專利名稱：具有晶須探針的懸臂和制造該懸臂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及形成細懸臂的裝置和方法，該細懸臂用于原子力顯微鏡和其它顯微鏡裝置中。
原子力顯微鏡(以后簡稱為AFM)是一種探針儀器，這種探針儀器包括含有一個支架、一根桿和一個尖探針的懸臂，所述探針放置在所述桿上并至少在一維上具有原子的尺度。懸臂在固體表面的上方移動，并通過記錄所涉及到的各種力(范德華力、靜電力、磁力等各種力)給出它們的圖象。
在這種儀器中，儀器的靈敏度和圖象的質(zhì)量決定性地取決于整個懸臂的特性和參數(shù)、以及探針的特性和參數(shù)，而首要取決于它的具體形狀。
已知用于AFM的一種懸臂(“記錄針”)，在這種懸臂中，由一種諸如氮化硅那樣的非晶絕緣體構(gòu)成一根桿和與該桿成一整體地連接在一起的一個尖探針，這個探針具有倒置的四面體角錐的形狀，尖端的角度約為110°[1]。這樣的探針并不適于研究粗糙、不規(guī)則的表面。
已知一種用于AFM的懸臂，這種懸臂含有在一根單晶硅桿上的一個單晶硅尖探針。在這種懸臂中，探針在包括其尖端部分在內(nèi)的整個長度方向上具有圓錐的形狀，其尖端的角度為20°到30°，這可參見

圖1[2]。這樣的形狀限制了采用該懸臂詳細研究微電子結(jié)構(gòu)(例如，具有豎直壁的一些槽[3-5])的可能性在這樣的研究中，作為一種規(guī)則，重要的是同時研究豎直壁和所述那些槽的底部的形狀。在所述那些槽的底部的角處形成“盲區(qū)”，這樣，圓錐形的探針就不適于這種研究(圖2)。
初看起來，如果采用小直徑的圓錐形探針就可以研究具有豎直壁的那些槽。然而，這種探針的分辨率和用這種探針緊密地靠近所述壁的可能性都受到限制，這是因為隨著探針的直徑的減少就災難性地損壞了它的振動穩(wěn)定性。
如果探針的圓柱形的部分與一個有質(zhì)量的基座結(jié)合在一起，也就是說，如果探針具有“臺階”的形狀，就能夠解決探針的振動問題。如果用來形成探針的晶須的下部(一個“基座”)在高溫中生長，而上部同時在低溫中生長，可通過按照蒸汽-液體-固體(VLS)機制的晶體(“晶須”)生長過程[6]來提供這樣形狀的探針，就象[7]中所說明的那樣。然而，這樣的方法遇到這樣一個事實，就是在晶須生長的低溫時，損壞了晶須的結(jié)晶質(zhì)量，這使得探針上部的強度減小到在如AFM這樣的用途中所不希望有的程度。
已知一種生產(chǎn)用于AFM/STM的超細硅探針的方法，這是通過刻蝕利用光刻工藝[8]由單晶硅所制備的微結(jié)構(gòu)來做到的。通過反應(yīng)離子刻蝕來產(chǎn)生尖桿(“探針”)。為了消除振動，在探針的底部形成有類似于基座的某種結(jié)構(gòu)。然而，所提出的這種方法并不能達到探針上部(圓錐形的尖)和下部(粗的基座)之間的所需的/最佳關(guān)系，專利[8]中的那些附圖證實了這一點。中獲得了在探針的上部和下部之間的良好的關(guān)系，這可見圖3，在圖3中，通過聚焦的離子束形成臺階形狀的探針。不過，這種方法實施起來復雜并且昂貴。
在本發(fā)明中，我們提出了一種更簡單并且更便宜的、產(chǎn)生臺階形狀的探針的方法。這種方法基于通過蒸汽-液體-固體(VLS)方法生長晶須。我們的方法采用了特殊的絕緣體上外延硅(SOI)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得能夠精細加工沿著晶面(111)取向的硅懸臂，按照VSL機制，硅懸臂沿著晶面(111)取向是必須的。
已知一種采用絕緣體上外延硅(SOI)的結(jié)構(gòu)制備懸臂的方法，在這種方法中，夾在兩個硅晶片之間的一種氧化物用作在刻蝕工藝[10]中的一個“止動”層。在這種方法中，同時形成一個支架以及與一懸臂層。復合的SOI結(jié)構(gòu)含有一層，由這層隨后形成桿和探針，在濕法刻蝕中，易于各向異性地處理這一層。特別是，當由沿著晶面(100)取向的晶片形成探針時，要考慮這一方法。
圖4中說明了這一方法[10]。
相反，本發(fā)明中采用沿著晶面(111)取向的晶片。不過，已知這樣的一種取向甚至在等離子(“干法”)刻蝕中都是難以刻蝕的，特別是在專利[10]中所用的濕法刻蝕中是難以刻蝕的。在本發(fā)明中，復合的SOI結(jié)構(gòu)至少含有一個晶片(111)，這個晶片(111)是專門用來形成桿以及隨后形成探針的。
專利[10]以及用于制備懸臂的絕大多數(shù)的方法的一個缺點在于這樣的事實，即，支架，桿以及探針本身的形成結(jié)合在一個完整的技術(shù)操作過程中。這強烈地限制了形成特殊形狀的探針的可能性。
本發(fā)明的優(yōu)點在于這樣的事實，即，探針本身的形成與支架(“支持物”)的形成和桿的形成分開。在這樣的技術(shù)中，探針的形成并不取決于支架的形成和桿的形成。
本發(fā)明使得能夠加工圖5所示的、臺階形狀的探針。
本發(fā)明中的桿(111)的另外的一個優(yōu)點是該桿的背面可用各向異性的刻蝕來很好地拋光，這改進了測量質(zhì)量。
本發(fā)明確定了在懸臂(111)上形成的探針的結(jié)構(gòu)以及其制備方法。本發(fā)明的目的是提供用于包括STM和AFM這兩者在內(nèi)的掃描探針顯微技術(shù)(SPM)的懸臂(111)。
探針具有臺階的形狀、含有一個用作基座的下部和一個上部，這個上部相對于所述基座的中心移動到所述桿的一個邊緣，而所述這兩個部分都具有圓形和/或多邊形的剖面。所述基座和所述上部是同軸的，該上部是相對于所述基座取向生長出來的。探針的基座的直徑至少超過上部直徑的10倍，該探針的上部的直徑小于100納米，所述探針的曲率半徑小于10納米，而所述探針的高度大于1微米。
上述懸臂的探針的上部有一個展開部，該展開部的直徑至少比所述上部另外一部分的直徑大20％。而且可在展開部的側(cè)表面上刻面。之后，緊接著展開部的是一個收縮部，可把探針的尖端弄尖。
支架是由涂覆有一層二氧化硅的硅晶片來實現(xiàn)的，而所述層涂覆有一層沿晶體取向(111)而定向的硅。支架代表沿著晶面(111)取向的硅晶片。桿是由一個主體形成的，這個主體具有∏的形狀和/或V的形狀。桿含有一個沿著其長度的縱向的空腔。桿含有一個壓敏電阻層。通過一個攙雜到p++能級的硅膜來實現(xiàn)與壓敏電阻層的電接觸。
桿的背面的粗糙度小于5納米并涂覆有光反射材料。
懸臂至少含有兩根桿，這些桿中的至少一根相對于另外那些桿放置在支架的一側(cè)。
探針至少包括一個n-n+、p-p+、或p-n結(jié)。
探針涂覆有穩(wěn)定材料，金屬硅化物用作所述穩(wěn)定材料。
探針的頂部涂覆有硬材料和/或降低電子功函數(shù)的材料。金剛石或碳化硅用作硬材料，而金剛石或類金剛石的碳用作降低電子功函數(shù)的材料。
本發(fā)明還提出了制備用于掃描探針裝置中的懸臂的一種方法。這種方法包括由硅晶片形成一個支架和一根桿，并在所述桿上形成一個探針。通過將兩個硅晶片和夾在這兩個硅晶片之間的一種氧化物結(jié)合在一起來形成一個復合晶片。用該復合晶片來形成支架和桿，并形成取向生長到所述桿上的硅晶須探針。之后，將制備好的懸臂與復合晶片分離開。
在形成復合晶片時至少采用一個沿著晶面(111)取向的晶片。
在形成復合晶片后，用機械方法和/或化學方法去除沿著晶面(111)取向的被結(jié)合在一起的那些晶片中的第一個晶片的主要部分，這使得仍舊保留了(111)取向的薄層。在那些硅的表面上形成一種氧化物薄膜，并且通過刻蝕去除那些被結(jié)合的晶片中的第二個晶片的一部分，這使得形成了保留下來的(111)取向的第一個層的薄膜。然后，在那些硅表面上形成一種氧化物薄膜。桿是由上述膜來形成的，并且形成取向生長到所述桿上的晶須探針。之后，將制備好的懸臂與復合晶片分離開。
在本方法的另一個方案中，在形成復合晶片后，用機械方法和/或化學方法來去除沿著平面(111)取向的、被結(jié)合在一起的那些晶片中的第一個晶片的主要部分，這使得仍舊保留了沿著(111)取向的薄層。由沿著平面(111)取向的硅層來形成桿，并將一種氧化物形成在那些硅表面上。通過刻蝕來去除那些被結(jié)合在一起的晶片中的第二個晶片的一部分，這使得形成了保留下來的(111)取向的第一個層的薄膜，并且，形成取向生長到所述桿上的晶須探針。最后，將制備好的懸臂與復合晶片分離開。
在所有的方案中，在分離懸臂之前，可弄尖晶須探針。
可在懸臂上形成∏形狀和/或V形狀的桿以及具有縱向空腔的桿。在形成桿時，通過離子注入來形成壓敏電阻層和/或在懸臂表面上的p++觸點。
制備用于掃描探針裝置中的懸臂的本方法的另一個方案包括由沿著晶面(111)取向的晶片形成一個支架和一根桿。形成取向生長到所述桿上的晶須探針，并且，在此之后，將制備好的懸臂與復合層分離開。
按照本發(fā)明，在形成支架和桿之前，借助于靜電屏蔽的感應(yīng)耦合的含有氣體氟化物的等離子體，在硅(111)晶片的一側(cè)上形成一個硅膜。在分離懸臂之前可弄尖晶須探針。形成一根∏形狀和/或V形狀的桿以及一根具有縱向空腔的桿。在形成桿時，通過離子注入來形成壓敏電阻層和/或在懸臂表面上的p++觸點。
在本發(fā)明中，還提出了一種用于制備臺階形狀的、含有一個下部(基座)和一個上部的硅晶須探針的方法，這是通過蒸汽-液體-固體生長機制在(111)晶體取向的單晶硅基片上采用金屬溶劑來實現(xiàn)的，并通過改變生長溫度和/或含有硅的氣體化合物的濃度、和/或在蒸汽-氣體混合物中的遷移劑的濃度、和/或所述混合物的壓力、和/或通過將金屬溶劑添加到晶須的頂部或去除它，來形成一個展開部。然后，在探針的上部展開后，可將其收縮。
還通過化學刻蝕去除具有某種金屬溶劑的硅合金的固化小球，使晶須變尖，這種金屬溶劑可形成在晶須的頂部。之后，在通過相對于硅的各向異性刻蝕處理所形成的探針，在它的表面上形成刻面。
按照本發(fā)明所提出的用于制備臺階形狀的硅晶須探針的方法，該探針含有一個用作基座的下部和上部，通過按照蒸汽-液體-固體機制在具有某種金屬溶劑的晶體取向(111)的單晶硅基片上生長晶須來形成所述上部，這里，所述這種金屬溶劑代表至少由兩種金屬組成的一種液體合金。在此，那些金屬的蒸汽壓力彼此不同，相差一個數(shù)量級。
附圖簡述圖1按照[2]制備的懸臂。
圖2研究[5]中的那些槽時所用的各種形狀的探針。
圖3按照[9]制備的懸臂。
圖4a、4b、4c、4d、4e示出按照[10]制備懸臂的方法。從上到下，顯示了在SOI結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上制備懸臂的那些后續(xù)階段，該SOI結(jié)構(gòu)由兩個結(jié)合在一起的硅晶片構(gòu)成，這兩個硅晶片都具有(100)晶體取向。
102-(100)取向的第一個硅晶片；104-中間所夾的氧化物層；106-(100)取向的第二個硅晶片；108-基片；110-刻蝕掩膜；111-后續(xù)將要形成桿的基座部分；112-硅的氧化物薄膜；114-后續(xù)將要形成探針的基座部分；116-形成桿之前的部分；118-硅的氧化物薄膜；120-尖的探針；122-支撐部分；124-V形狀的桿；124a-涂覆有金屬薄膜的所述桿的背面；126-懸臂。
圖5a、5ba-臺階形狀的晶須探針的視圖；b-按照本發(fā)明制備的臺階形狀的晶須探針的一幅顯微圖；01-其上放置有探針的桿的自由端；02-所述探針的下部(“基座”)；03-所述探針的上部(細的部分)；D-所述基座的直徑；d-所述上部的直徑；r-尖端探針的曲率半徑。
圖6a、6b、6c、6d在尖端具有固化小球的晶須變成一個尖端(晶須“變尖”)的一幅圖；a-初始階段；b-中間階段；c-最后階段；d-最后階段前的一幅顯微圖；e-在高分辨率的透射電子顯微鏡中的超尖銳的硅尖端的一幅圖象。
圖7通過蒸汽-液體-固體機制生長的其中間部分展開的取向硅晶須的一幅顯微圖。
圖8a、8b形成具有通過蒸汽-液體-固體機制生長的展開部的臺階形狀的晶須的一幅圖a-在所述展開之前的(收縮了的)上部；b-在展開時。
圖9在去除小球后展開的晶須的一幅圖。
圖10展開到底部的槽的一幅圖。
圖11a、11b、11c用于三維測量的那些探針；a-展開且變細的晶須的一幅圖；b-在弄尖之后同一晶須的一幅圖；c-用于三維測量的探針的一幅顯微圖。01-基片；02-臺階形狀的晶須的基座部分；03-所述晶須的上部(細的部分)；05-在臺階形狀的晶須處的小球；08-所述探針的3點部分。
圖12a、12b涂覆有晶體金剛石的硅晶須探針，并且隨后用離子束將該金剛石涂層弄尖a-這種探針的一幅圖；b-金剛石探針的一幅顯微圖。06-硅晶須探針的主體；09-弄尖了的金剛石涂層；圖13具有碳化尖端的硅晶須探針的一幅圖；10-碳化硅。
圖14涂覆有金屬硅化物的硅晶須探針的一幅圖；11-硅化物涂層；12-在硅化探針處的硅的前體邊界。
圖15a、15b由SOI結(jié)構(gòu)制備的、具有(111)+(100)結(jié)合取向的硅懸臂的一幅圖。桿包括一個用離子注入制備的壓敏電阻層，所述桿還包括縱向腔體，該縱向腔體將所述桿分成一些部分，每一部分都在支架的主體內(nèi)具有電極連通。這些電極連通具有p++觸點。b-按照本發(fā)明制備的AFM探針的顯微圖。13-壓敏電阻層；14-用離子注入制備的p++層；15-沿著晶面(111)取向的硅薄膜；16-分開SiO2層；17-沿著晶面(100)取向的硅晶片。
圖16實現(xiàn)本發(fā)明方法的一種方案。
圖17實現(xiàn)本發(fā)明方法的另一種方案。
圖18實施借助于深離子刻蝕所形成的沿著晶面(111)取向的硅晶片探針的方法的一種方案。
例2在另一種情況中，懸臂的支架具有(111)取向，這可見圖18。如果硅晶片(111)用作初始材料，就實施這種方案。這樣的方法需要深刻蝕，例如，可通過離子方法來實現(xiàn)這種深刻蝕。本發(fā)明中通過專門的方法來做到這一點。這種方法提供了單晶硅的刻蝕。形成垂直壁。在這種方法中，在相對厚(300微米到400微米)的晶片中，形成厚度小于15微米的膜。由此膜形成了具有首要表面(111)取向的桿。然后，通過光刻法，在基片上給定的位置產(chǎn)生金屬溶劑粒子，并在該位置生長晶須，由此晶須形成晶須探針。
例3[6]中說明了上述用于形成晶須的方法。
如果在高溫下且然后在低溫下在初始階段進行晶須生長過程，就形成了臺階形狀的晶須(圖8a)。
如果在硅晶須的恒定的結(jié)晶溫度下，先增加晶須的濃度和氣體混合物中含有硅的氣體化合物的濃度，且然后減少這兩個濃度，則可得到類似的效果。在這種方法中，就如圖8b所示出的那樣，就可能生長出具有展開部的晶須。
在用于制備具有這樣形狀的晶須的另一種方案中，先增加在生長著的晶須的頂部處的金屬溶劑的量(例如，通過電化學沉積)，且然后減少該金屬溶劑的量(例如，通過刻蝕)。
隨后，通過化學刻蝕硅晶須主體，從晶須的頂部去除含有硅和某種溶劑(例如，金)微晶的混合物的固化小球。
當晶須展開時，在初始階段，停止晶須生長過程。在900℃到950℃時，在濕的或干的氧氣中，氧化在其頂部具有小球的硅晶須(圖8b)。首先，在氟化酸或含水溶液中對其進行處理。之后，在硝酸和鹽酸的混合物中對其處理。結(jié)果，完全去除了小球，并在晶須的頂部形成一個高臺，就如圖9所示的那樣。這樣的一種探針可用于研究展開到其底部的那些槽。
例4當晶須初始展開且然后變細時，分階段來進行生長過程。通過緩慢刻蝕硅的某種溶液(例如，通過含有含氟酸、硝酸、乙酸和足夠量水的混合物)來化學處理得到的晶須。刻蝕的結(jié)果是，去除了小球且同時形成一種弄尖了的晶須(圖6)。
如果為用于掃描探針裝置中的那些尖端涂覆高度耐磨的(這對于AFM用途來說是重要的)且具有低電子功函數(shù)(這對于STM用途來說是重要的)的晶體金剛石，就可顯著改進所示這些尖端的性能。可通過離子碾磨來另外弄尖所述金剛石(圖12)。
例5在本發(fā)明中，采用由兩種或更多種金屬組成的液體合金作為一種金屬溶劑，這兩種或更多種的金屬能夠在結(jié)晶溫度溶解大約1％以上的硅原子。金和銀的混合物用作金屬溶劑。這兩種金屬在900℃時都能夠溶解30％到50％的硅。在所述混合物合金中，有同樣量級的溶解度。在第一階段，在低的遷移劑濃度下進行生長過程。然后，將所述濃度增加5倍到10倍，并進行晶須的生長。圖5中示出了結(jié)果。
在所述的本發(fā)明的任何例子中，除了[6]中所述的用于形成取向生長的晶須的方法之外，可用[11、12、13]中所指出的那些方法。
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權(quán)利要求
1.一種用于掃描探針裝置的懸臂，該掃描探針裝置含有一個硅支架、一根桿、和一個與該支架結(jié)合成一個整體并垂直于它的探針，其特征在于所述桿是由沿(111)取向的硅層來實現(xiàn)的；所述探針是由取向生長到所述桿上的晶須來實現(xiàn)的。
2.如權(quán)利要求1所述的懸臂，其特征在于所述探針具有臺階的形狀，并含有一個用作基座的下部和一個上部。
3.如權(quán)利要求2所述的懸臂，其特征在于將所述上部相對于所述基座的中心移動到所述桿的邊緣，所述那兩個部分都具有圓形和/或多邊形的剖面。
4.如權(quán)利要求2所述的懸臂，其特征在于所述基座和所述上部同軸，該上部是相對于該基座取向生長出來的，所述這兩個部分都具有圓形和/或多邊形的剖面。
5.如權(quán)利要求2至4中的任何一項所述的懸臂，其特征在于所述探針的基座的直徑至少超過所述上部的直徑的10倍，所述探針的上部的直徑小于100納米，上述探針的曲率半徑小于10納米，而該探針的高度大于1微米。
6.如權(quán)利要求2至5中的任何一項所述的懸臂，其特征在于所述探針的上部有一個展開部，該展開部的直徑至少超過所述上部的另一部分的直徑20％。
7.如權(quán)利要求6所述的懸臂，其特征在于所述展開部的側(cè)表面是有刻面的。
8.如權(quán)利要求6或7所述的懸臂，其特征在于所述展開部的后面跟著一個收縮部分，將所述探針的頂部弄尖。
9.如權(quán)利要求1至8中的任何一項所述的懸臂，其特征在于所述支架是由涂覆有一層二氧化硅的硅晶片實現(xiàn)的，該層涂覆有沿結(jié)晶方向(111)取向的硅層。
10.如權(quán)利要求1至8中的任何一個所述的懸臂，其特征在于所述支架代表沿晶面(111)取向的硅晶片。
11.如權(quán)利要求1至10中的任何一項所述的懸臂，其特征在于所述桿由一個主體形成，該主體具有∏的形狀和/或V的形狀。
12.如權(quán)利要求1至11中的任何一項所述的懸臂，其特征在于所述桿含有一個沿其長度的縱向空腔。
13.如權(quán)利要求12所述的懸臂，其特征在于所述桿含有一個壓敏電阻層。
14.如權(quán)利要求13所述的懸臂，其特征在于通過攙雜到p++能級的硅薄膜實現(xiàn)與所述壓敏電阻層的電接觸。
15.如權(quán)利要求1至14中的任何一項所述的懸臂，其特征在于所述桿的背面的粗糙度小于5納米。
16.如權(quán)利要求1至15中的任何一項所述的懸臂，其特征在于所述背面涂覆有一種光反射材料。
17.如權(quán)利要求1至16中的任何一項所述的懸臂，其特征在于它至少包含兩根桿。
18.如權(quán)利要求17所述的懸臂，其特征在于至少一根桿放置在所述支架上的與另外那些桿相對的一側(cè)。
19.如權(quán)利要求1至18中的任何一項所述的懸臂，其特征在于所述探針至少包括一個n-n+、p-p+、或p-n結(jié)。
20.如權(quán)利要求1至19中的任何一項所述的懸臂，其特征在于所述探針涂覆有一種穩(wěn)定材料。
21.如權(quán)利要求20所述的懸臂，其特征在于將金屬硅化物用作所述穩(wěn)定材料。
22.如權(quán)利要求1至19中的任何一項所述的懸臂，其特征在于所述探針的頂部涂覆有一種硬材料和/或一種降低電子功函數(shù)的材料。
23.如權(quán)利要求22所述的懸臂，其特征在于將金剛石或碳化硅用作所述硬材料。
24.如權(quán)利要求22所述的懸臂，其特征在于將金剛石或類金剛石的碳用作所述降低電子功函數(shù)的材料。
25.一種制備用于掃描探針裝置中的懸臂的方法，該方法包括用硅晶片形成一個支架和一根桿，并在所述桿上形成一個探針，其特征在于通過將兩個硅晶片與夾在這兩個硅晶片之間的氧化物結(jié)合在一起來形成一個復合晶片；由所述復合晶片來形成所述支架和所述桿；形成取向生長到所述桿上的硅晶須探針；將制備好的懸臂與所述復合晶片分開。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于至少一個沿著晶面(111)取向的晶片用于形成所述復合晶片。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于在形成所述復合晶片后，用機械方法和/或化學方法去除沿著平面(111)取向的那些被結(jié)合在一起的晶片中的第一個晶片的主要部分，這使得薄的(111)取向的層仍舊保留下來；在那些硅表面上形成氧化物薄膜；通過刻蝕去除所述那些被結(jié)合在一起的晶片中的第二個晶片的一部分，這使得形成所述保留下來的沿著(111)取向的第一個層的一個薄膜；在那些硅表面上形成氧化物薄膜；由所述膜形成所述桿；形成取向生長到所述桿上的晶須探針；將制備好的懸臂與所述復合晶片分開。
28.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于在形成所述復合晶片之后，用機械方法和/或化學方法去除沿著平面(111)取向的那些被結(jié)合在一起的晶片中的第一個晶片的主要部分，這使得薄的(111)取向的層仍舊保留下來；由沿著平面(111)取向的硅形成一根桿；在那些硅平面上形成一個氧化物薄膜；通過刻蝕去除所述那些被結(jié)合在一起的晶片中的第二個晶片的一部分，這使得形成所述保留下來的沿著(111)取向的第一個層的一個薄膜；形成取向生長到所述桿上的晶須探針；將制備好的懸臂與所述復合晶片分開。
29.如權(quán)利要求25至28中的任何一項所述的方法，其特征在于在制備所述懸臂之前，弄尖所述晶須探針。
30.如權(quán)利要求25至29中的任何一項所述的方法，其特征在于形成具有∏形狀和/或V形狀的桿。
31.如權(quán)利要求25至30中的任何一項所述的方法，其特征在于形成具有縱向空腔的桿。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于在形成所述桿時，通過離子刻蝕在所述懸臂的表面上形成一個壓敏電阻層和/或p++觸點。
33.一種制備用于掃描探針裝置中的懸臂的方法，該方法包括用硅晶片形成一個支架和一根桿，并在所述桿上形成一個探針，其特征在于采用一個沿晶面(111)取向的硅晶片，并且由晶片形成支架和桿；形成取向生長到所述桿上的硅晶須探針；將制備好的懸臂與所述復合晶片分開。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于在制備所述懸臂之前，弄尖所述晶須探針。
35.如權(quán)利要求33或34所述的方法，其特征在于形成具有∏形狀和/或V形狀的桿。
36.如權(quán)利要求33至35中的任何一項所述的方法，其特征在于形成具有縱向空腔的桿。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于在形成所述桿時，通過離子刻蝕在所述懸臂的表面上形成一個壓敏電阻層和/或p++觸點。
38.一種用于制備臺階形狀的硅晶須探針的方法，該硅晶須探針含有一個下部(基座)和一個上部，這是通過蒸汽-液體-固體生長機制在晶體取向(111)的一個單晶硅基片上用金屬溶劑來實現(xiàn)的，其特征在于通過改變生長溫度、和/或含硅氣體化合物的濃度、和/或在蒸汽-氣體混合物中的遷移劑的濃度、和/或所述混合物的壓力、和/或通過將所述金屬溶劑添加到所述晶須的頂部或去除該金屬溶劑，在所述探針的上部形成一個展開部。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于在所述探針上部的展開部之后將其收縮。
40.如權(quán)利要求38或39所述的方法，其特征在于通過化學刻蝕將形成在所述晶須頂部處的具有金屬溶劑的硅合金的固化小球去除，弄尖所述晶須。
41.如權(quán)利要求38至40中的任何一項所述的方法，其特征在于通過相對于硅進行各向異性的刻蝕來處理所形成的探針，在它的表面上形成刻面。
42.一種用于制備臺階形狀的硅晶須探針的方法，該硅晶須探針含有一個用作基座的下部和一個上部，這是通過蒸汽-液體-固體生長機制采用金屬溶劑在晶體取向(111)的一個單晶硅基片上實現(xiàn)的，其特征在于金屬溶劑表示至少由兩種金屬組成的一種液體合金。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于所述那些金屬的蒸汽壓力彼此不同，相差一個數(shù)量級以上。
全文摘要
AFM/STM探針基于通過蒸汽－液體－固體(VSL)機制生長的晶須。由絕緣體上外延硅結(jié)構(gòu)制備沿著晶面(111)取向的硅懸臂,所述絕緣體上外延硅結(jié)構(gòu)含有在基片(100)上的一個薄層(111)并具有SiO
文檔編號C30B29/62GK1328634SQ99808621
公開日2001年12月26日 申請日期1999年5月13日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月13日
發(fā)明者葉夫根尼·因維維奇·吉瓦吉佐夫, L·N·奧波倫斯卡亞, A·N·斯特帕諾瓦, E·S·馬施科瓦, M·E·吉瓦吉佐夫, I·V·蘭杰樓 申請人:結(jié)晶及技術(shù)有限公司