Utilizzo della microscopia a scansione laser per determinare l'elettromigrazione nel disiliciuro di molibdeno

Lo scopo della mia ricerca è determinare i fenomeni di elettromigrazione nel disiliciuro di molibdeno e dare un'occhiata ai fattori di influenza, come la lunghezza della linea in prova e il materiale incapsulante sui parametri carica ionica effettiva ed energia di disattivazione. L'attuale sfida sperimentale consiste nell'espandere questo metodo a temperature più elevate. Rispetto ad altre tecniche, il nostro protocollo utilizza un microscopio a scansione laser. Altre tecniche di solito utilizzano un microscopio elettronico a scansione. Per le misurazioni con il microscopio elettronico a scansione, di solito si dispone di una preparazione del campione che potrebbe influenzare l'energia di attivazione misurata e la carica ionica effettiva misurata, quindi nel nostro caso non abbiamo bisogno di questa elaborata preparazione del campione. Questo lo rende anche più veloce. Ci concentreremo sull'indagine sulla carica ionica efficace nel disiliciuro di molibdeno a temperature elevate, e anche sullo studio dell'energia di attivazione del disiliciuro di molibdeno a temperature elevate e del disiliciuro di molibdeno non drogato drogato con diverse specie droganti, e daremo anche un'occhiata ai cambiamenti dei vuoti generati artificialmente in diversi materiali.

[Istruttore] Per iniziare, accendere il microscopio a scansione laser e aprire il software di misurazione e analisi. Utilizzando un supporto per campioni appropriato, fissare il campione in modo che rimanga fissato sul tavolino del microscopio durante la scansione. Preparare una fonte di corrente accurata e i cavi necessari per il collegamento elettrico e regolare l'altezza del tavolino del microscopio. A questo punto, posizionare il campione nel portacampione sotto il microscopio a scansione laser. Allineare il campione parallelamente al tavolo del microscopio e fissarlo in posizione per evitare qualsiasi movimento durante le misurazioni. Collegare la presa elettrica della sorgente di corrente al campione o al supporto del campione in base alla configurazione. Verificare che i fili di collegamento siano ancora attaccati al campione mediante ispezione ottica. Regolare la differenza di altezza tra la lente dell'obiettivo e il campione per mettere a fuoco la regione di interesse utilizzando la lente dell'obiettivo con l'ingrandimento più basso. Utilizzare la messa a fuoco manuale o fare clic sulla messa a fuoco automatica nella finestra di osservazione del software di misurazione. Cambia la lente dell'obiettivo su un ingrandimento maggiore e rimetti a fuoco la regione di interesse. Continuare questo processo fino a quando la regione di interesse non è chiaramente visibile all'ingrandimento più alto, ad esempio 150X, nella finestra di osservazione. Impostare gli strumenti, la misura e il conteggio medio su quattro, quindi fare clic su opzioni seguite da Salvataggio automatico, selezionare una cartella di destinazione di salvataggio, immettere un prefisso e un campione per il nome del file e fare clic su OK. Apri la finestra di misurazione, seleziona la modalità esperto e scegli le impostazioni di misurazione seguite dal profilo della superficie, super fine 2048 per 1536 e alta precisione. Per aumentare la distanza tra la lente dell'obiettivo e il campione, fare clic sulle frecce verso l'alto fino a quando l'intera superficie appare nera nella finestra, quindi fare clic su imposta POS superiore. Quindi, diminuire la distanza utilizzando le frecce verso il basso fino a quando l'intera superficie non è visibile e continuare fino a quando la superficie diventa di nuovo nera, quindi fare clic su imposta POS inferiore. Fare clic su guadagno automatico e quindi avviare la misurazione per iniziare la scansione della superficie. Aumentare la distanza tra l'obiettivo e il campione di diversi millimetri fino a un centimetro utilizzando le frecce verso l'alto per sfocare il laser prima di sollecitare il campione. Applicare la sollecitazione di corrente utilizzando le condizioni predeterminate, come la densità di corrente e il tempo, quindi interrompere il flusso di corrente dopo il tempo specificato. Da tre a cinque minuti dopo aver applicato la sollecitazione di corrente, focalizzare il microscopio a scansione laser sulla regione di interesse quando il campione torna a temperatura ambiente. Continuare a mettere a fuoco fino a quando il campione non sposta più la messa a fuoco da solo per garantire che non vi siano deviazioni nella misurazione della superficie dovute a variazioni di temperatura. Scansiona la stessa regione che è stata scansionata prima dello stress corrente utilizzando le stesse identiche impostazioni utilizzate in precedenza. Apri il software di analisi e fai clic su file e apri, quindi individua il file corretto. Se il file è già aperto, procedere alla correzione dell'inclinazione dei campioni dopo aver selezionato l'immagine di processo e l'inclinazione corretta per avviare la finestra di correzione dell'inclinazione. Nella finestra di correzione, impostare l'immagine visualizzata su laser più ottico e scegliere il metodo di correzione inclinazione del piano di tre punti per visualizzare tre punti sull'immagine. Sposta la linea guida in modo che la maggior parte di ogni linea si trovi sullo sfondo e regola i tre punti vicino alla regione di interesse. Quindi, sposta i tre punti in modo che il piano rappresentato da due linee rette nelle sezioni trasversali si allinei con lo sfondo. Selezionare non regolare i dati zero dell'altezza di offset e regolare automaticamente l'intervallo di altezza, quindi fare clic su Esegui, seguito da chiudi per applicare le correzioni. Per aprire la finestra di ritaglio, fare clic su Elabora immagine e ritaglio. Scegliere la larghezza e l'altezza del ritaglio in base all'area di interesse e regolare il rettangolo di selezione in modo che includa l'intera area di interesse. Salva l'immagine corretta e ritagliata e fai clic su file e individua il file corretto. Per esportare la regione di interesse preservando le informazioni tridimensionali, fare clic su file, quindi su dati CAD 3D di output per aprire la finestra dei parametri di output. Imposta la quantità di salto su uno, la precisione di visualizzazione del numero effettivo su 10, il rapporto di zoom XY su X1 e migliora l'altezza al 100%, quindi scegli la superficie e fai clic su Imposta per confermare le impostazioni. Selezionare i dati del gruppo di punti per salvare i dati con etichetta univoca. Al termine dell'esportazione, verrà visualizzata una finestra di conferma. Aprire la versione del software di valutazione e dei pacchetti. Per avviare il programma, fare clic sull'icona della freccia. Passare alla cartella contenente i file ASC dopo aver fatto clic su Apri e aver selezionato il percorso di salvataggio appropriato. Caricare i file ASC nel programma con il nome del campione corretto dall'elenco di selezione. Assicurati che l'opzione dell'area sia selezionata, quindi fai clic sulla croce, seguita da area. Utilizzando il mouse, selezionare un rettangolo sulla superficie del substrato per definire la scala dell'altezza. Esamina i due istogrammi di altezza prima e dopo la sollecitazione corrente, posizionati accanto all'immagine della regione di interesse, e regola la selezione per assicurarti che entrambi gli istogrammi appaiano distribuiti normalmente e simili. Ora, fai clic sul pulsante zero etichettato come sfondo per impostare questa altezza come livello di sfondo. Scegliere un secondo rettangolo su una sezione piatta in cima alla linea in prova. Ancora una volta, esamina e regola l'istogramma in modo che appaiano distribuiti normalmente e il più simili possibile. Fare clic sulla linea in fase di test, quindi fare clic su OK per salvare questo valore di altezza. Quindi, fare nuovamente clic sull'icona della freccia per eseguire nuovamente il programma. Disegna un rettangolo vicino al bordo di una singola collinetta o vuoto nell'immagine etichettata Confronto IMG usando il pulsante sinistro del mouse. Regola il rettangolo in modo che corrisponda il più possibile al bordo della struttura utilizzando l'immagine ingrandita, ad esempio quella etichettata come ritaglio rilassato. Perfezionate la regione selezionata in modo che il rettangolo includa esattamente la collinetta o il vuoto. Infine, fai clic sul pulsante Salva accanto a Confronto IMG per salvare il volume integrale in base alla somma dei pixel. Le collinette formate dopo lo stress della corrente hanno mostrato altezze tipicamente intorno ai 190 nanometri, con le collinette più piccole chiaramente rilevabili a 34 nanometri e dimensioni laterali di circa un micrometro. Il volume elettromigrato è aumentato con la lunghezza della linea in prova, come mostrato dalla linea di tendenza esponenziale nel grafico. Il volume elettromigrato aumentava con una maggiore densità di corrente e due diversi spessori di ossido di silicio incapsulante ad alta temperatura mostravano diversi punti di insorgenza per l'elettromigrazione. A una densità di corrente inferiore di 2,56 volte 10 alla potenza di 10 ampere per metro quadrato, i dati utilizzabili hanno dimostrato una tendenza all'aumento del volume elettromigrato con l'aumentare della lunghezza della linea.