DE69118319T2

DE69118319T2 - Anwendung eines STM-artigen Systems zur Messung der Knotenspannung in integrierten Schaltungen

Info

Publication number: DE69118319T2
Application number: DE69118319T
Authority: DE
Inventors: Thomas J Aton; Cecil J Davis; Robert T Matthews; Mehrdad M Moslehi
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1990-11-06
Filing date: 1991-11-06
Publication date: 1996-08-08
Anticipated expiration: 2011-11-07
Also published as: EP0485202A3; JPH05180869A; DE69118319D1; EP0485202B1; EP0485202A2

Description

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen die Auswertung integrierter Schaltungen und bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung zum Messen einer Schaltungspunktspannung bei einer integrierten Schaltung.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Mit steigender Nachfrage nach und Komplexität von integrierten Schaltungen wird es notwendig, effizientere und billigere Wege zu finden, integrierte Schaltungen zu auszuwerten. Ein Messen von internen Schaltungspunktspannungen ist ein integraler Bestandteil des Auswertens integrierter Schaltungen. Ein herkömmliches Verfahren zum Messen von Schaltungspunktspannungen umfaßt eine Benutzung von Nadelsonden. Nadelsonden sind Sonden mit niedriger Kapazität, welche auf der integrierten Schaltung abgesetzt werden, so daß jede Nadelsonde physikalisch einen Schaltungspunkt der integrierten Schaltung, welcher zu messen ist, kontaktiert. Da jedoch die Nadelsonden tatsächlich einen Schaltungspunkt zur Messung seiner Spannung kontaktieren müssen, kann die Metalleitung, welche den Schaltungspunkt bildet, durch den Kontakt mit der Sonde beschädigt werden. Weiterhin wird die Sonde selbst den Schaltungspunkt belasten und in einer verfälschten Ablesung resultieren.
Ein weiteres herkömmliches Verfahren zum Messen interner Schaltungspunktspannungen ist das Elektronenstrahltesten.
Genaue Elektronenstrahltester erfordern einen Elektronenstrahl, der gewöhnlicherweise durch ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) in einem Vakuum erzeugt wird. Im Betrieb wird der Elektronenstrahl auf einen Schaltungspunkt der integrierten Schaltung fokussiert, um dadurch Sekundärelektronen mit niedriger Energie zu erzeugen. Die Energie der Sekundärelektronen wird durch das Oberflächenpotential der Sonde moduliert. Eine positive Spannung an dem Schaltungspunkt zieht die Sekundärelektronen an. Dementsprechend verlangsamen sich die Elektronen. Eine negative Spannung an dem Schaltungspunkt stößt die Elektronen ab, und dementsprechend werden die Elektronen beschleunigt. Gewöhnlicherweise ist ein spezieller Sekundärelektronendetektor erforderlich, um die Durchschnittsenergie der Sekundärelektronen zu messen. Eine niedrige Durchschnittsenergie zeigt Elektronen, welche sich langsam bewegen, und eine positive Spannung an dem Schaltungspunkt. Andererseits zeigt eine hohe Durchschnittsenergie Elektronen, die sich schnell bewegen, und eine negative Spannung. Dementsprechend kann die Relativspannung des Schaltungspunkts durch den Pegel der Durchschnittsenergie bestimmt werden.
Es gibt jedoch einige unerwünschte Beschränkungen, welche mit dem Elektronenstrahltesten verbunden sind. Zunächst müssen Messungen in einem Vakuum unternommen werden, da Luftmoleküle die Messung behindern. Zweitens erfordert ein Elektronenstrahltester eine bedeutende Menge an Hardware, insbesondere diejenige, welche zum Aufrechterhalten eines Vakuums erforderlich ist. Dementsprechend ist ein Elektronenstrahltester teuer. Letzthin ist Elektronenstrahltesten nur bis etwa 10-30 mV empfindlich. Eine Empfindlichkeit bis zu Millivolt oder sogar Mikrovolt ist erwünscht.
Applied Physics Letters, Bd. 50, Nr. 19, 11. Mai 1987, Seiten 1352-1354, worauf der Oberbegriff des Anspruchs 1 basiert, beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen einer lokalen Spannung an einer Halbleitervorrichtung durch eine Anpassung der Rastertunnelmikroskopie. Eine Abtastnadel wird auf Erdpotential gehalten, und eine kombinierte Gleich- und Wechselspannung wird an die getestete Vorrichtung angelegt. Der Tunnel-Wechselstrom wird zum Messen und daher zum Steuern des Abstands zwischen der Nadel und der getesteten Vorrichtung benutzt. Der Gleichstrom wird auf Null reguliert, und die Gleichspannung wird dann als ein Maß der Spannung des Kontaktpunkts auf der getesteten Vorrichtung relativ zum Anlegepunkt der Spannung an die getestete Vorrichtung benutzt.
Die JP-A-1-214769 offenbart eine Vorrichtung, bei der eine Punktsonde unter einem konstanten Abstand von einem Testobjekt gehalten wird, wobei der Feldemissionsstrom durch einen Rückkopplungsmechanismus konstant gehalten wird und Änderungen in der Sondenspannung repräsentativ für Änderungen in der Testobjektspannung abgelesen werden.
Deshalb ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, welche eine Schaltungspunktspannung an Luft messen kann.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, solch eine Vorrichtung zu schaffen, die zumindest auf mV empfindlich ist.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, solch eine Vorrichtung zu schaffen, welche die integrierte Schaltung nicht beschädigt.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, solch eine Vorrichtung zu schaffen, die ebenfalls billig ist.
Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Messen des Potentials an einem Schaltungspunkt an einer integrierten Schaltung ohne Kontakt mit der integrierten Schaltung, umfassend:
eine leitende Abtastnadel, welche unter vorbestimmtem Abstand oberhalb des Schaltungspunkts zu positionieren ist;
eine einstellbare Spannungsquelle zum Zuführen einer Spannung an die Abtastnadel, so daß die Potentialdifferenz zwischen der Abtastnadel und dem Schaltungspunkt zu einem Strom auf einem Referenzstrompegel zwischen der Abtastnadel und dem Schaltungspunkt Anlaß gibt; einen Stromdetektor zum Detektieren des Stroms, wobei der Stromdetektor ein Abweichungssignal zum Anzeigen der Abweichung des Stroms von dem Referenzstrom liefert, wobei das Abweichungssignal der einstellbaren Spannungsquelle zum Einstellen der Spannung zugeführt wird, die zwischen der Abtastnadel und dem Schaltungspunkt angelegt ist, um den Strom auf dem Referenzstrom zu halten; und eine Spannungsmeßeinrichtung zum Messen der Spannung, die von der einstellbaren Spannungsquelle zugeführt wird, wobei die Spannungsmeßeinrichtung ein Signal zum Anzeigen des Spannungspegels des Schaltungspunkts plus der Spannung, die erforderlich ist, um zu veranlassen, daß der Strom fließt, liefert, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Positionierschaltung umfaßt, die auf die atomare Kraft zwischen der Abtastnadel und dem Schaltungspunkt reagiert, um die Abtastnadel unter dem vorbestimmten Abstand oberhalb des Schaltungspunkts zu halten.

In der Zeichnung sind:

Figur 1 ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zum Messen einer Schaltungspunktspannung gemäß der Erfindung;
Figuren 2a-e schematische Diagramme einer Vorrichtung zum Fixieren des Abstands zwischen einer Abtastnadel und einer integrierten Schaltung nach dem Stand der Technik während verschiedener Betriebsstufen; und
Figur 3 ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zum Messen einer Schaltungspunktspannung einschließlich einer Abtast-Halte-Schaltung nach der Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG.

Mit Bezug auf Figur 1 ist eine Abtastnadel 10 oberhalb eines Schaltungspunkts 12 einer integrierten Schaltung 14 positioniert, so daß die Spannung am Schaltungspunkt 12 gemessen werden kann. Der Abstand zwischen der Abtastnadel 10 und dem Schaltungspunkt 12 ist fest, um einen Tunnelstrom oder alternativermaßen einen Feldemissionsstrom (d.h. den Strom 30) zwischen dem Schaltungspunkt 12 und der Abtastnadel 10 fließen zu lassen. Der Strom 30 ist eine Funktion der Potentialdifferenz und des Abstands zwischen der Abtastnadel 10 und dem Schaltungspunkt 12. Die Spannungssteuerschaltung 18 ist zwischen der Abtastnadel 10 und der Versorgungsspannung 20 angeschlossen, um eine Änderung im Strom 30 zu erfassen. Als Reaktion auf eine erfaßte Änderung im Strom 30 erzeugt die Steuerschaltung 18 ebenfalls ein Rückkopplungssignal 38 zum Einstellen der Versorgungsspannung 20, so daß der Strom 30 auf seinen Anfangswert zurückkehrt. Wenn der Strom 30 zu seinem Anfangswert zurückgekehrt ist, gleicht die Änderung in der Versorgungsspannung 20 der Änderung in dem Spannungspegel am Schaltungspunkt 12. Dementsprechend wird die Änderung im Spannungspegel am Schaltungspunkt 12 durch Aufnehmen der Änderung im Spannungspegel der Versorgungspannung 20 bestimmt.
Die integrierte Schaltung 14 ist eine zu testende Vorrichtung, welche entweder als Wafer oder in verpackter Form ausgewertet werden kann. Zum Auswerten der integrierten Schaltung 14 werden externe Verbindungen (nicht gezeigt), die zum Betrieb erforderlich sind, an die integrierte Schaltung 14 gelegt. Die Anzahl und der Typ der erforderlichen externen Verbindung werden von der individuellen integrierten Schaltung, welche zu testen ist, abhängen. Verfahren externer Verbindungen, wie zum Beispiel Drahtbonden, werden den Fachleuten klar erscheinen. Typischerweise enthält die integrierte Schaltung 14 eine Vielzahl von Schaltungspunkten 12, deren Spannung während eines Betriebs gemessen werden kann.
Die Schaltungspunkt 12 bestehen im allgemeinen aus einem Metall oder einem Halbleitermaterial. Beispielsweise kann der Schaltungspunkt 12 aus einer Verbindungsleitung oder einem Source- oder Drain-Bereich eines Transistors bestehen. Weitere Beispiele für den Schaltungspunkt 12 werden den Fachleuten klar erscheinen.
Die Abtastnadel 10 ist denen ähnlich, die bei der traditionellen Rastertunnelmikroskop (STM) -Technologie benutzt werden. Typischerweise besteht die Abtastnadel 10 aus einem leitfähigen Material, wie zum Beispiel Wolfram, und hat eine scharfe konusförmige Spitze 24 am unteren Ende, welche über den Schaltungspunkt 12 plaziert wird, um einen Tunnelstrom zu erzeugen. Alternativen, wie zum Beispiel ein anziehender Feldemissionsstrom, werden den Fachleuten klar erscheinen und sollen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegen. Die Spitze 24 ist typischerweise nicht mehr als 3 oder 4 Atome breit und kann so schmal sein, wie ein Atom breit ist. Demzufolge werden der Breite des Schaltungspunkts 12 durch die vorliegende Erfindung keine Beschränkungen auferlegt, und dementsprechend kann die Breite des Schaltungspunkts 12 durch apparative Herstellungsbeschränkungen bestimmt sein.
Die Spannungssteuerschaltung 18 besteht im allgemeinen aus einem Stromdetektor 26 und einem Rückkopplungssignal 28. Der Stromdetektor 26 ist zwischen der Abtastnadel 10 und der Versorgungsspannung 20 angeschlossen, um eine Änderung im Strom 30 zu erfassen. Das Rückkopplungssignal 28 ist mit der Versorgungsspannung 20 verbunden, um die Versorgungspannung 20 als Reaktion auf eine Änderung im Strom 30 einzustellen. Die Genauigkeit, mit der die vorliegende Erfindung eine Spannung messen kann, hängt ab vom Grad der Empfindlichkeit des Stromdetektors 26. Eine Empfindlichkeit bis zu 1 Mikrovolt ist möglich. Eine Schaltungsanordnung zum Erfassen der Stromänderungen, wie zum Beispiel der Stromdetektor 26, ist wohlbekannt und wird den Fachleuten klar erscheinen.
Die Versorgungsspannung 20 ist eine einstellbare Spannungsversorgung, welche eine Spannung an die Abtastnadel 10 zuführt. Die Versorgungsspannung 20 ist mit der Abtastnadel 10 über eine Spannungssteuerschaltung 18 verbunden. Der Spannungspegel der Versorgungsspannung 20 wird gemäß einem Rückkopplungssignal 28 eingestellt, um Änderungen im Spannungspegel des Schaltungspunkts 12 wiederzuspiegeln.
Im Betrieb ist die Abtastnadel 10 etwa einen Nanometer oberhalb des Schaltungspunkts 12 der integrierten Schaltung 14 positioniert. Da die Abtastnadel 10 den Schaltungspunkt 12 niemals kontaktiert, wird die integrierte Schaltung 14 durch die Messung nicht beschädigt, im Gegensatz zu einigen Techniken nach dem Stand der Technik. Ein Verfahren zum Positionieren der Abtastnadel 10 benutzt die traditionelle Atomkraft-Mikroskop (AFM) -Technologie. Mit Bezug auf Figur 2a besteht eine Positioniereinrichtung 16 aus einem unteren Arm 40, einer Metallschicht 44, welche den unteren Arm 40 bedeckt, einem oberen Arm 46, der oberhalb der Metallschicht 44 gelegen ist, und einem piezoelektrischen z-Antrieb 48, der sowohl mit dem unteren Arm 40 als auch mit dem oberen Arm 46 verbunden ist. Der untere Arm 40 ist über die integrierte Schaltung 14 positioniert. Wenn die Oberfläche der integrierten Schaltung 14 ansteigt, wird der untere Arm 40 zurückgestoßen, wie in Figur 2b gezeigt. Daraus resultierend bewegt sich die Metalischicht 44 näher zum oberen Arm 46, und der Tunnelstrom zwischen dem oberen Arm 46 und der Metallschicht 44 steigt. Als Reaktion auf den erhöhten Strom hebt der piezoelektrische z-Antrieb sowohl den oberen Arm 46 als auch den unteren Arm 40, bis der Tunnelstrom zwischen dem oberen Arm 46 und der Metallschicht 44 auf seinen Anfangswert zurückkehrt, wie in Figur 2c gezeigt. Umgekehrt sinkt, wenn die Oberfläche der integrierten Schaltung 14 absinkt, der untere Arm 40 ebenfalls ab, wie in Figur 2d gezeigt. Daraus resultierend bewegt sich die Metallschicht 44 weiter weg vom oberen Arm 46, und der Tunnelstrom zwischen dem oberen Arm 46 und der Metallschicht 44 nimmt ab. Als Reaktion auf den erniedrigten Strom erniedrigt der piezoelektrische z-Antrieb sowohl den oberen Arm 46 als auch den unteren Arm 40, bis der Tunnelstrom auf seinen Anfangswert zurückkehrt, wie in Figur 2e gezeigt. Daraus resultierend hält die Abtastnadel 10 einen festen Abstand oberhalb der integrierten Schaltung 14 aufrecht.
Mit der oberhalb des Schaltungspunkts 12 positionierten Abtastnadel 10 wird die Versorgungsspannung 20 auf einen Anfangsspannungspegel eingestellt. (Selbstverständlich kann die Versorgungsspannung 20 alternativermaßen vor dem Positionieren der Abtastnadel 10 eingestellt werden.) Im allgemeinen wird die Versorgungsspannung 20 so eingestellt, daß die Potentialdifferenz zwischen der Abtastnadel 10 und dem Schaltungspunkt 12 klein ist. Die Potentialdifferenz zwischen der Abtastnadel 10 und dem Schaltungspunkt 12 wird bewirken, daß Elektronen über den Spalt tunneln werden und einen Tunnelstrom, den Strom 30, in der Abtastnadel 10 erzeugen. Ein Vorteil der Erfassung des Tunnelstroms ist der, daß ein Vakuum zur genauen Messung nicht erforderlich ist. Luftmoleküle beeinflussen die Tunnelelektronen nicht, da die Luftmoleküle im Vergleich zum Abstand zwischen der Abtastnadel 10 und dem Schaltungspunkt 12 (d.h. dem Abstand, über welchen die Elektronen tunneln müssen) groß sind.
Alternativermaßen kann ein Feldemissionsstrom erfaßt werden. Jedoch ist ein Vakuum beim Erfassen eines Feldemissionsstroms erforderlich. In diesem Fall wird das Feld von entweder der Abtastnadel 10 oder dem Schaltungspunkt 12, und zwar das negativere, Elektronen vom elektrischen Feld des anderen aufnehmen und einen Feldemissionsstrom in der Abtastnadel 10 erzeugen.
Unabhängig davon, ob der Strom 30 durch Tunneln oder einen Feldemissionsstrom erzeugt wird, ist der Strom 30 eine Funktion der Potentialdifferenz zwischen dem Schaltungspunkt 12 und der Abtastnadel 10, und dem Abstand zwischen dem Schaltungspunkt 12 und der Abtastnadel 10. Der Strom 30 kann aus der folgenden Schaltungspunkttenspannungsgleichung bestimmt werden:
Vs - IR - Vn = 0
wobei
Vs der Spannungspegel der versorgungsspannung 20 ist,
Vn der Spannungspegel am Schaltungspunkt 12 ist,
R der Tunnelwiderstand ist, der ansteigt, wenn der Abstand zwischen der Abtastnadel 10 und dem Schaltungspunkt 12 ansteigt, und der Widerstand der Abtastnadel 10 ist, und
I der Strom 30 ist.
Ein Umordnen der Terme ergibt:
I = (Vs - Vn)/R
Dementsprechend wird der Strom 30 beeinflußt werden, falls sich entweder die Versorgungsspannung 20, der Spannungspegel am Schaltungspunkt 12 oder der Abstand zwischen der Abtastnadel 10 und dem Schaltungspunkt 12 ändert.
Bei der vorliegenden Erfindung (in Figur 1 gezeigt) ist der Abstand zwischen der Abtastnadel 10 und dem Schaltungspunkt 12 fest, und die Spannung wird gemessen. Der Strom 30 hat einen Anfangswert entsprechend einer anfänglichen Potentialdifferenz zwischen der Abtastnadel 10 und dem Schaltungspunkt 12. Unter der Annahme, daß die Spannung an der Abtastnadel 10 positiver ist als die Spannung am Schaltungspunkt 12, nimmt die Potentialdifferenz zwischen der Abtastnadel 10 und dem Schaltungspunkt 12 ab, wenn die Spannung am Schaltungspunkt 12 steigt. Dementsprechend nimmt der Strom 30 ebenfalls ab. Die Abnahme im Strom wird durch den Stromdetektor 26 erfaßt, und ein Rückkopplungssignal 28 zum Erhöhen der Versorgungsspannung 20, bis der Strom 30 auf seinen Anfangswert zurückkehrt, wird erzeugt. Wenn der Strom 30 auf seinen Anfangswert zurückgekehrt ist, gleicht die Erhöhung in der Versorgungsspannung 20, und deshalb die Erhöhung in der Spannung an der Abtastnadel 10, dem Anstieg in der Spannung am Schaltungspunkt 12.
Wenn die Spannung am Schaltungspunkt 12 abnimmt, steigt die Potentialdifferenz zwischen der Abtastnadel 10 und dem Schaltungspunkt 12, wie auch der Strom 30. Der Anstieg im Strom wird durch den Stromdetektor 26 erfaßt, und ein Rückkopplungssignal 28 wird erzeugt, um die Versorgungsspannung 20 abzusenken, bis der Strom 30 auf seinen Anfangswert zurückkehrt. Wenn der Strom 30 auf seinen Anfangswert zurückgekehrt ist, gleicht die Abnahme in der Versorgungsspannung 20, und daher die Abnahme in der Spannung an der Abtastnadel 10, der Abnahme in der Spannung am Schaltungspunkt 12. Dementsprechend wird die Spannung am Schaltungspunkt 12 durch Aufnehmen der Versorgungsspannung 20 bestimmt.
Es wird den Fachleuten klar erscheinen, daß die Spannung an der Abtastnadel 10 alternativermaßen weniger positiv als die Spannung am Schaltungspunkt 12 eingestellt werden kann. In diesem Fall wird der Strom 30 mit einem Anstieg im Spannungspegel am Schaltungspunkt 12 ansteigen. Demzufolge muß die Versorgungsspannung 20 erhöht werden, um den Strom 30 auf seinen Anfangswert zurückzubringen. Wenn der Spannungspegel am Schaltungspunkt 12 abnimmt, nimmt der Strom 30 ab, und die Versorgungsspannung 20 muß erniedrigt werden, um den Strom 30 auf seinen Anfangswert zurückzubringen. Wie im obigen Fall wird der Anstieg oder die Abnahme in der Versorgungsspannung 20 dem Anstieg oder der Abnahme im Spannungspegel des Schaltungspunkts 12 gleichen.
Falls erforderlich, kann eine Abtast-Halte-Schaltung 60 zwischen die Abtastnadel 10 und die Spannungssteuerschaltung 18 eingesetzt werden, um die Bandbreite des Systems zu erhöhen. Mit Bezug auf Figur 3 wird ein Photonenstrahl 62 auf den Schaltungspunkt 12 fokussiert. Alternativermaßen kann ein Ionen- oder Elektronenstrahl benutzt werden. Falls der Abstand zwischen der Abtastnadel 10 und dem Schaltungspunkt 12 zu groß wäre, um einen großen Strom zu haben, wird ein Strom durch den Photonenstrahl 62 erzeugt werden, welcher in einem Abtastmodus zulassen wird, daß das System mit der Geschwindigkeitscharakteristik des Photonenstrahls 62 reagiert. Die Bandbreite des Systems kann sehr groß sein, da sehr kurze Impulse von Licht (in der Größenordnung einer Pikosekunde) möglich sind.
Die Abtast-Halte-Schaltung 60 kann entweder in Phase mit dem Signal am Schaltungspunkt 12 oder phasenverschoben operieren, um die gesamte Wellenform zu überwachen. In jedem Fall arbeiten der Stromdetektor 26 und das Rückkopplungssignal 28 auf die gleiche Art und Weise wie vorher, mit der Ausnahme, daß die Abtast-Halte-Schaltung 60 zwischen den Stromdetektor 26 und die Abtastnadel 10 eingesetzt ist. Mit anderen Worten reagieren der Stromdetektor 26 und das Rückkopplungssignal 28 auf das abgetastete Signal und nicht auf den Spannungspegel des Schaltungspunkts 12.
Änderungen in den Details der Ausführungsformen können durchgeführt werden. Solche Änderungen werden Variationen für die Empfindlichkeit der hierin beschriebenen Messungen beinhalten.

Claims

1. Vorrichtung zum Messen des Potentials an einem Schaltungspunkt (12) an einer integrierten Schaltung (14) ohne Kontakt mit der integrierten Schaltung, umfassend:

eine leitende Abtastnadel (10), welche unter vorbestimmtem Abstand oberhalb des Schaltungspunkts (12) zu positionieren ist;

eine einstellbare Spannungsquelle (20) zum Zuführen einer Spannung an die Abtastnadel (10), so daß die Potentialdifferenz zwischen der Abtastnadel (10) und dem Schaltungspunkt (12) zu einem Strom auf einem Referenzstrompegel zwischen der Abtastnadel (10) und dem Schaltungspunkt (12) Anlaß gibt;

einen Stromdetektor (26) zum Detektieren des Stroms, wobei der Stromdetektor (26) ein Abweichungssignal (28) zum Anzeigen der Abweichung des Stroms von dem Referenzstrom liefert, wobei das Abweichungssignal der einstellbaren Spannungsquelle (20) zum Einstellen der Spannung zugeführt wird, die zwischen der Abtastnadel (10) und dem Schaltungspunkt (12) angelegt ist, um den Strom auf dem Referenzstrom zu halten; und

eine Spannungsmeßeinrichtung zum Messen der Spannung, die von der einstellbaren Spannungsquelle (20) zugeführt wird, wobei die Spannungsmeßeinrichtung ein Signal zum Anzeigen des Spannungspegels des Schaltungspunkts (12) plus der Spannung, die erforderlich ist, um zu veranlassen, daß der Strom fließt, liefert; dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Positionierschaltung (16) umfaßt, die auf die atomare Kraft zwischen der Abtastnadel (10) und dem Schaltungspunkt (12) anspricht, um die Abtastnadel (10) unter dem vorbestimmten Abstand oberhalb des Schaltungspunkts (12) zu halten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastnadel (10) Wolfram enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Abstand fest ist, um zu erlauben, daß die Abtastnadel (10) einen Tunnelstrom von dem Schaltungspunkt (12) sammelt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Abstand fest ist, um zu erlauben, daß die Abtastnadel (10) einen Feldemissionsstrom von dem Schaltungspunkt (12) sammelt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierschaltung (16) umfaßt:

a) einen ersten Abtastarm (40), der unter dem vorbestimmten Abstand oberhalb der integrierten Schaltung (14) zu halten ist;

b) eine Metallschicht (44), die sich über dem ersten Abtastarm (40) befindet;

c) einen zweiten Abtastarm (46) oberhalb des ersten Abtastarms (40) für einen Abtaststrom zwischen dem zweiten Abtastarm und der Metallschicht (44); und

d) einen z-Antrieb (48) zum Einstellen der Höhe des ersten und zweiten Abtastarms (40, 44).

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend:

a) eine Abtast- und Halte-Schaltung (60), die zwischen der Abtastnadel (10) und der einstellbaren Spannungsquelle (20) angeschlossen ist; und

b) einen Strahl (62), der auf die integrierte Schaltung (14) fokussiert ist, zum Unterstützen einer Injektion des Stroms in die Abtastnadel (10).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl (62) einen Photonenstrahl umfaßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl (62) einen Elektronenstrahl umfaßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl (62) einen Ionenstrahl umfaßt.