專利名稱:新型微尖端面陣列器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及掃描隧道顯微鏡技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是一種新型微尖端面陣列器件。
背景技術(shù)：
從1982年IBM公司的G.Bining等人發(fā)明隧道顯微鏡(STM)以來，衍生出的原子力顯微鏡(AFM)、掃描探針顯微鏡(SPM)等，已在物理、化學(xué)、電子、材料、醫(yī)藥等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，成為人們研究微觀世界的強(qiáng)有力的工具。在此基礎(chǔ)上，國外已經(jīng)涌現(xiàn)出各種新型的懸臂梁微尖端器件，目前已經(jīng)被應(yīng)用于高密度數(shù)據(jù)存取、材料表面超微加工、材料表面探知、傳感器等諸多方面。
已有專利微尖端線列器件申請?zhí)?00510011987.8。其結(jié)構(gòu)如圖5，這種結(jié)構(gòu)的陣列微尖端器件由于其夾持端(9)厚度大于微尖端的高度，即此器件無法自由加工材料的表面，只能加工在其懸臂梁所能到達(dá)的材料邊緣部分。而且這種結(jié)構(gòu)器件的懸臂梁完全暴露，容易損壞。
與這種結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明介紹的這種面陣列器件具有效率更高、可以自由加工材料表面不受邊界限制、懸臂梁受到石英玻璃材料的夾持框架的保護(hù)不易損壞等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種基于MEMS加工方法制備的一種面陣列氮化硅懸臂梁支撐的金屬微尖端器件。此器件的目的在于通過“平面陣列化”最大限度的提高STM單探針在進(jìn)行表面探知、材料表面微納加工、高密度數(shù)據(jù)存取時(shí)的效率，同時(shí)解決線陣列器存在的邊界限制等缺點(diǎn)。面陣列單元的個(gè)數(shù)既是其所提高效率的倍數(shù)。



圖1是本發(fā)明的微尖端面陣列器件的俯視示意圖。
圖2是本發(fā)明的微尖端面陣列器件的俯視剖面示意圖。
圖3是本發(fā)明的微尖端面陣列器件的側(cè)視剖面示意圖。
圖4是本發(fā)明的微尖端面陣列器件的仰視示意圖。
圖5是已有技術(shù)的微尖端線列器件圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、2、3、4所示，此器件大體上由夾持框架(1)、支撐膜(2)、懸臂梁(3)微尖端(6)四個(gè)部分組成。夾持框架(1)，材料為石英玻璃，尺寸為3×2厘米、頂壁厚0.3厘米、側(cè)壁厚0.5厘米、頂壁上有0.5×1厘米的引線窗口，此結(jié)構(gòu)用于夾持整個(gè)器件使之與外部系統(tǒng)結(jié)合并為整個(gè)器件結(jié)構(gòu)提供保護(hù)，其上擁有外焊盤(8)。外焊盤(8)，由3×1毫米、厚100埃的金膜構(gòu)成，用于與外圍電路相連的。支撐膜(2)，厚2微米，用于支撐懸臂梁結(jié)構(gòu)與導(dǎo)線(4)和內(nèi)焊盤(5)。其上的導(dǎo)線由寬3微米、厚100埃的金膜構(gòu)成，用于將懸臂梁(3)與內(nèi)焊盤(5)相連。內(nèi)焊盤(5)，由1×1毫米、厚100埃的金膜構(gòu)成，內(nèi)焊盤(5)與外焊盤(8)之間依靠引線鍵合工藝通過金線(7)連接。懸臂梁(3)，為高400微米、底邊100微米的中空等腰三角形，中間空心部分為高200微米，底邊50微米的等腰三角形，所述的微懸臂梁單元采用順序平鋪的方式構(gòu)成平面陣列。微尖端面陣列器件，其主體材料為低應(yīng)力氮化硅，厚2微米，其上附著金膜，厚100埃。這層金膜的作用在將微尖端于內(nèi)焊盤電學(xué)連接，其于氮化硅同時(shí)構(gòu)成了一種雙變體結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)基于熱膨脹系數(shù)的巨大差異，可以在需要的情況下通過改變懸臂梁溫度使微尖端在z軸方向運(yùn)動(dòng)。微尖端(6)，由金屬鎳電鍍生成，底切面尺寸5×5微米、高7微米，其尖端處曲率半徑小于50納米。依靠尖端放電的原理，當(dāng)在焊盤上于其所要加工的材料之間加上微小電壓時(shí)(如5v)，就可以在尖端處產(chǎn)生很大的電場(約109V/m，反比于尖端與襯底間距離)，從而使空氣電離產(chǎn)生隧道電流。這種鎳尖端不光可以通過隧道電流加工和感知材料表面，還可以被熱電阻加熱依靠高溫來加工材料，或直接用其進(jìn)行納米壓印。
權(quán)利要求
1.一種微尖端面陣列器件，由夾持框架(1)、支撐膜(2)、懸臂梁(3)微尖端(7)四個(gè)部分組成，夾持框架(1)用于夾持整個(gè)器件使之與外部系統(tǒng)結(jié)合并為整個(gè)器件結(jié)構(gòu)提供保護(hù)，其上擁有外焊盤(8)，外焊盤(8)用于與外圍電路相連，支撐膜(2)用于支撐懸臂梁結(jié)構(gòu)與導(dǎo)線(4)和內(nèi)焊盤(5)，內(nèi)焊盤(5)與外焊盤(8)之間依靠引線鍵合工藝通過金線(7)連接，懸臂梁(3)單元采用順序平鋪的方式構(gòu)成平面陣列，微尖端(6)由金屬電鍍生成。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的微尖端面陣列器件，其特征在于，夾持框架(1)，材料為石英玻璃，尺寸為3×2厘米、頂壁厚0.3厘米、側(cè)壁厚0.5厘米、頂壁上有0.5×1厘米的引線窗口。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的微尖端面陣列器件，其特征在于，外焊盤(8)，由3×1毫米、厚100埃的金膜構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的微尖端面陣列器件，其特征在于，支撐膜(2)，厚2微米，其上的導(dǎo)線由寬3微米、厚100埃的金膜構(gòu)成，用于將懸臂梁(3)與內(nèi)焊盤(5)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1的微尖端面陣列器件，其特征在于，內(nèi)焊盤(5)，由1×1毫米、厚100埃的金膜構(gòu)成，內(nèi)焊盤(5)與外焊盤(8)之間依靠引線鍵合工藝通過金線(7)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1的微尖端面陣列器件，其特征在于，懸臂梁(3)，為高400微米、底邊100微米的中空等腰三角形，中間空心部分為高200微米，底邊50微米的等腰三角形。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1的微尖端面陣列器件，其特征在于，微尖端面陣列器件，其主體材料為低應(yīng)力氮化硅，厚2微米，其上附著金膜，厚100埃，這層金膜的作用在將微尖端于內(nèi)焊盤電學(xué)連接，其于氮化硅同時(shí)構(gòu)成了一種雙變體結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1的微尖端面陣列器件，其特征在于，微尖端(6)，由金屬鎳電鍍生成，底切面尺寸5×5微米、高7微米，其尖端處曲率半徑小于50納米。
專利摘要
本發(fā)明涉及掃描隧道顯微鏡技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是一種新型微尖端面陣列器件。由夾持框架(1)、支撐膜(2)、懸臂梁(3)微尖端(7)四個(gè)部分組成。夾持框架(1)用于夾持整個(gè)器件使之與外部系統(tǒng)結(jié)合并為整個(gè)器件結(jié)構(gòu)提供保護(hù)；支撐膜(2)用于支撐懸臂梁結(jié)構(gòu)與導(dǎo)線(4)和內(nèi)焊盤(5)；懸臂梁(3)單元采用順序平鋪的方式構(gòu)成平面陣列；微尖端(6)由金屬電鍍生成。
文檔編號G01Q60/16GKCN1897170SQ200510012172
公開日2007年1月17日 申請日期2005年7月14日
發(fā)明者焦斌斌, 陳大鵬, 歐毅, 葉甜春 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan