KR20060000809A - Afm cantilever having fet structure of high aspect ratio for use in liquid and method for fabricating the same - Google Patents

Afm cantilever having fet structure of high aspect ratio for use in liquid and method for fabricating the same Download PDF

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Abstract

본 발명은 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버 및 그 제조방법에 관한 것으로, 100㎚ 이하의 극소 채널을 갖는 전계 효과 트랜지스터가 내장된 원자간력 현미경용 캔틸레버를 구현할 수 있어, 바이오 분자를 분석할 수 있고, 극소 채널로 야기되는 쇼트 채널(Short channel) 효과의 발생을 방지할 수 있으며, 탐침의 종횡비를 크게 하여, 정보의 센싱도를 향상시키는 원자간력 현미경용 캔틸레버 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an atomic force microscope cantilever having a high aspect ratio single-electron transistor structure usable in a liquid, and to a method of manufacturing the same. The present invention relates to an atomic force microscope cantilever having a field effect transistor having a microchannel of 100 nm or less. For atomic force microscopy, which can analyze biomolecules, prevent the occurrence of short channel effects caused by microchannels, and increase the aspect ratio of the probe to improve the degree of sensing of information A cantilever and a manufacturing method thereof are provided.

본 발명의 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버 제조방법은 (a) 캔틸레버 지지대의 상부에 탐침을 형성하는 단계; (b) 상기 캔틸레버 지지대의 상부에 다층막 형성후, 2회에 걸친 패턴 형성 및 불순물 주입으로 전계효과 트랜지스터의 채널 영역에 탐침이 위치하며 탐침의 양측 경사면에 소스 및 드레인 영역이 형성되도록 캔틸레버 아암을 형성하는 단계; (c) 상기 기판 상부에 동일한 두께의 포지티브 포토레지스트를 도포하여 탐침의 첨두부만 보이도록 하거나 포지티브 포토레지스트를 두껍게 도포한 후에 애싱하여 탐침의 첨두부를 노출시키는 단계; (d) 상기 포지티브 포토레지스트 상부에 네거티브 포토레지스트를 도포한 후에 마스크를 패터닝하여 탐침의 첨두부의 상기 네거티브 포토레지스트를 제거하는 단계; (e) 상기 네거티브 포토레지스트가 제거된 탐침의 첨두부에만 금속점을 증착하는 단계; 및 (e) 상기 캔틸레버 아암의 일부를 제거하여 캔틸레버 아암을 부상시키는 단계를 포함하는 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버 제조방법에 의해 달성된다.A method for producing an atomic force microscope cantilever having a high aspect ratio single electron transistor structure usable in a liquid of the present invention comprises the steps of: (a) forming a probe on top of the cantilever support; (b) After the multilayer film is formed on the cantilever support, the cantilever arm is formed such that the probe is positioned in the channel region of the field effect transistor and the source and drain regions are formed on both sides of the probe by pattern formation and impurity injection twice. Doing; (c) applying a positive photoresist of the same thickness to the top of the substrate so that only the tip of the probe is visible or a thick application of the positive photoresist to ashing to expose the tip of the probe; (d) applying a negative photoresist on the positive photoresist and then patterning a mask to remove the negative photoresist at the tip of the probe; (e) depositing a metal point only on the tip of the probe from which the negative photoresist has been removed; And (e) removing a portion of the cantilever arm to float the cantilever arm. A method of manufacturing an atomic force microscopy cantilever having a high aspect ratio single electron transistor structure usable in a liquid.

따라서, 본 발명의 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버 및 그 제조방법은 바이오 분자들 간의 상호작용에 따른 전기적 효과를 측정함으로써 단일 분자를 탐침에 부착하는 장점이 있고, 수신 감도가 증대되는 효과가 있다.Therefore, the atomic force microscope cantilever having a high aspect ratio single-electron transistor structure usable in the liquid of the present invention and its manufacturing method have the advantage of attaching a single molecule to the probe by measuring the electrical effect of the interaction between the biomolecules. This has the effect of increasing reception sensitivity.

AFM, 캔틸레버, 전하량 측정, 종횡비, 현미경, 트랜지스터AFM, Cantilever, Charge Measurement, Aspect Ratio, Microscope, Transistor

Description

액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버 및 그 제조방법{AFM cantilever having FET structure of high aspect ratio for use in liquid and method for fabricating the same} AFM cantilever having FET structure of high aspect ratio for use in liquid and method for fabricating the same}             

도 1a 내지 1i은 본 발명에 따른 원자간력 현미경용 캔틸레버 제조방법의 일부 공정도.1A to 1I are partial process diagrams of a method for manufacturing cantilever for atomic force microscope according to the present invention.

도 2는 도 1h의 평면도.2 is a plan view of FIG. 1H.

도 3a 내지 3d는 도 2의 A-A'선 단면도.3A to 3D are cross-sectional views taken along line AA ′ of FIG. 2.

도 4는 도 3e 공정이 완료된 상태의 평면도.4 is a plan view of a state in which the process of Figure 3e is completed.

도 5는 도 3e의 이후 공정을 평면도로 도시한 도면.5 shows, in plan view, the subsequent process of FIG. 3E;

도 6a 내지 6c는 본 발명에 의한 캔틸레버 모양 형성 공정도.Figure 6a to 6c is a cantilever shape forming process according to the present invention.

도 7a 내지 7d는 본 발명에 의한 원자간력 현미경용 캔틸레버에 금속막을 형성하기 위한 공정 단면도.7A to 7D are cross-sectional views for forming a metal film on an atomic force microscope cantilever according to the present invention.

도 8a 내지 8d는 본 발명에 따른 수직 종횡비가 큰 원자간력 현미경용 캔틸레버의 개략적인 단면도.8A to 8D are schematic cross-sectional views of cantilevers for atomic force microscopes with high vertical aspect ratios in accordance with the present invention;

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>    <Description of the symbols for the main parts of the drawings>

110,130 : 실리콘층 120,141,142,151,152 : 절연막110,130: silicon layer 120,141,142,151,152: insulating film

131a,204,300 : 탐침 153 : 폴리실리콘층131a, 204, 300: probe 153: polysilicon layer

154,910,920,930 : 포토레지스트막 157,161 : 마스크 패턴154,910,920,930: photoresist film 157,161: mask pattern

171 : 채널영역 191 : 불순물 도핑영역171: channel region 191: impurity doping region

203 : 채널 210 : 소스203: channel 210: source

220 : 드레인 820 : 금속점220: drain 820: metal point

본 발명은 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 100 ㎚ 이하의 극소 채널을 갖는 전계 효과 트랜지스터가 내장된 원자간력 현미경용 캔틸레버를 구현할 수 있어, 바이오 분자를 분석할 수 있고, 극소 채널로 야기되는 쇼트 채널(Short channel) 효과의 발생을 방지할 수 있으며, 탐침의 종횡비를 크게 하여, 정보의 센싱도를 향상시키는 원자간력 현미경용 캔틸레버 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an atomic force microscope cantilever having a high aspect ratio single electron transistor structure usable in a liquid, and more particularly, to an atomic force microscope cantilever having a field effect transistor having a microchannel of 100 nm or less. Can be used to analyze biomolecules, prevent short channel effects caused by microchannels, and increase the aspect ratio of the probe, improving the sensitivity of the information. A cantilever for a microscope and a method for producing the same.

종래에 원자간력 현미경을 이용하여 바이오 분자들을 연구할 때 중요한 센서 부분은 캔틸레버이다. 이 캔틸레버는 일반적으로 실리콘(Si), 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘 질화막(Si3N4)과 같은 재질을 갖는 것에 금(Au)을 코팅하여 사용한다. An important sensor part when studying biomolecules using an atomic force microscope in the past is the cantilever. The cantilever is generally used by coating gold (Au) with a material such as silicon (Si), silicon oxide film (SiO 2 ), or silicon nitride film (Si 3 N 4 ).

바이오 물질들의 대부분은 금 표면에 아주 잘 붙는 성질이 있어서 어떠한 특정 기를 캔틸레버에 붙이기 위해서는 금이 코팅된 캔틸레버에 원하는 분자와 잘 결합할 수 있는 물질을 코팅하여 사용한다. 이러한 캔틸레버를 이용하여 여러 분자가 붙어 있는 캔틸레버를 이용하여 바이오 분자 분석에 사용하고 있다. Most of the biomaterials have a very good adhesion to the surface of the gold, and in order to attach any specific group to the cantilever, a gold-coated cantilever is coated with a material that can bind with a desired molecule. The cantilever is used to analyze biomolecules using a cantilever to which several molecules are attached.

대한민국 등록특허 제10-0366701호에는 "전계 효과 트랜지스터 채널 구조가 형성된 스캐닝 프로브 마이크로스코프의 탐침 및 그 제작 방법"에 대하여 개시되어 있다. 이것은 소스와 드레인이 형성된 캔틸레버를 절연체가 형성된 시료에 수직으로 부착시킨 후 소스에 전압을 가하면 시료 표면의 전하 분포에 따라 드레인에 흐르는 전류의 양이 변한다는 것이다. 그러나, 제작된 소자의 특성을 측정한 결과 일반적인 MOSFET 디바이스 특성을 보여주었으나, 이를 이용하여 실제로 표면 전하 분포를 읽은 예는 없었다.Korean Patent No. 10-0366701 discloses a probe of a scanning probe microscope having a field effect transistor channel structure and a method of manufacturing the same. This means that when the source and drain formed cantilever is vertically attached to the insulator formed sample and a voltage is applied to the source, the amount of current flowing through the drain changes according to the charge distribution on the surface of the sample. However, the measured device characteristics showed typical MOSFET device characteristics, but no actual surface charge distribution was read using them.

대한민국 공개특허 제2003-0041725호에는 "원자간력 현미경용 단일/멀티 캔틸레버 탐침 및 그의 제조방법"은 일반적인 마이크로머시닝 기술에 반도체 소자 제작 공정을 응용하여 소스와 드레인 사이의 유효 채널 길이를 줄임으로써 감도를 높일 수 있었고, 한 몸체에 여러 개의 캔틸레버가 존재할 수 있는 어레이 타입으로 구성이 가능하게 되었다. 그러나, 상기 종래의 캔틸레버는 아주 국부 영역에 금이 코팅되어 있지 못하여 단일 분자에 대한 상호작용 등을 알아낼 수 없었다. 이러한 단일 분자 상호작용 연구는 신약 개발에 아주 중요한 역할을 할 수 있음에도 아직 까지는 정확한 단일 분자 상호작용을 볼 수 없는 문제를 가지고 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-0041725 discloses "a single / multi-cantilever probe for atomic force microscopy and its manufacturing method" by applying a semiconductor device fabrication process to general micromachining techniques to reduce the effective channel length between source and drain. It was possible to increase the size of the array and to configure the array type in which several cantilevers can exist in one body. However, the conventional cantilever is not coated with gold at a very localized region, and thus cannot detect interactions with a single molecule. Although such single-molecule interaction research may play a very important role in the development of new drugs, there is a problem in that accurate single-molecule interactions are not yet seen.

종래기술인 대한민국 공개특허 제2003-0041726호에는 "원자간력 현미경용 고해상도 단일/멀티 캔틸레버 탐침 및 그의 제조방법"의 경우는 뾰족한 팁이 형성되어 보다 국부적인 영역에서도 시료 표면의 전하 분포를 읽을 수 있는 형태로 제안되었다. 또한, 상기 종래기술의 경우 캔틸레버가 액체 상태에서 구동을 할 경우 소스와 드레인 영역이 액체 상태에 노출이 되어 채널이 액체로 된다. 따라서 액체 상태에서 이러한 캔틸레버를 사용하기 위해서는 뾰족한 탐침부에서만 채널 효과가 이루어지도록 할 필요가 있다. 단일 바이오 분자들의 상호작용 또는 단일 바이오 분자와 셀(cell) 간의 상호 작용을 알기 위해서는 탐침부가 고 종횡비가 되어야만 하는데 이러한 고 종횡비를 가지면서 미세한 전류 변화를 전송할 수 있는 탐침부가 내재되어 있는 캔틸레버는 없었다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-0041726 discloses a high-resolution single / multi-cantilever probe for atomic force microscopy and a method of manufacturing the same, in which a sharp tip is formed to read the charge distribution on the sample surface even in a more localized region. In form. In addition, in the related art, when the cantilever is driven in the liquid state, the source and drain regions are exposed to the liquid state, and the channel becomes liquid. Therefore, in order to use such cantilever in the liquid state, it is necessary to make the channel effect only at the pointed probe. In order to know the interaction of single biomolecules or the interaction between a single biomolecule and a cell, the probe must have a high aspect ratio, and there is no cantilever that has a probe portion capable of transmitting a small current change with this high aspect ratio.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 바이오 분자들 간의 상호작용에 따른 전기적 효과를 측정함으로써 단일 분자를 탐침에 부착하는 장점이 있고, 수신 감도가 증대되는 효과가 나타나도록 하는 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버 제조방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
Accordingly, the present invention is to solve the above disadvantages and problems of the prior art, there is an advantage of attaching a single molecule to the probe by measuring the electrical effect of the interaction between the biomolecules, the reception sensitivity is increased It is an object of the present invention to provide a method for producing an atomic force microscope cantilever having a high aspect ratio single electron transistor structure usable in a liquid such that the effect is exhibited.

본 발명의 상기 목적은 캔틸레버 지지대; 상기 캔틸레버 지지대상에 위치하며 일측이 부상된 캔틸레버 아암; 상기 캔틸레버 아암 선단에 위치한 탐침; 상기 탐침 하부의 캔틸레버 아암에 위치한 채널; 상기 채널의 양측면에 각각 위치한 소스 및 드레인; 및 상기 탐침의 첨두부에 위치한 금속점을 포함하여 이루어지는 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버에 의해 달성된다.The object of the present invention is a cantilever support; A cantilever arm positioned on the cantilever support object and one side of which is injured; A probe located at the tip of the cantilever arm; A channel located in the cantilever arm below the probe; Source and drain, respectively located on both sides of the channel; And a high aspect ratio single electron transistor structure usable in a liquid comprising a metal point located at the tip of the probe.

본 발명의 상기 다른 목적은 (a) 캔틸레버 지지대의 상부에 탐침을 형성하는 단계; (b) 상기 캔틸레버 지지대의 상부에 다층막 형성후, 2회에 걸친 패턴 형성 및 불순물 주입으로 전계효과 트랜지스터의 채널 영역에 탐침이 위치하며 탐침의 양측 경사면에 소스 및 드레인 영역이 형성되도록 캔틸레버 아암을 형성하는 단계; (c) 상기 기판 상부에 동일한 두께의 포지티브 포토레지스트를 도포하여 탐침의 첨두부만 보이도록 하거나 포지티브 포토레지스트를 두껍게 도포한 후에 애싱하여 탐침의 첨두부를 노출시키는 단계; (d) 상기 포지티브 포토레지스트 상부에 네거티브 포토레지스트를 도포한 후에 마스크를 패터닝하여 탐침의 첨두부의 상기 네거티브 포토레지스트를 제거하는 단계; (e) 상기 네거티브 포토레지스트가 제거된 탐침의 첨두부에만 금속점을 증착하는 단계; 및 (e) 상기 캔틸레버 아암의 일부를 제거하여 캔틸레버 아암을 부상시키는 단계를 포함하는 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버 제조방법에 의해서도 달성된다.Another object of the present invention is to form a probe on top of (a) the cantilever support; (b) After the multilayer film is formed on the cantilever support, the cantilever arm is formed such that the probe is positioned in the channel region of the field effect transistor and the source and drain regions are formed on both sides of the probe by pattern formation and impurity injection twice. Doing; (c) applying a positive photoresist of the same thickness to the top of the substrate so that only the tip of the probe is visible or a thick application of the positive photoresist to ashing to expose the tip of the probe; (d) applying a negative photoresist on the positive photoresist and then patterning a mask to remove the negative photoresist at the tip of the probe; (e) depositing a metal point only on the tip of the probe from which the negative photoresist has been removed; And (e) removing a portion of the cantilever arm to float the cantilever arm. A method of manufacturing an atomic force microscopy cantilever having a high aspect ratio single electron transistor structure usable in a liquid.

본 발명에서 제시하는 캔틸레버는 액체 상태의 단일분자간 또는 단일분자와 셀과의 상호작용중에 일어나는 미세한 전류 변화를 측정할 수 있도록 전계효과 트랜지스터가 내장된 원자간력 현미경 캔틸레버이면서 캔틸레버에 단일 분자만을 붙일 수 있어서 보다 좋은 감도의 상호작용을 측정할 수 있다.The cantilever proposed in the present invention is an atomic force microscopy cantilever with a field effect transistor and can attach only a single molecule to the cantilever to measure minute current changes occurring between liquid single molecules or between single molecules and cells. The better sensitivity interaction can be measured.

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.Details of the above object and technical configuration of the present invention and the effects thereof according to the present invention will be more clearly understood by the following detailed description with reference to the drawings showing preferred embodiments of the present invention.

도 1a 내지 1i는 본 발명에 따른 수직 종횡비가 큰 원자간력 현미경 탐침 제조방법의 일부 공정도이다.1A to 1I are a partial process diagram of a method for manufacturing an atomic force microscope probe having a high vertical aspect ratio according to the present invention.

먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 제 1 실리콘층(110), 제 1 절연막(120)과 제 2 실리콘층(130)이 순차적으로 적층된 SOI(Silicon on Insulator) 기판의 상, 하부 각각에 제 1 상부 절연막(141), 제 1 하부 절연막(142)을 형성한다. 상기 절연막(141, 142)은, 예를 들어 실리콘 산화막으로서 물을 이용한 습식산화 공정을 통해 약 1 ㎛의 두께로 형성한다.First, as shown in FIG. 1A, each of the upper and lower portions of a silicon on insulator (SOI) substrate on which the first silicon layer 110, the first insulating layer 120, and the second silicon layer 130 are sequentially stacked is disposed. The first upper insulating layer 141 and the first lower insulating layer 142 are formed. The insulating films 141 and 142 are formed to a thickness of about 1 μm through, for example, a wet oxidation process using water as a silicon oxide film.

다음, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 상부 절연막(141)의 상부에 포토레지스트막(150)을 형성하고 사진 식각(Photolithography)과 건식 식각을 통해 탐침을 형성하기 위한 패턴을 형성한다.Next, as shown in FIG. 1B, a photoresist film 150 is formed on the first upper insulating film 141, and a pattern for forming a probe through photolithography and dry etching is formed.

다음, 도 1c에 도시된 바와 같이, 탐침을 형성하기 위한 패턴을 형성한 후에 상기 제 1 상부 절연막(141) 상부에 형성된 상기 포토레지스트막을 제거한 것이다. 상기 포토레지스트막을 제거하는 방법은 H2SO4와 H2O2를 4:1의 비율로 하여 120℃에 서 10분 이상 가열하는 것이 바람직하며, 상기 방법 외에도 상기 포토레지스트막이 제거되지 않을 경우에는 O2 플라즈마(Oxygen Plasma) 방법으로 감광막을 태워 제거할 수 있다.Next, as illustrated in FIG. 1C, after the pattern for forming the probe is formed, the photoresist layer formed on the first upper insulating layer 141 is removed. In the method of removing the photoresist film, it is preferable to heat H 2 SO 4 and H 2 O 2 at a ratio of 4: 1 at 120 ° C. for 10 minutes or more, and in addition to the above method, when the photoresist film is not removed, The photosensitive film may be burned off by an O 2 plasma (Oxygen Plasma) method.

도 1d는 상기 제 2 실리콘층(130)을 건식 식각한 것으로 SF6 가스 를 사용한다. 상기 제 2 실리콘층(130)이 4.0±0.5 마이크로미터(㎛) 두께로 적층되어 있을 경우 3.6±0.5 마이크로미터 높이의 탐침을 형성함이 바람직하다.FIG. 1D is a dry etching of the second silicon layer 130 using SF 6 gas. When the second silicon layer 130 is stacked to a thickness of 4.0 ± 0.5 micrometers (μm), it is preferable to form a probe having a height of 3.6 ± 0.5 micrometers.

도 1e는 사진 공정을 거쳐 얻어진 상부의 제 1 상부 절연막(141)과 하부의 제 1 하부 절연막(142)을 식각한 것이다. 식각은 BHF(Buffered HF)와 H2O를 7:1의 부피 비율로 혼합한 용액을 사용하는 습식 식각 방법을 실시한다. 이 때 탐침 모양이 형성되며 콘 모양(Cone Type)으로 형성된다.In FIG. 1E, the upper first upper insulating layer 141 and the lower first lower insulating layer 142 obtained through the photolithography process are etched. Etching is performed using a wet etching method using a mixture of BHF (Buffered HF) and H 2 O in a volume ratio of 7: 1. At this time, a probe shape is formed and a cone shape is formed.

상기 탐침 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 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.The probe shape may be formed in a cone shape and a pyramidal type. The length and size of the cone and pyramid shape vary with the degree of etching, but there is no difference between the two types. The cone shape is formed using a plasma etching method, and the pyramid shape is formed using wet etching. The plasma etching method for forming the cone shape is used in the present invention because of the advantage of uniformly appearing throughout the wafer.

도 1f와 1g는 제 2 상부 절연막(131) 및 제 2 하부 절연막(132)을 형성하여 탐침 주변의 제 2 실리콘층(130)을 제거하는 것이다. 상기 제 2 실리콘층(130) 상부에 습식 열 산화 방법(Wet Thermal Oxidation)으로 제 3 절연막(131, 132)을 형 성한다. 상기 형성된 제 2 상부 절연막(131) 및 제 2 하부 절연막(132)을 포함하여 탐침부 주변의 제 2 실리콘층(130)을 습식 식각한다. 습식 식각은 BHF와 H2O를 7:1의 부피 비율로 혼합한 용액을 사용한다. SOI를 구성하는 상기 제 1 절연막(120)의 밀도가 상기 제 2 상부 절연막(131)보다 높기 때문에 식각시 제 1 절연막은 거의 식각되지 않는다. 이 과정은 탐침부 주변의 상기 제 2 실리콘층(130)이 완전히 제거될 때까지 1회 이상 반복될 수 있다. 1F and 1G form the second upper insulating layer 131 and the second lower insulating layer 132 to remove the second silicon layer 130 around the probe. Third insulating layers 131 and 132 are formed on the second silicon layer 130 by a wet thermal oxidation method. The second silicon layer 130 around the probe is wet-etched by including the formed second upper insulating layer 131 and the second lower insulating layer 132. Wet etching uses a solution in which BHF and H 2 O are mixed at a volume ratio of 7: 1. Since the density of the first insulating layer 120 constituting the SOI is higher than that of the second upper insulating layer 131, the first insulating layer is hardly etched during etching. This process may be repeated one or more times until the second silicon layer 130 around the probe is completely removed.

도 1g(가)는 탐침이 콘 형태인 경우의 모양이며 도 1g(나)는 탐침이 피라미드 형태인 경우의 모양이다. 상기 도 1e의 공정에서 플라즈마 식각을 사용하는가 습식 식각을 사용하는가에 따라 달라질 뿐 큰 차이점은 없다.Figure 1g (a) is a shape when the probe is in the form of a cone, Figure 1g (b) is a shape when the probe is in the form of a pyramid. In the process of FIG. 1E, there is no significant difference depending on whether plasma etching or wet etching is used.

도 1h는 상기 탐침과 상기 제 1 절연막(120) 상부에 제 2 절연막(151), 제 3 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 2 절연막(151)과 제 3 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 2 절연막(151)은 저 스트레스(Low Stress)를 갖는 실리콘 질화막으로 형성하였고, 상기 제 3 절연막(152)은 TEOS 산화막으로 형성하였다. In FIG. 1H, a second insulating film 151, a third insulating film 152, a polysilicon layer 153, and a photoresist film 154 are sequentially stacked on the probe and the first insulating film 120, and photoetched. The first mask pattern 157 having a pattern for forming a source and a drain is formed on the polysilicon layer 153 by performing the process. The second insulating film 151 and the third insulating film 152 may be formed of a heterogeneous material, and each of the second insulating film 151 and the third insulating film 152 may be formed of one selected from a silicon nitride film and a tetraethoxysilane (TEOS) oxide film. In an embodiment of the present invention, the second insulating film 151 is formed of a silicon nitride film having a low stress, and the third insulating film 152 is formed of a TEOS oxide film.

도 1i는 상기 포토레지스트막으로 이루어진 원자력 현미경용 캔틸레버의 제 1 마스크 패턴으로 마스킹하여, 상기 폴리실리콘층(153)에서 상기 제 2 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.FIG. 1I is a mask of a first mask pattern of a nuclear microscope cantilever formed of the photoresist film, and then etched from the polysilicon layer 153 to the second insulating film 151 to form a nuclear power on the first insulating film 120. The cantilever mask pattern 161 of the microscope cantilever is formed. After the etching process is completed, the photoresist film is removed by an oxygen plasma method. The cantilever mask pattern 161 is used as a mask for injecting impurities to form a source and a drain of the cantilever for an atomic force microscope having a field effect transistor.

도 2는 도 1g의 평면도로서, 상기 제 2 실리콘층(130) 상부에는 원자간력 현미경용 캔틸레버 아암 마스크 패턴(161)이 형성되어 있고, 노출된 제 2 실리콘층은 불순물이 도핑된 영역(191)으로 존재한다.FIG. 2 is a plan view of FIG. 1G, wherein a cantilever arm mask pattern 161 for atomic force microscopy is formed on the second silicon layer 130, and the exposed second silicon layer is an impurity doped region 191. Exist).

도 3a 내지 3e는 도 2의 A-A'선 단면으로, 도 1g 이후의 트랜지스터의 극소 채널을 형성하기 위한 일부 공정도를 도시한 도면으로서, 도 3a는 도 1g의 단면도이며, 도 2의 a영역의 단면을 도시한 것이다.3A to 3E are cross-sectional views taken along the line A-A 'of FIG. 2, showing a partial process diagram for forming the microchannels of the transistors after FIG. 1G, and FIG. 3A is a cross-sectional view of FIG. The cross section of the is shown.

먼저, 도 3b에 도시된 바와 같이, TEOS 산화막으로 이루어진 제 3 절연막(152)의 측면 일부를 습식식각으로 제거한다. 이때, 습식식각 용액은 희석된 HF 용액을 사용한다.First, as shown in FIG. 3B, a portion of the side surface of the third insulating layer 152 made of the TEOS oxide layer is removed by wet etching. In this case, the wet etching solution uses diluted HF solution.

다음, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 폴리실리콘층(153)을 제거한다.Next, as shown in FIG. 3C, the polysilicon layer 153 is removed.

다음, 도 3d와 같이, 저 스트레스 질화막으로 이루어진 제 2 절연막(151)의 측면 일부를 습식식각으로 제거한다. 여기서는, 상기 저 스트레스 질화막만 선택적으로 습식식각하기 위해 H3PO4 용액을 식각 용액으로 사용한다.Next, as shown in FIG. 3D, a portion of the side surface of the second insulating layer 151 made of the low stress nitride layer is removed by wet etching. Here, H 3 PO 4 solution is used as an etching solution to selectively wet etch only the low stress nitride film.

다음, 상기 제 3 절연막(152)을 제거하면, 도 3e와 같이, 상기 제 2 실리콘층(130) 상부에 채널을 형성하기 위한 채널 마스크 패턴으로 사용될 제 2 절연막만 남게 된다.Next, when the third insulating layer 152 is removed, only the second insulating layer to be used as a channel mask pattern for forming a channel on the second silicon layer 130 remains as shown in FIG. 3E.

도 4는 도 3e 공정이 완료된 상태의 평면도로서, 점선 M은 전술된 도 1f의 설명에서, 제 2 실리콘층의 상부에 형성된 원자간력 현미경용 캔틸레버 아암 마스크 패턴(161)의 윤곽선이고, 실선 m은 도 3b에서 도 3e까지 공정을 수행했을 때의 채널을 형성하기 위한 마스크 패턴으로 사용될 제 2 절연막의 윤곽선을 도시한 것이다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 채널이 형성되는 영역에서 캔틸레버 아암 마스크 패턴의 폭(d1)보다 채널 마스크 패턴의 폭(d)은 상대적으로 대단히 작아진다.FIG. 4 is a plan view of the state in which the process of FIG. 3E is completed, and the dotted line M is the outline of the cantilever arm mask pattern 161 for atomic force microscope formed on the second silicon layer in the description of FIG. 1F described above, and the solid line m 3B illustrates the outline of the second insulating film to be used as a mask pattern for forming a channel when the process is performed from FIGS. 3B to 3E. That is, as shown in FIG. 4, the width d of the channel mask pattern becomes relatively much smaller than the width d1 of the cantilever arm mask pattern in the region where the channel is formed.

이와 같이, 본 발명에서는 채널영역을 형성할 때, SOI 기판의 제 2 실리콘층 상부에 상호 이종물질로 이루어진 적어도 둘 이상의 절연막들을 적층하고, 이 적층된 절연막들의 상부에 폴리실리콘층을 형성한다. 그후, 상기 폴리실리콘층을 제외하고 순차적으로 절연막들의 측면 식각을 수행한 다음, 최종 남은 제 2 실리콘층 상부의 절연막의 폭을 줄인다. 따라서, 절연막을 마스킹으로 불순물을 주입하면, 소스와 드레인 사이에 100㎚ 이하의 극소채널을 형성할 수 있다.As described above, in the present invention, when forming the channel region, at least two or more insulating films made of mutually different materials are stacked on the second silicon layer of the SOI substrate, and a polysilicon layer is formed on the stacked insulating films. Thereafter, side etching of the insulating layers is sequentially performed except for the polysilicon layer, and then the width of the insulating layer on the second remaining silicon layer is reduced. Therefore, when impurities are implanted by masking the insulating film, a microchannel of 100 nm or less can be formed between the source and the drain.

도 5는 도 3e의 이후 공정을 평면도로 도시한 도면으로서, 도 3e의 공정 다음에, 불순물을 주입한다. 여기서, 상기 불순물의 주입은 불순물 농도가 대략 1×1016cm-2가 되도록 70 keV 에너지로 이온 주입 공정을 수행하여 불순물을 주입하고, 열처리를 실시한다. FIG. 5 is a plan view of the subsequent process of FIG. 3E, and after the process of FIG. 3E, impurities are implanted. Here, the implantation of the impurity is performed by performing an ion implantation process at 70 keV energy so that the impurity concentration is approximately 1 × 10 16 cm −2 , and implanting the impurity and performing heat treatment.

이때, 채널 영역(171)에는 제 2 절연막이 형성되어 있어, 제 2 절연막 하부에 불순물 주입이 되지 않아 채널영역을 형성할 수 있다. 노출된 제 2 실리콘층(130)에만 불순물이 주입되며, 도 2의 불순물 도핑 영역(191)은 n+ 또는 p+가 된다. 원자간력 현미경용 캔틸레버 아암 마스크 패턴(161)의 윤곽선인 점선 'M'과 도 3e까지 공정을 수행했을 때의 채널을 형성하기 위한 마스크로 사용될 제 2 절연막의 윤곽선인 실선 'm' 사이의 영역(192)은 n++ 또는 p++가 된다. In this case, since the second insulating film is formed in the channel region 171, impurities may not be injected into the lower portion of the second insulating film to form the channel region. Impurities are implanted only in the exposed second silicon layer 130, and the impurity doped region 191 of FIG. 2 becomes n + or p +. A region between the dotted line 'M' of the cantilever arm mask pattern 161 for atomic force microscopes and the solid line 'm', which is the outline of the second insulating film to be used as a mask for forming a channel when the process is performed up to FIG. 3E. 192 becomes n ++ or p ++.

이때, 전술된 SOI 기판의 제 2 실리콘층에 P형 불순물이 도핑되어 있으면 N형 불순물을 주입하고, 제 2 실리콘층에 N형 불순물이 도핑되어 있으면 P형 불순물을 주입한다.In this case, if the P-type impurity is doped into the second silicon layer of the aforementioned SOI substrate, the N-type impurity is implanted, and if the N-type impurity is doped into the second silicon layer, the P-type impurity is implanted.

도 6a 내지 6c는 본 발명에 의한 캔틸레버 모양 형성 공정도이다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 건식 열산화를 진행하여 제 2 실리콘층(130) 상부에 열 산화막(SiO2)(710)을 형성한다. 이때, 상기 열산화막(710)의 두께는 100 nm 보다 크거나 같아야 하며, 바람직하게는 100-110 nm 이다. 실리콘 질화막(750)이 있는 부분은 산화막 형성시 탐침이 뾰족하므로 산화막 형성이 되지 않는다. 상기 열산화막(710) 형성 후에 상기 실리콘 질화막(750)을 제거한다. 상기 실리콘 질화막(750)은 예를 들어 160℃의 H3PO4 용액에 침지함으로써 제거한다.6A to 6C are cantilever shape forming process diagrams according to the present invention. As shown in FIG. 6A, dry thermal oxidation is performed to form a thermal oxide film (SiO 2 ) 710 on the second silicon layer 130. At this time, the thickness of the thermal oxide film 710 should be greater than or equal to 100 nm, preferably 100-110 nm. The portion where the silicon nitride film 750 is located does not form an oxide film because the probe is sharp when the oxide film is formed. After the thermal oxide film 710 is formed, the silicon nitride film 750 is removed. The silicon nitride film 750 is removed by immersion in, for example, a H 3 PO 4 solution at 160 ° C.

그 후, 도 6b와 같이, 제 2 절연막(151)을 제거하고, 포토레지스트를 상기 제 2 실리콘층의 상부에 형성하고, 사진식각공정으로 포토레지스트로 이루어진 캔틸레버 패턴을 형성하고, 이 포토레지스트로 이루어진 캔틸레버 패턴을 마스크로 이용하여 제 2 실리콘층을 제거함으로써, 제 2 실리콘층의 캔틸레버 아암을 형성한다. 여기서, 상기 캔틸레버 아암은 전술된 소스(210), 드레인(220), 채널(203)과 탐침(204)이 포함되어 있어야 한다.Thereafter, as shown in FIG. 6B, the second insulating film 151 is removed, a photoresist is formed on the second silicon layer, and a cantilever pattern made of photoresist is formed by a photolithography process. The cantilever arm of the second silicon layer is formed by removing the second silicon layer using the formed cantilever pattern as a mask. Here, the cantilever arm must include the source 210, drain 220, channel 203 and probe 204 described above.

도 6c는 도 5b의 'K'의 확대도로서, 캔틸레버의 선단에는 탐침(204)이 형성되어 있고, 이 탐침(204)의 하부에는 채널(203)이 형성되어 있으며, 이 채널(203)을 기준으로 좌, 우측부에는 소스(210)와 드레인(220)이 형성되어 있다.FIG. 6C is an enlarged view of 'K' of FIG. 5B, in which a probe 204 is formed at the tip of the cantilever, and a channel 203 is formed below the probe 204, and the channel 203 is formed. As a reference, the source 210 and the drain 220 are formed at the left and right portions.

상기 소스(210)와 드레인(220)은 각각 채널(203)에 접하여 n++ 또는 p++ 불순물이 도핑된 영역(212, 222)이 각각 형성되어 있고, 상기 n++ 또는 p++ 불순물이 도핑된 영역(212, 222)의 각각에 인접하여 n+ 또는 p+ 불순물이 도핑된 영역(211, 221)이 형성되어 있다.Each of the source 210 and the drain 220 is provided with regions 212 and 222 doped with n ++ or p ++ impurities, respectively, in contact with the channel 203, and regions 212 and 222 doped with n ++ or p ++ impurities, respectively. Adjacent to each of the regions are regions 211 and 221 doped with n + or p + impurities.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명에 의한 금속점을 형성하기 위한 공정 단면도이다. 도 7a(가)에 도시된 바와 같이, 열산화막(710)이 형성된 제 2 실리콘층(130) 상부에 동일한 두께로 포지티브(Positive) 포토레지스트막(910, 920)을 순차적으로 도포한 후 포토레지스트막(920)의 일부를 제거하여, 탐침부가 보이도록 한다. 또는, 도 7a(나)에 도시된 바와 같이, 두꺼운 포토레지스트막(910)을 한 번에 도포한 후에, PE 타입의 산소 플라즈마 애싱을 하여 탐침부가 보이도록 한다. 7A to 7D are cross-sectional views for forming a metal point according to the present invention. As shown in FIG. 7A, after the positive photoresist films 910 and 920 are sequentially coated on the second silicon layer 130 on which the thermal oxide film 710 is formed, the photoresist is sequentially applied. A portion of the membrane 920 is removed to make the probe visible. Alternatively, as shown in FIG. 7A (b), after the thick photoresist film 910 is applied at a time, PE-type oxygen plasma ashing is performed to make the probe part visible.

다음, 도 7b에 도시된 바와 같이, 네거티브(Negative) 포토레지스트막(930)을 도포한 후에 탐침부가 보이도록 사진 식각공정을 실시한다. Next, as shown in FIG. 7B, after applying the negative photoresist film 930, a photolithography process is performed so that the probe part is visible.

또한, 도 7c은 상기 네거티브 포토레지스트막의 상부에 금속막을 형성한 후, 도 7b의 탐침부 부분을 확대한 것이다. 상기 금속막은, 예를 들어 금(Au)이 바람직 하며 스퍼터링, 진공증착, 졸-겔 공정 등을 통해 형성한다. 7C is an enlarged view of the probe portion of FIG. 7B after the metal film is formed on the negative photoresist film. The metal film is preferably gold (Au), for example, and is formed through sputtering, vacuum deposition, a sol-gel process, or the like.

다음, 도 7d에 도시된 바와 같이, 상기 네거티브 포토레지스트막을 리프트 오프하여 탐침의 첨두부에만 상기 금속막을 남김으로써 금속점(820)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 7D, the negative photoresist film is lifted off to form the metal point 820 by leaving the metal film only at the tip of the probe.

도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 의한 캔틸레버 모양 형성 공정 단면도이다. 도 8a는 상기 메탈라인과 탐침을 포함하는 제 2 실리콘층이 제거된 SOI 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.8A to 8D are cross-sectional views of the cantilever shape forming process according to the present invention. FIG. 8A illustrates the AZ 4620 photoresist film 900 stacked on the SOI substrate from which the second silicon layer including the metal line and the probe is removed. The photoresist film 900 serves as a protective film to sufficiently protect the device formed thereon when the first silicon layer 110 is etched. The photoresist film 900 may be used at 110 ° C. for 20 minutes and at 130 ° C. for 10 minutes. Heat treatment for minutes.

8b는 상기 제 1 실리콘층(110)을 건식 식각한 것이다. 만약 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 8c는 상기 도 8b의 공정이 완료된 후의 상태를 측면에서 본 모습이다. 8b is a dry etching of the first silicon layer 110. If the first silicon layer 110 is wet etched, a photoresist film must be formed to sufficiently endure the solution used for the wet etch, but there is a problem in removing the film later. In addition, the wet etching method uses a dry etching method because the cantilever arm that is weakly attached to the body may be easily broken when the cantilever chip is handled. 8C is a side view of the state after the process of FIG. 8B is completed.

도 8d는 상기 도 8b의 공정이 완료된 후 제 1 절연막을 식각하고 포토레지스트막을 제거하는 것이다. 상기 제 1 절연막(120)은 초순수 BHF 용액이 7:1로 희석된 용액을 이용하여 습식 식각한 후 산소 플라즈마 방법을 이용하여 상기 포토레지스트막(900)을 태워버린다.8D illustrates etching the first insulating film and removing the photoresist film after the process of FIG. 8B is completed. The first insulating layer 120 is wet etched using a solution in which the ultrapure water BHF solution is diluted 7: 1, and then burned off the photoresist film 900 using an oxygen plasma method.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설 명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다. Although the present invention has been shown and described with reference to the preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.

따라서, 본 발명의 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버 제조방법은 바이오 분자들 간의 상호작용에 따른 전기적 효과를 측정함으로써 단일 분자를 탐침에 부착하는 장점이 있고, 수신 감도가 증대되는 효과가 있다.Therefore, the method for manufacturing an atomic force microscope cantilever having a high aspect ratio single electron transistor structure usable in the liquid of the present invention has the advantage of attaching a single molecule to the probe by measuring the electrical effect of the interaction between the biomolecules, and receiving Sensitivity is increased.

Claims (15)

캔틸레버 지지대; Cantilever support; 상기 캔틸레버 지지대상에 위치하며 일측이 부상된 캔틸레버 아암; A cantilever arm positioned on the cantilever support object and one side of which is injured; 상기 캔틸레버 아암 선단에 위치한 탐침; A probe located at the tip of the cantilever arm; 상기 탐침 하부의 캔틸레버 아암에 위치한 채널; A channel located in the cantilever arm below the probe; 상기 채널의 양측면에 각각 위치한 소스 및 드레인; 및 Source and drain, respectively located on both sides of the channel; And 상기 탐침의 첨두부에 위치한 금속점A metal point located at the tip of the probe 을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버.An atomic force microscope cantilever having a high aspect ratio single electron transistor structure usable in a liquid, characterized in that it is configured to include. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 캔틸레버 지지대는 제 1 실리콘층 및 상기 제 1 실리콘층 상부의 제 1 절연막을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버.And said cantilever support comprises a first silicon layer and a first insulating film over said first silicon layer. An atomic force microscope cantilever having a high aspect ratio single electron transistor structure for use in liquids. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 캔틸레버 아암은 서로 일정한 간격을 유지하면서 일정한 폭으로 평행하 게 연장된 제 1 및 제 2 아암으로 구성되며 그 선단부에서 상기 제 1 및 제 2 아암이 V자형으로 연결되는 것을 특징으로 하는 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버.The cantilever arm is composed of first and second arms extending in parallel with a constant width at regular intervals from each other, and the first and second arms are connected in a V shape at their distal ends. Atomic force microscopy cantilevers with possible high aspect ratio single electron transistor structures. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 탐침은 콘형 또는 피라미드 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버.And the probe has a cone or pyramid shape. An atomic force microscope cantilever having a high aspect ratio single electron transistor structure usable in a liquid. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 탐침은 The probe is 상기 캔틸레버 아암 선단 상부에 위치한 실리콘;Silicon located above the tip of the cantilever arm; 첨두부를 제외한 상기 실리콘 상부에 위치한 열산화막; 및A thermal oxide film on the silicon except the peak portion; And 상기 첨부두에 위치한 금속점Metal points located at the top of the attachment 을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버.An atomic force microscope cantilever having a high aspect ratio single electron transistor structure usable in a liquid, characterized in that it is configured to include. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속점은 금으로 구성됨을 특징으로 하는 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버.The atomic force microscope cantilever having a high aspect ratio single electron transistor structure usable in a liquid, characterized in that the metal point is composed of gold. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 탐침의 높이는 3.6±0.5 마이크로미터임을 특징으로 하는 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버.An atomic force microscopy cantilever having a high aspect ratio single electron transistor structure usable in a liquid, characterized in that the probe has a height of 3.6 ± 0.5 micrometers. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제 2 실리콘층이 상부에 형성된 열산화막의 두께는 100 nm 내지 110 nm 임을 특징으로 하는 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버.The atomic oxide microscope cantilever having a high aspect ratio single electron transistor structure usable in a liquid, characterized in that the thickness of the thermal oxide film formed on the second silicon layer is 100 nm to 110 nm. 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버 제조 방법에 있어서,A method for producing an atomic force microscope cantilever having a high aspect ratio single electron transistor structure usable in a liquid, (a) 캔틸레버 지지대의 상부에 탐침을 형성하는 단계;(a) forming a probe on top of the cantilever support; (b) 상기 캔틸레버 지지대의 상부에 다층막 형성후, 2회에 걸친 패턴 형성 및 불순물 주입으로 전계효과 트랜지스터의 채널 영역에 탐침이 위치하며 탐침의 양측 경사면에 소스 및 드레인 영역이 형성되도록 캔틸레버 아암을 형성하는 단계;(b) After the multilayer film is formed on the cantilever support, the cantilever arm is formed such that the probe is positioned in the channel region of the field effect transistor and the source and drain regions are formed on both sides of the probe by pattern formation and impurity injection twice. Doing; (c) 상기 기판 상부에 포지티브 포토레지스트를 형성하여 탐침의 첨두부만 노출시키는 단계; (c) forming a positive photoresist on the substrate to expose only the tip of the probe; (d) 상기 포지티브 포토레지스트 상부에 네거티브 포토레지스트를 도포한 후 패터닝하여 탐침의 첨두부의 상기 네거티브 포토레지스트를 제거하는 단계;(d) applying a negative photoresist on the positive photoresist and then patterning to remove the negative photoresist at the tip of the probe; (e) 상기 네거티브 포토레지스트가 제거된 탐침의 첨두부에만 금속점을 증착하는 단계; 및(e) depositing a metal point only on the tip of the probe from which the negative photoresist has been removed; And (f) 상기 캔틸레버 아암의 일부를 제거하여 캔틸레버 아암을 부상시키는 단계 (f) removing a portion of the cantilever arm to float the cantilever arm 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버 제조방법.Method for producing an atomic force microscope cantilever having a high aspect ratio single-electron transistor structure usable in a liquid comprising a. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 (a) 단계는 Step (a) is 제 1 실리콘층, 제 1 절연막과 제 2 실리콘층이 순차적으로 적층된 SOI 기판의 제 2 실리콘층 상부에 탐침을 형성하기 위한 마스크 패턴을 형성하는 단계;Forming a mask pattern for forming a probe on the second silicon layer of the SOI substrate in which the first silicon layer, the first insulating film, and the second silicon layer are sequentially stacked; 상기 마스크 패턴으로 마스킹하여 상기 제 2 실리콘층의 일부를 식각하여 실리콘층으로 이루어진 탐침 형상을 형성하는 단계;Masking the mask pattern to etch a portion of the second silicon layer to form a probe shape formed of a silicon layer; 상기 마스크 패턴을 제거하는 단계; 및 Removing the mask pattern; And 상기 제 2 실리콘층 상부에 열산화막을 형성하고 습식식각공정으로 상기 열산화막을 제거하여 제 2 실리콘층 상부에 뾰족한 형상의 탐침을 형성하는 단계Forming a thermally oxidized film on the second silicon layer and forming a pointed probe on the second silicon layer by removing the thermal oxidized film by a wet etching process. 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버 제조방법.Method for producing an atomic force microscope cantilever having a high aspect ratio single-electron transistor structure usable in a liquid comprising a. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 (b) 단계는 Step (b) is 상기 탐침을 포함하여 상기 캔틸레버 지지대의 상부에 제 2 절연막, 제 3 절연막, 폴리실리콘층과 포토레지스트를 순차적으로 적층한 후 폴리실리콘층에서 제 2 절연막까지 식각하여 캔틸레버 아암 마스크 패턴을 형성하는 단계;Sequentially stacking a second insulating film, a third insulating film, a polysilicon layer, and a photoresist on the cantilever support including the probe, and etching the polysilicon layer to the second insulating film to form a cantilever arm mask pattern; 상기 캔틸레버 아암 마스크 패턴으로 마스킹하여 상기 캔틸레버 지지대에 제 1 불순물을 주입하고, 열처리하는 단계;Masking with the cantilever arm mask pattern to inject a first impurity into the cantilever support and heat treatment; 상기 캔틸레버 아암 마스크 패턴의 일부를 식각하여 채널 마스크 패턴을 형성하는 단계; Etching a portion of the cantilever arm mask pattern to form a channel mask pattern; 상기 채널 마스크 패턴으로 마스킹하여 제 2 불순물을 주입하고, 열처리하는 단계; 및Masking with the channel mask pattern to inject a second impurity and heat treatment; And 상기 탐침, 제 1과 제 2 불순물이 주입된 영역들을 포함하는 형상을 갖는 제 2 실리콘층의 캔틸레버 아암을 형성하는 단계Forming a cantilever arm of a second silicon layer having a shape including the probe, regions implanted with first and second impurities 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버 제조방법.Method for producing an atomic force microscope cantilever having a high aspect ratio single-electron transistor structure usable in a liquid comprising a. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 (c) 단계는 탐침의 첨두부만 노출되도록 포지티브 포토레지스트를 수회 도포하거나 또는 포지티브 포토레지스트를 두껍게 도포한 후 애싱하여 탐침부의 첨두부를 노출하는 것을 특징으로 하는 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버 제조 방법.Step (c) is a high aspect ratio single-electron transistor usable in a liquid, characterized in that the positive photoresist is applied several times so that only the tip of the probe is exposed, or the positive photoresist is thickly applied and then ashed to expose the tip of the probe. A method for producing an atomic force microscope cantilever having a structure. 제 12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 (c) 단계의 애싱은 PE 타입의 애셔를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버 제조 방법.The ashing of step (c) is carried out using a PE type asher Atomic force microscope cantilever manufacturing method having a high aspect ratio single electron transistor structure usable in a liquid. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 (d)단계의 금속막은 금, 철, 니켈 및 크롬 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버 제조 방법.The method of manufacturing an atomic force microscope cantilever having a high aspect ratio single electron transistor structure usable in a liquid, characterized in that the metal film of step (d) is composed of any one of gold, iron, nickel and chromium. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 (d)단계의 포토레지스트 제거는 리프트 오프 공정을 통해 수행함을 특징으로 하는 액체에서 사용가능한 고 종횡비 단전자 트랜지스터 구조를 갖는 원자간력 현미경 캔틸레버 제조 방법.The method of manufacturing an atomic force microscope cantilever having a high aspect ratio single electron transistor structure usable in a liquid, characterized in that the removal of the photoresist of step (d) is performed by a lift off process.
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