[en] Near-field Scanning Microwave Microscopy (NSMM) techniques experimented a remarkable development as they are cutting-edge tools, devoted to the characterization of materials. These methods provide possibilities to characterize the surface and sub-surface of materials, offering measurements in a non-contact, non-invasive and, the most important, non-destructive way. The NSMM technique comprises a coaxial microwave resonant cavity connected to a vector network analyzer (VNA). A sharp tip extending from the inner conductor of the coaxial cavity resonator is fed by a microwave source to form a near field probe in order to analyze the sample to be tested. The distance between the probe tip and the surface or substrate of the sample is kept constant while the entire sample to be analyzed is "scanned". Changes in the resonance frequency of the coaxial cavity resonator fr and reflection, or transmission coefficients S11, S21 respectively are measured and recorded using a computing system. These parameters are dependent on the local electromagnetic properties of the sample. By plotting these measured quantities with respect to the probe tip position, a dielectric map can be obtained, providing information about the properties of the sample. In this study, we implemented a set-up of a home-made NSMM in order to take full advantage of its potential. Several simulation tests of the coaxial cavity resonator and the tip-sample interaction were done, in order to achieve a high spatial resolution of the properties at a wide range of frequencies. The spatial resolution is higher when a very sharp tip is employed, obtained by electrochemical etching of a tungsten wire with diameters below 1micron. Thus, we show that the exploitation of the developed home-made near-field microscope should allow us to characterize some semiconductor samples at high-frequency range from 1GHz up to 20GHz. In a second approach, we were able to combine successfully a commercial Atomic Force Microscopy with NSMM technique. A comparison between the results obtained by both techniques was our major objective. In particular, some applications of NSMM were suggested, such as the automatization of NSMM platform using the nanopositioner system with high precision. VII The results obtained in this work show that the proposed techniques are convenient in terms of the sensitivity of the measurements and the range of operating frequency according to the state of the art. In addition, these techniques become an important metrology tool for the characterization of materials, especially semiconductors, in the field of micro-nano electronics.

[es] Las técnicas de microscopía de barrido de microondas de campo cercano (Near-field Scanning Microwave Microscopy, NSMM) suponen un desarrollo muy notable en el campo de la Nanotecnología, ya que son herramientas evolucionadas, dedicadas a la caracterización de materiales. Estos métodos ofrecen la posibilidad de caracterizar la superficie y la subsuperficie de los materiales a escala nanométrica, utilizando mediciones en los modos sin contacto, no invasivas y las más importantes no destructivas. La técnica NSMM comprende una cavidad coaxial resonante de microondas conectada a un analizador vectorial de red. Una punta afilada que se extiende desde el conductor interno de la cavidad es alimentada por una fuente de microondas formando así una sonda de campo cercano para analizar la muestra situada bajo la misma. Mientras la distancia entre la punta y la superficie de la muestra o el sustrato se mantiene constante, la muestra entera a analizar "es barrida" por la punta y los cambios en la frecuencia de resonancia de la cavidad coaxial fr y el coeficiente de reflexión, o de transmisión ( S11 , S21 respectivamente), se miden y registran usando un sistema informático. Por lo tanto, estos parámetros dependen localmente de la composición y de las propiedades electromagnéticas en la muestra. Al representar estas cantidades medidas con respecto a la posición de la punta, se puede obtener un mapa de las propiedades electromagnéticas (composición, constante dieléctrica, etc.) de la muestra analizada. En este estudio, se ha implementado físicamente un sistema de microscopía de microondas de campo cercano, y se ha utilizado para estudiar diferentes muestras semiconductoras. Se realizaron varias pruebas de simulación del resonador de cavidad coaxial y la interacción entre la punta y la muestra, con el fin de fijar las condiciones geométricas y de diseño del sistema que permitiesen lograr una resolución espacial muy alta en un amplio rango de frecuencias. Esta resolución espacial es muy elevada si se utiliza una punta muy afilada. En nuestro caso se utilizó un ataque electroquímico de un hilo de tungsteno para obtener puntas con diámetros inferiores a 1 micra. De esta forma, hemos demostrado que la técnica de microscopía de microondas de campo cercano implementada en nuestro laboratorio nos permite caracterizar muestras semiconductoras en el rango de frecuencias de 1 GHz hasta 20 GHz . En una implementación diferente de la técnica NSMM hemos usado un microscopio de fuerza atómica (AFM) comercial al que se le ha adaptado un microstrip y una analizador vectorial de redes para obtener imágenes NSMM de diferentes muestras semiconductoras. Una comparación entre los resultados obtenidos por ambas técnicas fue nuestro principal objetivo. En particular, se sugirieron algunas aplicaciones de NSMM, como la automatización de la plataforma NSMM que utiliza el sistema de nanoposición con alta precisión. Los resultados obtenidos en este trabajo muestran que las técnicas propuestas son convenientes en términos de rango de operación de frecuencia y sensibilidad de las mediciones según el estado de la técnica. Además, estas técnicas se convirtieron en una importante herramienta de metrología para la caracterización nanométrica de materiales, especialmente semiconductores, en el campo de la micro-nanoelectrónica.