电学测试钨探针制备方法

随着半导体集成电路集成度的提高，器件尺寸不断缩小，目前主流半导体晶体管已经达到了22纳米的特征尺寸或更小。为了测量单个小尺寸器件的电学特性，需要与器件接触的钨金属探针直径足够小。

但晶体管是四端器件，在测量时，在很小的区域内需要四根金属探针仍然有足够的空间移动自由，这就需要金属探针的长径比（长度/直径）足够大。例如长径比小（3:1）的探针，在小区域移动过程中，会碰到其它金属探针，造成短路，从而无法进行正常的电学测量。

目前制备钨针尖的主流方法电化学腐蚀法。电化学腐蚀技术通常依赖于将要制备的探针钨丝浸入电解液中，并在同样位于电解液的阴极电极（通常是不锈钢）与钨丝之间施加电压。在施加电压时，钨丝位于电解液和空气之间的边界层随着时间的推移逐渐脱落，直到此部分变得非常细的时候，仍然浸入在电解液的钨丝由于太重而自行脱落。然后，流经钨丝和电解质溶液的电流迅速断开从而阻止继续腐蚀钨丝。留下的上端钨丝可做探针。在另一种腐蚀方法中，使用很小的环形电极，钨丝穿过该环形电极。电解液被滴在环形电极内表面上，这样只有电解液薄膜区域会发生腐蚀反应。经过一段时间，在电解液薄膜区域的钨丝会变得非常细，下端由于重力原因自行脱落，下端的钨丝可做探针。

尽管以上所描述的方法是用于制造原子级别尖端，但是长径比往往很小，因为只有电解液界面的几个微米的部分被腐蚀，锥角的变化是突变的。为了制备长径比大的钨探针，需要一种新的方法对钨丝更长的区域进行腐蚀，而且要保证锥角变化连续。

近来也有学者提出了更好的钨针尖改进方法，新方法通过电化学腐蚀钨丝获得钨探针，其中钨丝作为阳极并浸泡在电解液中，当通过钨丝的电流降低至20mA时，开始提升钨丝；当钨丝被腐蚀断开的瞬间，反向电流使钨丝作为阴极，并提升钨丝离开电解液，获得钨探针。

与现有技术相比，新技术能制备大长径比的钨探针；同时通过检测钨丝断开时的反向电流，即可预估钨探针的尖端锥角，从而节省了传统的后续需要电子扫描显微镜观察确认的时间和成本。

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