随着集成电路技术的发展,器件性能的提高主要是通过不断缩小集成电路的特征尺寸。而当特征尺寸缩小到纳米尺度,出现了以下问题:(1)随着时钟频率和漏电流功耗的增加,功耗密度也随之增加,器件功耗的增大严重影响器件速度的提高。和传统的摩尔定律时代相比,在More Moore时代,IC技术的发展已从性能驱动走向功耗驱动、性能功耗比驱动。(2)器件的结构越来越复杂,器件结构和材料性能的联系、器件的失效机制等相关研究也存在着一定困难。一种方法是引入新的结构、机理和新的材料,就新材料而言,旨在找到高迁移率沟道材料。此外,纳米材料由于纳米粒子独特的量子效应,电场加载下会出现新的物理特性。如何定量描述电场加载下原子尺度各类效应的影响程度,是在未来器件设计中的关键。要获得原位、动态、电场作用下的一体化材料性能与显微结构间关系的信息,需要借助原位透射电子显微镜。但是,目前基于原位透射电镜的电学测试难以同时解决接触面积小、原位构建多电极器件、样品尺寸限制等问题。本文主要针对目前原位电学测试的不足之处,提出了一种基于微纳加工技术的纳米尺度多电极电学测试芯片的设计和制备,通过和堵片相键合来搭建一种原位纳米多电极电学测试平台,这一平台相比于传统设计,具有以下优势:(1)多电极的设计可以实现电子器件的原位构建,避免了非原位构建电子器件制样过程带来的损伤;(2)电极尺寸达到纳米尺度,减小了对样品尺寸的限制;(3)多电极接触使得接触面积比较大,有利于接触电阻的减小。本文提出的这一设计对于原位研究纳米材料/器件的电学性能随结构演变过程,实现纳米电子器件的原位构建和性能研究有重要的意义。本文的主要研究内容和结果如下:(1)首先,针对目前两种基于原位电镜进行电学测试的研究,提出了本文的原位电学测试芯片的结构设计。然后着重介绍了芯片的MEMS加工流程,并对涉及到的主要工艺进行了对比讨论,最后给出了经过上述工艺流片出来的电学芯片器件阵列及其表征结果,对于一次流片金属引线脱落的问题,分析原因并改进加工工艺。(2)鉴于现有工艺无法使得电学芯片多电极的加工达到纳米尺寸,于是在MEMS工艺的基础上进行纳米加工,利用聚焦离子束对流片后的芯片尖端电极进行刻蚀,通过尝试线切割和矩形切割的各种组合找到了一种效率高且精度高的切割方式,使得电极间隙稳定在了100nm以内。为验证聚焦离子束切割后的电极处于断开状态,利用Keithley Instrument 4200-SCS型半导体器件特性分析系统分别测试了探针空载、探针放置在单电极和双电极上的C-V曲线,测试发现,单电极阻值约为14欧,双端电极在施加电压小于阈值电压4.25V时断开,电压大于阈值电压时电极导通。(3)最后,本文又在现有的可以搭载碳膜封装液体腔的光堵片基础上,完成了堵片的设计加工,并实现对电学测试芯片和堵片在STM-TEM样品杆中的成功置入。