CN106206227B - 一种具备场效应晶体管功能的透射电镜样品台载样区 - Google Patents
一种具备场效应晶体管功能的透射电镜样品台载样区 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106206227B CN106206227B CN201610630623.6A CN201610630623A CN106206227B CN 106206227 B CN106206227 B CN 106206227B CN 201610630623 A CN201610630623 A CN 201610630623A CN 106206227 B CN106206227 B CN 106206227B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- drain
- pattern
- probe
- source electrode
- sio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 49
- 230000005669 field effect Effects 0.000 title claims abstract description 45
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 167
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 33
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 27
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 27
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 11
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 9
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 7
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 7
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 5
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims 1
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 7
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 abstract description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 32
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 32
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 9
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 8
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002389 environmental scanning electron microscopy Methods 0.000 description 4
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 description 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 description 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000002079 double walled nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000012636 effector Substances 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000008844 regulatory mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/20—Means for supporting or positioning the object or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
一种具备场效应晶体管功能的透射电镜样品台载样区，包括探针区域和空白区域，空白区域没有晶体管，只是覆盖有SiO2为绝缘层的Si衬底，探针区域包括不少于1个的探针，每个探针包括依次排列的不少于1个的场效应晶体管，每个场效应晶体管以Si为基底材料，SiO2作为绝缘层覆盖在Si基底层表面，栅极G位于Si基底层底部中心，源极S和漏极D位于SiO2绝缘层的上部，源极S与漏极D之间为沟道区，沟道区内放置待表征样品。本发明的优点是：适于表征的材料样品不仅是半导体材料，还可是导电材料和绝缘材料，能在晶体管中构成闭合回路，实现电学性能与结构变化的实时表征，为分析检测材料的结构与电学性能之间的关系提供了新手段。
Description
技术领域
本发明属于功能材料的电子显微学表征技术领域，特别涉及一种具备场效应晶体管功能的透射电镜样品台载样区及其制备方法。
背景技术
透射电子显微学技术是一种利用电子束作光源、电磁场作为透镜、用于表征材料表面及内部结构的先进技术。可供透射电镜表征的材料有很多种，有金属材料、非金属材料、小到几十纳米的粉末颗粒、只有几个纳米厚的薄膜、生物等材料。透射电子显微学技术为探究这些材料的结构信息、揭示材料优异性能的结构调节机制、设计和制备具备优异性能的纳米材料和器件以及解释生命的起源提供了可能，具备广泛的应用前景，参见Chun-Lin Jia,KnutW.Urban,Marin Alexe,et al.,Science.331,1420-1423(2011)；Xiao-chenBai,Chuangye Yan,Guanghui Yang,et al.,Nature.525,212-217(2015)。由于透射电镜设备本身改造难度和成本较高，其电子束的穿透能力有限，以及样品表征环境的多样性需求(例如需要在一定高温环境、气体环境、偏压条件进行原位结构的表征)，参见G.Divitini,S.Cacovich,F.Matteocci,et al.,Nature Energy.15012(2015)；JianXie,FangfangTu,Qingmei Su,et al.,Nano Energy.5,122-131(2014)，所以制备出好的透射电镜样品及设计出先进的样品台载样区成为了透射电镜表征结果好坏的关键因素之一。
为了使电子束穿透材料样品、进而成为携带样品信息的透射电子束，需要将被表征的材料制备成对电子束透明(厚度小于50nm)、表面平整、稳定、易于放置、耐电子束轰击、不易挥发、不失真、无放射性的样品。不同的材料，制备适于电镜表征样品的方式也不相同。目前的制备方法有机械研磨减薄、电解液双喷减薄、离子减薄、聚焦离子束切割加工减薄等。但对于透射电镜表征材料的多样化特点，以上方法并不能完全满足，例如，对于场效应晶体管(利用电场效应控制电路通道中电流的一种半导体器件)材料，它们所在的晶体管尺寸一般比较大，对电子束不透明，而电镜样品通常被要求为直径不大于3mm、或者附着在直径大小为3mm的载网上，其中能被电子束穿透的区域的厚度为50nm以下。若采用前述所提方法对晶体管材料制备透射电镜样品，就必须把这些材料从晶体管中取出来，这样就会使得它们离开晶体管的工作环境、无法体现原本的性能，进而无法将它们的结构和性能直接联系起来。因此，研发能够配合材料组成晶体管环境的样品台或者样品台载样区就显得尤为重要了。
为了保证在研究材料的结构时使其处在真实存在或者工作环境中，DENSsolution、Fischione、FEI等国外公司正致力于开发设计出特殊的透射电镜样品台或其载样区。目前，它们已开发设计出多种的载样区及配合使用的样品台，例如原位加热(参见KRPatent:KR20120068496)、原位应力拉伸、原位气体环境、原位液体环境(参见USPatent:WO2013KR10219)、原位偏压-加热等载样区及配套的样品杆，参见Jens Kling,Christian D.Damsgaard,Thomas W.Hansen&Jakob B.Wagner,ScienceDirect.99,261-266(2016)。这些新型载样区和样品台的开发设计，极大地促进了透射电子显微学原位技术的发展，促使人们可以研究温度、应力、气体环境、液体环境、偏压环境对材料样品结构的直接影响。其中的偏压载样区是在透射电镜中利用导电电极给样品材料的两端加电压，从而在用透射电镜表征样品的内部结构的同时测量样品的V-I曲线(即伏安曲线)。但对于场效应晶体管的材料，这种载样区及前述其它载样区和样品台并不能提供电场效应以营造晶体管工作环境，进而无法利用透射电镜探究该类材料在晶体管工作环境下的结构变化及结构—性能关系。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种具备场效应晶体管功能的透射电镜样品台载样区及其制备方法，本发明可以使载样区与样品构成一个在透射电镜中具备场效应功能的晶体管器件，通过加栅极电压(亦即门极电压)可以使该晶体管实现工作的状态；并且通过晶体管内部的空隙，可以使电子束穿透要表征的样品，在晶体管工作的同时实时监控样品的结构变化、从而研究样品的结构和其晶体管性能之间的关系。此样品台载样区并不局限于表征半导体材料，还可以用于判断导电材料是否是金属性，并测量其V-I曲线，同时获取其实时结构的变化；也可以表征绝缘材料，在测量其击穿电流的同时，获取结构变化。
本发明的技术方案：
一种具备场效应晶体管功能的透射电镜样品台载样区，包括探针区域和空白区域，其中空白区域没有晶体管，只是覆盖有SiO2为绝缘层的Si衬底，目的是为了方便夹取、移动载样区；探针区域包括不少于1个的探针，每个探针包括依次排列的不少于1个的场效应晶体管，每个场效应晶体管以Si为基底材料，SiO2作为绝缘层覆盖在Si基底层表面，栅极G位于Si基底层底部中心，源极S和漏极D位于SiO2绝缘层的上部，源极S与漏极D之间为沟道区，沟道区内放置待表征样品；所述源极、漏极和栅极的材料为Pt、Al、Cu、Au或多晶硅。
所述透射电镜样品台载样区为矩形，边长为1-15mm、厚度为0.1-2mm；Si基底层厚度为0.1-2mm；SiO2绝缘层的厚度为10-1000nm；切割出的探针长度为载样区对应边长的1/3-2/3，剩余部分作为空白区域用于方便移、取载样区；探针上场效应晶体管的表面为边长为10-150μm的矩形；刻蚀后沉积的源极S、漏极D、栅极G的尺寸不超过50μm，深度不超过Si基底层或SiO2绝缘层的厚度；源极和漏极之间的沟道区宽度为0.1-70μm，源极和漏极之间的距离要大于沟道区宽度，以保证有氧化层覆盖在源极和漏极周围。
一种所述具备场效应晶体管功能的透射电镜样品台载样区的制备方法，包括如下步骤：
1)在Si基底层上加热生长一层10-1000nm厚的SiO2绝缘层，形成覆盖有SiO2氧化层的Si片衬底；
2)用光刻和刻蚀将SiO2绝缘层刻蚀成与最终电极形状一样的图案，其中，源极图案和漏极图案之间的距离为0.1-70μm；
3)刻蚀出一排排的源极图案、漏极图案和栅极图案之间的空隙和缺口，源极和漏极之间的空隙为0.1-70μm，每一排电极占整个载样区边长的1/3-2/3；
4)在源极图案、漏极图案和栅极图案上沉积金属电极，作为源极、漏极和栅极三个电极，制得载样区；
5)用金刚石锯将上述含有电极的载样区部分切割成探针，不含电极部分作为空白区域以方便移、取载样区；
6)将上述制得的探针通过超声波震荡或氧气等离子体的方法清洗后，制得透射电镜样品台载样区。
经过上述步骤可以制得的具备场效应晶体管功能的透射电镜样品台载样区，然后将需要表征的样品搭在载样区的源、漏极之间，形成晶体管的导电沟道，这样就构成具备场效应功能的晶体管。
本发明的工作机理：
需要表征的半导体性碳纳米管(CNT)(以CNT样品为例，也可以是其他半导体材料)搭在本发明的透射电镜样品台载样区上，并悬在源极S和漏极D之间、形成晶体管的沟道区，通过给栅极G加压，就可以对碳纳米管施加电场效应、使其处于晶体管工作的状态；由于碳纳米管本身很细，加上周围没有其它材料遮挡，就可以在晶体管工作的同时利用透射电镜进行结构表征了。
本发明的优点是：
将需要透射电镜表征的样品的两端分别与载样区的源极和漏极相连，同时，载样区提供与样品相距有空隙的山脊，从而构成具备场效应的晶体管，因而不必花高额的设计成本和精力用于改造透射电镜本身的功能，也实现了偏压载样区所不具备的场效应功能，使得透射电镜能够实时的表征材料在晶体管正常工作状态下的结构变化。
附图说明
图1是包含有5个探针的具备场效应晶体管功能的透射电镜样品台载样区的光学照片。
图2是将图1中的探针掰下、包裹在透射电镜微栅中的光学照片。
图3(a)为图1中载样区的扫描电镜形貌像，(b)为图(a)中探针上矩形框所示区域的高倍扫描电镜形貌像。
图4(a)为具备场效应晶体管功能的透射电镜载样区的俯视结构示意图；(b)为4(a)图中虚线框内所示的晶体管的侧面结构示意图，图中：S代表源极的位置，D代表漏极的位置，G代表栅极的位置。
图5(a)为在探针上的晶体管中放入一根碳纳米管(CNT)的扫描电镜形貌像，其中的S、D、G是源极、漏极、栅极的简记；(b)为另一个晶体管中放入CNT后的扫描电镜形貌像，其中的插图是CNT的放大像(该CNT为三壁碳纳米管，又可简记为TWNT)。
图6为将图5a中的需要表征的半导体性双壁碳纳米管(CNT)经图2所示处理后放入透射电镜中表征得到的高分辨透射电镜像。
图7为将图5b中的需要表征的半导体性三壁碳纳米管(CNT)经图2所示处理后放入透射电镜中表征的到的高分辨透射电镜像。
图8为图7中需要表征的半导体性碳纳米管(CNT)被晶体管结构测得的电学性能曲线。
具体实施方式
通过以下实施例来进一步说明本发明。实施例仅仅是示例性的，而非限制性的。
实施例1：
基于尺寸为10mmX10mm、Pt电极、5个探针的具备场效应晶体管功能的透射电镜样品台载样区的制备：
用浓度为98％的酒精溶液清洗Si基底表面，再用高纯氮气吹干净，用加热生长的方法，在其表面生长一层80nm厚的SiO2绝缘层，形成覆盖有SiO2氧化层的Si片衬底；用光刻和刻蚀将SiO2绝缘层刻蚀成与最终电极形状一样的图案，其中，源极图案和漏极图案之间的距离为2μm；刻蚀出源极图案、漏极图案和栅极图案之间的空隙和缺口；在源极图案、漏极图案和栅极图案上沉积Pt电极，作为源极、漏极和栅极这三个电极；用金刚石锯将载样区切割成探针，获得如图1、3、4和5所示的探针结构，每个探针上有场效应晶体管结构；使用化学气相沉积方法在探针中的晶体管上直接生长需要表征的半导体性三壁碳纳米管(CNT)，如图5所示；将探针从Si片掰下，用透射电镜微栅包住，如图2所示，这样的探针及其上的场效应晶体管、需要表征的半导体性碳纳米管(CNT)就可以放入透射电镜中进行表征。
图6和7是图5a和5b中的场效应晶体管及其CNT放入透射电镜中后获得的CNT的高分辨透射电镜照片，从而展示CNT的结构，同时可以用场效应晶体管结构测得需要表征的半导体性碳纳米管(CNT)的晶体管电学性能曲线，如图8所示，图中表明：随着栅极电压的改变，源极和漏极之间的电流能发生显著的变化。这样就可以进而分析CNT的结构和电学性能之间的关系。
实施例2：
基于尺寸为5mmX5mm、Cu电极、3个探针的具备场效应晶体管功能的透射电镜样品台载样区的制备：
用浓度为98％的酒精溶液清洗Si基底表面，再用高纯氮气吹干净，用加热生长的方法，在其表面生长一层70nm厚的SiO2绝缘层，形成覆盖有SiO2氧化层的Si片衬底；用光刻和刻蚀将SiO2绝缘层刻蚀成与最终电极形状一样的图案，其中，源极图案和漏极图案之间的距离为6μm；刻蚀出源极图案、漏极图案和栅极图案之间的空隙和缺口；在源极图案、漏极图案和栅极图案上沉积Cu电极，作为源极、漏极和栅极这三个电极；用金刚石锯将载样区切割出3个探针，每个探针上有多个场效应晶体管结构；使用化学气相沉积方法在探针中的晶体管上直接生长被表征的材料；将探针从Si片掰下，用透射电镜微栅包住，这样的探针及其上的场效应晶体管、需要表征的半导体性碳纳米管(CNT)就可以放入透射电镜中进行表征。
实施例3：
基于尺寸为6mmX6mm、Au电极、4个探针的具备场效应晶体管功能的透射电镜样品台载样区的制备：
用浓度为98％的酒精溶液清洗Si基底表面，再用高纯氮气吹干净，用加热生长的方法，在其表面生长一层60nm厚的SiO2绝缘层，形成覆盖有SiO2氧化层的Si片衬底；用光刻和刻蚀将SiO2绝缘层刻蚀成与最终电极形状一样的图案，其中，源极图案和漏极图案之间的距离为8μm；刻蚀出源极图案、漏极图案和栅极图案之间的空隙和缺口；在源极图案、漏极图案和栅极图案上沉积Au电极，作为源极、漏极和栅极这三个电极；用金刚石锯将载样区切割出4个探针，每个探针上有多个场效应晶体管结构；使用化学气相沉积方法在探针中的晶体管上直接生长被表征的材料；将探针从Si片掰下，用透射电镜微栅包住，这样的探针及其上的场效应晶体管、需要表征的半导体性碳纳米管(CNT)就可以放入透射电镜中进行表征。
实施例4：
基于尺寸为3mmX3mm、Al电极、2个探针的具备场效应晶体管功能的透射电镜样品台载样区的制备：
用浓度为98％的酒精溶液清洗Si基底表面，再用高纯氮气吹干净，用加热生长的方法，在其表面生长一层50nm厚的SiO2绝缘层，形成覆盖有SiO2氧化层的Si片衬底；用光刻和刻蚀将SiO2绝缘层刻蚀成与最终电极形状一样的图案，其中，源极图案和漏极图案之间的距离为10μm；刻蚀出源极图案、漏极图案和栅极图案之间的空隙和缺口；在源极图案、漏极图案和栅极图案上沉积Al电极，作为源极、漏极和栅极这三个电极；用金刚石锯将载样区切割出2个探针，每个探针上有多个场效应晶体管结构；使用化学气相沉积方法在探针中的晶体管上直接生长被表征的材料；将探针从Si片掰下，用透射电镜微栅包住，这样的探针及其上的场效应晶体管、需要表征的半导体性碳纳米管(CNT)就可以放入透射电镜中进行表征。
实施例5：
基于尺寸为8mmX8mm、多晶硅电极、4个探针的具备场效应晶体管功能的透射电镜样品台载样区的制备：
用浓度为98％的酒精溶液清洗Si基底表面，再用高纯氮气吹干净，用加热生长的方法，在其表面生长一层40nm厚的SiO2绝缘层，形成覆盖有SiO2氧化层的Si片衬底；用光刻和刻蚀将SiO2绝缘层刻蚀成与最终电极形状一样的图案，其中，源极图案和漏极图案之间的距离为12μm；刻蚀出源极图案、漏极图案和栅极图案之间的空隙和缺口；在源极图案、漏极图案和栅极图案上沉积多晶硅电极，作为源极、漏极和栅极这三个电极；用金刚石锯将载样区切割出4个探针，每个探针上有多个场效应晶体管结构；使用化学气相沉积方法在探针中的晶体管上直接生长被表征的材料；将探针从Si片掰下，用透射电镜微栅包住，这样的探针及其上的场效应晶体管、需要表征的半导体性碳纳米管(CNT)就可以放入透射电镜中进行表征。
Claims (3)
1.一种具备场效应晶体管功能的透射电镜样品台载样区，其特征在于：包括探针区域和空白区域，其中空白区域没有晶体管，只是覆盖有SiO2为绝缘层的Si衬底，目的是为了方便夹取、移动载样区；探针区域包括不少于1个的探针，每个探针包括依次排列的不少于1个的场效应晶体管，每个场效应晶体管以Si为基底材料，SiO2作为绝缘层覆盖在Si基底层表面，栅极G位于Si基底层底部中心，源极S和漏极D位于SiO2绝缘层的上部，源极S与漏极D之间为沟道区，沟道区内放置待表征样品，该待表征样品既是要在源极和漏极间形成沟道的材料、也是被测试的材料，而源极、漏极和栅极即是对待表征样品进行测试的电极；所述源极、漏极和栅极的材料为Pt、Al、Cu、Au或多晶硅。
2.根据权利要求1所述具备场效应晶体管功能的透射电镜样品台载样区，其特征在于：所述透射电镜样品台载样区为矩形，边长为1-15mm、厚度为0.1-2mm；Si基底层厚度为0.1-2mm；SiO2绝缘层的厚度为10-1000nm；切割出的探针长度为载样区对应边长的1/3-2/3，剩余部分作为空白区域用于方便移、取载样区；探针上场效应晶体管的表面为边长为10-150μm的矩形；刻蚀后沉积的源极S、漏极D、栅极G的尺寸不超过50μm，深度不超过Si基底层或SiO2绝缘层的厚度；源极和漏极之间的沟道区宽度为0.1-70μm，源极和漏极之间的距离要大于沟道区宽度，以保证有氧化层覆盖在源极和漏极周围。
3.一种如权利要求1所述具备场效应晶体管功能的透射电镜样品台载样区的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)在Si基底层上加热生长一层10-1000nm厚的SiO2绝缘层，形成覆盖有SiO2氧化层的Si片衬底；
2)用光刻和刻蚀将SiO2绝缘层刻蚀成源极图案和漏极图案，其中，源极图案和漏极图案之间的距离为0.1-70μm；
3)刻蚀出一排排的源极图案、漏极图案和栅极图案之间的空隙，其中相邻的一个源极图案、一个漏极图案和一个栅极图案为一组图案，每一组图案之间共同存在一个空隙，该空隙在源极图案和漏极图案之间，宽度为0.1-70μm，每一排电极占整个载样区边长的1/3-2/3；
4)在源极图案、漏极图案和栅极图案上沉积金属电极，作为源极、漏极和栅极三个电极，制得载样区；
5)用金刚石锯将上述步骤4)中制得的载样区部分切割成探针，不含电极部分作为空白区域以方便移、取载样区；
6)将制得的上述探针通过超声波震荡或氧气等离子体的方法清洗后，制得透射电镜样品台载样区。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610630623.6A CN106206227B (zh) | 2016-08-02 | 2016-08-02 | 一种具备场效应晶体管功能的透射电镜样品台载样区 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610630623.6A CN106206227B (zh) | 2016-08-02 | 2016-08-02 | 一种具备场效应晶体管功能的透射电镜样品台载样区 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106206227A CN106206227A (zh) | 2016-12-07 |
| CN106206227B true CN106206227B (zh) | 2018-01-09 |
Family
ID=57497191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610630623.6A Expired - Fee Related CN106206227B (zh) | 2016-08-02 | 2016-08-02 | 一种具备场效应晶体管功能的透射电镜样品台载样区 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106206227B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108802076A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-11-13 | 黄淮学院 | 一种制备纯钛及钛合金ebsd样品的电解抛光方法 |
| CN111474195B (zh) * | 2020-04-14 | 2021-10-22 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种自对准式原位表征芯片及其制备和使用方法 |
| CN112129786A (zh) * | 2020-10-20 | 2020-12-25 | 厦门大学 | 一种透射电镜高分辨原位悬空式温差加压芯片及其制备方法 |
| CN113218977A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-08-06 | 苏州鲲腾智能科技有限公司 | 原位观察集成电路结构及其演变的透射电镜样品制备方法 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1461350A (zh) * | 2001-04-23 | 2003-12-10 | 三星电子株式会社 | 包含mosfet分子检测芯片和采用该芯片的分子检测装置以及使用该装置的分子检测方法 |
| WO2006015167A2 (en) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Tem mems device holder and method of fabrication |
| JP2006120391A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Sii Nanotechnology Inc | Ｍｅｍｓで作製する常閉型微小サンプルホルダ |
| CN101051037A (zh) * | 2006-04-03 | 2007-10-10 | 三星电子株式会社 | 使用场效应晶体管检测生物分子的方法 |
| EP1863066A1 (en) * | 2006-05-29 | 2007-12-05 | FEI Company | Sample carrier and sample holder |
| JP2009156678A (ja) * | 2007-12-26 | 2009-07-16 | Aoi Electronics Co Ltd | 微小試料台集合体の製造方法、微小試料台の製造方法および試料ホルダの製造方法 |
| CN203644726U (zh) * | 2013-10-14 | 2014-06-11 | 东南大学 | 一种原位测量纳米器件的透射电镜样品台 |
| CN104792583A (zh) * | 2014-01-17 | 2015-07-22 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种tem样品的制备方法 |
| WO2015134575A1 (en) * | 2014-03-04 | 2015-09-11 | University Of Washington | Thin-ice grid assembly for cryo-electron microscopy |
| CN105021683A (zh) * | 2015-06-05 | 2015-11-04 | 东南大学 | 面向生物分子检测的二硫化钼场效应晶体管的制作方法 |
| CN105489462A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-04-13 | 华东理工大学 | 一种透射电子显微镜用超薄原位液体样品室及其辅助安装装置和安装方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100366701B1 (ko) * | 1999-11-09 | 2003-01-06 | 삼성전자 주식회사 | 전계 효과 트랜지스터 채널 구조가 형성된 스캐닝 프로브마이크로스코프의 탐침 및 그 제작 방법 |
| US7842920B2 (en) * | 2006-12-14 | 2010-11-30 | Dcg Systems, Inc. | Methods and systems of performing device failure analysis, electrical characterization and physical characterization |
| EP2942801A1 (en) * | 2009-09-24 | 2015-11-11 | Protochips, Inc. | Methods of using temperature control devices in electron microscopy |
| WO2012016198A2 (en) * | 2010-07-30 | 2012-02-02 | Pulsetor, Llc | Electron detector including an intimately-coupled scintillator-photomultiplier combination, and electron microscope and x-ray detector employing same |
| US20150137003A1 (en) * | 2013-11-21 | 2015-05-21 | United Microelectronics Corp. | Specimen preparation method |
-
2016
- 2016-08-02 CN CN201610630623.6A patent/CN106206227B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1461350A (zh) * | 2001-04-23 | 2003-12-10 | 三星电子株式会社 | 包含mosfet分子检测芯片和采用该芯片的分子检测装置以及使用该装置的分子检测方法 |
| WO2006015167A2 (en) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Tem mems device holder and method of fabrication |
| JP2006120391A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Sii Nanotechnology Inc | Ｍｅｍｓで作製する常閉型微小サンプルホルダ |
| CN101051037A (zh) * | 2006-04-03 | 2007-10-10 | 三星电子株式会社 | 使用场效应晶体管检测生物分子的方法 |
| EP1863066A1 (en) * | 2006-05-29 | 2007-12-05 | FEI Company | Sample carrier and sample holder |
| CN101082593A (zh) * | 2006-05-29 | 2007-12-05 | Fei公司 | 样品托架和样品支座 |
| JP2009156678A (ja) * | 2007-12-26 | 2009-07-16 | Aoi Electronics Co Ltd | 微小試料台集合体の製造方法、微小試料台の製造方法および試料ホルダの製造方法 |
| CN203644726U (zh) * | 2013-10-14 | 2014-06-11 | 东南大学 | 一种原位测量纳米器件的透射电镜样品台 |
| CN104792583A (zh) * | 2014-01-17 | 2015-07-22 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种tem样品的制备方法 |
| WO2015134575A1 (en) * | 2014-03-04 | 2015-09-11 | University Of Washington | Thin-ice grid assembly for cryo-electron microscopy |
| CN105021683A (zh) * | 2015-06-05 | 2015-11-04 | 东南大学 | 面向生物分子检测的二硫化钼场效应晶体管的制作方法 |
| CN105489462A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-04-13 | 华东理工大学 | 一种透射电子显微镜用超薄原位液体样品室及其辅助安装装置和安装方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106206227A (zh) | 2016-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hui et al. | Scanning probe microscopy for advanced nanoelectronics | |
| CN106206227B (zh) | 一种具备场效应晶体管功能的透射电镜样品台载样区 | |
| Kale et al. | Understanding the charge transport mechanisms through ultrathin SiOx layers in passivated contacts for high-efficiency silicon solar cells | |
| Hui et al. | Synthesis of large-area multilayer hexagonal boron nitride sheets on iron substrates and its use in resistive switching devices | |
| US8872154B2 (en) | Field effect transistor fabrication from carbon nanotubes | |
| CN102788723B (zh) | 一种用于原位电学测试的透射电镜样品的制备方法 | |
| JP5639063B2 (ja) | 横方向成長半導体ナノワイヤの製造方法とその方法により得られたトランジスタ | |
| CN101638781B (zh) | 一种在阵列式排列的微腔结构中直接加热金属膜生长氧化物纳米线的方法及应用 | |
| Liu et al. | Direct Growth of Perovskite Crystals on Metallic Electrodes for High‐Performance Electronic and Optoelectronic Devices | |
| CN103808540A (zh) | 透射电子显微镜样品的制作方法 | |
| Lord et al. | ZnO nanowires with Au contacts characterised in the as-grown real device configuration using a local multi-probe method | |
| Qian et al. | Heterogeneous optoelectronic characteristics of Si micropillar arrays fabricated by metal-assisted chemical etching | |
| Clericò et al. | Electron beam lithography and its use on 2D materials | |
| Prosa et al. | Characterization of dilute species within CVD‐grown silicon nanowires doped using trimethylboron: protected lift‐out specimen preparation for atom probe tomography | |
| Dhungana et al. | Self-catalyzed InAs nanowires grown on Si: the key role of kinetics on their morphology | |
| Xu et al. | A platform for in-situ multi-probe electronic measurements and modification of nanodevices inside a transmission electron microscope | |
| Shimizu et al. | Crystallite distribution analysis based on hydrogen content in thin-film nanocrystalline silicon solar cells by atom probe tomography | |
| Murray et al. | Direct-write formation of integrated bottom contacts to laser-induced graphene-like carbon | |
| Ji et al. | A comprehensive FIB lift-out sample preparation method for scanning probe microscopy | |
| CN108138317A (zh) | 一种二维材料的缺陷识别方法以及一种基于二维材料的器件的制备方法 | |
| Zhao et al. | High-throughput methods for evaluating the homogeneity of carbon nanotubes and graphene | |
| Goyal et al. | Directed self-assembly of individual vertically aligned carbon nanotubes | |
| Graves | Synthesis of Graphene Using Plasma Etching and Atmospheric Pressure Annealing: Process and Sensor Development | |
| Subramanian | Engineering Epitaxial Graphene-based 2D Heterojunctions for Electronic and Optoelectronic Applications | |
| Sun et al. | The field emission of carbon-in-Al4O4C nanoneedles and its failure mechanism: high-field induced shell cracking and chemical decomposition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180109 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |