[发明专利]透射电镜和压电力显微镜通用的氮化硅薄膜窗口制备方法

权利要求书

1.一种透射电镜和压电力显微镜通用的氮化硅薄膜窗口制备方法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤：

步骤1：选用双抛硅片作为衬底，硅片厚度在100-300um，并将衬底清洗处理干净；

步骤2：利用低压化学气相沉积设备，在步骤1所得干净的衬底两面均沉积20-100nm厚的SiN薄膜；

步骤3：在步骤2所得沉积过SiN薄膜的衬底的其中一面通过紫外曝光的方法开孔，并腐蚀掉孔中的Si，形成只有一层SiN薄膜的窗口；定义：有完整SiN薄膜的一面为正面，另一面为反面；

步骤4：利用磁控溅射、电子束蒸发、化学气相沉积或原子层沉积薄膜制备设备，在步骤3所得衬底的正面沉积10-100 nm厚的金属薄膜，金属为Au、Pt、W、Al或Cu；

步骤5：将步骤4所得衬底上的金属薄膜图形化；

步骤6：利用硅片切割机，将步骤5所得衬底切割成正方形，其中SiN窗格居中，切割出的正方形硅片衬底的边长在1.98-2.12mm，使得该正方形对角线在2.8-3.0mm，满足TEM对样品尺寸的要求；

步骤7：将待测试表征的样品放置于步骤6所得的SiN薄膜窗口衬底上，即可进行PFM和TEM测试表征；其中：

步骤3所述窗口的形成，具体包括：

A1：在沉积过SiN薄膜的衬底的其中一面旋涂光刻胶；

A2：光刻胶前烘；

A3：紫外曝光方形的图形，图形的边长在150-1500 μm，图形间距至少2mm；

A4：显影，并于显影后立即用去离子水冲洗；

A5：烘烤坚膜；

A6：干法刻蚀掉曝光图形中间的SiN薄膜；

A7：去胶；

A8：置于30%的KOH溶液中腐蚀没有SiN薄膜保护的硅片，腐蚀厚度为硅片厚度，形成只有一层SiN薄膜的窗口；

A9：去离子水清洗。

2.根据权利要求1所述的氮化硅薄膜窗口制备方法，其特征在于，步骤5所述金属薄膜图形化，具体包括：

B1：在金属薄膜的上方旋涂光刻胶；

B2：光刻胶前烘；

B3：采用双面套刻，在SiN窗口上方，通过紫外曝光出1-9个方形的图形和编号，图形的边长在1-10μm；

B4：显影，并于显影后立即用去离子水冲洗；

B5：烘烤坚膜；

B6：干法刻蚀掉曝光图形中间的金属薄膜；

B7：去胶。

3.根据权利要求1所述的氮化硅薄膜窗口制备方法，其特征在于，步骤7所述进行PFM和TEM测试表征，具体如下：

C1：利用磁控溅射、电子束蒸发、化学气相沉积或原子层沉积薄膜制备设备，在待测试表征的样品材料表面沉积10-100 nm厚的金属薄膜，金属为Au、Pt、W、Al或Cu；

C2：利用FIB设备，将沉积了金属薄膜的样品材料以薄片的形式提取出来，提取出的薄片长度为5-10μm ，厚度为10-100 nm；

C3：将该薄片放置在步骤6所得的SiN薄膜窗口上方，使得样品材料表面沉积的金属与步骤4沉积金属相接触，作为待测样品材料的一个电极，在进行PFM测试时，探针则作为待测样品材料的另一个电极。