使用扫描电容显微术（SCM）和扫描开尔文探针显微术（SKPM）成像的半导体器件的电学表征

2018-06-28 16:42

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资料摘要：

由于半导体器件（如晶体管、二极管以及集成电路）在电路系统中的重要性，半导体器件构成了现代电子学的基础。这些半导体器件应用广泛。最普遍的应用是设计和制造1）常见的模拟设备，如无线电广播设备以及2）数字电路，用于计算机硬件。[1]影响半导体器件性能的基本因素是主要的电参数，如掺杂剂浓度水平、载体类型以及缺陷密度。因此，评估半导体器件可靠性必须用到一种能够测量这些特征并研究纳米样品的技术。对于半导体器件来说，有好几种表征方法。例如，扫描电子显微镜检查法（SEM）、透射电子显微镜法（TEM）、二次离子质谱法（SIMS）、电子束诱生电流法（EBIC）以及一维电容电压测试法（C-V）等[2]。但是，一些方法具有破坏性，一些方法的样品制备要求很苛刻，还有一些仍然不能有效的测定子器件的二维量。这些缺陷的存在以及行业内开始盛行对半导体器件不断缩小的尺寸和高可靠性的要求，促进了对新一代表征工具的需要。为了解决半导体器件工艺计量中的这一新的难度，各种类型的扫描探针显微术（SPM）被用来迎接这一挑战。扫描电容显微术（SCM）和扫描开尔文探针显微术（SKPM）与原子力显微术（AFM）相结合是半导体器件表征最有力的方法，因为它们具有无损扫描能力，在测量纳米样品方面具有较高的精确度，且无需制备任何样品。此外，这些方法与原子力显微术（AFM）的结合，使得同时获取表面状态数据和电学性质数据成为可能，而且无需改变样品或探针尖端。为此，扫描电容显微术（SCM）和扫描开尔文探针显微术（SKPM）被用来探究静态随机存取储器（SRAM）器件，而且资料表明，这些技术是半导体器件电学性质表征的有效手段。

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