JP3147425B2 - 走査型半導体プローブ顕微鏡 - Google Patents
走査型半導体プローブ顕微鏡Info
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- JP3147425B2 JP3147425B2 JP23442891A JP23442891A JP3147425B2 JP 3147425 B2 JP3147425 B2 JP 3147425B2 JP 23442891 A JP23442891 A JP 23442891A JP 23442891 A JP23442891 A JP 23442891A JP 3147425 B2 JP3147425 B2 JP 3147425B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、走査型トンネル顕微鏡
及びその類似装置に係り、特に絶縁体表面形状、電荷あ
るいは電位測定、磁場分布測定、温度測定に適した測定
装置に係る。
及びその類似装置に係り、特に絶縁体表面形状、電荷あ
るいは電位測定、磁場分布測定、温度測定に適した測定
装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】従来のＳＴＭおよびその類似装置は、レ
ビューオブサイエンティフィクインストラメント第６０
巻２号１６５から１８０ページ(Rev.Sci.Instrum.60(2)
165〜180)に記載されている。探針部と試料との間に流
れる電流により試料の形状あるいは電気的な特性を調べ
る装置である。
ビューオブサイエンティフィクインストラメント第６０
巻２号１６５から１８０ページ(Rev.Sci.Instrum.60(2)
165〜180)に記載されている。探針部と試料との間に流
れる電流により試料の形状あるいは電気的な特性を調べ
る装置である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしＳＴＭでは導電
性のある試料でないと観察ができない。また、磁場ある
いは電荷を観察する際には、カンチレバーを用いるなど
特別の工夫が必要であった。また、磁場を測定する際に
は、試料に磁性探針部を近付ける必要があるため、試料
自身の磁区構造を乱してしまうという欠点があった。
性のある試料でないと観察ができない。また、磁場ある
いは電荷を観察する際には、カンチレバーを用いるなど
特別の工夫が必要であった。また、磁場を測定する際に
は、試料に磁性探針部を近付ける必要があるため、試料
自身の磁区構造を乱してしまうという欠点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】走査型トンネル顕微鏡
（ＳＴＭ）或いはその類似の顕微鏡の探針部先端部に微
小な半導体素子を取付け、半導体の抵抗値を測定するこ
とにより、絶縁体の表面形状、磁場強度、電荷、及び熱
の測定を可能とした。これは、半導体の圧力効果、磁気
抵抗効果、電界効果などを利用したものである。
（ＳＴＭ）或いはその類似の顕微鏡の探針部先端部に微
小な半導体素子を取付け、半導体の抵抗値を測定するこ
とにより、絶縁体の表面形状、磁場強度、電荷、及び熱
の測定を可能とした。これは、半導体の圧力効果、磁気
抵抗効果、電界効果などを利用したものである。
【０００５】本発明においては、上述の問題点を解決す
るため、探針部の先端部に半導体素子を取り付け、これ
により測定の目的(磁場、電場、圧力、温度)に応じた半
導体の抵抗変化を検出する。
るため、探針部の先端部に半導体素子を取り付け、これ
により測定の目的(磁場、電場、圧力、温度)に応じた半
導体の抵抗変化を検出する。
【０００６】
【作用】半導体は、外部からの圧力、磁場、電場、温度
によりその性質が大きく変わる。この性質の変化、特に
抵抗変化を測定することにより、上記物理量が計測でき
る。
によりその性質が大きく変わる。この性質の変化、特に
抵抗変化を測定することにより、上記物理量が計測でき
る。
【０００７】半導体の圧力（Ｐ）による抵抗変化は、エ
ネルギーギャップ（Ｅｇ）の変化により生じる。その値
は、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、シリコンに対して、
それぞれdEg/dP=5μeV/(kg/cm2)、12.6μeV/(kg/cm2)、
-2.4μeV/(kg/cm2)である。この値が大きいほど圧力に
対する抵抗変化が大きく、従って探針部と試料との接触
圧を敏感に検出することができる。また、不純物濃度の
低い真性半導体に近い状態のものが感度がよく、歪ゲー
ジとしても用いられている。この接触圧による抵抗変化
を検出することにより、絶縁体表面形状を観察すること
ができる。
ネルギーギャップ（Ｅｇ）の変化により生じる。その値
は、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、シリコンに対して、
それぞれdEg/dP=5μeV/(kg/cm2)、12.6μeV/(kg/cm2)、
-2.4μeV/(kg/cm2)である。この値が大きいほど圧力に
対する抵抗変化が大きく、従って探針部と試料との接触
圧を敏感に検出することができる。また、不純物濃度の
低い真性半導体に近い状態のものが感度がよく、歪ゲー
ジとしても用いられている。この接触圧による抵抗変化
を検出することにより、絶縁体表面形状を観察すること
ができる。
【０００８】温度変化に対して半導体は、伝導帯に励起
されている電子(或いは価電子帯の正孔)の数の変化を通
じて大きな抵抗変化を示す。この場合も圧力変化と同
様、不純物濃度の低い真性半導体に近い状態のものがよ
い。
されている電子(或いは価電子帯の正孔)の数の変化を通
じて大きな抵抗変化を示す。この場合も圧力変化と同
様、不純物濃度の低い真性半導体に近い状態のものがよ
い。
【０００９】磁場の影響により半導体に生じる現象はホ
ール効果が有名である。しかし、半導体素子を微細化し
ていった場合(高い空間分解能を得るためには微細化は
必須である)ホール電圧は非常に小さくなり検出は極め
て困難である。そこで、半導体の磁気抵抗効果を利用す
る。例えば、ｎ型半導体の場合にはその抵抗率ρの変化
は次の式により近似的に表される。
ール効果が有名である。しかし、半導体素子を微細化し
ていった場合(高い空間分解能を得るためには微細化は
必須である)ホール電圧は非常に小さくなり検出は極め
て困難である。そこで、半導体の磁気抵抗効果を利用す
る。例えば、ｎ型半導体の場合にはその抵抗率ρの変化
は次の式により近似的に表される。
【００１０】△ρ/ρ〜μ2・β2 μは多数キャリアのモビリティ、βは半導体中を流れる
電流に対し垂直方向の磁場成分を示す。検出感度はμに
大きく依存し、μが大きい材料を使うことが望ましい。
一般的にｎ型の方がｐ型よりもμは大きく、さらに不純
物濃度に依存する。ｎ型のゲルマニウム、ガリウムヒ
素、シリコンを比較すると、ガリウムヒ素が最もμが大
きくシリコンが最も小さい。一般的に温度の低下ととも
にモビリティは増大し、GaAs-AlGaAsのヘテロ接合中の
電子は、特に低温においてμが大きい。
電流に対し垂直方向の磁場成分を示す。検出感度はμに
大きく依存し、μが大きい材料を使うことが望ましい。
一般的にｎ型の方がｐ型よりもμは大きく、さらに不純
物濃度に依存する。ｎ型のゲルマニウム、ガリウムヒ
素、シリコンを比較すると、ガリウムヒ素が最もμが大
きくシリコンが最も小さい。一般的に温度の低下ととも
にモビリティは増大し、GaAs-AlGaAsのヘテロ接合中の
電子は、特に低温においてμが大きい。
【００１１】InSb(インジウムアンチモン)は、室温にお
いても特にμが大きく磁場測定には有利である。上記の
式から判るように磁性試料上の漏れ磁場の定量的評価が
非破壊(試料上の磁場をほとんど乱すこと無く)で実行で
きる。
いても特にμが大きく磁場測定には有利である。上記の
式から判るように磁性試料上の漏れ磁場の定量的評価が
非破壊(試料上の磁場をほとんど乱すこと無く)で実行で
きる。
【００１２】半導体の電界効果は、いわゆるＦＥＴ(Fie
ld Effect Transistor)において広く用いられている。
例えば、観察すべき試料がＦＥＴにおけるゲート電極と
なるような探針部の半導体素子構成を採ることにより、
試料電位及び試料中にトラップされた電荷を観察するこ
とができる。
ld Effect Transistor)において広く用いられている。
例えば、観察すべき試料がＦＥＴにおけるゲート電極と
なるような探針部の半導体素子構成を採ることにより、
試料電位及び試料中にトラップされた電荷を観察するこ
とができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の１実施例を、図１及び図２に
より説明する。実施例における探針部の先端部を図１に
示す。これは、磁区観察のためのものである。InSbのウ
エーハを劈開した半導体基盤２に、絶縁層３（Ｓｉ
Ｏ2）が形成されている。接合部では、収束イオン線に
より絶縁層３が取り除かれ、此の処理の後電極１が形成
される。従って、電極1と半導体基盤２とは角の部分に
形成された接合部３０のみで電気的に接触している。接
合部３０の面積は非常に小さく、ここを通って半導体中
に流れる電流の密度は接合部からの距離の二乗で減少す
る。また、電極１の電気抵抗は半導体に比べて無視でき
るほど小さい。よって、電極１と半導体基盤２との間の
抵抗は、大部分が接合部の半導体の抵抗によるものであ
る。
より説明する。実施例における探針部の先端部を図１に
示す。これは、磁区観察のためのものである。InSbのウ
エーハを劈開した半導体基盤２に、絶縁層３（Ｓｉ
Ｏ2）が形成されている。接合部では、収束イオン線に
より絶縁層３が取り除かれ、此の処理の後電極１が形成
される。従って、電極1と半導体基盤２とは角の部分に
形成された接合部３０のみで電気的に接触している。接
合部３０の面積は非常に小さく、ここを通って半導体中
に流れる電流の密度は接合部からの距離の二乗で減少す
る。また、電極１の電気抵抗は半導体に比べて無視でき
るほど小さい。よって、電極１と半導体基盤２との間の
抵抗は、大部分が接合部の半導体の抵抗によるものであ
る。
【００１４】電極１、半導体基盤２、絶縁層３より成る
半導体素子は棒４に固定されている。電極１は電源５よ
り定電圧が印加され、半導体基盤２には電流計６を介し
て基準電位に接続されている。試料７は導電性の磁性材
であり、試料７に流れ込む電流は電流計８により計測さ
れる。制御回路９は此の電流値が一定になるように、圧
電素子１０に電圧を印加する。圧電素子１１は、走査回
路１２からの信号により試料７面に沿い２次元的に変位
する。表示部１３は、走査回路１２からの信号に対応し
て、圧電素子１０の印加電圧及び電流ｉ(電流計６の出
力信号)を表示する。
半導体素子は棒４に固定されている。電極１は電源５よ
り定電圧が印加され、半導体基盤２には電流計６を介し
て基準電位に接続されている。試料７は導電性の磁性材
であり、試料７に流れ込む電流は電流計８により計測さ
れる。制御回路９は此の電流値が一定になるように、圧
電素子１０に電圧を印加する。圧電素子１１は、走査回
路１２からの信号により試料７面に沿い２次元的に変位
する。表示部１３は、走査回路１２からの信号に対応し
て、圧電素子１０の印加電圧及び電流ｉ(電流計６の出
力信号)を表示する。
【００１５】次に動作を説明する。半導体基盤２は、試
料面に対し僅かに傾いて固定されているため、両者を近
付けた場合、電極１が試料面に接触する。電極１には電
圧が印加されているため、試料７へ電流が流れ込む。電
流計８、制御回路９、圧電素子１０よりなる制御機構
は、此の電流が一定に保たれるように電極１と試料７と
の間隔を制御する。此の状態で走査回路１２、圧電素子
１１よりなる走査機構を動作させることにより、表示部
１３には試料７の表面形状が表示される。
料面に対し僅かに傾いて固定されているため、両者を近
付けた場合、電極１が試料面に接触する。電極１には電
圧が印加されているため、試料７へ電流が流れ込む。電
流計８、制御回路９、圧電素子１０よりなる制御機構
は、此の電流が一定に保たれるように電極１と試料７と
の間隔を制御する。此の状態で走査回路１２、圧電素子
１１よりなる走査機構を動作させることにより、表示部
１３には試料７の表面形状が表示される。
【００１６】一方、電極１からは半導体基盤２へも電流
が流れ込む。この際の抵抗の大部分は、図１に示した微
小接合部の半導体によるものである。試料上には漏れ磁
場が存在するので、半導体の抵抗は磁場強度に対応して
変化する。此の抵抗変化は、電流計６の出力信号ｉとし
て表示部１３に表され、試料７上の漏れ磁場分布が判
る。
が流れ込む。この際の抵抗の大部分は、図１に示した微
小接合部の半導体によるものである。試料上には漏れ磁
場が存在するので、半導体の抵抗は磁場強度に対応して
変化する。此の抵抗変化は、電流計６の出力信号ｉとし
て表示部１３に表され、試料７上の漏れ磁場分布が判
る。
【００１７】本実施例においては、導電性試料について
説明したが、非導電性試料に対しては、特開平１−３６
１２４記載のトンネル音響顕微鏡方式により電極１と試
料面との間隔制御を行う。
説明したが、非導電性試料に対しては、特開平１−３６
１２４記載のトンネル音響顕微鏡方式により電極１と試
料面との間隔制御を行う。
【００１８】本実施例によると、センサーとしてInSbを
用いるため磁場に対する感度が非常に高い。現在活発に
研究が行われているマイクロファブリケイションに関す
る技術を用いれば、技術的には本発明の要求を満たす半
導体素子を製作できるが、高価な半導体製造装置を多用
し、多くの処理を経なければならない。具体的には、電
子線描画装置によるレジスト感光と、このレジストパタ
ーンをもとにエッチング、デポジッション等の処理を繰
り返す。それにたいし、図１に示した半導体素子は、製
作が非常に簡単かつ安価であるばかりではなく、試料表
面をなぞる探針部と磁場を検知するセンサー部とが非常
に接近しているため、表面形状と磁場の像とのずれが少
なく、探針部が鋭利であるため正確な表面形状が得られ
る。また、収束イオン線による加工は高精度で、数十ｎ
ｍの接合部の形成ができ、空間分解能が高い。センサー
は試料表面に非常に接近して走査されるため磁区に対応
する磁場分布が高分解能で観察できる。半導体ではなく
磁性材(例えばパーマロイ)の磁気抵抗効果を用いること
も、同様の装置構成で実現できるが、此の場合には試料
上の漏れ磁場分布を幾分乱してしまう。
用いるため磁場に対する感度が非常に高い。現在活発に
研究が行われているマイクロファブリケイションに関す
る技術を用いれば、技術的には本発明の要求を満たす半
導体素子を製作できるが、高価な半導体製造装置を多用
し、多くの処理を経なければならない。具体的には、電
子線描画装置によるレジスト感光と、このレジストパタ
ーンをもとにエッチング、デポジッション等の処理を繰
り返す。それにたいし、図１に示した半導体素子は、製
作が非常に簡単かつ安価であるばかりではなく、試料表
面をなぞる探針部と磁場を検知するセンサー部とが非常
に接近しているため、表面形状と磁場の像とのずれが少
なく、探針部が鋭利であるため正確な表面形状が得られ
る。また、収束イオン線による加工は高精度で、数十ｎ
ｍの接合部の形成ができ、空間分解能が高い。センサー
は試料表面に非常に接近して走査されるため磁区に対応
する磁場分布が高分解能で観察できる。半導体ではなく
磁性材(例えばパーマロイ)の磁気抵抗効果を用いること
も、同様の装置構成で実現できるが、此の場合には試料
上の漏れ磁場分布を幾分乱してしまう。
【００１９】次に熱の測定について述べる。構成は上述
の実施例と同様でよいが、InSbはセンサーとして不適で
あり、温度変化に対して大きな抵抗変化を示す、比抵抗
の大きい(電荷担体の少ない)半導体を用いる。これによ
り、表示部１３には、磁場分布にかわり試料７表面の温
度分布が表示される。
の実施例と同様でよいが、InSbはセンサーとして不適で
あり、温度変化に対して大きな抵抗変化を示す、比抵抗
の大きい(電荷担体の少ない)半導体を用いる。これによ
り、表示部１３には、磁場分布にかわり試料７表面の温
度分布が表示される。
【００２０】次に、試料７の電位及び電荷測定用の半導
体素子を図３、４に示す。基本的には図１の半導体素子
と同じ構造であるが、半導体基盤２が切り取られ接合部
の半導体が非常に薄くなっている。試料７面上の電場
は、接合部の半導体の抵抗変化をもたらす。このため、
図５において、電流計６の出力信号ｉは、試料７面上の
電場の影響を受け、表示部１３には試料７の電場(電
位、電荷)分布が表される。図３、５に示したように半
導体素子は、接合部の半導体部が試料７に接するように
傾けられている。
体素子を図３、４に示す。基本的には図１の半導体素子
と同じ構造であるが、半導体基盤２が切り取られ接合部
の半導体が非常に薄くなっている。試料７面上の電場
は、接合部の半導体の抵抗変化をもたらす。このため、
図５において、電流計６の出力信号ｉは、試料７面上の
電場の影響を受け、表示部１３には試料７の電場(電
位、電荷)分布が表される。図３、５に示したように半
導体素子は、接合部の半導体部が試料７に接するように
傾けられている。
【００２１】図５の装置構成は、図２とほぼ同じである
が半導体素子と試料７との間隔制御方法が異なり、トン
ネル音響顕微鏡法により行う。この方法では、半導体素
子と試料７との間に電流を流す必要が無い。発振器１４
からの信号により圧電素子１０は僅かに振動する。この
振動は、半導体基盤２と試料７との間の力(物体同士が
非常に近づいた際に働く力)を介して試料７に伝播し、
変換子１５により電気信号に変換される。検出器１６
は、この振幅を信号ｓとして出力する。制御回路９は、
ｓが一定になるよう圧電素子１０を駆動する。これによ
り、半導体基盤２と試料７との間隔が力一定の状態に保
たれる。他の機構は、図２と同様である。半導体の表面
近傍にトラップされた電荷は各種トランジスターなどの
動作に重大な影響を与える。本実施例においては、この
電荷を同じ半導体素子により検出するものであるため、
その検出感度は必然的に半導体産業の要求する水準を満
たす。
が半導体素子と試料７との間隔制御方法が異なり、トン
ネル音響顕微鏡法により行う。この方法では、半導体素
子と試料７との間に電流を流す必要が無い。発振器１４
からの信号により圧電素子１０は僅かに振動する。この
振動は、半導体基盤２と試料７との間の力(物体同士が
非常に近づいた際に働く力)を介して試料７に伝播し、
変換子１５により電気信号に変換される。検出器１６
は、この振幅を信号ｓとして出力する。制御回路９は、
ｓが一定になるよう圧電素子１０を駆動する。これによ
り、半導体基盤２と試料７との間隔が力一定の状態に保
たれる。他の機構は、図２と同様である。半導体の表面
近傍にトラップされた電荷は各種トランジスターなどの
動作に重大な影響を与える。本実施例においては、この
電荷を同じ半導体素子により検出するものであるため、
その検出感度は必然的に半導体産業の要求する水準を満
たす。
【００２２】次に、絶縁体の表面形状の観察への応用例
を示す。構成は、図５と同じである。発振器１４の信号
(周波数ｆ)により振動している半導体基盤２と、試料７
との間に力が働くと、信号ｉは周期ｆで変調され、その
変調量は振動により生じる力の変化分に対応する。ｓに
かわり、ｉが検出器１６に入力されその変調量が帰還回
路９に出力される。制御回路９は、ｉが一定になるよう
圧電素子１０を駆動する。これにより、半導体基盤２と
試料７との間隔が力一定の状態に保たれる。走査機構
(走査回路１２、圧電素子１１よりなる)の働きとあわ
せ、表示部１３には試料７の表面形状が表される。この
測定機能は、前述の磁場、電場、熱の測定と両立でき
る。ｉの周波数成分ｆしか利用していないためである。
走査速度に比べｆが十分高ければ、ｉをローパスフィル
ターにとおしｆ成分をカットした後、表示部１３に表示
すれば、磁場、電場、熱の画像が得られる。
を示す。構成は、図５と同じである。発振器１４の信号
(周波数ｆ)により振動している半導体基盤２と、試料７
との間に力が働くと、信号ｉは周期ｆで変調され、その
変調量は振動により生じる力の変化分に対応する。ｓに
かわり、ｉが検出器１６に入力されその変調量が帰還回
路９に出力される。制御回路９は、ｉが一定になるよう
圧電素子１０を駆動する。これにより、半導体基盤２と
試料７との間隔が力一定の状態に保たれる。走査機構
(走査回路１２、圧電素子１１よりなる)の働きとあわ
せ、表示部１３には試料７の表面形状が表される。この
測定機能は、前述の磁場、電場、熱の測定と両立でき
る。ｉの周波数成分ｆしか利用していないためである。
走査速度に比べｆが十分高ければ、ｉをローパスフィル
ターにとおしｆ成分をカットした後、表示部１３に表示
すれば、磁場、電場、熱の画像が得られる。
【００２３】図６には、高分解能を得るための探針部で
ある半導体素子構造を示す。半導体基盤１７からは針１
８が結晶成長により伸びており、電極１９は、絶縁層２
０があるため、針１８を通じて半導体基盤１７と電気的
につながっている。針１８は結晶性のよい半導体であ
る。絶縁層２０は数ｎｍと薄くまた電極１９も非常に薄
い。電極１９と半導体基盤１７との間の抵抗変化を計る
方法はこれまで述べた実施例と同様である。本実施例に
おいては、針１８自体が接合部であり、針１８の先端部
が試料表面をなぞる探針の役割を果たす。
ある半導体素子構造を示す。半導体基盤１７からは針１
８が結晶成長により伸びており、電極１９は、絶縁層２
０があるため、針１８を通じて半導体基盤１７と電気的
につながっている。針１８は結晶性のよい半導体であ
る。絶縁層２０は数ｎｍと薄くまた電極１９も非常に薄
い。電極１９と半導体基盤１７との間の抵抗変化を計る
方法はこれまで述べた実施例と同様である。本実施例に
おいては、針１８自体が接合部であり、針１８の先端部
が試料表面をなぞる探針の役割を果たす。
【００２４】本実施例においては、接合部が非常に小さ
いため空間分解能が高い。また、接合部での電流の流れ
る方向は揃っており(１次元性がある)、磁場測定の場合
には測定される磁場の方向(針と垂直方向)を正確に特定
できる。試料をなぞる針と磁場等を計るセンサー部とが
試料７面上で一致しているため、表面形状と磁場像との
空間的一致がよい。電場測定の場合は、針１８の先端部
から電極１９内の部分しか抵抗は変化しない。電極１９
により電場が遮蔽されるためである。このため、空間分
解能はさらに高くなる。圧力を検出する場合には、電極
１９、絶縁層２０は、金属、高分子材のような柔軟な材
料を用い、針１８の先端部からの圧力が針１８のみに伝
達するように配慮する。これにより、高感度に圧力を検
出することができる。
いため空間分解能が高い。また、接合部での電流の流れ
る方向は揃っており(１次元性がある)、磁場測定の場合
には測定される磁場の方向(針と垂直方向)を正確に特定
できる。試料をなぞる針と磁場等を計るセンサー部とが
試料７面上で一致しているため、表面形状と磁場像との
空間的一致がよい。電場測定の場合は、針１８の先端部
から電極１９内の部分しか抵抗は変化しない。電極１９
により電場が遮蔽されるためである。このため、空間分
解能はさらに高くなる。圧力を検出する場合には、電極
１９、絶縁層２０は、金属、高分子材のような柔軟な材
料を用い、針１８の先端部からの圧力が針１８のみに伝
達するように配慮する。これにより、高感度に圧力を検
出することができる。
【００２５】このセンサーを互いに直交するように３個
組み合わせることにより、磁場の方向の特定が可能であ
る。この構成を採った半導体素子を図７に示す。絶縁性
基盤２１上に電極２２、２３が取り付けられ、その間に
半導体２４が形成され両者を電気的につないでいる。そ
の上には、絶縁層２５を介し同様の構造(電極２６、２
７、半導体２８)がある。さらにその上には、絶縁層２
９を介し図６の構造がのる。磁場のセンサーは半導体２
４、２８、針１８であり、互いに直交した磁場成分を検
出する。この３成分を合成することにより磁場の向き及
び絶対値が判る。半導体２４、２８の抵抗は、電極２
２、２３と電極２６、２７の間に定電圧を加えた際流れ
る電流値で読み取る。これらは薄膜状に作られているの
で各センサーは接近しており、従って精度がよい。
組み合わせることにより、磁場の方向の特定が可能であ
る。この構成を採った半導体素子を図７に示す。絶縁性
基盤２１上に電極２２、２３が取り付けられ、その間に
半導体２４が形成され両者を電気的につないでいる。そ
の上には、絶縁層２５を介し同様の構造(電極２６、２
７、半導体２８)がある。さらにその上には、絶縁層２
９を介し図６の構造がのる。磁場のセンサーは半導体２
４、２８、針１８であり、互いに直交した磁場成分を検
出する。この３成分を合成することにより磁場の向き及
び絶対値が判る。半導体２４、２８の抵抗は、電極２
２、２３と電極２６、２７の間に定電圧を加えた際流れ
る電流値で読み取る。これらは薄膜状に作られているの
で各センサーは接近しており、従って精度がよい。
【００２６】
【発明の効果】本発明に依れば、絶縁体表面の観察がで
きる。また、磁場強度の定量的測定が、試料の磁気的情
報を乱すことなく高い空間分解能で高精度に実現でき
る。さらに、試料表面電位あるいは試料中にトラップさ
れた電荷を観察できる。此の感度は、半導体計測に要求
される感度を必然的に満たす。また、試料上の温度分
布、温度変化を高分解能で測定できる半導体の劈開によ
り作られたエッジの頂点は鋭利な探針となり、収束イオ
ン線による加工が容易であり、安価な半導体素子を提供
できる。結晶成長により作られた半導体の針は非常に細
くその長さの制御が正確であるため、微小なセンサーが
でき、分解能がよい。
きる。また、磁場強度の定量的測定が、試料の磁気的情
報を乱すことなく高い空間分解能で高精度に実現でき
る。さらに、試料表面電位あるいは試料中にトラップさ
れた電荷を観察できる。此の感度は、半導体計測に要求
される感度を必然的に満たす。また、試料上の温度分
布、温度変化を高分解能で測定できる半導体の劈開によ
り作られたエッジの頂点は鋭利な探針となり、収束イオ
ン線による加工が容易であり、安価な半導体素子を提供
できる。結晶成長により作られた半導体の針は非常に細
くその長さの制御が正確であるため、微小なセンサーが
でき、分解能がよい。
【図１】本発明の１実施例を示す探針部である半導体素
子部の斜視図
子部の斜視図
【図２】本発明の１実施例の全体構成を示すブロック図
【図３】本発明の１実施例の探針部である半導体素子先
端部を示す断面図
端部を示す断面図
【図４】本発明の１実施例を示す探針部である半導体素
子部の斜視図
子部の斜視図
【図５】本発明の１実施例の全体構成を示すブロック図
【図６】本発明の１実施例を示す探針部である半導体素
子部の断面図
子部の断面図
【図７】本発明の１実施例を示す探針部である半導体素
子部の斜視図
子部の斜視図
１…電極、２…半導体基盤、３…絶縁層、４…棒、５…
電源、６…電流計、７…試料、８…電流計、９…制御回
路、１０…圧電素子、１１…圧電素子、１２…走査回
路、１３…表示部、１４…発振器、１５…変換子、１６
…検出器、１７…半導体基盤、１８…針、１９…電極、
２０…絶縁層、２１…絶縁基盤、２２…電極、２３…電
極、２４…半導体、２５…絶縁層、２６…電極、２７…
電極、２８…半導体、２９…絶縁層、３０…接合部。
電源、６…電流計、７…試料、８…電流計、９…制御回
路、１０…圧電素子、１１…圧電素子、１２…走査回
路、１３…表示部、１４…発振器、１５…変換子、１６
…検出器、１７…半導体基盤、１８…針、１９…電極、
２０…絶縁層、２１…絶縁基盤、２２…電極、２３…電
極、２４…半導体、２５…絶縁層、２６…電極、２７…
電極、２８…半導体、２９…絶縁層、３０…接合部。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−186203（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−267702（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−216001（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−48702（ＪＰ，Ｕ) Ｃ．Ｊｕｌｉａｎ Ｃｈｅｎ、”Ｏｒ ｉｇｉｎ ｏｆ Ａｔｏｍｉｃ Ｒｅｓ ｏｌｕｔｉｏｎ ｏｎ Ｍｅｔａｌ Ｓ ｕｒｆａｃｅｓ ｉｎ Ｓｃａｎｎｉｎ ｇ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｓ ｃｏｐｙ”、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖ ｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｔｈｅ Ａｍ ｅｒｉｃａｎ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｏ ｃｉｅｔｙ、1990年、第65巻、第４号、 ｐ．448−451 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 13/10 - 13/24 G01B 7/34 G12B 21/00 - 21/24 H01J 37/28 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (8)
- 【請求項１】試料表面上を探針部で走査するための走査
機構、該探針部と該試料との間の物理現象を計測する計
測器、該計測器からの情報にもとづき該探針部と該試料
との間隔を制御する制御機構、該探針部の位置或いは該
計測器の出力信号を表示する表示部よりなる計測装置に
おいて、該探針部の先端部に半導体と該半導体の抵抗を
検出する手段とを取り付けたことを特徴とする走査型半
導体プローブ顕微鏡。 - 【請求項２】請求項１において、前記半導体は磁場の変
化に対して抵抗変化を有する材料であることを特徴とす
る走査型半導体プローブ顕微鏡。 - 【請求項３】請求項１において、前記半導体は、電場の
変化に対して抵抗変化を示す材料であることを特徴とす
る走査型半導体プローブ顕微鏡。 - 【請求項４】請求項１において、前記半導体は、温度の
変化に対して抵抗変化を示す材料であることを特徴とす
る走査型半導体プローブ顕微鏡。 - 【請求項５】請求項１において、前記半導体は、圧力の
変化に対して抵抗変化を示す材料であることを特徴とす
る走査型半導体プローブ顕微鏡。 - 【請求項６】請求項１において、前記半導体は、半導体
劈開面の頂点近傍に製作されたことを特徴とする走査型
半導体プローブ顕微鏡。 - 【請求項７】請求項１において、前記半導体は、針状に
結晶成長された半導体と該半導体の抵抗を検出する電極
とより成ることを特徴とする走査型半導体プローブ顕微
鏡。 - 【請求項８】請求項１において、前記探針部の先端部
に、半導体と該半導体の抵抗を検出する手段とを複数個
設けたことを特徴とする走査型半導体プローブ顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23442891A JP3147425B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 走査型半導体プローブ顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23442891A JP3147425B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 走査型半導体プローブ顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0574401A JPH0574401A (ja) | 1993-03-26 |
| JP3147425B2 true JP3147425B2 (ja) | 2001-03-19 |
Family
ID=16970867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23442891A Expired - Fee Related JP3147425B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 走査型半導体プローブ顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3147425B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102218768B1 (ko) * | 2020-06-03 | 2021-02-22 | 대구대학교 산학협력단 | 도로 결빙방지장치 |
-
1991
- 1991-09-13 JP JP23442891A patent/JP3147425B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｃ．Ｊｕｌｉａｎ Ｃｈｅｎ、"Ｏｒｉｇｉｎ ｏｆ Ａｔｏｍｉｃ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｎ Ｍｅｔａｌ Ｓｕｒｆａｃｅｓ ｉｎ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ"、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ、１９９０年、第６５巻、第４号、ｐ．４４８−４５１ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102218768B1 (ko) * | 2020-06-03 | 2021-02-22 | 대구대학교 산학협력단 | 도로 결빙방지장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0574401A (ja) | 1993-03-26 |
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