具有电阻性尖端的半导体探针及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种具有电阻性尖端的半导体探针以及所述半导体探针的制造方法。所述半导体探针包括：电阻性尖端，其掺有第一杂质，且其顶部掺有低浓度的第二杂质，所述第二杂质与所述第一杂质极性相反，其中在所述电阻性尖端的斜面上形成掺有高浓度第二杂质的第一和第二半导体电极区；形成于所述电阻性尖端上的电介质层；电场屏蔽件，其形成于所述电介质层上，且连同所述电介质层一起在所述电阻性尖端的顶部上形成平面；以及具有末端的悬臂，所述电阻性尖端位于所述末端上。

【技术实现步骤摘要】

根据本专利技术的设备和方法涉及具有电阻性尖端(resistive tip)的半导体 探针及其制造方法，更具体而言，涉及一种半导体探针及其制造方法，该半 导体探针中保护电阻性尖端的电介质层和用于提高分辨率的电场屏蔽件在 所述电阻性尖端的顶部上形成平面。
技术介绍
随着对诸如移动通讯终端和个人数字助理的小型电子装置的需求的增 大，出现了对超小型高度集成的记录介质的需求。但是，由于现有技术硬盘 难以实现进一步的小型化，且快闪存储器也难以实现更高的集成，所以正在 研究扫描探针存储作为 一种替代的信息存储方法。扫描探针被用于各种扫描探针显微镜(SPM )技术。这些技术的例子包 括通过4全测根据施加于扫描探针和样品之间的电压差而流动的电流来生成 信息的扫描隧道显微镜(STM)、利用扫描探针和样品之间的原子力的原子 力显微镜(AFM)、利用样品的磁场和磁化的扫描探针之间的磁力的磁力显 微镜(MFM)、克服可见光的分辨率限制的扫描近场光学显微镜(SNOM)、 以及利用样品和扫描探针之间的静电荷的静电力显微镜(EFM )。为了利用SPM技术实现高速、高密度信息读写，扫描探针必须能够探 测直径为数十纳米小的区域的表面电荷。此外，为了提高读写速度，必须以 阵列制造悬臂(cantilever )。图1是国际专利公开No. WO 03/096409中公开的具有电阻性尖端50的 悬臂70的截面图。电阻性尖端50垂直地形成在悬臂70上，可以以阵列制 造悬臂70,且悬臂70可具有直径为数十纳米的电阻区56。参考图1,半导体探针的电阻性尖端50包括掺杂有第一杂质的主体58、 位于电阻性尖端50的顶部并掺杂有低浓度第二杂质的电阻区56、以及位于 主体58的两侧斜面上并掺杂有高浓度第二杂质的第一和第二半导体电极区 52和54。但是，在具有电阻性尖端50的半导体探针中，在用于形成电阻性尖端50的湿法蚀刻工艺期间过蚀刻会减少高浓度掺杂的第 一和第二半导体电极 区52和54的斜面区域。相应地，减少了斜面上的导电区域，这增大了电阻 区56的尺寸和电阻，由此减小了关于电阻变化的空间分辨率。此外，在电 阻性尖端的末端存在磨损问题。为了提高空间分辨率，已经对在电阻性尖端的斜面上具有电场屏蔽件的 半导体探针展开了研究。然而，尽管能够提高这类半导体探针的空间分辨率， 但是由于电阻性尖端的摩擦而降低了其性能。
技术实现思路
本专利技术提供一种半导体探针，其具有高的空间分辨率且能够保护电阻性 尖端的顶部。本专利技术还提供一种半导体探针的制造方法。根据本专利技术的一方面，提供一种具有电阻性尖端的半导体探针，包括 掺杂有第 一杂质的电阻性尖端，其中电阻区的顶部掺杂有低浓度的第二杂 质，所述第二杂质具有与所述第一杂质相反的极性，且在所述电阻性尖端的 斜面上形成掺杂有高浓度的第二杂质的第一和第二半导体电极区；形成于所 述电阻性尖端上的电介质层；电场屏蔽件，形成于所述电介质层上且与所述 电介质层一起形成在所述电阻性尖端的顶部上的平面；以及悬臂，具有所述 电阻性尖端位于其上的端部。所述平面可具有5nm到500nm的直径。形成于所述电阻性尖端的顶部上的电介质层可具有lnm到100nm的厚度。所述半导体探针还可包括绝缘层，其围绕所述电介质层以扩展所述平面。形成于所述电阻性尖端的顶部上的电介质层可具有lnm到100nm的厚度。所述第 一杂质可以是p型杂质，所述第二杂质可以是n型杂质。 根椐本专利技术的另 一方面，提供一种具有电阻性尖端的半导体探针的制造 方法，包括(a)在掺有第一杂质的衬底的上表面上形成第一掩模，其具有 沿第 一方向呈条(stripe )形的第 一部分以及在所述第 一部分两侧的第 一 窗口 ；(b)采用第二杂质掺杂通过所述第一窗口暴露的所述衬底的第一区域，所述第二杂质具有与所述第一杂质相反的极性；(c)通过退火所述衬底在所述第 一部分的下部上形成电阻区；(d)采用光致抗蚀剂构图所述第一掩模以形成 第二掩^:莫，所述光致抗蚀剂包括沿垂直于所述第一方向的第二方向呈条形的 第二部分以及在所述第二部分的两侧的第二窗口 ，所述第二掩模具有在所述第一部分和所述第二部分交叉的区域上的矩形第三部分以及围绕所述第三 部分的第三窗口； (e)通过蚀刻经所述第二掩模暴露的衬底来形成阱和从所 述阱突出的电阻性尖端；(f)在所述衬底上依次形成电介质层和导电层；(g) 在所述导电层上形成覆盖所述阱的绝缘层；(h)采用化学机械抛光(CMP) 对所述绝缘层进行抛光，直到暴露所述导电层；(i)采用CMP对所述导电层 进行抛光，直到暴露所述电介质层；以及(j)通过构图所述衬底形成具有所 述电阻性尖端位于其上的末端的悬臂。所述第一部分和第二部分可具有50nm到2[im的宽度。形成所述导电层可包括形成所述导电层至lnm-100nm的厚度。 形成所述阱和电阻性尖端还可包括去除所述第三部分，且通过在氧气氛下退火所述衬底而在所述衬底的表面上形成具有预定厚度的氧化物膜；以及通过去除所述氧化物膜使所述电阻区的端部呈锥形。形成所述氧化物膜可包括使所述电阻区在所述第三部分的下部上相互接触。抛光所述导电层还可包括通过蚀刻所述绝缘层而去除所述绝缘层。 抛光所述导电层还可包括在所述电阻性尖端的顶部上形成所述电介质 层与所述导电层一起的平面。所述平面可具有5nm到500nm的直径。形成所述悬臂可包括在所述电阻性尖端上形成所述电介质层、导电层和 绝缘层的平面。附图说明通过参考附图详细描述其示范性实施例，本专利技术的上述和其他方面将变 得更加显见，在附图中图1是具有现有技术电阻性尖端的悬臂的一部分的截面图2是具有根据本专利技术 一示范性实施例的电阻性尖端的半导体探针的一部分的截面图3是示出具有根据本专利技术一示范性实施例的图2所示的电阻性尖端的 半导体探针的操作的截面图4是具有根据本专利技术另 一示范性实施例的电阻性尖端的半导体探针的 一部分的截面图5A到5K是示出具有根据本专利技术一示范性实施例的电阻性尖端的半 导体探针的示范性制造方法的透视图和截面图；以及图6是示出图1所示的现有技术半导体探针和根据本专利技术一示范性实施 例的图2所示的半导体探针的空间分辨率的模拟结果的曲线图。具体实施例方式现在将参考示出了本专利技术的示范性实施例的附图更为充分地描述本发 明。在附图中，为了清晰起见，夸大了层和区域的厚度。图2是具有根据本专利技术一示范性实施例的电阻性尖端150的半导体探针 的一部分的截面图。参考图2，半导体探针的电阻性尖端150垂直地形成于悬臂170的末端 上。电阻性尖端150包括〗参有第一杂质的主体158、形成于电阻性尖端150 的顶部上且掺有低浓度第二杂质的电阻区156、以及分别位于主体158的两 侧斜面上并掺有高浓度第二杂质的第一和第二半导体电极区152和154。这 里，第一杂质可以是p型杂质，第二杂质可以是n型杂质。在电阻性尖端150上形成电介质层160，在电阻性尖端150的两斜面处 在电介质层160上形成电场屏蔽件162。电介质层160可由SiCb或S^N4形 成，电场屏蔽件162可由例如Al或多晶硅形成。电介质层160可在电阻性尖端150的顶部形成至l-100nm的厚度。电场 屏蔽件162与电介质层160 —起在电阻性尖端150的顶部形成平面164。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有电阻性尖端的半导体探针，包括：电阻性尖端，其掺有第一杂质，且其顶部掺有较低浓度的第二杂质，所述第二杂质与所述第一杂质极性相反，其中在所述电阻性尖端的斜面上形成掺有较高浓度的第二杂质的第一和第二半导体电极区；形成于所述电阻性尖端上的电介质层；电场屏蔽件，其形成于所述电介质层上，且与所述电介质层一起在所述电阻性尖端的顶部上形成平面；以及悬臂，具有所述电阻性尖端位于其上的端部。

【技术特征摘要】
KR 2006-11-16 113388/061.一种具有电阻性尖端的半导体探针，包括电阻性尖端，其掺有第一杂质，且其顶部掺有较低浓度的第二杂质，所述第二杂质与所述第一杂质极性相反，其中在所述电阻性尖端的斜面上形成掺有较高浓度的第二杂质的第一和第二半导体电极区；形成于所述电阻性尖端上的电介质层；电场屏蔽件，其形成于所述电介质层上，且与所述电介质层一起在所述电阻性尖端的顶部上形成平面；以及悬臂，具有所述电阻性尖端位于其上的端部。2. 根据权利要求1所述的半导体探针，其中所述平面具有5nm到500nm 的直径。3. 根据权利要求2所述的半导体探针，其中所述电介质层在所述电阻 性尖端的顶部具有lnm到100nm的厚度。4. 根据权利要求1所述的半导体探针，还包括绝缘层，其围绕所述电 介质层以扩散所述平面的面积。5. 根据权利要求5所述的半导体探针，其中所述电介质层在所述电阻 性尖端的顶部具有lnm到100nm的厚度。6. 根据权利要求1所述的半导体探针，其中所述第一杂质为p型杂质， 所述第二杂质为n型杂质。7. 根据权利要求1所述的半导体探针，其中所述第一杂质为n型杂质， 所述第二杂质为p型杂质。8. —种制造具有电阻性尖端的半导体探针的方法，包括 在掺有第一杂质的衬底的上表面上形成第一掩模，其具有沿第一方向呈条形的第 一部分以及在所述第 一部分两侧的第 一窗口 ；用第二杂质掺杂通过所述第一窗口暴露的所述衬底的第一区域，所述第二杂质具有与所述第一杂质相反的极性；通过退火所述衬底在所述第一部分的下部上形成电阻区； 采用光致抗蚀剂构图所述第 一掩模以形成第二掩模，所述光致抗蚀剂包 括沿垂直于所述第一方向的第二方向呈条形的第二部分以及位于所述第二 部分两侧的第二窗口 ，所述第二掩4莫具有在所述第一部分和所述第二部分交 叉的区域上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高亨守，丁柱焕，洪承范，朴哲民，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]