是:201-RF SOI材料的頂層硅(電阻率〈20Ω.cm)，202-RFSOI材料的隔離氧化層，203-RF SOI材料的高阻抗襯底(電阻率為800?1000 Ω.cm)，204_金屬Ti和Al，205-金屬Ni和Au
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明。
[0018]圖1是本發(fā)明【具體實施方式】中的射頻AFM掃描探針結(jié)構(gòu)示意圖，包括探針軀干1、探針懸臂梁2、探針針尖3和射頻傳輸線4。探針針尖3位于所述探針懸臂梁2的一端，射頻傳輸線4位于探針軀干I的表面，并沿著懸臂梁2延伸至探針針尖3，射頻傳輸線4的形狀及面積決定射頻電路的諧振頻率，當利用探針對樣品進行形貌掃描時，由于射頻電路對電抗(容抗和感抗)極其敏感，樣品表面形貌的變化將引起容抗的變化，導(dǎo)致射頻諧振信號發(fā)生偏移，將此信號作為反饋，可實現(xiàn)樣品表面的形貌成像。
[0019]探針針尖3由Si材料制成，其尖銳程度決定AFM成像的空間分辨率。
[0020]射頻傳輸線4的面積及形狀決定射頻電路的諧振頻率，可根據(jù)三維電磁仿真軟件模擬結(jié)果進行設(shè)計。
[0021]圖2所示為本發(fā)明的AFM掃描熱探針制備過程的示意圖，包括如下步驟:(I)將RFSOI材料用RCA標準清洗法清洗；(2)在清洗后的RF SOI的頂層Si201上，利用紫外光刻、感應(yīng)耦合等離子體刻蝕技術(shù)刻蝕出約SOnm深的射頻傳輸線的臺面，并確保各臺面間隔離；(3)有機清洗后，通過紫外對準光刻，顯影后，用氫氟酸腐蝕掉未被光刻膠覆蓋區(qū)域表面的Si02層，利用電子束蒸發(fā)技術(shù)蒸鍍20/120nm厚的金屬Ti/Al 204，濕法剝離后在氮氣氛圍中400°C進行快速退火30分鐘，形成歐姆接觸；(4)通過紫外對準光刻及電子束蒸發(fā)技術(shù)，蒸鍍20/270nm厚的Ni/Au 205，濕法剝離后在歐姆接觸上形成射頻傳輸線4; (5)最后，通過紫外對準光刻和刻蝕技術(shù)，形成探針整體，包括探針軀干1、探針懸臂梁2和探針針尖3。
[0022]RF SOI材料與常規(guī)的SOI材料相比，襯底203為高電阻率的硅材料，電阻率為800?1000Ω.cm0
[0023]本發(fā)明還對以下進行了改進。
[0024]在常用的Si材料懸臂梁式AFM探針的基礎(chǔ)上，采用襯底為高阻抗的RFSOI材料制備AFM探針，并在探針上集成制備射頻傳輸線。
[0025]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0026]既可實現(xiàn)常用的Si懸臂梁式探針的功能，通過檢測待測樣品表面和一個微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，又可采用探針上的射頻傳輸線來感測探針與樣品表面的耦合電容，利用射頻電路的高速特性及對電抗的敏感特性，采用射頻諧振信號作為反饋，解決AFM系統(tǒng)掃描速度較慢的問題，實現(xiàn)高速掃描成像的功能。利用射頻諧振頻率作為反饋信號，取代檢測原子之間的接觸，來呈現(xiàn)樣品的表面特性，解決了 AFM掃描時，探針針尖的尖銳程度對分辨率的影響。
[0027]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
【主權(quán)項】
1.一種射頻原子力顯微鏡掃描探針，包括探針軀干、探針懸臂梁、探針針尖和射頻傳輸線;其特征在于:所述探針針尖位于所述探針懸臂梁的一端;所述射頻傳輸線位于所述探針軀干的表面，并沿著探針懸臂梁延伸至探針針尖，提供相應(yīng)的接地、射頻信號的輸入和輸出；利用射頻電路的高速特性及其對電抗的敏感特性，采用射頻諧振信號作為反饋，解決原子力顯微鏡系統(tǒng)掃描速度較慢的問題，實現(xiàn)高速掃描成像的功能。2.一種射頻原子力顯微鏡掃描探針的制備方法，包括以下步驟:(I)將射頻絕緣層上硅(Rad1 Frequency Silicon-On-1nsulator,RF SOI)材料用RCA標準清洗法清洗；(2)在清洗后的RF SOI上，利用紫外光刻、感應(yīng)耦合等離子體刻蝕技術(shù)，刻蝕出約80nm深的射頻傳輸線的臺面，并確保各臺面間隔離；(3)有機清洗后，通過紫外對準光刻，顯影后，用氫氟酸腐蝕掉未被光刻膠覆蓋區(qū)域表面的二氧化硅層，利用電子束蒸發(fā)技術(shù)蒸鍍20nm厚的金屬Ti和120nm厚的Al，經(jīng)濕法剝離后，在氮氣氛圍中400°C快速退火30分鐘，以形成歐姆接觸；(4)通過紫外對準光刻及電子束蒸發(fā)技術(shù)，蒸鍍20nm厚的Ni和270nm厚的Au，濕法剝離后在歐姆接觸上形成射頻傳輸線；(5)最后，通過紫外對準光刻和刻蝕技術(shù)，形成探針整體，包括探針軀干、探針懸臂梁和探針針尖。3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的射頻原子力顯微鏡掃描探針，其特征在于:所述的射頻傳輸線的形狀及面積決定射頻電路的諧振頻率，可根據(jù)三維電磁仿真軟件模擬結(jié)果進行設(shè)計。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的射頻原子力顯微鏡掃描探針，其特征在于:所述的射頻原子力顯微鏡掃描探針為懸臂梁式硅探針。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的RFSOI，其特征在于:與常規(guī)的SOI材料相比，所述的RF SOI襯底為高阻抗材料，電阻率為800?1000 Ω.cm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種射頻原子力顯微鏡掃描探針及其制備方法。制備的主要步驟：第一，在襯底為高阻的絕緣層上硅材料上，通過光刻和刻蝕技術(shù)，獲得射頻傳輸線的臺面隔離；第二，通過光刻、電子束蒸發(fā)及快速退火技術(shù)，形成歐姆接觸；第三，通過光刻及電子束蒸發(fā)技術(shù)，獲得射頻傳輸線；最后，通過光刻和刻蝕技術(shù)，形成探針整體，包括探針軀干、探針懸臂梁梁和探針針尖。利用所得的探針對樣品進行形貌掃描時，由于射頻電路對電抗(容抗和感抗)極其敏感，樣品表面形貌的變化將引起容抗的變化，導(dǎo)致射頻諧振信號發(fā)生偏移。利用射頻電路的高速特性，通過該射頻諧振信號作為反饋，解決原子力顯微鏡系統(tǒng)掃描速度較慢的問題，實現(xiàn)高速掃描成像的功能。
【IPC分類】G01Q60/38
【公開號】CN105527463
【申請?zhí)枴緾N201610116540
【發(fā)明人】蘇麗娜, 顧曉峰, 秦華
【申請人】江南大學
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2016年3月1日