Методика Определения Удельного Сопротивления Полупроводниковых Материалов Методом Атомно-Силовой Микроскопии

Abstract

Показаны результаты теоретических и экспериментальных исследований поверхности подложек кремния методом атомно-силовой микроскопии в режиме отображения сопротивления растекания, а также представ-лены разработки методики определения удельного сопротивления полупроводниковых материалов на основе этих исследований. Показано наличие порогового значения силы прижима зонда к поверхности подложки, при превышении которого удельное сопротивление кремния определяется достоверно. Исследовано влияние окружающей среды на значения токов в системе зонд-подложка. Показано, что для получения достоверных результатов исследования электрических параметров полупроводниковых материалов методом атомно-силовой микроскопии в режиме отображения сопротивления растекания необходимо проводить в условиях сверхвысокого вакуума. DOI: 10.21883/JTF.2018.08.46320.2351 ВведениеОдним из основных условий получения качественно-го результата при изготовлении современных прибо-ров наноэлектроники является наличие высокоточных инструментов диагностики формируемых наноструктур. Зачастую при переходе к технологическому процессу с более высокими проектно-топологическими нормами ранее использовавшиеся инструменты диагностики ока-зываются неприменимыми из-за достижения предела их разрешающей способности. Поэтому возникает необхо-димость в разработке более точных методов исследо-вания электрофизических свойств материалов формиру-емых наноструктур, которые обладали бы достаточно высоким пространственным разрешением, высокой сте-пенью достоверности и воспроизводимости [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11].Атомно-силовая микроскопия в режиме отображения сопротивления растекания (АСМ ОСР) является мно-гофункциональным методом зондовой нанодиагностики, который позволяет проводить исследование распреде-ления тока по поверхности образца с одновременной визуализацией ее топологии [12]. Данный метод приме-няется для исследования электрофизических параметров различных наноразмерных структур: графенов [1,6], уг-леродных нанотрубок [2], нитевидных нанокристаллов ZnO [3], эпитаксиальных наногетероструктур [4,5]. Од-нако при проведении исследований материалов методом АСМ ОСР возникает ряд проблем, связанных, во-пер-вых, с отсутствием методик, позволяющих определять электрические параметры исследуемых материалов из полученных результатов, во-вторых, с выбором опти-мальных режимов взаимодействия острия зонда с по-верхностью образца, в-третьих, с недостаточной изучен-ностью влияния параметров окружающей среды [12].Целью работы является исследование влияния окру-жающей среды и силы прижима зонда к поверхности об-разца на удельное сопротивление подложек кремния при исследовании методом АСМ ОСР, а также разработка на основе этого исследования методики определения удель-ного сопротивления полупроводниковых материалов.