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原文传递用于TEM构效关联直接原位表征的芯片及其制作方法

专利名称：	用于TEM构效关联直接原位表征的芯片及其制作方法
摘要：	本发明提供一种用于TEM构效关联直接原位表征的芯片及其制作方法，芯片包括主芯片及辅芯片，其中，主芯片包括：具有观测孔的悬臂梁、主芯片凹槽、主芯片窗口及气孔；辅芯片包括：辅芯片窗口；通过悬臂梁的谐振用以检测位于悬臂梁上的待测样品的质量变化；通过将主芯片及辅芯片相对设置，并分别固定于TEM样品杆上，以在主芯片、辅芯片及TEM样品杆之间形成闭合空间，并通过辅芯片窗口、观测孔及主芯片窗口观测位于悬臂梁上的待测样品的形貌变化。本发明可以在TEM内实现对同一待测样品的形貌变化观测及质量变化检测，以进行直接、原位、实时表征，可广泛应用于纳米材料在气固反应过程中的TEM原位表征。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	中国科学院上海微系统与信息技术研究所
发明人：	李昕欣;于海涛;许鹏程;李伟;王雪晴;李明
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-04-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910067922.7
公开号：	CN109682711A
代理机构：	上海光华专利事务所(普通合伙)
代理人：	余明伟
分类号：	G01N5/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N5
申请人地址：	200050 上海市长宁区长宁路865号
主权项：	1.一种用于TEM构效关联直接原位表征的芯片，其特征在于，所述芯片包括主芯片及辅芯片，其中，所述主芯片包括：悬臂梁，所述悬臂梁包括观测孔，通过所述悬臂梁的谐振用以检测位于所述悬臂梁上的待测样品的质量变化；主芯片凹槽，所述主芯片凹槽位于所述悬臂梁下方，通过所述主芯片凹槽为所述悬臂梁的谐振提供容纳空间；主芯片窗口，所述主芯片窗口位于所述观测孔下方；气孔，所述气孔位于所述悬臂梁的外侧并贯穿所述主芯片，所述气孔包括主芯片进气孔及主芯片出气孔；所述辅芯片包括：辅芯片窗口，所述辅芯片窗口位于所述观测孔上方；所述主芯片及辅芯片相对设置，并分别固定于TEM样品杆上，且所述主芯片与所述辅芯片之间形成气体通道，所述气体通道与所述主芯片进气孔及主芯片出气孔相连接；所述主芯片、辅芯片及TEM样品杆之间形成闭合空间；TEM通过所述辅芯片窗口、观测孔及主芯片窗口观测所述待测样品的形貌变化。 2.根据权利要求1所述的用于TEM构效关联直接原位表征的芯片，其特征在于：所述待测样品的形貌变化观测及质量变化检测交替进行；其中，所述待测样品的质量变化检测使用开环扫频测试，输出信号为所述悬臂梁的谐振频率，利用该输出信号的变化换算为所述待测样品的质量变化。 3.根据权利要求1所述的用于TEM构效关联直接原位表征的芯片，其特征在于：所述主芯片包括加热电阻及检测压阻，其中，所述加热电阻通以直流叠加交流的电流，用于同时驱动所述悬臂梁的振动及控制所述悬臂梁的温度。 4.根据权利要求1所述的用于TEM构效关联直接原位表征的芯片，其特征在于：所述观测孔包括通孔或带有氮化硅薄膜的观测孔。 5.根据权利要求4所述的用于TEM构效关联直接原位表征的芯片，其特征在于：所述氮化硅薄膜的厚度范围包括10nm～50nm，且所述待测样品位于所述氮化硅薄膜上。 6.根据权利要求1所述的用于TEM构效关联直接原位表征的芯片，其特征在于：所述主芯片窗口包括氮化硅薄膜主芯片窗口，所述氮化硅薄膜的厚度范围包括10nm～100nm；所述辅芯片窗口包括氮化硅薄膜辅芯片窗口，所述氮化硅薄膜的厚度范围包括10nm～100nm。 7.根据权利要求1所述的用于TEM构效关联直接原位表征的芯片，其特征在于：所述悬臂梁下表面与所述主芯片窗口之间包括深度范围为0.5μm～10μm的间隙。 8.根据权利要求1所述的用于TEM构效关联直接原位表征的芯片，其特征在于：所述辅芯片还包括与所述悬臂梁对应设置的辅芯片凹槽，所述辅芯片凹槽的深度范围包括5μm～400μm。 9.根据权利要求1所述的用于TEM构效关联直接原位表征的芯片，其特征在于：所述主芯片及辅芯片与所述TEM样品杆之间还包括密封圈。 10.一种用于TEM构效关联直接原位表征的芯片的制作方法，其特征在于，所述芯片包括主芯片及辅芯片，其中，制作所述主芯片包括以下步骤：提供主芯片基底；在所述主芯片基底中制作悬臂梁、主芯片凹槽、主芯片窗口及气孔；其中，所述悬臂梁包括观测孔；所述主芯片凹槽位于所述悬臂梁下方，通过所述主芯片凹槽为所述悬臂梁的谐振提供容纳空间；所述主芯片窗口位于所述观测孔下方；所述气孔位于所述悬臂梁的外侧并贯穿所述主芯片，所述气孔包括主芯片进气孔及主芯片出气孔；通过所述悬臂梁的谐振用以检测位于所述悬臂梁上的待测样品的质量变化；制作所述辅芯片包括以下步骤：提供辅芯片基底；在所述辅芯片基底中制作辅芯片窗口，所述辅芯片窗口位于所述观测孔上方；TEM通过所述辅芯片窗口、观测孔及主芯片窗口观测所述待测样品的形貌变化。 11.根据权利要求10所述的用于TEM构效关联直接原位表征的芯片的制作方法，其特征在于：所述主芯片基底包括位于上方的上单晶硅片及位于下方的下单晶硅片，其中，所述悬臂梁形成于所述上单晶硅片中；所述主芯片凹槽及主芯片窗口形成于所述下单晶硅片中。 12.根据权利要求11所述的用于TEM构效关联直接原位表征的芯片的制作方法，其特征在于：包括将所述上单晶硅片与所述下单晶硅片进行键合的步骤。 13.根据权利要求10所述的用于TEM构效关联直接原位表征的芯片的制作方法，其特征在于：包括在所述主芯片基底中制作加热电阻、检测压阻及电路引线的步骤。 14.根据权利要求10所述的用于TEM构效关联直接原位表征的芯片的制作方法，其特征在于：制作所述悬臂梁、主芯片凹槽、主芯片窗口、辅芯片窗口及气孔的方法包括KOH腐蚀法、深反应离子刻蚀(DRIE)、反应离子刻蚀(RIE)、XeF2气相腐蚀及释放腐蚀中的一种或组合。
所属类别：	发明专利