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原文传递一种原位加热芯片及其制作方法

专利名称：	一种原位加热芯片及其制作方法
摘要：	本发明公开了一种原位加热芯片及制作方法，原位加热芯片包括第一基片和第二基片。第一基片由硅基片、氮化硅薄膜、金属键合层制成。第二基片由硅基片、氮化硅薄膜、四电极体系、加热金属丝制成。第一基片和第二基片由上至下按序设置。第一基片设有两个对称的注液口和一个视窗口。第二基片设有中心视窗。第一基片的视窗口与第二基片的中心视窗垂直对齐、大小一致，通过金属键合层粘接，实现一体化原位加热芯片。本发明还公开了一种原位加热芯片的制作方法。其能让使用者达到边对样品进行加热，边观察样品的目的，保证原子级分辨率的同时，引入热场明显拓展了电镜观察的应用领域。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	福建;35
申请人：	厦门超新芯科技有限公司
发明人：	廖洪钢
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-12T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910182770.5
公开号：	CN110501365A
分类号：	G01N23/2202(2018.01);G;G01;G01N;G01N23
申请人地址：	361000 福建省厦门市火炬高新区软件园创新大厦A区801
主权项：	1.一种原位加热芯片，其特征在于，所述的原位加热芯片包括第一基片和第二基片，所述的第一基片由硅基片、氮化硅薄膜、金属键合层制成；所述的第二基片由硅基片、氮化硅薄膜、四电极体系、加热金属丝制成；所述的第一基片和第二基片由上至下按序设置；所述的第一基片设有两个对称的注液口和一个视窗口；所述的第二基片设有中心视窗；所述的第一基片的视窗口与所述的第二基片的中心视窗垂直对齐、大小一致。 2.根据权利要求1所述的一种原位加热芯片，其特征在于，所述的第一基片与第二基片的硅基片两面均覆盖一层超薄氮化硅薄膜，厚度为5-200nm。 3.根据权利要求2所述的一种原位加热芯片，其特征在于，所述的氮化硅薄膜既用作所述的第一基片视窗口和第二基片中心视窗的薄膜材料；又用作绝缘层隔离所述的第一基片的硅基片和金属键合层；还用作绝缘层隔离所述的第二基片的硅基片和四电极体系、加热金属丝。 4.根据权利要求1所述的一种原位加热芯片，其特征在于，所述的金属键合层选用金属可为Al，Cu，Ti，Fe，Au， Pt，Pd，In，Sn，厚度50nm-2000nm。 5.根据权利要求1所述的一种原位加热芯片，其特征在于，所述的金属键合层通过热蒸发方式对所述的第一基片和第二基片进行粘接封装，形成一体化。 6.根据权利要求1所述的一种原位加热芯片，其特征在于，所述的四电极体系，分别使用了单独的电流源和感应电压电路。 7.根据权利要求6所述的一种原位加热芯片，其特征在于，所述的四电极体系设计为两组等效电路，其中一组回路负责供电加热，另一组回路实时监控供电电路的电阻。 8.根据权利要求7所述的一种原位加热芯片，其特征在于，所述的四电极体系可进行实时调节测试电路的电阻以达到设置的温度。 9.根据权利要求1所述的一种原位加热芯片，其特征在于，所述的加热金属丝材料可采用金属或者半导体，包括铂，铑，钨，钼，镍，铬,铁，铝，碳化硅，碳化钨，碳化钼等材料中的一种或多种。 10.根据权利要求9所述的一种原位加热芯片，其特征在于，所述的加热金属丝螺旋设置在所述的中心视窗四周。 11.根据权利要求10所述的一种原位加热芯片，其特征在于，所述的加热金属丝加热中心区域面积设定为0.15mm0.15mm-0.2mm0.2mm，加热金属丝材料厚度为100nm-200nm，有利于加热的均匀性和温度的稳定性，稳定观测样品位置。 12.根据权利要求1所述的一种原位加热芯片，其特征在于，所述的第一基片的两个对称注液口与视窗口相连通，且视窗口设置在两个注液口连线中心处。 13.根据权利要求1所述的一种原位加热芯片，其特征在于，所述的第一基片的视窗口与所述的第二基片的中心视窗垂直对齐、大小一致，窗口尺寸为10um*30um。 14.一种原位加热芯片的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：制作第一基片，包括以下内容： S101、选用两面带有氮化硅绝缘层的硅基片，硅基片大小4寸，厚度50-500um； S102、利用光刻工艺将硅基片在紫外光刻机曝光10-30s，然后将注液口图案从光刻掩膜版转移到硅基片正面，然后在正胶显影液中显影30-60s，后用大量去离子水冲洗； S103、利用反应离子刻蚀工艺，在S102制作出的硅基片正面上注液口处的氮化硅刻蚀掉，然后将硅基片正面朝上放入丙酮浸泡10-30s，最后用大量去离子水冲洗，去除光刻胶； S104、将S103制作出的硅基片背面朝上放入质量百分比浓度为5%氢四甲基氢氧化铵（TMAH）溶液中进行湿法刻蚀，刻蚀温度为90℃，刻蚀至正面只留下氮化硅绝缘层薄膜，取出硅基片用离子水冲洗； S105、利用光刻工艺，将S104制作出的硅基片在紫外光刻机曝光10-30s，将视窗口图案从光刻掩膜版转移到硅基片正面，然后在正胶显影液中显影30-60s，再用去离子水冲洗清洗表面； S106、利用反应离子刻蚀工艺，在S105制作出的硅基片背面的氮化硅绝缘层上刻蚀出视窗口，然后将硅基片背面朝上放入丙酮浸泡10-30s，最后用去离子水冲洗，去掉光刻胶； S107、将S106制作出的硅基片背面朝上放入质量百分比浓度为5%四甲基氢氧化铵（TMAH）溶液中进行湿法刻蚀，刻蚀温度为90℃，刻蚀至正面只留下氮化硅薄膜，取出硅基片用离子水冲洗； S108、利用热蒸发，在S107制作出的硅基片一面蒸镀一层厚度为50nm-2000nm金属，将硅基片镀膜一面朝上进行光刻曝光10-30s，显影30-60s，然后放入稀盐酸中浸泡2min，去除硅基片上多余部分的键合层金属，最后放入丙酮浸泡10-30s，再用去离子水冲洗，去除光刻胶，留下有效部分金属键合层； S109、将S108制作出的硅基片进行激光划片，分成独立芯片，即第一基片；步骤S2：制作第二基片，包括以下内容： S201、选用两面带有氮化硅绝缘层的硅基片，硅基片大小4寸，厚度50-500um； S202、利用光刻工艺将硅基片在紫外光刻机曝光10-30s，然后将四电极体系图案从光刻掩膜版转移到硅基片正面，然后在正胶显影液中显影30-60s，再用去离子水清洗表面； S203、利用电子束蒸发，在S202制作出的硅基片正面蒸镀一层加热金属丝，然后将硅基片正面朝上放入丙酮浸泡10-30s，最后用去离子水冲洗直至去除光刻胶，留下加热金属丝； S204、利用光刻工艺将S203制作的硅基片在紫外光刻机曝光10-30s，将中心视窗图案从光刻掩膜版转移到硅基片正面，然后在正胶显影液中显影30-60s，再用去离子水冲洗清洗表面； S205、利用反应离子刻蚀工艺，在S204制作出的硅基片背面上中心视窗口处的氮化硅刻蚀掉，然后将硅基片背面朝上放入丙酮浸泡10-30s，最后用去离子水冲洗，去掉光刻胶； S206、将S205制作出的硅基片背面朝上放入质量百分比浓度为5%氢四甲基氢氧化铵（TMAH）溶液中进行湿法刻蚀，刻蚀温度为90℃，刻蚀至正面只留下中心视窗氮化硅绝缘层薄膜，取出硅基片用离子水冲洗； S207、将S206制作出的硅基片正面再覆盖一层氮化硅薄膜，利用光刻工艺和刻蚀工艺将四电极体系上的氮化硅刻蚀掉，露出四电极体系触点部分，最后用去离子水冲洗表面； S208、将S207制作出的硅基片进行激光划片，分成独立芯片，即第二基片；步骤S3：组装第一基片与第二基片，第一基片的视窗口与第二基片的中心视窗垂直对齐、大小一致，通过金属键合层粘接，形成一体化原位加热芯片。
所属类别：	发明专利