专利名称:新型微尖端面阵列器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及扫描隧道显微镜技术领域：
，特别是一种新型微尖端面阵列器件。
背景技术：
从1982年IBM公司的G.Bining等人发明隧道显微镜(STM)以来，衍生出的原子力显微镜(AFM)、扫描探针显微镜(SPM)等，已在物理、化学、电子、材料、医药等众多领域得到了广泛的应用，成为人们研究微观世界的强有力的工具。在此基础上，国外已经涌现出各种新型的悬臂梁微尖端器件，目前已经被应用于高密度数据存取、材料表面超微加工、材料表面探知、传感器等诸多方面。
已有专利微尖端线列器件申请号200510011987.8。其结构如图5，这种结构的阵列微尖端器件由于其夹持端(9)厚度大于微尖端的高度，即此器件无法自由加工材料的表面，只能加工在其悬臂梁所能到达的材料边缘部分。而且这种结构器件的悬臂梁完全暴露，容易损坏。
与这种结构相比，本发明介绍的这种面阵列器件具有效率更高、可以自由加工材料表面不受边界限制、悬臂梁受到石英玻璃材料的夹持框架的保护不易损坏等优点。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于MEMS加工方法制备的一种面阵列氮化硅悬臂梁支撑的金属微尖端器件。此器件的目的在于通过“平面阵列化”最大限度的提高STM单探针在进行表面探知、材料表面微纳加工、高密度数据存取时的效率，同时解决线阵列器存在的边界限制等缺点。面阵列单元的个数既是其所提高效率的倍数。
图1是本发明的微尖端面阵列器件的俯视示意图。
图2是本发明的微尖端面阵列器件的俯视剖面示意图。
图3是本发明的微尖端面阵列器件的侧视剖面示意图。
图4是本发明的微尖端面阵列器件的仰视示意图。
图5是已有技术的微尖端线列器件图。
具体实施方式
如图1、2、3、4所示，此器件大体上由夹持框架(1)、支撑膜(2)、悬臂梁(3)微尖端(6)四个部分组成。夹持框架(1)，材料为石英玻璃，尺寸为3×2厘米、顶壁厚0.3厘米、侧壁厚0.5厘米、顶壁上有0.5×1厘米的引线窗口，此结构用于夹持整个器件使之与外部系统结合并为整个器件结构提供保护，其上拥有外焊盘(8)。外焊盘(8)，由3×1毫米、厚100埃的金膜构成，用于与外围电路相连的。支撑膜(2)，厚2微米，用于支撑悬臂梁结构与导线(4)和内焊盘(5)。其上的导线由宽3微米、厚100埃的金膜构成，用于将悬臂梁(3)与内焊盘(5)相连。内焊盘(5)，由1×1毫米、厚100埃的金膜构成，内焊盘(5)与外焊盘(8)之间依靠引线键合工艺通过金线(7)连接。悬臂梁(3)，为高400微米、底边100微米的中空等腰三角形，中间空心部分为高200微米，底边50微米的等腰三角形，所述的微悬臂梁单元采用顺序平铺的方式构成平面阵列。微尖端面阵列器件，其主体材料为低应力氮化硅，厚2微米，其上附着金膜，厚100埃。这层金膜的作用在将微尖端于内焊盘电学连接，其于氮化硅同时构成了一种双变体结构。这种结构基于热膨胀系数的巨大差异，可以在需要的情况下通过改变悬臂梁温度使微尖端在z轴方向运动。微尖端(6)，由金属镍电镀生成，底切面尺寸5×5微米、高7微米，其尖端处曲率半径小于50纳米。依靠尖端放电的原理，当在焊盘上于其所要加工的材料之间加上微小电压时(如5v)，就可以在尖端处产生很大的电场(约109V/m，反比于尖端与衬底间距离)，从而使空气电离产生隧道电流。这种镍尖端不光可以通过隧道电流加工和感知材料表面，还可以被热电阻加热依靠高温来加工材料，或直接用其进行纳米压印。
权利要求
1.一种微尖端面阵列器件，由夹持框架(1)、支撑膜(2)、悬臂梁(3)微尖端(7)四个部分组成，夹持框架(1)用于夹持整个器件使之与外部系统结合并为整个器件结构提供保护，其上拥有外焊盘(8)，外焊盘(8)用于与外围电路相连，支撑膜(2)用于支撑悬臂梁结构与导线(4)和内焊盘(5)，内焊盘(5)与外焊盘(8)之间依靠引线键合工艺通过金线(7)连接，悬臂梁(3)单元采用顺序平铺的方式构成平面阵列，微尖端(6)由金属电镀生成。
2.根据权利要求
1的微尖端面阵列器件，其特征在于，夹持框架(1)，材料为石英玻璃，尺寸为3×2厘米、顶壁厚0.3厘米、侧壁厚0.5厘米、顶壁上有0.5×1厘米的引线窗口。
3.根据权利要求
1的微尖端面阵列器件，其特征在于，外焊盘(8)，由3×1毫米、厚100埃的金膜构成。
4.根据权利要求
1的微尖端面阵列器件，其特征在于，支撑膜(2)，厚2微米，其上的导线由宽3微米、厚100埃的金膜构成，用于将悬臂梁(3)与内焊盘(5)相连。
5.根据权利要求
1的微尖端面阵列器件，其特征在于，内焊盘(5)，由1×1毫米、厚100埃的金膜构成，内焊盘(5)与外焊盘(8)之间依靠引线键合工艺通过金线(7)连接。
6.根据权利要求
1的微尖端面阵列器件，其特征在于，悬臂梁(3)，为高400微米、底边100微米的中空等腰三角形，中间空心部分为高200微米，底边50微米的等腰三角形。
7.根据权利要求
1的微尖端面阵列器件，其特征在于，微尖端面阵列器件，其主体材料为低应力氮化硅，厚2微米，其上附着金膜，厚100埃，这层金膜的作用在将微尖端于内焊盘电学连接，其于氮化硅同时构成了一种双变体结构。
8.根据权利要求
1的微尖端面阵列器件，其特征在于，微尖端(6)，由金属镍电镀生成，底切面尺寸5×5微米、高7微米，其尖端处曲率半径小于50纳米。
专利摘要
本发明涉及扫描隧道显微镜技术领域：
，特别是一种新型微尖端面阵列器件。由夹持框架(1)、支撑膜(2)、悬臂梁(3)微尖端(7)四个部分组成。夹持框架(1)用于夹持整个器件使之与外部系统结合并为整个器件结构提供保护；支撑膜(2)用于支撑悬臂梁结构与导线(4)和内焊盘(5)；悬臂梁(3)单元采用顺序平铺的方式构成平面阵列；微尖端(6)由金属电镀生成。
文档编号G01Q60/16GKCN1897170SQ200510012172
公开日2007年1月17日 申请日期2005年7月14日
发明者焦斌斌, 陈大鹏, 欧毅, 叶甜春 申请人:中国科学院微电子研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan