具有電阻性尖端的半導體探針及其製造方法
2023-12-03 07:36:06 2
專利名稱：具有電阻性尖端的半導體探針及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種具有電阻性尖端的半導體探針及其製造方法，更具體地講，本發明涉及一種具有暴露電阻性尖端的電阻性區域的金屬屏蔽的半導體探針以及一種製造該半導體探針的方法。
背景技術：
由於小型產品比如移動通訊終端、袖珍PC已經變得更流行，所以對高度集成的非易失性微記錄介質的需求增長。將現有的硬碟小型化或者將快閃記憶體高度集成並不容易。因此，已經研究了採用掃描探針的信息存儲裝置作為替換物。
探針應用在各種掃描探針顯微鏡(SPM)技術中。例如，探針用於掃描隧道顯微鏡(STM)、原子力顯微鏡(AFM)、磁力顯微鏡(MFM)、掃描近場光學顯微鏡(SNOM)和靜電力顯微鏡(EFM)，STM檢測當在探針和樣品之間施加電壓時產生的電流以再現信息，AFM利用探針和樣品之間的原子力，MFM利用由樣品產生的磁場和磁化探針之間的交互力，SNOM克服了由可見光的波長引起的解析度的局限性，EFM利用在樣品和探針之間的靜電力。
為了採用這樣的SPM技術以高速度和高密度來記錄和再現信息，必須檢測直徑為數十納米的小區域中的表面電荷。此外，懸臂必須為陣列的形式，以提高記錄和再現的速度。
圖1是在國際專利公開第WO 03/096409號中公開的半導體探針的電阻性尖端和存儲介質的示意性剖面圖。半導體探針垂直地形成在懸臂上，從懸臂突出。可製造半導體探針的陣列，每個半導體探針的製造方式可為具有幾十納米的直徑。
參照圖1，半導體探針的尖端50包括本體58，摻雜有第一雜質；電阻性區域56，形成在尖端50的頂部，輕摻雜有第二雜質；第一半導體電極區域52和第二半導體電極區域54，形成在尖端50的斜側面上，其間有電阻性區域56，且重摻雜有第二雜質。這裡，如果第一雜質為p型雜質，則第二雜質為n型雜質，而如果第一雜質為n型雜質，則第二雜質為p型雜質。
記錄介質53的表面電荷57的數量影響電場的強度。電場強度的變化引起電阻性區域56的電阻的改變。可由電阻性區域的電阻的變化來檢測表面電荷57的極性和密度。
雖然電阻性尖端50的耗盡區域68沒有延伸到第一半導體電極區域52和第二半導體電極區域54，但是由於作為非導體的耗盡區域68而導致電阻性區域56的體積減小。結果，電阻性區域56的電阻改變，從而可檢測表面電荷57的極性和密度。
然而，在傳統的具有電阻性尖端50的半導體探針中，形成在電阻性尖端50的斜側面上的半導體電極區域52和54受到表面電荷57的影響，從而降低了電阻性區域56的空間解析度。
發明內容
本發明提供了一種具有優良的空間解析度的電阻性尖端的半導體探針。
本發明提供了一種製造具有優良的空間解析度的電阻性尖端的半導體探針的方法。
根據本發明的一個方面，提供了一種半導體探針，包括摻雜有第一雜質的電阻性尖端、電阻性尖端位於其端部上的懸臂、覆蓋電阻性區域的介電層以及位於介電層上並具有形成在與電阻性區域對應的位置處的開口的金屬屏蔽，所述電阻性尖端包括電阻性區域，形成在電阻性尖端的頂部，輕摻雜有第二雜質，第二雜質與第一雜質的極性相反；第一半導體電極區域和第二半導體電極區域，形成在電阻性尖端的斜側面上，重摻雜有第二雜質。
介電層可由從以下物質組成的組中選擇的一種來製成SiO2、Si3N4、ONO、Al2O3、類鑽碳(DLC)、TiO2、HfO2、ZrO2和NiO。
金屬屏蔽可由從以下物質組成的組中選擇的一種來製成Al、Au、Ti、Cr、Pt、Cu、Ni、ITO、Ru、Ir、IO2、Ag、W和WC。
將金屬屏蔽沉積為10nm至200nm的厚度。
根據本發明的另一方面，提供了一種半導體探針，該半導體探針包括摻雜有第一雜質電阻性尖端、電阻性尖端位於其端部上的懸臂、位於懸臂上且覆蓋電阻性區域的介電層以及位於介電層上且具有形成在與電阻性區域對應的位置處的開口的金屬屏蔽，所述電阻性尖端包括電阻性區域，形成在電阻性尖端的頂部，輕摻雜有第二雜質，第二雜質與第一雜質的極性相反；第一半導體電極區域和第二半導體電極區域，形成在電阻性尖端的斜側面上，重摻雜有第二雜質，其中，介電層由從以下物質組成的組中選擇的一種來製成SiO2、Si3N4、ONO、Al2O3、DLC、TiO2、HfO2、ZrO2和NiO，將金屬屏蔽沉積為10nm至200nm的厚度，並且金屬屏蔽由從以下物質組成的組中選擇的一種來製成Al、Au、Ti、Cr、Pt、Cu、Ni、ITO、Ru、Ir、IO2、Ag、W和WC。
根據本發明的又一方面，提供了一種製造半導體探針的方法，該方法包括(1)在襯底的頂表面上形成摻雜有第一雜質的電阻性尖端，該電阻性尖端包括電阻性區域，形成在電阻性尖端的頂部，輕摻雜有第二雜質，第二雜質與第一雜質的極性相反；第一半導體電極區域和第二半導體電極區域，形成在電阻性尖端的斜側面上，重摻雜有第二雜質；(2)在襯底上形成介電層，所述介電層的形成方式為可以到達電阻性尖端的端部；(3)在介電層上形成金屬屏蔽，金屬屏蔽具有開口，該開口對應於電阻性尖端的電阻性區域；(4)通過蝕刻襯底的底表面來形成懸臂，懸臂的形成方式為所述電阻性尖端可位於所述懸臂的端部。
步驟(2)可包括在電阻性尖端上將介電層形成為預定的厚度；通過化學機械拋光(CMP)將介電層平面化，從而使電阻性尖端的端部與介電層具有基本相同的高度。
步驟(1)可包括在襯底的頂表面上形成摻雜有第一雜質的帶狀掩模層，通過將襯底的沒有被掩模層覆蓋的部分摻雜第二雜質來形成第一半導體電極區域和第二半導體電極區域，第二雜質與第一雜質的極性相反；通過將襯底退火來減小第一半導體電極區域和第二半導體電極區域之間的間隙，沿著第一半導體電極區域和第二半導體電極區域的外表面形成輕摻雜有第二雜質的電阻性區域；通過將掩模層圖案化為預定的形狀並蝕刻襯底的沒有被圖案化的掩模層覆蓋的頂表面來形成電阻性尖端。
通過參照附圖對本發明的示例性實施例進行詳細的描述，本發明的上述和其他特點和優點將變得更加明顯，其中
圖1是在國際專利公開第WO 03/096409號中公開的半導體探針的電阻性尖端和存儲介質的示意性剖面圖；圖2是根據本發明的實施例的半導體探針的電阻性尖端的示意性剖面圖；圖3是圖2的半導體探針的電阻性尖端的端部的放大的剖面圖；圖4是根據本發明的另一實施例的半導體探針的電阻性尖端的示意性剖面圖；圖5A至圖5J是示出根據本發明實施例的製造圖4的半導體探針的方法的順序步驟的透視圖；圖6是示出將圖4的具有金屬屏蔽的電阻式探針的解析度與不具有金屬屏蔽的電阻式探針的解析度比較的仿真中使用的探針的剖面圖；圖7是示出當使用圖6的探針時根據表面電荷的漏電流的變化的曲線圖。
具體實施例方式
將參照附圖更充分地描述本發明，附圖中示出了本發明的實施例。為了清晰起見，在圖中誇大了層和區域的厚度。
圖2是根據本發明的實施例的半導體探針的電阻性尖端的示意性剖面圖。
參照圖2，半導體探針的電阻性尖端150垂直地形成在懸臂170上，其形成方式為從懸臂170的一端突出。電阻性尖端150包括本體158，摻雜有第一雜質；電阻性區域156，形成在電阻性尖端150的頂部，輕摻雜有第二雜質；第一半導體電極區域152和第二半導體電極區域154，形成在電阻性尖端150的斜側面上，其間有電阻性區域156，且重摻雜有第二雜質。這裡，當第一雜質為p型雜質時，第二雜質為n型雜質，而當第一雜質為n型雜質時，第二雜質為p型雜質。介電層160和金屬屏蔽162順序地形成在第一半導體電極區域152和第二半導體區域154上。介電層160可由從以下物質組成的組中選擇的一種來製成SiO2、Si3N4、氧化物-氮化物-氧化物(oxide-nitride-oxide，ONO)、Al2O3、類鑽碳(DLC)、TiO2、HfO2、ZrO2和NiO。
金屬屏蔽162可由從以下物質組成的組中選擇的一種來製成Al、Au、Ti、Cr、Pt、Cu、Ni、ITO、Ru、Ir、IO2、Ag、W和WC。
介電層160和金屬屏蔽162的形成方式為暴露電阻性區域156。金屬屏蔽162防止記錄介質53(見圖1)的表面電荷57(見圖1)的電場影響除了電阻性區域156之外的部分即第一半導體電極區域152和第二半導體電極區域154。因此，由表面電荷57產生的電場影響電阻性區域156的電阻，從而可由電阻的變化精確地檢測表面電荷的極性和密度。
圖3是圖2的半導體探針的電阻性尖端150的端部的放大的剖面圖。
雖然電阻性尖端150的耗盡區域168沒有延伸到第一半導體電極區域152和第二半導體電極區域154，但是由於作為非導體的耗盡區域168而導致電阻性區域156的體積減小。結果，電阻性區域156的電阻改變，從而可檢測表面電荷157的極性和密度。由於負的表面電荷157產生的電場，所以形成在電阻性區域156外的耗盡區域168逐漸向著第一半導體電極區域152和第二半導體電極區域154擴展。
同時，金屬屏蔽162防止電場影響形成在電阻性區域156兩側的第一半導體電極區域152和第二半導體電極區域154，從而提高電阻性尖端150的解析度。然而，由於電阻性尖端150的高度(大約1μm或者更小)而導致難以使用高解析度的平版印刷工藝來製作圖2和圖3中示出的金屬屏蔽162。
圖4是根據本發明的另一實施例的半導體探針的電阻性尖端的示意性剖面圖。
參照圖4，半導體探針的電阻性尖端250垂直地形成在懸臂270上，其形成方式為從懸臂270的一端突出。電阻性尖端250包括本體258，摻雜有第一雜質；電阻性區域256，形成在電阻性尖端250的頂部，並輕摻雜有第二雜質；第一半導體電極區域252和第二半導體電極區域254，形成在電阻性尖端250的斜側面上，並重摻雜有第二雜質。介電層260形成在懸臂270的預定的部分上，其形成方式為覆蓋電阻性區域256。優選地，介電層260覆蓋電阻性區域256的端部。
金屬屏蔽262形成在介電層260上，其形成方式為具有開口263，通過該開口263暴露電阻性區域256。
介電層260可由從以下物質組成的組中選擇的一種來製成SiO2、Si3N4、ONO、Al2O3、DLC、TiO2、HfO2、ZrO2和NiO。
金屬屏蔽262可由從以下物質組成的組中選擇的一種來製成Al、Au、Ti、Cr、Pt、Cu、Ni、ITO、Ru、Ir、IO2、Ag、W和WC。
開口263的直徑可為大約100nm或者更小，而解析度可根據直徑決定。金屬屏蔽262的厚度範圍可從10nm至200nm。
由於圖4中示出的根據本實施例的半導體探針的操作與圖2和圖3中示出的實施例的半導體探針的操作基本相同，所以將不給出對其詳細的描述。
由於圖4中示出的根據本實施例的半導體探針的金屬屏蔽262在介電層260上形成為扁平狀，所以比圖2和圖3中示出的實施例的半導體探針更容易製造。即，即使通過半導體製造技術領域中公知的普通的照相平版印刷術，也可形成具有上述直徑的開口263。此外，當半導體探針通過接觸存儲有表面電荷的存儲介質來讀取數據時，由於半導體探針是具有平面的金屬屏蔽262的電阻性探針，所以可減少施加到存儲介質的壓力。
圖5A至圖5J是示出根據本發明實施例的製造圖4的半導體探針的方法的順序步驟的透視圖。
首先，參照圖5A，掩模層333比如氧化矽層或氮化矽層形成在矽襯底331或摻雜有第一雜質的絕緣體上矽(SOI)襯底的表面上，光阻劑335塗覆在掩模層333的頂表面上，隨後帶狀的掩模338設置在光阻劑335的上方。
接著，得到的結構被曝光、顯影並蝕刻為形成圖案。參照圖5B，通過照相平版印刷蝕刻工藝將帶狀掩模層333a形成在襯底331上，襯底331的沒有被掩模層333a覆蓋的部分重摻雜有第二雜質，從而形成第一半導體電極區域332和第二半導體電極區域334。由於第一半導體電極區域332和第二半導體電極區域334的電阻率低，所以它們用作導體。
接著，通過退火工藝將第一半導體電極區域332和第二半導體電極區域334之間的寬度減小至小於掩模層333a的寬度。參照圖5C，如果擴展重摻雜有第二雜質的第一半導體電極區域332和第二半導體電極區域334，則第二雜質擴散到與重摻雜的第一半導體電極區域332和第二半導體電極區域334鄰近的部分，從而形成輕摻雜有第二雜質的電阻性區域336。在掩模層333a下方的電阻性區域336彼此接觸而形成電阻性尖端的尖端形成部分。尖端形成部分可在熱氧化工藝中形成，這將在以下進行解釋。
接著，參照圖5D，將光阻劑339塗覆在襯底331上以覆蓋掩模層333a，隨後將帶狀的光掩模340設置在光阻劑339的上方，垂直於掩模層333a。參照圖5E，得到的結構被曝光、顯影並蝕刻形成光阻劑層339a，光阻劑層339a具有與光掩模340相同的形狀。
接著，參照圖5F，將沒有被光阻劑層339a覆蓋的掩模層333a幹蝕刻，從而形成長方形的掩模層333b。
接著，參照圖5G，去除光阻劑層339a。參照圖5H，利用長方形掩模層333b作為掩模，將襯底331幹蝕刻或者溼蝕刻，從而第一半導體電極區域332和第二半導體電極區域334設置在電阻性尖端330的斜側面上，電阻性區域336與電阻性尖端330的頂部對準。
接著，去除掩模層333b，將襯底331在氧氣氣氛中加熱，從而在襯底331的頂表面上形成預定厚度的氧化矽層(未示出)。將氧化層移去以使電阻性區域336的端部變尖。由於熱氧化工藝，電阻性區域336可彼此接觸，同時電阻性尖端330可變尖。
參照圖5I，介電層360位於襯底331上，從而覆蓋電阻性尖端330。介電層360可由從以下物質組成的組中選擇的一種來製成SiO2、Si3N4、ONO、Al2O3、DLC、TiO2、HfO2、ZrO2和NiO。通過化學機械拋光(CMP)將電阻性尖端330的端部上的介電層360平面化。從包括Al、Au、Ti、Cr、Pt、Cu、Ni、ITO、Ru、Ir、IO2、Ag、W和WC的組中選擇的一種材料沉積在介電層360上，從而形成金屬屏蔽362。將金屬屏蔽362沉積為大約10nm至200nm的厚度。通過形成圖案將金屬屏蔽362的與電阻性區域336對應的部分去除，從而形成具有預定直徑(例如，幾十納米)的開口363。
接著，參照圖5J，蝕刻襯底331的底表面，以使得電阻性尖端330可設置在懸臂370的一端。第一半導體電極區域332和第二半導體電極區域334連接到通過襯底331上的絕緣層382絕緣的電極墊片384，從而完成了半導體探針。用於地電壓的電極墊片394形成在金屬屏蔽362上。
在製造根據本實施例的半導體探針的方法中，在製作電阻性尖端330之前，執行用於形成第一半導體電極區域332和第二半導體電極區域334的離子注入工藝。因此，可執行精細的照相平版印刷蝕刻工藝，並可通過熱擴散來容易地形成電阻性區域336。此外，在製作電阻性尖端330之後，將介電層360和金屬屏蔽362沉積在襯底331上並通過形成圖案來形成開口363，從而可容易地實現金屬屏蔽362。
圖6是將根據圖4示出的實施例的具有金屬屏蔽的電阻性探針的解析度與不具有金屬屏蔽的探針的解析度比較的仿真中使用的探針的剖面圖。圖7是示出當使用圖6的探針時根據表面電荷的漏電流的變化的曲線圖。
參照圖6，源電極432和漏電極434形成在電阻性尖端430的兩側上，金屬屏蔽460形成在覆蓋電阻性尖端430的介電層460上，該金屬屏蔽460具有開口463以暴露電阻性尖端430的電阻性區域436。金屬屏蔽460的開口436的直徑為100nm，具有懸浮電壓(floating voltage)的金屬與金屬屏蔽460距離15nm。懸浮電壓從+1V到-1V變化，通過在標記了箭頭A的方向上移動懸浮電壓來計算探針430的漏電流。在測量後，沒有金屬屏蔽的電阻性尖端在兩相反電荷(正和負)之間的轉換寬度(transition width)為112nm，然而具有金屬屏蔽的電阻性尖端在相對的電荷(正和負)之間具有非常尖銳的23nm的轉換寬度。從測量結果可以看出，由於金屬屏蔽而使得電阻性尖端的解析度提高。
根據本發明的具有電阻性尖端的半導體探針，電阻性尖端由介電層保護，電阻性尖端與存儲介質的表面接觸的表面寬，從而減小了半導體探針施加到存儲介質的壓力。此外，由於金屬屏蔽而使得半導體探針的解析度提高。
根據製造本發明的具有電阻性尖端的半導體探針的方法，位於平面上的金屬屏蔽易於製造。
此外，當根據本發明的半導體探針應用到採用了掃描探針顯微鏡技術的大容量超小信息存儲裝置時，可檢測到小區域內存在的電荷以再現信息，可在小區域內形成電荷以記錄信息。
雖然已經具體地示出了本發明並參照本發明的示例性實施例對本發明進行了描述，但是本領域的普通技術人員應該理解，在不脫離由權利要求限定的本發明的精神和範圍的情況下，可對本發明中的形式和細節做各種改變。
權利要求
1.一種半導體探針，包括電阻性尖端，摻雜有第一雜質，所述電阻性尖端包括電阻性區域，形成在所述電阻性尖端的頂部，輕摻雜有第二雜質，所述第二雜質與所述第一雜質的極性相反；第一半導體區域和第二半導體區域，形成在所述電阻性尖端的斜側面上，重摻雜有所述第二雜質；懸臂，所述電阻性尖端位於所述懸臂的端部上；介電層，覆蓋所述電阻性區域；金屬屏蔽，位於所述介電層上，並具有形成在與所述電阻性區域對應的位置處的開口。
2.如權利要求1所述的半導體探針，其中，所述介電層由從以下物質組成的組中選擇的一種來製成SiO2、Si3N4、ONO、Al2O3、DLC、TiO2、HfO2、ZrO2和NiO。
3.如權利要求1所述的半導體探針，其中，所述金屬屏蔽由從以下物質組成的組中選擇的一種來製成Al、Au、Ti、Cr、Pt、Cu、Ni、ITO、Ru、Ir、IO2、Ag、W和WC。
4.如權利要求3所述的半導體探針，其中，將所述金屬屏蔽沉積為10nm至200nm的厚度。
5.如權利要求1所述的半導體探針，其中，所述第一雜質為p型雜質，所述第二雜質為n型雜質。
6.如權利要求1所述的半導體探針，其中，所述第一雜質為n型雜質，所述第二雜質為p型雜質。
7.一種半導體探針，包括電阻性尖端，摻雜有第一雜質，所述電阻性尖端包括電阻性區域，形成在所述電阻性尖端的頂部，輕摻雜有第二雜質，所述第二雜質與所述第一雜質的極性相反；第一半導體電極區域和第二半導體電極區域，形成在所述電阻性尖端的斜側面上，重摻雜有所述第二雜質；懸臂，所述電阻性尖端位於所述懸臂的端部上；介電層，位於所述懸臂上，覆蓋所述電阻性區域；金屬屏蔽，位於所述介電層上並具有位於與所述電阻性區域對應的位置處的開口，其中，所述介電層由從以下物質組成的組中選擇的一種來製成SiO2、Si3N4、ONO、Al2O3、DLC、TiO2、HfO2、ZrO2和NiO，將所述金屬屏蔽沉積為10nm至200nm的厚度，並且所述金屬屏蔽由從以下物質組成的組中選擇的一種來製成Al、Au、Ti、Cr、Pt、Cu、Ni、ITO、Ru、Ir、IO2、Ag、W和WC。
8.一種半導體探針，包括電阻性尖端，摻雜有第一雜質，所述電阻性尖端包括電阻性區域，形成在所述電阻性尖端的頂部，輕摻雜有第二雜質，所述第二雜質與所述第一雜質的極性相反；第一半導體電極區域和第二半導體電極區域，形成在所述電阻性尖端的斜側面上，重摻雜有所述第二雜質；懸臂，所述電阻性尖端位於所述懸臂的端部上；介電層和金屬屏蔽，順序地堆疊在所述電阻性尖端的所述斜側面上並暴露出所述電阻性尖端。
9.如權利要求8所述的半導體探針，其中，所述介電層由從以下物質組成的組中選擇的一種來製成SiO2、Si3N4、ONO、Al2O3、DLC、TiO2、HfO2、ZrO2和NiO。
10.如權利要求8所述的半導體探針，其中，所述金屬屏蔽由從以下物質組成的組中選擇的一種來製成Al、Au、Ti、Cr、Pt、Cu、Ni、ITO、Ru、Ir、IO2、Ag、W和WC。
11.如權利要求8所述的半導體探針，其中，所述第一雜質為p型雜質，所述第二雜質為n型雜質。
12.如權利要求8所述的半導體探針，其中，所述第一雜質為n型雜質，所述第二雜質為p型雜質。
13.一種半導體探針，包括電阻性尖端，摻雜有第一雜質，所述電阻性尖端包括電阻性區域，形成在所述電阻性尖端的頂部，輕摻雜有第二雜質，所述第二雜質與所述第一雜質的極性相反；第一半導體電極區域和第二半導體電極區域，形成在所述電阻性尖端的斜側面上，重摻雜有所述第二雜質；懸臂，所述電阻性尖端位於所述懸臂的端部上；介電層和金屬屏蔽，順序地堆疊在所述電阻性尖端的所述斜側面上並暴露出所述電阻性尖端，其中，所述介電層由從以下物質組成的組中選擇的一種來製成SiO2、Si3N4、ONO、Al2O3、DLC、TiO2、HfO2、ZrO2和NiO，所述金屬屏蔽由從以下物質組成的組中選擇的一種來製成Al、Au、Ti、Cr、Pt、Cu、Ni、ITO、Ru、Ir、IO2、Ag、W和WC。
14.一種製造半導體探針的方法，所述方法包括(1)在襯底的頂表面上形成摻雜有第一雜質的電阻性尖端，所述電阻性尖端包括電阻性區域，形成在所述電阻性尖端的頂部，輕摻雜有第二雜質，所述第二雜質與所述第一雜質的極性相反；第一電極區域和第二電極區域，形成在所述電阻性尖端的斜側面上，重摻雜有所述第二雜質；(2)在所述襯底上形成介電層，所述介電層的形成方式為可以到達所述電阻性尖端的端部；(3)在所述介電層上形成金屬屏蔽，所述金屬屏蔽具有開口，所述開口對應於所述電阻性尖端的所述電阻性區域；(4)通過蝕刻所述襯底的底表面來形成懸臂，所述懸臂的形成方式為所述電阻性尖端可位於所述懸臂的端部。
15.如權利要求14所述的方法，其中，步驟(2)包括在所述電阻性尖端的上方將所述介電層形成為預定的厚度；通過化學機械拋光將所述介電層平面化，從而使所述電阻性尖端的端部與所述介電層具有基本相同的高度。
16.如權利要求14所述的方法，其中，所述介電層由從以下物質組成的組中選擇的一種來製成SiO2、Si3N4、ONO、Al2O3、DLC、TiO2、HfO2、ZrO2和NiO。
17.如權利要求14所述的方法，其中，所述沉積的金屬屏蔽由從以下物質組成的組中選擇的一種來製成Al、Au、Ti、Cr、Pt、Cu、Ni、ITO、Ru、Ir、IO2、Ag、W和WC。
18.如權利要求17所述的方法，其中，將所述金屬屏蔽沉積為10nm至200nm的厚度。
19.如權利要求14所述的方法，其中，所述步驟(1)包括在所述襯底的頂表面上形成摻雜有所述第一雜質的帶狀的掩模層，通過將所述襯底的沒有被所述掩模層覆蓋的部分摻雜所述第二雜質來形成所述第一電極區域和所述第二電極區域，所述第二雜質與所述第一雜質的極性相反；通過將所述襯底退火來減小所述第一半導體電極區域和所述第二半導體電極區域之間的間隙，沿著所述第一半導體電極區域和所述第二半導體電極區域的外表面形成輕摻雜有所述第二雜質的電阻性區域；通過將所述掩模層圖案化為預定的形狀並蝕刻所述襯底的沒有被圖案化的掩模層覆蓋的頂表面來形成所述電阻性尖端。
20.如權利要求19所述的方法，其中，所述電阻性區域的形成步驟包括通過使所述電阻性區域從所述第一半導體電極區域和第二半導體電極區域擴散至達到彼此接觸來形成尖端形成部分。
21.如權利要求19所述的方法，其中，所述電阻性尖端的形成步驟還包括形成與所述掩模層垂直的帶狀光阻劑並將所述掩模層蝕刻為長方形形狀。
22.如權利要求19所述的方法，其中，所述電阻性尖端的形成步驟還包括去除所述圖案化的掩模層；通過在氧氣氣氛下將所述襯底退火來在所述襯底的表面上形成預定厚度的氧化層；通過移去所述氧化層來使所述電阻性區域的所述端部變尖。
23.如權利要求20所述的方法，其中，所述氧化層的形成步驟包括通過使所述電阻性區域從所述第一半導體電極區域和第二半導體電極區域擴散至達到彼此接觸來形成尖端形成部分。
24.如權利要求14所述的方法，其中，所述第一雜質為p型雜質，所述第二雜質為n型雜質。
25.如權利要求14所述的方法，其中，所述第一雜質為n型雜質，所述第二雜質為p型雜質。
26.一種製造半導體探針的方法，所述方法包括在襯底的頂表面上形成摻雜有第一雜質的電阻性尖端，所述電阻性尖端的形成方式為可包括電阻性區域以及第一半導體電極區域和第二半導體電極區域，所述電阻性區域形成在所述電阻性尖端的頂部並輕摻雜有第二雜質，所述第二雜質的極性與所述第一雜質的極性相反，所述第一電極區域和所述第二電極區域形成在所述電阻性尖端的斜側面上並重摻雜有第二雜質；在所述襯底上形成介電層，所述介電層的形成方式為可達到所述電阻性尖端的端部；在所述介電層上形成金屬屏蔽，所述金屬屏蔽的形成方式是在所述金屬屏蔽中可形成開口，所述開口位於與所述電阻性尖端的所述電阻性區域對應的位置；通過蝕刻所述襯底的底表面來形成懸臂，所述懸臂的形成方式為電阻性尖端可位於所述懸臂的端部的一端，其中，所述介電層由從以下物質組成的組中選擇的一種來製成SiO2、Si3N4、ONO、Al2O3、DLC、TiO2、HfO2、ZrO2和NiO，將所述金屬屏蔽沉積為10nm至200nm的厚度，並且所述金屬屏蔽由從以下物質組成的組中選擇的一種來製成Al、Au、Ti、Cr、Pt、Cu、Ni、ITO、Ru、Ir、IO2、Ag、W和WC。
全文摘要
本發明提供了一種具有電阻性尖端的半導體探針和製造該半導體探針的方法。摻雜有第一雜質的電阻性尖端包括電阻性區域，形成在電阻性尖端的頂部，輕摻雜有第二雜質，第二雜質與第一雜質的極性相反；第一半導體電極區域和第二半導體電極區域，形成在電阻性尖端的斜側面上，重摻雜有第二雜質。半導體探針包括電阻性尖端；懸臂，電阻性尖端位於懸臂的端部上；介電層，位於懸臂上並覆蓋電阻性區域；金屬屏蔽，位於介電層上並具有形成在與電阻性區域對應的位置處的開口。因此，提高了半導體探針的空間解析度。
文檔編號G11B9/14GK1811944SQ20051013451
公開日2006年8月2日 申請日期2005年12月8日 優先權日2005年1月15日
發明者丁柱煥, 申炯澈, 高亨守, 洪承範 申請人:三星電子株式會社