[SSRM]走査型広がり抵抗顕微鏡法

SSRM:Scanning Spreading Resistance Microscopy

装置外観

特徴

SSRM は、バイアスが印加された試料の表面を導電性探針で走査し、抵抗値の分布を二次元的に計測することで探針直下の広がり抵抗を可視化する手法です。
シリコン半導体素子を計測した場合、空間分解能に依存しますが、キャリア濃度1016個/cm3以上に感度があります。

  • ナノメートルレベルでの局所抵抗測定が可能
  • 半導体のドーパント濃度分布計測に有効
  • 半導体の極性(p型/n型)の判定は不可
  • 定量評価は不可

適用例

  • 局所抵抗測定
  • シリコン半導体素子(MOSFET)の拡散層形状評価
  • 化合物半導体素子(LED・レーザー素子・パワーMOSFET)の拡散層形状評価
  • 化合物太陽電池, リチウムイオン二次電池の抵抗分布評価
  • 絶縁膜のリークスポット計測

原理

広がり抵抗とは

試料にバイアス電圧を加えて、探針直下に存在するキャリアを探針に流入させ、その電流を対数アンプで増幅して、抵抗値として計測します。このとき、印加したバイアス電圧は、探針の直下で急激に減衰します。そのため、探針に流入できるキャリアは、探針の極近傍に存在するものに限られ、これを抵抗値として検出することになります。このような局所的な抵抗を広がり抵抗と呼びます。

ダイヤモンドコート探針

SSRM では、主に、ダイヤモンドコートされたシリコン製の探針を用います。この先端は数十nm 程度まで先鋭化されており、特に尖りの部分は数nm の鋭利さを持ちます。SSRM はこの微細な探針の直下のキャリアを検出するため、高分解能の計測が可能です。

ダイヤモンドコート探針

データ例

SSRM像

SSRM信号を可視化したものです。抵抗値の高低が色の明暗で表示されています。
下記はリチウムイオン二次電池の測定事例です。材質毎の抵抗値分布を確認できます。

SSRM像

AFM像

機械研磨加工によって露出した断面の形状像です。
材質によって機械研磨速度が異なるため、配線などの構造が凹凸となって現れます。

AFM像

データ形式

  • PNGファイル

仕様

搬入可能試料サイズ 10mm×10mm程度まで、高さ10mm程度まで
測定可能領域(水平方向) 10μm×10μm未満(512点×256点)
測定可能領域(垂直方向) ~1μm (65536点)
※信頼性の高い測定のためにはnmレベルの平坦面が求められます
※通常は機械研磨で半導体素子の断面を露出して測定を実施します
検出深さ 数~数十nm
※測定条件によって変化します
検出抵抗値 104 ~ 1012 Ω
水平方向空間分解能 数~数十nm

必要情報

  1. 目的/測定内容
  2. 試料情報
    (1)数量、予備試料の有無など
    (2)測定箇所の図(CAD図や光学顕微鏡写真など)、断面形状、拡散層形状、材質、極性、濃度、測定希望視野など
    (3)注意事項
  3. 納期のご要望
    ご希望の速報納期
    試料数が多い場合には、優先順位をご指定ください
  4. その他の留意点

注意点

  • 測定試料の返却は行いません
  • キャリア濃度への換算は行いません

[SSRM]走査型広がり抵抗顕微鏡法の分析事例はこちらからご覧ください。

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