原创 纳米测量与DUT的电连接的秘密

为了与纳米器件[1]或者元件实现电接触，必需提供相应的夹具、显微镜和探针系统[2]。当今的纳米研究者正在使用诸如原子力显微镜、扫描电子显微镜和聚 焦离子束工具等手段来实现器件的可视化、对其执行机械测量并进行I－V特性测量[3]。要实现微米和纳米尺度上的研发、甚至生产应用，就需要纳米操纵器等 工具。这些系统可以拥有多达4个的定位器，用于通过实现4轴运动来完成纳米尺度样品的抓握、移动、测试和最优定位。这就允许我们在纳米级试验时同时实现操 纵、成像和电测量。
 
不幸的是，探针尖和探针系统也可以成为测量误差源[4]，它们可能大于电测量工具本身的误差。测试信号的完整性取决于能否实现高质量的探针接触，而这直接 与触点的电阻相关。随着信号电压的下降、接触压力的减少以及纳米技术[5]所研究的器件结构的日新月异，探针的接触电阻的影响变得越来越重要。
 
在使用过程中，探针会受到沾污，造成测量的误差。探针针尖的磨损和相应在针尖处出现的沾污会造成接触电阻的增加。要增强探针的长期性能，最佳的途径是在测 试协议中融入定期清洗的流程。虽然定期清洗可以在沾污造成较高的接触电阻从而带来测试产率的损失之前即可以将其消除，但对这一好处的评估也必须计及其成 本。一个与清洗有关的成本要素是由于探针系统停止运行所导致的测试吞吐率的降低。另一方面，过少的清洗工作又会影响测试产率。
 
如下的任何一种现象都可能指示沾污问题的存在：
•探针的接触电阻变高。
•产率的下降可以归结为接触电阻过高。
•重新探压并不能改善测试失效率。
•可视的（显微的）检验表明探针针尖上存在颗粒或者覆层。
 
往往不正确的测量结果是第一个揭示故障的线索，而且重新的探查并不能改变失效率。在显微镜下观察探针针尖可以确认诊断结果。可以从探针的供应商那里获得关于清洗方面的建议。