駆動状態での実デバイス動作面の電子物性を評価可能なプローブ顕微鏡システムの開発

开发可评估行驶状态下实际设备操作的电子特性的探针显微镜系统

基本信息

批准号：
18J10822
负责人：
潤間威史
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は，電子デバイスの局所電子物性を，電子顕微鏡(Scanning electron microscope: SEM)環境下で動作する走査型プローブ顕微鏡(Scanning probe microscope: SPM)により解析するシステムを開発した．SEMにより高精度に観察位置の決定が可能な，多機能原子間力顕微鏡を用いて，バイアス印加状態でのデバイス中の電荷の挙動を評価することが出来た．昨年度の内容ではあるが，走査型容量原子間力顕微鏡法(Scanning capacitance force microscopy: SCFM)の感度を散逸力変調(Dissipative force modulation: DM)方式を適用した．感度向上を理論的及び実験的に検証し，DM-SCFMの有効性を確認した．当該内容について本年度に学術論文として公開した．また，SEMの真空チャンバー内にて動作可能な原子間力顕微鏡(Atomic force microscope: AFM)を開発することにより，高精度化を行った．具体的には，SEMのイメージング手法である電子線誘起電流を用いてpn接合部を可視化することで，カンチレバー探針を高精度に位置決めする手法を開発した．これらの装置により化学機械研磨による表面処理を行ったSi製ファストリカバリーダイオードのpn-接合部へカンチレバーを位置決めし，SPM測定を行った．測定手法としてはケルビンプローブ力顕微鏡法による表面電位分布の測定とSCFMによる微分容量分布を測定した．デバイスをオペランド計測することで，pn-接合部における電位・キャリア分布の可視化を達成した．従って，SEMと複合化したパワーデバイス評価用のAFMの有効性が明らかとなった．

今年，我们开发了一个系统，该系统使用在电子显微镜（SEM）环境下运行的扫描探针显微镜（SPM）来分析电子设备的局部电子特性。使用多功能的原子力显微镜，该显微镜可以使用SEM进行观察位置的高精度，可以在偏置应用下评估设备中电荷的行为。尽管这是去年的内容，但使用耗散力调制（DM）方法应用了扫描电容力显微镜（SCFM）的灵敏度。敏感性改善得到了理论和实验验证，并确认了DM-SCFM的有效性。该内容今年作为学术论文发表。此外，通过开发可以在SEM的真空室中操作的原子力显微镜（AFM），我们已经达到了很高的精度。具体而言，我们通过使用电子束诱导的电流可视化PN连接的方法，开发了一种以高精度定位悬臂探针的方法，这是SEM的成像技术。使用这些设备，悬臂位于通过化学机械抛光进行表面处理的Si快速恢复二极管的PN结构，进行了SPM测量。作为测量方法，我们使用开尔文探针显微镜测量了表面电位分布，并使用SCFM测量了差异能力分布。通过测量设备的操作数，我们实现了PN连接处电势和载体分布的可视化。因此，已经揭示了AFM对功率设备评估与SEM结合的有效性。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

電子デバイス評価のための電子顕微鏡複合化原子間力顕微鏡システムの開発

开发用于电子器件评估的组合电子显微镜和原子力显微镜系统

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Uruma;K. Terao;N. Satoh;H. Yamamoto;K. Nakazawa;and F. Iwata;潤間威史，佐藤宣夫，山本秀和，中澤謙太，岩田太;潤間威史，佐藤宣夫，山本秀和，中澤謙太，岩田太
通讯作者：
潤間威史，佐藤宣夫，山本秀和，中澤謙太，岩田太

Development of Kelvin probe force microscope capable of measuring high voltage potential of charge distribution of a MEMS comb electrode

开发出能够测量MEMS梳状电极电荷分布高压电势的开尔文探针力显微镜

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Fukazawa;T. Uruma;K. Nakazawa;G. Hashiguchi;and F. Iwata
通讯作者：
and F. Iwata

Surface Potential Measurement of a Silicon Fast Recovery Diode under Applied Bias Voltages by Kelvin Probe Force Microscopy

通过开尔文探针力显微镜测量施加偏置电压下的硅快恢复二极管的表面电位

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Uruma;N. Satoh;H. Yamamoto and F. Iwata
通讯作者：
H. Yamamoto and F. Iwata

Development of atomic force microscopy combined with scanning electron microscopy for investigating electronic devices

开发原子力显微镜与扫描电子显微镜相结合用于研究电子设备

DOI：
10.1063/1.5125163
发表时间：
2019
期刊：
AIP Advances
影响因子：
1.6
作者：
Uruma Takeshi;Tsunemitsu Chiaki;Terao Katsuki;Nakazawa Kenta;Satoh Nobuo;Yamamoto Hidekazu;Iwata Futoshi
通讯作者：
Iwata Futoshi

Development of an atomic force microscope combined with a scanning electron microscope for investigation of electronic properties of an actual semiconductor device

开发原子力显微镜与扫描电子显微镜相结合，用于研究实际半导体器件的电子特性