[实用新型]具有超薄氮化硅观察窗口的TEM液体测试芯片

说明书

本实用新型公开了一种具有超薄氮化硅观察窗口的TEM液体测试芯片。所述测试芯片包括：隔离层、第一绝缘膜、第二绝缘膜、上芯片、下芯片以及支撑层；所述上芯片具有朝向下芯片凸起的凸台，所述凸台具有第一通孔，所述第一绝缘膜覆盖凸台的表面及第一通孔在凸台表面上的开口；所述下芯片具有第二通孔，所述第二绝缘膜覆盖第二通孔在下芯片表面上的开口；所述支撑层夹设在上芯片、下芯片之间，使上芯片的凸台卡设至支撑层形成的凹槽中，形成封闭的检测腔室。第一通孔与第二通孔垂直相交设置，所述隔离层夹设在第一、二绝缘膜之间。本实用新型采用光刻胶在下芯片上形成凹槽结构，可以有效避免因湿法腐蚀对LPCVD沉积设备造成的金属离子污染。

技术领域

本实用新型涉及一种TEM液体测试芯片，尤其是涉及一种具有超薄氮化硅观察窗口的TEM液体测试芯片，属于透射电镜测试器件技术领域。

背景技术

随着物体表征科学和技术的不断进步，以电子束为光源的透射电子显微镜(TEM)以其超高的分辨率(≥0.2nm)成为获取材料化学成分、晶格结构和高分辨图像的重要工具。同时，为了保证TEM观察室内超高的真空环境，一般的TEM检测手段是不允许液体样品进入的，只有类似离子液体的不易挥发的液体样品才可以。但是在许多化学和生物实验中，需要在一般的液体环境中对材料和生物细胞等进行观测。为了解决这一难题，国外研究者采用O型橡胶圈(或环氧树脂)将芯片和特制TEM样品杆紧密连接在一起，并通过特制TEM样品杆将待测液体样品通入芯片中的方式实现了对液体样品的封存观测。但是这一方案也存在着成本价高(购买特定样品杆)和漏液风险大(封存的液体较多) 的问题。

为了解决液体样品观测的局限性并进一步降低成本，在本案发明人已申请的专利(CN106290411A)中，公开了一种原位固-液相界面化学反应的自对准装置，其中包含了一种可封装微量液体进行TEM原位测试的液体芯片结构，如图1所示，其包括上芯片100'、下芯片200'、硅201'、氮化硅300'、金400'，该结构突破了电镜真空环境对液体样品检测的限制，极有效地扩展了电子显微镜的应用。在该专利中，本案发明人利用半导体微纳加工工艺制备了具有氮化硅薄膜做电子显微镜观测窗口的液体芯片。该液体芯片分为上、下芯片两部分，使用时现在下芯片凹槽中滴入待观测液体，然后将上芯片盖在下芯片上，上芯片的下部凸起正好嵌入下芯片的凹槽中使多余的液体从侧边排除，芯片中间留下由金属层厚度控制的液体观测层。电子显微镜中的电子束可以通过上下芯片中间的氮化硅窗口对封存的液体进行观测。

上述现有技术虽然有效解决了TEM中液体观测的局限性和成本太高的问题，但是在其生产中也存在一定的问题。

1.在现有技术中，下芯片的生产过程需要先在硅片正面湿法腐蚀出100μm的凹槽然后利用LPCVD在凹槽底部生长一层低应力氮化硅薄膜作为下芯片的观察窗口材料，最后通过在硅片背面再次腐蚀100μm深的凹槽形成悬空的氮化硅薄膜做观察窗。但是，在硅片的腐蚀过程中，通常用的氢氧化钠或氢氧化钾腐蚀液很容易在硅片上产生金属离子残留，从而对LPCVD设备造成污染。

2.下芯片湿法腐蚀形成的凹槽底部与初始的双抛硅片表面相比，硅表面粗糙度比较大，导致LPCVD沉积的氮化硅薄膜粗糙度也比较大，因此不适于减薄形成厚度更薄的均匀一致的超薄氮化硅膜观察窗口，也不利于液体芯片检测性能的进一步提升。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种具有超薄氮化硅观察窗口的TEM液体测试芯片，以克服现有技术中的不足。

为实现前述目的，本实用新型采用的技术方案包括：

本实用新型实施例提供了一种具有超薄氮化硅观察窗口的TEM液体测试芯片，其包括：隔离层、第一绝缘膜、第二绝缘膜、上芯片、下芯片以及支撑层；

所述上芯片具有朝向所述下芯片凸起的凸台，所述凸台中具有第一通孔，所述第一绝缘膜覆盖所述凸台的表面及所述第一通孔在所述凸台的表面上的开口；