漫话大高宽比探针

什么是大高宽比探针

大高宽比AFM探针，也称大长径比AFM探针，其探针尖端有效测量部分的长度与直径（或宽度）的比值显著大于常规探针。这一特性使其在对深沟槽或具有近似垂直侧壁的微纳结构进行测量时具有显著优势。

为什么要选择大高宽比探针

常规AFM探针通常由单晶硅经湿法腐蚀制成，其侧壁角度固定。这导致除最末端一小段尖端外，探针下部主体部分较为粗大。在测量陡直侧壁结构时，易因探针侧壁碰撞而发生明显形变失真；对于深宽比极高的窄沟槽结构，甚至可能出现探针尖端无法触及沟槽底部的情况。而使用大高宽比探针能够有效解决以上问题，在各种复杂微纳结构的测试中获得更准确的形貌信息。

如图1所示，为选取的高深宽比光栅结构样品的SEM照片。该光栅结构侧壁陡直，上下表面线宽几乎一致，底部平滑，是典型的高深宽比结构。图2展示了常规探针的SEM形貌（左）及其扫描该光栅结构的结果（右）。可见扫描结果出现明显失真：光栅侧壁倾斜，底部横向尺寸无法测量，深度数据也失准。图3展示了TZ-sharp Tap-L160大高宽比AFM探针的形貌（左）及其扫描结果（右）。扫描结果未失真，准确呈现了光栅结构顶部和底部的横向线宽、陡直的侧壁以及精确的纵向深度等信息。

图1 高深宽比光栅结构SEM图

图2 普通探针及其测试高深宽比光栅结果图

图3 TZ-sharp Tap-L160大高宽比AFM探针及其测试高深宽比光栅结果图

探真纳米大高宽比探针有什么不同

目前制备大高宽比AFM探针的主要技术包括聚焦离子束刻蚀（FIB Milling）、聚焦离子束化学气相沉积（FIB-CVD）和碳纳米管附着等。这些方法根据技术路线不同，各有特点（见下表），但存在两大共同点：第一，均以常规探针为基础进行单针加工；第二，受限于单针加工模式，导致生产成本高、效率低。这使得市面上大高宽比探针价格昂贵，市场普及度较低，多数AFM用户仍在使用常规探针。

探真纳米基于创始人和研发团队多年的微纳加工工艺积累，创新性地设计并开发了大高宽比硅锥探针的微纳加工工艺流程。该工艺利用成熟的光刻和干法刻蚀等半导体技术，直接在整片晶圆上批量制造大高宽比AFM探针。

这一技术突破大幅降低了生产成本，显著提高了生产效率。简而言之，探真纳米的大高宽比探针在达到高端探针性能的同时，实现了接近常规探针的成本控制。探真纳米致力于推动高性能大高宽比AFM探针的普及应用，服务更广泛的科研与工业用户。