[发明专利]一种倾斜式超大高宽比AFM探针及其制备方法

权利要求书

1.一种倾斜式超大高宽比AFM探针，其特征在于，所述探针包括倾斜式针尖、悬臂梁及主体支撑结构，所述倾斜式针尖设于悬臂梁顶端斜面上，所述悬臂梁与主体支撑结构固定连接，所述悬臂梁由（100）型SOI硅片的顶层硅形成，所述悬臂梁顶端斜面为（111）晶面，并且，所述探针的高宽比为1-50。

2.一种如权利要求1所述的倾斜式超大高宽比AFM探针的制备方法，其特征在于，该方法为：

采用顶层硅厚度等于AFM探针悬臂梁厚度的（100）型SOI硅片为制备原料；

首先在SOI硅片的顶层硅上应用湿法刻蚀工艺形成AFM探针的悬臂梁；

之后在位于悬臂梁顶端斜面上对应AFM探针针尖的位置制备催化剂颗粒，所述悬臂梁顶端斜面为（111）晶面；

然后在光刻胶掩模的保护下，应用干法刻蚀工艺对SOI硅片的底层硅进行深硅刻蚀，直至完全露出SOI硅片的二氧化硅埋层，形成AFM探针的主体支撑结构部分；

最后应用硅纳米线生长工艺及锐化工艺形成AFM探针的针尖，即可得到目标产物。

3.根据权利要求2所述的一种倾斜式超大高宽比AFM探针的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

Ⅰ、以厚度等于悬臂梁厚度的（100）型SOI硅片为衬底，应用等离子体增强化学气相沉积工艺在顶层硅表面沉积1-2μm厚的二氧化硅掩模层，然后采用光刻工艺及湿法刻蚀工艺在顶层硅表面形成AFM探针的悬臂梁； 

Ⅱ、通过光刻工艺、金属蒸发工艺及剥离工艺，在悬臂梁顶端斜面对应AFM探针针尖的位置制备催化剂颗粒，所述悬臂梁顶端斜面为（111）晶面；

Ⅲ、在顶层硅表面涂覆厚度为5-10μm的光刻胶，以保护催化剂颗粒；并在SOI硅片的背面应用光刻工艺在底层硅上形成刻蚀窗口；

Ⅳ、以光刻胶为掩模，应用干法刻蚀工艺刻蚀SOI硅片的底层硅，直至完全露出SOI硅片的埋层，形成AFM探针的主体支撑结构部分，然后清洗SOI硅片正反两面的光刻胶；

Ⅴ、采用化学气相沉积工艺在设置催化剂颗粒的位置进行硅纳米线的生长；

Ⅵ、采用氧化锐化工艺对生长完成的硅纳米线进行氧化锐化，形成倾斜式针尖；

Ⅶ、采用氢氟酸去除暴露在顶层硅和底层硅外面的二氧化硅埋层以及二氧化硅掩模层，即可得到目标产物：倾斜式超大高宽比的AFM探针。

4.根据权利要求2或3所述的一种倾斜式超大高宽比AFM探针的制备方法，其特征在于：所述（100）型SOI顶层硅的厚度为1-3μm。

5.根据权利要求2或3所述的一种倾斜式超大高宽比AFM探针的制备方法，其特征在于：所述湿法刻蚀包括KOH刻蚀与TMAH刻蚀中的任何一种。

6.根据权利要求2或3所述的一种倾斜式超大高宽比AFM探针的制备方法，其特征在于：所述干法刻蚀工艺包括ICP干法刻蚀，RIE干法刻蚀和DRIE干法刻蚀中的任何一种。

7.根据权利要求2或3所述的一种倾斜式超大高宽比AFM探针的制备方法，其特征在于：所述催化剂颗粒为金颗粒。