扫描探针显微镜的持续发展产生了分析仪器有许多广泛的应用程序的能力。这些工具的能力来执行超高分辨率的地形分析提供详细信息的硬度增强,功函数、电场和磁场强度。最近,扫描探针显微镜已经开发出来,甚至可以准确测量电流,电阻,电容。这些先进功能¡X导电AFM (CAFM),隧道AFM(金枪鱼),扫描扩散阻力显微镜(SSRM)和扫描电容显微术(SCM),测量范围广泛的电气性能与纳米级分辨率的各种材料。欧洲杯足球竞彩
隧道AFM(金枪鱼)和导电AFM (CAFM)强大的电流传感技术的电气特性电导率变化highly-to-medium电阻样品。SSRM模块图片样品电阻率(或电导率)的变化在一个大的动态范围。单片机模块,载体浓度半导体内部结构的变化可以通过测量直流/ dV成像的信号形成的MOS电容探针和半导体样品。在所有四个模式,扫描探针与样品接触(联系方式)和地形和电子数据获得的同时,使直接相关的功能位置的电气性能。
这些技术集成的电子小应用程序模块,可以方便地安装在数字仪器多模®,维度™3100/5000和CP-II spm(图1)。
图1所示。数字仪器尺寸3100 AFM(上)和扫描头与应用程序模块(插图);和多模AFM显示应用程序模块准备好(嵌入)。四个应用程序模块支持多种先进的AFM扫描技术
图2。的示意图表示Tunneling-AFM(金枪鱼)和导电AFM (CAFM)设置。
应用阳离子
应用包括,但不限于,半导体和数据存储设备的失效分析,半导体器件的二维分析载体,和电导率介质的研究,金属、聚合物、有机物、半导体薄膜。本应用笔记讨论的技术和更详细的许多应用程序。
导电AFM
CAFM是一个强大的电流测量技术材料导电性的变化映射(图3)。CAFM可以应用于介质导电性的材料(1 pa 1£gA)。欧洲杯足球竞彩CAFM应用程序模块可以在成像或光谱模式操作。在成像模式下,电流获得的图像,而在光谱模式可以收集电流电压(电流-电压)或现有部队(写)光谱。
图3。CAFM地图图像高频振荡器的电导率2(左)和post-anneal沉积在700 c(中间)和800 c(右)。这些地图允许可视化和定量的大小和分布在介质的弱点。深点的颜色意味着更高的电流尖,表明更高的电导率,因此介质的较弱的地方。弱点出现和扩散退火后,在退火温度就越高。IMEC 500海里扫描礼貌茉莉花诗,比利时。
在成像模式下,一个导电探针是扫描样品表面在接触模式作为一个反馈循环不断的悬臂偏转而当地样品测量的高度。在扫描过程中,用户可以用一个直流提示和示例之间的偏差。低噪声的线性电流放大器的感官产生的电流通过样本的地形图像同时获得(参见图2)。观察到的电流可以用来作为衡量当地导电性或电气完整性的样本研究。
除了成像模式,CAFMalso措施局部电流电压(电流-电压)或现有部队(写)光谱使用光谱模式。为了获得电流-电压光谱成像扫描停下来,技巧是在一个固定的位置,而样本偏差加大。由此产生的电流通过样本绘制和应用偏差(图3)。游览器参数包括开始和结束电压斜坡,斜坡方向,坡道,以及个人斜坡之间的延迟时间。软件可以记录一个光谱或平均在多个光谱。对一些测量,需要限制电流通过样例。在这种情况下,软件为用户提供了一个¡§触发¡¨选项,它停止电压斜坡一旦用户选择的当前值。为了获得写谱,样本偏差保持不变,而扫描仪在z方向移动,类似于测量的力-位移曲线。由此产生的电流通过样本绘制和扫描仪的z位置。再一次,几个参数允许用户执行和控制特定写增加实验。
图3。CAFM光谱学:电流和电压(IV)情节与AFM提示定位薄膜(高频振荡器的弱点2)。(从不同位置平均数)揭示与退火背景泄漏电流下降,和平均电流在给定电压增加退火后,与提高退火温度。
一个写谱显示在图4。这里CAFM模块用于研究当前在导电聚合物样品的函数应用力,或悬臂偏转。电流,CAFM感知模块,是在执行一个标准的监控力位移增加循环。当前频谱显示电导率变化的细节点接触的探针与样品接触力增加。
图4。力-位移(上)和写谱(底部)同时测量CAFM模块。
CAFM可以应用在许多研究和制造领域的分析范围广泛的材料。欧洲杯足球竞彩它也可以用来定位和图像电气缺陷半导体和数据存储设备。此外,CAFM可用于描述非均匀电导率的导电聚合物和其他材料,如半金属、半导体材料、导电有机材料,纳米管等。欧洲杯足球竞彩
隧道AFM
金枪鱼措施超低电流低电导率样本。与CAFM一样,样本之间的应用直流偏压和导电小费小费是扫描样品联系模式。线性电流放大器射程60 fA 120 pA的感官产生的电流通过样本。这样,样品¡¦地形和同时测量电流,使直接相关的样品位置的电气性能。飞机噪声电平的金枪鱼模块(。50 fA)允许一个执行极其敏感的电流测量。此外,金枪鱼模块还允许本地测量电流电压光谱样本。
金枪鱼技术是特别适合评价薄介质栅氧化物(通常SiO等电影2在晶体管。在金枪鱼当前隧道从通过介电薄膜强烈取决于膜厚度,泄漏路径(可能造成的缺陷)和电荷陷阱。所有这些可能显著影响性能和整个电影的完整性,从而影响整个装置¡¦年代性能。
金枪鱼可以应用在许多研究或生产领域和范围广泛的材料。欧洲杯足球竞彩它可以用来研究薄介质的厚度均匀性和界面粗糙度电影,如栅氧化物。它也可以应用于定位和图像电子半导体缺陷或数据存储设备。此外,金枪鱼可用于研究导电聚合物或有机物,和其他low-conductive材料(如半金属、半导体材料等)。欧洲杯足球竞彩一些典型的例子。
描述薄二氧化硅(SiO2)电影
最苛刻的步骤之一,制造半导体器件的栅极绝缘层。(通常是SiO薄电介质电影2或high-k电介质)作为栅极氧化物在隧道场效应晶体管和氧化物和电介质等内存电容器动态随机存取记忆体(DRAM)和电可擦可编程只读存储器(eepm)设备。结构和电均匀氧化是最重要的,以符合要求的可靠性和长期稳定性大门,隧道氧化物。否则,退化和故障导致设备早期故障。甚至在angstrom氧化物厚度变化范围可以有很大影响晶体管的电行为和记忆装置。减少氧化厚度这一问题变得更加严重。表面和界面粗糙度增加氧化领域的结果,提高泄漏电流和Fowler-Nordheim隧道,导致快速退化和限制为金属氧化物半导体氧化物的扩展(MOS)设备。
传统测量技术¡Xmacroscopic电流电压(电流-电压)和capacitance-voltage (C-V)光谱,发射显微镜(EM)和透射电子显微镜(TEM)¡Xare不适用于定位和测量氧化变薄的程度。这些方法要么只缺乏所需的分辨率和测量结构(非电)信息。金枪鱼的另一方面,提供了空间分辨率和灵敏度要求地图有效厚度薄介质变化的电影。偏置电压,应用示例和探针之间产生隧道电流(因此得名隧道AFM)强烈依赖于当地的电气性能,即电气有效厚度的氧化。氧化膜的导电探针,在调查中,当地金属氧化物半导体和半导体衬底上形成一个结构。一般来说,当前(通常是Fowler-Nordheim)和膜厚度线性变化成指数增加,从而提供一个非常敏感的技术监控厚度变化。
图5显示了一系列的金枪鱼目前拍摄的图像在不同偏置电压的裸露的表面氧化膜。一个可以清楚地观察到电流的增加增加偏置电压。当前数据在最高电压(9 v)显示局部大电流点在扫描区域,表明电击穿的氧化膜在这些位置。
图5。金枪鱼电流测量了5 nm厚SiO2栅氧化层增加样本偏差电压从左到右:(上)6 v, v, 7(底部)8 v, v和9。0.5£通用扫描。
专业软件还允许电流-电压光谱的测量样品表面在一个位置。图6显示了一个典型的电流-电压频谱测量5 nm厚栅氧化层,通过增加偏置电压从0 v 2 v。频谱显示指数依赖当前应用的偏置电压。金枪鱼也可以用来监测弱点和薄介质的非均质性电影或氧化物。结构性缺陷表面上,以及结构和电子在氧化(非均质如SiO2)和在衬底的接口(例如,Si),可以调查。
图6。电流-电压谱了5 nm厚的栅氧化层。光谱被记录,从一开始增加偏差电压(0 v)结束电压(2 v),然后回来。
图7显示了地形,同时获得隧道当前图像(恒定样本偏差)从氧化领域过渡到一个40 nm厚的栅氧化层。地形图像显示(从左到右)栅氧化层,界面区域和氧化。这两个地区之间的边缘增加Fowler-Nordheim隧穿电流测量。这表明当地的结构变薄栅氧化层在氧化的制造领域,作为绝缘区域相邻活跃地区。
图7。地形(左)和simultaneously-obtained隧道当前图像(右)在从氧化领域过渡到一个40 nm厚的栅氧化层。过渡的隧穿电流增加,这表明二氧化硅的变薄。1£通用扫描,0.5 pA目前的规模。图片由a . Olbrich英飞凌,德国慕尼黑。
在图8中,地形和隧穿电流图像8.5 nm厚的隧道氧化eepm显示设备。隧道氧化(SiO2)都被封闭在一个厚氧化领域左和右。获得的数据的样本偏差10 v。而氧化领域太厚表现出任何可测量的电流给定的样本偏差,隧道氧化显示尺度电流密度,这表明氧化有效厚度的变化。
图8。地形(左)和隧道(右)当前图像8.5 nm厚的隧道氧化(SiO2)的样本偏差测量10 v。2转基因扫描,£200 fA目前的规模。图片由a . Olbrich英飞凌,德国慕尼黑。
成像的超细氧化铝(Al2O3)电影
作为替代传统的非易失性存储设备、磁性随机存取记忆(mram)正在研究和发展。mram操作基于隧道magneto-resistive(咯)效应,及其重要组成部分是一个metal-insulator-metal (MIM)隧道结。成功操作的这些结构需要一个化学均匀杂质(免费)绝缘层,以及最小厚度波动的障碍。因此重要的是空间解决隧道结,与宏观隧道磁电阻。虽然传统透射电子显微镜(TEM)和x射线光电子能谱(XPS)研究原子提供全球信息组织,surface-interface结构和化学成分,这些技术提供不完整的信息在隧道结质量在原子尺度,因为他们平均深度和表面。迄今为止,金枪鱼是唯一的方法,允许描述当地的电气性能的这些电影非常高的横向分辨率。图9显示了地形、1.2 nm厚的隧道当前图像2O3层,它本身作为一个很好的绝缘体mram由于其大带隙(约8 eV)。
图9。地形(左)和隧道电流(右)拍摄的图像在1.2纳米氧化铝薄(Al2O3电影在一个样本的偏置电压为0.14 v。500纳米扫描,5 pA电流范围。数据由a Olbrich、英飞凌、德国慕尼黑。
当地电气有效厚度的变化导致电流升高——好几个数量级。值得注意的是,大多数时候,隧穿电流增加的地区似乎符合从地形上高架的特性。
嵌入到硅氧化物(SiO成像的缺陷2)电影
一个重要的应用金枪鱼是电气缺陷的定位和识别薄介质的电影。在图10中,一层薄薄的SiO2电影是嵌入式控制量子点的数量,这可以被视为小电气缺陷。小点无法观察到当使用标准SPM地形,但很明显出现在金枪鱼当前数据。在增加偏置电压从1 v到5 v,更多的点出现在金枪鱼当前的图像。这可以与缺陷的大小和缺陷的深度在顶部表面。这个例子演示了使用金枪鱼的可能性技术形象和定位井下电气缺陷,以及测量缺陷的大小和密度。
图10。SiO金枪鱼获得的图像序列2电影与嵌入的缺陷。样本的偏置电压从左到右:1 v(上),2 v,(底部)3 v, v和5。1£通用扫描,1 pA目前的规模。样品由s . Madhukar摩托罗拉,得克萨斯州奥斯汀市。
成像类金刚石碳(DLC)薄膜在数据存储
金枪鱼的不同的应用程序可以找到薄介质特性的电影中使用的数据存储行业。连续的努力旨在改善的性能和可靠性magneto-resistive (MR)读/写头和光盘媒体。为防止腐蚀和磨损,光盘和正面通常涂上一层薄薄的导电DLC膜。金枪鱼可用于确定这些影片的质量。当应用偏差阀瓣或头,穿隧电流泄漏路径的一个很好的指标,小尺度或缺陷(电气污染物,短路,DLC变薄,等等)的DLC膜。
图11显示了隧穿电流的图像两个MR-heads均匀涂层。海德的地形图像显示小细节,而金枪鱼当前数据是通过DLC膜,显示了不同的海德(金属)地区的揭示有缺陷的涂层。穿隧电流图像清晰地显示了弱点的涂层缺陷先生头上。金枪鱼的应用在磁盘媒体,覆盖了DLC薄膜,如图12所示。地形和金枪鱼当前数据显示了两个样品,用不同DLC-coating厚度。左图显示获得的数据在一个圆盘DLC薄膜。金枪鱼当前数据变化对0至20 pA和表现出强烈的空间变化光盘抛光划痕存在关联。正确的图像显示获得的数据在一个圆盘,略厚的DLC膜。
图11。穿隧电流扫描(左)测量在magneto-resistive读/写头类金刚石碳(DLC)薄膜覆盖。隧道当前图像(右)类似的头部有缺陷的DLC膜。20£通用扫描。样品由t·艾哈迈德,希捷,明尼苏达州明尼阿波利斯市。
图12。穿隧电流扫描测量两个磁盘媒体上覆盖着一层薄薄的(左)和略厚(右)。DLC膜。0.5£通用扫描,20 pA目前的规模。样品由j·李,希捷,加州弗里蒙特。
相对应的平均隧穿电流低得多,膜厚度的变化。此外,表面形态的相关性明显要少得多。这个例子说明了金枪鱼技术可以成功地协助优化厚度、成分和工艺条件的DLC薄膜。
成像的薄铁电和馅饼zoelectric电影
的另一个重要集团在MEMS和微电子材料应用压电和铁电材欧洲杯足球竞彩料。特别感兴趣的是BST (BaX老1 - xTiO3),它作为high-epsilon介质易失存储器设备(DRAM)和压电(PbZrX“透明国际”1 - xO3),它可用于铁电存储器设备。这些氧化物是多晶,到目前为止,微观结构之间的关系和他们的电气性能不是很好理解。再次,金枪鱼可以是一个有用的技术来分析当地的这些电影的属性。增强电流沿着晶界是明显的,而观察到的电流小个人谷物。例如,这种行为可以解释了不受欢迎的铁电电容器的漏电流用这种类型的电影制作的。
金枪鱼获得的数据在500 nm厚BaTiO3层,显示在图13所示。更高的电流是观察到晶界,以及一些长路线。这些crack-like线之一是显示在当前图像中。这些高泄漏电流线的存在可以解释为应力现象拍摄电影。这种效应只有在金枪鱼当前数据。
图13。地形(左)和隧穿电流(右)一层薄薄的BaTiO的图像3铁电薄膜。2£通用扫描,pA目前的规模。样品由h . Ruda加拿大的多伦多大学。
金枪鱼和CAFM结合成像的导电聚合物
除了前面描述的无机材料,金枪鱼欧洲杯足球竞彩也被证明是非常有用的有机导电聚合物等材料。欧洲杯足球竞彩在图14中显示的数据是使用低弹簧常数探测器获得的100 nm厚聚苯乙烯撑层(PPV)的200 nm厚poly-aniline (PANI)层。PPV发光聚合物,这是spin-cast的导电缓冲层(PANI)促进电荷载体的传输。这个特殊示例了PPV层部分剥落,使聚苯胺层下面的测量。PPV的部分样本稍高,可见左边的地形图像。对应的当前图像清晰地显示了一个均匀低电导率的PPV非齐次PANI相比缓冲层。
图14。目前地形(左)和金枪鱼(右)图像PPV 100纳米层的导电聚苯胺层。样本的偏置电压6 v。50£通用扫描。样品由c . Zhang Uniax Goleta,加利福尼亚。
第二导电聚合物,具有较高的空间分辨率,如图15所示。CAFM技术被用来映射空间变化的电导率poly-analine薄膜沉积在氧化铟锡衬底。这个样品的电导率相对较高要求CAFM模块的使用,而不是金枪鱼的模块。观察到的电流变化0到200之间。CAFM图像显示了高导电性的聚苯胺,大面积覆盖和一个略低电导率越小,覆盖了PANI孤立点。衬底,看起来象一个不导电。低弹簧常数探测器采用允许扫描以非常低的接触力,从而最小化相对软样品的变形或磨损。
图15。地形(上)和CAFM电流(底部)的图像poly-analine电影铟锡氧化物基质。2£通用x 1£通用扫描,200 pA目前的规模。样品由美国莱恩,伊利诺斯州的芝加哥大学。
扫描电容显微术
半导体设备的不断小型化创造了一个严重的挑战传统材料分析技术,如二次离子质谱(SIMS),扩散阻力性能分析(SRP),和电容电压(C-V)测量。欧洲杯足球竞彩在精度、可靠性和改善这些工具提供的功能当前材料特性数据的基础,其一维的限制,无法测量子- 0.1 mm的特性,和有限的描述中增加了扫描探针技术的价值。欧洲杯足球竞彩SCM是第一个SPM技术进入世界先进的半导体分析。SCM工具可以显示承运人浓度配置文件在实际半导体器件两个维度,以及这些概要文件关键设备结构之间的关系。这种能力使得供应链管理模块用于开发、制造、测试和半导体器件的失效分析。
在供应链管理中,金属化探针形成金属绝缘体半导体与半导体样品(MIS)电容器。之间的交流偏压应用接触AFM扫描提示和示例生成电容变化,监测使用兆赫谐振电容传感器。该系统已被证明是敏感变化小于attofarads (< 10¡V18F)。电容变化(dC / dV)是一种测量当地的载体浓度密度和类型(n型和p型),因此可以用于高分辨率二维分析。
二维载体分析半导体器件结构
供应链管理最重要的应用之一是二维载体半导体器件结构的分析。硅和化合物半导体都是极大的兴趣。二维掺杂剂分析是一个高优先级的国际半导体技术发展路线图,它有望成为下一代的使能技术设备制造。供应链管理提供了空间分辨率(大约10¡V20nm)和动态范围(1015¡V1020原子/厘米3)回答这些需求。
图16显示了地形(左)和单片机直流/ dV(右)获得的图像同时在十字架上分段从奔腾II处理器晶体管。地形显示门地区两个太空人(明亮的区域),但丝毫没有承运人的细节资料。SCM dC / dV影像显示了不同掺杂区域的晶体管:来源、排水(高和低剂量的植入物都是可见的)和门。SCM的图像可以用来提取有价值的信息,如有效长度、门结深度,或细节掺杂区域的横向和纵向扩展。SSRM除外,这个关键信息不通过任何其他技术来访问。
图16。地形(左)和单片机直流/ dV(右)的横截面奔腾II处理器的晶体管。1.25£通用扫描。
除了成像,单片机也可以用来测量直流/ dV与V曲线在选定的位置样本。在图17中,两个用户之间的直流样本偏差增加选择值,SCM传感器输出(dC / dV)是监控和策划。顶部曲线测定n型样本,而底部曲线测定p型样本。正如所料,不同类型导致不同的直流/ dV信号,和不同的掺杂剂水平导致不同强度的直流/ dV信号。
图17。dC / dV与SCM和V曲线测量两种不同位置的样本:n型,2 x1017原子/厘米3(曲线)和p型,3 x1019原子/厘米3(曲线)。
图18显示了地形(左),振幅(中)、电容(右)的金属和电介质蚀刻层硅DRAM单元。
图18。高度或地形(左)、电容(SCM)直流/ dV振幅(中间)和电容(SCM)直流/ dV阶段(右)的图像传统硅DRAM单元。顶级金属和电介质层硅蚀刻暴露。单片机直流/ dV阶段图像区分ptype(亮色)和n型掺杂区域(深色)。npn和pnp晶体管在DRAM单元然后显然可视化,使提取的关键参数,如有效长度、门和可视化的缺陷。SCM dC / dV振幅图像显示掺杂剂浓度的相对大小:明亮的颜色意味着更大的损耗电容,因此,低掺杂区域(例如,植入区域)。
图19显示了电容(左)和地形(右)的离子注入硅结构组成的一个n型植入到p型衬底。
图19所示。电容(SCM)直流/ dV阶段(左)和高度/地形(右)一个离子注入硅结构的图像组成的n型植入(黑色区域)p型衬底。一个额外的(浅)p型植入可以观察到。横截面的结构标准的抛光技术。
供应链管理也是一个非常有价值的工具,在半导体器件失效分析。配置管理技术允许可视化特定植入是否存在,是否它是正确的类型(n、p),预期的维度(深度和横向),和其他特征。一个典型的失效分析例子如图20所示。横截面的表面通过一些设备,包括一个已知坏电气设备特征。SCM的形象好设备上图所示;SCM的图像对应区域的坏设备下面的图片所示。下面的图片表明,两个植入区域(即明亮的领域:n型植入和n型植入)接触,而他们应该分开。这一项§短路¡¨导致很高的这一特定设备的泄漏电流。
图20。SCM的形象良好(上)和失败(底部)硅设备。下面的图片显示了两个掺杂区域之间的短路。8£通用x 2£通用扫描。
铁电薄膜
铁电薄膜上的应用是很有吸引力的非易失性记忆和微机电(MEMS)的装置。减少的大小(以几十纳米)的这些设备需要一个适当的描述铁电材料特性和过程的电影。例如,它是基础调查是否与纳米铁电结构维度仍然表现出铁电和压电性能,并研究这些属性是如何受到总体规模的影响。SCM是这些研究可能的技术。例如,供应链管理提供一种方法来衡量C-V斜率为铁电样品的符号,因此,域或薄膜的偏振状态。供应链管理已经被用于图像和操作域结构一层铅1.0(注0.04Zr0.28“透明国际”0.68阿)3(PNZT)铁电薄膜。面积25 25£通用,提示与直流扫描样本偏差电压-12 v,随后较小的地区用直流样本偏置电压极性相反。小型交流偏压区域极化的图像,即。的大小和符号研究C-V曲线的斜率为零直流偏压。图21显示了SCM图像右边和左边相应的AFM地形图像。黑暗与光明的对比区域显示在相反的极化区域,在高强度的直流/ dV信号,但相反的迹象。
图21。地形(左)和单片机直流/ dV PNZT铁电薄膜的图像(右)。黑暗和明亮的区域对应于在相反的极化区域。使用SCM的不同的极化区域写在不同的扫描大小和样本偏差电压在此之前SCM扫描。25£通用扫描。样本由Ch。Ganpul m·拉梅什,马里兰大学。
此外,单片机也可以测量极化(或C-V)曲线的小铁电电容器、甚至单铁电颗粒。这与传统的探测技术是不可能的。图22显示了地形(左)和电容(右)的铁电薄膜铂电极。而图23显示大约相同的领域上面的图片,但是现在有一个5 v直流提示和示例之间的应用。直流电压变化的极化,所有谷物有相同的偏振状态。最后,图24显示磁滞典型的铁电域与局部电容光谱学与单粒应用直流偏压(V)。
图22。高度/地形(左)和电容(SCM)直流/ dV阶段图像(右)铁电薄膜铂电极。高度的图像显示颗粒薄膜的结构与20 - 100 nm大小的颗粒。单片机直流/ dV阶段图像显示个人谷物¡¦偏振状态;是通过应用一个小振幅的提示和示例之间的交流电压调节电容在同一频率(直流电压保持在0 v不改变AFM的偏振状态的提示)。铁电极化状态是由电荷测量在单片机执行。SCM的分辨率技术允许单个颗粒内观察变化。
图23。在上面图片大约相同的地区,但现在有5 v直流提示和示例之间的应用。直流电压变化的极化,所有谷物有相同的偏振状态。
图24。局部电容光谱学(SCM)独有dC / dV与应用直流偏压(V)在单一谷物显示了磁滞典型的铁电域。数据可以集成一次获得一个电容与直流偏置曲线,并两次获得相对极化和直流偏置曲线。
扫描扩散阻力显微镜
像SCM, SSRM通常用于测量半导体的掺杂剂分析,但它是通过量化电导率或电阻率。SSRM提供二维信息在样品的电导率或电阻率研究。Veeco发展这一技术专利与IMEC合作,比利时。SSRM,导电探针用于测量样品¡¦年代当地的电阻率。当探针扫描在接触模式区域具有不同电阻率r,调查样本接触形成的电阻r将不同比例。如果电阻的接触被认为是圆形和自然,R和R的关系是由基本的扩散阻力公式:= R / 4 R, R是接触的半径。由于电阻可以随几个数量级,对数电流放大器用于SSRM。logamp有七个数量级的电流范围从10 pA 0.1 mA。SSRM的主要应用是电力运营商的二维分布的测量半导体内部结构。
二维载体分析半导体器件结构
当探针扫描整个横截面的半导体器件,导电之间的电阻测量技巧和一个大电流收集回来联系。应用力超过一定的阈值时,测量的电阻是由扩散阻力。如果结构、高力量(通常情况下,一些£gN)需要以穿透原生氧化和建立稳定的电接触。自标准AFM探针在这些高力变形,掺杂金刚石和金刚石层面硅探测器。极端的硬度、高年轻¡¦年代模量,电导率通过掺杂使钻石特别适合用作SSRM涂层材料。
在图25中,分析已经完成在Si DMOS结构晶体管结构。晶体管结构截面暴露不同掺杂区域,然后使用标准的打磨抛光技术。地形图像(左)显示很清楚Al-contact(黑色区域),底层的氧化物(棕色)和多晶硅和潜在的栅氧化层。SSRM抵抗图像(右)显示了电活动的地区。不同的颜色反映了不同级别的电阻率:深色显示高导电区域,明亮的显示较低的电导率。很明显可观察到的高掺杂n+基板(黑色);低掺杂n-epilayer(深棕色);p+身体(表现为高电阻),n+植入物(黑)、金属和氧化物地区,以及高导电多晶硅材料。结位置对应于各种颜色之间的尖锐的过渡的水平。
图25。地形(左)和阻力(右)的扫描截面Si DMOS结构晶体管。12£通用扫描礼貌IMEC,比利时。
图26显示了SSRM截面电容器的形象有一个金属认为膜面积与介质。SSRM图像往往互补SCM图像,SCM图片给电介质和金属上没有信号,而SSRM显示了两个很大的对比。
图26。SSRM高度和电阻交叉的图像切割电容器。电容器的金属与电介质薄膜区。如果有泄漏路径不同的电触点之间,电阻的图像将显示他们在这张图片(没有找到)。
在第二个例子(图27),SSRM成像进行硅MOSFET的栅极长度0.25£通用。图像(左)显示了不同掺杂区域¡V源,排水,和门¡V高导电区域(黑暗),电介质和底物为低电导率的地区,以及在中间导电区。源和排水管连接观察薄,明亮的低导电率。一段通过晶体管的源地区也是图27(右)所示。部分显示从左到右:介质表层,源植入(p型),结高峰,(n型)和基质。结深度可以很容易地从本节结峰之间的距离和介质表层,并发现184海里。
图27所示。SSRM抵抗扫描截面£0.25通用硅MOSFET晶体管。2礼貌IMEC£通用扫描,比利时。
除了硅化合物半导体也极大的兴趣。发光二极管、光电探测器和二极管激光器是只有少数的许多设备制造III-V和族化合物半导体。导电率的二维分布的知识(特别是electrical-active掺杂剂原子)重要的过程开发和监控。复合半导体、样品制备是最小的;简单裂开提供了最佳的表面复杂的样品,并允许成像的关键设备属性后只有分钟的样品制备。金属和金属包覆硅的建议被证明是足够刚性稳定的和可再生的SSRM测量。信号噪声比,相对较高的偏置电压(几伏)结合媒介调查压力(下标-£gN)是必需的。可用的高分辨率航空密度分析的一个例子与截面可以看到SSRM InP-based异质结构如图28所示。
图28。地形(左)和SSRM InP-based异质结构的电阻(右)扫描。7£通用扫描。样品由m . Geva朗讯科技,Breinigsville,爸爸。
电阻的图像显示了不同地区的异质结构:交替Zn-doped p型和S-doped n型层不同厚度值。图像显示层的二维自然台面面积。这个例子演示了SSRM分析电力载波分布的二维成像化合物半导体结构,特别是对于InP hetero-structures的分析,一个是获得高利息。
Nonsemiconductor材料的电导率映射欧洲杯足球竞彩
SSRM还可以用于研究nonsemiconductor材料的电气性能。欧洲杯足球竞彩这包括应用金属、半金属、导电聚合物以及其他在中间导电材料。欧洲杯足球竞彩最优性能,不同的材料往往需要不同的设置点探测器材料和力量。欧洲杯足球竞彩的例子在图29中,铜电影成像。电影的粒状结构显然是观察地形数据。SSRM阻力数据表明,颗粒较高的电阻率对边缘地区,比谷物的中心。注意,平均晶粒尺寸是30 nm,和空间分辨率的5海里。
图29。地形(左)和SSRM阻力(右)粒状金属薄膜的扫描。500纳米扫描。
总结
数字仪器多模,尺寸3100/5000和CP-II spm设置超高分辨率的地形分析和映射的标准样品的硬度、弹性、摩擦、粘连和磁场或电场强度。现在,随着CAFM添加附加的应用程序模块,金枪鱼,SCM, SSRM,这些行业领先的工具可以提高纳米级分辨率的地图范围广泛的附加属性上各种材料包括低收入和midstrength电流、电阻和电容。欧洲杯足球竞彩这些支持技术,已经成功地应用在工业和科学,承诺在未来扮演日益角色流程优化和科学研究。欧洲杯线上买球
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