薄いSiO2のナノスケール電気特性評価のための導電性原子間力顕微鏡の実施

本研究では、ナノメートルスケールで薄い（3–40 nm）SiO2膜の定量的電気特性評価のために、導電性原子間力顕微鏡（AFM）の適用性を実証します。Fowler–Nordheim（F–N）トンネル電流は、AFMの先端とシリコン基板の間に電圧を印加することによって、約0.02–1 pAのオーダーで測定され、酸化物表面のトポグラフィーと同時に記録されます。F–N電流画像における電流変動は、オーダー数オングストロームからナノメートルの酸化膜厚の局所的な変動と相関します。顕微鏡的な電流–電圧特性から、局所的な酸化膜厚は±0.3 nmの精度で得られます。金属酸化物半導体キャパシタのゲート酸化物とフィールド酸化物の間の境界では、最大3.3 nmの局所的な酸化膜薄化が見つかりました。