Utilisation de la microscopie à balayage laser pour déterminer l’électromigration dans le disiliciure de molybdène

L’étendue de mes recherches consiste à déterminer les phénomènes d’électromigration dans le disiliciure de molybdène et à examiner les facteurs d’influence, tels que la longueur de la ligne testée et le matériau d’encapsulation, sur les paramètres de charge ionique effective et d’énergie de désactivation. Le défi expérimental actuel consiste à étendre cette méthode à des températures plus élevées. Par rapport à d’autres techniques, notre protocole utilise un microscope à balayage laser. D’autres techniques utilisent généralement un microscope électronique à balayage. Pour les mesures avec le microscope électronique à balayage, vous disposez généralement d’une préparation d’échantillon qui peut influencer l’énergie d’activation mesurée et la charge ionique effective mesurée, donc dans notre cas, nous n’avons pas besoin de cette préparation d’échantillon élaborée. Cela le rend également plus rapide. Nous nous concentrerons sur l’étude de la charge ionique effective dans le disiliciure de molybdène à des températures élevées, ainsi que sur l’étude de l’énergie d’activation du disiliciure de molybdène à des températures élevées et du disiliciure de molybdène non dopé dopé avec différentes espèces de dopants, et nous examinerons également les changements des vides générés artificiellement dans différents matériaux.

[Instructeur] Pour commencer, allumez le microscope à balayage laser et ouvrez le logiciel de mesure et d’analyse. À l’aide d’un porte-échantillon approprié, fixez l’échantillon de manière à ce qu’il reste fixé sur la platine du microscope pendant le balayage. Préparez une source de courant précise et les fils nécessaires pour la connexion électrique et ajustez la hauteur de la platine du microscope. Placez maintenant l’échantillon dans le porte-échantillon sous le microscope à balayage laser. Alignez l’échantillon parallèlement à la table du microscope et fixez-le en place pour éviter tout mouvement pendant les mesures. Connectez la prise électrique de la source de courant à l’échantillon ou au porte-échantillon en fonction de la configuration. Confirmez que les fils de liaison sont toujours attachés à l’échantillon par inspection optique. Ajustez la différence de hauteur entre l’objectif et l’échantillon pour faire la mise au point sur la zone d’intérêt à l’aide de l’objectif à faible grossissement. Utilisez la mise au point manuelle ou cliquez sur mise au point automatique dans la fenêtre d’observation du logiciel de mesure. Changez l’objectif pour un grossissement plus élevé et refaites la mise au point sur la région d’intérêt. Continuez ce processus jusqu’à ce que la région d’intérêt soit clairement visible au grossissement le plus élevé, tel que 150X, dans la fenêtre d’observation. Définissez outils, mesure et nombre moyen sur quatre, puis cliquez sur les options puis sur l’enregistrement automatique, sélectionnez un dossier de destination d’enregistrement, entrez un préfixe de nom de fichier et un échantillon, puis cliquez sur OK. Ouvrez la fenêtre de mesure, sélectionnez le mode expert et choisissez les paramètres de mesure suivis du profil de surface, de la super finesse 2048 par 1536 et de la haute précision. Pour augmenter la distance entre l’objectif et l’échantillon, cliquez sur les flèches vers le haut jusqu’à ce que toute la surface apparaisse noire dans la fenêtre, puis cliquez sur définir le point de vente supérieur. Ensuite, diminuez la distance à l’aide des flèches vers le bas jusqu’à ce que toute la surface soit visible et continuez jusqu’à ce que la surface redevienne noire, puis cliquez sur régler le point de vente inférieur. Cliquez sur gain automatique, puis démarrez la mesure pour commencer à scanner la surface. Augmentez la distance entre l’objectif et l’échantillon de plusieurs millimètres jusqu’à un centimètre à l’aide des flèches vers le haut pour défocaliser le laser avant de solliciter l’échantillon. Appliquez une contrainte de courant à l’aide des conditions prédéterminées, telles que la densité de courant et le temps, puis arrêtez le flux de courant après le temps spécifié. Trois à cinq minutes après l’application de la contrainte de courant, focalisez le microscope à balayage laser sur la région d’intérêt lorsque l’échantillon revient à température ambiante. Continuez à faire la mise au point jusqu’à ce que l’échantillon ne se déplace plus de lui-même pour éviter toute dérive de la mesure de surface due aux changements de température. Analysez la même région que celle qui a été scannée avant la contrainte actuelle en utilisant exactement les mêmes paramètres que ceux utilisés précédemment. Ouvrez le logiciel d’analyse et cliquez sur Fichier et ouvrez, puis localisez le bon fichier. Si le fichier est déjà ouvert, corrigez l’inclinaison des échantillons après avoir sélectionné l’image de traitement et Corriger l’inclinaison pour lancer la fenêtre de correction de l’inclinaison. Dans la fenêtre de correction, réglez l’image d’affichage sur laser plus optique et choisissez la méthode de correction plan incliner trois points pour afficher trois points sur l’image. Déplacez la ligne de guidage de sorte que la majeure partie de chaque ligne se trouve en arrière-plan et ajustez les trois points près de la région d’intérêt. Ensuite, déplacez les trois points de sorte que le plan représenté par deux lignes droites dans les coupes transversales s’aligne sur l’arrière-plan. Sélectionnez Ne pas ajuster les données de hauteur de décalage zéro et Ajuster automatiquement la plage de hauteur, puis cliquez sur Exécuter, puis sur Fermer pour appliquer les corrections. Pour ouvrir la fenêtre de rognage, cliquez sur Traiter l’image et le découpage. Choisissez la largeur et la hauteur d’élagage en fonction de la région d’intérêt, puis ajustez le rectangle de sélection pour englober l’ensemble de la région d’intérêt. Enregistrez l’image corrigée et rognée, cliquez sur Fichier et localisez le bon fichier. Pour exporter la région d’intérêt tout en préservant les informations tridimensionnelles, cliquez sur fichier, puis sur les données CAO 3D de sortie pour ouvrir la fenêtre des paramètres de sortie. Réglez le nombre de sauts sur un, la précision d’affichage des nombres réels sur 10, le rapport de zoom XY sur X1 et améliorez la hauteur à 100 %, puis choisissez la surface et cliquez sur définir pour confirmer les paramètres. Sélectionnez les données du groupe de points pour enregistrer les données étiquetées de manière unique. Une fois l’exportation terminée, une fenêtre de confirmation apparaîtra. Ouvrez la version du logiciel d’évaluation et des packages. Pour démarrer le programme, cliquez sur l’icône en forme de flèche. Accédez au dossier contenant les fichiers ASC après avoir cliqué sur Ouvrir et sélectionné le chemin d’enregistrement approprié. Chargez les fichiers ASC dans le programme avec le nom d’échantillon correct dans la liste de sélection. Assurez-vous que l’option de zone est sélectionnée, puis cliquez sur croix, puis sur zone. À l’aide de la souris, sélectionnez un rectangle sur la surface du substrat pour définir l’échelle de hauteur. Examinez les deux histogrammes de hauteur avant et après l’accentuation actuelle, positionnés à côté de l’image de la région d’intérêt, et ajustez la sélection pour vous assurer que les deux histogrammes apparaissent normalement distribués et similaires. Maintenant, cliquez sur le bouton zéro étiqueté comme arrière-plan pour définir cette hauteur comme niveau d’arrière-plan. Choisissez un deuxième rectangle sur une section plate au-dessus de la ligne testée. Encore une fois, examinez et ajustez l’histogramme pour qu’il apparaisse normalement distribué et aussi similaire que possible. Cliquez sur la ligne sous test, puis cliquez sur OK pour enregistrer cette valeur de hauteur. Ensuite, cliquez à nouveau sur l’icône de la flèche pour réexécuter le programme. Dessinez un rectangle près du bord d’une seule butte, ou un vide dans l’image étiquetée IMG compare à l’aide du bouton gauche de la souris. Ajustez le rectangle pour qu’il corresponde étroitement au bord de la structure à l’aide de l’image agrandie, telle que celle étiquetée recadrage détendu. Affinez la région sélectionnée de sorte que le rectangle englobe précisément la butte ou le vide. Enfin, cliquez sur le bouton Enregistrer à côté de IMG compare pour enregistrer le volume intégral en fonction de la somme des pixels. Les buttes formées après la contrainte du courant ont montré des hauteurs généralement d’environ 190 nanomètres, les plus petites buttes clairement détectables à 34 nanomètres et des dimensions latérales d’environ un micromètre. Le volume électromigré augmentait avec la longueur de la ligne testée, comme le montre la ligne de tendance exponentielle dans le graphique. Le volume électromigré augmentait avec une densité de courant plus élevée, et deux épaisseurs différentes d’oxyde de silicium encapsulé à haute température présentaient des points de déclenchement différents pour l’électromigration. À une densité de courant plus faible de 2,56 fois 10 à la puissance de 10 ampères par mètre carré, les données utilisables ont démontré une tendance à la hausse du volume électromigré avec l’augmentation de la longueur de la ligne.