JP5116261B2 - 強誘電体の検査装置 - Google Patents
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Description
互いに対向する面に電極が形成された強誘電体の検査装置であって、
前記強誘電体の温度を制御する制御手段と、
前記強誘電体の前記電極に電圧を印加する手段と、
前記強誘電体の前記電極に接続され、電流を検出する手段と、
前記強誘電体の表面にレーザ光を照射する、レーザ光源と、
前記レーザ光源を走査させ、レーザ光で前記強誘電体表面を走査する走査手段と、
前記検出手段により検出された電流値を表示する表示手段とを有し、
前記電流を検出する手段は、前記レーザ光により加熱された領域で前記強誘電体から生じる焦電電流を検出し、
前記表示手段は、前記焦電電流を前記走査手段で走査した位置と同期させ画像化した焦電電流像を表示することを特徴とする。
本発明で用いる検査装置について説明する。
強誘電体は、加熱すると温度上昇と分極の大きさに応じて、分極方向に電荷を発生する焦電性という性質を有している。よって、図3に示すように、強誘電体30の分極方向31に分極している領域32を局所加熱すると、領域32に電荷Qが面33に発生する。面33と面37を電気的に接続すると、焦電電流34が流れる。一方、分極方向36に分極している領域35を局所加熱すると、電荷Qは、面37に生じ、焦電電流38が流れる。つまり、領域32と領域35は分極方向が逆なので、焦電電流も逆方向に流れる。電荷Qを、本実施例では、焦電電流として検出したが、もちろん電圧変化として検出しても良い。
検査した強誘電体試料40の構造を図4に示す。面方位が100面の単結晶Si基板41上にPt(膜厚300nm)/Ti(膜厚30nm)からなる下電極42と、PZT(膜厚3μm)である強誘電体材料43と、Pt(膜厚300nm)/Ti(膜厚30nm)からなる上電極44が積層された構造である。このような積層構造は、強誘電体メモリや強誘電体圧電素子といった強誘電体デバイスに広く使用される構造である。よって、強誘電体デバイス一般の検査工程に応用可能である。上電極44と下電極42は強誘電体材料43の全面に作成されていても、パターニングされていてもよい。上電極44と下電極42に電圧を印加すると強誘電体材料43の分極方向を揃えることができる。ある電圧を印加すると強誘電体材料43の分極方向を反転させることができる。このときの電圧を分極反転電圧と呼ぶ。下電極から見て、上電極に正の分極反転電圧(第一の分極反転電圧)を印加すると分極方向45に分極し、負の分極反転電圧(第二の分極反転電圧)を印加すると分極方向46に分極する。
図5を用いて説明する。まず、分極測定装置と強誘電体試料の接続と配置を説明する。上電極44と下電極42をOBIRCHアンプ53に接続した。上電極44方向からレーザ51が照射されるように、強誘電体試料を試料台に設置した。YLFレーザ等の赤外線レーザを用いれば、Si基板41を透過するので、下電極42方向から赤外線レーザが照射されるように設置しても良い。この場合、上電極44にレーザを照射できない試料に対して分極状態の測定を行うことができる。
本発明を用いた分極特性分布の検査について説明する。
本発明は、強誘電体材料と上下電極の剥離の検査にも適用することができる。
本発明は、強誘電体試料の上下電極のリークの検査にも適用することができる。
本発明は、強誘電体試料内の異物の検査にも適用することができる。
本発明は、強誘電体試料の分極の低下箇所の検査にも適用することができる。
分極の低下箇所の検査工程を図1を用いて説明する。第1に、前処理工程1で分極反転電圧を取得する(ステップ5)。第2に、分極処理工程2で、分極反転電圧以上の電圧を強誘電体試料に印加し、分極処理を行う(ステップ6)。この際、印加電圧は分極反転電圧より十分大きいことが望ましい。分極処理を行うことで、焦電電流が増加し、焦電電流像のSN比を向上する効果がある。分極処理後、分極状態の測定を行い、焦電電流像を取得する(ステップ7)。次に、この焦電電流像の検査を行う(ステップ8)。
本発明は、第1実施例〜第5実施例の分極特性分布及び、電極の剥離及び、電極間のリーク及び、異物及び、分極の低下の一部、及びすべての検査を同時に行うこともできる。
21 下電極
22 上電極
23 分極電圧印加装置
24 分極測定装置
25 温度制御装置
30 強誘電体
31、36 分極方向
32、35 分極している領域
33、37 面
34、38 焦電電流
41 単結晶Si基板
42 下電極
43 強誘電体材料
44 上電極
51 レーザ
52 焦電電流
53 OBIRCアンプ
Claims (1)
- 互いに対向する面に電極が形成された強誘電体の検査装置であって、
前記強誘電体の温度を制御する制御手段と、
前記強誘電体の前記電極に電圧を印加する手段と、
前記強誘電体の前記電極に接続され、電流を検出する手段と、
前記強誘電体の表面にレーザ光を照射する、レーザ光源と、
前記レーザ光源を走査させ、レーザ光で前記強誘電体表面を走査する走査手段と、
前記検出手段により検出された電流値を表示する表示手段とを有し、
前記電流を検出する手段は、前記レーザ光により加熱された領域で前記強誘電体から生じる焦電電流を検出し、
前記表示手段は、前記焦電電流を前記走査手段で走査した位置と同期させ画像化した焦電電流像を表示することを特徴とする強誘電体の検査装置。
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| JP2006171316A JP5116261B2 (ja) | 2006-06-21 | 2006-06-21 | 強誘電体の検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2006171316A JP5116261B2 (ja) | 2006-06-21 | 2006-06-21 | 強誘電体の検査装置 |
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