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非線形誘電率顕微鏡
（SNDM：Scanning
Non-linear Dielectric Microscope） |
| 原理： 試料に交流電圧を印加して探針を走査し、誘電率変化（dC/dV）に起因するLC共振回路の周波数変化を検出し、画像化します。 |
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【特徴】
●カンチレバーと試料の間の容量Cと準マイクロ波発振回路内のインダクタLで共振回路が構成されます。
●LC共振回路の発振周波数fは容量Cの変化に敏感です。
（容量 C：大 ⇒ 発振周波数 f ：小）
●試料に交流電圧を印加し、同期したFM復調器の出力成分（Acos）を画像化します。そのため、画像化している信号は容量Cの傾きdC/dVを反映しています。
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【SNDMの用途】
●半導体ドーパント濃度分布の評価、P型とN型の区別
●強誘電体の特性評価 |
非線形誘電率顕微鏡（SNDM）の適用例 |
半導体へ適用した場合のSNDM
■P型半導体に探針側からプラス電圧をかけると、ホールが探針側から離れ、空乏層が広がります。この場合、電気容量Cは酸化膜成分C1と空乏層の成分C2の合成となり小さくなります。
■探針側からマイナス電圧をかけると、酸化層の容量のみが寄与します。N型半導体ではこれらの関係が逆になります。
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不純物が多いP+、N+の場合、空乏層はP、Nの部分ほど広がらないため、電圧に対する容量変化も小さくなり、下記グラフのような関係となります。
■ロックインアンプの出力Acosより不純物の極性像（dC/dV像）、振幅Aより濃度像を得ることができます。
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半導体テストパターン
| 形状像 |
極性像 |
濃度像 |
PNドープ
テストパターン 左：表面形状 右：SNDM濃度像
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試料ご提供:：名古屋大学 杉村教授
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