[发明专利]具有楔形电阻性尖端的半导体探针及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有楔形电阻性尖端的半导体探针及其制造方法，且更具体而言，涉及具有楔形电阻性尖端且其中电极形成在电阻性尖端两侧上的半导体探针及其制造方法。

背景技术

随着对例如移动通讯终端和个人数字助理的小型电子装置的需求增加，带来了对超小型高度集成记录媒质的需要。然而，由于常规硬盘的小型化不容易，且闪存的高度集成也困难，因此对使用扫描探针的信息存储装置也进行了研究。

扫描探针用于各种扫描探针显微(SPM)技术中。它们的示例是通过探测根据施加在扫描探针和样品之间的电压差流通的电流而读取信息的扫描隧道显微镜(STM)、使用扫描探针与样品之间的原子力的原子力显微镜(AFM)、使用样品的磁场与磁化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极限的扫描近场光学显微镜(SNOM)、和使用样品与扫描探针之间的静电电荷的静电力显微镜(EFM)。

为了使用SPM技术以高速度和高密度读和写信息，扫描探针必须能够探测直径小至几十纳米的区域的表面电荷。而且，为了提高读和写速度，悬臂必须制造为阵列。

图1是公开于国际专利申请No.WO 03/096409的具有电阻性尖端50的悬臂70的截面图。该电阻性尖端50垂直形成在悬臂70上，能够制造为阵列，且能够具有几十纳米直径的电阻区56。

参考图1，半导体探针的电阻性尖端50包括掺杂第一杂质的主体58、位于电阻性尖端50的端部上并掺杂低浓度的第二杂质的电阻区56、和位于主体58的两侧斜面上并掺杂高浓度的第二杂质的第一和第二半导体电极区52和54。

然而，在具有传统电阻性尖端50的半导体探针中，通过在形成电阻性尖端50的湿蚀刻工艺中的过度蚀刻，高浓度掺杂的第一和第二半导体电极区52和54的斜面区被减小。因此，斜面上的导电区减小，这增加了电阻区56，从而减小电阻变化的空间分辨率。

发明内容

本发明提供了具有高空间分辨率的含有楔形电阻性尖端的半导体探针。

本发明还提供了具有高空间分辨率的含有楔形电阻性尖端的半导体探针的制造方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种半导体探针，包括：掺杂有第一杂质的电阻性尖端，具有掺杂有极性与所述第一杂质相反的低浓度的第二杂质的电阻区，并在所述电阻性尖端的两侧斜面上具有掺杂有高浓度的第二杂质的第一和第二半导体电极区；和悬臂，在其边缘上具有所述电阻性尖端，其中所述电阻性尖端的端部具有楔形。

在所述电阻性尖端的楔形的长度方向的端部包括位于所述端部的中心部分的所述电阻区和形成在所述电阻区两侧上的第一和第二半导体电极区。

所述电阻性尖端的端部可以具有20nm到2μm的长度。

所述第一杂质可以是p型杂质且第二杂质可以是n型杂质。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造具有楔形电阻性尖端的半导体探针的方法，包括：提供掺杂第一杂质的硅衬底和在所述硅衬底的上表面上的掩模层；在所述掩模层上形成条纹形光致抗蚀剂，并通过使用所述条纹形光致抗蚀剂作为掩模来蚀刻所述掩模层而形成具有第一宽度的条纹形第一掩模；通过掺杂第二杂质在所述硅衬底上除了被第一掩模覆盖的区域之外的区域上形成第一和第二半导体电极区，所述第二杂质具有与第一杂质相反的极性；通过退火所述硅衬底在所述第一和第二半导体电极区之间形成掺杂低浓度第二杂质的电阻区；通过构图所述第一掩模形成具有第一宽度和第二宽度的矩形第二掩模；通过蚀刻除了被所述矩形第二掩模覆盖的硅衬底的部分的所述硅衬底而在所述硅衬底的上部分上形成楔形电阻性尖端；和通过蚀刻所述硅衬底的下部分形成悬臂，使得所述电阻性尖端能够位于所述悬臂的边缘上。

形成所述矩形第二掩模可以包括构图具有大于所述第二宽度的第一宽度的第一掩模。

第一宽度可以比第二宽度大10到50％。

第一宽度可以是30nm到2μm。

形成所述矩形第二掩模可以包括形成与第一掩模垂直并交叉的具有第二宽度的条纹形光致抗蚀剂，并使用具有第二宽度的条纹形光致抗蚀剂作为掩模蚀刻所述第一掩模。

形成所述楔形电阻性尖端还可以包括退火所述硅衬底使得所述第一和第二半导体电极区之间的电阻区接触。

附图说明

通过参考附图详细描述本发明的示范性实施例，本发明的上述和其他特点和优点将变得更为明显，在附图中：

图1是国际专利申请No.WO 03/096409中公开的具有电阻性尖端的悬臂的截面图；

图2是根据本发明的实施例的具有楔形电阻性尖端的半导体探针的尖端部分的截面图；