Name: Utilisation de la microscopie à balayage laser pour déterminer l’électromigration dans le disiliciure de molybdène (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-05-23T14:10:00.000+00:00
Duration: 9 min 41 s
Description: Découvrez la microscopie à balayage laser pour étudier l'électromigration dans le disiliciure de molybdène. Cette méthode rapide mesure la charge ionique effective et l'énergie d'activation sans préparation complexe des échantillons.

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<ol><li>Somaiah, N., Kumar, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inverse+blech+length+phenomenon+in+thin-film+stripes%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+Appl%22%5BJournal%5D)">Inverse blech length phenomenon in thin-film stripes.</a> Phys Rev Appl. 10 (5), 054052(2018).</li>
<li>Huynh, Q. T., Liu, C. Y., Chen, C., Tu, K. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromigration+in+eutectic+SnPb+solder+lines%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Phys%22%5BJournal%5D)">Electromigration in eutectic SnPb solder lines.</a> J Appl Phys. 89 (8), 4332-4335 (2001).</li>
<li>Lee, T. Y., Tu, K. N., Kuo, S. M., Frear, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromigration+of+eutectic+SnPb+solder+interconnects+for+flip+chip+technology%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Phys%22%5BJournal%5D)">Electromigration of eutectic SnPb solder interconnects for flip chip technology.</a> J Appl Phys. 89 (6), 3189-3193 (2001).</li>
<li>Lee, T. Y., Tu, K. N., Frear, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromigration+of+eutectic+SnPb+and+SnAg3.8Cu0.7+flip+chip+solder+bumps+and+under-bump+metallization%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Phys%22%5BJournal%5D)">Electromigration of eutectic SnPb and SnAg3.8Cu0.7 flip chip solder bumps and under-bump metallization.</a> J Appl Phys. 90 (9), 4502-4508 (2001).</li>
<li>Ho, C. E., Hsieh, W. Z., Yang, C. H., Lee, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+study+of+electromigration+in+Sn+blech+structure%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Surf+Sci%22%5BJournal%5D)">Real-time study of electromigration in Sn blech structure.</a> Appl Surf Sci. 388, 339-344 (2016).</li>
<li>Chang, Y. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Study+of+electromigration-induced+formation+of+discrete+voids+in+flipchip+solder+joints+by+in-situ+3D+laminography+observation+and+finite+element+modeling%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Mater%22%5BJournal%5D)">Study of electromigration-induced formation of discrete voids in flipchip solder joints by in-situ 3D laminography observation and finite element modeling.</a> Acta Mater. 117, 100-110 (2016).</li>
<li>Besser, P. R., Madden, M. C., Flinn, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+situ+scanning+electron+microscopy+observation+of+the+dynamic+behavior+of+electromigration+voids+in+passivated+aluminum+lines%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Phys%22%5BJournal%5D)">In situ scanning electron microscopy observation of the dynamic behavior of electromigration voids in passivated aluminum lines.</a> J Appl Phys. 72 (8), 3792-3797 (1992).</li>
<li>Doan, J. C., Lee, S. -H., Bravman, J. C., Flinn, P. A., Marieb, T. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Void+nucleation+on+intentionally+added+defects+in+Al+interconnects%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Phys+Lett%22%5BJournal%5D)">Void nucleation on intentionally added defects in Al interconnects.</a> Appl Phys Lett. 75 (5), 633-635 (1999).</li>
<li>Kelly, M. B., Niverty, S., Chawla, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromigration+in+bi-crystal+pure+Sn+solder+joints%3A+elucidating+the+role+of+grain+orientation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Alloys+Compd%22%5BJournal%5D)">Electromigration in bi-crystal pure Sn solder joints: elucidating the role of grain orientation.</a> J Alloys Compd. 818, 152918(2020).</li>
<li>Influences of the microstructure on the drift velocity of electromigrating aluminum through molybdenum disilicide thin films. Schädel, M., Baldauf, J. SMSI 2021 Conference - Sensor and Measurement Science International, , (2021).</li>
<li>Straub, A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aStraub%2C+A+%22Factors+Influencing+the+Critical+Product+in+Electromigration%22">Factors Influencing the Critical Product in Electromigration</a>. , University of Stuttgart, Stuttgart. (2000).</li>
<li>Scorzoni, A., Neri, B., Caprile, C., Fantini, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromigration+in+thin-film+interconnection+lines%3A+models%2C+methods+and+results%5BTitle%5D)+AND+%22Mater+Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Electromigration in thin-film interconnection lines: models, methods and results.</a> Mater Sci Rep. 7 (4-5), 143-220 (1991).</li>
<li>Verma, S. K., Raynaud, G. M., Rapp, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hot-stage+scanning+electron+microscope+for+high-temperature+in-situ+oxidation+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Oxid+Met%22%5BJournal%5D)">Hot-stage scanning electron microscope for high-temperature in-situ oxidation studies.</a> Oxid Met. 15 (5/6), 471-483 (1981).</li>
<li>Heard, R., Huber, J. E., Siviour, C., Edwards, G., WilliamsonBrown, E., Dragnevski, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+investigation+into+experimental+in+situ+scanning+electron+microscope+%28SEM%29+imaging+at+high+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Rev+Sci+Instrum%22%5BJournal%5D)">An investigation into experimental in situ scanning electron microscope (SEM) imaging at high temperature.</a> Rev Sci Instrum. 91 (6), 063702-063814 (2020).</li>
</ol>

L’électromigration est la migration d’ions métalliques causée par le courant. Lors de l’électromigration, une force <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq01.jpg" style="margin: auto;"> agit sur l’ion métallique.
La force <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq01.jpg" style="margin: auto;"> exercée sur un ion à l’intérieur d’une ligne conductrice testée sans couche d’encapsulation peut être calculée comme suit :
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq02.jpg" style="margin: auto;"> 
Avec Z* étant la charge ionique effective pour l’ion se déplaçant, étant la charge d’un électron et <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq03.jpg" style="margin: auto;"> étant le champ électrique1. Pour un conducteur <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq04.jpg" style="margin: auto;"> métallique avec la résistivité spécifique ρ et la densité <img alt="Equation 18" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq19.jpg" style="margin: auto;">de courant .
Z* dépend de l’espèce ionique et du matériau de la ligne testée. Sa valeur indique l’intensité de l’électromigration, et son signe indique la direction du mouvement de l’ion en question.
Cette force fait bouger les atomes et les transporte dans la ligne métallique. En utilisant la relation entre la vitesse <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq05.jpg" style="margin: auto;"> des ions et la force <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq06.jpg" style="margin: auto;"> motrice et la relation de Nernst-Einstein pour la mobilité des ions <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq07.jpg" style="margin: auto;">, le flux atomique (nombre d’atomes par unité de temps par unité de surface transportée par électromigration) <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq08.jpg" style="margin: auto;"> peut être calculé comme suit :
<img alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq09.jpg" style="margin: auto;"> 
Avec N étant la densité des atomes du réseau, le coefficient de diffusion D, k étant la constante de Boltzmann et T la température absolue2.
Le volume électromigré peut être décrit comme 2,3,4 :
V = ΩJEMà
Avec A étant l’aire de section efficace du conducteur, Ω étant le volume atomique et t étant le temps d’électromigration.
Pour les conduites encapsulées sous test, un composant supplémentaire en fonction de la contrainte mécanique doit être pris en compte :
<img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq10.jpg" style="margin: auto;"> 
Avec σxx étant la contrainte normale sur la longueur de l’échantillon et x étant la coordonnée sur la longueur de la ligne sous test1. Comme cela a été montré dans d’autres publications, cela donne5 :
<img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq11.jpg" style="margin: auto;"> 
L’électromigration générant des contraintes est un phénomène bien connu dans les lignes à l’état solide testées.
Si <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq01.jpg" style="margin: auto;"> = 0 alors le transport <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq08.jpg" style="margin: auto;"> de masse = 0 (et V = 0), le produit critique de longueur l et de densité de courant pour le début de l’électromigration peut être lié aux paramètres des matériaux comme suit1 :
<img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq12.jpg" style="margin: auto;"> 
Ce produit critique est d’une grande importance dans la conception de composants ou de circuits électriques car les lignes de longueurs plus courtes que la longueur critique, également appelée longueur de Blech, sont immortelles. Dans le protocole ci-dessous, la détermination de (Ij)c est indiquée. Si les autres paramètres sont connus, Z* en tant que quantité de matière importante peut être calculé.
Les méthodes publiées précédemment pour la mesure du volume électromigré utilisent le MEB, la microscopie électronique en transmission (MET) ou la microtomographie à rayons X (X)3,4,6,7,8,9.
L’utilisation de ces instruments implique une préparation délicate des échantillons, comme l’application d’un film métallique mince supplémentaire sur des surfaces ayant une résistivité élevée afin de réduire l’accumulation de charges sur la surface lors du balayage par faisceau d’électrons.
La couche supplémentaire à la surface peut causer des problèmes, tels que la modification du comportement d’électromigration en modifiant la contrainte mécanique à l’interface. L’accumulation de charge, en revanche, peut provoquer une dérive virtuelle de l’échantillon lors d’un balayage, rendant les données inutiles.
Le fonctionnement du MEB, TEM est également plus long et plus coûteux que l’utilisation d’un microscope à balayage laser. L’utilisation du microscope à balayage laser facilite l’étude des raies testées à des températures plus élevées. Pour les MEB, il existe également des étages de chauffage qui ne sont pas facilement disponibles pour tous les MEB, qui sont coûteux et qui sont souvent fabriqués sur mesure.
Avec un microscope à balayage laser, l’incertitude de mesure des volumes peut être dans la même plage que pour les MEB, à condition d’utiliser un équipement approprié et de prendre soin des conditions de mesure.
Lors du balayage de la surface, plusieurs valeurs sont mesurées pour chaque point, ce qui permet d’obtenir une haute résolution. En raison du principe de balayage du microscope à balayage laser, la limite de la méthode n’est pas égale à la limite de diffraction. Cela permet de mesurer des structures d’une taille latérale d’environ 120 nm.
Par rapport aux mesures MEB, la hauteur des structures peut être mesurée plus facilement et plus précisément avec beaucoup moins d’efforts. La détermination de la hauteur à l’aide d’un MEB peut utiliser la mesure de la hauteur de plusieurs intersections après les avoir préparées avec un faisceau d’ions focalisés (FIB). Le FIB peut provoquer une abrasion à proximité. En raison de ces préparations, le volume d’un vide ou d’une butte peut ne pas être représenté de manière adéquate par les mesures MEB, ce qui permet d’obtenir des mesures de volume des deux méthodes ayant une précision similaire.
Étant donné qu’il fonctionne dans des conditions d’air ambiant, il est possible d’opérer plus rapidement, à moindre coût et de manière plus polyvalente qu’en utilisant un MEB ou un TEM.
La méthode décrite ici peut être utilisée si l’oxydation du matériau pendant la mesure peut être évitée. L’oxydation peut se produire à des températures élevées en raison de l’auto-échauffement des conduites testées. Sinon, à l’aide d’un MEB ou en balayant la ligne sous les essais, il est recommandé d’appliquer d’abord la géométrie de la région d’intérêt, puis d’appliquer une contrainte d’électromigration dans une chambre sous vide, et enfin de balayer la géométrie de la ligne sous les tests de la région d’intérêt pour la deuxième fois.
Si l’échantillon est déplacé pour être soumis à une contrainte dans un environnement différent, il faut veiller à aligner l’échantillon avant et après la contrainte dans la même direction. L’alignement élimine la nécessité de corriger les images numérisées pour le retournement. Cela donne généralement des résultats plus précis que la correction du virage par un logiciel.
Cette méthode utilise des échantillons préparés et comprend les balayages laser initiaux, en stressant les échantillons dans des conditions prédéterminées et en effectuant des deuxièmes balayages laser des mêmes régions. À partir de ces balayages, les volumes électromigrés de plusieurs échantillons sont déterminés par soustraction des deux balayages laser. À l’aide des données volumiques de plusieurs échantillons, l’interception de la ligne de meilleur ajustement pour différentes longueurs est déterminée. Cette interception est la longueur de Blech dans les conditions utilisées dans l’expérience. La méthode présente des avantages lorsqu’il s’agit d’étudier un matériau électriquement conducteur à haute résistivité ou un matériau affecté négativement par la préparation de l’échantillon nécessaire pour les autres méthodes.
Les géométries des lignes testées pour les essais d’électromigration varient considérablement en fonction de la technique de mesure utilisée. L’utilisation d’un microscope à balayage laser n’est pas limitée aux lignes uniques testées d’une largeur de plusieurs μm10 , mais peut être utilisée pour toutes les structures dans lesquelles les changements de volume causés par l’électromigration sont étudiés, comme les structures de Blech.

<table><tbody><tr><td>Source de courant/2602B Compteur de source système</td><td>Keithley</td><td>2602B</td><td>Tout type de source de courant peut être utilisé.</td></tr><tr><td>Gestionnaire de paquets JKI VI</td><td>NI</td><td>781838-35</td><td>https://www.ni.com/de-de/shop/product/jki-vi-package-manager.html ? srsltid=AfmBOorzYPY4B8 hlGIUIYl3PJoBwb8o8PeV MsBfM9YcFasnBIhEWwBpd</td></tr><tr><td>Labview 2024 Q1 Full</td><td>NI</td><td>784522-35</td><td>Option logicielle d’évaluation (https://www.ni.com/de-de/shop/product/labview.html?partNumber=784522-35)</td></tr><tr><td>Labview 2024 Q1 Pro</td><td>NI</td><td>784584-35</td><td>Option logicielle d’évaluation (https://www.ni.com/de-de/shop/product/labview.html?partNumber=784522-35)</td></tr><tr><td>Microscope à balayage laser série VK-X200</td><td>Keyence</td><td></td><td>VK-X200 n’est plus disponible à l’achat. Option disponible VK-X3100. Microscope à balayage laser avec une longueur d’onde de 408 nm.</td></tr><tr><td>Module de développement NI</td> Vision <td>NI</td><td>788427-35</td><td>https://www.ni.com/de-de/shop/product/vision-development-module.html?srsltid=AfmBOoq2S8kYVmV1CK6 xSovMHTELtQHE2neD oM2RrEnibd2AuyzkWvuS</td></tr><tr><td>Objectif objectif, CF Plan Apo 150x/ 0.95 ; &infin ;/0 EPI ; OFN25 WD 0.2</td><td>Nikon</td><td>BZ10123016</td><td>https://spwindustrial.com/nikon-cf-plan-apo-150x-0-95-0-wd-0-2mm-epi-objective/</td></tr> <tr><td>VK Analyse-Modul Version 3.3.0.0</td><td>Logiciel Keyence</td><td></td><td>Analytics pris en charge par le microscope à balayage laser. N’est plus disponible à l’achat. Le nouveau microscope à balayage laser utilise un logiciel plus récent.</td></tr><tr><td>VK Viewer Version 2.2.0.0</td> Logiciel de mesure de <td>cléence</td><td></td><td>pris en charge par le microscope à balayage laser. N’est plus disponible à l’achat. Le nouveau microscope à balayage laser utilise un logiciel plus récent.</td></tr></tbody></table>

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

Using Laser Scanning Microscopy to Determine Electromigration in Molybdenum Disilicide

La figure 1 montre le schéma de la géométrie d’une structure de test, et la figure 2 montre le schéma du flux de travail des mesures nécessaires pour obtenir un point de données. Pour étudier l’influence de la longueur et de l’existence et de la valeur numérique de la longueur de la ligne testée nécessaire au début de l’électromigration, le protocole susmentionné a été utilisé pour obtenir des données pour plusieurs lignées testées de différentes longueurs (par exemple, 120 μm, 540 μm et 680 μm) constituées de disiliciure de molybdène et encapsulées par une couche d’oxyde de silicium à haute température. Toutes les conduites testées ont été fabriquées de la même manière et sollicitées pendant la même durée de 7 min dans des conditions d’air ambiant à température ambiante (23 °C) avec un courant constant sans rétrécissement de la conduite testée pendant la contrainte, ce qui a donné une densité de courant constante de 2,26 ×10 10 A /m2, 3,25 × 1010 A/m2 ou 3,44 ×10 10 A /m2.
Dans les structures d’essai utilisées (lignes MoSi2 encapsulées), seule la zone de contact de MoSi2 avec l’aluminium a montré des changements de volume. Les expériences précédentes n’ont montré aucune saillie d’aucune sorte à travers l’encapsulation.
Les tailles latérales de tous les monticules évalués avec cette méthode étaient supérieures à la taille de 200 nm, bien au-dessus de la résolution latérale du microscope à balayage laser.
V = const.lwh
L’incertitude maximale du volume mesuré peut être estimée par la loi de propagation de la covariance.
<img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq13.jpg" style="margin: auto;">
L étant la longueur, w la largeur et h la hauteur. Avec les incertitudes de mesure des dimensions individuelles Δl = 50 nm, Δw = 50 nm et Δh = 12 nm. Les incertitudes de la longueur et de la largeur sont prises comme les dimensions d’un pixel. L’incertitude de la hauteur de Δh = 12 nm a été mesurée par MEB sur la plus petite butte détectable par microscope à balayage laser et est conforme à l’incertitude indiquée par le fabricant.
La hauteur des buttes (comme le montre la figure 3) est généralement de l’ordre de 190 nm. Les plus petites buttes correctement détectables ont des hauteurs de l’ordre de 34 nm. Les longueurs et les largeurs sont généralement de l’ordre de 1 μm pour la plupart des buttes, comme le montre la figure 3.
Cela entraîne l’incertitude pour une seule butte avec une taille de butte typique à
<img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq14.jpg" style="margin: auto;">= 16 %
et pour qu’une petite butte soit
<img alt="Equation 15" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq15.jpg" style="margin: auto;">= 45 %.
Avec la méthode montrée dans ce protocole, le volume est additionné pour plusieurs buttes. Les valeurs typiques de la quantité de buttes additionnées dans un échantillon sont d’environ 9, comme le montre la figure 3.
Cela fait que l’incertitude est :
<img alt="Equation 16" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq16.jpg" style="margin: auto;">
Si seuls des buttes de taille moyenne sont présentes dans l’échantillon
et
<img alt="Equation 17" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq17.jpg" style="margin: auto;">
si toutes les buttes présentes dans l’échantillon sont extrêmement petites.
En réalité, des buttes de petite taille et de taille typique sont présentes dans les échantillons, et la quantité de buttes varie légèrement entre les échantillons, ce qui fait que l’incertitude se situe entre 5 % et 15 % selon la taille et le nombre exacts des buttes.
Comme on peut le voir sur les résultats représentatifs présentés dans ce travail, la valeur du volume électromigré augmente avec l’augmentation de la longueur de la ligne testée. Le volume électromigré augmente également si des conditions de contrainte plus fortes, par exemple des valeurs de densité de courant plus élevées, sont utilisées.
Si toutes les données volumiques indépendantes de la longueur de la ligne testée sont nulles, des conditions de contrainte plus fortes (par exemple, des températures plus élevées, un temps de contrainte plus long, des densités de courant plus élevées ou une combinaison de ceux-ci) sont nécessaires pour le début de l’électromigration. Des conditions de stress plus fortes doivent être utilisées dans d’autres expériences.
La figure 3 montre une région d’intérêt avant la contrainte de courant sur le côté gauche et après la contrainte de courant au milieu. Le côté droit de la figure 3 met en évidence les buttes après le stress actuel. La figure 3 montre que de nouvelles buttes se sont formées et que la croissance des protubérances a été présente avant la contrainte actuelle.
La figure 4 montre les résultats positifs de l’augmentation du volume électromigré avec l’augmentation de la longueur, y compris une ligne exponentielle de meilleur ajustement, y compris tous les points de données. La figure 4 montre également les résultats pour les longueurs plus courtes utilisées pour déterminer l’interception de la droite linéaire de meilleur ajustement avec l’axe des x.
La figure 5 montre des données réussies montrant que le volume électromigré augmente avec une augmentation de la densité de courant, la longueur étant maintenue constante à 120 μm et que la densité de courant varie dans la plage où le début de l’électromigration a été observé dans les expériences précédentes. La figure 5 montre également l’influence de l’encapsulation de l’oxyde de silicium à haute température. Deux épaisseurs différentes d’oxyde de silicium à haute température (cercles remplis : 60 nm, cercles non remplis : 20 nm) donnent deux valeurs différentes pour le début de l’électromigration en ce qui concerne la densité de courant. Ceci est causé par la contrainte mécanique des couches d’encapsulation.
La figure 6 montre des données qui pourraient être utilisées pour obtenir une première estimation des paramètres d’électromigration dans le matériau. Pour obtenir de meilleurs résultats, il faut acquérir davantage de données avec des longueurs comprises entre 150 μm et 500 μm.
La figure 7 montre des données sous-optimales, qui nécessiteraient de tester des lignes testées dont la longueur est comprise entre 120 μm et 260 μm, car il pourrait y avoir des longueurs supérieures à 120 μm ayant également un volume électromigré de 0. S’il y a une diminution du volume avec une augmentation de la longueur de la structure de test, certaines données sont incorrectes. Très probablement à cause d’erreurs dans l’évaluation du volume, telles que des erreurs dans la détermination de l’échelle de hauteur ou des erreurs dans la recherche du bord des buttes. Si tel est le cas, il est possible de réexaminer l’évaluation de l’image concernée et de la réévaluer pour aller au fond des choses.
Des données erronées peuvent également être dues au fait que la structure de test n’a pas refroidi à température ambiante pour le deuxième balayage. L’analyse à nouveau de la même zone et l’utilisation de la nouvelle analyse pour l’évaluation constituent la seule option permettant de résoudre le problème. Si ce problème persiste après la réévaluation et la relecture de l’analyse, il n’est probablement pas causé par une erreur d’évaluation et pourrait être un effet réel du matériau utilisé.
Pour les longueurs légèrement supérieures à la longueur critique, la ligne de meilleur ajustement peut être approximée par une ligne droite. Si la longueur des lignes testées augmente, la nature exponentielle de la ligne de meilleur ajustement devient visible.
L’intersection avec l’axe des x a été déterminée à 33,33 μm pour une contrainte avec une densité de courant de 3,25 ×10 10 A/m2 , ce qui donne (Ij)c = 1,08 × 106 A/m.
D’après les données de la figure 5 , l’interception a été déterminée à 3,49 ×10 10 A/m2 et 3,6 ×10 10 A /m2. La longueur de la ligne testée étant de 120 μm, on obtient des valeurs de 4,19 × 106 A/m et de 4,2 × 1010 A/m.
L’écart entre le produit critique mesuré résulte d’une augmentation de l’auto-échauffement des conduites testées et d’une augmentation de la densité de courant. La température des conduites testées augmente généralement avec l’augmentation de la densité de courant. Les températures des lignes testées d’une longueur de 120 μm soumises à une contrainte pendant 7 min ont été déterminées par mesure de la résistivité électrique pour des densités de courant de 2,65 ×10 10 A/m2, 3,24 × 1010 A/m2, 3,53 ×10 10 A/m2 et 3,85 ×10 10 A /m2 à 158 °C, 202 °C, 257 °C et 320 °C, respectivement. Une dépendance du produit critique à la température et à d’autres facteurs a été démontrée avant11.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig01.jpg"> 
Figure 1 : Schéma d’une géométrie de structure d’essai adaptée à l’étude des paramètres d’électromigration à l’aide d’un microscope à balayage laser. La boîte dorée est la ligne testée (dans cette œuvre réalisée en MoSi2), les boîtes argentées sont les alimentations électriques (dans cette œuvre en aluminium), et les pastilles de contact sont montrées comme des piles des boîtes argentées dans la région des fils de liaison (gris foncé). Les piles indiquent que les pastilles de contact ont une épaisseur de couche plus élevée que les alimentations électriques. Les petites boîtes argentées des deux côtés de la ligne testée sont les régions de contact électrique de l’alimentation électrique et de la ligne testée. Le bord sombre est censé symboliser cette région ayant une élévation plus basse en raison de l’ouverture de la couche d’encapsulation à cette partie pour permettre le contact électrique. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig01large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig02.jpg"> 
Figure 2 : Schéma du flux de travail des mesures nécessaires pour obtenir un point de données. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig02large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig03.jpg"> 
Figure 3 : Comparaison de la région d’intérêt avant et après le stress actuel. Comparaison de la région d’intérêt (dans ce travail, le contact électrique de l’aluminium avec la ligne testée) avant la contrainte de courant (à gauche) et après la contrainte de courant (au milieu) avec les buttes causées par l’électromigration mises en évidence sur le côté droit. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig03large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig04.jpg"> 
Figure 4 : Résultats positifs du volume électromigré des régions de contact du côté de la cathode en fonction de la longueur de la ligne testée pour les lignes MoSi2. Données représentatives (résultats positifs) du volume électromigré des régions de contact du côté de la cathode en fonction de la longueur de la ligne testée pour les lignes MoSi2 encapsulées avec de l’oxyde de silicium haute température de 60 nm, contrainte dans des conditions d’air ambiant pendant 7 min avec une densité de courant de 3,25 ×10 10 A/m2. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig04large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig05.jpg"> 
Figure 5 : Résultats positifs du volume électromigré des régions de contact du côté de la cathode en fonction de la densité de courant pour les lignes encapsulées testées en MoSi2. Données représentatives (résultats positifs) du volume électromigré des régions de contact du côté de la cathode en fonction de la densité de courant pour les lignes encapsulées sous test en MoSi2 pendant 7 min de contrainte dans des conditions d’air ambiant. Les cercles remplis montrent les données des raies MoSi2 sous test encapsulées avec de l’oxyde de silicium haute température de 60 nm. Les cercles non remplis montrent les données des raies MoSi2 testées encapsulées avec de l’oxyde de silicium haute température de 20 nm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig05large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig06.jpg"> 
Figure 6 : Données valides. Données représentatives (les données peuvent être utilisées) du volume électromigré des régions de contact du côté de la cathode en fonction de la longueur de la ligne testée pour les lignes MoSi2 encapsulées avec de l’oxyde de silicium haute température de 60 nm, contrainte dans des conditions d’air ambiant pendant 7 min avec une densité de courant de 2,56 ×10 10 A/m2. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig06large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig07.jpg"> 
Figure 7 : Données sous-optimales. Données représentatives (données sous-optimales) du volume électromigré des régions de contact du côté de la cathode en fonction de la longueur de la ligne testée pour les lignes MoSi2 encapsulées avec de l’oxyde de silicium haute température de 20 nm, sollicitées dans des conditions d’air ambiant pendant 7 minutes avec une densité de courant de 3,44 ×10 10 A/m2. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig07large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
Fichier supplémentaire de codage 1 : Laserscan_1.vi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/Laserscan_1.vi" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.</a>

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

With increasing the current density and decreasing the size of chips electromigration becomes more and more important. Electromigration is the movement of ...

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