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C-AFM

技术原理

导电原子力显微镜(C-AFM),以原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)为架构,并根据其探针与表面的作用方式,进而增加的功能选项之一。

 

AFM工作机制是利用探针针尖原子与表面原子之间的作用力大小​​导致探针悬臂偏折,藉由侦测悬臂偏折的大小而获得表面形貌图,因探针扫描时非常靠近表面,且原子间的作用力相当敏感,可以轻易的得到表面高度差,所以AFM具有相当高的空间解析度(~ few nanometers),在特殊情形下,甚至可以达到原子级的空间解析度。

 

不同于扫描穿隧显微镜(Scanning Tunneling Microscopy)只能适用于导电性较好的试片,原子力显微镜可以观测所有类型试片(包含非导体)。

 

原子力显微镜是由IBM 公司苏黎世研究中心的Gerd Binnig与史丹福大学的Calvin Quate于一九八五年所发明,其目的是为了使非导体也可以采用扫描探针显微镜(SPM)进行观测,两种扫描探针显微镜最大的差别在于所侦测样品的表面特性物理量不同,扫描穿隧显微镜是侦测穿隧电流(tunneling current),而原子力显微镜则是侦测原子之间的凡得瓦尔力(van der Waals' force)。

 

C-AFM是使用探针接触模式在扫描试片,同时在针尖或试片上施予电压,因此我们可以在得到表面形貌图的同时也可获得各接触点的电流强度状况,进而可以比对且找出电性异常的位置。

 

Schematic figure showing the setup of a C-AFM

  

 

 

 

机台种类

Bruker INNOVA

 

 

 

 

分析应用

  • 应用于接触窗(Contact/via)阻值偏高或漏电、接面漏电及闸极氧化层漏电等问题的故障定位。
  • 可区别出接触窗的类别 (P+/N+/Poly contact)
  • 藉由量测比较电压-电流曲线,诊断出故障发生的机制
  • 可针对特定点进行电压-电流曲线量测
  • 样品表面电势及电荷分布分析

 

图-1 C-AFM 可同时得到表面形貌图与电流强度讯号 (a) Topography , (b) Current with +1V bias , (c)Current with -1V bias

 

 

图-2 C-AFM针对(A, B, C, D)四点所量测出来的电压-电流曲线

 

 

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