스캐닝 탐사기 현미경을 가진 전기 특성

응용은 포함하고, 그러나에, 반도체와 자료 기억 장치 장치의 실패 분석, 반도체 소자의 2차원에게 운반대 윤곽을 그리고는, 및 유전체, 금속, 중합체, 유기물 및 반도체 필름의 전도도 연구 결과 제한되지 않습니다. 이 응용 주는 기술 및 이 많은 응용의 약간을 아주 세밀하게 토론합니다.

CAFM는 물자 (숫자 3)의 전기 전도도에 있는 변이를 지도로 나타내기를 위한 강력한 현재 측정법입니다. CAFM는 중간 전도도 (1pA에 1ìA)를 가진 물자에 적용될 수 있습니다. CAFM 응용 모듈은 화상 진찰 또는 분광학 최빈값에서 작전될 수 있습니다. 화상 진찰 최빈값에서는, 전류의 심상은 분광학에서 최빈값 사람은 현재 전압 (IV) 또는 현재 군대 (I-Z) 스펙트럼을 집합하는 수 있는 그러나, 장악됩니다.

숫자 3. CAFM 심상은 예금하는으로 HfO의₂전도도를 (떠나는) 지도로 나타내고 (중간) 700°C와 (맞은) 800°C에 지점 단련합니다. 이 지도는 구상하고, 유전체에 있는 약점의 규모 그리고 배급을 양을 정하는 허용합니다. 진한 색은 끝을 통해 더 높은 현재를 의미해, 유전체에 있는 더 높은 전도도 및 이렇게 약점을 표시하. 약점은 어닐링, 더 높은 것에 더 많은 것에 단련합니다 온도를 나오고 증식합니다. 500nm는 의례 재스민 Petry, IMEC, 벨기에를 검사합니다.

화상 진찰 최빈값에서는, 전기로 전도성 탐사기는 접촉형에 있는 견본 표면에 견본의 현지 고도가 측정되는 동안 되먹임 루프가 공가 불변의 것의 편향도를 지키는 때 검사됩니다. 스캐닝 도중, 사용자는 끝과 견본 사이 DC 편견을 적용할 수 있습니다. 저잡음 선형 현재 증폭기는 지세 심상이 동시에 장악되는 때 견본을 유래 현재 통과를 느낍니다 (숫자 2)를 보십시오. 관찰한 현재는 연구 결과의 밑에 견본의 현지 전도도 또는 전기 보전성을 위해 측정으로 이용될 수 있습니다.

화상 진찰 최빈값 이외에, CAFM는 또한 분광학 최빈값을 사용하여 현지 현재 전압 (IV) 또는 현재 군대 (I-Z) 스펙트럼을 측정합니다. IV 스펙트럼을 장악하기 위하여는, 화상 진찰 검사는 중단되고 견본 편견이 업 또는 다운 ramped 동안 끝은 고정 위치에서 보전됩니다. 견본을 통해서 유래 현재는 적용되는 편견 (숫자 3a) 대 음모를 꾸밉니다. 사용자가 선택가능한 매개변수는 시작을 포함하고 개별적인 경사로 사이 경사로, 경사로 방향, 경사로 비율 및 지연 시간의 전압을 끝냅니다. 소프트웨어는 다중 스펙트럼에 스펙트럼 또는 평균을 기록할 수 있습니다. 몇몇 측정을 위해, 견본을 현재 통과를 제한하는 것이 바람직합니다. 이런 경우에, 소프트웨어는 전압 경사로를 중단하는 "트리거" 선택권을 사용자에 의하여 선정되는 현재 값이 도달되자마자 사용자에게 제공합니다. I-Z 스펙트럼을 장악하기 위하여, 견본 편견은 스캐너는 Z 방향에서 그러나 군대 진지변환의 측정과 유사한 지켜진 불변의 것, 구부립니다입니다. 견본을 통해서 유래 현재는 스캐너의 Z 위치 대 음모를 꾸밉니다. 또 다시, 몇몇 매개변수는 사용자가 특정 I-Z ramping 실험을 능력을 발휘하고 통제하는 것을 허용합니다.

3a를 계산하십시오. CAFM 분광학: 현재 대 박막 (HfO)의 약점에 있는 AFM 끝을 가진 전압 (iv)₂작의. (다른 위치에서 평균) 어닐링으로, 그리고, 증가 어닐링 온도와 더불어 단련 후에 증가된 주어진 전압에 평균 현재를 드롭된 배경 누설 현재 제시하십시오.

I-Z 스펙트럼은 숫자 4.에서 디스플레이됩니다. 여기에서 CAFM 모듈은 적용되는 군대의 기능으로 전도성 중합체 견본에 현재, 또는 공가 편향도를 공부하기 위하여 사용되었습니다. CAFM 모듈에 의해 느껴진 전류는, 표준 군대 진지변환 ramping 주기를 능력을 발휘하고 있는 동안 감시됩니다. 현재 스펙트럼은 탐사기가 견본과의 연락하고는 군대가 증가되는 때 점 접촉을 위한 전도도에 있는 변경의 세부사항을 디스플레이합니다.

숫자 4. 군대 진지변환 (상단)는과 I-Z 스펙트럼 (바닥) CAFM 모듈로 동시에 측정했습니다.

CAFM는 많은 것에서 물자의 광범위의 분석을 위한 연구와 제조 지역 적용될 수 있습니다. 그것은 또한 지방화하기 위하여 반도체와 자료 기억 장치 장치에 있는 심상 전기 결점 이용되골. 추가적으로, CAFM는 semimetals 반도체 물자, 전도성 유기 물질, nanotubes 및 그 외와 같은 비균일 전도도를 가진 전도성 중합체 그리고 그밖 물자를 성격을 나타내기 위하여 적용될 수 있습니다.

참치는 낮 전도도 견본에 매우 낮은 현재를 측정합니다. CAFM로 것과 같이, DC 편견은 끝이 접촉형에 있는 견본을 검사하는 때 견본과 전도성 끝 사이 적용됩니다. 60 야전 포병에 120 pA의 범위를 가진 선형 현재 증폭기는 견본을 유래 현재 통과를 느낍니다. 이런 식으로, 견본의 지세 및 현재는 동시에 측정되, 그것의 전기 속성을 가진 견본 위치의 직접적인 관련을 가능하게 하. 참치 모듈 (typ의 잡음 레벨. 50 야전 포병은) 1개가 극단적으로 과민한 현재 측정을 실행하는 것을 허용합니다. 추가적으로, 참치 모듈은 또한 견본에 현재 전압 스펙트럼의 현지 측정을 허용합니다.

참치 기술은 트랜지스터에 문 산화물 (수시로 SiO)와 같은 얇은 절연성 필름의 평가를 위해₂특히 유용합니다. 참치에서는, 끝에서 절연성 필름을 통해서 현재에게 터널을 파는 것은 필름 간격, (가능하게 결점에 기인하는) 누설 경로 및 책임 함정에 강하게 달려있습니다. 이들 전부는 중요하게 전체적인 필름의 속성 그리고 보전성에 영향을 미칠 수 있어, 따라서 전체 장치의 성과를 손상하.

참치는 많은 것에서 연구 또는 제조 지역 그리고 물자의 광범위에 적용될 수 있습니다. 그것은 문 산화물과 같은 얇은 절연성 필름의 간격 균등성 또는 공용영역 소밀을 공부하기 위하여 이용될 수 있습니다. 그것은 또한 지방화하기 위하여 반도체 또는 자료 기억 장치 장치에 있는 심상 전기 결점 적용되골. 추가적으로, 참치는 전도성 중합체 유기물의 연구 결과, 및 그밖 낮 전도성 물자를 위해 이용될 수 있습니다 (semimetals 반도체 물자, 등등과 같은). 몇몇 전형적인 보기는 따르 단면도에서 제공됩니다.

반도체 소자의 제조에 있는 지나치게 요구하는 단계의 한개는 문 유전체입니다. 얇은 유전체들 필름 (수시로 SiO₂또는 높은 k 유전체들)는 동적 RAM 및 전기로 지울 수 있는 프로그램 가능 판독 전용 기억 장치 (EEPROM) 장치 같이 기억 장치 축전기를 위해 문 산화물 (DRAM)과 터널을 파 산화물과 유전체들 전계효과 트랜지스터에 있는 이용됩니다. 구조상으로 그리고 전기로 균질 산화물은 1 차적인 중요성 및 터널을 파 산화물 문의 신뢰도 그리고 장기 안정성을 위한 필수품에 따르는 입니다. 그렇지 않으면, 강직과 고장은 초기 장치 실패로 이끌어 냅니다. 옹스트롬 범위에 있는 산화물 간격의 변이 조차 트랜지스터 및 기억 장치의 전기 행동에 대한 큰 충격이 있을 수 있습니다. 감소하는 산화물 간격으로 이 문제는 훨씬 가혹하게 됩니다. 표면과 공용영역 소밀은 증가 산화물 필드 귀착되고 금속 산화물 반도체 장치를 위한 산화물의 스케일링을 터널을 파고, 단식하기 위하여 지도하고 강직 제한하는 누설 현재와 Fowler Nordheim를 (MOS) 강화합니다.

전통적인 측정 기술 거시적인 현재 전압 (IV) 및 용량 전압 (C-V) 분광학, 방출 현미경 검사법 (EM) 및 전송 전자는 (TEM) 산화물 엷게 하기의 정도 찾아내고 측정하기를 위해 부적당합니다 현미경 검사법. 이 방법은 필수 해결책 또는 측정 구조상 (전기) 정보가 결여됩니다. 다른 한편으로는 참치는, 얇은 절연성 필름의 효과적인 간격 변이를 지도로 나타낼 것을 요구된 공간적 해상도 및 감도를 제공합니다. 견본과 탐사기 사이에서 적용된 비스듬한 전압은, 현지 전기 속성, 산화물의 i.e, 효과적인 전기 간격에 강하게 달려 있는 터널을 파 현재 (그러므로 AFM를 터널을 파는 이름)를 초래합니다. 조사중 전도성 탐사기, 산화물막, 및 반도체 기질 양식 현지 MOS 구조물. 일반적으로, 현재 (수시로 Fowler Nordheim)는 필름 간격에 있는 선형 변경으로 급격하게 증가해, 모니터 간격 변이에 따라서 아주 과민한 기술을 제공하.

숫자 5는 일련의 참치에게 산화물막의 벌거벗은 표면에 다른 비스듬한 전압에 취한 현재 심상을 보여줍니다. 1개는 비스듬한 전압 증가에 명확하게 현재에 있는 증가를 관찰할 수 있습니다. 가장 높은 전압 (9V)에 취한 현재 데이터는 이 위치에 있는 산화물막의 전기 고장을 표시하는 검사한 지역에 있는 지방화한 높 현재 반점을 보여줍니다.

증가 견본 비스듬한 전압에 좌에서 우로 취하는 5nm 두꺼운 SiO₂문 산화물에 숫자 5. 참치 현재 측정: (상단) 6V, 7V, (바닥) 8V, 그리고 9V. 0.5ìm 검사.

전문화한 소프트웨어는 또한 IV 견본 표면에 단 하나 위치에 있는 스펙트럼의 측정을 허용합니다. 숫자 6은 0V ramping에서 2V에 비스듬한 전압을 장악된 5nm 두꺼운 문 산화물에 측정된 전형적인 IV 스펙트럼을 보여줍니다. 스펙트럼은 적용되는 비스듬한 전압에 대한 현재의 지수 미결을 보여줍니다. 참치는 또한 얇은 절연성 필름 산화물의 약점 그리고 이질성을 감시하기 위하여 채택될 수 있습니다. 표면에 구조상 결점, 뿐 아니라 산화물 (예를들면, SiO) 내의 그리고 기질 (₂예를들면, Si)에 공용영역에 구조상과 전기 이질성은, 조사될 수 있습니다.

취하는 5nm 두꺼운 문 산화물에 숫자 6. IV 스펙트럼. 스펙트럼은 앞으로 끝 전압 (2V)에 편견 전압 (0V)를 시작부터 ramping 동안, 그 후에 뒤 기록되고.

숫자 7은 필드 산화물에서 40nm 두꺼운 문 산화물에 전환에 지세 및 동시에 장악한 터널을 파기 현재 심상 (일정한 견본 편견에) 보여줍니다. 지세 심상은 (좌에서 우로) 문 산화물, 경계면 영역 및 필드 산화물을 보여줍니다. 2개의 지구 사이 가장자리에 증가된 Fowler Nordheim 터널을 파 현재는 측정됩니다. 이것은 인접한 액티브한 지구 사이 격리 지역으로 봉사하는 필드 산화물의 제작 도중 문 산화물의 현지에게 구조상에게 엷게 하기 표시합니다.

(남겨두는) 숫자 7. 지세와 (맞은) 필드 산화물에서 40nm에 전환에 동시 장악한 터널을 파 현재 심상은 두껍게 산화물을 문을 답니다. 전환에 산화규소의 엷게 하기 표시하는 터널을 파 현재는 증가됩니다. 1ìm 검사, 0.5 pA 현재 가늠자. 심상 의례 A. Olbrich, Infineon, 뮌헨, 독일.

숫자 8에서는, EEPROM 장치를 위한 8.5nm 두꺼운 갱도 산화물의 지세 그리고 터널을 파 현재 심상은 디스플레이됩니다. 갱도 산화물 (SiO₂)는 좌우에 더 두꺼운 필드 산화물에 의해 둘러싸입니다. 데이터는 10V의 견본 편견에 장악되었습니다. 주어진 견본 편견에 어떤 현재든지 보여주기 에는 필드 산화물이 너무 두껍더라도 반면, 갱도 산화물은 효과적인 산화물 간격에 있는 변이를 표시하는 전류밀도에 있는 이질성을 보여줍니다.

(남겨두는) 숫자 8. 8.5nm의 지세는과 터널을 파 (적당한) 현재 심상 두껍게 10V의 견본₂편견에 측정된 산화물 (SiO)를 터널을 팝니다. 2ìm 검사, 200의 야전 포병 현재 가늠자. 심상 의례 A. Olbrich, Infineon, 뮌헨, 독일.

전통적인 비휘발성 기억 장치 장치에 대안으로, 자석 RAM는 (MRAMs) 조사되고 그리고 개발되고 있습니다. MRAMs는 터널을 파 자석발전기 저항하는 효력에 기지를 두어 (TMR) 작동하고, 그들의 필수 부속은 금속 절연체 금속 갱도 (MIM) 접속점입니다. 이 구조물의 성공적인 작동은 방벽 간격의 화학적으로 균질 (불순의 자유로운) 격리 방벽, 뿐 아니라 최소 동요를 요구합니다. 그러므로 공간에 갱도 방벽을 해결하고 거시적인 갱도 자기 저항과 관련시키는 것이 중요합니다. 전통적인 전송 전자 현미경 검사법과 (TEM) 엑스레이 광전자 분광학 (XPS) 연구 결과가 원자 편성부대, 표면 공용영역 구조물 및 화학 성분에 글로벌 정보를 제공하는 동안, 이 기술은 원자 가늠자에 깊이와 표면에 평균하기 때문에 갱도 방벽 질에 불완전한 정보를 제공합니다. 지금까지, 참치는 아주 높은 옆 해결책을 가진 이 필름의 현지 전기 속성의 특성을 허용하는 유일한 방법입니다. 숫자 9는 지세 및 터널을 파기 그것의 큰 띠 간격 (대략 8₂eV₃) 때문에 MRAMs를 위한 아주 좋은 절연체로 빌려주는 1.2nm 두꺼운 알루미늄 O 층의 현재 심상 보여줍니다.

(남겨두는) 1.2nm 약하게 취하는 지세와 현재 터널을 파기 (적당한) 심상 알루미늄 산화물 (0.14V 500nm의₂견본₃비스듬한 전압에 알루미늄 O)는 필름, 5 pA 현재 범위에 숫자 9. 검사합니다. 데이터 의례 A. Olbrich, Infineon, 뮌헨, 독일.

효과적인 전기 간격에 있는 현지 변이는 - 몇몇 크기 순서까지 - 높은 현재 귀착됩니다. 수시로, 증가한 터널을 파 현재를 가진 지역이 지형도 작성으로 올려진 특징과 대응하는 것을 보이다 두드러집니다.

참치의 중요한 응용은 얇은 절연성 필름에 있는 전기 결점의 지방화 그리고 식별입니다. 숫자 10에서는, SiO 얇은₂필름은 작은 전기 결점으로 전망될 수 있는 양 점 통제되는 양으로 끼워넣어졌습니다. 작은 점은 표준 SPM 지세를 사용할 때 관찰될 수 없고, 그러나 참치 현재 데이터에서 명확하게 위로 보여줍니다. 1V에서 5V에 비스듬한 전압 증가에 따라, 추가 점은 참치 현재 심상에서 나타납니다. 이것은 결점의 규모 및 윗 표면 밑에 결점의 깊이와 관련있을 수 있습니다. 이 보기는 심상에 참치 기술 사용의 가능성을 설명하고 지하 전기 결점을, 뿐 아니라 결점 규모 및 조밀도를 측정하기 위하여 지방화합니다.

내재되어 있던 결점에 SiO 필름에 장악되는 참치 심상₂의 숫자 10. 순서. 견본 비스듬한 전압은 좌에서 우로 이었습니다: (상단) 1V, 2V, (바닥) 3V, 그리고 5V. 1ìm 검사, 1개의 pA 현재 가늠자. 의례 S. Madhukar, Motorola, 오스틴, 택사스를 간색합니다.

참치를 위한 다른 응용은 데이터 저장 산업에서 이용된 얇은 절연성 필름의 특성에서 찾아낼 수 있습니다. 자석발전기 저항하는 읽기/쓰기 헤드 및 디스크 매체의 성과 그리고 신뢰도를 향상하는 (MR) 지속적인 노력은 겨냥됩니다. 부식과 착용에 대하여 보호를 위해, 디스크 및 헤드는 얇은 비전도성 DLC 필름으로 일반적으로 입힙니다. 참치는 이 필름의 질을 결정하기 위하여 이용될 수 있습니다. 편견을 디스크 또는 헤드에 적용할 때, 터널을 파 현재는 DLC 코팅에서 누설 경로, 작은 이질성 또는 결점 (전기 오염물질, 단락, DLC 엷게 하는, 등등)의 우수한 표시기입니다.

숫자 11는 터널을 파는 획일한 코팅을 가진 2개의 씨 헤드의 현재 심상을 보여줍니다. 지세 심상은 참치 현재 데이터가 DLC 필름을 통해서 보고 씨 맨 위 제시 불완전한 코팅의 다른 (금속) 지구를 보여주더라도 반면, 씨 헤드의 작은 세부사항을 보여줍니다. 터널을 파 현재 심상은 불완전한 씨 헤드의 코팅에 있는 명확하게 약점을 보여줍니다. 얇은 DLC 필름으로 커버된 자석 디스크 매체에 참치의 응용은, 숫자 12에서 설명됩니다. 지형도 작성과 참치 현재 데이터는 다른 DLC 코팅 간격과 더불어 2개 견본을 위해, 디스플레이됩니다. 데이터가 얇은 DLC 필름을 가진 디스크에 장악한 좌 화상 표시. 참치 현재 데이터는 대략 0과 20 pA 사이에서 변화하고 디스크에 존재하는 닦는 찰상과 상관하는 강한 공간 변이를 보여줍니다. 데이터가 경미하게 더 두꺼운 DLC 코팅을 가진 디스크에 장악한 적당한 화상 표시.

(좌) 숫자 11. 터널을 파 현재 검사는 탄소 필름 다이아몬드 같이 얇았던 것으로 커버된 자석발전기 저항하는 읽기/쓰기 헤드에 (DLC) 측정했습니다. (맞은) 불완전한 DLC 코팅을 가진 유사한 헤드의 터널을 파기 현재 심상. 20ìm 검사. 의례 T. Ahmed, Seagate, 미니애폴리스, 미네소타를 간색합니다.

숫자 12. 터널을 파 현재 검사는 얇고 (좌) 경미하게 더 두꺼운 (맞은.) DLC 필름으로 커버된 2개의 자석 디스크 매체에 측정했습니다. 0.5ìm 검사, 20 pA 현재 가늠자. 의례 J. Leigh, Seagate, Fremont, 캘리포니아를 간색하십시오.

평균 터널을 파 현재는 필름 간격에 있는 변경에 일치하는 매우 더 낮습니다. 더구나, 지상 형태학에 상호 관계는 매우 보다 적게 뚜렷합니다. 이 보기는 참치 기술이 DLC 필름지의 간격, 구성 및 가공 상태 낙관에서 성공적으로 어떻게 지원할 수 있는지 설명합니다.

MEMS와 마이크로 전자공학 둘 다에 있는 응용을 위한 물자의 또 다른 중요한 단은 압전과 ferroelectric 물자입니다. 특정 관심의 휘발성 메모리 장치_X(_1-X드램₃)와 PZT (O) ferroelectric 기억 장치에서 이용될 수 있는, PbZr TI에 있는 높 엡실론_X유전체_1-X로₃봉사하는 BST (바륨 Sr TiO)는 입니다. 이 산화물은 다결정 이고, 이제까지는 이해된 현미경 구조물과 그들의 전기 속성 사이 상호 관계는 좋이 아닙니다. 또 다시, 참치는 이 필름의 현지 속성을 분석하는 유용한 기술 일 수 있습니다. 강화한 현재 교류는 개별적인 곡물에 결정 입자 경계에 따라서 두드러집니다, 반면 보다 적게 현재 관찰됩니다. 이 행동은, 예를 들면 필름의 이 모형으로 날조된 ferroelectric 축전기의 바라지 않는 누설 현재를 설명할 수 있습니다.

500nm 두꺼운 BaTiO에 장악된 참치 데이터는₃숫자 13에서, 디스플레이됩니다 층을 이룹니다. 더 높은 현재는 결정 입자 경계의, 뿐 아니라 몇몇 긴 줄에 따라서 몇몇에 관찰됩니다. 선 균열 같이 이들중 하나는 현재 심상에서 디스플레이됩니다. 이 높 누설 전류 회선의 존재는 imaged 필름에 있는 긴장 현상에 의해 설명될 수 있습니다. 이 효력은 참치 현재 데이터에서서만 관찰됩니다.

숫자 13. (남겨두는) BaTiO 얇은 ferroelectric 필름의 지세와 현재 터널을 파기 (적당한₃) 심상. 2ìm 검사, 2 pA 현재 가늠자. 의례 H. Ruda 의, 캐나다 토론토 대학을 간색하십시오.

이전에 기술된 무기 물자 이외에, 참치는 또한 전도성 중합체 같이 유기 물질을 위해 아주 유용하 증명했습니다. 숫자 14에서 디스플레이된 데이터는 100nm 두꺼운 polyphenylene vinylene 층 (PPV)에 낮은 봄 일정한 탐사기를 사용하여 200nm 두꺼운 많 아닐린 (PANI) 층의 위에 장악되었습니다. PPV는 전하 운반체의 수송을 촉진하는 전도성 버퍼 층 (PANI)의 위에 회전급강하 던지기 인 발광 중합체입니다. 이 특정한 견본에는 PANI 층의 측정을 밑으로 가능하게 하기 위하여 벗긴 PPV 층이 부분적으로 있었습니다. 견본의 PPV 부속은 지세 심상에 있는 좌측에 경미하게 더 높습니다 눈에 보입니다. 대응 현재 심상은 명확하게 동질이 아닌 PANI 버퍼 층과 비교된 PPV의 획일하게 더 낮은 전도도를 보여줍니다.

숫자 14. (남겨두는) 지세와 100nm PPV의 참치 현재 (적당한) 심상은 전도성 PANI 층에 층을 이룹니다. 견본 비스듬한 전압은 -6V이었습니다. 50ìm 검사. 의례 C. 장, Uniax, Goleta, 캘리포니아를 간색하십시오.

두번째 전도성 중합체 보기는, 더 높은 공간적 해상도와 더불어 숫자 15에서, 보입니다. CAFM 기술은 인듐 주석 산화물 기질에 예금된 얇은 많은 analine 필름에 있는 전도도의 공간 변이를 지도로 나타내기 위하여 이용되었습니다. 이 견본의 상대적으로 높은 전도도는 참치 모듈 대신에 CAFM 모듈의 사용을, 요구했습니다. 관찰한 현재는 0과 200 pA 사이에서 변화했습니다. CAFM 심상은 PANI로, 및 PANI로 엄호된 더 작은 커버된, 큰 부위의 높은 전도도 고립된 반점을 위한 경미하게 더 낮은 전도도를 보여줍니다. 기질은 부족하게 전도성 지구로 나타납니다. 채택된 낮은 봄 일정한 탐사기는 아주 낮은 접촉 군대에 검사 허용해, 그러므로 이 상대적으로 연약한 견본의 개악 또는 착용을 극소화하.

숫자 15. 지세 (상단)와 인듐에 많은 analine 필름의 CAFM 현재 (밑바닥) 심상은 산화물 기질을 주석으로 입힙니다. 2ìm x 1ìm 검사, 200 pA 현재 가늠자. 의례 S. Rane 의, 일리노이 시카고 대학을 간색하십시오.

반도체 소자의 계속되 소형화는 이차 이온 질량 분석 퍼지 저항 윤곽을 그리고는, 및 용량 전압 측정과 같은 전통적인 (SIMS) 물자 분석 기술을 위한 (SRP) 심각한 도전을 (C-V) 만들었습니다. 이 계기의 정확도, 신뢰도 및 향상하는 기능이 현재 물자 특성 데이터를 기초를 제공하는 동안, 이하 0.1 mm 특징을 측정하는 그들의 1차원적인 제한, 무능력, 및 한정된 특성 레퍼토리는 스캐닝 탐사기 기술의 가치를 증가시켰습니다. SCM는 향상된 반도체 분석 세계로 그것의 길을 찾는 첫번째 SPM 기술의 한개 이었습니다. SCM 계기는 실제적인 반도체 소자에 있는 2개 차원에 있는 운반대 농도 단면도, 뿐 아니라 중요한 장치 구조물에 이 단면도의 관계를 보여줄 수 있습니다. SCM 모듈이 이 기능에 의하여 반도체 소자의 발달, 제조, 테스트 및 실패 분석에 유용한 시킵니다.

SCM에서는, 금속을 입힌 탐사기는 반도체 견본 (MIS)을 가진 금속 절연체 반도체 축전기를 형성합니다. 스캐닝 접촉 AFM 끝과 견본 사이 AC 비스듬한 적용되는 것 기가헤르쯔 울리는 용량 센서를 사용하여 감시되는 용량 변이를 생성합니다. 이 시스템은 attofarads (F) <10 보다는 더 작았던 변이에 과민하기 위하여^–18보였습니다. 용량 변이 (dC/dV)는 현지 운반대 농도 조밀도 및 모형의 측정 (n 모형 또는 p 모형)이고, 고해상도에게 2차원에게 운반대 윤곽을 그리기를 위해 그러므로 사용될 수 있습니다.

SCM의 가장 중요한 응용의 한개는 반도체 소자 구조물의 2차원에게 운반대 윤곽을 그리는입니다. 실리콘과 합성 반도체는 둘 다 중대한 관심사의 입니다. 2차원에게 반도체에 첨가하는 소량의 불순물 윤곽을 그리는 것은 반도체를 위한 국제적인 기술 도로 지도에 최우선 순위이고, 차세대 장치 제조를 위한 가능하게 하는 기술이 될 것으로 예상됩니다. SCM는 이 필요에 응답하는 공간적 해상도 (10-20nm에 관하여), 및 역학 범위¹⁵²⁰ (³10-10 atoms/cm)를 제공합니다.

숫자 16는 지세 (떠났습니다) 및 펜티엄 II 처리기에서 crosssectioned 트랜지스터에 동시에 장악된 SCM dC/dV (적당한) 심상을 보여줍니다. 지세는 보여줍니다

2개의 간격 장치 (밝은 지역)를 가진 문 지구는, 그러나 운반대 단면도의 아무 세부사항도 보여주지 않습니다. SCM dC/dV 심상은 트랜지스터의 다르게 진한 액체로 처리한 지역을 보여줍니다: 근원, 하수구 (높기도 하고 낮 복용량 임플란트는 눈에 보입니다)와 문. SCM 심상은 진한 액체로 처리한 지구의 옆과 수직 연장에 유능한 문 길이 접속점 깊이, 또는 세부사항과 같은 귀중한 정보를 추출하기 위하여 이용될 수 있습니다. SSRM를 제외하고, 이 결정적인 정보는 접속가능 에 다른 어떤 기술 아닙니다.

숫자 16. (남겨두는) 지세와 (맞은) 펜티엄 II 처리기의 crosssectioned 트랜지스터의 SCM dC/dV. 1.25ìm 검사.

화상 진찰 이외에, SCM는 또한 dC/dV를 대 견본에 선정한 위치에 있는 V 곡선 측정하기 위하여 이용될 수 있습니다. 숫자 17에서는, DC 견본 편견은 2개의 userselected 가치 사이 ramped 이고, SCM 센서 산출 (dC/dV)는 감시되고 음모를 꾸밉니다. 최고 곡선은 n 모형 견본에 밑바닥 곡선은 p 모형 견본에 측정되었는 그러나, 측정되었습니다. 예상했던대로, 다른 모형은 dC/dV 신호의 다른 표시 귀착되고, 다른 반도체에 첨가하는 소량의 불순물 수준은 dC/dV 신호의 다른 강렬 귀착됩니다.

숫자 17. dC/dV는 대 V 곡선 견본의 2개의 다른 위치에 SCM로 측정했습니다: n 모형, 2x10¹⁷atoms/cm³ (최고 곡선) 및 p 모형, 3x10¹⁹atoms/cm³(밑바닥 곡선).

숫자 18는 지세 (떠났습니다), (중간) 진폭, 및 (맞은) 최고 금속의 용량 및 실리콘 드램 세포의 유전체에 의하여 식각된 층을 설명합니다.

숫자 18. (남겨두는) 고도 또는 지세, (중간) 용량 (SCM) dC/dV 진폭, 및 전통적인 실리콘 드램 세포의 용량 (SCM) dC/dV 단계 (적당한) 심상. 최고 금속과 유전체 층은 실리콘을 드러내기 위하여 식각되었습니다. SCM dC/dV 단계 심상은 ptype (밝은 군기)와 n 모형 (진한 색) 진한 액체로 처리한 지역을 분화합니다. 드램 세포에 있는 npn와 pnp 트랜지스터는 그 때 명확하게 구상되, 중요한 매개변수의 적출, 예를들면, 효과적인 문 길이를 허용하고, 결점을 구상하. SCM dC/dV 진폭 심상은 반도체에 첨가하는 소량의 불순물 사격량의 상대적인 크기를 보여줍니다: 밝은 군기는 더 큰 소모 용량을, 그러므로, 낮게 진한 액체로 처리한 지역 (예를들면, 좋은 임플란트 지역) 의미하고.

숫자 19는 용량 (떠났습니다)와 (맞은) p 모형 기질로 n 모형 임플란트로 이루어져 있는 이온 이식한 실리콘 구조물의 지세를 설명합니다.

숫자 19. (좌) 용량 (SCM) dC/dV 단계와 p 모형 기질로 n 모형 임플란트 (어두운 지역)로 이루어져 있는 이온 이식된 실리콘 구조물의 고도/지세 (적당한) 심상. 추가 (더 얕은) p 모형 임플란트는 관찰될 수 있습니다. 구조물은 표준 닦는 기술로 십자가 구분되었습니다.

SCM는 또한 반도체 소자에 실패 분석을 위한 아주 귀중한 공구입니다. SCM 기술은 정확한 모형이다는 것을 특정한 주입이 존재하는 (n 또는 p) 의 예상된 차원 (충분히기도 하고 옆), 그리고 그밖 특성이다는 것을 구상을의 허용합니다. 전형적인 실패 분석 보기는 숫자 20에서 보입니다. 횡단면 표면은 나쁜 전기 장치 특성이 있기 위하여 알려진 것을 포함하여 다수 장치를 통해서, 했습니다. 좋은 장치의 SCM 심상은 최고 심상에서 보입니다; 나쁜 장치의 대응 지역의 SCM 심상은 밑바닥 심상에서 보입니다. 밑바닥 심상은 2개가 지구 (i.e 밝은 지역을 이식했다는 것을 표시합니다: 서로에서 분리되어야 하더라도 반면, n 모형 임플란트와 n 모형 우물 임플란트는) 만지고 있습니다. 이 "단락"는 이 특정한 장치의 아주 높은 누설 현재 귀착되었습니다.

숫자 20. 좋은 (상단) 고장나는 (밑바닥) 실리콘 장치의 SCM 심상. 밑바닥 화상 표시 2개의 진한 액체로 처리된 지구 사이 단락. 8ìm x 2ìm 검사.

Ferroelectric 박막은 비휘발성 기억 장치 및 microelectromechanical 장치 (MEMS)에 있는 그들의 가능한 응용을 위해 아주 매력적입니다. 이 장치의 감소는 크기로 (아래로 나노미터의 10에) ferroelectric 필름에 있는 물자 속성 그리고 프로세스의 적합한 묘사를 요구합니다. 예를 들면, 그것은 나노미터 차원을 가진 ferroelectric 구조물이 아직도 ferroelectric와 압전 속성을 전시한다는 것을 조사하고, 이 속성이 전반적인 규모에 의해 어떻게 영향을 받는지 공부하기 위하여 기본적 입니다. SCM는 이 연구 결과를 위한 가능한 기술입니다. 예를 들면, SCM는 박막에 있는 ferroelectric 견본 및, 그러므로, 도메인 또는 대립 상태를 위한 C-V 사면의 표시 측정을 방법을 제공합니다. SCM는 심상 사용되고 얇은 Pb (Nb Zr TI)_1.0O (_0.04PNZT_0.28)_0.68ferroelectric 필름₃ 에 있는 영역 구조를 조작합니다. 25x25ìm의 지역에, 끝은 -12V의 DC 견본 비스듬한 전압으로 검사되고 연속적으로 좁은 지역은 반대 극성의 DC 견본 비스듬한 전압으로 쓰여졌습니다. 작은 AC 비스듬한 전압은 심상 극화한 지구, i.e, C-V 곡선의 사면의 크기 그리고 표시를 영 DC 편견에 공부하기 위하여 사용되었습니다. 숫자 21는 오른쪽 SCM 심상 및 좌측에 대응 AFM 지세 심상을 보여줍니다. 암흑 및 가벼운 대조 지구는 dC/dV 신호가 고강도의 그러나 표시 반대 위치에 인 반대로 극화한 지구를 표시합니다.

숫자 21. (맞은) PNZT ferroelectric 필름의 지형도 작성 (떠나는)와 SCM dC/dV 심상. 어둡고 밝은 지역은 반대로 극화한 지구에 대응합니다. 다른 분극 지구는 다른 검사 규모에 SCM를 사용하여 쓰여지고 이 SCM 이전에 견본 비스듬한 전압은 검사합니다. 25ìm 검사. 견본 의례 Ch. Ganpul와 M. Ramesh 의 메릴란드 대학.

추가적으로, SCM는 또한 작은 ferroelectric 축전기의, 또는 단 하나 ferroelectric 곡물의 분극 (또는 C-V) 곡선을 측정할 수 있습니다. 이것은 전통적인 철저한 기술에 불가능합니다. 숫자 22는 백금 전극의 위에 지세 (떠났습니다)와 (맞은) FerroElectric 박막의 용량을 설명합니다. 숫자 23가 심상의 위, 그러나 지금 끝과 견본 사이에서 적용된 5V DC를 가진 동일 지역을과 안으로 대략 보여주더라도 반면. 직류 전압은 모든 곡물에는 동일 대립 상태가 있다 분극을 그 같은 바꿉니다. 그리고 마지막으로, 센 유전성 구역의 전형 지방화된 용량 분광학을 가진 단 하나 곡물에 숫자 24 쇼 히스테리시스 대 적용되는 DC 편견 (v).

숫자 22. 고도/(남겨두는) 지세 및 (맞은) 백금 전극의 위에 FerroElectric 박막의 용량 (SCM) dC/dV 단계 심상. 고도 심상은 20-100nm에 의하여 치수가 재진 곡물을 가진 박막의 입상 구조를 보여줍니다. SCM dC/dV 단계 심상은 개별적인 곡물' 대립 상태 보여줍니다; 그것은 끝과 동일 주파수에 용량을 조절하는 견본 사이 작은 진폭 AC 전압을 적용해서 장악됩니다 (대립 상태를 바꾸지 않기 위하여 직류 전압은 AFM 끝의 존재에 의해 0V에 지켜집니다). Ferroelectric 대립 상태는 SCM에서 실행된 책임 측정에 의해 결정됩니다. SCM 기술의 해결책은 1개가 단 하나 곡물 내의 변이를 관찰하는 것을 허용합니다.

숫자 23. 5V DC 지금을 가진 심상의 위 대략 동일 지역은과 안으로, 그러나 끝과 견본 사이에서 적용했습니다. 직류 전압은 모든 곡물에는 동일 대립 상태가 있다 분극을 그 같은 바꿉니다.

숫자 24. (SCM에 독점) 지방화한 용량 분광학 dC/dV는 대 단 하나 곡물에 적용되는 DC 편견 (v) 센 유전성 구역의 전형 히스테리시스를 보여줍니다. 데이터는 한 번 통합 용량을 대 DC 편견 곡선 장악하고, 두번 상대적인 분극을 대 DC 편견 곡선 장악하기 위하여 일 수 있습니다.

탐사기가 반도체 소자의 단면을 통해 검사되는 동안, 전기저항은 접촉을 후에 집합하는 전도성 끝과 큰 현재 사이에서 측정됩니다. 적용되는 군대가 어느 정도 문턱 군대를 초과할 때, 측정된 저항은 퍼지는 저항에 의해 지배됩니다. Si 구조물에, 높은 군대는 (전형적으로, 약간 ìN) 천연 산화물을 돌파하고 안정되어 있는 전기적 접점을 설치하기 위하여 요구됩니다. 표준 AFM 탐사기가 이 높은 군대에 모양없이 하기 때문에, 진한 액체로 처리된 다이아몬드 또는 다이아몬드 입히는 실리콘 탐사기는 채택됩니다. 다이아몬드가 극단적인 경도에 의하여, 높은 Young 계수 및 진한 액체로 처리를 통해 장악된 전기 전도도는 사용을 위해 특히 적당한 SSRM 끝 코팅 물자 시킵니다.

숫자 25에서는, 분석은 Si DMOS 트랜지스터 구조물에 능력을 발휘했습니다. 트랜지스터 구조물은 다르게 진한 액체로 처리된 지구를 드러내기 위하여 십자가 구분되고, 표준 닦는 기술을 사용하여 그 후에 닦았습니다. (남겨두는) 지형도 작성 심상은 알루미늄 접촉 (까만 지구), 근본적인 산화물 (갈색) 및 polysilicon 및 근본적인 문 산화물 확실히 명확하게 보여줍니다. (맞은) SSRM 저항 심상은 전기로 액티브한 지구를 보여줍니다. 다른 군기는 저항력의 다른 수준을 반영합니다: 암흑은 높게 전도성 지구를 표시하고, 밝은 낮은 전도도를 표시합니다. 명확하게 현저합니다 높게 진한 액체로 처리한 n -⁺기질 (검정)는; 더 낮은 진한 액체로 처리된 n epilayer (암갈색); p⁺- (나타나는) 바디, n 높게 저항하는 것과 같이⁺- 임플란트 (검정), 금속 및 산화물 지구, 뿐 아니라 높게 전도성 polysilicon 물자. 접속점 위치는 각종 군기 수준 사이 예리한 전환에 대응합니다.

숫자 25. (남겨두는) 십자가 구분된 Si DMOS 트랜지스터의 지세와 저항 (적당한) 검사. 12ìm 검사 의례 IMEC, 벨기에.

숫자 26는 금속을 특색짓는 십자가 구분한 축전기의 SSRM 심상을 생각합니다 그(것)들 사이 유전체를 가진 필름 지역을 설명합니다. SSRM 심상은 SSRM가 2 사이 큰 대조를 보여주더라도 반면 SCM 심상이 유전체들과 금속에 아무 신호도 주지 않기 때문에, 수시로 SCM 심상에 무료합니다.

숫자 26. crosssectioned 축전기의 SSRM 고도와 저항 심상. 축전기에는 그(것)들 사이 유전체를 가진 금속 박막 지역이 있습니다. 다른 전기적 접점 사이의 누설 경로가 있던 경우에, 저항 심상은 그(것)들을 보여줄 것입니다 (이 심상에서 찾아내는 아무도).

두번째 보기 (숫자 27)에서는, SSRM 화상 진찰은 0.25ìm의 문 길이로 실리콘 MOSFET에 능력을 발휘했습니다. (남겨두는) 심상은 -를 (어두운) 높게 전도성 지역으로 - 낮 전도도 지역으로 다르게 진한 액체로 처리한 지구 - 근원, 하수구 및 문, 유전체 및 기질, 뿐 아니라 중간으로 전도성 지역 보여줍니다. 근원과 하수구 접속점은 약하게로, 낮은 전도도의 밝은 선 관찰됩니다. 트랜지스터의 근원 지구를 통해 한 단면도는 또한 (맞은) 숫자 27에서 보입니다. 단면도는 좌에서 우로 보여줍니다: 절연성 꼭대기 층, 근원 임플란트 (p 모형), 접속점 첨단, 우물 (n 모형), 및 기질. 접속점 깊이는 접속점 첨단과 절연성 꼭대기 층 사이 거리로 이 단면도에서 쉽게 추출될 수 있고, 184nm이기 위하여 확인되.

숫자 27. 십자가 구분된 0.25ìm 실리콘 MOSFET 트랜지스터의 SSRM 저항 검사. 2ìm 검사 의례 IMEC, 벨기에.

실리콘 이외에, 합성 반도체는 중대한 관심사의 또한 입니다. LEDs, 광검출기 및 다이오드 레이저는 III-V와 II-VI 반도체에서 날조된 많은 장치의 단지 약간입니다. 전도도 (전기 액티브한 반도체에 첨가하는 소량의 불순물 원자 특히)의 2차원 배급의 지식은 공정개발 및 감시를 위해 중요합니다. 합성 반도체를 위해, 견본 준비는 최소 입니다; 간단한 쪼개는 것은 복잡한 견본에 최고 표면을 제공하고, 견본 준비의 단지 분 후에 중요한 장치 속성의 화상 진찰을 허용합니다. 금속과 금속을 입히는 실리콘 끝은 안정되어 있는 재생 가능한 SSRM 측정을 위해 충분히 경직되어 있 증명합니다. 좋은 잡음 대 신호 비율을 위해, 중간 탐사기 압력 (이하 ìN)와 조화하여 상대적으로 높은 비스듬한 전압 (몇몇 볼트)는 요구됩니다. SSRM에 숫자 28에서 보인 십자가 구분한 InP 기지를 둔 헤테로 구조체에서 유효한 고해상도에게 운반자 밀도 윤곽을 그리기의 보기는 보일 수 있습니다.

숫자 28. (남겨두는) 지세와 InP 기지를 둔 헤테로 구조체의 SSRM 저항 (적당한) 검사. 7ìm 검사. M. Geva, Lucent Technologies, Breinigsville, PA의 의례를 간색하십시오.

저항 심상은 헤테로 구조체의 다른 지구를 보여줍니다: 간격 가치 여러가지 교체 Zn 진한 액체로 처리된 p 모형 그리고 S 진한 액체로 처리된 n 모형 층. 심상은 mesa 지역으로 층의 2차원 본질을 제시합니다. 이 보기는 InP 헤테로 구조체의 분석을 위한 합성 반도체 구조물에 있는 운반대 배급의 2차원 화상 진찰에 있는 SSRM 분석적인 힘을, 특히, 높은 이자 얻는인 지역 설명하고.

SSRM는 또한 nonsemiconductor 물자의 전기 속성 공부를 위해 사용될 수 있습니다. 이것은 금속, semimetals, 전도성 중합체 및 그밖 중간으로 전도성 물자를 위한 응용을 포함합니다. 최적 성과를 위해, 다른 물자는 수시로 다른 탐사기 물자 및 군대 세트 포인트를 요구합니다. 숫자 29에 있는 보기에서는, Cu 필름은 imaged 입니다. 필름의 입상 구조는 지형도 작성 데이터에서 명확하게 관찰됩니다. SSRM 저항 데이터는 곡물의 저항력이 가장자리로 더 높다는 것을, 보여줍니다 곡물의 센터에 비교하여. 평균 입자 크기가 30nm이다는 것을 유의하십시오, 공간적 해상도는 5nm의 명령에 있습니다.

숫자 29. (남겨두는) 지세와 입자식 금속 필름의 SSRM 저항 (적당한) 검사. 500nm 검사.