JPH0886789A - Integrated spm sensor and its manufacture - Google Patents
Integrated spm sensor and its manufactureInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、探針部に光検出機構
を備えた集積型SPMセンサ及びその製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an integrated SPM sensor having a light detecting mechanism in a probe and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】1980年代後半以降、エバネッセント
波を用いることにより回折限界を超える分解能を有する
光学顕微鏡が提案されている。この顕微鏡は、近視野顕
微鏡(SNOM:Scanning near field optical micros
cope)と呼ばれている。このSNOMは、エバネッセン
ト波が“波長より小さい寸法の領域に局在し、自由空間
を伝搬しない”という特性を利用したものである。2. Description of the Related Art Since the late 1980's, an optical microscope having a resolution exceeding the diffraction limit by using an evanescent wave has been proposed. This microscope is a near field microscope (SNOM: Scanning near field optical micros).
cope) is called. This SNOM utilizes the characteristic that the evanescent wave is localized in a region having a size smaller than the wavelength and does not propagate in free space.
【0003】SNOMの測定原理は、まず、測定試料の
表面近傍に1波長程度以下の距離までプローブを近づけ
て、プローブ先端の微小開口を通過する光強度の地図を
作成することによって、測定試料に対する解像が成され
るものである。SNOMとしてはいくつかの方式が提案
されているが、大別すると2つの方式が提案されてい
る。その一つはコレクション方式と呼ばれ、試料の下か
ら光を照射した時に、試料を透過し試料表面近傍に局在
したエバネッセント波を、プローブを介して検出しSN
OM像とする方式である。他の方式は、微小開口を持っ
たプローブから試料に対して光を照射し、試料を透過し
た光を、試料下に設置された光検出器によって検出する
という、いわゆるエミッション方式と呼ばれる方式であ
る。この方式は、例えば特開平4−291310号(A
T&T;R. E. Betzig)に開示されている。The principle of SNOM measurement is as follows. First, the probe is brought close to the surface of the sample to be measured to a distance of about one wavelength or less, and a map of the light intensity passing through the minute aperture at the tip of the probe is prepared to measure the sample to be measured. The resolution is achieved. Several methods have been proposed as SNOM, but two methods are roughly classified. One of them is called the collection method, and when light is irradiated from below the sample, the evanescent wave that penetrates the sample and is localized in the vicinity of the sample surface is detected through a probe and the SN
This is a method of using an OM image. The other method is a so-called emission method in which light is emitted to a sample from a probe having a minute aperture, and light transmitted through the sample is detected by a photodetector installed under the sample. . This method is disclosed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 4-291310 (A).
T &T; RE Betzig).
【0004】次に、一般的なSNOM装置の概要につい
て説明をする。測定試料は、3次元移動ステージに倒立
配置されたプリズム上に載置され、そのプリズムの測定
試料の載置されている面に対して、半導体レーザー光を
全反射条件を満たす角度で入射させる。その結果、測定
試料の表面近傍にエバネッセント光が発生し、このと
き、先端を先鋭化させた光ファイバープローブを測定試
料表面に近づけると、エバネッセント光が散乱光に変換
される。散乱光は、光ファイバープローブを介して光検
出器に導光され、散乱光強度の変化が検出される。光検
出器によって検出された散乱光強度の変化は、対応した
散乱光強度信号に変換され、Z位置制御機構に出力され
る。Z位置制御機構は、散乱光強度信号に基づいて、3
次元移動ステージをZ方向に移動制御して測定試料と光
ファイバープローブの先端とを略同位置に固定する。こ
のような状態において、マイクロコンピュータがX/Y
走査位置を介して、3次元移動ステージをX/Y移動制
御する。その結果、光ファイバープローブは測定試料に
対して相対的にXY走査される。このとき、測定試料の
表面近傍に発生しているエバネッセント光は、光ファイ
バープローブによって散乱光に変換される。この散乱光
は光検出器によって光強度に対する電気信号に変換され
た後、雑音、バックグランド除去等の画像処理が行わ
れ、SNOM画像として表示されるようになっている。Next, an outline of a general SNOM device will be described. The measurement sample is placed on a prism that is placed upside down on a three-dimensional moving stage, and semiconductor laser light is made incident on the surface of the prism on which the measurement sample is placed at an angle that satisfies the condition of total reflection. As a result, evanescent light is generated near the surface of the measurement sample. At this time, when an optical fiber probe with a sharpened tip is brought close to the surface of the measurement sample, the evanescent light is converted into scattered light. The scattered light is guided to a photodetector via an optical fiber probe, and a change in scattered light intensity is detected. The change in scattered light intensity detected by the photodetector is converted into a corresponding scattered light intensity signal and output to the Z position control mechanism. The Z position control mechanism calculates the 3 based on the scattered light intensity signal.
The dimension moving stage is controlled to move in the Z direction to fix the measurement sample and the tip of the optical fiber probe at substantially the same position. In such a state, the microcomputer is X / Y
The X / Y movement control of the three-dimensional movement stage is performed via the scanning position. As a result, the optical fiber probe is XY scanned relative to the measurement sample. At this time, the evanescent light generated near the surface of the measurement sample is converted into scattered light by the optical fiber probe. This scattered light is converted into an electric signal with respect to the light intensity by a photodetector, and then image processing such as noise and background removal is performed, and is displayed as an SNOM image.
【0005】一方、BinnigとRohrerらにより発明された
走査トンネル顕微鏡(STM;Scanning Tunneling Mic
roscope )におけるサーボ技術を始めとする要素技術を
利用しながら、STMでは測定し難かった絶縁性の試料
を原子オーダーの精度で観察することのできる顕微鏡と
して、原子間力顕微鏡(AFM;Atomic Force Microsc
ope )が提案されている(特開昭62−130302
号:IBM、G.ビニッヒ、サンプル表面の像を形成す
る方法及び装置)。Meanwhile, a scanning tunneling microscope (STM; Scanning Tunneling Mic) invented by Binnig and Rohrer et al.
Atomic Force Microscopy (AFM) is a microscope that can observe an insulating sample that has been difficult to measure with STM with atomic order accuracy while using elemental technology including servo technology in roscope).
ope) has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 62-130302).
Issue: IBM, G.I. Binich, method and apparatus for forming an image of a sample surface).
【0006】このAFMの構造はSTMに類似してお
り、走査型プローブ顕微鏡(SPM)の一つとして位置
づけられる。AFMでは、自由端に鋭い突起部分(探針
部)を持つカンチレバーを、試料に対向・近接させ、探
針部の先端の原子と試料原子との間に働く相互作用力に
より、変位するカンチレバーの動きを電気的あるいは光
学的にとらえて測定しつつ、試料をXY方向に走査し、
カンチレバーの探針部との位置関係を相対的に変化させ
ることによって、試料の凹凸情報などを3次元的にとら
えることができるようになっている。The structure of this AFM is similar to that of the STM, and is positioned as one of the scanning probe microscopes (SPM). In the AFM, a cantilever having a sharp protruding portion (probe portion) at its free end is made to face or approach a sample, and the cantilever that is displaced by the interaction force acting between the atom at the tip of the probe portion and the sample atom is moved. The sample is scanned in the XY directions while measuring the movement electrically or optically.
By relatively changing the positional relationship between the cantilever and the probe portion, it is possible to three-dimensionally capture the unevenness information of the sample and the like.
【0007】このAFMにおいては、カンチレバーの変
位を測定する変位測定センサは、カンチレバーとは別途
に設けるのが一般的である。しかし最近では、カンチレ
バー自体に変位を測定できる機能を付加した集積型AF
Mセンサが、M.Tortonese らにより提案されている。こ
の集積型AFMセンサは、例えばM.Tortonese,H.Yamad
a, R.C.Barrett and C.F.Quate の論文“Atomic force
microscopy using a piezoresistive cantilever ”(T
ransducers and Sensors '91 )や、PCT出願WO9
2/12398に開示されている。In this AFM, the displacement measuring sensor for measuring the displacement of the cantilever is generally provided separately from the cantilever. However, recently, an integrated AF with a function that can measure displacement on the cantilever itself has been added.
An M sensor has been proposed by M. Tortonese et al. This integrated AFM sensor is, for example, M. Tortonese, H. Yamad
a, RCBarrett and CFQuate's paper “Atomic force
microscopy using a piezoresistive cantilever ”(T
ransducers and Sensors '91) and PCT application WO9
2/12398.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】前述のM.Tortonese ら
により提案されている集積型AFMセンサは、カンチレ
バーに歪みセンサを集積化したものであるが、同様に光
検出機能を持ったセンサーをカンチレバー上に集積化す
ることは容易に発想できる。しかし、単純に光検出機能
を持ったセンサ、例えばフォトダイオードを集積化する
と、そのフォトダイオードにおいて、光照射により発生
したフォトキャリアが半導体内のキャリアと再結合した
り、トラップに捕獲されることにより、光電流用のキャ
リアとして寄与しなくなり、検出効率が低下する。その
ため、エバネッセント光の様な微弱で、測定試料表面近
傍にしか存在しない光を検出する際には、空乏層まで光
が届かず、発生したフォトキャリアは半導体内ですぐに
再結合するため、感度が非常に低下する。The integrated AFM sensor proposed by M. Tortonese et al. Mentioned above is a sensor in which a strain sensor is integrated in a cantilever. Integrating on top is easy to think of. However, if a sensor with a light detection function, such as a photodiode, is simply integrated, the photo carriers generated by light irradiation in the photodiode may be recombined with carriers in the semiconductor or trapped in a trap. , Does not contribute as a carrier for photocurrent, and the detection efficiency is reduced. Therefore, when detecting light that is weak such as evanescent light and that exists only near the surface of the measurement sample, the light does not reach the depletion layer, and the photocarriers generated recombine in the semiconductor immediately. Is very low.
【0009】また、従来の光ファイバープローブを使用
したSNOMでは、プローブとは別にセンサを設けなけ
ればならず、装置が大型化してしまう。それに伴い、外
部の振動の影響を受けやすく、しかも作製が容易ではな
い。また、プローブと光検出機構との距離が離れている
ため、その間で光が損失し光検出効率が悪く、感度が悪
くなる。更に、他のSPM装置、特にAFM装置とは装
置の構成が全く異なるため、ユーザーはAFM装置とは
別に、専用のSNOM装置を購入せざるを得ず、ユーザ
ーには大きな負担となってしまう。Further, in the SNOM using the conventional optical fiber probe, a sensor must be provided in addition to the probe, and the size of the device becomes large. Along with that, it is easy to be affected by external vibration and not easy to manufacture. Further, since the probe and the light detection mechanism are separated from each other, light is lost between them, resulting in poor light detection efficiency and poor sensitivity. Furthermore, since the device configuration is completely different from other SPM devices, especially AFM devices, the user is forced to purchase a dedicated SNOM device in addition to the AFM device, which imposes a heavy burden on the user.
【0010】本発明は、従来の集積型AFMセンサある
いはSNOMにおける上記問題点を解消するためになさ
れたもので、従来のSPM、特にAFMとほぼ同様な構
成によりSNOM測定の可能な集積型SPMセンサ及び
その製造方法を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the conventional integrated AFM sensor or SNOM, and the integrated SPM sensor capable of SNOM measurement by the structure similar to that of the conventional SPM, especially AFM. And its manufacturing method.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、本発明は、自由端に探針部を有するカンチ
レバー部と、該カンチレバー部の基端を支持する支持部
と、前記探針部に設けられた光検出機構とで集積型SP
Mセンサを構成するものである。In order to solve the above problems, the present invention provides a cantilever portion having a probe portion at its free end, a support portion for supporting the base end of the cantilever portion, and the above-mentioned probe. Integrated SP with the light detection mechanism provided on the needle
This constitutes an M sensor.
【0012】このように、構成した集積型SPMセンサ
の探針部を測定試料表面近傍に発生したエバネッセント
光に接触させると、探針部に設けられた光検出機構によ
りエバネッセント光が検出される。エバネッセント光は
光強度信号に変換され、この信号に基づいて測定試料の
表面情報を出力することにより、SNOM測定が行われ
る。そして探針部と光検出機構が一体化されているた
め、探針部と光検出機構を極限まで近づけることがで
き、光伝播中の損失を抑えた高感度のSNOM測定を可
能にする。When the probe portion of the integrated SPM sensor thus constructed is brought into contact with the evanescent light generated near the surface of the measurement sample, the evanescent light is detected by the light detection mechanism provided in the probe portion. The evanescent light is converted into a light intensity signal, and SNOM measurement is performed by outputting the surface information of the measurement sample based on this signal. Since the probe unit and the light detection mechanism are integrated, the probe unit and the light detection mechanism can be brought close to each other to the utmost limit, and high-sensitivity SNOM measurement that suppresses loss during light propagation becomes possible.
【0013】また光検出機構をフォトダイオードで構成
し、該フォトダイオードのPN接合部における空乏層が
探針部の先端部まで形成されるように構成することによ
り、探針部先端の高濃度ドーピング層でのフォトキャリ
アの再結合確率を低減し、エバネッセント光のような微
弱光を高感度で検出することが可能となる。Further, the photodetection mechanism is composed of a photodiode, and the depletion layer at the PN junction of the photodiode is formed up to the tip of the probe, so that the high concentration doping at the tip of the probe is achieved. The probability of recombination of photocarriers in the layer can be reduced, and weak light such as evanescent light can be detected with high sensitivity.
【0014】また、本発明に係る集積型SPMセンサの
製造方法は、カンチレバー部表面と探針部表面に酸化膜
を厚く形成し、前記カンチレバー部表面に垂直な方向で
イオンインプランテーションを行って、探針部及びその
近傍の表面にフォトダイオードを構成するP型(N型)
層を形成する工程を用いたり、また探針部の全表面にフ
ォトダイオード構成するP型(N型)層を形成した後、
探針部表面を酸化し探針部先端のP型(N型)層を除去
する工程を用いたり、またカンチレバー部に探針形成用
マスクを形成してエッチングにより探針部を形成し、次
いで探針形成用マスクをイオンインプランテーション用
マスクとして用い、カンチレバー部を回転しながら、カ
ンチレバー部の表面に対して斜め方向において探針部に
向けてイオンインプランテーションを行い、先端部を除
いて探針部表面にフォトダイオードを構成するP型(N
型)層を形成する工程を用いたり、更にはまたカンチレ
バー部に形成した探針部の先端にフォトダイオードを構
成するP型(N型)層を形成させないためのマスクを設
け、イオンインプランテーションにより探針部表面に先
端部を除いてP型(N型)層を形成する工程を用いるも
のである。In the method of manufacturing the integrated SPM sensor according to the present invention, an oxide film is formed thick on the surfaces of the cantilever portion and the probe portion, and ion implantation is performed in a direction perpendicular to the surface of the cantilever portion. P-type (N-type) that constitutes a photodiode on the surface of the probe part and its vicinity
After using the step of forming a layer or forming a P-type (N-type) layer constituting a photodiode on the entire surface of the probe part,
A step of oxidizing the surface of the probe portion to remove the P-type (N-type) layer at the tip of the probe portion is used, or a probe forming mask is formed on the cantilever portion to form the probe portion by etching, and then the probe portion is formed. Using the probe forming mask as an ion implantation mask, while rotating the cantilever, perform ion implantation toward the probe in an oblique direction to the surface of the cantilever, and remove the tip except the tip. A P-type (N
(Type) layer is formed, or a mask for preventing formation of a P-type (N-type) layer forming a photodiode is provided at the tip of the probe portion formed on the cantilever portion, and ion implantation is performed. This method uses a step of forming a P-type (N-type) layer on the surface of the probe portion except the tip portion.
【0015】このような工程を用いて製造することによ
り、フォトダイオードを構成するP型(N型)層が探針
部先端には形成されず空乏層が探針部先端まで形成され
た高光感度のフォトダイオードを、探針部に集積化した
集積型SPMセンサを容易に得ることができる。By manufacturing using such a process, the P-type (N-type) layer constituting the photodiode is not formed at the tip of the probe portion, and the depletion layer is formed up to the tip of the probe portion. It is possible to easily obtain an integrated SPM sensor in which the photodiode of (1) is integrated in the probe portion.
【0016】[0016]
【実施例】次に実施例について説明する。まず本発明に
係る集積型SPMセンサ及びその製造方法の第1実施例
の製造方法を、図1及び図2に基づいて説明する。な
お、本実施例においては、N型基板を用いて形成する場
合について説明する。まず図1の(A)に示すように、
シリコンウェハ1の表面に酸化シリコンの分離層2を介
してN型シリコン層のレバー構造体部3を設けたもの、
例えば貼り合わせウェハを用意し、このシリコンウェハ
1の裏面とレバー構造体部3の表面に、シリコン酸化膜
4を形成する。EXAMPLES Next, examples will be described. First, a manufacturing method of an integrated SPM sensor and a manufacturing method thereof according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, in the present embodiment, a case of forming using an N-type substrate will be described. First, as shown in FIG.
A silicon wafer 1 provided with a lever structure portion 3 of an N-type silicon layer on a surface of a silicon oxide via a separation layer 2 of silicon oxide,
For example, a bonded wafer is prepared, and a silicon oxide film 4 is formed on the back surface of the silicon wafer 1 and the front surface of the lever structure portion 3.
【0017】次に図1の(B)に示すように、シリコン
ウェハ1の裏面の酸化膜4に、カンチレバーの下部を除
去してその変位を自由にし、且つカンチレバー支持部を
形成するためのシリコンウェハ1のエッチング用の開口
部5を設ける。そして、レバー構造体部3を図2に示す
ようなカンチレバー平面形状にパターニングした後、図
示しない探針形成用マスクを設けて探針部6をエッチン
グにより形成し、次いでレバー構造体部3と探針部6の
表面に酸化膜7を形成する。この酸化膜7の厚さは、イ
オンインプランテーションにおけるドープする材料の加
速電圧を考慮した上で、レバー構造体部3の表面に最適
にドーピングされる厚さとする。次に、レジストを表面
に塗布し、イオンインプランテーション用のマスク8を
形成して、ボロンのイオンインプランテーションによ
り、探針部6及びその近傍の表面にP層9を形成する。
この際イオンインプランテーションは、レバー構造体部
3に対して垂直に行われる(図3参照)。このようにレ
バー構造体部3に対してイオンインプランテーションが
垂直に行われた場合、酸化膜7の表面から探針部6の表
面までの距離は、探針部6の先端部における距離をa,
中間における距離をb,裾部における距離をcとする
と、a>b>cとなるので、P層9は探針部6の先端部
には形成されず、探針部6の裾部から頂点に行くにした
がって薄く形成されるようになっている。Next, as shown in FIG. 1 (B), a silicon for forming a cantilever support portion by removing the lower part of the cantilever in the oxide film 4 on the back surface of the silicon wafer 1 to remove the lower part of the cantilever. An opening 5 for etching the wafer 1 is provided. Then, after patterning the lever structure 3 into a cantilever plane shape as shown in FIG. 2, a probe forming mask (not shown) is provided to form the probe 6 by etching, and then the lever structure 3 and the probe are formed. An oxide film 7 is formed on the surface of the needle portion 6. The thickness of the oxide film 7 is set to be a thickness that is optimally doped on the surface of the lever structure 3 in consideration of the acceleration voltage of the material to be doped in the ion implantation. Next, a resist is applied to the surface, a mask 8 for ion implantation is formed, and a P layer 9 is formed on the probe portion 6 and the surface in the vicinity thereof by ion implantation of boron.
At this time, the ion implantation is performed perpendicularly to the lever structure 3 (see FIG. 3). In this way, when the ion implantation is performed perpendicularly to the lever structure portion 3, the distance from the surface of the oxide film 7 to the surface of the probe portion 6 is equal to the distance at the tip of the probe portion 6. ,
If the distance in the middle is b and the distance in the skirt is c, then a>b> c. Therefore, the P layer 9 is not formed at the tip of the probe 6 and the apex from the hem of the probe 6 is formed. It becomes thinner as it goes to.
【0018】次に図1の(C)に示すように、イオンイ
ンプランテーション用のマスク8を除去した後に、探針
部6のレバー支持部側のP層9の形成されている部分に
レバー構造体部3の表面に接してP+ 層10と、そのP+
層10からレバー支持部側に少し離れたレバー構造体部3
の表面部分にN+ 層11を形成し、これらのP+ 層10及び
N+ 層11の上部の酸化膜7にコンタクトホール12,13を
形成する。その後、コンタクトホール12,13を介してP
+ 層10及びN+ 層11に接続した電極部14,15を、例えば
アルミニウムをスパッタリングして、図2に示す表面形
状のようにパターニングし、次いで探針部6の部分のみ
の酸化膜7を除去して、裏面エッチング時に表面を保護
するための、例えばポリイミドからなる表面保護膜16を
表面に形成する。Next, as shown in FIG. 1C, after the mask 8 for ion implantation is removed, the lever structure is formed on the portion of the probe portion 6 where the P layer 9 is formed on the lever supporting portion side. a P + layer 10 in contact with the surface of the body portion 3, the P +
Lever structure part 3 slightly separated from layer 10 to the lever support side
An N + layer 11 is formed on the surface of the N + layer, and contact holes 12 and 13 are formed in the oxide film 7 on the P + layer 10 and the N + layer 11. After that, P through the contact holes 12 and 13
The electrode portions 14 and 15 connected to the + layer 10 and the N + layer 11 are patterned by sputtering aluminum, for example, to have the surface shape shown in FIG. 2, and then the oxide film 7 only on the probe portion 6 is removed. After removal, a surface protective film 16 made of, for example, polyimide is formed on the surface to protect the surface during back surface etching.
【0019】次に図1の(D)に示すように、裏面に形
成されている、一部が除去されている酸化膜4をマスク
として、シリコンウェハ1を湿式異方性エッチングによ
り酸化シリコン分離層2までエッチングし、レバー支持
部1aを形成する。最後にカンチレバー部17を自由にす
るためフッ酸で酸化シリコン分離層2の一部を除去し、
表面保護膜16を除去することにより集積型SPMセンサ
が完成する。Next, as shown in FIG. 1D, the silicon wafer 1 is separated by wet anisotropic etching using the partially removed oxide film 4 formed on the back surface as a mask. The layer 2 is etched to form the lever supporting portion 1a. Finally, in order to free the cantilever portion 17, a part of the silicon oxide separation layer 2 is removed with hydrofluoric acid,
The integrated SPM sensor is completed by removing the surface protective film 16.
【0020】なお、探針部6の先端にP層9が形成され
ないようにする他の方法としては、ボロンをイオンイン
プランテーションした後に、酸化により探針先端のP層
を除去する方法がある。すなわち、図4に示すように、
ボロンをイオンインプランテーションする際に、探針部
6の表面に形成する酸化膜7を薄く形成してイオンイン
プランテーションを行い、P層9を形成したのち、図5
に示すように表面を酸化、例えば熱酸化することにより
酸化膜18を形成する。これにより探針部6の表面のシリ
コンは酸化膜18に変わり、探針部6の先端のP層9も酸
化膜18に変わる。そして、この酸化膜18をフッ酸で除去
することにより、上記第1実施例の製造で得られるもの
と同様な構成のものが得られる。As another method for preventing the P layer 9 from being formed at the tip of the probe portion 6, there is a method of removing the P layer at the tip of the probe by oxidation after ion implantation of boron. That is, as shown in FIG.
When boron is ion-implanted, the oxide film 7 formed on the surface of the probe portion 6 is thinly formed and ion-implantation is performed to form the P layer 9, and then, as shown in FIG.
As shown in, the oxide film 18 is formed by oxidizing the surface, for example, thermal oxidation. As a result, silicon on the surface of the probe portion 6 changes to the oxide film 18, and the P layer 9 at the tip of the probe portion 6 also changes to the oxide film 18. Then, by removing the oxide film 18 with hydrofluoric acid, a structure similar to that obtained in the manufacture of the first embodiment can be obtained.
【0021】次に、第1実施例の製法により得られた集
積型SPMセンサの構成及びその使用態様について、図
1の(D)及び図2を参照しながら説明する。シリコン
ウェハからなるレバー支持部1a上に酸化シリコン分離
層2を介してレバー構造体部3が形成されており、この
レバー構造体部3の自由端側に探針部6が形成され、カ
ンチレバー部17を構成している。そして、探針部6とそ
の近傍の表面にはP層9が形成されている。このP層9
は探針部6の先端には形成されず、探針部6の裾部から
頂点に行くにしたがって薄く形成されている。これは局
所的な光のみをとらえるためで、先端部のみを薄く裾部
を厚くすることにより先端部での光が空乏層に届き易く
なる。またP+ 層10がP層9に接して、且つレバー構造
体部3の表面にも接して形成されており、またN+ 層11
がP+ 層10からレバー支持部1a側に少し離れた部分、
例えば10μm程度離れたレバー構造体部3の表面部分に
形成されている。そして、探針部6とP+ 層10及びN+
層11に対するコンタクトホール12,13部分を除いて、レ
バー構造体部3の表面と側面に酸化膜7が形成されてい
る。またP+ 層10とN+ 層11には、コンタクトホール1
2,13を介して電極部14,15が、それぞれ接続されてい
る。そして、このように構成された集積型SPMセンサ
は、図2に示すように、電極部14にはPN接合部に逆電
圧を印加するための直流定電圧電源19が接続され、電極
部15には電流検出用回路20が接続されて使用されるよう
になっている。Next, the structure and usage of the integrated SPM sensor obtained by the manufacturing method of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 (D) and 2. A lever structure part 3 is formed on a lever support part 1a made of a silicon wafer with a silicon oxide separation layer 2 interposed therebetween. A probe part 6 is formed on the free end side of the lever structure part 3, and a cantilever part is formed. Make up 17 A P layer 9 is formed on the surface of the probe portion 6 and its vicinity. This P layer 9
Is not formed at the tip of the probe portion 6, but is formed thinner from the hem portion of the probe portion 6 toward the apex. This is because only the local light is captured, and by making only the tip portion thin and making the hem portion thick, the light at the tip portion easily reaches the depletion layer. Further, the P + layer 10 is formed in contact with the P layer 9 and also in contact with the surface of the lever structure portion 3, and the N + layer 11 is also formed.
Is a portion slightly separated from the P + layer 10 toward the lever supporting portion 1a side,
For example, it is formed on the surface portion of the lever structure portion 3 separated by about 10 μm. Then, the probe portion 6, the P + layer 10 and the N +
An oxide film 7 is formed on the surface and side surfaces of the lever structure 3 except for the contact holes 12 and 13 for the layer 11. In addition, the contact hole 1 is formed in the P + layer 10 and the N + layer 11.
Electrode portions 14 and 15 are connected via 2 and 13, respectively. In the integrated SPM sensor thus configured, as shown in FIG. 2, the electrode part 14 is connected to the DC constant voltage power source 19 for applying a reverse voltage to the PN junction part, and the electrode part 15 is connected. The current detection circuit 20 is connected and used.
【0022】次に、動作について説明する。上記のよう
に構成された集積型SPMセンサの一方の電極部15に電
流検出用回路20を接続して、該回路20を例えばアース接
続し、他方の電極部14には、直流定電圧電源19を接続
し、例えば、−3V印加して動作させる。このような動
作状態においては、探針部6におけるP層9とN型シリ
コン層よりなるレバー構造体部3の接合部では空乏層が
拡がり、探針部6の先端まで空乏層となる。この探針部
6の先端の空乏層に直接光が入射すると、P層9とレバ
ー構造体部(N型シリコン層)3からなるフォトダイオ
ード内で光電流用キャリアとして寄与するキャリアが多
量に発生し、フォトダイオードに流れる電流も増加す
る。この電流は光の強度に応じて変化するため、この変
化を電流検出用回路20で検知することによって、SNO
M信号を得ることができる。Next, the operation will be described. A current detection circuit 20 is connected to one electrode portion 15 of the integrated SPM sensor configured as described above, the circuit 20 is grounded, for example, and the other electrode portion 14 has a DC constant voltage power supply 19 Are connected and, for example, -3 V is applied to operate. In such an operating state, the depletion layer expands at the junction between the P layer 9 and the lever structure 3 made of the N-type silicon layer in the probe portion 6, and becomes a depletion layer up to the tip of the probe portion 6. When light is directly incident on the depletion layer at the tip of the probe portion 6, a large amount of carriers that contribute as photocurrent carriers are generated in the photodiode including the P layer 9 and the lever structure portion (N type silicon layer) 3. The current flowing through the photodiode also increases. Since this current changes according to the intensity of light, the SNO is detected by detecting this change in the current detection circuit 20.
An M signal can be obtained.
【0023】この実施例においては、P層9を探針部6
の先端とその近傍を除いた探針部表面に形成したので、
探針部の先端まで空乏層が形成され、光が空乏層に直接
入射される。これにより、光電流用キャリアとして寄与
するキャリアの量が増加し、感度が向上する。またカン
チレバー部自体にフォトダイオード(光検出機構)を集
積化することにより装置の小型化が可能となり、それに
伴い装置が簡易化でき、作製も容易となり振動等の影響
を低減できるようになる。更に、探針部にフォトダイオ
ードを集積化したことにより、探針部(プローブ)と光
検出部との距離が短くなり、その間の光損失が低減し感
度の向上を図ることができる。また、他のSPM装置、
特にAFM装置に、エバネッセント光を発生させる光源
を設け、プローブを本実施例のものに交換するだけでS
NOM測定が可能となり、AFM測定装置とは別個にS
NOM測定装置を用意する必要がなくなり、ユーザの負
担が軽減される。なお、本実施例において、P層とN
層,P+ 層とN+ 層をそれぞれ逆に形成した構造として
もよく、この場合は、印加バイアスの極性を反対にして
使用する。In this embodiment, the P layer 9 is connected to the probe portion 6
Since it was formed on the surface of the probe part excluding the tip and its vicinity,
A depletion layer is formed up to the tip of the probe portion, and light is directly incident on the depletion layer. As a result, the amount of carriers that contribute as photocurrent carriers is increased and the sensitivity is improved. In addition, by integrating a photodiode (light detection mechanism) in the cantilever portion itself, the device can be downsized, and accordingly, the device can be simplified and manufactured easily and the influence of vibration or the like can be reduced. Furthermore, by integrating the photodiode in the probe portion, the distance between the probe portion (probe) and the photodetector portion is shortened, the optical loss between them is reduced, and the sensitivity can be improved. Also, other SPM devices,
In particular, the AFM device is provided with a light source for generating evanescent light, and the probe can be replaced with that of the present embodiment.
NOM measurement is possible, and S can be performed separately from the AFM measurement device.
It is not necessary to prepare a NOM measuring device, and the burden on the user is reduced. In this embodiment, the P layer and N
The layers, the P + layer, and the N + layer may be formed in reverse, and in this case, the polarities of the applied bias are reversed.
【0024】次に、第2実施例について説明する。ま
ず、その製造方法の要部を図6及び図7に基づいて説明
する。この実施例の製造方法は、第1実施例の製造方法
とは、ボロンのイオンインプランテーションの方法が異
なるのみであるから、ここではイオンインプランテーシ
ョンに関する工程のみについて説明し、他の工程の説明
は省略する。この実施例においては、第1実施例と同様
にして、図6に示すように、探針形成用マスク21を設け
て、レバー構造体部3に探針部6を形成したのち、探針
形成用マスク21をそのままの状態で残しておき、レバー
構造体部3の表面と探針部6の表面に薄い酸化膜7を形
成する。次いで、探針形成用マスク21をイオンインプラ
ンテーション用のマスクとして、ボロンのイオンインプ
ランテーションを、レバー構造体部3の表面に対し斜め
方向から行い、シリコンウェハ全体を回転させる。これ
により、図7に示すように、P層9は探針部6の先端に
は形成されず、探針部6の途中から裾に向かって形成さ
れる。次いで探針形成用マスク21を除去し、以後第1実
施例と同様な工程により、第1実施例と同様な構成の集
積型SPMセンサが得られる。Next, a second embodiment will be described. First, the main part of the manufacturing method will be described with reference to FIGS. 6 and 7. Since the manufacturing method of this embodiment is different from the manufacturing method of the first embodiment only in the method of ion implantation of boron, only the steps relating to ion implantation will be described here, and the other steps will not be described. Omit it. In this embodiment, similarly to the first embodiment, as shown in FIG. 6, a probe forming mask 21 is provided to form the probe 6 on the lever structure 3 and then the probe is formed. The mask 21 is left as it is, and a thin oxide film 7 is formed on the surface of the lever structure 3 and the surface of the probe 6. Next, using the probe forming mask 21 as a mask for ion implantation, boron ion implantation is performed obliquely with respect to the surface of the lever structure 3 to rotate the entire silicon wafer. As a result, as shown in FIG. 7, the P layer 9 is not formed at the tip of the probe portion 6 but is formed from the middle of the probe portion 6 toward the bottom. Then, the probe forming mask 21 is removed, and the integrated SPM sensor having the same configuration as that of the first embodiment is obtained by the subsequent steps similar to those of the first embodiment.
【0025】このようにして製造された集積型SPMセ
ンサの構成は上記のように第1実施例と同様であり、そ
の説明は省略するが、効果に関しては、第1実施例と同
様な効果に加え、イオンインプランテーションにより直
接P層の厚さの制御が可能であり、また探針先端からP
層までの距離はイオンインプランテーションを行う傾斜
角度を変えるだけで容易に制御できるので、探針先端部
に適切な空乏層が作製可能となり、一層の感度向上が達
成可能となる。The structure of the integrated SPM sensor manufactured in this way is the same as that of the first embodiment as described above, and the description thereof is omitted, but the effects are the same as those of the first embodiment. In addition, the thickness of the P layer can be controlled directly by ion implantation, and P from the tip of the probe can be controlled.
The distance to the layer can be easily controlled only by changing the tilt angle for ion implantation, so that an appropriate depletion layer can be formed at the tip of the probe, and further improvement in sensitivity can be achieved.
【0026】次に、第3実施例について説明する。ま
ず、その製造方法の要部を図8に基づいて説明する。こ
の実施例の製造方法は、第1実施例の製造方法とは、ボ
ロンのイオンインプランテーションの方法が異なるのみ
であるから、ここではイオンインプランテーションに関
する工程のみについて説明し、他の工程の説明は省略す
る。この実施例においては、第1実施例と同様にして、
レバー構造体部3に探針部6を形成したのち、レバー構
造体部3の表面と探針部6の表面に薄い酸化膜7を形成
する。次いで、その上にレジストを塗布して、図8に示
すように、イオンインプランテーション用のマスク31を
探針部6の先端部分のみを覆うように形成し、ボロンの
イオンインプランテーションを、レバー構造体部3に対
して垂直に行う。これによりP層9は探針部6の先端に
は形成されず、探針部6の途中から裾に向かって形成さ
れる。その後イオンインプランテーション用マスク31を
除去し、以後第1実施例と同様な工程により、第1実施
例と同様な構成の集積型SPMセンサが得られる。Next, a third embodiment will be described. First, the main part of the manufacturing method will be described with reference to FIG. Since the manufacturing method of this embodiment is different from the manufacturing method of the first embodiment only in the method of ion implantation of boron, only the steps relating to ion implantation will be described here, and the other steps will not be described. Omit it. In this embodiment, similar to the first embodiment,
After forming the probe portion 6 on the lever structure portion 3, a thin oxide film 7 is formed on the surface of the lever structure portion 3 and the surface of the probe portion 6. Next, a resist is applied thereon, and as shown in FIG. 8, a mask 31 for ion implantation is formed so as to cover only the tip portion of the probe portion 6, and ion implantation of boron is performed by the lever structure. Perform perpendicular to the body part 3. As a result, the P layer 9 is not formed at the tip of the probe portion 6 but is formed from the middle of the probe portion 6 toward the hem. After that, the ion implantation mask 31 is removed, and thereafter, an integrated SPM sensor having the same configuration as that of the first embodiment is obtained by the same steps as those of the first embodiment.
【0027】このようにして製造された集積型SPMセ
ンサの構成は上記のように第1実施例と同様であり、そ
の説明は省略するが、効果に関しては、第1実施例と同
様な効果に加え、イオンインプランテーションにより直
接P層の厚さの制御が可能であり、また探針先端からP
層までの距離はイオンインプランテーション用マスクの
大きさを変えるだけで容易に制御できるので、探針先端
部に適切な空乏層の生成が可能となり、一層の感度向上
が可能となる。The structure of the integrated SPM sensor manufactured as described above is the same as that of the first embodiment as described above, and the description thereof will be omitted. However, regarding the effect, the same effect as that of the first embodiment is obtained. In addition, the thickness of the P layer can be controlled directly by ion implantation, and P from the tip of the probe can be controlled.
Since the distance to the layer can be easily controlled only by changing the size of the ion implantation mask, an appropriate depletion layer can be formed at the tip of the probe, and the sensitivity can be further improved.
【0028】次に第4実施例の構成並びに製造方法を、
完成した集積型SPMセンサの正面を示す図9と、その
断面を示す図10に基づいて説明する。この実施例の製造
方法は第1実施例の製造方法とほぼ同様であり、異なる
点は、レバー構造体部3を図9に示すようなレバーを3
本としたカンチレバー平面形状にパターニングし、ボロ
ンのイオンインプランテーションを行う際に、図10に示
すようにピエゾ抵抗層41をレバー構造体部3の中央のレ
バーの表面近傍に同時に形成し、またフォトダイオード
が形成されているレバー構造体部とピエゾ抵抗層41が形
成されているレバー構造体部との間に絶縁層、例えばシ
リコン酸化膜42を形成し、そして前記ピエゾ抵抗層41に
コンタクトホール43,44を介してそれぞれ電極部45,46
を接続形成している点である。したがって、構成におけ
る第1実施例との相違点は、カンチレバー部17を3本の
レバーで形成し、中央のレバーにピエゾ抵抗層41を配設
すると共にシリコン酸化膜42を設け、ピエゾ抵抗層41に
電極部45,46を接続配設した点である。Next, the structure and manufacturing method of the fourth embodiment will be described.
Description will be made based on FIG. 9 showing the front surface of the completed integrated SPM sensor and FIG. 10 showing its cross section. The manufacturing method of this embodiment is almost the same as the manufacturing method of the first embodiment. The difference is that the lever structure portion 3 has a lever structure as shown in FIG.
When patterning into a cantilever plane shape as a book and performing ion implantation of boron, a piezoresistive layer 41 is simultaneously formed near the surface of the lever at the center of the lever structure portion 3 as shown in FIG. An insulating layer, for example, a silicon oxide film 42 is formed between the lever structure part where the diode is formed and the lever structure part where the piezoresistive layer 41 is formed, and the contact hole 43 is formed in the piezoresistive layer 41. , 44 through electrode parts 45, 46, respectively
Is the point where the connection is formed. Therefore, the difference from the first embodiment in the configuration is that the cantilever portion 17 is formed by three levers, the piezoresistive layer 41 is provided in the central lever and the silicon oxide film 42 is provided, and the piezoresistive layer 41 is provided. The point is that the electrode portions 45 and 46 are connected and arranged.
【0029】次に、第4実施例の製造方法により得られ
た集積型SPMセンサの使用態様及び動作について説明
する。この集積型SPMセンサの使用時には、電極部45
にはピエゾ抵抗層41に電圧を印加するための直流定電圧
電源47を接続し、電極部46には電流検出用回路48を接続
する。そして、電極部45には例えば−3Vを印加し、電
極部46は−0.5 Vにしておく。これにより、カンチレバ
ー部17が変形した際、ピエゾ抵抗層41の抵抗値に変化が
生じ、電流値も変化する。この電流値の変化を電流検出
用回路48により検出することによって、AFM信号を得
ることができる。Next, the usage mode and operation of the integrated SPM sensor obtained by the manufacturing method of the fourth embodiment will be described. When using this integrated SPM sensor, the electrode part 45
Is connected to a DC constant voltage power supply 47 for applying a voltage to the piezoresistive layer 41, and a current detection circuit 48 is connected to the electrode portion 46. Then, for example, -3V is applied to the electrode portion 45, and the electrode portion 46 is set to -0.5V. As a result, when the cantilever portion 17 is deformed, the resistance value of the piezoresistive layer 41 changes, and the current value also changes. An AFM signal can be obtained by detecting the change in the current value by the current detection circuit 48.
【0030】以上のように、この実施例による集積型S
PMセンサにおいては、第1実施例の集積型SPMセン
サの効果に加え、AFMセンサとなるピエゾ抵抗層を組
み込んだため、AFM測定が可能となり、AFMとSN
OMの同時測定も可能となる。As described above, the integrated type S according to this embodiment is
In the PM sensor, in addition to the effect of the integrated SPM sensor of the first embodiment, since the piezoresistive layer serving as the AFM sensor is incorporated, AFM measurement can be performed, and AFM and SN can be measured.
Simultaneous measurement of OM is also possible.
【0031】なお、本実施例では、ピエゾ抵抗層からな
るAFMセンサをカンチレバー部に集積化したものを示
したが、ピエゾ抵抗層を設ける代わりに、カンチレバー
部の裏面に反射膜を設け、光によりカンチレバー部の反
りを測定する光学的手法により、AFM測定を行うよう
に構成してもよい。In this embodiment, the AFM sensor composed of the piezoresistive layer is integrated in the cantilever portion. However, instead of providing the piezoresistive layer, a reflective film is provided on the back surface of the cantilever portion and light is applied. The AFM measurement may be performed by an optical method of measuring the warp of the cantilever portion.
【0032】また、本実施例においてはカンチレバー部
のレバーを3本設けたものを示したが、ピエゾ抵抗層の
形成されているレバー構造体部が、光検出部( フォトダ
イオード)が形成されているレバー構造体部と電気的に
絶縁されるように構成されていれば、レバーの本数は何
本でもかまわない。In this embodiment, three cantilever levers are provided. However, the lever structure having the piezoresistive layer is provided with the photodetector (photodiode). The number of levers may be any number as long as it is electrically insulated from the lever structure part.
【0033】また、レバー構造体部とピエゾ抵抗層が逆
バイアスとなっている場合は、フォトダイオードが形成
されているレバー構造体部とピエゾ抵抗層が形成されて
いるレバー構造体部との間に形成したシリコン酸化膜
は、必ずしも必要ではない。Further, when the lever structure portion and the piezoresistive layer are reverse biased, between the lever structure portion where the photodiode is formed and the lever structure portion where the piezoresistive layer is formed. The silicon oxide film formed in 1. is not always necessary.
【0034】[0034]
【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
本発明に係る集積型SPMセンサは、探針部に光検出機
構を備えているので、探針部と光検出機構との距離を極
めて接近させることができ、その間の光の損失を抑え高
感度のSNOM測定を行うことができる。また光検出機
構をフォトダイオードで構成し、該フォトダイオードの
PN接合部における空乏層が探針部先端にまで形成され
るように構成することにより、更に感度を向上させるこ
とができる。更に、ピエゾ抵抗素子や反射膜などのAF
M測定機能を容易に組み込むことができ、これによりA
FM測定とSNOM測定を同時に行うことが可能とな
る。As described above on the basis of the embodiments,
Since the integrated SPM sensor according to the present invention is provided with the light detection mechanism in the probe portion, the distance between the probe portion and the light detection mechanism can be made extremely short, and the loss of light between them can be suppressed and high sensitivity can be achieved. SNOM measurement can be performed. Further, the photodetection mechanism is composed of a photodiode, and the depletion layer at the PN junction of the photodiode is formed up to the tip of the probe portion, whereby the sensitivity can be further improved. In addition, AF for piezoresistive elements and reflective films
The M measurement function can be easily incorporated, which allows A
It is possible to perform FM measurement and SNOM measurement at the same time.
【0035】また、本発明に係る集積型SPMセンサの
製造方法によれば、フォトダイオードを構成するP型
(N型)層を探針部先端には形成せず、空乏層を探針部
先端に適切に形成した集積型SPMセンサを容易に製造
することができる。Further, according to the method of manufacturing the integrated SPM sensor of the present invention, the P-type (N-type) layer forming the photodiode is not formed at the tip of the probe, but the depletion layer is formed at the tip of the probe. It is possible to easily manufacture the integrated SPM sensor appropriately formed in the above.
【図1】本発明に係る集積型SPMセンサの第1実施例
の製造方法を説明するための製造工程図である。FIG. 1 is a manufacturing process diagram for explaining a manufacturing method of a first embodiment of an integrated SPM sensor according to the present invention.
【図2】図1に示した製造方法により製造された集積型
SPMセンサの構成並びに動作回路の接続態様を示す図
である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an integrated SPM sensor manufactured by the manufacturing method shown in FIG. 1 and a connection mode of operating circuits.
【図3】図1に示した製造方法におけるボロンのイオン
インプランテーションの態様を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an aspect of boron ion implantation in the manufacturing method shown in FIG.
【図4】第1実施例の製造方法の変形例の製造工程を示
す図である。FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process of a modification of the manufacturing method of the first embodiment.
【図5】図4に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。FIG. 5 is a diagram showing a manufacturing process that follows the manufacturing process shown in FIG. 4;
【図6】第2実施例の製造方法の製造工程の要部を示す
図である。FIG. 6 is a diagram showing a main part of a manufacturing process of a manufacturing method according to a second embodiment.
【図7】図6に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。FIG. 7 is a diagram showing a manufacturing process that follows the manufacturing process shown in FIG. 6;
【図8】第3実施例の製造方法の製造工程の要部を示す
図である。FIG. 8 is a diagram showing a main part of a manufacturing process of a manufacturing method according to a third embodiment.
【図9】第4実施例の正面図及び動作回路の接続態様を
示す図である。9A and 9B are a front view of a fourth embodiment and a diagram showing a connection mode of an operation circuit.
【図10】第4実施例の断面を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a cross section of a fourth embodiment.
1 シリコンウェハ 1a カンチレバー支持部 2 酸化シリコン分離層 3 レバー構造体部 4 酸化膜 5 開口部 6 探針部 7 酸化膜 8 マスク 9 P層 10 P+ 層 11 N+ 層 12,13 コンタクトホール 14,15 電極部 16 表面保護膜 17 カンチレバー部 18 酸化膜 19 直流定電圧電源 20 電流検出用回路 21 探針形成用マスク 31 イオンインプランテーション用マスク 41 ピエゾ抵抗層 42 シリコン酸化膜 43,44 コンタクトホール 45,46 電極部 47 直流定電圧電源 48 電流検出用回路1 Silicon Wafer 1a Cantilever Support Part 2 Silicon Oxide Separation Layer 3 Lever Structure Part 4 Oxide Film 5 Opening 6 Probe Part 7 Oxide Film 8 Mask 9 P Layer 10 P + Layer 11 N + Layer 12, 13 Contact Hole 14, 15 Electrode part 16 Surface protection film 17 Cantilever part 18 Oxide film 19 DC constant voltage power supply 20 Current detection circuit 21 Probe formation mask 31 Ion implantation mask 41 Piezoresistive layer 42 Silicon oxide film 43, 44 Contact hole 45, 46 Electrode part 47 DC constant voltage power supply 48 Current detection circuit
Claims (11)
と、該カンチレバー部の基端を支持する支持部と、前記
探針部に設けられた光検出機構とを備えていることを特
徴とする集積型SPMセンサ。1. A cantilever portion having a probe portion at a free end, a support portion for supporting a base end of the cantilever portion, and a light detection mechanism provided on the probe portion. Integrated SPM sensor.
記光検出機構は探針部に集積化された半導体光センサで
構成されていることを特徴とする請求項1記載の集積型
SPMセンサ。2. The integrated SPM according to claim 1, wherein the probe part is formed of a semiconductor member, and the photodetection mechanism is composed of a semiconductor photosensor integrated in the probe part. Sensor.
ォトダイオードで構成され、該フォトダイオードのPN
接合部における空乏層が探針部先端にまで形成されてい
ることを特徴とする請求項2記載の集積型SPMセン
サ。3. The integrated semiconductor photosensor is composed of a photodiode, and the PN of the photodiode.
The integrated SPM sensor according to claim 2, wherein the depletion layer at the junction is formed up to the tip of the probe.
するN型(P型)基板と探針部の表面に形成されたP型
(N型)層とで構成され、該P型(N型)層は探針部の
裾部から先端に近づくにしたがって薄く形成されている
ことを特徴とする請求項3記載の集積型SPMセンサ。4. The photodiode is composed of an N-type (P-type) substrate forming a probe portion and a P-type (N-type) layer formed on the surface of the probe portion, and the P-type (N-type) The integrated SPM sensor according to claim 3, wherein the (type) layer is formed thinner from the hem portion of the probe portion toward the tip.
表面には形成されていないことを特徴とする請求項4記
載の集積型SPMセンサ。5. The integrated SPM sensor according to claim 4, wherein the P-type (N-type) layer is not formed on the surface of the tip portion of the probe portion.
と、該カンチレバー部の基端を支持する支持部と、前記
探針部に設けられた光検出機構と、前記カンチレバー部
に集積化されたピエゾ抵抗素子とを有し、AFM測定機
能を兼ね備えたことを特徴とする集積型SPMセンサ。6. A cantilever portion having a probe portion at its free end, a support portion for supporting a base end of the cantilever portion, a photodetection mechanism provided on the probe portion, and a cantilever portion integrated with the light detection mechanism. An integrated SPM sensor having a piezoresistive element and also having an AFM measurement function.
と、該カンチレバー部の基端を支持する支持部と、前記
探針部に設けられた光検出機構と、前記カンチレバー部
の裏面に設けた反射膜とを有し、AFM測定機能を兼ね
備えたことを特徴とする集積型SPMセンサ。7. A cantilever portion having a probe portion at its free end, a support portion for supporting the base end of the cantilever portion, a light detection mechanism provided on the probe portion, and a back surface of the cantilever portion. An integrated SPM sensor having a reflective film and having an AFM measurement function.
と、該カンチレバー部の基端を支持する支持部と、前記
探針部に集積して設けられたフォトダイオードとを有す
る集積型SPMセンサの製造方法において、カンチレバ
ー部表面と探針部表面に酸化膜を厚く形成し、前記カン
チレバー部表面に垂直な方向でイオンインプランテーシ
ョンを行って、探針部及びその近傍の表面にフォトダイ
オードを構成するP型(N型)層を形成する工程を含む
ことを特徴とする集積型SPMセンサの製造方法。8. An integrated SPM sensor having a cantilever portion having a probe portion at its free end, a support portion for supporting the base end of the cantilever portion, and a photodiode integrated with the probe portion. In the manufacturing method of 1., a thick oxide film is formed on the surface of the cantilever portion and the probe portion, ion implantation is performed in a direction perpendicular to the surface of the cantilever portion, and a photodiode is formed on the surface of the probe portion and its vicinity. And a step of forming a P-type (N-type) layer for forming the integrated SPM sensor.
と、該カンチレバー部の基端を支持する支持部と、前記
探針部に集積して設けられたフォトダイオードとを有す
る集積型SPMセンサの製造方法において、探針部の全
表面にフォトダイオード構成するP型(N型)層を形成
した後、探針部表面を酸化し探針部先端のP型(N型)
層を除去する工程を含むことを特徴とする集積型SPM
センサの製造方法。9. An integrated SPM sensor having a cantilever part having a probe part at its free end, a support part for supporting the base end of the cantilever part, and a photodiode integrated with the probe part. In the manufacturing method of 1., after forming a P-type (N-type) layer forming a photodiode on the entire surface of the probe part, the surface of the probe part is oxidized to form a P-type (N-type) at the tip of the probe part
Integrated SPM including a step of removing a layer
Sensor manufacturing method.
と、該カンチレバー部の基端を支持する支持部と、前記
探針部に集積して設けられたフォトダイオードとを有す
る集積型SPMセンサの製造方法において、カンチレバ
ー部に探針形成用マスクを形成してエッチングにより探
針部を形成し、次いで探針形成用マスクをイオンインプ
ランテーション用マスクとして用い、カンチレバー部を
回転しながら、カンチレバー部の表面に対して斜め方向
において探針部に向けてイオンインプランテーションを
行い、先端部を除いて探針部表面にフォトダイオードを
構成するP型(N型)層を形成する工程を含むことを特
徴とする集積型SPMセンサの製造方法。10. An integrated SPM sensor having a cantilever part having a probe part at its free end, a support part for supporting the base end of the cantilever part, and a photodiode integrated with the probe part. In the manufacturing method of 1., a probe forming mask is formed on the cantilever portion, the probe portion is formed by etching, and then the probe forming mask is used as a mask for ion implantation, and the cantilever portion is rotated while rotating. Ion implantation toward the probe portion in an oblique direction with respect to the surface of, and forming a P-type (N-type) layer constituting a photodiode on the surface of the probe portion except the tip portion. A method for manufacturing a featured integrated SPM sensor.
と、該カンチレバー部の基端を支持する支持部と、前記
探針部に集積して設けられたフォトダイオードとを有す
る集積型SPMセンサの製造方法において、カンチレバ
ー部に形成した探針部の先端にフォトダイオードを構成
するP型(N型)層を形成させないためのマスクを設
け、イオンインプランテーションにより探針部表面に先
端部を除いてP型(N型)層を形成する工程を含むこと
を特徴とする集積型SPMセンサの製造方法。11. An integrated SPM sensor having a cantilever part having a probe part at its free end, a support part for supporting the base end of the cantilever part, and a photodiode integrated with the probe part. In the manufacturing method of 1., a mask for preventing formation of a P-type (N-type) layer forming a photodiode is provided at the tip of the probe formed on the cantilever, and the tip is removed from the surface of the probe by ion implantation. And a step of forming a P-type (N-type) layer.
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JP24486594A JP3452659B2 (en) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | Integrated SPM sensor and method of manufacturing the same |
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Publication Number | Publication Date |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1994-09-14 JP JP24486594A patent/JP3452659B2/en not_active Expired - Fee Related
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