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扫描电容显微镜(SCM)

扫描电容显微镜(SCM)是一种表征材料纳米电学性质的先进成像技术,学术界和工业界的研究人员均可凭借这一技术测量离子注入工艺过程中极小的波动和偏差,同时也可以研究材料的掺杂水平,从而进行失效分析。

牛津仪器于近期推出的搭载于Cypher和Jupiter型号AFM上的SCM模块除了可以轻松实现以上工作外,还具有明显优于传统SCM的巨大技术优势,包括更高的灵敏度、更高的分辨率、更快的成像速度以及可以直接准确测量电容的能力,而不是仅仅对于微分电容(dC/dV)进行分析。

本文将从以下角度介绍这一模块:

  • SCM的工作原理
  • 牛津仪器的SCM模块如何实现如此卓越的性能
  • 为什么SCM直接测量电容的能力比传统的对微分电容(dC/dV)进行测量更加实用
  • 传统半导体器件的成像实例
  • 在此之前通过普通SCM技术不能实现成像的材料研究实例,包括不形成自然氧化层的材料

本文对于如下人员尤为具有实用意义:

AFM SCM images of direct capacitance, fast scanned SCM, dopant staircase sample, and a carbon nanotube

(左上)牛津仪器的SCM模块可以直接测量样品的电容,而不仅是微分电容(dC/dV)。所示样品为通常用于SCM模块标样的SRAM样品。

(右上)牛津仪器的SCM模块具有优于其他SCM的更快的扫描速度。此处扫描速度为8Hz,是传统SCM的8-16倍

(右下)所用样品为阶梯掺杂标样。和dC/dV amplitude的数据相比,电容的数据与掺杂水平的线性相关性更强。

(左下)牛津仪器的SCM模块具有比传统SCM更高的灵敏度,可以对一些非传统半导体材料进行表征,图示样品为碳纳米管


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