( A2 ) プローブ:電場、分析対象:組成・不純物

分析手法 略号 分析原理 得られる情報 分析感度・スペック 適用例
3次元アトムプローブ法
(3 Dimensional Atom Probe)
3DAP 針状の試料先端に高電界を印加して表面原子を電界蒸発させ、2次元検出器により位置を、飛行時間(TOF)計測により質量を測定、それを繰り返すことで試料の3次元構造を得る ・固体材料の3次元元素マッピング
・組成(全元素)
測定領域:
xy方向<100nm
z方向 試料形状による
空間分解能:
xy方向 0.3~0.5nm
z方向 0.2~0.3nm
検出下限: 0.1%程度
・ゲート電極/ゲート絶縁膜の3Dマッピング
・極浅領域イオン注入ドーパントの3Dマッピング
・SiGe、シリサイド等の3D構造
電界放射顕微鏡法
(Field Emission Microscopy)

[3次元アトムプローブ法の詳細説明にリンクします]
FEM 針状の試料先端に負の高電界を印加し、電界放出された電子を対面するスクリーンに結像、試料先端部の拡大像を得る
(まれに Field Electron Microscopy と呼ばれる場合もある)
・固体材料の表面構造 測定領域:
 先端径 100 nm オーダーの針状試料先端部
空間分解能: ~2 nm
・金属表面の微細構造
・結晶方位による仕事関数変化
電界イオン顕微鏡法
(Field Ion Microscopy)

[3次元アトムプローブ法の詳細説明にリンクします]
FIM 針状の試料先端に正の高電界を印加して結像ガスをイオン化、そのイオンを対面する MCP(マイクロチャネルプレート)で結像することにより、試料先端部の原子像を得る ・固体材料の表面構造、結晶構造 測定領域:先端径<100 nm の針状試料先端部
空間分解能: 単原子レベルで観察可能
・合金の微細構造
・表面吸着物の観察
走査型静電容量顕微鏡法
(Scanning Capacitance Microscopy)
SCM 試料に対して探針を走査し、探針と半導体との合成容量の変動の大きさからキャリア濃度を求め、2次元表示する ・活性化したドーパントの2次元分布
・ドーパントの濃度
・測定エリア:
500nm×500nm~80μm×80μm
・面分解能:数十nm~
・深さ分解能:数nm~
・感度:
1E15~1E20atoms/cm3
・拡散領域の可視化
・拡散層のp/n 極性の判定
・不良箇所 (注入異常, リーク等) の拡散層形状評価
走査型拡がり抵抗顕微鏡法
(Scanning Spreading Resistance Microscopy)
SSRM 試料に対して探針を走査し探針に流れる電流を対数アンプで増幅し、抵抗値として計測、2次元表示する ・活性化したドーパントの2次元分布
・ドーパントの濃度
・測定エリア:
100nm×100nm~80×80μm
・面分解能:数nm~
・深さ分解能:数nm~
・感度:1E15~1E21atoms/cm3
・拡散領域の可視化
・Poly-Si ゲートのドーパントの可視化
・不良箇所 (注入異常, リーク等) の拡散層形状評価