專利名稱：具有電阻性尖端的半導(dǎo)體探針及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有電阻性尖端的半導(dǎo)體探針及其制造方法，更具體地講，本發(fā)明涉及一種具有暴露電阻性尖端的電阻性區(qū)域的金屬屏蔽的半導(dǎo)體探針以及一種制造該半導(dǎo)體探針的方法。
背景技術(shù)：
由于小型產(chǎn)品比如移動(dòng)通訊終端、袖珍PC已經(jīng)變得更流行，所以對(duì)高度集成的非易失性微記錄介質(zhì)的需求增長。將現(xiàn)有的硬盤小型化或者將閃存高度集成并不容易。因此，已經(jīng)研究了采用掃描探針的信息存儲(chǔ)裝置作為替換物。
探針應(yīng)用在各種掃描探針顯微鏡(SPM)技術(shù)中。例如，探針用于掃描隧道顯微鏡(STM)、原子力顯微鏡(AFM)、磁力顯微鏡(MFM)、掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡(SNOM)和靜電力顯微鏡(EFM)，STM檢測(cè)當(dāng)在探針和樣品之間施加電壓時(shí)產(chǎn)生的電流以再現(xiàn)信息，AFM利用探針和樣品之間的原子力，MFM利用由樣品產(chǎn)生的磁場(chǎng)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分辨率的局限性，EFM利用在樣品和探針之間的靜電力。
為了采用這樣的SPM技術(shù)以高速度和高密度來記錄和再現(xiàn)信息，必須檢測(cè)直徑為數(shù)十納米的小區(qū)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(xiàn)的速度。
圖1是在國際專利公開第WO 03/096409號(hào)中公開的半導(dǎo)體探針的電阻性尖端和存儲(chǔ)介質(zhì)的示意性剖面圖。半導(dǎo)體探針垂直地形成在懸臂上，從懸臂突出?？芍圃彀雽?dǎo)體探針的陣列，每個(gè)半導(dǎo)體探針的制造方式可為具有幾十納米的直徑。
參照?qǐng)D1，半導(dǎo)體探針的尖端50包括本體58，摻雜有第一雜質(zhì)；電阻性區(qū)域56，形成在尖端50的頂部，輕摻雜有第二雜質(zhì)；第一半導(dǎo)體電極區(qū)域52和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域54，形成在尖端50的斜側(cè)面上，其間有電阻性區(qū)域56，且重?fù)诫s有第二雜質(zhì)。這里，如果第一雜質(zhì)為p型雜質(zhì)，則第二雜質(zhì)為n型雜質(zhì)，而如果第一雜質(zhì)為n型雜質(zhì)，則第二雜質(zhì)為p型雜質(zhì)。
記錄介質(zhì)53的表面電荷57的數(shù)量影響電場(chǎng)的強(qiáng)度。電場(chǎng)強(qiáng)度的變化引起電阻性區(qū)域56的電阻的改變?？捎呻娮栊詤^(qū)域的電阻的變化來檢測(cè)表面電荷57的極性和密度。
雖然電阻性尖端50的耗盡區(qū)域68沒有延伸到第一半導(dǎo)體電極區(qū)域52和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域54，但是由于作為非導(dǎo)體的耗盡區(qū)域68而導(dǎo)致電阻性區(qū)域56的體積減小。結(jié)果，電阻性區(qū)域56的電阻改變，從而可檢測(cè)表面電荷57的極性和密度。
然而，在傳統(tǒng)的具有電阻性尖端50的半導(dǎo)體探針中，形成在電阻性尖端50的斜側(cè)面上的半導(dǎo)體電極區(qū)域52和54受到表面電荷57的影響，從而降低了電阻性區(qū)域56的空間分辨率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種具有優(yōu)良的空間分辨率的電阻性尖端的半導(dǎo)體探針。
本發(fā)明提供了一種制造具有優(yōu)良的空間分辨率的電阻性尖端的半導(dǎo)體探針的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種半導(dǎo)體探針，包括摻雜有第一雜質(zhì)的電阻性尖端、電阻性尖端位于其端部上的懸臂、覆蓋電阻性區(qū)域的介電層以及位于介電層上并具有形成在與電阻性區(qū)域?qū)?yīng)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(qū)域，形成在電阻性尖端的頂部，輕摻雜有第二雜質(zhì)，第二雜質(zhì)與第一雜質(zhì)的極性相反；第一半導(dǎo)體電極區(qū)域和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域，形成在電阻性尖端的斜側(cè)面上，重?fù)诫s有第二雜質(zhì)。
介電層可由從以下物質(zhì)組成的組中選擇的一種來制成SiO2、Si3N4、ONO、Al2O3、類鉆碳(DLC)、TiO2、HfO2、ZrO2和NiO。
金屬屏蔽可由從以下物質(zhì)組成的組中選擇的一種來制成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(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體探針，該半導(dǎo)體探針包括摻雜有第一雜質(zhì)電阻性尖端、電阻性尖端位于其端部上的懸臂、位于懸臂上且覆蓋電阻性區(qū)域的介電層以及位于介電層上且具有形成在與電阻性區(qū)域?qū)?yīng)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(qū)域，形成在電阻性尖端的頂部，輕摻雜有第二雜質(zhì)，第二雜質(zhì)與第一雜質(zhì)的極性相反；第一半導(dǎo)體電極區(qū)域和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域，形成在電阻性尖端的斜側(cè)面上，重?fù)诫s有第二雜質(zhì)，其中，介電層由從以下物質(zhì)組成的組中選擇的一種來制成SiO2、Si3N4、ONO、Al2O3、DLC、TiO2、HfO2、ZrO2和NiO，將金屬屏蔽沉積為10nm至200nm的厚度，并且金屬屏蔽由從以下物質(zhì)組成的組中選擇的一種來制成Al、Au、Ti、Cr、Pt、Cu、Ni、ITO、Ru、Ir、IO2、Ag、W和WC。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種制造半導(dǎo)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(zhì)的電阻性尖端，該電阻性尖端包括電阻性區(qū)域，形成在電阻性尖端的頂部，輕摻雜有第二雜質(zhì)，第二雜質(zhì)與第一雜質(zhì)的極性相反；第一半導(dǎo)體電極區(qū)域和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域，形成在電阻性尖端的斜側(cè)面上，重?fù)诫s有第二雜質(zhì)；(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(dá)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(duì)應(yīng)于電阻性尖端的電阻性區(qū)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于所述懸臂的端部。
步驟(2)可包括在電阻性尖端上將介電層形成為預(yù)定的厚度；通過化學(xué)機(jī)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(zhì)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(zhì)來形成第一半導(dǎo)體電極區(qū)域和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域，第二雜質(zhì)與第一雜質(zhì)的極性相反；通過將襯底退火來減小第一半導(dǎo)體電極區(qū)域和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域之間的間隙，沿著第一半導(dǎo)體電極區(qū)域和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域的外表面形成輕摻雜有第二雜質(zhì)的電阻性區(qū)域；通過將掩模層圖案化為預(yù)定的形狀并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(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，本發(fā)明的上述和其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，其中
圖1是在國際專利公開第WO 03/096409號(hào)中公開的半導(dǎo)體探針的電阻性尖端和存儲(chǔ)介質(zhì)的示意性剖面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體探針的電阻性尖端的示意性剖面圖；圖3是圖2的半導(dǎo)體探針的電阻性尖端的端部的放大的剖面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的半導(dǎo)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(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造圖4的半導(dǎo)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分辨率與不具有金屬屏蔽的電阻式探針的分辨率比較的仿真中使用的探針的剖面圖；圖7是示出當(dāng)使用圖6的探針時(shí)根據(jù)表面電荷的漏電流的變化的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
將參照附圖更充分地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。為了清晰起見，在圖中夸大了層和區(qū)域的厚度。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體探針的電阻性尖端的示意性剖面圖。
參照?qǐng)D2，半導(dǎo)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(zhì)；電阻性區(qū)域156，形成在電阻性尖端150的頂部，輕摻雜有第二雜質(zhì)；第一半導(dǎo)體電極區(qū)域152和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域154，形成在電阻性尖端150的斜側(cè)面上，其間有電阻性區(qū)域156，且重?fù)诫s有第二雜質(zhì)。這里，當(dāng)?shù)谝浑s質(zhì)為p型雜質(zhì)時(shí)，第二雜質(zhì)為n型雜質(zhì)，而當(dāng)?shù)谝浑s質(zhì)為n型雜質(zhì)時(shí)，第二雜質(zhì)為p型雜質(zhì)。介電層160和金屬屏蔽162順序地形成在第一半導(dǎo)體電極區(qū)域152和第二半導(dǎo)體區(qū)域154上。介電層160可由從以下物質(zhì)組成的組中選擇的一種來制成SiO2、Si3N4、氧化物-氮化物-氧化物(oxide-nitride-oxide，ONO)、Al2O3、類鉆碳(DLC)、TiO2、HfO2、ZrO2和NiO。
金屬屏蔽162可由從以下物質(zhì)組成的組中選擇的一種來制成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(qū)域156。金屬屏蔽162防止記錄介質(zhì)53(見圖1)的表面電荷57(見圖1)的電場(chǎng)影響除了電阻性區(qū)域156之外的部分即第一半導(dǎo)體電極區(qū)域152和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域154。因此，由表面電荷57產(chǎn)生的電場(chǎng)影響電阻性區(qū)域156的電阻，從而可由電阻的變化精確地檢測(cè)表面電荷的極性和密度。
圖3是圖2的半導(dǎo)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(qū)域168沒有延伸到第一半導(dǎo)體電極區(qū)域152和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域154，但是由于作為非導(dǎo)體的耗盡區(qū)域168而導(dǎo)致電阻性區(qū)域156的體積減小。結(jié)果，電阻性區(qū)域156的電阻改變，從而可檢測(cè)表面電荷157的極性和密度。由于負(fù)的表面電荷157產(chǎn)生的電場(chǎng)，所以形成在電阻性區(qū)域156外的耗盡區(qū)域168逐漸向著第一半導(dǎo)體電極區(qū)域152和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域154擴(kuò)展。
同時(shí)，金屬屏蔽162防止電場(chǎng)影響形成在電阻性區(qū)域156兩側(cè)的第一半導(dǎo)體電極區(qū)域152和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域154，從而提高電阻性尖端150的分辨率。然而，由于電阻性尖端150的高度(大約1μm或者更小)而導(dǎo)致難以使用高分辨率的平版印刷工藝來制作圖2和圖3中示出的金屬屏蔽162。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體探針的電阻性尖端的示意性剖面圖。
參照?qǐng)D4，半導(dǎo)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(zhì)；電阻性區(qū)域256，形成在電阻性尖端250的頂部，并輕摻雜有第二雜質(zhì)；第一半導(dǎo)體電極區(qū)域252和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域254，形成在電阻性尖端250的斜側(cè)面上，并重?fù)诫s有第二雜質(zhì)。介電層260形成在懸臂270的預(yù)定的部分上，其形成方式為覆蓋電阻性區(qū)域256。優(yōu)選地，介電層260覆蓋電阻性區(qū)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(qū)域256。
介電層260可由從以下物質(zhì)組成的組中選擇的一種來制成SiO2、Si3N4、ONO、Al2O3、DLC、TiO2、HfO2、ZrO2和NiO。
金屬屏蔽262可由從以下物質(zhì)組成的組中選擇的一種來制成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，而分辨率可根據(jù)直徑?jīng)Q定。金屬屏蔽262的厚度范圍可從10nm至200nm。
由于圖4中示出的根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體探針的操作與圖2和圖3中示出的實(shí)施例的半導(dǎo)體探針的操作基本相同，所以將不給出對(duì)其詳細(xì)的描述。
由于圖4中示出的根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)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(shí)施例的半導(dǎo)體探針更容易制造。即，即使通過半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域中公知的普通的照相平版印刷術(shù)，也可形成具有上述直徑的開口263。此外，當(dāng)半導(dǎo)體探針通過接觸存儲(chǔ)有表面電荷的存儲(chǔ)介質(zhì)來讀取數(shù)據(jù)時(shí)，由于半導(dǎo)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(chǔ)介質(zhì)的壓力。
圖5A至圖5J是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造圖4的半導(dǎo)體探針的方法的順序步驟的透視圖。
首先，參照?qǐng)D5A，掩模層333比如氧化硅層或氮化硅層形成在硅襯底331或摻雜有第一雜質(zhì)的絕緣體上硅(SOI)襯底的表面上，光阻劑335涂覆在掩模層333的頂表面上，隨后帶狀的掩模338設(shè)置在光阻劑335的上方。
接著，得到的結(jié)構(gòu)被曝光、顯影并蝕刻為形成圖案。參照?qǐng)D5B，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?fù)诫s有第二雜質(zhì)，從而形成第一半導(dǎo)體電極區(qū)域332和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域334。由于第一半導(dǎo)體電極區(qū)域332和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域334的電阻率低，所以它們用作導(dǎo)體。
接著，通過退火工藝將第一半導(dǎo)體電極區(qū)域332和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域334之間的寬度減小至小于掩模層333a的寬度。參照?qǐng)D5C，如果擴(kuò)展重?fù)诫s有第二雜質(zhì)的第一半導(dǎo)體電極區(qū)域332和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域334，則第二雜質(zhì)擴(kuò)散到與重?fù)诫s的第一半導(dǎo)體電極區(qū)域332和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域334鄰近的部分，從而形成輕摻雜有第二雜質(zhì)的電阻性區(qū)域336。在掩模層333a下方的電阻性區(qū)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(jìn)行解釋。
接著，參照?qǐng)D5D，將光阻劑339涂覆在襯底331上以覆蓋掩模層333a，隨后將帶狀的光掩模340設(shè)置在光阻劑339的上方，垂直于掩模層333a。參照?qǐng)D5E，得到的結(jié)構(gòu)被曝光、顯影并蝕刻形成光阻劑層339a，光阻劑層339a具有與光掩模340相同的形狀。
接著，參照?qǐng)D5F，將沒有被光阻劑層339a覆蓋的掩模層333a干蝕刻，從而形成長方形的掩模層333b。
接著，參照?qǐng)D5G，去除光阻劑層339a。參照?qǐng)D5H，利用長方形掩模層333b作為掩模，將襯底331干蝕刻或者濕蝕刻，從而第一半導(dǎo)體電極區(qū)域332和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域334設(shè)置在電阻性尖端330的斜側(cè)面上，電阻性區(qū)域336與電阻性尖端330的頂部對(duì)準(zhǔn)。
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(yù)定厚度的氧化硅層(未示出)。將氧化層移去以使電阻性區(qū)域336的端部變尖。由于熱氧化工藝，電阻性區(qū)域336可彼此接觸，同時(shí)電阻性尖端330可變尖。
參照?qǐng)D5I，介電層360位于襯底331上，從而覆蓋電阻性尖端330。介電層360可由從以下物質(zhì)組成的組中選擇的一種來制成SiO2、Si3N4、ONO、Al2O3、DLC、TiO2、HfO2、ZrO2和NiO。通過化學(xué)機(jī)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(qū)域336對(duì)應(yīng)的部分去除，從而形成具有預(yù)定直徑(例如，幾十納米)的開口363。
接著，參照?qǐng)D5J，蝕刻襯底331的底表面，以使得電阻性尖端330可設(shè)置在懸臂370的一端。第一半導(dǎo)體電極區(qū)域332和第二半導(dǎo)體電極區(qū)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(dǎo)體探針。用于地電壓的電極墊片394形成在金屬屏蔽362上。
在制造根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體探針的方法中，在制作電阻性尖端330之前，執(zhí)行用于形成第一半導(dǎo)體電極區(qū)域332和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域334的離子注入工藝。因此，可執(zhí)行精細(xì)的照相平版印刷蝕刻工藝，并可通過熱擴(kuò)散來容易地形成電阻性區(qū)域336。此外，在制作電阻性尖端330之后，將介電層360和金屬屏蔽362沉積在襯底331上并通過形成圖案來形成開口363，從而可容易地實(shí)現(xiàn)金屬屏蔽362。
圖6是將根據(jù)圖4示出的實(shí)施例的具有金屬屏蔽的電阻性探針的分辨率與不具有金屬屏蔽的探針的分辨率比較的仿真中使用的探針的剖面圖。圖7是示出當(dāng)使用圖6的探針時(shí)根據(jù)表面電荷的漏電流的變化的曲線圖。
參照?qǐng)D6，源電極432和漏電極434形成在電阻性尖端430的兩側(cè)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(qū)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(biāo)記了箭頭A的方向上移動(dòng)懸浮電壓來計(jì)算探針430的漏電流。在測(cè)量后，沒有金屬屏蔽的電阻性尖端在兩相反電荷(正和負(fù))之間的轉(zhuǎn)換寬度(transition width)為112nm，然而具有金屬屏蔽的電阻性尖端在相對(duì)的電荷(正和負(fù))之間具有非常尖銳的23nm的轉(zhuǎn)換寬度。從測(cè)量結(jié)果可以看出，由于金屬屏蔽而使得電阻性尖端的分辨率提高。
根據(jù)本發(fā)明的具有電阻性尖端的半導(dǎo)體探針，電阻性尖端由介電層保護(hù)，電阻性尖端與存儲(chǔ)介質(zhì)的表面接觸的表面寬，從而減小了半導(dǎo)體探針施加到存儲(chǔ)介質(zhì)的壓力。此外，由于金屬屏蔽而使得半導(dǎo)體探針的分辨率提高。
根據(jù)制造本發(fā)明的具有電阻性尖端的半導(dǎo)體探針的方法，位于平面上的金屬屏蔽易于制造。
此外，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體探針應(yīng)用到采用了掃描探針顯微鏡技術(shù)的大容量超小信息存儲(chǔ)裝置時(shí)，可檢測(cè)到小區(qū)域內(nèi)存在的電荷以再現(xiàn)信息，可在小區(qū)域內(nèi)形成電荷以記錄信息。
雖然已經(jīng)具體地示出了本發(fā)明并參照本發(fā)明的示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對(duì)本發(fā)明中的形式和細(xì)節(jié)做各種改變。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體探針，包括電阻性尖端，摻雜有第一雜質(zhì)，所述電阻性尖端包括電阻性區(qū)域，形成在所述電阻性尖端的頂部，輕摻雜有第二雜質(zhì)，所述第二雜質(zhì)與所述第一雜質(zhì)的極性相反；第一半導(dǎo)體區(qū)域和第二半導(dǎo)體區(qū)域，形成在所述電阻性尖端的斜側(cè)面上，重?fù)诫s有所述第二雜質(zhì)；懸臂，所述電阻性尖端位于所述懸臂的端部上；介電層，覆蓋所述電阻性區(qū)域；金屬屏蔽，位于所述介電層上，并具有形成在與所述電阻性區(qū)域?qū)?yīng)的位置處的開口。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體探針，其中，所述介電層由從以下物質(zhì)組成的組中選擇的一種來制成SiO2、Si3N4、ONO、Al2O3、DLC、TiO2、HfO2、ZrO2和NiO。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體探針，其中，所述金屬屏蔽由從以下物質(zhì)組成的組中選擇的一種來制成Al、Au、Ti、Cr、Pt、Cu、Ni、ITO、Ru、Ir、IO2、Ag、W和WC。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體探針，其中，將所述金屬屏蔽沉積為10nm至200nm的厚度。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體探針，其中，所述第一雜質(zhì)為p型雜質(zhì)，所述第二雜質(zhì)為n型雜質(zhì)。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體探針，其中，所述第一雜質(zhì)為n型雜質(zhì)，所述第二雜質(zhì)為p型雜質(zhì)。
7.一種半導(dǎo)體探針，包括電阻性尖端，摻雜有第一雜質(zhì)，所述電阻性尖端包括電阻性區(qū)域，形成在所述電阻性尖端的頂部，輕摻雜有第二雜質(zhì)，所述第二雜質(zhì)與所述第一雜質(zhì)的極性相反；第一半導(dǎo)體電極區(qū)域和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域，形成在所述電阻性尖端的斜側(cè)面上，重?fù)诫s有所述第二雜質(zhì)；懸臂，所述電阻性尖端位于所述懸臂的端部上；介電層，位于所述懸臂上，覆蓋所述電阻性區(qū)域；金屬屏蔽，位于所述介電層上并具有位于與所述電阻性區(qū)域?qū)?yīng)的位置處的開口，其中，所述介電層由從以下物質(zhì)組成的組中選擇的一種來制成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，并且所述金屬屏蔽由從以下物質(zhì)組成的組中選擇的一種來制成Al、Au、Ti、Cr、Pt、Cu、Ni、ITO、Ru、Ir、IO2、Ag、W和WC。
8.一種半導(dǎo)體探針，包括電阻性尖端，摻雜有第一雜質(zhì)，所述電阻性尖端包括電阻性區(qū)域，形成在所述電阻性尖端的頂部，輕摻雜有第二雜質(zhì)，所述第二雜質(zhì)與所述第一雜質(zhì)的極性相反；第一半導(dǎo)體電極區(qū)域和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域，形成在所述電阻性尖端的斜側(cè)面上，重?fù)诫s有所述第二雜質(zhì)；懸臂，所述電阻性尖端位于所述懸臂的端部上；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(cè)面上并暴露出所述電阻性尖端。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體探針，其中，所述介電層由從以下物質(zhì)組成的組中選擇的一種來制成SiO2、Si3N4、ONO、Al2O3、DLC、TiO2、HfO2、ZrO2和NiO。
10.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體探針，其中，所述金屬屏蔽由從以下物質(zhì)組成的組中選擇的一種來制成Al、Au、Ti、Cr、Pt、Cu、Ni、ITO、Ru、Ir、IO2、Ag、W和WC。
11.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體探針，其中，所述第一雜質(zhì)為p型雜質(zhì)，所述第二雜質(zhì)為n型雜質(zhì)。
12.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體探針，其中，所述第一雜質(zhì)為n型雜質(zhì)，所述第二雜質(zhì)為p型雜質(zhì)。
13.一種半導(dǎo)體探針，包括電阻性尖端，摻雜有第一雜質(zhì)，所述電阻性尖端包括電阻性區(qū)域，形成在所述電阻性尖端的頂部，輕摻雜有第二雜質(zhì)，所述第二雜質(zhì)與所述第一雜質(zhì)的極性相反；第一半導(dǎo)體電極區(qū)域和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域，形成在所述電阻性尖端的斜側(cè)面上，重?fù)诫s有所述第二雜質(zhì)；懸臂，所述電阻性尖端位于所述懸臂的端部上；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(cè)面上并暴露出所述電阻性尖端，其中，所述介電層由從以下物質(zhì)組成的組中選擇的一種來制成SiO2、Si3N4、ONO、Al2O3、DLC、TiO2、HfO2、ZrO2和NiO，所述金屬屏蔽由從以下物質(zhì)組成的組中選擇的一種來制成Al、Au、Ti、Cr、Pt、Cu、Ni、ITO、Ru、Ir、IO2、Ag、W和WC。
14.一種制造半導(dǎo)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(zhì)的電阻性尖端，所述電阻性尖端包括電阻性區(qū)域，形成在所述電阻性尖端的頂部，輕摻雜有第二雜質(zhì)，所述第二雜質(zhì)與所述第一雜質(zhì)的極性相反；第一電極區(qū)域和第二電極區(qū)域，形成在所述電阻性尖端的斜側(cè)面上，重?fù)诫s有所述第二雜質(zhì)；(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(dá)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(duì)應(yīng)于所述電阻性尖端的所述電阻性區(qū)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于所述懸臂的端部。
15.如權(quán)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(yù)定的厚度；通過化學(xué)機(jī)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(quán)利要求14所述的方法，其中，所述介電層由從以下物質(zhì)組成的組中選擇的一種來制成SiO2、Si3N4、ONO、Al2O3、DLC、TiO2、HfO2、ZrO2和NiO。
17.如權(quán)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(zhì)組成的組中選擇的一種來制成Al、Au、Ti、Cr、Pt、Cu、Ni、ITO、Ru、Ir、IO2、Ag、W和WC。
18.如權(quán)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(quán)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(zhì)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(zhì)來形成所述第一電極區(qū)域和所述第二電極區(qū)域，所述第二雜質(zhì)與所述第一雜質(zhì)的極性相反；通過將所述襯底退火來減小所述第一半導(dǎo)體電極區(qū)域和所述第二半導(dǎo)體電極區(qū)域之間的間隙，沿著所述第一半導(dǎo)體電極區(qū)域和所述第二半導(dǎo)體電極區(qū)域的外表面形成輕摻雜有所述第二雜質(zhì)的電阻性區(qū)域；通過將所述掩模層圖案化為預(yù)定的形狀并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(quán)利要求19所述的方法，其中，所述電阻性區(qū)域的形成步驟包括通過使所述電阻性區(qū)域從所述第一半導(dǎo)體電極區(qū)域和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域擴(kuò)散至達(dá)到彼此接觸來形成尖端形成部分。
21.如權(quán)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并將所述掩模層蝕刻為長方形形狀。
22.如權(quán)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(yù)定厚度的氧化層；通過移去所述氧化層來使所述電阻性區(qū)域的所述端部變尖。
23.如權(quán)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(qū)域從所述第一半導(dǎo)體電極區(qū)域和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域擴(kuò)散至達(dá)到彼此接觸來形成尖端形成部分。
24.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述第一雜質(zhì)為p型雜質(zhì)，所述第二雜質(zhì)為n型雜質(zhì)。
25.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述第一雜質(zhì)為n型雜質(zhì)，所述第二雜質(zhì)為p型雜質(zhì)。
26.一種制造半導(dǎo)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(zhì)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(qū)域以及第一半導(dǎo)體電極區(qū)域和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域，所述電阻性區(qū)域形成在所述電阻性尖端的頂部并輕摻雜有第二雜質(zhì)，所述第二雜質(zhì)的極性與所述第一雜質(zhì)的極性相反，所述第一電極區(qū)域和所述第二電極區(qū)域形成在所述電阻性尖端的斜側(cè)面上并重?fù)诫s有第二雜質(zhì)；在所述襯底上形成介電層，所述介電層的形成方式為可達(dá)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，所述開口位于與所述電阻性尖端的所述電阻性區(qū)域?qū)?yīng)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于所述懸臂的端部的一端，其中，所述介電層由從以下物質(zhì)組成的組中選擇的一種來制成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，并且所述金屬屏蔽由從以下物質(zhì)組成的組中選擇的一種來制成Al、Au、Ti、Cr、Pt、Cu、Ni、ITO、Ru、Ir、IO2、Ag、W和WC。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有電阻性尖端的半導(dǎo)體探針和制造該半導(dǎo)體探針的方法。摻雜有第一雜質(zhì)的電阻性尖端包括電阻性區(qū)域，形成在電阻性尖端的頂部，輕摻雜有第二雜質(zhì)，第二雜質(zhì)與第一雜質(zhì)的極性相反；第一半導(dǎo)體電極區(qū)域和第二半導(dǎo)體電極區(qū)域，形成在電阻性尖端的斜側(cè)面上，重?fù)诫s有第二雜質(zhì)。半導(dǎo)體探針包括電阻性尖端；懸臂，電阻性尖端位于懸臂的端部上；介電層，位于懸臂上并覆蓋電阻性區(qū)域；金屬屏蔽，位于介電層上并具有形成在與電阻性區(qū)域?qū)?yīng)的位置處的開口。因此，提高了半導(dǎo)體探針的空間分辨率。
文檔編號(hào)G11B9/14GK1811944SQ20051013451
公開日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2005年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月15日
發(fā)明者丁柱煥, 申炯澈, 高亨守, 洪承范 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社