レーザー走査型顕微鏡を使用して二珪化モリブデン中のエレクトロマイグレーションを測定

私の研究の範囲は、二珪化モリブデンのエレクトロマイグレーション現象を決定し、試験中のラインの長さやカプセル化材料などの影響要因をパラメータの有効イオン電荷と不活性化エネルギーに調べることです。現在の実験上の課題は、この方法を高温に拡張することにあります。他の技術と比較して、私たちのプロトコルはレーザー走査顕微鏡を使用します。他の技術では通常、走査型電子顕微鏡が使用されます。走査型電子顕微鏡による測定では、通常、測定された活性化エネルギーと測定された有効イオン電荷に影響を与える可能性のあるサンプル前処理が必要なため、この場合、このような複雑なサンプル前処理は必要ありません。これにより、速度も速くなります。二珪化モリブデンの高温における有効イオン電荷の調査、高温での二珪化モリブデンの高温での活性化エネルギー、および異なるドーパント種をドープした非ドープ二珪化モリブデンの活性化エネルギーの調査、および異なる材料における人工的に生成されたボイドの変化についても検討します。

[講師]まず、レーザー走査型顕微鏡の電源を入れ、測定および分析ソフトウェアを開きます。適切なサンプルホルダーを使用して、スキャン中にサンプルが顕微鏡ステージに固定されたままになるように固定します。正確な電流源と電気接続に必要なワイヤを準備し、顕微鏡ステージの高さを調整します。次に、レーザー走査顕微鏡の下のサンプルホルダーにサンプルを配置します。サンプルを顕微鏡のテーブルと平行に位置合わせし、測定中に動かないように所定の位置に固定します。セットアップに基づいて、電流源のコンセントをサンプルまたはサンプルホルダーに接続します。ボンドワイヤがサンプルに取り付けられたままであることを光学検査で確認します。対物レンズとサンプルの高低差を調整し、最も低倍率の対物レンズを使用して関心領域に焦点を合わせます。マニュアルフォーカスを使用するか、測定ソフトウェアの観察ウィンドウでオートフォーカスをクリックします。対物レンズをより高い倍率に変更し、関心のある領域に焦点を合わせ直します。観測ウィンドウで、関心領域が 150 倍などの最高倍率ではっきりと見えるまで、このプロセスを続けます。ツール、メジャー、平均カウントを 4 に設定し、[オプション] をクリックしてから [自動保存] をクリックし、保存先フォルダーを選択し、ファイル名のプレフィックスとサンプルを入力して、[OK] をクリックします。測定ウィンドウを開き、エキスパートモードを選択し、測定設定を選択し、続いて表面プロファイル、超微細2048×1536、高精度を選択します。対物レンズとサンプルの間の距離を広げるには、ウィンドウで表面全体が黒く表示されるまで上向き矢印をクリックし、[上部POSの設定]をクリックします。次に、表面全体が見えるまで下向き矢印を使用して距離を短くし、表面が再び黒くなるまで続行してから、[低いPOSの設定]をクリックします。[自動ゲイン]をクリックし、測定を開始して表面のスキャンを開始します。対物レンズとサンプルの間の距離を数ミリメートル、最大1センチメートルに広げ、上向きの矢印を使用してレーザーの焦点をぼかし、サンプルにストレスをかけます。電流密度や時間などの所定の条件を使用して電流ストレスを加え、指定された時間が経過すると電流の流れを停止します。電流ストレスを加えてから3〜5分後、サンプルが室温に戻ったら、レーザー走査顕微鏡を関心領域に焦点を合わせます。温度変化による表面測定にドリフトがないように、サンプルがそれ自体で焦点を移さなくなるまで焦点を合わせ続けます。現在のストレスの前にスキャンされたのと同じ領域を、以前に使用したのとまったく同じ設定を使用してスキャンします。分析ソフトウェアを開き、[ファイルをクリックして開く]をクリックして、正しいファイルを見つけます。ファイルがすでに開いている場合は、プロセス画像を選択した後、サンプルの傾きの補正に進み、傾き補正ウィンドウを起動します。補正ウィンドウで、表示画像をレーザープラス光学に設定し、補正方法「平面傾斜3点」を選択して、画像上に3点を表示します。各線のほとんどが背景になるように誘導線を移動し、関心領域に近い 3 つの点を調整します。次に、断面の2本の直線で表される平面が背景に揃うように3点を移動します。オフセット高さゼロデータを調整しない と 高さ範囲を自動調整 を選択し、実行をクリックし、閉じる をクリックして修正を適用します。トリミングウィンドウを開くには、[画像の処理とトリミング]をクリックします。関心領域に応じてトリミングの幅と高さを選択し、関心領域全体を囲むように選択長方形を調整します。修正およびトリミングされた画像を保存し、[ファイル]をクリックして正しいファイルを見つけます。3次元情報を保持しながら関心領域をエクスポートするには、ファイルをクリックし、次に3D CADデータを出力して、出力パラメータウィンドウを開きます。 スキップ量を1に、実際の数値表示精度を10に、XYズーム比をX1に設定し、高さを100%に強調してから、サーフェスを選択し、[設定]をクリックして設定を確認します。一意にラベル付けされたデータを保存するポイント グループ データを選択します。エクスポートが完了すると、確認ウィンドウが表示されます。評価ソフトウェアとパッケージのバージョンを開きます。プログラムを起動するには、矢印アイコンをクリックします。[開く] をクリックし、適切な保存パスを選択した後、ASC ファイルを含むフォルダーに移動します。選択リストから正しいサンプル名でASCファイルをプログラムにロードします。[面積] オプションが選択されていることを確認し、[十字] をクリックし、続いて [面積] をクリックします。マウスを使用して、基板表面上の長方形を選択し、高さのスケールを定義します。関心領域の画像の横に配置された現在の応力の前後の 2 つの高さヒストグラムを調べ、選択を調整して、両方のヒストグラムが正規分布し、類似しているように見えるようにします。次に、背景としてラベル付けされたゼロボタンをクリックして、この高さを背景レベルとして設定します。テスト対象の線の上部にある平らなセクションで 2 番目の四角形を選択します。繰り返しになりますが、ヒストグラムを調べて調整して、正規分布し、できるだけ類似しているようにします。テストの下の線をクリックし、[OK]をクリックしてこの高さの値を保存します。次に、矢印アイコンをもう一度クリックしてプログラムを再実行します。マウスの左ボタンを使用して、1つの丘の縁の近くに長方形を描画するか、IMG比較というラベルの付いた画像に空白を描きます。リラックスしたクロップというラベルの付いた画像など、ズームされた画像を使用して、構造物の縁に密接に一致するように長方形を調整します。選択した領域を微調整して、長方形が丘またはボイドを正確に囲むようにします。最後に、IMG 比較の横にある保存ボタンをクリックして、ピクセル合計に基づいて積分ボリュームを保存します。電流応力の後に形成された丘は、通常、約190ナノメートルの高さを示し、はっきりと検出可能な最小の丘は34ナノメートルで、横方向の寸法は約1マイクロメートルでした。エレクトロマイグレーションされた体積は、プロットの指数トレンドラインで示されているように、テスト対象の線の長さとともに増加しました。エレクトロマイグレーション体積は電流密度が高くなるほど増加し、高温酸化ケイ素をカプセル化する2つの異なる厚さは、エレクトロマイグレーションの開始点が異なっていました。10アンペア/平方メートルあたり10乗の2.56倍の低い電流密度では、使用可能なデータは、ライン長の増加に伴ってエレクトロマイグレーションボリュームの増加傾向を示しました。