sMIMによる半導体拡散層の解析

マイクロ波インピーダンス顕微鏡(sMIM)は、ドーパント濃度に線形な相関を持つ信号が特徴です。dC/dV信号も取得でき、拡散層の解析に有効です。

sMIM解析の原理

sMIM(エスミム) は、SPMに装着した金属探針の先端からマイクロ波を照射してサンプルを走査し、その反射波を測定し拡散層の濃度に線形な相関を持つsMIM-C像を得ることができます。
反射率から得られるZsのC成分は酸化膜容量と空乏層容量からなり、不純物濃度に依存して空乏層幅がかわることを利用して、濃度の変化をCの変化として検出します。
さらにAC電圧を印加することでdC/dV像(≒SCM)を得ることが出来ます。

適用例
sMIM-C : 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ドーパント濃度
     の半定量評価
dC/dV    : 拡散層形状評価、p/n極性の判定、空乏層の可視化

右図のP型SiのsMIM解析で、SIMSによるボロンの濃度プロファイルとsMIM-C像の信号強度はほぼ一致しており、濃度に比例した信号が得られています。

IMEC Calibration Structure CS04 – SiB
Silicon p-type <100>
calibration structure, B-doped on a p-type substrate 

・sMIM-C感度:1E14~1E21
・空間分可能:20nm~数百nm(濃度に依存)

SuperJunction型 MOSFET 断面sMIM 解析事例

sMIM-C
信号強度はドーパント濃度に線形

dc/dv Amplitude ≒ SCM
空乏層可視化

dc/dv Phase
P/N判別
P型:黒
N型:白

sMIM-CとdC/dV、相補的な解釈が可能に

・sMIM-C信号によりサンプル間でドーパント濃度の相対比較が可能です。
・Si半導体に限り、濃度標準サンプルの解析により定量化が可能です。

SiC製 パワーMOSFET 断面sMIM 解析事例

・サンプル間でドーパント濃度の相対比較が可能です。

sMIM解析 仕様

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
測定可能領域
平面観察試料:1cmx1cm
断面観察試料:断面幅~1cm

最大視野角:80μm×80μm (256点× 256点)

空間分解能
10nm (高濃度領域) ~ 数百nm (低濃度領域)

検出キャリア濃度
10e14~10e20 /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)測定箇所を示した平面、断面模式図、半導体の材質、キャリア濃度、希望視野など