현재 시판되는 CPU나 메모리 반도체의 게이트 길이는 30 nm 정도까지 축소되었으며 이러한 스케일에서 도핑농도를 측정하는 것은 제작되는 소자의 불량률 개선 뿐만 아니라 차세대 반도체의 개발과 제작에 매우 중요하다. 하지만 가장 널리 쓰이는 SIMS (Secondary ion mass spectroscopy)의 경우 정량성은 좋으나 해상도가 수 μm 이상으로, 이러한 나노스케일에 적용하기에는 공간해상도가 부족하다.
높은 공간해상도로 도핑농도를 측정하기 위해, 주사 탐침 현미경 (Scanning probe microscopy) 기반의 도핑 농도 측정방법들이 개발되었다. 여기에는 탐침과 시편 사이의 정전용량을 측정하는 SCM(Scanning capacitance microscopy), 확산 저항을 측정하는 SSRM(Scanning spreading resistance microscopy) 그리고 열전전압을 측정하는 SThEM(Scanning thermoelectric microscopy) 가 있다. 하지만 이 방법들의 경우 5~10 nm 정도의 높은 공간해상도에도 불구하고 정량적인 결과를 얻기가 매우 어렵거나 원천적으로 불가능하다는 단점 때문에 SIMS의 보조적인 방법으로만 사용되어왔다.
하지만 본 연구진이 개발한 SSM 방법의 경우 정량적인 도핑 농도를 측정할 수 있다. 이는 반도체의 열전계수가 그 도핑 농도의 함수임을 이용한 것으로 측정된 열전계수로부터 도핑농도를 역산할 수 있다. SSM 방법은 정량적인 국소 열전계수 측정방법이므로, 그로부터 계산된 도핑농도 또한 정량적인 결과이다. 따라서 SSM 방법을 이용한 도핑농도 측정 방법은 기존의 방법들을 대체할 수 있는 강력한 도핑농도 측정 방법이다. 기존의 방법들과 SSM을 이용한 도핑농도 측정 방법의 장단점을 Table 1에 나타내었다.