该探头还包括用于与多个导电探头臂中每一个都建立电连接的导电通路。

19.根据点17中任何点的探头，其中该导电通路从基体部延伸到悬臂部。

20.根据前面点中任何点的探头，其中该多个导电探头臂中设置在外平面表面上。

21.根据前面点中任何点的探头，其中：

该第一宽度为50到800微米，例如75到750微米，例如75到500微米，例如80到350微米，例如85到250微米，例如90到150微米，例如60到90微米，例如90到110微米，例如110到190微米，例如190到240微米，例如240到290微米，例如290到340微米，例如340到440微米，例如440到550微米，例如550到650微米，例如650到800微米，优选的是100微米，和/或

第二宽度为40到300微米，例如50到250，例如75到200微米，例如100到175微米，例如120到150，例如40到80微米，例如80到120微米，例如120到160微米，例如160到200微米，例如200到230微米，例如230到280微米，例如280到300微米。

22.根据点1-20中任何点的探头，其中：

该第一宽度为0.1厘米到6厘米，例如1厘米到5.5厘米，例如1.5厘米到5厘米，例如2厘米到4.5厘米，例如2.5厘米到4厘米，例如3厘米到3.5厘米，例如0.1厘米到0.5厘米，例如0.5厘米到1厘米，例如1厘米到1.5厘米，例如1.5到2厘米，例如2厘米到2.5厘米，例如2.5厘米到3厘米，例如3厘米到3.5厘米，例如3.5厘米到4厘米，例如4厘米到4.5厘米，例如4.5到5厘米，例如5厘米到5.5厘米，例如5.5厘米到6厘米，以及

第二宽度为0.1厘米到6厘米，例如1厘米到5.5厘米，例如1.5厘米到5厘米，例如2厘米到4.5厘米，例如2.5厘米到4厘米，例如3厘米到3.5厘米，例如0.1厘米到0.5厘米，例如0.5厘米到1厘米，例如1厘米到1.5厘米，例如1.5到2厘米，例如2厘米到2.5厘米，例如2.5厘米到3厘米，例如3厘米到3.5厘米，例如3.5厘米到4厘米，例如4厘米到4.5厘米，例如4.5到5厘米，例如5厘米到5.5厘米，例如5.5厘米到6厘米。

23.根据前点中任何点的探头，其中该悬臂部在远端具有圆形边缘。

24.一种用于在试样特定位置上测试电性能的测试设备，包括：

(a)用于接收和支撑试样的装置；

(b)电性能测试装置，该装置包括用于产生测试信号的电气发生器装置和用于探测测量信号的电气测量装置；

(c)一种用于在试样特定位置上测试电性能的探头，包括：

1.承载体，分别限定构成柔性悬臂部和基体部的相对第一和第二部，其中该柔性悬臂部在一个方向是柔性的，该悬臂部限定基本上垂直于一个方向的外平面表面，该基体部适于固定在协同操作测试机器上，

2.在悬臂部中的多个导电探头臂，其中每一个导电探头臂从与该基体部相对的该悬臂部随意地伸出，以为每一个导电探头臂提供柔性运动。

3.限定相对的第一和第二区的悬臂部，第二区与该基体部接触，该第一区限定第一和第二侧面，第一和第二侧面中每一个限定与外平面表面的第一角度，在该第一和第二侧面之间限定第一宽度，第二区限定第三和第四侧面，第三和第四侧面中每一个限定与外平面表面的第二角度，在第三和第四侧面之间限定第二宽度，

4.第二宽度等于和/或小于第一宽度，

(d)往复运动装置，用于相对试样移动探头，以便使导电探头臂与试样的特定位置接触，用于进行其电性能的测试。

25.根据点24的测试设备，其中该电性能测试装置还包括用于对试样进行电性能探测的装置。

26.根据点24-25的测试设备，其中该往复运动装置还包括用于协同操作地接收探头基体部的保持装置。

27.根据点24-26的测试设备，其还包括用于穿过试样使该保持装置定位并对该保持装置相对于试样的位置进行记录的装置。

28.根据点24-27的测试设备，其中该用于定位包括在所有空间方向上的可操纵性，这些方向为与试样共面的方向和垂直于试样的方向。

29.根据点24-28的测试设备，其中该用于定位的装置还包括用于该保持装置角运动的装置，这样能够为用于探头的装置提供角位置。

30.根据点24-29的测试设备，其中该用于定位的装置还包括用于该保持装置沿着平行于试样表面的轴进行角运动的装置，这样能够为用于探头的装置提供角位置。

31.根据点24-30的测试设备，其中该用于定位的装置还包括用于该保持装置沿着垂直于试样表面的轴进行角运动的装置，这样能够为用于探头的装置提供角位置。

32.根据点24-31的测试设备，其中该用于定位的装置还包括用于感测在试样和用于探头的装置之间接触的装置。

33.根据点24-32的测试设备，其中该探头还包括点2-23中任何点的任何特征。

34.一种用于提供探头相对于支撑衬底对准的方法，包括的步骤为：提供限定平面表面和边缘的支撑衬底，该衬底进一步限定第一晶体平面；在该支撑衬底表面上提供第一掩模，该第一掩模在该边缘表面上限定第一外露区域；

提供特定的刻蚀剂，通过该刻蚀剂蚀刻该第一外露区域形成凹穴，该凹穴限定第一侧壁、相对的第二侧壁、远离该边缘的端壁和底壁；

提供限定平面表面和与该第一晶体平面相同的第二晶体平面的探头衬底；

使该探头衬底定位，从而当使用特定的刻蚀剂由该探头衬底形成探头时使该第一和第二晶体平面相同定位，该探头把全等的表面限定到该第一侧壁和第二侧壁上。

35.根据点34的方法，其中该特定的刻蚀剂以特定浓度提供。

36.根据点34或者35中任何点的方法，还包括提供进行蚀刻的特定温度。

37.根据点34-36中任何点的方法，还包括提供进行蚀刻的特定压力。

38.根据点34-37中任何点的方法，其中特定的刻蚀剂和/或温度和/或特定压力施加特定的一段时间。

39.根据点34-38中任何点的方法，其中该支撑衬底和/或探头衬底为Si、GaAs或者任何其他半导体材料。

40.根据点34-39中任何点的方法，还包括：

在底壁提供第二掩模，该第二掩模限定第二外露区域，通过使用特定的刻蚀剂蚀刻第二外露区域在底面上形成突出区域。

41.根据点40的方法，其中该突出区域限定这样的横截面，该横截面具有大体上的正方形、矩形、三角形、截头锥形、多边形、半圆形、局部圆形、半椭圆形、局部椭圆形几何形状或者其任何组合。

42.根据点34-41中任何点的方法，还包括在第一侧壁和/或第二侧壁和/或端壁上提供至少一个导电区域。

43.根据点42的方法，还包括该平面表面延伸该至少一个导电区域。

44.根据点34-43中任何点的方法，还包括使探头定位成与凹穴对齐。

45.一种用于提供探头相对于支撑衬底对准的设备，包括：

限定平面表面和边缘的支撑衬底，该衬底限定第一晶体平面；

在该支撑衬底边缘的表面上通过特定刻蚀剂形成的凹穴，该凹穴限定第一侧壁、相对的第二侧壁、远离该边缘的端壁和底壁；

使用特定的刻蚀剂，由限定表面和与该第一晶体平面相同的第二晶体平面的探头衬底形成的探头，从而该探头把全等的表面限定到该第一侧壁和第二侧壁上，该探头接纳在该凹穴中。

46.根据点45的设备，其中该探头包括：

承载体，分别限定构成柔性悬臂部和基体部的相对第一和第二部，其中该柔性悬臂部在一个方向是柔性的，该悬臂部限定基本上垂直于一个方向的外平面表面，该基体部适于接纳在凹穴中；

在该悬臂部的至少一个导电的探头臂，至少一个导电探头臂中每个与基体部相对设置，该悬臂部限定了相对的第一和第二区，第二区与基体部接触，第一区限定第一和第二侧面，第一和第二侧面中每一个限定与外平面表面的第一角度，在第一和第二侧面之间限定第一宽度，第二区限定第三和第四侧面，第三和第四侧面中每一个限定与外平面表面的第二角度，在第三和第四侧面之间限定第二宽度，以及

第二宽度等于和/或小于第一宽度。

47.根据点45或者46中任何点的设备，其中该底壁包括突出部以及该探头包括协同操作沟槽。

48.根据点47的设备，其中该突出部限定大体上的正方形、矩形、三角形、截头锥形、多边形、半圆形、局部圆形、半椭圆形、局部椭圆形横截面或者其任何组合。

49.根据点47或者48中任何点的设备，其中该突出部从第一侧壁延伸到该第二侧壁。

50.根据点47或者48中任何点的设备，其中该突出部从第一侧壁延伸到端壁，和/或该突出部从第二侧壁延伸到端壁。

51.根据点45-50中任何点的设备，其中该支撑衬底还包括至少一个衬底对准标记，而该探头包括至少一个对应的探头对准标记。

52.根据点51的设备，其中该衬底对准标记和/或该探头对准标记形成为蚀刻对准凹穴和/或对准突出部。

53.根据点45-52中任何点的设备，其中该支撑衬底包括至少两个凹穴和/或至少两个探头。

54.一种用于在试样特定位置上测试电性能的测试设备，包括：

(b)用于接收和支撑试样的装置；

(c)电性能测试装置，该装置包括用于产生测试信号的电气发生器装置和用于探测测量信号的电气测量装置；

一种用于在试样特定位置上测试电性能的探头，该探头接纳在用于提供该探头相对于支撑衬底对准的设备中，该设备包括：

限定表面和边缘的支撑衬底，该衬底限定第一晶体平面；

在该支撑衬底边缘的表面上通过特定的刻蚀剂形成的凹穴，该凹穴限定第一侧壁、相对的第二侧壁、远离边缘的端壁以及限定与表面最低高度的底壁；

由探头衬底形成的探头，其中使用特定的刻蚀剂该探头衬底限定表面和等同于第一晶体平面的第二晶体平面，从而该探头把全等的表面限定到该第一侧壁和第二侧壁上，该探头接纳在该凹穴内；

(d)往复运动装置，用于相对于试样移动该探头，以便使定位在该探头上的一个或多个导电探头臂与试样特定位置接触，用于进行其电性能的测试。

55.根据点54的测试设备，其中该电性能测试装置还包括用于对试样进行电性能探测的装置。

56.根据点54或者55的测试设备，还包括用于穿过试样使该保持装置定位并对该保持装置相对于试样的位置进行记录的装置。

57.根据点54-56中任何点的测试设备，其中该用于定位的装置包括在所有空间方向上可操纵性，其中这些方向为与试样共面的方向以及垂直于试样的方向，还包括和/或用于保持装置角运动的装置，这样能够为用于探头的装置提供角位置。

58.根据点54-57中任何点的测试设备，其中该用于定位的装置还包括用于该保持装置沿着平行于试样表面的轴进行角运动的装置，这样能够提供用于探头装置的角位置。

59.根据点54-58中任何点的测试设备，其中该用于定位的装置还包括用于该保持装置沿着垂直于试样表面的轴进行角运动的装置，这样能够提供用于探头装置的角位置。

60.根据点54-59中任何点的测试设备，其中该用于定位的装置还包括用于感测在试样和用于探头的装置之间接触的装置。

61.根据点54-60中任何点的测试设备，其中该探头还包括点35-53中任何点的任何特征。

62.一种用于测试电性能的方法，包括：

i)提供限定第一表面的试样、在该第一表面上限定一个区域；

ii)提供第一测试探头，该第一测试探头包括：

第一多个探头臂，每个包括用于接触在试样上相应位置的至少一个电极；

iii)提供第二测试探头，该第二测试探头包括：

至少一个探头臂，该至少一个探头臂包括用于接触在试样上位置的至少一个电极；

iv)提供包括第一和第二支座的测试设备，用于分别接纳该第一和第二测试探头，每一个支座包括定位器，用于在三维把每一个支座定位和/或重新安置，该测试设备电连接到该第一测试探头的每一个电极上以及第二测试探头的至少一个电极上，该测试设备还包括试样支座，用于在相对于该第一和第二测试探头的特定取向接纳和保持该试样；

v)把第一测试探头的探头臂的电极定位成与该区域接触；

vi)把第二测试探头的该至少一个探头臂的该至少一个电极定位成与在远离该第一测试探头位置的区域接触；

vii)传输来自该第一测试探头的至少一个电极或者在替代方案中来自该第二测试探头的至少一个电极的测试信号，以及

viii)探测在该第一和第二测试探头之间的测试信号传送。

63.根据点62的方法，该方法还包括在步骤vi)后的中间步骤：

a)提供用于产生磁场的磁场发生器；

b)对磁场发生器定位以便磁场的场直线限定与试样区域的特定取向。

64.根据点62或者63中任何点的方法，该方法还包括的步骤为：

c)相对于该区域重新安置或者移动该第一测试探头和/或相对于该区域重新安置或者移动第二测试探头，以及

d)重复步骤vii)和/或中间步骤a)和/或b)。

65.一种用于测试电性能的方法，包括：

i)提供限定第一表面、限定在该第一表面上区域的试样，

ii)提供第一测试探头，该第一测试探头包括：第一多个探头臂，每个包括用于接触在试样上相应位置的至少一个电极，

iii)提供第二测试探头，该第二测试探头包括：至少一个探头臂，该至少一个探头臂包括用于接触在试样上位置的至少一个电极，

iv)提供包括第一和第二支座的测试设备，用于分别接纳该第一和第二测试探头，每一个支座包括定位器，用于在三维把每一个支座定位和/或重新安置，该测试设备电连接到该第一测试探头的每一个电极上以及第二测试探头的至少一个电极上，该测试设备还包括试样支座，用于在相对于该第一和第二测试探头的特定取向接纳和保持该试样，

v)把与该区域接触的第一测试探头的探头臂的电极定位，

vi)把第二测试探头的探头臂的电极定位，其中该第二测试探头在远离该第一测试探头的位置与该区域接触，

vii)提供用于产生磁场的磁场发生器，

viii)定位该磁场发生器，以便该磁场的场直线限定与试样区域的特定取向，以及

ix)在第一和/或第二测试探头探测电信号。

66.根据点64的方法，该方法还包括的步骤为：a)传输来自该第一测试探头的至少一个电极或者在替代方案中来自该第二测试探头的至少一个电极的测试信号，以及b)探测在该第一和第二测试探头之间的测试信号传送。

67.根据点65或者66中任何点的方法，该方法还包括的步骤为：

c)相对于该区域重新安置或者移动该第一测试探头和/或相对于该区域重新安置或者移动第二测试探头，以及

d)重复步骤ix)和/或步骤a)和/或b)。

68.根据点62-67中任何点的方法，其中该第二测试探头包括多个探头臂，每个探头臂均包括至少一个电极。

69.根据点67-68中任何点的方法，其中该定位器由压电致动器构成。

70.根据点62-69中任何点的方法，其中：

许多电极触片限定在试样的表面上，该方法还包括使第一特定电极与第二特定电极触片接触，使第三特定电极与第四特定电极触片接触；对来自该第一或者第三特定电极的测试信号进行传输，以及分别探测在该第三或者该第一电极之间的测试信号传送。

71.根据点62-70中任何点的方法，其中该第一测试探头的探头臂大体上平行，而该第二测试探头的至少一个探头臂限定纵向长度。

72.根据点71的方法，该方法还包括的步骤为：

布置该第一和第二测试探头，以便该第一测试探头的探头臂大体上平行于第二探头臂的至少一个探头臂。

73.根据点71的方法，还包括：

布置该第一和第二测试探头，以便该第一测试探头的探头臂处于大体上垂直于第二探头臂的至少一个探头臂的取向。

74.根据点62-73中任何点的方法，还包括：

提供至少一个附加测试探头，该探头包括：

至少一个探头臂，该探头臂包括用于接触在试样上的位置的至少一个电极；以及

在测试设备中提供至少一个附加的支座，用于接纳和保持该至少一个附加测试探头。

75.根据点74中任何点的方法，其中该至少一个附加测试探头的至少一个探头臂限定纵向长度，该方法还包括：

以这样的配置布置该第一、第二和至少一个附加测试探头，其中该第一探头的探头臂限定与第二测试探头的至少一个探头臂的第一角度，而该第一探头的探头臂限定与该至少一个附加测试探头的一个探头臂的第二角度。

76.一种用于测试电性能的设备，包括：

壳体；

安装在该壳体上分别用于接纳第一和第二测试探头的第一和第二支座，每一个支座包括用于在三维把该每一个支座定位和/或重新安置的定位器；

该第一测试探头包括：

第一多个探头臂，每个包括用于接触在试样上相应位置的至少一个电极，该第二测试探头包括：

至少一个探头臂，该至少一个探头臂包括用于接触在试样上位置的至少一个电极；

该测试设备电连接到该第一测试探头的每一个电极以及电连接到第二测试探头的至少一个电极，该测试设备还包括测试支座，用于相对于该第一和第二测试探头把试样接纳和保持在特定的取向，该试样限定第一表面、限定在该第一表面上的区域；

信号发生器，用于产生电连接到发射器上的测试信号，其中该发射器用于把测试信号经由与该区域接触的该第一测试探头的至少一个电极进行传输，或者在替代方案中，经由与该区域接触的第二测试探头的至少一个电极，以及

用于探测在第一和第二测试探头之间的测试信号传送的探测器。

77.根据点76的设备，其中该定位器由压电致动器构成。

78.根据点76-77中任何点的设备，其中该第一测试探头的探头臂大体上平行，而该第二测试探头的至少一个探头臂限定纵向长度；

该第一和第二测试探头布置成该第一测试探头的探头臂大体上平行于该第二探头臂的至少一个探头臂，或者

该第一和第二测试探头布置成该第一测试探头的探头臂处于大体上与该第二探头臂的至少一个探头臂垂直的取向上。

79.根据点76-78中任何点的设备，还包括：

至少一个附加测试探头，该探头包括：至少一个探头臂，该探头臂包括用于接触在试样上的位置的至少一个电极，以及

在测试设备的壳体中的至少一个附加的支座，用于接纳和保持该至少一个附加测试探头。

80.根据点79的设备，其中该至少一个附加测试探头的至少一个探头臂限定纵向长度，该设备还包括：

以这样配置布置该第一、第二和至少一个附加测试探头，其中该第一探头的探头臂限定与第二测试探头的至少一个探头臂的第一角度，而该第一探头的探头臂限定与该至少一个附加测试探头的一个探头臂的第二角度。

在以上点中提到的任何特征可组合。

Claims (67)

1.一种用于提供探头相对于支撑衬底对准的方法，包括的步骤为：提供限定平面表面和边缘的所述支撑衬底，所述衬底进一步限定第一晶体平面；

在所述支撑衬底所述平面表面上提供第一掩模，所述第一掩模在所述边缘所述平面表面上限定第一外露区域；

提供刻蚀剂、通过所述刻蚀剂蚀刻所述第一外露区域形成的凹穴，所

述凹穴限定第一侧壁、相对的第二侧壁、远离所述边缘的端壁和底壁；

提供限定平面表面和与所述第一晶体平面相同的第二晶体平面的探头衬底；

使所述探头衬底定位，从而当使用刻蚀剂由所述探头衬底形成探头时使所述第一和第二晶体平面的定位相同，所述探头把全等的表面限定到所述第一侧壁和第二侧壁上。

2.根据权利要求1的方法，其中对所述刻蚀剂提供进行所述蚀刻所需的浓度。

3.根据权利要求1或者2中任何权利要求的方法，还包括提供进行所述蚀刻所需的温度。

4.根据权利要求1或2中任何权利要求的方法，还包括提供进行所述蚀刻所需的压力。

5.根据权利要求3的方法，还包括提供进行所述蚀刻所需的压力。

6.根据权利要求5的方法，其中所述刻蚀剂和/或所述温度和/或所述压力施加所述蚀刻所需的一段时间。

7.根据权利要求1或2中任何权利要求的方法，其中所述支撑衬底和/或所述探头衬底为半导体材料。

8.根据权利要求3的方法，其中所述支撑衬底和/或所述探头衬底为半导体材料。

9.根据权利要求4的方法，其中所述支撑衬底和/或所述探头衬底为半导体材料。

10.根据权利要求6的方法，其中所述支撑衬底和/或所述探头衬底为半导体材料。

11.根据权利要求1或2中任何权利要求的方法，还包括：

在所述底壁提供第二掩模，所述第二掩模限定第二外露区域，通过使用所述刻蚀剂蚀刻所述第二外露区域在底面上形成突出区域。

12.根据权利要求3的方法，还包括：

在所述底壁提供第二掩模，所述第二掩模限定第二外露区域，通过使用所述刻蚀剂蚀刻所述第二外露区域在底面上形成突出区域。

13.根据权利要求4的方法，还包括：

在所述底壁提供第二掩模，所述第二掩模限定第二外露区域，通过使用所述刻蚀剂蚀刻所述第二外露区域在底面上形成突出区域。

14.根据权利要求6的方法，还包括：

在所述底壁提供第二掩模，所述第二掩模限定第二外露区域，通过使用所述刻蚀剂蚀刻所述第二外露区域在底面上形成突出区域。

15.根据权利要求7的方法，还包括：

在所述底壁提供第二掩模，所述第二掩模限定第二外露区域，通过使用所述刻蚀剂蚀刻所述第二外露区域在底面上形成突出区域。

16.根据权利要求15的方法，其中所述突出区域限定这样的横截面，所述横截面具有大体上的正方形、矩形、三角形、截头锥形、多边形、半圆形、局部圆形、半椭圆形、局部椭圆形几何形状或者其任何组合。

17.根据权利要求1或2中任何权利要求的方法，还包括在所述第一侧壁和/或所述第二侧壁和/或所述端壁上提供至少一个导电区域。

18.根据权利要求3的方法，还包括在所述第一侧壁和/或所述第二侧壁和/或所述端壁上提供至少一个导电区域。

19.根据权利要求4的方法，还包括在所述第一侧壁和/或所述第二侧壁和/或所述端壁上提供至少一个导电区域。

20.根据权利要求6的方法，还包括在所述第一侧壁和/或所述第二侧壁和/或所述端壁上提供至少一个导电区域。

21.根据权利要求7的方法，还包括在所述第一侧壁和/或所述第二侧壁和/或所述端壁上提供至少一个导电区域。

22.根据权利要求11的方法，还包括在所述第一侧壁和/或所述第二侧壁和/或所述端壁上提供至少一个导电区域。

23.根据权利要求22的方法，还包括所述平面表面延伸到所述至少一个导电区域上。

24.根据权利要求1或2中任何权利要求的方法，还包括使所述探头定位成与所述凹穴对齐。

25.根据权利要求3的方法，还包括使所述探头定位成与所述凹穴对齐。

26.根据权利要求4的方法，还包括使所述探头定位成与所述凹穴对齐。

27.根据权利要求6的方法，还包括使所述探头定位成与所述凹穴对齐。

28.根据权利要求7的方法，还包括使所述探头定位成与所述凹穴对齐。

29.根据权利要求11的方法，还包括使所述探头定位成与所述凹穴对齐。

30.根据权利要求17的方法，还包括使所述探头定位成与所述凹穴对齐。

31.一种用于提供探头相对于支撑衬底对准的设备，包括：限定平面表面和边缘的所述支撑衬底，所述衬底限定第一晶体平面；

在所述边缘的所述平面表面上通过刻蚀剂形成的凹穴，所述凹穴限定第一侧壁、相对的第二侧壁、远离所述边缘的端壁和底壁；

使用刻蚀剂、由限定表面和与所述第一晶体平面相同的第二晶体平面的探头衬底形成的探头，从而所述探头把全等的表面限定到所速第一侧壁和第二侧壁上，所述探头接纳在所述凹穴中。

32.根据权利要求31的设备，其中所述探头包括：

承载体，分别限定构成柔性悬臂部和基体部的相对第一和第二部，其中所述柔性悬臂部在一个方向是柔性的，所述悬臂部限定基本上垂直于一个方向的外平面表面，所述基体部适于接纳在所述凹穴中；

在所述悬臂部的至少一个导电的探头臂，至少一个导电探头臂中每个与基体部相对设置；

所述悬臂部限定了相对的第一和第二区，所述第二区与所述基体部接触，所述第一区限定第一和第二侧面，所述第一和第二侧面中每一个限定与所述外平面表面的第一角度，在所述第一和所述第二侧面之间限定第一宽度，所述第二区限定第三和第四侧面，所述第三和第四侧面中每一个限定与所述外平面表面的第二角度，在所述第三和所述第四侧面之间限定第二宽度，以及

所述第二宽度等于和/或小于所述第一宽度。

33.根据权利要求31或者32中任何权利要求的设备，其中所述底壁包括突出部以及所述探头包括协同操作沟槽。

34.根据权利要求33的设备，其中所述突出部限定大体上的正方形、矩形、三角形、截头锥形、多边形、半圆形、局部圆形、半椭圆形、局部椭圆形横截面或者其任何组合。

35.根据权利要求33的设备，其中所述突出部从所述第一侧壁延伸到所述第二侧壁。

36.根据权利要求34的设备，其中所述突出部从所述第一侧壁延伸到所述第二侧壁。

37.根据权利要求33的设备，其中所述突出部从所述第一侧壁延伸到所述端壁，和/或所述突出部从所述第二侧壁延伸到所述端壁。

38.根据权利要求34的设备，其中所述突出部从所述第一侧壁延伸到所述端壁，和/或所述突出部从所述第二侧壁延伸到所述端壁。

39.根据权利要求31或32中任何权利要求的设备，其中所述支撑衬底还包括至少一个衬底对准标记，而所述探头包括至少一个对应的探头对准标记。

40.根据权利要求33的设备，其中所述支撑衬底还包括至少一个衬底对准标记，而所述探头包括至少一个对应的探头对准标记。

41.根据权利要求34的设备，其中所述支撑衬底还包括至少一个衬底对准标记，而所述探头包括至少一个对应的探头对准标记。

42.根据权利要求35的设备，其中所述支撑衬底还包括至少一个衬底对准标记，而所述探头包括至少一个对应的探头对准标记。

43.根据权利要求37的设备，其中所述支撑衬底还包括至少一个衬底对准标记，而所述探头包括至少一个对应的探头对准标记。

44.根据权利要求43的设备，其中所述衬底对准标记和/或所述探头对准标记形成为蚀刻对准凹穴和/或对准突出部。

45.根据权利要求31或32中任何权利要求的设备，其中所述支撑衬底包括至少两个凹穴和/或至少两个探头。

46.根据权利要求33的设备，其中所述支撑衬底包括至少两个凹穴和/或至少两个探头。

47.根据权利要求34的设备，其中所述支撑衬底包括至少两个凹穴和/或至少两个探头。

48.根据权利要求35的设备，其中所述支撑衬底包括至少两个凹穴和/或至少两个探头。

49.根据权利要求37的设备，其中所述支撑衬底包括至少两个凹穴和/或至少两个探头。

50.根据权利要求39的设备，其中所述支撑衬底包括至少两个凹穴和/或至少两个探头。

51.根据权利要求44的设备，其中所述支撑衬底包括至少两个凹穴和/或至少两个探头。

52.一种用于在试样特定位置上测试电性能的测试设备，包括：

(d)用于接收和支撑所述试样的装置；

(e)电性能测试装置，该装置包括用于产生测试信号的电气发生器装置和用于探测测量信号的电气测量装置；

一种用于在试样特定位置上测试电性能的探头，所述探头接纳在用于提供所述探头相对于支撑衬底对准的设备中，所述设备包括：

限定平面表面和边缘的所述支撑衬底，所述衬底限定第一晶体平面；

在所述支撑衬底所述边缘的所述平面表面上通过刻蚀剂形成的凹穴，所述凹穴限定第一侧壁、相对的第二侧壁、远离所述边缘的端壁以及限定与所述平面表面最低高度的底壁；

由探头衬底形成所述探头，其中使用刻蚀剂，所述探头衬底限定表面和等同于第一晶体平面的第二晶体平面，从而所述探头把全等的表面限定到所述第一侧壁和所述第二侧壁上，所述探头接纳在所述凹穴内；

(f)往复运动装置，用于相对于试样移动所述探头，以便使定位在所述探头上的一个或多个导电探头臂与试样特定位置接触，用于进行其电性能的测试。

53.根据权利要求52的测试设备，其中所述电性能测试装置还包括用于对所述试样进行电性能探测的装置。

54.根据权利要求52或者53的测试设备，还包括第一装置，其用于穿过所述试样定位保持装置并对所述保持装置相对于试样的位置进行记录。

55.根据权利要求54的测试设备，其中所述第一装置具有在所有空间方向上的可操纵性，其中所述方向为与所述试样共面的方向以及垂直于试样的方向，还包括和/或用于所述保持装置角运动的装置，这样能够为所述探头提供角位置。

56.根据权利要求52或53中任何权利要求的测试设备，其中所述第一装置还包括用于所述保持装置沿着平行于所述试样表面的轴进行角运动的装置，这样能够为所述探头提供角位置。

57.根据权利要求54的测试设备，其中所述第一装置还包括用于所述保持装置沿着平行于所述试样表面的轴进行角运动的装置，这样能够为所述探头提供角位置。

58.根据权利要求55的测试设备，其中所述第一装置还包括用于所述保持装置沿着平行于所述试样表面的轴进行角运动的装置，这样能够为所述探头提供角位置。

59.根据权利要求52或53中任何权利要求的测试设备，其中所述第一装置还包括用于所述保持装置沿着垂直于所述试样表面的轴进行角运动的装置，这样能够为所述探头提供角位置。

60.根据权利要求54的测试设备，其中所述第一装置还包括用于所述保持装置沿着垂直于所述试样表面的轴进行角运动的装置，这样能够为所述探头提供角位置。

61.根据权利要求55的测试设备，其中所述第一装置还包括用于所述保持装置沿着垂直于所述试样表面的轴进行角运动的装置，这样能够为所述探头提供角位置。

62.根据权利要求56的测试设备，其中所述第一装置还包括用于所述保持装置沿着垂直于所述试样表面的轴进行角运动的装置，这样能够为所述探头提供角位置。

63.根据权利要求52或53中任何权利要求的测试设备，其中所述第一装置还包括用于感测在所述试样和所述探头之间接触的装置。

64.根据权利要求54的测试设备，其中所述第一装置还包括用于感测在所述试样和所述探头之间接触的装置。

65.根据权利要求55的测试设备，其中所述第一装置还包括用于感测在所述试样和所述探头之间接触的装置。

66.根据权利要求56的测试设备，其中所述第一装置还包括用于感测在所述试样和所述探头之间接触的装置。

67.根据权利要求59的测试设备，其中所述第一装置还包括用于感测在所述试样和所述探头之间接触的装置。

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