ES2224890A1 - Instrument for electrical characterisation on a nanometric scale - Google Patents

Instrument for electrical characterisation on a nanometric scale

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ES2224890A1 ES200401422A ES200401422A ES2224890A1 ES 2224890 A1 ES2224890 A1 ES 2224890A1 ES 200401422 A ES200401422 A ES 200401422A ES 200401422 A ES200401422 A ES 200401422A ES 2224890 A1 ES2224890 A1 ES 2224890A1
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    • G01Q60/40Conductive probes

Abstract

The instrument has an atomic force microscope (AFM) with conductive tip, comprising scanner, sample support, voltage generator and current generator, with auto-selectable and variable measuring range.

Description

Instrumento de caracterización eléctrica a escala nanométrica.Electric characterization instrument to scale nanometric

La presente invención se refiere a un instrumento de caracterización topográfica y eléctrica a escala nanométrica cuya particular configuración permite conseguir unas prestaciones notablemente superiores respecto a las de los instrumentos que se venían utilizando hasta ahora.The present invention relates to an instrument of topographic and electrical characterization on a nanometric scale whose particular configuration allows to obtain some benefits notably superior to those of the instruments that are They were using so far.

El instrumento de caracterización de la invención comprende esencialmente un microscopio de fuerzas atómicas (en lo sucesivo, AFM). Un AFM se basa en la medida de la fuerza entre una punta de tamaño nanométrico que actúa como sonda y la superficie de la muestra a analizar. La citada punta barre la superficie de la muestra y se detecta la variación de la fuerza entre la punta y la muestra. Los sucesivos cambios de la fuerza punta-muestra en la región barrida son utilizados por una unidad de control para generar una imagen topográfica de la muestra.The characterization instrument of the invention essentially comprises a microscope of atomic forces (as far as successive, AFM). An AFM is based on the measure of the force between a nano-sized tip that acts as a probe and the surface of The sample to analyze. The aforementioned tip sweeps the surface of the sample and the variation of the force between the tip and the sample. The successive changes of the force tip-sample in the swept region are used by a control unit to generate a topographic image of the sample.

Posteriormente, han aparecido diversas técnicas basadas en el AFM que permiten la medida simultánea a la fopografía de alguna otra magnitud, como, por ejemplo, el microscopio de fuerzas atómicas de punta conductora (CAFM) ("Conductive AFM") que permite obtener imágenes topográficas y eléctricas de la muestra simultáneamente. Un CAFM consiste básicamente en un AFM al cual se le han añadido los elementos necesarios para aplicar una tensión entre la punta (sonda), realizada con un material conductor eléctrico, y la muestra, y medir la corriente que circula por la punta.Subsequently, various AFM-based techniques have appeared that allow simultaneous measurement to fopography of some other magnitude, such as, for example, the microscope of atomic forces of conductive tip (CAFM) (" Conductive AFM ") that allows to obtain topographic images and electrical samples simultaneously. A CAFM basically consists of an AFM to which the necessary elements have been added to apply a voltage between the tip (probe), made with an electrical conductive material, and the sample, and measure the current flowing through the tip.

Las principales características del microscopio de fuerzas atómicas son la medición de la topografía de la muestra con una resolución lateral de pocos nm y una resolución vertical por debajo del nanómetro, y la posibilidad de funcionamiento en condiciones ambiente. Estas características han permitido que el AFM y técnicas afines como el CAFM se conviertan en una herramienta muyútil en muchos campos de la ciencia y de la técnica, tales como la microelectrónica, ciencias de la salud, ciencias de los materiales, química, o biología, entre otras.The main characteristics of the microscope of atomic forces are the measurement of the topography of the sample with a lateral resolution of few nm and a vertical resolution by below the nanometer, and the possibility of operation in ambient conditions. These features have allowed the AFM and related techniques such as CAFM become a tool very useful in many fields of science and technology, such as microelectronics, health sciences, sciences materials, chemistry, or biology, among others.

Sin embargo, uno de los inconvenientes que presenta el CAFM es que, para determinadas aplicaciones, sus prestaciones eléctricas no son suficientes. A modo de ejemplo, la medida de la corriente eléctrica que atraviesa localmente el óxido de puerta ultra delgado de estructuras metal-óxido-semiconductor (propias de tecnologías microelectrónica:) cuando se le aplica una tensión. La corriente que pasa a través del óxido de puerta cuando está polarizado produce una degradación de sus propiedades eléctricas, provocando grandes variaciones de corriente. Además, bajo ciertas condiciones la capa de óxido de puerta pierde sus propiedades aislantes. Tras producirse este fenómeno, conocido como ruptura dieléctrica, la corriente puede ser varios órdenes de magnitud mayor que antes. Por lo tanto, las configuraciones estándar del CAFM, con un rango dinámico de medida de corriente que típicamente es de tres órdenes de magnitud (de fA a pA, de pA a nA o de nA a \muA, dependiendo del equipo de medición) no puede adquirir toda la evolución de la corriente en una única medida.However, one of the drawbacks that CAFM presents is that, for certain applications, their electrical benefits are not enough. As an example, the measurement of the electric current that crosses the oxide locally ultra thin door structures metal-oxide-semiconductor (own technologies microelectronics :) when a voltage is applied. The current that passes through the gate oxide when polarized produces a degradation of its electrical properties, causing large current variations. In addition, under certain conditions the layer Door oxide loses its insulating properties. After occurring this phenomenon, known as dielectric breakdown, the current can be several orders of magnitude greater than before. Therefore, the standard CAFM configurations, with a dynamic measuring range of current that is typically three orders of magnitude (from fA to pA, from pA to nA or from nA to µA, depending on the measuring equipment) cannot acquire all the evolution of the current in a single measure.

Otra limitación del CAFM (y complementaria a la citada anteriormente) es la baja flexibilidad en la definición de los ensayos eléctricos. La mayoría de los CAFM solamente permiten aplicar una rampa de tensión (para medir curvas corriente-tensión). Aunque pueden obtenerse importantes parámetros eléctricos de este tipo de mediciones, para otros parámetros relevantes son necesarios otro tipo de ensayos.Another limitation of CAFM (and complementary to the cited above) is the low flexibility in the definition of electrical tests Most CAFMs only allow apply a voltage ramp (to measure curves current-voltage). Although they can be obtained important electrical parameters of this type of measurements, for other relevant parameters are necessary another type of essays.

La presente invención propone un instrumento de caracterización eléctrica a escala nanométrica, en lo sucesivo, ECAFM, con el cual se consiguen superar las limitaciones citadas anteriormente con relación al estado de la técnica.The present invention proposes an electrical characterization instrument on a nanometric scale, hereinafter, ECAFM , with which the aforementioned limitations in relation to the state of the art are overcome.

El instrumento de caracterización eléctrica de la invención incluye un microscopio de fuerzas atómicas (AFM) el cual incorpora un dispositivo de barrido, por lo menos una punta y un soporte para la muestra a analizar.The electrical characterization instrument of the invention includes an atomic force microscope (AFM) which incorporates a sweeping device, at least one tip and one support for the sample to analyze.

De acuerdo con la invención, se disponen también medios para la generación de tensión y medición de corriente, y/o para la generación de corriente y medición de tensión conectados a la citada punta del AFM (ahora conductora) y al soporte de dicha muestra.According to the invention, they are also arranged means for voltage generation and current measurement, and / or for current generation and voltage measurement connected to the aforementioned AFM tip (now conductive) and the support of said sample.

En particular, los medios citados anteriormente comprenden una o varias unidades de fuente-medida (SMU, "Source Monitor Unit"). Una SMU es capaz de generar tensión y medir corriente, o generar corriente y medir tensión. El elemento de medida dispone de un rango dinámico variable y auto seleccionable. En la invención, por lo menos una las citadas SMU se conecta a la punta del AFM y la otra al soporte de la muestra.In particular, the means mentioned above comprise one or more source-measure unit (SMU, "Source Monitor Unit"). An SMU is capable of generating voltage and measuring current, or generating current and measuring voltage. The measuring element has a variable and auto-selectable dynamic range. In the invention, at least one of the aforementioned SMUs is connected to the tip of the AFM and the other to the sample holder.

En caso de utilizar únicamente una SMU, ésta puede conectarse a la punta, mientras que a la muestra (o al soporte de la muestra) se le aplica una tensión cualquiera. Alternativamente, la SMU puede conectarse a la muestra (o al soporte de la muestra), mientras que a la punta se le aplica una tensión cualquiera.If you only use one SMU, it can be connected to the tip, while to the sample (or to the support of the sample) any tension is applied. Alternatively, the SMU can be connected to the sample (or to the support of the sample), while tension is applied to the tip anyone.

En caso de utilizar dos o más SMU, una de dichas unidades se conecta a la citada punta del AFM y la otra de dichas unidades se conecta a la muestra (o al soporte de la muestra).In case of using two or more SMUs, one of these units connects to the aforementioned AFM tip and the other one of said units connects to the sample (or to the sample holder).

Las principales ventajas de la invención son la obtención de un rango dinámico en la medida de la corriente que es de varios órdenes de magnitud superior; la posibilidad de nuevos ensayos eléctricos; y una mayor flexibilidad en la definición de los ensayos eléctricos. En otras palabras, con la configuración descrita es posible ampliar ventajosamente los intervalos u órdenes de magnitud de medida de corriente, a la vez que se obtiene una elevada flexibilidad en la definición de los ensayos eléctricos, manteniendo la resolución nanométrica tanto en las medidas topográficas como eléctricas. Por lo tanto, la invención proporciona una solución eficaz para las limitaciones descritas anteriormente con relación al estado de la técnica.The main advantages of the invention are the obtaining a dynamic range in the measure of the current that is of several orders of greater magnitude; the possibility of new electrical tests; and greater flexibility in the definition of electrical tests In other words, with the configuration described it is possible to advantageously extend the intervals or orders of magnitude of current measurement, while obtaining a high flexibility in the definition of electrical tests, maintaining the nanometric resolution in both topographic measurements and electric. Therefore, the invention provides a solution. effective for the limitations described above in relation to state of the art

Las características y las ventajas del instrumento de caracterización eléctrica a escala nanométrica (ECAFM) objeto de la presente invención resultarán más claras a partir de la descripción detallada de una realización preferida. Dicha descripción se dará, de aquí en adelante, a modo de ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos.The characteristics and advantages of the nanometric scale electrical characterization instrument ( ECAFM ) object of the present invention will be clearer from the detailed description of a preferred embodiment. Said description will be given, hereinafter, by way of non-limiting example, with reference to the drawings.

En dichos dibujos:In these drawings:

La figura nº 1 es una vista esquemática que ilustra la configuración convencional de un AFM antes de las modificaciones para convertirlo en el instrumento de caracterización eléctrica objeto de la invención, ECAFM;Figure 1 is a schematic view illustrating the conventional configuration of an AFM before modifications to make it the electrical characterization instrument object of the invention, ECAFM ;

La figura nº 2 es una vista esquemática que ilustra la configuración de un CAFM;Figure 2 is a schematic view that illustrates the configuration of a CAFM;

La figura nº 3 es una vista esquemática que ilustra la configuración de una realización de un instrumento de caracterización eléctrica de acuerdo con la invención, ECAFM;Figure 3 is a schematic view illustrating the configuration of an embodiment of an electrical characterization instrument according to the invention, ECAFM ;

La figura nº 4 es una vista esquemática que ilustra la configuración de una realización alternativa del instrumento de la invención en la cual se disponen varias Unidades de Fuente Medida SMU formando parte de un analizador de parámetros de semiconductores (SPA), ilustrándose el control de las SMU y de la gestión de los datos adquiridos por dichas SMU, de acuerdo con la invención; yFigure 4 is a schematic view that illustrates the configuration of an alternative embodiment of the instrument of the invention in which several Units are arranged Source Measure SMU as part of a parameter analyzer of semiconductors (SPA), illustrating the control of the SMU and the management of the data acquired by said SMU, in accordance with the invention; Y

La figura nº 5 es un ejemplo de medida realizado con el instrumento de la invención (ECAFM).Figure 5 is an example of measurement performed with the instrument of the invention ( ECAFM ).

De acuerdo con la figura nº 1 de los dibujos, se ha ilustrado un microscopio de fuerzas atómicas (AFM) designado en conjunto por (10), el cual comprende típicamente una sonda o punta (20) que barre la superficie de una muestra (30) dispuesta sobre un soporte (40). El AFM (10) incluye un medio de atenuación de las vibraciones a las que puede estar sometido el AFM (10), así como un medio de detección (50) de la fuerza entre la punta (20) y la muestra (30). Dicho medio de detección (50) comprende, en la ilustración mostrada, un láser (60) y un fotodiodo (70). Se dispone también un medio de movimiento relativo tridimensional (80) entre la punta (20) y la muestra (30). Dicho medio de movimiento relativo tridimensional (80) comprende, en la ilustración mostrada, un actuador piezoeléctrico (90) y una electrónica de control para la gestión del mismo. Se dispone también una unidad de control (100) que comprende una electrónica de control (110) y un ordenador (120), así como el software específico para el control del AFM (10).According to figure 1 of the drawings, has illustrated an atomic force microscope (AFM) designated in set by (10), which typically comprises a probe or tip (20) sweeping the surface of a sample (30) arranged on a support (40). The AFM (10) includes a means of attenuating the vibrations to which the AFM (10) may be subjected, as well as a means for detecting (50) the force between the tip (20) and the sample (30). Said detection means (50) comprises, in the illustration shown, a laser (60) and a photodiode (70). Available also a means of three-dimensional relative motion (80) between the tip (20) and sample (30). Said relative movement means three-dimensional (80) comprises, in the illustration shown, a piezoelectric actuator (90) and a control electronics for the management of it. There is also a control unit (100) comprising a control electronics (110) and a computer (120), as well as specific software for AFM control (10)

La punta (20) del AFM (10) barre la superficie de la muestra (30). La variación de la fuerza entre la punta (20) y la muestra (30) se detecta mediante el láser (60) que se focaliza en la punta (20) y se refleja en el fotodiodo (70). Un cambio en la fuerza entre la punta (20) y la muestra (30) provoca una deflexión de la punta (20) que cambia el reflejo en el fotodiodo (70) y, por tanto, la potencia óptica que éste recibe. La tensión de salida del fotodiodo (70) depende de la potencia óptica y, por los tanto, de la fuerza entre la punta (20) y la muestra (30). Dicha tensión es utilizada por la unidad de control (100) para acercar o separar la punta (20) a la muestra (30) y generar un patrón de barrido mediante el actuador piezoeléctrico (90) del citado medio de movimiento relativo tridimensional (80). La unidad de control (100) permite al usuario configurar los parámetros de la medida a realizar, así como la representación y procesado de las medidas realizadas.The tip (20) of the AFM (10) sweeps the surface of the sample (30). The variation of the force between the tip (20) and the Sample (30) is detected by laser (60) that focuses on the tip (20) and is reflected in the photodiode (70). A change in strength between the tip (20) and the sample (30) causes a deflection of the tip (20) that changes the reflection in the photodiode (70) and, therefore, the optical power it receives. The output voltage of photodiode (70) depends on the optical power and, therefore, on the force between the tip (20) and the sample (30). This tension is used by the control unit (100) to approach or separate the tip (20) to the sample (30) and generate a scan pattern by the piezoelectric actuator (90) of said movement means three-dimensional relative (80). The control unit (100) allows the user configure the parameters of the measurement to be performed, as well as the representation and processing of the measures taken.

De acuerdo con la figura nº 2 de los dibujos, se muestra una vista esquemática de los elementos comprendidos en una configuración típica de un microscopio de fuerzas atómicas de punta conductora (CAFM), el cual ha sido designado en conjunto por (200). Partiendo de la configuración del AFM (10) mostrada en la figura nº 1, el equipo (CAFM) (200) está equipado, en este caso, con una punta conductora (210) y dispone medios para aplicar tensión entre la punta (210) y la muestra (30). Dichos medios para aplicar tensión entre la punta (210) y la muestra (30) comprenden típicamente una fuente de tensión variable (220), la cual pertenece a la electrónica de control, y medios (230) para medir la corriente que atraviesa la muestra (30). Dichos medios (230) comprenden típicamente un conversor corriente-tensión conectado a una entrada analógica de la electrónica de control (240). El conjunto punta-muestra y los citados medios (230) de medida de la corriente se sitúan normalmente en el interior de una caja de Faraday (250) para minimizar la contribución del ruido eléctrico en las medidas de corriente. El CAFM (200) puede medir topografía y corriente simultáneamente.According to figure 2 of the drawings, shows a schematic view of the elements included in a typical configuration of a microscope of atomic forces Conductor (CAFM), which has been jointly designated by (200). Starting from the AFM configuration (10) shown in figure no. 1, the equipment (CAFM) (200) is equipped, in this case, with a tip conductive (210) and provides means for applying tension between the tip (210) and the sample (30). Said means to apply tension between the tip (210) and the sample (30) typically comprise a variable voltage source (220), which belongs to the electronics of control, and means (230) for measuring the current flowing through the sample (30). Said means (230) typically comprise a current-voltage converter connected to an input Analog control electronics (240). Set sample tip and the mentioned means (230) of measurement of the current are normally located inside a box of Faraday (250) to minimize the contribution of electrical noise in Current measurements. The CAFM (200) can measure topography and stream simultaneously.

En la figura nº 3 se muestra una vista esquemática que ilustra una realización de un instrumento de caracterización eléctrica (ECAFM) de acuerdo con la presente invención, el cual ha sido designado en conjunto por (300). Partiendo de la configuración del AFM (10) anterior descrita con eferencia a la figura nº 1 de los dibujos, el ECAFM (300) que se ilustra va equipado con una punta conductora (210). La punta conductora (210) se conecta a una unidad fuente-medida (SMU), designada por (310). La muestra (30) se conecta a otra SMU, designada por (320). Las SMU (310, 320) son capaces de generar tensión y medir corriente, o bien de generar corriente y medir tensión. E:L rango dinámico del elemento de medida es variable y auto seleccionable. Como puede apreciarse, si se parte de la configuración de un CAFM (200) tal como se ha ilustrado en la figura nº 2, las dos SMU (310, 320) substituyen, en la citada configuración del CAFM (200), a los medios (220) necesarios para aplicar una tensión entre la punta (210) y la muestra (30) y a los medios (230) para medir la corriente que atraviesa la muestra (30).A schematic view illustrating an embodiment of an electrical characterization instrument ( ECAFM ) according to the present invention, which has been jointly designated by (300), is shown in Figure 3. Starting from the configuration of the previous AFM (10) described with reference to figure 1 of the drawings, the ECAFM (300) illustrated is equipped with a conductive tip (210). The conductive tip (210) is connected to a source-measure unit (SMU), designated by (310). Sample (30) is connected to another SMU, designated by (320). The SMUs (310, 320) are capable of generating voltage and measuring current, or of generating current and measuring voltage. E: The dynamic range of the measuring element is variable and auto selectable. As can be seen, if part of the configuration of a CAFM (200) as illustrated in Figure 2, the two SMUs (310, 320) replace, in the aforementioned configuration of the CAFM (200), the means (220) necessary to apply a tension between the tip (210) and the sample (30) and to the means (230) to measure the current flowing through the sample (30).

En la realización ilustrada en dicha figura nº 3, las SMU (310, 320) se gestionan desde una aplicación informática de control desarrollada a tal fin. Los valores generados y medidos por las SMU (310, 320) pueden ser controlados y gestionados desde la aplicación informática de control. El ECAFM (300) incluye medios (330) para la medida simultanea y sincronizada de las propiedades topográficas y eléctricas de la muestra (30). A través de dichos medios (330) es posible obtener mapas eléctricos y topográficos simultáneamente y de la misma zona de dicha muestra (30). En la realización mostrada se utiliza como parámetro de sincronización la tensión que se aplica al actuador piezoeléctrico (90) para controlar el patrón de barrido.In the embodiment illustrated in said figure 3, the SMUs (310, 320) are managed from a control computer application developed for this purpose. The values generated and measured by the SMUs (310, 320) can be controlled and managed from the computer control application. The ECAFM (300) includes means (330) for the simultaneous and synchronized measurement of the topographic and electrical properties of the sample (30). Through said means (330) it is possible to obtain electrical and topographic maps simultaneously and from the same area of said sample (30). In the embodiment shown, the voltage that is applied to the piezoelectric actuator (90) is used as a synchronization parameter to control the scan pattern.

Como en el caso del CAFM (200) ilustrado en la figura nº 2, el conjunto punta-muestra (210, 30) se sitúa en el interior de una caja de Faraday (250) para minimizar la contribución del ruido eléctrico en las medidas de corriente. En el caso de la realización de la invención ilustrada a modo de ejemplo en la figura nº 3, las SMU (310, 320) pueden situarse dentro o fuera de dicha caja de Faraday (250).As in the case of CAFM (200) illustrated in the Figure 2, the tip-sample assembly (210, 30) is placed inside a Faraday box (250) to minimize the contribution of electrical noise in current measurements. At case of the embodiment of the invention illustrated by way of example in figure 3, the SMUs (310, 320) can be placed inside or outside of said Faraday box (250).

Utilizando una configuración restringida de las SMU (310, 320) se pueden realizar las medidas propias de un CAFM convencional (200). Pueden considerarse las prestaciones y tipos de medidas que permite un CAFM (200) como un caso muy particular dentro de las prestaciones y ensayos que permite el ECAFM (300) de la invención.Using a restricted configuration of the SMUs (310, 320), the measurements typical of a conventional CAFM (200) can be performed. The benefits and types of measures allowed by a CAFM (200) can be considered as a very particular case within the benefits and tests allowed by the ECAFM (300) of the invention.

En la figura nº 4 se muestra otra posible realización del ECAFM (300) de la presente invención con una implementación concreta de las SMU y su medio de control y gestión. En esta realización, se disponen varias SMU (310, 320, 340, 350) que forman parte de un instrumento analizador de parámetros de semiconductores (SPA), el cual ha sido designado en conjunto por (400) en dicha figura nº 4. El analizador de parámetros de semiconductores (400), que comprende dichas SMU (310, 320, 340, 350), puede ser operado manualmente, o desde una aplicación informática en la unidad de control (410) mediante un bus de comunicaciones (420), que en la realización es un bus GPIB.Figure 4 shows another possible embodiment of the ECAFM (300) of the present invention with a concrete implementation of the SMUs and their control and management means. In this embodiment, several SMUs (310, 320, 340, 350) are provided that are part of a semiconductor parameter analyzer (SPA) instrument, which has been jointly designated by (400) in said figure 4. semiconductor parameter analyzer (400), comprising said SMU (310, 320, 340, 350), can be operated manually, or from a computer application in the control unit (410) by means of a communications bus (420), which in realization is a GPIB bus.

En la gráfica de la figura nº 5 se ha ilustrado un ejemplo de medida realizado con el instrumento de la invención (ECAFM) (300). En dicha gráfica se muestra la corriente que atraviesa una capa de óxido de silicio de 3,5 nm de grosor a través del área de contacto entre la punta (210) y la muestra (30), que es de unos 300 nm cuadrados. Esto se mide a través de una SMU (310) conectada a la punta (210) del ECAFM (300) cuando se aplica una tensión linealmente creciente entre la punta (210) del ECAFM (300) y la muestra (30). Esta medida se compara con el mismo ensayo realizado mediante CAFM (200). En dicha gráfica se puede observar el mayor rango dinámico de medida de corriente obtenido con el ECAFM (300) de la presente invención.An example of measurement performed with the instrument of the invention ( ECAFM ) (300) has been illustrated in the graph of Figure 5. The graph shows the current through a layer of silicon oxide 3.5 nm thick through the contact area between the tip (210) and the sample (30), which is about 300 square nm. This is measured through an SMU (310) connected to the tip (210) of the ECAFM (300) when a linearly increasing voltage is applied between the tip (210) of the ECAFM (300) and the sample (30). This measure is compared with the same test performed by CAFM (200). In said graph the greater dynamic range of current measurement obtained with the ECAFM (300) of the present invention can be observed.

Conclusiones Conclusions

La disposición de un ECAFM (300) resultado de la integración en el mismo de un AFM (10) y una o más SMU (310, 320, 340, 350) proporciona un instrumento de caracterización eléctrica a escala nanométrica mejorado respecto a los instrumentos que hasta la fecha se venían utilizando para el mismo fin. Las mediciones realizadas en capas de SiO_{2} ultra delgadas que se presentan en esta memoria ilustran algunas de las ventajas mencionadas del ECAFM (300) de la invención respecto a otros instrumentos como el CAFM (200). A modo de ejemplo, dichas mediciones muestran que el ECAFM (300) de la invención es capaz de reproducir los resultados del CAFM (200) pero con un margen dinámico para la medición de la corriente mucho mayor y una mayor flexibilidad en la definición de los ensayos eléctricos.The provision of an ECAFM (300) resulting from the integration therein of an AFM (10) and one or more SMU (310, 320, 340, 350) provides an improved nanometer scale electrical characterization instrument with respect to the instruments that To date they were being used for the same purpose. The measurements made in ultra-thin SiO2 layers presented herein illustrate some of the mentioned advantages of the ECAFM (300) of the invention over other instruments such as CAFM (200). By way of example, said measurements show that the ECAFM (300) of the invention is capable of reproducing the results of the CAFM (200) but with a dynamic range for the measurement of much greater current and greater flexibility in the definition of the electrical tests

Las prestaciones eléctricas extendidas del ECAFM (300) hacen previsible que el citado instrumento pase a convertirse en herramienta muy útil para la comunidad de usuarios que actualmente utiliza el CAFM (200).The extended electrical performance of the ECAFM (300) makes it foreseeable that the aforementioned instrument will become a very useful tool for the user community that currently uses the CAFM (200).

Descrito suficientemente en qué consiste el instrumento de caracterización eléctrica a escala nanométrica (ECAFM) de la presente invención en correspondencia con los dibujos adjuntos, se comprenderá que podrán introducirse en el mismo cualquier modificación de detalle que se estime conveniente, siempre y cuando las características esenciales de la invención resumidas en las siguientes reivindicaciones no sean alteradas.Described sufficiently in what consists the instrument of electrical characterization on a nanometric scale ( ECAFM ) of the present invention in correspondence with the attached drawings, it will be understood that any modification of detail deemed convenient may be introduced therein, provided that the essential characteristics of the invention summarized in the following claims are not altered.

Claims (6)

1. Instrumento de caracterización eléctrica a escala nanométrica (300) que comprende un microscopio de fuerzas atómicas (AFM) (10) el cual incluye un dispositivo de barrido (90), por lo menos una punta (210), y un soporte (40) para la muestra (30) a analizar, caracterizado en que dicho instrumento (300) incluye, además, medios (310, 320, 340, 350) para la generación de tensión y medición de corriente, y/o para la generación de corriente y medición de tensión, con rango dinámico de medida variable y auto seleccionable, estando conectados dichos medios (310, 320, 340, 350) a la citada punta (210) del AFM (10) y/o a dicho soporte (4C) de la muestra (30).1. Electrical characterization instrument on a nanometric scale (300) comprising an atomic force microscope (AFM) (10) which includes a scanning device (90), at least one tip (210), and a support (40 ) for the sample (30) to be analyzed, characterized in that said instrument (300) also includes means (310, 320, 340, 350) for voltage generation and current measurement, and / or for current generation and voltage measurement, with a dynamic range of variable and self-selectable measurement, said means (310, 320, 340, 350) being connected to the aforementioned tip (210) of the AFM (10) and / or to said support (4C) of the sample (30). 2. Instrumento de caracterización eléctrica (300) según la reivindicación 1, caracterizado en que dichos medios para la generación de tensión y medición de corriente, y/o para la generación de corriente y medición de tensión, comprenden por lo menos una unidad de fuente-medida (SMU) (310, 320, 340, 350) conectada a una de las puntas (210) del AFM (10) y/o al soporte (40) de dicha muestra (30).2. An electrical characterization instrument (300) according to claim 1, characterized in that said means for generating voltage and measuring current, and / or for generating current and measuring voltage, comprise at least one source unit -measurement (SMU) (310, 320, 340, 350) connected to one of the tips (210) of the AFM (10) and / or to the support (40) of said sample (30). 3. Instrumento de caracterización eléctrica (300) según la reivindicación 1, caracterizado en que dichos medios para la generación de tensión y para la medición de la corriente, y/o para la generación de corriente y medición de la tensión, comprenden por lo menos dos unidades de fuente-medida (SMU) (310, 320, 340, 350), estando conectada como mínimo una de dichas unidades (310) a una de las puntas (310) del AFM (10) y estando conectada la otra de dichas unidades (320) al soporte (40) de dicha muestra (30).3. An electrical characterization instrument (300) according to claim 1, characterized in that said means for generating voltage and for measuring current, and / or for generating current and measuring voltage, comprise at least two source-measure units (SMU) (310, 320, 340, 350), at least one of said units (310) being connected to one of the tips (310) of the AFM (10) and the other one being connected units (320) to the support (40) of said sample (30). 4. Instrumento de caracterización eléctrica (300) según la reivindicación 1, caracterizado en que dicho microscopio de fuerzas atómicas es un microscopio de fuerzas atómicas con punta conductora (CAFM) (200).4. An electrical characterization instrument (300) according to claim 1, characterized in that said atomic force microscope is an atomic force microscope with conductive tip (CAFM) (200). 5. Instrumento de caracterización eléctrica (300)según la reivindicación 2, caracterizado en que dichas unidades de fuente-medida (SMU) (310, 320, 340, 350) forman parte de un instrumento analizador de parámetros de semiconductores (SPA) (400).5. Electrical characterization instrument (300) according to claim 2, characterized in that said source-measure units (SMU) (310, 320, 340, 350) form part of a semiconductor parameter analyzer instrument (SPA) (400 ). 6. Instrumento de caracterización eléctrica (300) según la reivindicación 1, caracterizado en que incluye medios (330) para la medida simultanea y sincronizada de las propiedades topográficas y eléctricas de la muestra (30).6. Electrical characterization instrument (300) according to claim 1, characterized in that it includes means (330) for simultaneous and synchronized measurement of the topographic and electrical properties of the sample (30).
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