KR20140032329A

KR20140032329A - 스캐닝 확산 저항 측정 셋업을 사용하여 캐리어 농도 및 로컬 저항성을 결정하기 위한 방법

Info

Publication number: KR20140032329A
Application number: KR1020130107138A
Authority: KR
Inventors: 피어 에이벤; 윌프리드 반더보르스트; 루핑 카오; 안드레 슐츠
Original assignee: 아이엠이씨 브이제트더블유
Priority date: 2012-09-06
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2014-03-14
Also published as: EP2706560A2; US20140068822A1; TW201415014A; KR102166838B1; EP2706560B1; TWI601955B; EP2706560A3; US9588137B2

Abstract

본 발명은 전도성 샘플의 캐리어 농도 및 로컬 저항성을 측정하기 위한 스캐닝 확산 저항 측정(SSRM) 방법에 관한 것으로, 전도성 샘플의 한 면에 원자현미경 프로브로 접촉하고 또 다른 면에 접촉 전극으로 접촉하는 단계, 샘플의 확산 저항을 변조 주파수에서 변조함으로써, 원자현미경 프로브 및 샘플 사이의 물리적 접촉을 유지하기 위해 적용된 접촉력을 변조 주파수에서 변조하는 단계, 원자현미경 프로브 및 접촉 전극 사이의 샘플을 통해 흐르는 전류를 측정하는 단계, 및 측정된 전류로부터 변조된 확산 저항을 얻는 단계를 포함할 수 있고, 여기에서 변조된 확산 저항을 얻는 단계는 전류-전압 증폭기를 사용하여 확산 전류를 측정하는 단계, 전압 신호를 저항 신호로 전환하는 단계 및 변조 주파수에서 저항 신호로부터 저항 크기를 필터링하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

스캐닝 확산 저항 측정 셋업을 사용하여 캐리어 농도 및 로컬 저항성을 결정하기 위한 방법 {METHOD FOR DETERMING LOCAL RESISTIVITY AND CARRIER CONCENTRATION USING PERFORMING A SCANNING SPREADING RESISTANCE MEASUREMENT SET-UP}

본 발명은 SSRM(scanning spreading resistance measurement)로 알려진 스캐닝 확산 저항 측정(scanning spreading resistance measurement)에 관한 것이다.

반도체 산업에서, 계측학(metrology)은 집적(integrated) 장치의 특징 및 특성을 나타내는 필요한 정보를 제공함으로써 기술의 발전에 주요 역할을 한다. 장치 컨셉의 출현으로 크기 감소 및 기능의 증가에 따라 도입된 분석기법에서 더 많은 요건를 필요로 하게 되었다. 이러한 요건 중 하나는 2-차원(2D: two-dimensional) 및 3-차원(3D: three-dimensional) 불순물(dopant) 및 집적 장치에서 도핑 영역(doped region)의 프리 차지 캐리어 분산(free charge carrier distribution)을 얻을 수 있다. 이러한 분산(distribution)은 특히, 다운-스케일링(down-scaling)의 장치 크기일수록 장치 성능의 대부분을 결정할 수 있다.

이러한 높은 공간해상도(spatial resolution), 높은 민감도 및 높은 신호대 잡음 비율(signal-to-noise ratio)덕분에, 스캐닝 확산 저항 측정(SSRM: scanning spreading resistance measurement)은 도핑 영역(doped region)의 프리 차지 캐리어 분산을 위해 수행될 수 있다. 이러한 기술은 확산 저항 프로브(SRP: spreading resistance probe)로부터 얻을 수 있지만, 이것은 도핑 영역의 로컬 확산 저항을 측정하기 위해 원자현미경(AFM: atomic force microscope)에 연결된 매우 작은 팁(tip)을 사용해야 한다.

제공된 장점에도 불구하고, 최신 기술의 스캐닝 확산 저항 측정(SSRM: scanning spreading resistance measurement)은 FinFET(Fin Field Effect Transister) 또는 나노 와이어 FET(Nanowire FET)갖은 같은 더 높은 도핑 반도체 장치, 특히, 도핑 영역의 크기가 더 작아질 수록, 프리 차지 캐리어의 공간 분포(spatial distribution)에서 더 낮은 정확도의 정보를 제공할 수 있다.

스캐닝 확산 저항 측정(SSRM: scanning spreading resistance measurement)을 위한 대안적인 동작 모드가 제시되고, 이것은 전체 저항으로부터 확산 저항을 분리하는(decoupling) 접촉력-변조 스캐닝 확산 저항 측정(Force-Modulated scanning spreading resistance measurement)이라고 불린다.

본 발명은 스캐닝 확산 저항 측정을 사용하여 샘플의 확산 저항을 측정하는 방법에 관한 것으로, 접촉력(contact force)을 변화하는 단계; 상기 저항의 대응하는 변화를 측정하는 단계; 및 상기 저항의 상기 변화로부터 캐리어 농도를 얻는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 접촉력(contact force)은 변조 주파수에서 변조될 수 있고, 상기 대응하는 변조된 저항의 크기는 상기 변조 주파수에서 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)을 사용하여 결정될 수 있다. 이러한 실시예는 고속 푸리에 변환 스캐닝 확산 저항 측정(FFT-SSRM)이라고 불린다.

본 발명은 전도성(conductive) 샘플에서 캐리어 밀도를 측정하기 위한 스캐닝 확산 저항 측정(scanning spreading resistance measurement) 방법에 관한 것으로, 전도성 샘플의 한 면에 AFM 프로브로 접촉하고 또 다른 면에 접촉 전극으로 접촉하는 단계; 상기 물리적 접촉을 유지하는 동안, 상기 변조 주파수에서 상기 샘플의 상기 확산 저항을 변조함으로써, 상기 원자현미경(AFM: atomic force microscope) 프로브(probe)와 상기 샘플 사이에 적용된 상기 접촉력을 변조 주파수에서 변조하는 단계; 상기 원자현미경(AFM: atomic force microscope) 프로브와 상기 접촉 전극 사이의 상기 샘플에 흐르는 상기 전류를 측정하는 단계; 및 상기 측정된 전류로부터 변조된 확산 저항을 얻는 단계를 포함할 수 있다. 변조된 확산 저항은 전압 신호를 저항 신호로 전환함으로써, 전류-전압 증폭기(current-to-voltage amplifier)를 사용하여 상기 확산 전류를 측정함으로써 얻어질 수 있고, 상기 저항 신호로부터 상기 확산 저항 변화의 상기 크기를 상기 변조 주파수에서 필터링 할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 확산 저항의 상기 크기는 록-인 증폭기(lock-in amplifier)를 사용하여 필터링될 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 상기 확산 저항의 크기는 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)을 사용하여 필터링될 수 있다.

본원의 실시예들의 제시는 첨부된 도면과 함께 다음의 상세한 설명을 고려함으로써 쉽게 이해될 수 있다. 이러한 도면은 한정되지 않으며, 측정 셋업(set-up)의 동작 및 제시된 방법의 실시예를 설명하기 위해 사용된다.
도 1은 SSRM(scanning spreading resistance measurement) 측정 셋업의 도식을 나타내는 도면이다.
도 2a-b는 다른 도핑 레벨(1e16cm-3, 5.8e16cm-3, 8.8e17cm-3, 5.0e17cm-3, 5.0e19cm-3)에 대해 측정된 저항 및 상수(일정한)로 유지되는 접촉력 F가 적용된 추가적인 직렬 저항(1kW, 1.2MW, 8MW)을 나타내는 도면이다.
도 3은 스캐닝 확산 저항 측정으로 변조된 접촉력을 나타내는 순서도이다.
도 4는 도핑 레벨(5.8e16cm-3)에 대한 측정된 저항 변화 및 변조된 접촉력 F가 적용된 추가적인 직렬 저항(0, 30MW)의 두 개의 값을 나타내는 도면이다.
도 5a-c는 도 2a-b에 보여진 샘플에 변조된 접촉력 F를 적용하여 측정된 저항을 나타내는 도면이다.
도 6은 SSRM(scanning spreading resistance measurement) 측정 셋업의 도식을 나타내는 도면이다.
도 7은 변조된 저항 값을 추출하기 위한 전류-전압 증폭기를 나타내기 위한 도면이다.
도 8은 증폭기 및 고속 푸리에 변환부(FFT transform unit)를 포함하는 SSRM(scanning spreading resistance measurement) 측정 셋업의 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발병은 장치의 특성에 대한 SSRM의 능력을 추출하는 방법을 제시하고, 여기에서 측정된 저항(Rmeas)에 대한 다른 직렬 저항(series resistances)의 기여는 확산 저항의 기여보다 우세(dominating)할 수 있다. 그러므로 측정된 전체 저항은 확산 저항, 벌크 또는 백-콘택트 저항에 의해 더 이상 우세(dominated)하지 않다.

(수학식 1)

도 1은 스캐닝 확산 저항 측정(SSRM) 셋업에서 샘플의 도식을 나타내는 도면이다. 전도성 샘플(conductive sample)(3)은 한 면에 원자현미경(AFM: atomic force microscope)(2)으로 접촉될 수 있고, 또 다른 면에 접촉 전극(4)으로 접촉될 수 있고, 보통 백-콘택트(back-contact)로 분류된다. 전도성 원자현미경 프로브(2)와 접촉 전극(4)의 바이어싱(biasing)에 의한 샘플을 적용한 전압 측정 동안, 원자현미경 프로브(2)로부터 접촉 전극(4)으로 흐르는 전류를 생성함으로써, 측정될 수 있다. 원자현미경 프로브(2)에 연결된 압전(piezo-electric) 요소에 적용된 전압 바이어스(bias)를 제어함에 따라, 샘플(3)의 표면의 원자현미경 프로브(2)에 의해 적용된 접촉력 F를 제어할 수 있다. 적용된 접촉력 F는 전기적 측정 동안에 원자현미경 프로브(2)와 샘플(3) 사이에 영구적이고 안정적인 물리적 접촉을 수립하기 위해 선택될 수 있다. 스캐닝 확산 저항 측정(SSRM)의 최신 기술에서, 이러한 접촉력 F는 스캐닝 확산 저항 측정(SSRM) 동안 상수(일정한)를 유지할 수 있다. 도 1에 나타낸 것과 같이, 셋업(1)에 의해 측정된 저항 Rmeas는 직렬(series)로 연결된 복수의 저항을 포함할 수 있다. 이러한 측정된 전체 저항 Rmeas 는 적어도 원자현미경(2)의 저항 Rtip, 샘플(3)의 확산 저항 Rsp, 접촉 전극(4)을 향해 샘플(3)에 흐르는 전류 궤도(trajectory)의 저항 Rbulk 및 이러한 접촉 전극(4)의 저항 Rbc 중 직렬 연결로써 고려될 수 있다.

도핑 농도(dopant concentration)를 증가시키거나, 샘플(3)의 부피를 감소시키거나, 접촉 전극(4)의 면적을 감소시킴으로써, 전체 저항에 대한 다른 저항의 기여는 샘플(3)의 확산 저항 Rsp의 기여에 우세할 수 있다. 이러한 효과는 도 2a-b에 나타내었다. 1e16부터 1e20cm-3까지의 각각 다른 도핑 농도를 갖는 5개의 샘플(3)에 대한 전체 저항 Rmeas은, 측정 셋업(1)으로 직렬로 추가적으로 연결된 저항 Rseries의 3개의 다른 값으로 측정될 수 있다. 이러한 샘플은 각 5㎛ 두께의 실리콘 레이어에 스택킹(stacking) 5로 쌓여져서 형성될 수 있고, 여기에서 모든 레이어는 다른 p-타입(p-type) 도핑 농도를 가질 수 있다. 각 레이어의 도핑 농도는 SIMS를 사용하여 증명될 수 있다. 샘플(3)의 높은 도핑 레벨, 높은 프리 차지 농도(free charge concentration)는 대응하는 확산 저항 Rsp을 낮출 수 있다. 도 2b에 나타낸 것처럼, 이러한 추가적인 시리즈 저항이 1kW(검은 사각형)으로부터 1.2MW (파란 원)으로 8MW (빨간 삼각형)까지 증가될 때, 측정된 전체 저항 커브는 도 2a에 보여진 것과 같이 높은 값으로 이동할 수 있다. 가장 높은 도핑 농도를 갖는 샘플은, 다시 말해, 1e18cm-3이상, 저항 커브가 포화되어 측정된 전체 저항에서 거의 차이가 없다. 이러한 효과는 또한 도핑 농도의 기능으로서 측정된 전체 저항 Rmeas을 나타내는 도 2b에서 보여질 수 있다. 더 높은 도핑 농도 및 더 높은 직렬 저항에 대해, 측정된 전체 저항은 샘플(3)의 도핑 농도에 의해 결정 될 수 있다.

전체 저항 값 Rmeas로부터 확산 저항 Rsp를 얻는 대신, 이러한 저항 Rmeas의 유도는 접촉력 F를 적용하여 결정될 수 있다. 확산 저항 Rsp의 값은 샘플(3)에서 원자현미경 프로브(2)에 의해 적용된 접촉력 F 크기와 상호 연관될 수 있고, 접촉력-변화 확산 저항 Rsp은 측정 결과에만 영향을 주기 때문에, 다른 직렬 저항의 기여는 측정된 저항 Rmeas로부터 제거될 수 있다.

(dRmeas(F)/dF)_F = (dRsp(F)/dF)_F (수학식 2)

Rmeas는 측정된 저항, F는 샘플(3)에 적용된 접촉력 및 Rsp=r/ 4a 에서 r는 샘플(3)의 반도체 저항성이고, a는 원자현미경 프로브(2)와 샘플(3)사이의 접촉 반경이다. 원자현미경 프로브(2) 및 샘플(3) 사이의 접촉은 적용된 접촉력 F에 의존할 수 있다.

접촉력 F가 적용된 확산 저항 Rsp의 변화는, 또는 접촉력 F의 변화에 따른 측정된 저항 커브의 기울기는, 캐리어 농도가 감소함에 따라 단조롭게 증가할 수 있다. 측정된 저항 커브의 기울기는 측정된 샘플(3)의 도핑 농도의 레벨과 상호 연관 될 수 있다. 적용된 접촉력 F은 변화될 수 있고, 원자현미경 프로브(2)와 샘플(3)의 표면 사이의 물리적 접촉은 측정하는 동안 유지될 수 있다.

일 실시예는 샘플(3)의 표면의 한 위치에서 저항 Rmeas -미리 결정된 범위에서 접촉력 F의 변화에 따른 접촉력 F 커브- 를 측정할 수 있고, 이러한 커브의 (dRsp(F)/dF)_F 기울기를 결정할 수 있고, 이러한 기울기로부터 확산 저항 Rsp에서의 변화를 결정할 수 있다. 그러므로 구해진 확산 저항으로부터, 일 실시예는 이 위치에서의 도핑 농도를 얻을 수 있다. 이러한 절차는 샘플(3)의 표면은 스캐닝 하는 동안 샘플(3)의 다른 위치에 대해서 반복될 수 있다.

시간 면에서 효율적인 샘플(3)의 한 위치에서 확산 저항 Rsp의 결정은 변조 주파수 fmod에서 변조될 수 있고, 접촉력 F는 원자현미경 프로브(2)와 샘플(3) 사이의 물리적 접촉을 유지하기 위해 적용될 수 있다. 적용된 접촉력 F에서 이러한 변화 DF는 원자현미경 프로브(2)와 샘플(3) 사이의 접촉을 유지하기 위해 선택될 수 있다. 적용된 접촉력 F를 변조함에 따라, 샘플의 확산 저항 Rsp는 이 변조 주파수 fmod에서 변조될 수 있다. 원자현미경 프로브(2)와 접촉 전극(4)사이의 샘플(3)을 통해 흐르는 전류는 측정될 수 있다. 측정된 커브로부터 변조된 확산 저항 DRmeas 를 얻을 수 있다. 도 3의 순서도는 스캐닝 확산 저항 측정 접근(10)으로 변조된 이러한 접촉력을 나타내는 도면이다. 적용된 접촉력 F에 대한 옵셋(offset) 값은 샘플(3)과의 물리적인 접촉에서 원자현미경 프로브(2)를 보장하기 위해 선택될 수 있다. 그러면, 단계(11)에서, 이러한 적용된 접촉력 F는 시간에 따라 원자현미경 프로브(2)와 샘플(3)사이의 물리적 접촉이 유지되는 동안 변화할 수 있다. 적용된 접촉력 F가 변화하는 동안, 단계(12)에서, 저항은 측정될 수 있다. 단계(13)에서, 측정된 저항의 크기로부터 확산 저항을 얻을 수 있다. 변조된 확산 저항은 전류-전압 증폭기를 사용하여 확산 전류를 측정함으로써 결정될 수 있고, 그러면, 전압 신호를 저항 신호로 전환할 수 있고, 변조 주파수 fmod에서 저항 신호로부터 저항 크기(DRmeas)를 필터링 할 수 있다. 압전(piezo-electric) 요소 자극(그러므로 접촉력 변조)의 주파수에서 이러한 저항 크기는 고소 푸리에 변환을 사용하여 측정된 저항 신호로부터 필터링될 수 있다. 이러한 변조 주파수 fmod를 갖는 측정된 저항의 일부만을 수행함으로써, 측정된 저항의 측정된 신호는 록-인 증폭기를 사용하여 변조 주파수 fmod에 동기되어 수행될 수 있다.

전형적으로, GPa 범위에서 적용된 접촉력과 이러한 접촉력의 크기는 20%에서 10%까지 범위에서 변화될 수 있다. 접촉력의 높은 변화는 측정된 저항의 더 좋은 신호대 잡음 비율(signal-to-noise ratio)을 가질 수 있지만, 이것은 공간 해상도를 잃을 것이다. 요구되는 반복성 및 측정의 정확도에 의존하여, 측정된 저항의 각 위치는 변조된 접촉력 신호의 하나 이상의 사이클 동안 측정될 수 있다.

도 4는 5.8e16cm-3의 도핑 농도를 갖는 샘플을 사용하여 이러한 변조된 접촉력 접근을 나타내는 도면이다. 원자현미경 프로브(2)에 연결된 압전(piezo-electric) 요소에 적용된 전압 바이어스를 변화함으로써, 적용된 접촉력 F의 크기는 범위 DF에서 변화할 수 있다. 이것은 확산 저항 Rsp를 야기하고, 전기적 전류를 측정할 수 있고, 범위 DR에서 변화할 수 있다. 측정 셋업(1)에 30MW의 저항을 추가한 모의실험에서, 직렬 저항이 증가하는 경우, 커브는 더 높은 값으로 이동할 수 있지만, 변조된 접촉력 F에서 커브의 기울기는 동일하게 유지될 수 있다.

변조된 접촉력 접근은 또한 도 2a-b에 나타낸 것과 같이 최신 접촉 모드 스캐닝 확산 저항 측정(SSRM)을 사용하여 측정된 샘플에 적용될 수 있다. 도 5a-c는 이러한 측정 결과는 나타내는 도면이다. 도 5a는 설명된 접촉력-변조 스캐닝 확산 저항 측정(SSRM)을 사용하여 도핑 레이어의 5개의 스택(stack)을 측정할 때, 측정된 저항 또한 변할 수 있음을 보여준다. 도 5b는 각 도핑 레이어에 대한 저항-접촉력 커브를 나타내고, 접촉력은 DC 또는 옵셋 값: F(t) = Foffset ± DF/2) 주변에서 변조되고, 그 결과, DC 값 주변에서 저항을 변조시킬 수 있다. 도 5c에서 변조된 측정 저항 Rmeas의 크기 DRmeas는 도핑 농도의 함수로서 나타낼 수 있다. 높은 도핑 농도 및 높은 직렬 저항에 대해, 이러한 크기 및 샘플(3)의 도핑 농도 사이의 상호 연관성을 유지할 수 있고, 커브의 포화 상태가 나타나지 않을 수 있다.

스캐닝 확산 저항 측정(SSRM) 셋업(1)의 도식을 도 6에 나타내었다. 이것은 샘플(3)의 스캐닝 확산 저항 측정(SSRM) 동안 물리적 접촉을 위해 설정된 전도성 원자현미경 프로브(2)을 포함할 수 있다. 이러한 원자 현미경 프로브는 원자현미경(2)의 위치를 제어하기 위한 압전(piezo-electric) 요소이고, 또한, 원자현미경 프로브(2)에 의해 접촉력이 적용될 수 있다. 셋업(1)은 스캐닝 확산 저항 측정(SSRM) 동안, 샘플(3)에 전압 바이어스를 제공함으로써 샘플(3)에 접촉하기 위한 접촉 전극(4)를 더 포함할 수 있다. 이러한 접촉 전극(4)은 측정될 수 있는 샘플(3)의 다른 위치의 적어도 수평면(horizontal plane)에서 샘플(3)을 이동하기 위해 설정된 이동 가능한 웨이퍼 스테이지(movable wafer stage)의 일부일 수 있다. 원자현미경 프로브(2)와 접촉 전극(4)은 제어부(control unit)(5)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 제어부(control unit)(5)는 원자현미경 프로브(2) 및 접촉 전극(4)에 전압 바이어스를 제공할 수 있고, 원자현미경 프로브(2) 및 접촉 전극(4)의 위치를 제어할 수 있고, 스캐닝 확산 저항 측정(SSRM) 동안 구해진 신호를 수신할 수 있다. 이러한 신호는 샘플(3)에서 측정 위치 당 확산 저항 Rsp을 전달함으로써, 제어부(5)에서 더 수행될 수 있다.

제어부(5)는 측정된 저항 및 출력 신호 사이의 선형 관계로서 얻을 수 있는 저항 크기 신호로부터 전류를 전압 신호로 전환하기 위한 선형 전류-전압 증폭기(linear current-to-voltage amplifier)(6)를 더 포함할 수 있다. 도 7은 선형 전류-전압 증폭기(6) 및 선형 전류-전압 증폭기(6)의 동작을 나타내는 도면이다. 측정된 저항 신호는 다음과 같이 나타낼 수 있다: R = -Rref .Vbias/Vout with Vbias = Rref .Iref = R. I. 전류 Iref는 DC 바이어스 Vbias가 적용되었을 때, 기준 저항 Rref를 통해 흐르는 전류이고, R은 샘플(3)에 적용된 바이어스 Vbias에 흐르는 측정된 전류 신호 I에 대응하는 측정된 저항 값이다.

도 8은 도 6에 나타낸 측정 셋업(1)을 더욱 상세하게 도식적으로 나타낸 도면이다. 제어부(5)는 고속 푸리에 변환부(Fast Fourier Transform unit)(7)에 연결된 선형 전류-전압 증폭기(6)를 포함할 수 있다.

Claims

스캐닝 확산 저항(resistance) 측정 셋업을 사용하여 샘플의 캐리어 농도 및 로컬 저항성(resistivity)을 결정하는 방법에 있어서,
샘플의 한 면에 AFM 프로브로 접촉하여 접촉력(contact force)을 상기 샘플에 적용하는 단계;
상기 샘플의 또 다른 면에 접촉 전극으로 접촉하는 단계;
상기 접촉력을 변화하는 단계;
상기 샘플의 저항에서 대응하는 변화를 측정하는 단계; 및
상기 변화로부터 상기 샘플의 상기 캐리어 농도 및 로컬 저항성을 얻는 단계
를 포함하는 캐리어 농도 및 로컬 저항성을 결정하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 집촉력을 변화하는 단계는,
상기 접촉을 유지하는 동안 변조 주파수로 상기 접촉력의 크기를 변조하는 단계
를 포함하고,
상기 샘플 저항 변화를 측정하는 단계는,
상기 대응하는 변조된 샘플 저항으로부터 상기 변조 주파수에서 상기 저항 크기를 얻는 단계
를 포함하는 캐리어 농도 및 로컬 저항성을 결정하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 저항 크기는 고속 푸리에 변환을 사용하여 얻어지는
캐리어 농도 및 로컬 저항성을 결정하는 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 샘플 저항 변화를 측정하는 단계는,
상기 샘플에 흐르는 전류를 측정하는 단계; 및
상기 측정된 전류를 전류-전압 증폭기를 사용하여 저항으로 변환하는 단계
를 포함하는 캐리어 농도 및 로컬 저항성을 결정하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 샘플의 한 면에 AFM 프로브로 접촉하고, 또 다른 면에 접촉 전극으로 접촉하는 단계;
상기 AFM 프로브 및 상기 샘플 간의 물리적 접촉을 유지하는 동안, 상기 물리적 접촉을 유지하기 위해 적용된 접촉력을 변조 주파수에서 변조함으로써, 상기 샘플의 상기 확산 저항을 상기 변조 주파수에서 변조하는 단계;
상기 AFM 프로브 및 상기 접촉 전극 간의 상기 샘플을 통해 흐르는 상기 전류를 측정하는 단계; 및
상기 측정된 전류로부터 상기 변조된 확산 저항을 얻는 단계
를 더 포함하는 캐리어 농도 및 로컬 저항성을 결정하는 방법.
제5항에 있어서,
상기 변조된 확산 저항을 얻는 단계는,
전류-전압 증폭기를 사용하여 상기 확산 전류를 측정함으로써 전류 신호를 저항 신호로 변환하는 단계; 및
상기 변조 주파수에서 상기 저항 신호로부터 상기 저항 크기를 필터링 하는 단계
를 더 포함하는 캐리어 농도 및 로컬 저항성을 결정하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 저항 크기를 상기 필터링하는 단계는,
상기 변조 주파수에 동기된 록-인(lock-in) 증폭기를 사용하는 단계
를 포함하는 캐리어 농도 및 로컬 저항성을 결정하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 저항 크기를 필터링하는 단계는,
고속 푸리에 변환을 사용하는 단계; 및
상기 변조 주파수에서 상기 신호를 선택하는 단계
를 포함하는 캐리어 농도 및 로컬 저항성을 결정하는 방법.