KR100653198B1 - 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버 및그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 락인 증폭기를 사용하지 않으면서도 수십 GHz 이상에서 작동되는 반도체 소자의 고주파 특성을 볼 수 있는 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 상기 목적은 캔틸레버 지지대, 상기 캔틸레버 지지대상에 위치하며 일측이 부상된 캔틸레버 아암, 상기 캔틸레버 아암 선단에 위치한 팁, 상기 팁 내에 형성된 채널 및 상기 채널의 양측면에 각각 형성된 소스 및 드레인으로 이루어진 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버에 있어서, 상기 팁은 콘 모양 또는 피라미드 모양임을 특징으로 하는 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버에 의해 이루어짐에 기술적 특징이 있다.
따라서, 본 발명의 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버 및 그 제조 방법은 팁을 제외한 주변의 절연막을 제거하므로써 고주파 소자의 검사가 가능한 효과가 있다.
고주파, 소자, 원자간력, 현미경, 캔틸레버
Description
도 1a 내지 1i는 본 발명에 의한 원자력 현미경용 캔틸레버의 제조 방법의 일부 공정.
도 2는 도 1i의 평면도.
도 3a 내지 도 3e는 도 2의 A-A'선 단면도.
도 4는 도 3e 공정이 완료된 상태의 평면도.
도 5a와 도 5b는 본 발명에 의한 FET 팁 평면도.
도 6은 도 3e에서 실리콘 질화막을 제거한 단면도.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 의한 실리콘 질화막 증착 공정 방법.
도 8a와 8b는 본 발명에 의한 메탈 라인 형성 공정 방법.
도 9a 내지 도 9e는 본 발명에 의한 캔틸레버 모양 형성 공정 방법.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 제 1 실리콘층 120 : 제 1 절연막
130 : 제 2 실리콘층 131, 132 : 제 3 절연막
141, 142 : 제 2 절연막 150, 154, 810, 900 : 포토레지스트막
151 : 제 4 절연막 152 : 제 5 절연막
153 : 폴리 실리콘층 157 : 제 1 마스크 패턴
161 : 캔틸레버 마스크 패턴 170 : 불순물이 도핑된 영역
500 : 팁 520 : 채널 영역
700, 701 : 실리콘 질화막 710 : 실리콘 산화막
800 : 메탈 820 : 메탈 라인
본 발명은 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 락인 증폭기를 사용하지 않으면서도 수 십 GHz 이상에서 작동되는 반도체 소자의 고주파 특성을 볼 수 있는 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버의 제조 방법에 관한 것이다.
종래에는 반도체 소자 제조 공정 중에 소자의 특성을 직접적으로 조사하지 못하고 소자가 어느 정도 완성된 후 이 소자들에 넓은 금속 패드를 설치하여 4포인트 프로브(4-Point Probe) 장치를 이용하여 소자의 특성을 조사하였다. 이 장치는 뾰족한 바늘을 이용하고 패드의 면적이 50㎛2의 영역에서 측정하며 현재 대다수 반도체 소자 제조에서 많이 사용하고 있다.
그러나 4포인트 프로브 방식은 반드시 금속 패드가 있어야 하고 패드의 크기가 작아질 경우 사용할 수 없는 문제가 있다. 특히 나노급 소자의 경우 이 방법으로 사용하기는 소자의 구동 영역 크기에 비하여 매우 넓은 면적을 차지하므로 더욱 힘들어진다. 이 방법을 사용한 후 소자의 금속 패드가 손상을 입어서 측정 후 더 이상 사용할 수 없는 문제점도 있다.
또 다른 측정 방법으로 바늘을 사용하는 방법 이외에 프로브 카드라는 새로운 방법을 사용하기도 한다. 이 방법은 주로 플래시 메모리와 같은 반도체 소자에서 사용되고 있다. 이 방법은 반도체 소자의 최종적인 모양을 알고 이 모양에 맞춰서 마이크로 머시닝 기술을 이용하여 수십에서 수백 개의 바늘이 형성된 한 개의 칩 형태로 운용되는 방식이다. 그러나 이 방법 역시 4포인트 프로브 방식에 비하여 다소 금속 패드의 손상이 적다는 점을 제외하고는 만들어진 소자에서 프로브 카드의 바늘과 접촉할 수 있는 금속 패드를 필요로 한다.
이미 잘 알려져 사용되는 원자간력 현미경을 이용한 소자의 특성을 조사하는 방법도 최근에 개발되었다. 가장 대표적인 방법은 반도체와 원자간력 현미경에 사용되는 캔틸레버 사이에 정전압을 걸어 사용하는 방식이 있다. 이때 사용되는 캔틸레버는 고농도의 도핑이 이루어진 상태에서 전기적인 신호 전달이 잘 이루어지게 되어 있다. 이 방법은 반도체 소자의 금속 패드가 없어도 가능한 방법이다.
그러나, 원자간력 현미경을 사용하는 방식에서 일반적인 정전기력 방식은 소자가 실제 고주파로 작동할 때 이 소자의 고주파 특성을 알 수 없는 문제가 있다. 또한 정전기력 방식을 사용하므로 반드시 락인(lock-in) 증폭기를 사용하므로 측정 속도가 현저히 떨어진다는 문제가 있다.
고속으로 동작하는 소자의 직접적인 디바이스 특성을 알 수 있도록 하는 방법이 1997년 J. W. Hong 등에 의해 Applied Physics Letters 논문지에 보고되었다. 이 방법의 경우 기존의 캔틸레버에 한가닥의 금속선을 연장시켜 이 금속선에 고주파의 신호를 가함으로써 시료로 사용되는 소자의 고주파 특성을 알 수 있다. 이 방식은 일반적인 원자간력 현미경 방법으로 할 수 없었던 부분을 해결하였으나 시스템적으로 반드시 락인 증폭기를 사용해야 하므로 측정 속도가 현저히 떨어진다는 문제가 있다.
종래기술인 대한민국 공개특허 제2003-003237호는 원자력 현미경용 캔틸레버 및 제조방법에 관한 것으로 캔틸레버의 두께 불균일성을 방지하고, 팁을 날카롭게 형성하여 센싱 감도를 증가시키는 방법에 관한 것이다. 그러나, 상기와 같은 종래 기술은 락인 증폭기를 사용하지 않고서는 고주파 소자의 특성을 알 수 없다는 문제점이 있다.
또 다른 종래기술인 대한민국 공개특허 제2003-0041725호는 전계 효과 트랜지스터 채널 구조가 형성된 스캐닝 프로브 마이크로스코프의 탐침 및 제작 방법에 대한 것이다. 마이크로머시닝 기술을 이용하여 전계 효과 트랜지스터 구조를 형성시킨 캔틸레버 탐침을 이용하여 시료 표면의 전하 분포를 읽을 수 있는 것이다. 그 러나, 상기와 같은 종래 기술에 의해서는 탐침에 전계 효과를 줄 수 있을 뿐, 고주파 소자의 특성을 알 수 없다는 문제점이 있다.
또 다른 종래기술인 대한민국 공개특허 제2003-0041726호는 원자간력 현미경용 고해상도 단일/멀티 캔틸레버 탐침 및 제조방법에 관한 것이다. 이는 대한민국 공개특허 제2003-0041725호에서 만들 수 없었던 뾰족한 팁이 형성되어 보다 국부적인 영역에서도 시료 표면의 전하 분포를 읽을 수 있는 형태가 되기는 하였으나, 역시 고주파 소자의 특성을 알 수 없으며, 고주파 소자 특성을 측정하기 위해서는 반드시 락인 증폭기를 사용해야 한다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 캔틸레버를 제조함에 있어 팁 주변의 절연막을 제거하여 락인 증폭기를 사용하지 않으면서도 수십 GHz 이상에서 작동되는 반도체 소자의 고주파 특성을 볼 수 있는 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버 및 그 제조 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 캔틸레버 지지대, 상기 캔틸레버 지지대상에 위치하며 일측이 부상된 캔틸레버 아암, 상기 캔틸레버 아암 선단에 위치한 팁, 상기 팁 내에 형성된 채널 및 상기 채널의 양측면에 각각 형성된 소스 및 드레인으로 이루 어진 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버에 있어서, 상기 팁은 콘 모양 또는 피라미드 모양임을 특징으로 하는 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버에 의해 달성된다.
또한 본 발명의 다른 목적은 제 1 실리콘층, 제 1 절연막 및 제 2 실리콘층이 순차적으로 적층된 실리콘-온-절연체 기판의 제 2 실리콘층 상부에 팁을 형성하는 단계; 상기 팁에 제 3 절연막을 적층하여 팁 주변의 제 2 실리콘층을 제거하는 단계; 상기 팁을 포함하는 제 1 절연막 상부에 캔틸레버 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 캔틸레버 마스크 패턴을 마스크로 하여 제 1 절연막 상부에 제 1 불순물을 주입하고 열처리한 후 식각하여 채널 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 채널 마스크 패턴으로 마스킹 하여 제 2 불순물을 주입하고 열처리하는 단계; 상기 팁과 불순물이 주입된 영역들을 포함하는 형상을 갖는 제 1 절연막 상부에 메탈 라인을 형성하는 단계 및 상기 형성된 메탈 라인을 갖는 제 1 절연막과 제 1 실리콘층을 포함하여 캔틸레버를 형성하는 단계로 이루어진 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버 제조 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도 1a 내지 1i는 본 발명에 의한 원자력 현미경용 캔틸레버의 제조 방법의 일부 공정에 관한 것이다. 도 1a를 살펴보면, 제 1 실리콘층(110), 제 1 절연막(120) 및 제 2 실리콘층(130)이 순차적으로 적층된 실리콘-온-절연체(SOI, Silicon on Insulator) 기판의 상, 하부에 각각 제 2 절연막(141, 142)을 적층한 것이다. 상기 상부 실리콘층(130)은 첨두형 팁의 높이와 관련된다.
도 1b는 상기 제 2 절연막(141) 상부에 포토레지스트막(150)을 형성하고 사진 식각(Photolithography)과 건식 식각을 통해 팁을 형성하기 위한 패턴을 형성하는 것에 관한 것이다. 도 1c는 상기 팁을 형성하기 위한 패턴을 형성한 후에 상기 제 2 절연막(141) 상부에 형성된 상기 포토레지스트막을 제거한 것이다. 상기 포토레지스트막을 제거하는 방법은 H2SO4와 H2O2를 4:1의 비율로 하여 120℃에서 10분 이상 가열하는 것이 바람직하며, 상기 방법 외에도 상기 포토레지스트막이 제거되지 않을 경우에는 O2 플라즈마(Oxygen Plasma) 방법으로 감광막을 태워 제거할 수 있다.
도 1d는 상기 제 2 실리콘층(130)을 건식 식각한 것으로 SF6 가스를 사용한다. 상기 제 2 실리콘층(130)이 4.0±0.5 마이크로미터(㎛) 두께로 적층되어 있을 경우 3.6 마이크로미터 높이의 팁을 형성함이 바람직하다.
도 1e는 사진 공정을 거쳐 얻어진 상부의 제 2 절연막(141)과 하부의 제 2 절연막(142)을 식각한 것이다. 식각은 BHF(Buffered HF)와 H2O를 7:1의 부피 비율로 혼합한 용액을 사용하는 습식 식각 방법을 실시한다. 이 때 팁 모양이 형성되며 콘 모양(Cone Type)으로 형성된다.
상기 팁 모양은 콘 모양과 피라미드 모양(Pyramidal Type)으로 형성될 수 있다. 콘 모양과 피라미드 모양의 길이와 크기는 식각의 정도에 따라 달라질 뿐 두 형태에 차이점은 없다. 콘 모양과 피라미드 모양의 차이점은 어느 방법을 이용하여 형성했는가에 있다. 콘 모양은 플라즈마 식각 방법을 사용하여 형성되고, 피라미드 형태는 습식 식각을 사용하여 형성된다. 상기 콘 모양을 형성하기 위한 플라즈마 식각 방법은 웨이퍼 전체에서 균일하게 나오는 장점 때문에 본 발명에서 사용된다.
도 1f와 1g는 제 3 절연막을 형성하여 팁 주변의 제 2 실리콘층을 제거하는 것이다. 상기 제 2 실리콘층(130) 상부에 습식 열 산화 방법(Wet Thermal Oxidation)으로 제 3 절연막(131, 132)을 형성한다. 상기 형성된 제 3 절연막(131, 132)을 포함하여 팁 주변의 제 2 실리콘층(130)을 습식 식각한다. 습식 식각은 상기 제 2 절연막을 식각하기 위해 사용된 BHF와 H2O를 7:1의 부피 비율로 혼합한 용액을 사용한다. SOI를 구성하는 상기 제 1 절연막(120)의 밀도가 상기 제 3 절연막(131, 132)보다 높기 때문에 식각시 제 1 절연막은 거의 식각되지 않는다. 이 과정은 팁 주변의 상기 제 2 실리콘층(130)이 완전히 제거될 때까지 1회 이상 반복될 수 있다. 실리콘은 고주파를 감소시키는 경향이 있기 때문에 이 과정을 통해 고주파 소자를 측정 가능하게 한다. 상기 팁 주변의 제 2 실리콘층(130)을 완전히 제거함에 따라 락인 증폭기를 사용하지 않고서도 반도체 소자의 고주파 특성을 측정할 수 있다.
도 1g(가)는 팁이 콘 형태인 경우의 모양이며 도 1g(나)는 팁이 피라미드 형태인 경우의 모양이다. 상기 도 1e의 공정에서 플라즈마 식각을 사용하는가 습식 식각을 사용하는가에 따라 달라질 뿐 큰 차이점은 없다.
도 1h는 상기 팁과 상기 제 1 절연막(120) 상부에 제 4 절연막(151), 제 5 절연막(152), 폴리 실리콘층(153) 및 포토레지스트막(154)을 순차적으로 적층하고, 사진 식각 공정을 수행하여 상기 포토레지스트막(154)으로 소스와 드레인 형성을 위한 패턴의 제 1 마스크 패턴(157)을 상기 폴리 실리콘층(153) 상부에 형성한 것이다. 상기 제 4 절연막(151)과 제 5 절연막(152)은 상호 이종 물질로 이루어지며, 각각은 실리콘 질화막과 TEOS(Tetraethoxysilane) 산화막 중 선택된 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예에서는, 상기 제 4 절연막(151)은 저 스트레스(Low Stress)를 갖는 실리콘 질화막으로 형성하였고, 상기 제 5 절연막(152)은 TEOS 산화막으로 형성하였다.
도 1i는 상기 포토레지스트막으로 이루어진 원자력 현미경용 캔틸레버의 제 1 마스크 패턴으로 마스킹하여, 상기 폴리 실리콘층(153)에서 상기 제 4 절연막(151)까지 식각하여 상기 제 1 절연막(120) 상부에 원자력 현미경용 캔틸레버의 캔틸레버 마스크 패턴(161)을 형성한 것이다. 식각 공정이 완료된 후 포토레지스트막은 산소 플라즈마 방법으로 제거한다. 상기 캔틸레버 마스크 패턴(161)은 전계 효과 트랜지스터를 구비한 원자력 현미경용 캔틸레버의 소스와 드레인을 형성하기 위하여 불순물을 주입하기 위한 마스크로 사용된다.
도 2는 도 1i의 평면도에 관한 것이다. 도 2를 살펴보면 상기 제 1 절연막 상부에 상기 캔틸레버 마스크 패턴(161)이 형성되어 있다.
도 3a 내지 도 3e는 도 2의 A-A'선 단면도이다. 도 3a는 도 1i의 단면도이며, 도 2의 'a' 영역의 단면을 도시한 것이다. 도 3b는 TEOS 산화막으로 이루어진 상기 제 5 절연막(152)의 일부를 습식 식각한 것이다. 상기 습식 식각에 사용된 용액은 희석된 HF 용액을 사용한다. 그 후 도 3c와 같이 상기 폴리 실리콘층을 제거하고, 도 3d는 실리콘 질화막으로 이루어진 상기 제 4 절연막(151)의 일부를 습식 식각으로 제거한 것이다. 상기 제 4 절연막(151)의 일부를 습식 식각하기 위해서는 H3PO4용액을 160℃ 이상에서 사용함이 바람직하다. 도 3e는 상기 제 5 절연막을 제거한 것이다.
도 4는 도 3e 공정이 완료된 상태의 평면도이다. 점선 'M'은 상기 도 1h에서 제 1 절연막(120) 상부에 형성된 캔틸레버 마스크 패턴의 윤곽선이고, 실선 'm'은 도 3a 에서 도 3e까지의 공정을 수행했을 때의 채널 마스크 패턴으로 사용될 제 4 절연막의 윤곽선을 도시한 것이다. 도 4와 같이 채널이 형성되는 영역에서 캔틸레버 마스크 패턴의 폭인 d1보다 제 4 절연막의 폭인 d는 상대적으로 대단히 작아진다.
도 5a와 도 5b는 본 발명에 의한 FET의 팁 평면도이다. 도 5a는 팁이 콘 형태인 경우이며 도 5b는 팁이 피라미드 형태인 경우의 평면도이다. 상기 도 3e의 공정 다음에 이온 주입 공정을 수행하여 불순물을 주입하고 열처리를 실시한다. 이 때, 불순물 주입에 가속 에너지의 크기를 크게 하면 상기 도 3e의 채널 길이가 100nm보다 다소 크더라도 100nm 이하의 채널을 형성할 수 있다.
이 때, 상기 팁(500)의 채널 영역(520)에는 절연막이 형성되어 있어, 절연막 하부에 불순물이 주입되지 않아 채널 영역을 형성할 수 있고, 노출된 제 1 절연막 에만 불순물이 주입되어 상기 도 2의 불순물 도핑 영역(170)은 N 영역 혹은 P 영역이 된다. 상기 SOI 기판의 제 1 절연막에 P형 불순물이 도핑되어 있으면 N형 불순물을 주입하고, 제 1 절연막에 N형 불순물이 도핑되어 있으면 P형 불순물을 주입한다.
도 6은 도 3e에서 실리콘 질화막을 제거한 단면도이다. 상기 도 3e를 통해 형성된 제 4 절연막을 인산(H3PO4)으로 160℃에서 가열하여 제거한다. 상기 실리콘 질화막은 필요할 때만 사용되고 바로 제거되는 희생층이기 때문에 바로 제거된다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 의한 실리콘 질화막 증착 공정 방법이다.
먼저, 도 7a와 같이 상기 제 4 절연막이 제거된 팁을 포함하는 제 1 절연막(120) 상부에 저 스트레스를 갖는 실리콘 질화막(700)을 증착한다. LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)로 증착되며 증착시 두께는 500nm 이하가 바람직하다. 상기 실리콘 질화막(700) 상부에 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)로 실리콘 산화막(710)을 증착하며 두께는 200nm 이하로 함이 바람직하다.
다음, 도 7b와 같이 상기 증착된 실리콘 질화막(700)과 실리콘 산화막(710)에 사진 식각 공정을 거쳐 상기 실리콘 산화막(710)을 습식 식각한 후 포토레지스트막을 H2SO4와 H2O2의 부피 비율을 4:1로 하여 120도에서 가열하여 제거한다. 상기 공정에서 사용된 마스크는 네거티브(negative) 성질의 AZ5214 포토레지스트막을 이용하여 사용할 수 있으며, 가능한 팁 주변만 식각될 수 있는 형태를 가진 다른 마 스크도 사용이 가능하다.
다음, 도 7c와 같이 상기 적층된 실리콘 질화막(700)을 H3PO4로 160℃ 이상에서 가열하여 습식 식각한다. 이 때 아래에 적층된 실리콘 질화막(701)도 같이 식각되어 웨이퍼 아랫면에서 모두 제거된다. 실리콘 질화막 식각 후 희생층인 상기 실리콘 산화막(710)을 BHF와 초순수를 7:1의 부피 비율로 혼합한 용액을 이용하여 제거한다.
도 8a 내지 8b는 본 발명에 의한 메탈 라인 형성 공정 방법이다. 상기 도 7c과정까지 거친 팁, 실리콘 질화막(700)을 포함하는 제 1 절연막(120) 상부에 포토레지스트막을 적층한 후 메탈을 적층한다. 메탈은 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등 여러 금속을 사용할 수 있으나, 금을 적층하는 것이 가장 바람직하다. 그 후 도 8b와 같이 상기 포토레지스트막(810)과 메탈(800)을 적층한 후에 아세톤 용액에 넣는 리프트 오프(lift-off) 절차를 거쳐 상기 포토레지스트막을 제거한다. 남는 상기 메탈 라인(820) 부분이 도파관(Wave Guide)과 전극 패드 역할을 한다.
도 9a 내지 도 9e는 본 발명에 의한 캔틸레버 모양 형성 공정 방법이다. 도 9a는 상기 메탈 라인(820)과 팁(500)을 포함하는 캔틸레버의 평면도이다. 이 공정을 위해서 TEOS 산화막을 200nm 두께로 올린 후 캔틸레버 모양의 마스크를 사용한 사진 공정을 실시한다. 사진 공정이 완료된 후 TEOS 산화막을 건식 식각하고, 식각 후 포토레지스트막은 H2SO4와 H2O2를 4:1의 비율로 혼합 하여 120℃에서 10분 이상 가열하거나, 산소 플라즈마 방법으로 제거한다.
상기 TEOS 산화막에는 캔틸레버 모양이 그대로 전사되어 있으므로 이를 기준으로 하부의 질화막을 습식 식각한다. 이때 질화막 습식 식각은 H3PO4 용액에서 160℃ 이상으로 가열하여 식각함이 바람직하다. 상기 질화막이 식각된 후 TEOS 산화막은 희석된 BHF 용액을 이용하여 제거한다. 이러한 공정이 완료되면 도 9(a)의 (가), (나)의 형태가 된다.
도 9b는 상기 도 9a의 기판 상부에 AZ 4620 포토레지스트막(900)을 적층한 것이다. 상기 포토레지스트막(900)은 상기 제 1 실리콘층(110)을 식각할 때 상부에 형성된 디바이스를 충분히 보호하기 위한 보호막의 역할을 하게 되며, 전기로를 이용하여 110℃에서 20분, 130℃에서 10분간 열처리를 실시한다.
도 9c는 상기 제 1 실리콘층을 건식 식각한 것이다. 상기 제 1 실리콘층(110) 하부면에 보호막의 역할을 하기 위해 포토레지스트막(910)을 형성한 후 상기 제 1 실리콘층(110)을 건식 식각한다. 만약 상기 제 1 실리콘층(110)을 습식 식각을 하게 되면 습식 식각에 사용되는 용액에서 충분히 버틸 수 있도록 포토레지스트막을 형성해야 하는데, 후에 이 막을 제거하는 데 문제점이 있다. 또한 습식 식각을 할 경우에는 캔틸레버 칩의 취급시 몸체에 약하게 붙어 있는 캔틸레버 아암이 쉽게 부러질 수 있기 때문에 건식 식각 방법을 이용한다. 도 9d는 상기 도 9c의 공정이 완료된 후의 상태를 측면에서 본 모습이다.
도 9e는 상기 도 9c의 공정이 완료된 후 제 1 절연막을 식각하고 포토레지스트막을 제거하는 것이다. 상기 제 1 절연막(120)은 BHF와 초 순수 물을 7:1의 부피 비율로 혼합한 용액을 이용하여 습식 식각한 후 산소 플라즈마 방법을 이용하여 상기 제 1 실리콘층(110) 상부에 형성된 포토레지스트막을 태워버린다.
완성된 원자간력 현미경 캔틸레버는 제 1 실리콘층(110) 및 상기 제 1 실리콘층 상부의 제 1 절연막(120)으로 구성된 캔틸레버 지지대, 실리콘 질화막(700)으로 형성된 캔틸레버 아암, 메탈 라인(820), 팁 등을 포함한다.
상세히 설명된 본 발명에 의하여 본 발명의 특징부를 포함하는 변화들 및 변형들이 당해 기술 분야에서 숙련된 보통의 사람들에게 명백히 쉬워질 것임이 자명하다. 본 발명의 그러한 변형들의 범위는 본 발명의 특징부를 포함하는 당해 기술 분야에 숙련된 통상의 지식을 가진 자들의 범위 내에 있으며, 그러한 변형들은 본 발명의 청구항의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.
따라서, 본 발명의 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버 및 그 제조 방법은 팁을 제외한 주변의 절연막을 제거함으로써 고주파 소자의 검사가 가능한 효과가 있다.
Claims (16)
- 캔틸레버 지지대, 상기 캔틸레버 지지대상에 위치하며 일측이 부상된 캔틸레버 아암, 상기 캔틸레버 아암 선단에 위치한 팁, 상기 팁 내에 형성된 채널 및 상기 채널의 양측면에 각각 형성된 소스 및 드레인으로 이루어진 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버에 있어서,상기 팁은 콘 모양 또는 피라미드 모양임을 특징으로 하는 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버.
- 제 1항에 있어서,상기 캔틸레버 지지대는 제 1 실리콘층 및 상기 제 1 실리콘층 상부의 제 1 절연막을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버.
- 제 2항에 있어서,상기 제 1 절연막 상에 도파관과 전극 패드 역할을 하는 메탈 라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버.
- 제 3항에 있어서,상기 메탈은 금임을 특징으로 하는 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버.
- 제 1항에 있어서,상기 캔틸레버 아암은 실리콘 질화막으로 구성됨을 특징으로 하는 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버.
- 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버 제조 방법에 있어서,제 1 실리콘층, 제 1 절연막 및 제 2 실리콘층이 순차적으로 적층된 실리콘-온-절연체 기판의 제 2 실리콘층 상부에 팁을 형성하는 단계;상기 팁에 제 3 절연막을 적층하여 팁 주변의 제 2 실리콘층을 제거하는 단계;상기 팁을 포함하는 제 1 절연막 상부에 캔틸레버 마스크 패턴을 형성하는 단계;상기 캔틸레버 마스크 패턴을 마스크로 하여 제 1 절연막 상부에 채널 마스크 패턴을 형성하는 단계;상기 채널 마스크 패턴으로 마스킹 하여 불순물을 주입하고 열처리하는 단계;상기 팁과 불순물이 주입된 영역들을 포함하는 형상을 갖는 제 1 절연막 상부에 메탈 라인을 형성하는 단계; 및상기 형성된 메탈 라인을 갖는 제 1 절연막과 제 1 실리콘층을 포함하여 캔틸레버를 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버 제조 방법.
- 제 6항에 있어서,상기 제 2 실리콘층 상부에 팁을 형성하는 단계는제 1 실리콘층, 제 1 절연막 및 제 2 실리콘층이 순차적으로 적층된 실리콘-온-절연체 기판 상하부에 제 2 절연막을 적층하는 단계;상기 제 2 절연막 상에 포토레지스트막을 적층한 후 팁이 형성될 영역을 제외하고 건식 식각한 후 포토레지스트막을 제거하는 단계;상기 제 2 실리콘층을 건식 식각하는 단계; 및건식 식각된 제 2 실리콘층 상부에 위치하는 제 2 절연막을 습식 식각하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버 제조 방법.
- 제 6항에 있어서,상기 팁 주변의 제 2 실리콘층을 제거하는 단계는 습식 열 산화 방법 또는 플라즈마 식각을 사용하는 것을 특징으로 하는 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버 제조 방법.
- 제 8항에 있어서,상기 습식 열 산화 방법은 BHF와 초순수를 7:1의 부피 비율로 혼합한 용액을 이용함을 특징으로 하는 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버 제조 방법.
- 제 6항에 있어서,상기 캔틸레버 마스크 패턴을 형성하는 단계는상기 팁과 제 1 절연막 상부에 제 4 절연막, 제 5 절연막, 폴리 실리콘층 및 포토레지스트막을 순차적으로 적층하는 단계;사진 식각공정을 수행하여 상기 포토레지스트막을 제거하여 제 1 마스크 패 턴을 상기 폴리 실리콘층 상부에 형성하는 단계; 및상기 제 1 마스크 패턴으로 마스킹하여 폴리 실리콘층에서 제 5 절연막까지 식각하여 제 1 절연막 상부에 제 2 마스크 패턴을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버 제조 방법.
- 제 10항에 있어서,상기 제 4 절연막과 제 5 절연막은 상호 이종 물질로 이루어지며, 각각 실리콘 질화막과 TEOS 산화막 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버 제조 방법.
- 제 6항에 있어서,상기 불순물을 주입하는 단계는제 1 절연막에 P형 불순물이 도핑되어 있으면 N형 불순물을 주입하고, 제 1 절연막에 N형 불순물이 도핑되어 있으면 P형 불순물을 주입하는 것을 특징으로 하는 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버 제조 방법.
- 삭제
- 제 6항에 있어서,상기 메탈 라인을 형성하는 단계는불순물이 주입된 팁을 포함하는 제 1 절연막의 상부에 실리콘 질화막과 실리콘 산화막을 증착하는 단계;사진 식각과 습식 식각을 통해 실리콘 산화막은 제거하고 팁 영역의 실리콘 질화막은 제거하는 단계;실리콘 질화막과 팁을 포함하는 제 1 절연막 상부에 포토레지스트막과 메탈을 증착하는 단계; 및리프트 오프를 통해 포토레지스트막을 제거하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버 제조 방법.
- 제 14항에 있어서,상기 메탈을 증착하는 단계는 금을 사용하는 것을 특징으로 하는 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버 제조 방법.
- 제 6항에 있어서,상기 캔틸레버를 형성하는 단계의 제 1 실리콘층은 건식 식각하는 것을 특징으로 하는 고주파 소자 검사용 기능성 원자간력 현미경 캔틸레버 제조 방법.
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