微探針及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微探針及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-electromechanical Systems,MEMS)及納米科技的進(jìn)步，微探針在掃描探針顯微鏡、隧道傳感器、微納米加工、高密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中的應(yīng)用越來越多。
[0003]參閱圖1a至圖lc，現(xiàn)有技術(shù)提供的微探針包括一個(gè)或多個(gè)懸臂梁310，每個(gè)懸臂梁310的端部均可以與測(cè)試樣品200表面建立電連接。在對(duì)測(cè)試樣品200進(jìn)行測(cè)試時(shí)，首先需要將微探針的懸臂梁310的前端頭與測(cè)試樣品200的表面進(jìn)行接觸，然后對(duì)懸臂梁310施加一定的壓力使其產(chǎn)生形變，使懸臂梁310的端部與測(cè)試樣品200具有較大面積的接觸，從而使微探針保持良好的測(cè)量狀態(tài)。這就需要微探針在測(cè)量時(shí)注意兩個(gè)方面:第一，要能及時(shí)地判斷懸臂梁310的前端頭與測(cè)試樣品200表面形成初始的接觸；第二，要能有效地控制懸臂梁310的形變，既能使微探針保持良好的測(cè)量狀態(tài)，又能保證懸臂梁310不具有較大的形變從而導(dǎo)致懸臂梁310的斷裂。若在測(cè)量中沒有注意以上兩個(gè)方面，就容易出現(xiàn)懸臂梁310的形變較大而導(dǎo)致的斷裂情況，這樣不僅影響測(cè)試的進(jìn)程，同時(shí)也增加了測(cè)試成本。
[0004]解決上述問題的一個(gè)有效方案是采用具有良好彈性指數(shù)的懸臂梁的微探針，這樣在懸臂梁與測(cè)試樣品接觸后，懸臂梁可以具有較大的形變而不產(chǎn)生斷裂。然而，在制備微探針時(shí)，通常采用背面釋放工藝來制備微探針的懸臂梁，其中，背面釋放工藝常采用深硅刻蝕或者濕法腐蝕。這種背面釋放工藝很難保證精確度，從而導(dǎo)致不同的懸臂梁具有不同的尺寸。而懸臂梁的尺寸對(duì)其彈性指數(shù)具有較大的影響，因此，制備的微探針會(huì)出現(xiàn)同一個(gè)微探針上的不同的懸臂梁具有不同的彈性指數(shù)。在測(cè)試時(shí)，具有最小彈性指數(shù)的懸臂梁會(huì)影響整個(gè)微探針的性能。同時(shí)，同一批次生產(chǎn)的微探針的懸臂梁的彈性指數(shù)也會(huì)有較大區(qū)別，從而導(dǎo)致大規(guī)模生產(chǎn)的均勻性不佳的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種微探針，該微探針不僅包括具有均勻彈性指數(shù)的壓力檢測(cè)懸臂梁和測(cè)試懸臂梁，而且，其制備工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種微探針，包括主體支撐部和測(cè)試探針，所述測(cè)試探針包括測(cè)試懸臂梁，其中，所述微探針還包括與主體支撐部固定連接的邊翼，所述測(cè)試懸臂梁與邊翼呈一整體結(jié)構(gòu)。
[0007]優(yōu)選地，所述微探針還包括用于監(jiān)測(cè)測(cè)試懸臂梁與測(cè)試樣品接觸后所受壓力大小的壓力監(jiān)測(cè)探針。
[0008]優(yōu)選地，所述壓力監(jiān)測(cè)探針包括壓力監(jiān)測(cè)懸臂梁，所述壓力監(jiān)測(cè)懸臂梁與邊翼呈一整體結(jié)構(gòu)。
[0009]優(yōu)選地，所述壓力監(jiān)測(cè)探針采用壓阻材料制成。
[0010]優(yōu)選地，所述邊翼包括SOI片的頂層硅和設(shè)于SOI片的頂層硅上的絕緣層；所述測(cè)試探針包括SOI片的頂層硅和依次設(shè)于SOI片的頂層硅上的絕緣層和金屬層；所述壓力監(jiān)測(cè)探針包括SOI片的頂層硅上和依次設(shè)于SOI片的頂層硅上的離子注入層、絕緣層和金屬層。
[0011]優(yōu)選地，所述壓力監(jiān)測(cè)懸臂梁和測(cè)試懸臂梁處于同一平面內(nèi)，所述壓力監(jiān)測(cè)懸臂梁的前端頭和測(cè)試懸臂梁的前端頭處在同一直線上。
[0012]優(yōu)選地，所述測(cè)試探針還包括設(shè)于主體支撐部上的測(cè)試電極，所述測(cè)試懸臂梁與測(cè)試電極電連接；所述壓力監(jiān)測(cè)探針包括設(shè)于主體支撐部上的壓力監(jiān)測(cè)電極，所述壓力監(jiān)測(cè)懸臂梁與壓力監(jiān)測(cè)電極電連接。
[0013]本發(fā)明的另一目的在于提供一種制備如上所述的微探針的制備方法，包括步驟:提供SOI片為基板；在SOI片頂層硅表面進(jìn)行離子注入；在進(jìn)行離子注入后的SOI片頂層硅上沉積絕緣層，并對(duì)該絕緣層在壓力監(jiān)測(cè)探針位置進(jìn)行刻蝕；在絕緣層上沉積金屬層；刻蝕形成壓力監(jiān)測(cè)探針、測(cè)試探針以及邊翼。
[0014]優(yōu)選地,具體包括步驟:
[0015]S1:提供SOI片為基板，所述SOI片的頂層硅采用N型摻雜；
[0016]S2:在SOI片頂層硅表面進(jìn)行離子注入；
[0017]S3:在進(jìn)行離子注入后的SOI片頂層硅上沉積絕緣層；
[0018]S4:在形成壓力監(jiān)測(cè)懸臂梁的位置對(duì)絕緣層進(jìn)行刻蝕；
[0019]S5:在具有刻蝕窗口的絕緣層上沉積金屬層；
[0020]S6:對(duì)金屬層進(jìn)行刻蝕，形成測(cè)試電極、測(cè)試懸臂梁的導(dǎo)電層以及第一連接臂的導(dǎo)電層；同時(shí)形成壓力監(jiān)測(cè)電極和第二連接臂的導(dǎo)電層；
[0021]S7:對(duì)絕緣層和SOI片頂層硅進(jìn)行刻蝕，形成測(cè)試探針、壓力監(jiān)測(cè)探針和邊翼；
[0022]S8:在SOI的背面對(duì)SOI的底層硅和埋氧化層進(jìn)行刻蝕，將主體支撐部外的SOI的底層硅和埋氧化層去除，形成微探針。
[0023]優(yōu)選地，將所述步驟S2替換為:在SOI片上設(shè)一掩膜，形成具有壓力監(jiān)測(cè)探針的窗口，在SOI片頂層硅表面的壓力監(jiān)測(cè)探針的窗口內(nèi)進(jìn)行離子注入。
[0024]有益效果:
[0025]本發(fā)明提供的微探針不僅可以通過與主體支撐部固定連接的邊翼控制測(cè)試懸臂梁和壓力監(jiān)測(cè)懸臂梁的尺寸精度，從而保證微探針的測(cè)試懸臂梁和壓力監(jiān)測(cè)懸臂梁的彈性指數(shù)的均勻性。而且，還可以利用壓力監(jiān)測(cè)探針監(jiān)測(cè)測(cè)試探針與測(cè)試樣品之間的接觸情況，從而避免測(cè)試樣品出現(xiàn)凸起、小孔、沾污等缺陷而導(dǎo)致測(cè)試失敗的情況。同時(shí)，該微探針的測(cè)試懸臂梁和壓力監(jiān)測(cè)懸臂梁采用SOI片的頂層硅材料制備，增大了測(cè)試懸臂梁和壓力監(jiān)測(cè)懸臂梁的強(qiáng)度，不僅可以增加該微探針的使用壽命，而且還增加了測(cè)試探針與測(cè)試樣品表面的接觸力的調(diào)節(jié)范圍，從而增加了該微探針的使用范圍。
【附圖說明】
[0026]圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的微探針的使用狀態(tài)圖，其中，圖1a為微探針的前端頭與測(cè)試樣品表面接觸的示意圖；圖1b為微探針的懸臂梁處于良好測(cè)試狀態(tài)示意圖；圖1c為微探針的懸臂梁具有較大形變時(shí)的示意圖。
[0027]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例提供的微探針的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖2a為主視圖，圖2b為俯視圖。
[0028]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1提供的微探針的制備流程圖。
[0029]圖4為本發(fā)明實(shí)施例2提供的微探針的制備流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為了更好地闡述本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)以下結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例及其附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0031]實(shí)施例1
[0032]參閱圖2，本實(shí)施提供的微探針包括主體支撐部110、一個(gè)或多個(gè)測(cè)試探針120、一個(gè)或多個(gè)壓力監(jiān)測(cè)探針130和邊翼140，其中，測(cè)試探針120用于對(duì)測(cè)試樣品進(jìn)行測(cè)試，壓力監(jiān)測(cè)探針130采用壓阻材料制成，用于監(jiān)測(cè)測(cè)試探針120與樣品接觸后所受壓力大小。在本實(shí)施例中，我們以具有四個(gè)測(cè)試探針120和一個(gè)壓力監(jiān)測(cè)探針130的微探針為例來進(jìn)行說明。四個(gè)測(cè)試探針120均包括設(shè)于主體支撐部上的一測(cè)試電極122、測(cè)試懸臂梁121和用于使測(cè)試電極122和測(cè)試懸臂梁121進(jìn)行電連的第一連接臂123。壓力監(jiān)測(cè)探針130包括設(shè)于主體支撐部上的壓力監(jiān)測(cè)電極132、與測(cè)試懸臂梁121平行設(shè)置的壓力監(jiān)測(cè)懸臂梁131和用于使壓力監(jiān)測(cè)電極132和壓力監(jiān)測(cè)懸臂梁131進(jìn)行電連接的第二連接臂133。其中，每個(gè)壓力監(jiān)測(cè)探針130包括兩個(gè)壓力監(jiān)測(cè)電極132，該兩個(gè)壓力監(jiān)測(cè)電極132通過第二連接臂133與呈“Y”型的壓力監(jiān)測(cè)懸臂梁131進(jìn)行連接形成一壓阻回路，從而測(cè)量壓力監(jiān)測(cè)懸臂梁131在測(cè)試時(shí)的電阻。由于壓力監(jiān)測(cè)懸臂梁131采用壓阻材料，在壓力監(jiān)測(cè)懸臂梁131于測(cè)試樣品具有不同的接觸壓力時(shí)，其電阻也會(huì)不同。通過對(duì)壓力監(jiān)測(cè)懸臂梁131電阻的監(jiān)測(cè)，可以監(jiān)測(cè)壓力監(jiān)測(cè)懸臂梁131與測(cè)試樣品的接觸情況，進(jìn)而推算出測(cè)試懸臂梁121與樣