Name: שימוש במיקרוסקופ סריקת לייזר לקביעת הגירה חשמלית בדיסיליציד מוליבדן (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-05-23T14:10:00.000+00:00
Duration: 9 min 41 s
Description: חקור תופעות גירה חשמלית בדיסיליציד מוליבדן באמצעות מיקרוסקופ סריקת לייזר. השיטה מאפשרת מדידת מטען יון אפקטיבי ואנרגיית הפעלה בטמפרטורות גבוהות ללא הכנת דגימה מורכבת.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

<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>

הגירה חשמלית היא נדידה של יוני מתכת הנגרמת על ידי זרם. במהלך הגירה חשמלית, כוח <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq01.jpg" style="margin: auto;"> פועל על יון המתכת.
ניתן לחשב את הכוח <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq01.jpg" style="margin: auto;"> על יון בתוך קו מוליך הנבדק ללא שכבת עטיפה כ:
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq02.jpg" style="margin: auto;"> 
כאשר Z* הוא מטען היונים האפקטיבי עבור היון הנע, הוא המטען של אלקטרון, והוא <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq03.jpg" style="margin: auto;"> השדה החשמלי1. עבור מוליך <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq04.jpg" style="margin: auto;"> מתכת עם ההתנגדות הספציפית ρ וצפיפות <img alt="Equation 18" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq19.jpg" style="margin: auto;">הזרם .
Z* תלוי במין היונים ובחומר הקו הנבדק. ערכו מציין את עוצמת ההגירה החשמלית, והסימן שלו מציין את כיוון תנועת היון המדובר.
כוח זה גורם לאטומים לנוע ולהיות מועברים בקו המתכת. באמצעות היחס בין מהירות <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq05.jpg" style="margin: auto;"> היונים לכוח <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq06.jpg" style="margin: auto;"> המניע ויחס נרנסט-איינשטיין לניידות היונים <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq07.jpg" style="margin: auto;">, ניתן לחשב את השטף האטומי (מספר האטומים ליחידת זמן ליחידת שטח המועבר על ידי הגירה חשמלית) <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq08.jpg" style="margin: auto;"> כ:
<img alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq09.jpg" style="margin: auto;"> 
כאשר N הוא הצפיפות של אטומי הסריג, מקדם הדיפוזיה D, k הוא קבוע בולצמן, ו-T הוא הטמפרטורה המוחלטת2.
ניתן לתאר את הנפח החשמלי כ-2,3,4:
V = ΩJEMב-
כאשר A הוא שטח החתך של המוליך, Ω הוא הנפח האטומי, ו-t הוא זמן ההגירה החשמלית.
עבור קווים עטופים הנבדקים, יש לקחת בחשבון רכיב נוסף בהתאם ללחץ המכני:
<img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq10.jpg" style="margin: auto;"> 
כאשר σxx הוא המתח הרגיל לאורך הדגימה ו-x הוא הקואורדינטות לאורך הקו הנבדק1. כפי שהוכח בפרסומים אחרים, התוצאה היא5:
<img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq11.jpg" style="margin: auto;"> 
הגירה חשמלית היוצרת מתח היא תופעה ידועה בקווי המצב המוצק הנבדקים.
אם <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq01.jpg" style="margin: auto;"> = 0 אז הובלת <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq08.jpg" style="margin: auto;"> המסה = 0 (ו- V = 0), המכפלה הקריטית של אורך l וצפיפות הזרם לתחילת ההגירה החשמלית יכולה להיות קשורה לפרמטרים של החומרים כדלקמן1:
<img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq12.jpg" style="margin: auto;"> 
למוצר קריטי זה יש חשיבות גבוהה בתכנון רכיבים או מעגלים חשמליים מכיוון שקווים שאורכם קצר מהאורך הקריטי, הנקראים גם אורך Blech, הם בני אלמוות. בפרוטוקול שלהלן מוצגת הקביעה של (Ij)c . אם הפרמטרים האחרים ידועים, ניתן לחשב Z* ככמות חומר חשובה.
שיטות שפורסמו בעבר למדידת נפח האלקטרו-מהגר משתמשות ב-SEM, מיקרוסקופ אלקטרונים שידור (TEM), או מיקרוטומוגרפיה של קרני רנטגן (X)3,4,6,7,8,9.
השימוש במכשירים אלה כרוך בהכנה עדינה של הדגימות, כגון מריחת סרט מתכת דק נוסף על משטחים בעלי התנגדות גבוהה על מנת להפחית את הצטברות המטענים על פני השטח במהלך סריקת אלומת אלקטרונים.
השכבה הנוספת על פני השטח עלולה לגרום לבעיות, כגון שינוי התנהגות ההגירה החשמלית על ידי שינוי הלחץ המכני בממשק. הצטברות מטען, לעומת זאת, עלולה לגרום לסחיפה וירטואלית של הדגימה במהלך סריקה, מה שהופך את הנתונים לחסרי תועלת.
פעולת SEM, TEM גם גוזלת זמן רב יותר ויקרה יותר מהשימוש במיקרוסקופ סריקת לייזר. השימוש במיקרוסקופ סריקת הלייזר מקל על חקירת הקווים הנבדקים בטמפרטורות גבוהות יותר. עבור SEMs, קיימים גם כמה שלבי חימום שאינם זמינים עבור כל ה-SEM, הם יקרים ולעתים קרובות הם בהתאמה אישית.
עם מיקרוסקופ סריקת לייזר, אי הוודאות במדידה של הנפחים יכולה להיות באותו טווח כמו עבור SEM, בתנאי שנעשה שימוש בציוד מתאים וטיפול קפדני בתנאי המדידה.
במהלך סריקת המשטח, נמדדים ערכים מרובים עבור כל נקודה, וכתוצאה מכך רזולוציה גבוהה. בגלל עקרון הסריקה של מיקרוסקופ סריקת הלייזר, גבול השיטה אינו שווה לגבול העקיפה. זה מאפשר מדידה של מבנים בגודל רוחבי של כ-120 ננומטר.
בהשוואה למדידות SEM, ניתן למדוד את גובה המבנים בקלות ובדייקנות רבה יותר בהרבה פחות מאמץ. קביעת הגובה עם SEM עשויה להשתמש במדידת הגובה של מספר צמתים לאחר הכנתם עם קרן יונים ממוקדת (FIB). ה-FIB עלול לגרום לשחיקה בסביבה. בגלל תכשירים אלה, ייתכן שנפח הריק או הגבעה לא יהיה מיוצג כראוי על ידי מדידות ה-SEM, וכתוצאה מכך מדידות הנפח של שתי השיטות בעלות דיוק דומה.
מכיוון שפועלים בתנאי אוויר סביבתיים, ניתן לפעול מהר יותר, זול יותר ורב-תכליתי יותר מאשר שימוש ב-SEM או TEM.
ניתן להשתמש בשיטה המתוארת כאן אם ניתן להימנע מחמצון החומר במהלך המדידה. חמצון יכול להתרחש בטמפרטורות גבוהות בגלל חימום עצמי של הקווים הנבדקים. אחרת, מומלץ להשתמש ב-SEM או לסרוק את הקו מתחת לבדיקות, תחילה את הגיאומטריה של אזור העניין, לאחר מכן להפעיל מתח הגירה חשמלית בתא מפונה, ולבסוף לסרוק את הקו תחת בדיקות גיאומטריה של אזור העניין בפעם השנייה.
אם הדגימה מועברת ללחץ בסביבה אחרת, יש להקפיד ליישר את הדגימה לפני ואחרי הלחץ באותו כיוון. יישור מבטל את הצורך לתקן את התמונות הסרוקות לצורך סיבוב. זה בדרך כלל נותן תוצאות מדויקות יותר מאשר תיקון הפנייה על ידי תוכנה.
שיטה זו משתמשת בדגימות מוכנות וכוללת את סריקות הלייזר הראשוניות, תוך הדגשת הדגימות בתנאים שנקבעו מראש וביצוע סריקות לייזר שניות של אותם אזורים. מסריקות אלה, הנפחים החשמליים של מספר דגימות נקבעים על ידי חיסור של שתי סריקות הלייזר. באמצעות נתוני הנפח של מספר דגימות, נקבע יירוט הקו המתאים ביותר לאורכים שונים. יירוט זה הוא אורך בלך בתנאים ששימשו בניסוי. לשיטה יתרונות כאשר חוקרים חומר מוליך חשמלי בעל התנגדות גבוהה או חומר המושפע לרעה מהכנת הדגימה הדרושה לשיטות האחרות.
הגיאומטריות של קווים הנבדקים לבדיקות הגירה חשמלית משתנות מאוד בהתאם לטכניקת המדידה בה נעשה שימוש. השימוש במיקרוסקופ סריקת לייזר אינו מוגבל לקווים בודדים הנבדקים ברוחב של כמה מיקרומטר10 , אלא יכול לשמש לכל המבנים בהם נחקרים שינויים בנפח הנגרמים על ידי הגירה חשמלית, כגון מבני Blech.

<table><tbody><tr><td>מקור נוכחי/2602B מד מקור מערכת</td><td>Keithley</td><td>2602B</td><td>ניתן להשתמש בכל סוג של מקור זרם.</td></tr><tr><td>JKI VI Package Manager</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>אפשרות תוכנת הערכה (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>אפשרות תוכנת הערכה (https://www.ni.com/de-de/shop/product/labview.html?partNumber=784522-35)</td></tr><tr><td>מיקרוסקופ סריקת לייזר מסדרת VK-X200</td><td>Keyence</td><td></td><td>VK-X200 אינו זמין עוד לרכישה. אפשרות זמינה VK-X3100. מיקרוסקופ סריקת לייזר באורך גל של 408 ננומטר.</td></tr><tr><td>NI Vision Development Module</td><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>עדשת אובייקטיבית, 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 גרסה 3.3.0.0</td><td>תוכנת Keyence</td><td></td><td>Analytics הנתמכת על ידי מיקרוסקופ סריקת הלייזר. אינו זמין עוד לרכישה. מיקרוסקופ סריקת לייזר חדש משתמש בתוכנה חדשה יותר.</td></tr><tr><td>VK Viewer גרסה 2.2.0.0</td> תוכנת מדידת <td>מפתח</td><td></td><td>הנתמכת על ידי מיקרוסקופ סריקת הלייזר. אינו זמין עוד לרכישה. מיקרוסקופ סריקת לייזר חדש משתמש בתוכנה חדשה יותר.</td></tr></tbody></table>

שימוש במיקרוסקופ סריקת לייזר לקביעת הגירה חשמלית בדיסיליציד מוליבדן

Using Laser Scanning Microscopy to Determine Electromigration in Molybdenum Disilicide

איור 1 מציג את הסכימה של גיאומטריית מבנה בדיקה, ואיור 2 מציג את הסכימה של זרימת העבודה של המדידות הדרושות כדי לקבל נקודת נתונים אחת. כדי לחקור את השפעת האורך והקיום והערך המספרי של אורך הקו הנבדק הדרוש לתחילת ההגירה החשמלית, נעשה שימוש בפרוטוקול הנ"ל כדי להשיג נתונים עבור מספר קווים הנבדקים באורכים שונים (למשל, 120 מיקרומטר, 540 מיקרומטר ו-680 מיקרומטר) העשויים מוליבדן דיסיליציד ועטופים בשכבה של תחמוצת סיליקון בטמפרטורה גבוהה. כל הקווים הנבדקים יוצרו באותו אופן ונלחצו לאותו זמן של 7 דקות בתנאי אוויר סביבתי בטמפרטורת החדר (23 מעלות צלזיוס) עם זרם קבוע ללא היצרות הקו הנבדק בזמן הלחץ, וכתוצאה מכך צפיפות זרם קבועה של 2.26 ×10 10 A/m2, 3.25 × 1010 A/m2 או 3.44 ×10 10 A/m2.
במבני הבדיקה ששימשו (קווי MoSi2 עטופים) רק אזור המגע של MoSi2 לאלומיניום הראה שינויים בנפח. ניסויים קודמים לא הראו בליטות מכל סוג שהוא דרך האנקפסולציה.
הגדלים הרוחביים של כל הגבעות שהוערכו בשיטה זו היו מעל גודל של 200 ננומטר, הרבה מעל הרזולוציה הרוחבית של מיקרוסקופ סריקת הלייזר.
V = const.lwh
ניתן להעריך את אי הוודאות המקסימלית של הנפח הנמדד באמצעות חוק התפשטות השונות.
<img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq13.jpg" style="margin: auto;">
כאשר l הוא האורך, w הרוחב, ו-h הגובה. עם אי הוודאות במדידה של הממדים הבודדים Δl = 50 ננומטר, Δw = 50 ננומטר ו- Δh = 12 ננומטר. אי הוודאות של האורך והרוחב נלקחים כממדים של פיקסל אחד. אי הוודאות של הגובה של Δh = 12 ננומטר נמדדה באמצעות SEM על הגבעה הקטנה ביותר הניתנת לזיהוי באמצעות מיקרוסקופ סריקת לייזר והיא תואמת את אי הוודאות שצוינה על ידי היצרן.
גובה הגבעות (כפי שמוצג באיור 3) הוא בדרך כלל בטווח של 190 ננומטר. הגבעות הקטנות ביותר הניתנות לזיהוי כהלכה הן בטווח של 34 ננומטר. האורכים והרוחבים הם בדרך כלל בטווח של 1 מיקרומטר עבור רוב הגבעות, כפי שמוצג באיור 3.
זה גורם לאי הוודאות עבור גבעה בודדת עם גודל גבעה טיפוסי להיות
<img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq14.jpg" style="margin: auto;">= 16%
ועבור גבעה קטנה להיות
<img alt="Equation 15" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq15.jpg" style="margin: auto;">= 45%.
בשיטה המוצגת בפרוטוקול זה, הנפח מסוכם למספר גבעות. הערכים האופייניים לכמות הגבעות המסוכמות בדגימה אחת הם כ-9 כפי שמוצג באיור 3.
זה גורם לאי הוודאות להיות:
<img alt="Equation 16" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq16.jpg" style="margin: auto;">
אם יש רק גבעות בגודל ממוצע במדגם
ו
<img alt="Equation 17" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq17.jpg" style="margin: auto;">
אם כל הגבעות הקיימות במדגם קטנות ביותר.
במציאות, גבעות קטנות ובגודל טיפוסי נמצאות בדגימות, וכמות הגבעות משתנה מעט בין הדגימות מה שגורם לאי הוודאות להיות בין 5% ל-15% בהתאם לגדלים ולמספרים המדויקים של הגבעות.
כפי שניתן לראות מהתוצאות המייצגות המוצגות בעבודה זו, ערך הנפח החשמלי עולה עם הגדלת אורכו של הקו הנבדק. הנפח החשמלי גדל גם אם משתמשים בתנאי לחץ חזקים יותר, למשל, ערכים גבוהים יותר של צפיפות זרם.
אם כל נתוני הנפח שאינם תלויים באורך הקו הנבדק הם אפס, אז יש צורך בתנאי לחץ חזקים יותר (למשל, טמפרטורות גבוהות יותר, זמן מאמץ ארוך יותר, צפיפות זרם גבוהה יותר או שילוב של אלה) לתחילת ההגירה החשמלית. תנאי לחץ חזקים יותר ישמשו בניסויים נוספים.
איור 3 מראה אזור עניין לפני הלחץ הנוכחי בצד שמאל ואחרי הלחץ הנוכחי באמצע. הצד הימני של איור 3 מדגיש את הגבעות לאחר מאמץ זרם. איור 3 מראה היווצרות גבעות חדשות וצמיחת בליטות שהיו קיימות לפני הלחץ הנוכחי.
איור 4 מציג תוצאות מוצלחות של הגדלת הנפח החשמלי באורך הולך וגדל, כולל קו אקספוננציאלי של ההתאמה הטובה ביותר, כולל כל נקודות הנתונים. איור 4 מציג גם את התוצאות עבור אורכים קצרים יותר המשמשים לקביעת היירוט של הקו הליניארי המתאים ביותר לציר ה-x.
איור 5 מציג נתונים מוצלחים של נפח ההגירה החשמלית גדל עם עלייה בצפיפות הזרם כאשר האורך נשמר קבוע על 120 מיקרומטר וצפיפות הזרם השתנתה בטווח שבו התחלת ההגירה החשמלית נצפתה בניסויים קודמים. איור 5 מראה גם את ההשפעה של תחמוצת הסיליקון העוטפת בטמפרטורה גבוהה. שני עוביים שונים של תחמוצת סיליקון בטמפרטורה גבוהה (עיגולים מלאים: 60 ננומטר, עיגולים לא מלאים: 20 ננומטר) מביאים לשני ערכים שונים לתחילת ההגירה החשמלית לגבי צפיפות הזרם. זה נגרם על ידי הלחץ המכני של שכבות העטיפה.
איור 6 מציג נתונים שעשויים להיות בסדר להשתמש בהם כדי לקבל אומדן ראשוני של פרמטרי הגירה חשמלית בחומר. כדי לקבל תוצאות טובות יותר, יש לרכוש נתונים נוספים באורכים בטווח של 150 מיקרומטר עד 500 מיקרומטר.
איור 7 מציג נתונים תת-אופטימליים, אשר ידרשו בדיקה של קווים הנבדקים באורכים של בין 120 מיקרומטר ל-260 מיקרומטר מכיוון שעשויים להיות אורכים מעל 120 מיקרומטר בעלי נפח אלקטרו-נדיגר של 0. אם יש ירידה בנפח עם עלייה באורך מבנה הבדיקה, חלק מהנתונים שגויים. ככל הנראה בגלל טעויות בהערכת הנפח, כגון טעויות בקביעת סולם הגובה או טעויות במציאת שפת הגבעות. אם זה המקרה, ניתן להשתמש במבט נוסף על הערכת התמונה המתאימה והערכה מחדש כדי לרדת לשורש הבעיה.
נתונים שגויים יכולים לנבוע גם מכך שלא נתנו למבנה הבדיקה להתקרר לטמפרטורת החדר בסריקה השנייה. סריקה חוזרת של אותו אזור ושימוש בסריקה החדשה לצורך ההערכה היא האפשרות היחידה לטפל בבעיה. אם בעיה זו נמשכת לאחר הערכה מחדש וביצוע מחדש של הסריקה, סביר להניח שהיא אינה נגרמת משגיאה בהערכה ויכולה להיות השפעה אמיתית של החומר בו נעשה שימוש.
עבור אורכים מעט מעל האורך הקריטי, ניתן להעריך את קו ההתאמה הטובה ביותר על ידי קו ישר. אם אורך הקווים הנבדקים מתארך, האופי האקספוננציאלי של קו ההתאמה הטובה ביותר הופך לגלוי.
היירוט עם ציר ה-x נקבע ל-33.33 מיקרומטר ללחץ עם צפיפות זרם של 3.25 × 1010 A/m2 וכתוצאה מכך (Ij)c = 1.08 × 106 A/m.
מהנתונים באיור 5 נקבע היירוט ל-3.49 ×10 10 A/m2 ו-3.6 ×-1010 A/m2. כאשר אורך הקו הנבדק הוא 120 מיקרומטר, אלה נותנים ערכים של 4.19 × 10,6 A/m ו-4.2 × 10,10 A/m.
אי התאמה של המוצר הקריטי הנמדד נובעת מחימום עצמי מוגבר של הקווים הנבדקים עם עלייה בצפיפות הזרם. הטמפרטורה של הקווים הנבדקים עולה בדרך כלל עם צפיפות זרם מוגברת. הטמפרטורות של קווים שנבדקו באורך של 120 מיקרומטר לחוץ למשך 7 דקות נקבעו באמצעות מדידת ההתנגדות החשמלית לצפיפות זרם של 2.65 × 1010 A/m2, 3.24 × 1010 A/m2, 3.53 × 1010 A/m2 ו-3.85 ×10 10 A/m2 להיות 158 מעלות צלזיוס, 202 מעלות צלזיוס, 257 מעלות צלזיוס ו-320 מעלות צלזיוס, בהתאמה. תלות של המוצר הקריטי בטמפרטורה ובגורמים אחרים הוכחה לפני11.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig01.jpg"> 
איור 1: סכמטית של גיאומטריית מבנה בדיקה המתאימה לחקר פרמטרים של הגירה חשמלית באמצעות מיקרוסקופ סריקת לייזר. קופסת הזהב היא הקו הנבדק (בעבודה זו עשויה מ-MoSi2), קופסאות כסף הן אספקת החשמל (בעבודה זו עשויה מאלומיניום), ורפידות המגע מוצגות כערימות של קופסאות הכסף באזור חוטי הקשר (אפור כהה). הערימות מצביעות על כך שלכריות המגע יש עובי שכבה גבוה יותר מאספקת החשמל. קופסאות הכסף הקטנות משני צידי הקו הנבדק הן אזורי המגע החשמלי של אספקת החשמל והקו הנבדק. השפה הכהה אמורה לסמל את האזור הזה בעל גובה נמוך יותר בגלל השכבה העוטפת שנפתחת בחלק זה כדי לאפשר מגע חשמלי. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig01large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig02.jpg"> 
איור 2: סכמטי של זרימת העבודה של המדידות הדרושות כדי לקבל נקודת נתונים אחת. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig02large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig03.jpg"> 
איור 3: השוואה של אזור העניין לפני ואחרי הלחץ הנוכחי. השוואה של אזור העניין (בעבודה זו, המגע החשמלי של האלומיניום עם הקו הנבדק) לפני מאמץ זרם (צד שמאל) ולאחר לחץ זרם (באמצע) עם הגבעות הנגרמות על ידי הגירה חשמלית המודגשת בצד ימין. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig03large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig04.jpg"> 
איור 4: תוצאות מוצלחות של נפח אלקטרו-נדיגרציה של אזורי מגע בצד הקתודה בהתאם לאורך הקו הנבדק עבור קווי MoSi2 . נתונים מייצגים (תוצאות מוצלחות) של הנפח החשמלי של אזורי המגע של צד הקתודה בהתאם לאורך הקו הנבדק עבור קווי MoSi2 עטופים בתחמוצת סיליקון בטמפרטורה גבוהה של 60 ננומטר, מתח בתנאי אוויר סביבתי למשך 7 דקות עם צפיפות זרם של 3.25 × 1010 A/m2. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig04large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig05.jpg"> 
איור 5: תוצאות מוצלחות של נפח אלקטרו-מהגר של אזורי מגע בצד הקתודה בהתאם לצפיפות הזרם עבור קווים עטופים הנבדקים עשויים מ-MoSi2. נתונים מייצגים (תוצאות מוצלחות) של הנפח החשמלי של אזורי המגע של צד הקתודה בהתאם לצפיפות הזרם עבור קווים עטופים הנבדקים עשויים מ-MoSi2 בזמן לחץ בתנאי אוויר סביבתיים למשך 7 דקות. מעגלים מלאים מציגים את הנתונים של קווי MoSi2 הנבדקים עטופים בתחמוצת סיליקון בטמפרטורה גבוהה של 60 ננומטר. מעגלים לא ממולאים מציגים את הנתונים של קווי MoSi2 הנבדקים עטופים בתחמוצת סיליקון בטמפרטורה גבוהה של 20 ננומטר. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig05large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig06.jpg"> 
איור 6: נתונים תקפים. נתונים מייצגים (הנתונים בסדר לשימוש) של הנפח החשמלי של אזורי המגע של צד הקתודה בהתאם לאורך הקו הנבדק עבור קווי MoSi2 עטופים בתחמוצת סיליקון בטמפרטורה גבוהה של 60 ננומטר, מתח בתנאי אוויר סביבתי למשך 7 דקות עם צפיפות זרם של 2.56 × 1010 A/m2. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig06large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig07.jpg"> 
איור 7: נתונים תת-אופטימליים. נתונים מייצגים (נתונים תת-אופטימליים) של הנפח החשמלי של אזורי המגע של צד הקתודה בהתאם לאורך הקו הנבדק עבור קווי MoSi2 עטופים בתחמוצת סיליקון בטמפרטורה גבוהה של 20 ננומטר, לחוצים בתנאי אוויר סביבתי למשך 7 דקות עם צפיפות זרם של 3.44 × 1010 A/m2. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig07large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
קובץ קידוד משלים 1: Laserscan_1.vi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/Laserscan_1.vi" target="_blank">אנא לחץ כאן להורדת קובץ זה.</a>

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

using-laser-scanning-microscopy-to-determine-electromigration

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

אנו מתארים את הגישות לייצור מכשירים ואפיון חשמלי של ננו-מבנים מוליכים למחצה בשכבת מוליבדן דיסלניד (MoSe2) בעוביים שונים. בנוסף, מתואר ייצור מגעים אוהמיים עבור ננו-גבישים דו-שכבתיים של MoSe בשיטת שקיעת קרן יונים ממוקדת באמצעות פלטינה (Pt) כמתכת מגע.

ייצור לתקשר ohmic בטכניקה ממוקד-אלומת יונים וחשמל אפיון לשכבת מבני ננו מוליך למחצה

לקבלה-טומוגרפיה מיקרו קרינת synchrotron במחקר זה, טכניקת הדמיה תלת ממדים שאינם הרסנית, מועסק לחקור חבילת המיקרואלקטרוניקה כולו עם שטח חתך של 16 x 16 מ"מ. בשל השטף והבהירות הגבוהים של סינכרוטרון המדגם היה צלם רק 3 דקות עם ברזולוציית 8.7 מיקרומטר מרחבית.

שימוש Synchrotron קרינה Microtomography לחקור חבילות מיקרו-אלקטרוניים תלת ממדי רב היקף

ניתן לקבוע את התכונות האופטיות, החשמליות והמבניות של נקעים ושל גבולות גרגרים בחומרים מוליכים למחצה על ידי ניסויים המבוצעים במיקרוסקופ אלקטרונים סורק. מיקרוסקופ אלקטרונים שימש לחקירת קתודולומינסנציה, זרם המושרה על ידי קרן אלקטרונים ועקיפה של אלקטרונים מפוזרים לאחור.

אפיון מקיף של פגמים מורחבים סמיקונדקטור חומרים על ידי מיקרוסקופ סורק האלקטרוני

מאמר זה מדווח על ייצור ננו-חומרים של מצע Si פולרן שנבדק ואומת על ידי ננו-מדידות וסימולציה דינמית מולקולרית.

גשוש C<sub&gt; 84</sub&gt; -embedded Si המצע באמצעות סריקת בדיקה מיקרוסקופית דינאמיקה מולקולארית

בידוד תופעות חשמליות ותרמיות על דפורמציה בסיוע חשמלי (EAD) הוא מאוד קשה באמצעות דגימות macroscopic. Metallic מדגם מיקרו ננו יחד עם נוהל בדיקה מותאמת אישית פותחו כדי להעריך את ההשפעה של הנוכחי להחיל על היווצרות ללא חימום ג 'אול ואבולוציה של נקעים על דגימות אלה.

שיטה חדשה עבור<em&gt; באתרו</em&gt; אפיון אלקטרומכני של דגימות ננומטריות

דרך sulfurization של מתכות המעבר מראש הופקדו, קריסטל 2D שטח גדול ואנכי הטרו-מבנים יכול להיות מפוברק. הסרט העברת ונהלים ייצור המכשיר מודגמות גם בדו ח זה.

הכנת שטח גדול אנכי 2D קריסטל הטרו-מבנים באמצעות Sulfurization של מתכות מעבר סרטים עבור ייצור המכשיר

המאמר שואפת להציג את הליך ייצור סטנדרטי ואמין לפיתוח עתידי נמוך nanoelectronics תלת-ממדי.

שיטה סטנדרטית ואמינה כדי לפברק Nanoelectronics דו מימדי

מוצג כאן הוא פרוטוקול לניתוח שינויים ננו במהלך הטיה situ עם מיקרוסקופ אלקטרונים שידור (TEM) עבור מבנה מתכת-מבודד-מתכת מוערם. יש לו יישומים משמעותיים נגד מיתוג מוטות מוצלבים עבור הדור הבא של מעגלי לוגיקה לתכנות וחומרה neuromimicking, כדי לחשוף את מנגנוני הפעולה הבסיסיים שלהם וישימות מעשית.

ב מיקרוסקופ אלקטרונים שידור Situ עם הטיה והפיקה של מוטות אסימטריים המבוססים על מעורב שלבים a-VOx

השיטה המוצגת מתארת כיצד לזהות ולפתור ממצאי מדידה הקשורים לספקטרומטריית מסות יונים משנית וכן להשיג התפלגות תלת ממדית מציאותית של זיהומים / דופנטים בחומרי מצב מוצק.

שחזור פרופיל עומק תלת ממדי של זיהומים מופרדים באמצעות ספקטרומטריית מסת יונים משנית

טכניקות קרן יונים ממוקדת קריוגנית (FIB) ומיקרוסקופיית אלקטרונים סורקת (SEM) יכולות לספק תובנות מפתח לגבי הכימיה והמורפולוגיה של ממשקים מוצקים-נוזליים שלמים. שיטות להכנת מפות ספקטרוסקופיות באיכות גבוהה של פיזור אנרגיה (EDX) של ממשקים כאלה מפורטות, תוך התמקדות בהתקני אגירת אנרגיה.

אפיון בקנה מידה ננומטרי של ממשקים נוזליים-מוצקים על ידי צימוד כרסום קרן יונים ממוקד קריו עם מיקרוסקופיית אלקטרונים סורקת וספקטרוסקופיה

מוצגת שיטה להטלת טופוגרפיה של פני השטח של חומרים פולימריים מרוכבים סופגי אור, במיוחד אלסטומרים מגנטואקטיביים (MAEs), באמצעות מיקרו-עיבוד לייזר. שיטה זו מאפשרת גמישות רבה בעיצובים טופוגרפיים ובניית אב טיפוס מהיר. מודגמת דוגמה לבניית משטחי MAE, אפיון ותגובתם לשדה המגנטי החיצוני.

מיקרו-עיבוד לייזר לעיצוב טופוגרפיה של פני שטח פולימרים

חקור תופעות גירה חשמלית בדיסיליציד מוליבדן באמצעות מיקרוסקופ סריקת לייזר. השיטה מאפשרת מדידת מטען יון אפקטיבי ואנרגיית הפעלה בטמפרטורות גבוהות ללא הכנת דגימה מורכבת.

שימוש במיקרוסקופ סריקת לייזר לקביעת הגירה חשמלית בדיסיליציד מוליבדן

גלה סרטונים נוספים