一种用于扫描电容显微镜测试的探针镀层制备方法

本发明涉及纳米材料表征领域，尤其涉及一种用于扫描电容显微镜测试的探针镀层制备方法。

背景技术：

1、扫描电容显微镜（scm）是二维材料（如mos2）电学性能纳米级表征的重要手段。然而，传统纯pt探针在实际mos结构测试中存在显著局限性：虽然纯pt探针导电性良好，但在与hfo2等高k介质层结合时稳定性差。随着扫描次数增加，dc/dv振幅显著衰减（文献报道衰减可达50%以上），主要原因是衬底施加电压与mos2形成导电通路，引发严重电荷注入效应，导致c-v曲线失真、测试重复性差、失败率高。现有技术中虽有绝缘探针，但普遍牺牲了导电性或无法实现原子级均匀镀层，难以同时满足阻挡注入与维持电容敏感性的需求，极大限制了其在2d材料器件表征中的应用。

2、因此，现有技术有待于改进。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于用于扫描电容显微镜测试的探针镀层，旨在解决现有探针难以同时满足电荷阻挡注入与维持电容敏感性的需求的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供一种用于扫描电容显微镜测试的探针镀层制备方法，包括如下步骤：

4、s1、提供导电探针基底，采用原子层沉积工艺，将导电探针基底固定于原子层沉积设备的晶圆基座上；

5、s2、将铪源前驱体输送阀门组（valve bank）加热至120-140℃（用于汽化铪源前驱体）；将反应腔体（process chamber）加热至150-350℃；将固定所述导电探针基底的晶圆基座（wafer ped）加热至150-350℃；

6、s3、向反应腔体通入铪源前驱体，执行50-100次完整沉积循环，在导电探针基底表面沉积氧化铪阻挡层，得到所述的用于mos2扫描电容显微镜测试的hfo2镀层铂探针。

7、需要说明的是，本发明为采用原子层沉积工艺在导电探针基底制备氧化铪绝缘镀层。

8、可选地，所述铪源前驱体为四(二甲氨基)铪、四(乙基甲基氨基)铪或四(二乙氨基)铪。

9、可选地，所述导电探针基底为纯pt。其弹簧常数为22 n/m，频率为21 khz，长度为300μm，宽度为100μm，厚度为5μm，矩形实心线材。

10、可选地，所述氧化铪阻挡层的厚度为3-10nm。

11、可选地，单次所述完整沉积过程包括：单次所述完整沉积过程包括：铪源前驱体脉冲、氧化剂脉冲。

12、可选地，所述铪源前驱体脉冲时间为40-400ms，氧化剂脉冲时间为30-60ms。

13、可选地，所述氧化剂为h2o。

14、第二方面，本发明提供一种用于扫描电容显微镜测试的探针镀层，由所述的制备方法制备而成。

15、有益效果：本发明提供了一种用于扫描电容显微镜测试的探针镀层，本发明采用原子层沉积工艺，对原子层沉积设备进行精准分段控温，在导电探针基底表面制备厚度可控、台阶覆盖优异的超薄氧化铪hfo2阻挡层，本发明制备得到的用于扫描电容显微镜测试的探针镀层能同时满足电荷阻挡注入与维持电容敏感性的需求，多次扫描（200-1000s）中dc/dv振幅和电容信号稳定（平均值更高、标准差/阿尔佩偏差更小）。氧化铪hfo2阻挡层作为高k介质层，在测量时，可原位构建完整稳定的金属-氧化物-半导体（mos）测试结构，从物理隔离层面阻断探针与半导体裸表面之间的电荷注入通道，允许可靠c-v测量（偏压-3至0v下重复曲线一致）。cafm测试显示镀层完整（电流~pa级，噪声主导）。

1.一种用于扫描电容显微镜测试的探针镀层制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于扫描电容显微镜测试的探针镀层制备方法，其特征在于，所述铪源前驱体为四(二甲氨基)铪、四(乙基甲基氨基)铪或四(二乙氨基)铪。

3.根据权利要求1所述的一种用于扫描电容显微镜测试的探针镀层制备方法，其特征在于，所述导电探针基底为纯pt导电探针基底。

4.根据权利要求3所述的一种用于扫描电容显微镜测试的探针镀层制备方法，所述氧化铪阻挡层的厚度为3-10nm。

5.根据权利要求1所述的一种用于扫描电容显微镜测试的探针镀层制备方法，其特征在于，单次所述完整沉积过程包括：铪源前驱体脉冲、氧化剂脉冲。

6.根据权利要求5所述的一种用于扫描电容显微镜测试的探针镀层制备方法，其特征在于，所述铪源前驱体脉冲时间为40-400ms，氧化剂脉冲时间为30-60ms。

7.根据权利要求5所述的一种用于扫描电容显微镜测试的探针镀层制备方法，其特征在于，所述氧化剂为h2o。