的镂空掩模板照射在电介质层上，被照射部分的光刻胶会发生变质，而被掩模板挡住的地方则不会被照射到，所以光刻胶仍会粘连在上面；然后用腐蚀性液体清洗单晶硅片，变质的光刻胶会被除去，露出下面的单晶硅片，而未被照射到的光刻胶不会受到影响；最后对单晶硅片进行粒子沉积、掩膜、刻线，这样就可以预先在电介质层上定义所需要的金属电极的形状和位置。
[0062]可选地，沉积金属电极的方法为电子束蒸发。电子束蒸发具体包括:在真空条件下利用电子束进行直接加热蒸发金属材料，使金属材料气化并向电介质层I上输运，在其表面上凝结形成金属电极薄膜。
[0063]—般地，金属电极为耐高温材料，可选地，金属电极为金、铂、钽或一些耐高温的合金材料。
[0064]S3、在电介质层I上用干法刻蚀工艺形成穿透电介质层I的通孔10 ；
[0065]通孔即是待检测样品的放置位置，并且此处可以让电子束通过。具体地，干法刻蚀的方法包括反应离子刻蚀(RIE)和感应耦合等离子体刻蚀(ICP)。同样地，通孔的形状和位置通过光学光刻的方法预先在电介质层I上定义。
[0066]S4、从单晶硅片的背面采用干法刻蚀工艺对单晶硅片进行刻蚀，直至在一个窗口区域中暴露中电介质层I ;其中，单个MEMS芯片的第一电极2和第二电极3以及可选的第三电极17、以及通孔10均位于窗口区域内。
[0067]同样地，这里所说的光学光刻的方法与前文提到的光学光刻的方法相同。
[0068]至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
【主权项】
1.一种用于透射电子显微镜的样品杆的MEMS芯片，用于承载待由所述透射电子显微镜检测的样品，包括: 电介质层； 薄膜状的第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极形成在所述电介质层的上表面上并且相互间隔开；其中，所述第一电极具有沿第一方向延伸的第一主体部和从所述第一主体部的一侧沿横向于所述第一方向的第二方向伸出的多个第一指状部；每一第一指状部的末端部和/或侧部邻近于所述第二电极，从而在所述第一电极和所述第二电极之间的相互邻近处限定了电场施加区域；和 在所述电场施加区域内形成的通孔，所述通孔在垂直于所述电介质层的所述上表面的方向上穿透所述电介质层； 其中，在工作时，所述样品被承载在所述通孔处并通过向所述第一电极和所述第二电极施加电压而向所述样品施加所需要的电场。2.根据权利要求1所述的MEMS芯片，其特征在于，所述第二电极具有基本上沿所述第一方向延伸的第二主体部。3.根据权利要求2所述的MEMS芯片，其特征在于，所述第一电极的每一第一指状部在其末端部处邻近所述第二电极的所述第二主体部； 其中，所述电场施加区域包括多个第一电场施加区域，每一第一电场施加区域限定在一个第一指状部的末端部与所述第二电极的与所述第一指状部相邻的位置之间； 可选地，所述多个第一电场施加区域中至少两个第一电场施加区域在所述第二方向上的尺寸是不同的； 可选地，所述多个第一电场施加区域中至少两个第一电场施加区域内的所述通孔具有不同的尺寸。4.根据权利要求3所述的MEMS芯片，其特征在于，在所述第一指状部的末端部处和/或在所述第二电极的与所述第一指状部相邻近的位置处形成有电场修饰部，用于借助所述电场修饰部的形状在所述第一电场施加区域内形成所希望的电场分布。5.根据权利要求2所述的MEMS芯片，其特征在于，所述第二电极还具有从所述第二主体部基本上沿所述第二方向朝着所述第一电极伸出的多个第二指状部；每一第二指状部与所述第一电极的对应的一个第一指状部沿所述第二方向相邻近并相互面对； 其中，所述电场施加区域包括多个第二电场施加区域，每一第二电场施加区域限定在一个所述第一指状部的末端部与对应的所述第二指状部的末端部之间； 可选地，所述多个第二电场施加区域中至少两个第二电场施加区域在所述第二方向上的尺寸是不同的； 可选地，所述多个第二电场施加区域中至少两个第二电场施加区域内的所述通孔具有不同的尺寸。6.根据权利要求5所述的MEMS芯片，其特征在于，在所述第一指状部的末端部处和/或在所述第二指状部的末端部处形成有电场修饰部，用于借助所述电场修饰部的形状在所述第二电场施加区域内形成所希望的电场分布。7.根据权利要求4或6所述的MEMS芯片，其特征在于，所述电场修饰部包括朝着所述电场施加区域伸出的凸起部和/或朝着所述电场施加区域凹入的凹入部； 可选地，所述凸起部和所述凹入部相互面对；其中，进一步可选地，所述凸起部伸入到所述凹入部内； 可选地，所述凸起部成形为朝着所述电场施加区域渐缩的尖角部。 可选地，所述凹入部成形为开口朝着所述电场施加区域的半圆弧形或矩形凹槽。8.根据权利要求1-4中任一项所述的MEMS芯片，其特征在于，所述第二电极还具有从所述第二主体部基本上沿所述第二方向朝着所述第一电极伸出的多个第二指状部；所述多个第二指状部与所述多个第一指状部基本上沿所述第一方向交错布置并沿所述第二方向至少部分地交叠，以使得所述第一指状部和所述第二指状部在它们的侧部处相互邻近； 其中，所述电场施加区域包括多个第三电场施加区域，每一第三电场施加区域限定在一个所述第一指状部及与其相邻的所述第二指状部的侧部之间； 可选地，所述第一指状部与所述第二指状部在所述第一方向上具有变化的间距，以使得所述多个第三电场施加区域中至少两个第三电场施加区域在所述第一方向上的尺寸是不同的； 可选地，所述多个第三电场施加区域中至少两个第三电场施加区域内的所述通孔具有不同的尺寸。9.根据权利要求1-8中任一项所述的MEMS芯片，其特征在于，还包括用作加热电极的薄膜状的第三电极，所述第三电极形成在所述电介质层的上表面上并且与所述第一电极和所述第二电极相互间隔开，所述第三电极延伸经过各个电场施加区域并邻近于其内的所述通孔，从而在所述第三电极被施加电流时向所述通孔处的所述样品提供所需要的热量； 可选地，所述多个第三电场施加区域和/或所述多个第一电场施加区域布置在一个以S形迂回延伸的路径上，所述第三电极沿所述路径连续延伸，以相继经过所述多个第三电场施加区域和/或所述多个第一电场施加区域。10.根据权利要求1-9中任一项所述的MEMS芯片，其特征在于，所述样品杆具有四个电极探针，所述MEMS芯片还包括四个薄膜状的电极端子，用于与所述样品杆的四个所述电极探针形成电接触，以接收电流和/或电压。11.一种权利要求1-10中任一项所述的MEMS芯片的制作工艺，包括: 在单晶硅片的正面上沉积一层氮化硅作为所述电介质层； 在所述电介质层的所述上表面处按照预定的形状和位置用金属材料蒸镀所述第一电极和第二电极以及可选的所述第三电极； 在所述电介质层上用干法刻蚀工艺形成穿透所述电介质层的所述通孔； 从所述单晶硅片的背面采用干法刻蚀工艺对所述单晶硅片进行刻蚀，直至在一个窗口区域中暴露中所述电介质层；其中，单个所述MEMS芯片的所述第一电极和第二电极以及可选的所述第三电极、以及所述通孔均位于所述窗口区域内。
【专利摘要】本发明提供了一种用于透射电子显微镜的样品杆的MEMS芯片，包括：电介质层；薄膜状的第一电极和第二电极，第一电极和第二电极形成在电介质层的上表面上并且相互间隔开；其中，第一电极具有沿第一方向延伸的第一主体部和从第一主体部的一侧沿横向于第一方向的第二方向伸出的多个第一指状部；每一第一指状部的末端部和/或侧部邻近于第二电极，从而在第一电极和第二电极之间的相互邻近处限定了电场施加区域；和在电场施加区域内形成的通孔，通孔在垂直于电介质层的上表面的方向上穿透电介质层。本发明的一种用于透射电子显微镜的样品杆的MEMS芯片，通过设计MEMS芯片的电极的形状和样式，使其可以对样品进行加电场或同时加热加电场。
【IPC分类】B81C1/00, H01J37/20, B81B1/00
【公开号】CN105084290
【申请号】CN201510395317
【发明人】杨新安, 张庆华, 谷林, 姚湲
【申请人】中国科学院物理研究所
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年7月7日