[发明专利]一种透射/扫描电镜力、热耦合场加载的原位实验平台

权利要求书

1.一种透射/扫描电镜力-热耦合场加载的原位实验平台，其特征在于：包括衬底、加热区、质量块、热沉梁、驱动梁和位移标定梁；其中，衬底用于承载压焊区、连接支撑质量块和加热区；加热区包括加热平台和引线梁两部分；加热平台为三角形，位于器件中心区域，加热区一端搭载样品，另一端连接质量块，加热上表面附有加热电阻和测温电阻；两组驱动梁分别位于质量块与加热区相反的一侧末端，采用电热驱动梁驱动；驱动梁上表面有两层金属薄膜，靠近衬底的下表层为金属粘附层，上表层为金属加热层；质量块为两条矩形平板，连接加热区、热沉梁、驱动梁和位移标定梁；热沉梁为多组矩形梁，位于加热区和驱动梁之间，连接质量块与衬底；位移标定梁为多条梁，位于质量块末端靠近驱动梁，连接质量块与衬底；器件整体呈对称关系，加热区、质量块、热沉梁、驱动梁和位移标定梁都是左右对称分布的，并且热沉梁、驱动梁和位移标定梁关于质量块上下对称分布。

2.根据权利要求1所述的一种透射/扫描电镜力-热耦合场加载的原位实验平台，其特征在于：所述的衬底厚度为440～480μm，外框长度和宽度分别为2.9～3.1mm。

3.根据权利要求1所述的一种透射/扫描电镜力-热耦合场加载的原位实验平台，其特征在于：衬底上表面有矩形压焊区，其为两层金属层，由下至上分别是铂和金，加热区的压焊区长度和宽度为150～200μm，驱动梁的压焊区长度和宽度为200～420μm。

4.根据权利要求1所述的一种透射/扫描电镜力-热耦合场加载的原位实验平台，其特征在于：所述的加热平台厚度为10～100μm，上表面通过半导体刻蚀工艺制备出加热薄膜和测温薄膜；该薄膜由两层金属薄膜组成，成分与驱动梁表面薄膜成分相同；薄膜宽度和厚度分别为6～10μm和200～500nm；引线梁为八条矩形块，连接加热平台和衬底，表面有金属导线。

5.根据权利要求1所述的一种透射/扫描电镜力-热耦合场加载的原位实验平台，其特征在于：所述的质量块厚度为60～100μm。

6.根据权利要求1所述的一种透射/扫描电镜力、热耦合场加载的原位实验平台，其特征在于：所述的热沉梁为四对矩形块，其厚度为60～100μm。

7.根据权利要求1所述的一种透射/扫描电镜力、热耦合场加载的原位实验平台，其特征在于：所述的驱动梁为与器件一体的V型梁；驱动梁为5～10对与中心支撑部分长度方向成85～88°夹角的倾斜梁，其厚度为60～100μm；驱动梁一端连接衬底，另一端连接质量块。

8.根据权利要求1所述的一种透射/扫描电镜力、热耦合场加载的原位实验平台，其特征在于：所述的位移标定梁厚度为60～100μm，两端分别连接衬底和质量块。

9.制备如权利要求1所述的一种透射/扫描电镜力、热耦合场加载的原位实验平台的方法，其特征在于：该平台的制备共经6次光刻完成；首先衬底进行热氧化，然后在其上表面溅射金属粘附层和金属电阻涂层，并进行第一次光刻，去除多余金属形成引线梁上的导线；随后进行第二次光刻，通过掩模版直接在引线梁和压焊区上方蒸发或溅镀金属；接着应用等离子体增强化学气相沉积技术，在衬底表面生长绝缘层，并进行第三次光刻，去除压焊区表面绝缘层形成压焊区；然后进行第四次光刻，形成衬底正面镂空区域；随后进行第五次光刻，形成完整悬空图形结构，包括加热区、质量块、热沉梁、驱动梁和位移标定梁；最后进行第六次光刻，对加热区的反面进行硅的减薄。