[SMM]走査型マイクロ波顕微鏡法

SMM : Scanning Microwave Microscopy

装置外観

SMM はAFM (原子間力顕微鏡) システムのオプション機能として動作します。

特徴

SMM は、固体金属探針(Pt 製) を用いて計測試料を走査し、その凹凸形状を観察します。同時に、マイクロ波を探針から試料に照射して、その反射応答を計測することで、特に半導体の場合にはキャリア濃度に相関した信号を得ることができる手法です。SMM 信号の強度はキャリア濃度に線形に相関するため、定量性が高いことが特徴です。

  • Si デバイスの場合、1014~1021cm-3程度のキャリア濃度に感度がある
  • キャリア濃度に線形に相関した信号が得られるため、仮定のもとに定量評価が可能
  • AFM像の取得も可能
  • Si, SiC, GaN, InP, GaAs 等の各種半導体が計測可能

適用例

Si, SiC, GaN, InP, GaAs などの各種半導体素子の拡散層の可視化およびキャリア濃度の半定量評価

  • 個別半導体(バイポーラトランジスタ・ダイオード・DMOS・IGBT 等)
  • 発光素子(LED, LD) の各層および二次元電子ガス層
  • LSI 内の特定の素子を狙った観察
  • 素子内の不良箇所(注入異常・リーク不良等) を狙った観察

原理

マイクロ波の反射によるキャリア分布の可視化

探針から試料に照射されるマイクロ波は、試料内のキャリアによって反射されます。キャリア濃度が高いほどマイクロ波の反射率が大きくなるため、これを検出することで、キャリア濃度分布に相関した像を得ることができます。また、マイクロ波は探針から遠ざかると急激に減衰するため、反射に寄与する領域は探針の直下に限定されます。この反射に寄与する領域の大きさが空間分解能とみなせます。キャリア濃度の高い領域では、空間分解能は10nm 程度まで小さくなりますが、キャリア濃度の低い領域では、数百nm に低下します。

マイクロ波の反射によるキャリア分布の可視化

データ例

SMM キャリア濃度換算像: Si Planer Field Stop IGBT

SMM 計測によって得られた信号は、そのままでもキャリア濃度を反映する信号として、定性的な評価に用いることができます。もし、データ内の最低2 点のキャリア濃度を既知情報として与えることができれば、データ全体をキャリア濃度分布像として半定量換算することができます。このとき、情報を与える点は必ずしも既知である必要はなく、仮定値でも構いません。ただし、信号特性は材質に依存するため、同種材質内で与える必要があります。

SMM キャリア濃度換算像: Si Planer Field Stop IGBT
キャリア濃度v.s. SMM 信号

データ形式

  • PNG ファイル
    ご要望に応じて数値データファイル

仕様

搬入可能試料サイズ 水平方向:5mm×5mm ~ 6インチ基板
垂直方向:~ 20mm
※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
測定可能領域 水平方向:~ 80μm×80μm (512点×512点)
垂直方向:nm レベルの平坦面が求められます
検出深さ 数nm (高濃度領域) ~ 数百nm (低濃度領域)
水平方向分解能 10nm (高濃度領域) ~ 数百nm (低濃度領域)
※このほかに、探針の先端径と計測領域およびデータ点数に依存します
検出キャリア濃度 1014~1021 /cm3
※Si デバイスの場合

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)測定箇所を示した図(CAD図や光学顕微鏡写真など)、配線構造や拡散層構造の模式図、半導体の材質および極性、キャリア濃度、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

  • 測定用に加工された試料は返却いたしません
  • キャリア濃度への半定量換算結果は参考表示となります

[SMM]走査型マイクロ波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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