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トップ製品情報 > 走査型プローブ顕微鏡(SPM) > 原理解説 >非線形誘電率顕微鏡(SNDM)

 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。

非線形誘電率顕微鏡(SNDM) 原理解説


【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。
   数式 
   (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。

 

【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

SNDMの半導体への適用例

 

■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。

■ 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。


 半導体テストパターン

形状像

極性像
濃度像

半導体テストパターン

PNドープ テストパターン 左:表面形状 右:SNDM濃度像

 

半導体テストパターン

 

試料ご提供::名古屋大学 杉村教授


 

 

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