Uso de microscopía de barrido láser para determinar la electromigración en disiliciuro de molibdeno

El alcance de mi investigación es determinar los fenómenos de electromigración en el disiliciuro de molibdeno y observar los factores que influyen, como la longitud de la línea bajo prueba y el material encapsulante en los parámetros de carga iónica efectiva y energía de desactivación. El desafío experimental actual radica en expandir este método a temperaturas más altas. En comparación con otras técnicas, nuestro protocolo utiliza un microscopio de barrido láser. Otras técnicas suelen utilizar un microscopio electrónico de barrido. Para las mediciones con el microscopio electrónico de barrido, generalmente tiene una preparación de muestra que podría influir en la energía de activación medida y la carga de iones efectiva medida, por lo que en nuestro caso, no necesitamos esta preparación de muestra elaborada. Esto también lo hace más rápido. Nos centraremos en tener una investigación de la carga iónica efectiva en el disiliciuro de molibdeno a temperaturas elevadas, y también en investigar la energía de activación del disiliciuro de molibdeno a temperaturas elevadas y el disiliciuro de molibdeno no dopado dopado con diferentes especies dopantes, y también veremos los cambios de los vacíos generados artificialmente en diferentes materiales.

[Instructor] Para comenzar, encienda el microscopio de escaneo láser y abra el software de medición y análisis. Con un soporte de muestras adecuado, asegure la muestra para que permanezca fija en la platina del microscopio durante el escaneo. Prepare una fuente de corriente precisa y los cables necesarios para la conexión eléctrica y ajuste la altura de la platina del microscopio. Ahora, coloque la muestra en el portamuestras bajo el microscopio de escaneo láser. Alinee la muestra paralela a la mesa del microscopio y fíjela en su lugar para evitar cualquier movimiento durante las mediciones. Conecte la toma de corriente de la fuente de corriente a la muestra o al soporte de muestras según la configuración. Confirme que los cables de unión todavía estén unidos a la muestra mediante inspección óptica. Ajuste la diferencia de altura entre la lente del objetivo y la muestra para enfocar la región de interés utilizando la lente del objetivo de menor aumento. Utilice el enfoque manual o haga clic en el enfoque automático en la ventana de observación del software de medición. Cambie la lente del objetivo a un aumento más alto y vuelva a enfocar la región de interés. Continúe este proceso hasta que la región de interés sea claramente visible con el aumento más alto, como 150X, en la ventana de observación. Establezca herramientas, medición y recuento promedio en cuatro, luego haga clic en opciones seguidas de guardado automático, seleccione una carpeta de destino de guardado, ingrese un prefijo de nombre de archivo y una muestra, y haga clic en Aceptar. Abra la ventana de medición, seleccione el modo experto y elija la configuración de medición seguida de perfil de superficie, superfino 2048 por 1536 y alta precisión. Para aumentar la distancia entre la lente del objetivo y la muestra, haga clic en las flechas hacia arriba hasta que toda la superficie aparezca negra en la ventana y, a continuación, haga clic en establecer POS superior. A continuación, disminuya la distancia con las flechas hacia abajo hasta que la superficie completa sea visible y continúe hasta que la superficie se vuelva negra nuevamente, luego haga clic en establecer POS inferior. Haga clic en ganancia automática y luego inicie la medición para comenzar a escanear la superficie. Aumente la distancia entre el objetivo y la muestra en varios milímetros hasta un centímetro utilizando las flechas hacia arriba para desenfocar el láser antes de estresar la muestra. Aplique la tensión de corriente utilizando las condiciones predeterminadas, como la densidad de corriente y el tiempo, y luego detenga el flujo de corriente después del tiempo especificado. De tres a cinco minutos después de aplicar la tensión actual, enfoque el microscopio de barrido láser en la región de interés cuando la muestra vuelva a la temperatura ambiente. Continúe enfocando hasta que la muestra ya no cambie su enfoque por sí sola para asegurarse de que no haya desviaciones en la medición de la superficie debido a cambios de temperatura. Escanee la misma región que se escaneó antes de la tensión actual utilizando exactamente la misma configuración que se usó anteriormente. Abra el software de análisis y haga clic en archivo y abrir, luego busque el archivo correcto. Si el archivo ya está abierto, proceda a corregir la inclinación de las muestras después de seleccionar la imagen de proceso y la inclinación correcta para iniciar la ventana de corrección de inclinación. En la ventana de corrección, configure la imagen de visualización en láser más óptica y elija el método de corrección inclinación plana tres puntos para mostrar tres puntos en la imagen. Mueva la línea de guía para que la mayor parte de cada línea quede en el fondo y ajuste los tres puntos cercanos a la región de interés. A continuación, mueva los tres puntos para que el plano representado por dos líneas rectas en las secciones transversales se alinee con el fondo. Seleccione no ajustar los datos de altura cero de desplazamiento y ajuste automático del rango de altura, luego haga clic en ejecutar, seguido de cerrar para aplicar las correcciones. Para abrir la ventana de recorte, haga clic en procesar imagen y recorte. Elija el ancho y alto de recorte de acuerdo con la región de interés y ajuste el rectángulo de selección para abarcar toda la región de interés. Guarde la imagen corregida y recortada y haga clic en archivo y localice el archivo correcto. Para exportar la región de interés conservando la información tridimensional, haga clic en archivo, seguido de los datos CAD 3D de salida para abrir la ventana de parámetros de salida. Establezca la cantidad de omisión en uno, la precisión de visualización del número real en 10, la relación de zoom XY en X1 y mejore la altura al 100%, luego, elija la superficie y haga clic en establecer para confirmar la configuración. Seleccione los datos del grupo de puntos para guardar los datos etiquetados de forma única. Una vez completada la exportación, aparecerá una ventana de confirmación. Abra la versión del software y los paquetes de evaluación. Para iniciar el programa, haga clic en el icono de flecha. Navegue a la carpeta que contiene los archivos ASC después de hacer clic en abrir y seleccionar la ruta de guardado adecuada. Cargue los archivos ASC en el programa con el nombre de muestra correcto de la lista de selección. Asegúrese de que la opción de área esté seleccionada, luego haga clic en cruz, seguido de área. Con el ratón, seleccione un rectángulo en la superficie del sustrato para definir la escala de altura. Examine los dos histogramas de altura antes y después de la tensión actual, colocados junto a la imagen de la región de interés, y ajuste la selección para asegurarse de que ambos histogramas parezcan distribuidos normalmente y similares. Ahora, haga clic en el botón cero etiquetado como fondo para establecer esta altura como nivel de fondo. Elija un segundo rectángulo en una sección plana en la parte superior de la línea bajo prueba. Nuevamente, examine y ajuste el histograma para que parezcan distribuidos normalmente y lo más similares posible. Haga clic en línea bajo prueba, luego haga clic en aceptar para guardar este valor de altura. A continuación, haga clic en el icono de flecha nuevamente para volver a ejecutar el programa. Dibuje un rectángulo cerca del borde de un solo montículo o vacío en la imagen etiquetada como IMG compare con el botón izquierdo del mouse. Ajuste el rectángulo para que coincida estrechamente con el borde de la estructura utilizando la imagen ampliada, como la etiquetada como recorte relajado. Refine la región seleccionada para que el rectángulo abarque con precisión el montículo o vacío. Finalmente, haga clic en el botón Guardar junto a Comparación de IMG para guardar el volumen integral basado en la suma de píxeles. Los montículos formados después de la tensión de la corriente mostraron alturas típicamente de alrededor de 190 nanómetros, con los montículos más pequeños claramente detectables a 34 nanómetros y dimensiones laterales de aproximadamente un micrómetro. El volumen electromigrado aumentó con la longitud de la línea bajo prueba, como se muestra en la línea de tendencia exponencial en el gráfico. El volumen electromigrado aumentó con una mayor densidad de corriente, y dos espesores diferentes de encapsulación de óxido de silicio de alta temperatura mostraron diferentes puntos de inicio para la electromigración. A una densidad de corriente más baja de 2,56 veces 10 a la potencia de 10 amperios por metro cuadrado, los datos utilizables demostraron una tendencia creciente del volumen electromigrado con el aumento de la longitud de la línea.