Name: Laser Scanning Microscopy를 사용하여 몰리브덴 디실리사이드의 일렉트로마이그레이션 측정 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-05-23T14:10:00.000+00:00
Duration: 9 min 41 s
Description: 배우세요 레이저 스캐닝 현미경을 이용한 몰리브덴 디실리사이드의 일렉트로마이그레이션 측정 방법을. 이 기술은 고온 환경에서 재료의 이온 전하와 활성화 에너지를 분석하여 전자 재료의 신뢰성을 향상시킵니다.

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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>

일렉트로마이그레이션은 전류에 의해 발생하는 금속 이온의 이동입니다. 일렉트로마이그레이션 중에는 금속 이온에 힘 <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq01.jpg" style="margin: auto;"> 이 작용합니다.
캡슐화 층 없이 테스트 중인 전도성 라인 내부에서 이온에 가해지는 힘 <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq01.jpg" style="margin: auto;"> 은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq02.jpg" style="margin: auto;"> 
Z*는 이온 이동에 대한 유효 이온 전하이고, 전자의 전하이며, <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq03.jpg" style="margin: auto;"> 전기장1입니다. 비저항 ρ 와 전류 밀도<img alt="Equation 18" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq19.jpg" style="margin: auto;">를 가진 금속 도체 <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq04.jpg" style="margin: auto;"> 의 경우 .
Z*는 이온 종류와 테스트 중인 라인의 재료에 따라 다릅니다. 그 값은 일렉트로마이그레이션의 강도를 나타내고 그 기호는 해당 이온의 이동 방향을 나타냅니다.
이 힘은 원자를 움직이고 금속 라인으로 운반하게 합니다. 이온 속도와 <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq05.jpg" style="margin: auto;"> 추진력 <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq06.jpg" style="margin: auto;"> 사이의 관계와 이온 <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq07.jpg" style="margin: auto;"> 의 이동성에 대한 네른스트-아인슈타인 관계를 사용하여 원자 플럭스(일렉트로마이그레이션에 의해 운반되는 단위 시간당 단위 시간당 원자 수) <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq08.jpg" style="margin: auto;"> 는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
<img alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq09.jpg" style="margin: auto;"> 
N은 격자 원자의 밀도, 확산 계수 D, k는 볼츠만 상수, T는 절대 온도2입니다.
일렉트로마이그레이션된 볼륨은 2,3,4로 설명할 수 있습니다.
V = ΩJEM에
A는 도체의 단면적, Ω은 원자 부피, t는 일렉트로마이그레이션 시간입니다.
테스트 중인 캡슐화된 라인의 경우 기계적 응력에 따른 추가 구성 요소를 고려해야 합니다.
<img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq10.jpg" style="margin: auto;"> 
여기서σ xx 는 샘플 길이를 따른 수직 응력이고 x는 테스트1을 받는 선의 길이를 따른 좌표입니다. 다른 출판물에서 볼 수 있듯이 그 결과는5 개입니다.
<img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq11.jpg" style="margin: auto;"> 
일렉트로마이그레이션 발생 응력은 테스트 중인 고체 라인에서 잘 알려진 현상입니다.
= <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq01.jpg" style="margin: auto;"> 0이면 질량 수송 <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq08.jpg" style="margin: auto;"> = 0 (및 V = 0), 일렉트로 마이그레이션 시작에 대한 길이 l 및 전류 밀도의 임계 곱은 다음과 같이 재료 매개 변수와 관련될 수 있습니다1:
<img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq12.jpg" style="margin: auto;"> 
이 중요한 제품은 Blech 길이라고도 하는 임계 길이보다 길이가 짧은 라인이 불멸하기 때문에 전기 부품 또는 회로의 설계에서 매우 중요합니다. 아래 프로토콜에서 (Ij)c 의 결정이 표시됩니다. 다른 매개 변수를 알고 있으면 중요한 재료 수량 인 Z *를 계산할 수 있습니다.
일렉트로마이그레이션된 부피의 측정을 위해 이전에 발표된 방법은 SEM, 투과전자현미경(TEM) 또는 X선 마이크로단층촬영(X)3,4,6,7,8,9를 사용합니다.
이러한 기기를 사용하려면 전자빔 스캐닝 중에 표면에 전하가 축적되는 것을 줄이기 위해 저항률이 높은 표면에 추가 박막 금속 필름을 적용하는 것과 같은 섬세한 샘플 준비가 필요합니다.
표면의 추가 층은 계면에서 기계적 응력을 수정하여 일렉트로마이그레이션 동작을 변경하는 것과 같은 문제를 일으킬 수 있습니다. 반면에 전하 축적은 스캔 중에 샘플의 가상 드리프트를 일으켜 데이터를 무용지물로 만들 수 있습니다.
SEM, TEM의 작동은 레이저 스캐닝 현미경을 사용하는 것보다 시간과 비용이 많이 듭니다. 레이저 스캐닝 현미경을 사용하면 더 높은 온도에서 테스트 중인 라인을 쉽게 조사할 수 있습니다. SEM의 경우 모든 SEM에서 쉽게 사용할 수 없고 비용이 많이 들며 종종 맞춤형으로 제작되는 일부 가열 단계도 있습니다.
레이저 스캐닝 현미경을 사용하면 적절한 장비를 사용하고 측정 조건에 세심한 주의를 기울인다면 부피의 측정 불확도가 SEM과 동일한 범위에 있을 수 있습니다.
표면을 스캔하는 동안 각 지점에 대해 여러 값이 측정되어 고해상도를 얻을 수 있습니다. 레이저 스캐닝 현미경의 스캐닝 원리로 인해 이 방법의 한계는 회절 한계와 같지 않습니다. 이를 통해 약 120nm의 측면 크기의 구조를 측정할 수 있습니다.
SEM 측정과 비교하여 구조물의 높이는 훨씬 적은 노력으로 더 쉽고 정확하게 측정할 수 있습니다. SEM으로 높이를 측정하려면 집속 이온 빔(FIB)으로 준비한 후 여러 교차로의 높이를 측정할 수 있습니다. FIB는 주변에 마모를 일으킬 수 있습니다. 이러한 준비로 인해 공극 또는 언덕의 부피가 SEM 측정으로 적절하게 표현되지 않을 수 있으며, 그 결과 두 방법의 부피 측정이 유사한 정확도를 갖게 됩니다.
주변 공기 조건에서 작동하기 때문에 SEM 또는 TEM을 사용하는 것보다 더 빠르고 저렴하며 다재다능하게 작동할 수 있습니다.
여기에 설명된 방법은 측정 중 재료의 산화를 피할 수 있는 경우 사용할 수 있습니다. 산화는 테스트 중인 라인의 자체 가열로 인해 고온에서 발생할 수 있습니다. 그렇지 않으면 SEM을 사용하거나 테스트 중인 라인을 스캔하고, 관심 영역의 형상을 먼저 스캔한 다음, 진공 챔버에서 일렉트로마이그레이션 응력을 적용하고, 마지막으로 관심 영역의 테스트 라인 형상을 두 번째로 스캔하는 것이 좋습니다.
다른 환경에서 응력을 가하기 위해 시료를 이동하는 경우, 응력을 가하기 전과 후에 동일한 방향으로 시료를 정렬할 때 주의를 기울여야 합니다. 정렬하면 스캔한 이미지를 회전시키기 위해 수정할 필요가 없습니다. 이것은 일반적으로 소프트웨어로 턴을 수정하는 것보다 더 정확한 결과를 제공합니다.
이 방법은 준비된 샘플을 사용하며 초기 레이저 스캔을 포함하여 미리 결정된 조건에서 샘플에 응력을 가하고 동일한 영역에 대한 두 번째 레이저 스캔을 수행합니다. 이러한 스캔에서 여러 샘플의 일렉트로마이그레이션된 부피는 두 레이저 스캔을 빼서 결정됩니다. 여러 샘플의 부피 데이터를 사용하여 서로 다른 길이에 대한 최적 라인의 차단이 결정됩니다. 이 요격은 실험에 사용된 조건에서의 Blech 길이입니다. 이 방법은 저항률이 높은 전기 전도성 물질 또는 다른 방법에 필요한 샘플 준비에 의해 부정적인 영향을 받는 물질을 조사할 때 이점이 있습니다.
일렉트로마이그레이션 테스트를 위해 테스트되는 라인의 형상은 사용된 측정 기술에 따라 크게 다릅니다. 레이저 스캐닝 현미경의 사용은 수 μm10 너비의 테스트 중인 단일 라인에 국한되지 않고 Blech 구조와 같이 일렉트로마이그레이션으로 인한 부피 변화를 조사하는 모든 구조에 사용할 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td>전류 소스/2602B 시스템 소스 미터</td><td>Keithley</td><td>2602B</td><td>모든 유형의 전류 소스를 사용할 수 있습니다.</td></tr><tr><td>JKI VI 패키지 관리자</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>평가 소프트웨어 옵션 (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>평가 소프트웨어 옵션 (https://www.ni.com/de-de/shop/product/labview.html?partNumber=784522-35)</td></tr> <tr><td>레이저 스캐닝 마이크로스코프 VK-X200 시리즈</td><td>키엔스</td><td></td><td>VK-X200은 더 이상 구매할 수 없습니다. 사용 가능한 옵션 VK-X3100. 파장 408nm의 레이저 주사 현미경.</td></tr><tr><td>NI 비전 개발 모듈</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>대물렌즈, 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 버전 3.3.0.0</td> 레이저 스캐닝 현미경에서 지원하는 <td>Keyence</td><td></td><td>Analytics 소프트웨어. 더 이상 구매할 수 없습니다. 새로운 레이저 스캐닝 현미경은 최신 소프트웨어를 사용합니다.</td></tr><tr><td>VK Viewer 버전 2.2.0.0</td> 레이저 스캐닝 현미경에서 지원하는 <td>Keyence</td><td></td><td>측정 소프트웨어. 더 이상 구매할 수 없습니다. 새로운 레이저 스캐닝 현미경은 최신 소프트웨어를 사용합니다.</td></tr></tbody></table>

laser scanning microscopy를 사용하여 몰리브덴 디실리사이드의 일렉트로마이그레이션 측정

Using Laser Scanning Microscopy to Determine Electromigration in Molybdenum Disilicide

그림 1은 테스트 구조 형상의 개략도를 보여주고, 그림 2 는 하나의 데이터 포인트를 얻는 데 필요한 측정 워크플로의 개략도를 보여줍니다. 일렉트로마이그레이션의 시작에 필요한 테스트 대상 라인의 길이와 존재 및 숫자 값의 영향을 조사하기 위해 앞서 언급한 프로토콜을 사용하여 몰리브덴 디실리사이드로 만들어지고 고온 실리콘 산화물 층으로 캡슐화된 다양한 길이(예: 120μm, 540μm 및 680μm)로 테스트 중인 여러 라인에 대한 데이터를 얻었습니다. 테스트중인 모든 라인은 동일한 방식으로 제조되었으며 실온 (23 ° C)의 주변 공기 조건에서 7 분 동안 동일한 시간 동안 스트레스를 가하면서 테스트중인 라인을 좁히지 않고 정전류로 2.26 ×10 10 A / m2, 3.25 × 1010 A / m2 또는 3.44 × 1010 A / m2.
사용 된 테스트 구조 (캡슐화 된 MoSi2 라인)에서 MoSi2 와 알루미늄의 접촉 영역 만 부피의 변화를 보여주었습니다. 이전 실험에서는 캡슐화를 통해 어떤 종류의 돌출도 보여주지 않았습니다.
이 방법으로 평가된 모든 언덕의 측면 크기는 200nm 크기 이상이었으며, 이는 레이저 스캐닝 현미경의 측면 해상도보다 훨씬 높았습니다.
V = 상수.lwh
측정된 부피의 최대 불확도는 공분산 전파 법칙을 통해 추정할 수 있습니다.
<img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq13.jpg" style="margin: auto;">
l은 길이, w는 너비, h는 높이입니다. 개별 치수의 측정 불확도에서 Δl = 50nm, Δw = 50nm 및 Δh = 12nm입니다. 길이와 너비의 불확실성은 한 픽셀의 치수로 간주됩니다. Δh = 12 nm 높이의 불확도는 레이저 스캐닝 현미경을 통해 감지할 수 있는 가장 작은 언덕에서 SEM을 통해 측정되었으며 제조업체가 명시한 불확도를 따릅니다.
언덕의 높이( 그림 3 참조)는 일반적으로 190nm 범위입니다. 적절하게 감지할 수 있는 가장 작은 언덕의 높이는 34nm 범위입니다. 길이와 너비는 그림 3에서 볼 수 있듯이 대부분의 언덕에서 일반적으로 1μm 범위입니다.
이로 인해 일반적인 언덕 크기를 가진 단일 언덕에 대한 불확실성이 다음과 같습니다.
<img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq14.jpg" style="margin: auto;">= 16%
그리고 작은 언덕이
<img alt="Equation 15" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq15.jpg" style="margin: auto;">= 45%입니다.
이 프로토콜에 표시된 방법을 사용하면 여러 힐록에 대해 볼륨이 합산됩니다. 한 표본에서 합산된 언덕의 양에 대한 일반적인 값은 그림 3과 같이 약 9입니다.
이로 인해 불확실성은 다음과 같습니다.
<img alt="Equation 16" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq16.jpg" style="margin: auto;">
표본에 평균 크기의 언덕만 있는 경우
그리고
<img alt="Equation 17" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq17.jpg" style="margin: auto;">
표본에 있는 모든 언덕이 매우 작은 경우.
실제로, 표본에는 작고 일반적으로 크기가 큰 언덕이 존재하며, 언덕의 양은 표본 간에 약간 다르기 때문에 언덕의 정확한 크기와 수에 따라 불확실성이 5%에서 15% 사이가 될 수 있습니다.
이 작업에 나타난 대표적인 결과에서 알 수 있듯이, 일렉트로마이그레이션된 부피의 값은 테스트 중인 라인의 길이가 증가함에 따라 증가합니다. 일렉트로마이그레이션된 부피는 더 강한 응력 조건(예: 더 높은 전류 밀도 값)이 사용되는 경우에도 증가합니다.
테스트 중인 라인의 길이와 무관한 모든 부피 데이터가 0인 경우 일렉트로마이그레이션의 시작에 더 강력한 응력 조건(예: 더 높은 온도, 더 긴 응력 시간, 더 높은 전류 밀도 또는 이들의 조합)이 필요합니다. 추가 실험에서는 더 강한 응력 조건이 사용됩니다.
그림 3 은 왼쪽에서 전류 응력이 발생하기 전과 중간에서 전류 응력이 가해진 후의 관심 영역을 보여줍니다. 그림 3 의 오른쪽은 전류 응력 후의 언덕을 강조 표시합니다. 그림 3 은 새로운 언덕이 형성되고 현재 응력이 가해지기 전에 돌출부의 성장이 존재했음을 보여줍니다.
그림 4 는 모든 데이터 포인트를 포함하여 최적선의 지수선을 포함하여 길이가 증가함에 따라 일렉트로마이그레이션된 볼륨이 증가한 성공적인 결과를 보여줍니다. 그림 4 는 또한 x축과 가장 잘 맞는 선형 라인의 가로채기를 결정하는 데 사용되는 더 짧은 길이에 대한 결과를 보여줍니다.
그림 5 는 길이가 120μm로 일정하게 유지되고 전류 밀도가 증가함에 따라 전기 이동 부피가 증가하며 전류 밀도가 이전 실험에서 관찰된 범위에서 일렉트로마이그레이션이 시작되는 범위에서 변화한 성공적인 데이터를 보여줍니다. 도 5 는 또한 캡슐화된 고온 실리콘 산화물의 영향을 보여줍니다. 두 가지 두께의 고온 산화규소(채워진 원: 60nm, 채워지지 않은 원: 20nm)는 전류 밀도와 관련된 일렉트로마이그레이션의 시작에 대해 두 가지 다른 값을 생성합니다. 이것은 캡슐화 층의 기계적 응력으로 인해 발생합니다.
그림 6 은 물질에서 일렉트로마이그레이션 매개변수의 첫 번째 추정치를 얻는 데 사용할 수 있는 데이터를 보여줍니다. 더 나은 결과를 얻으려면 150μm에서 최대 500μm 범위의 길이를 가진 더 많은 데이터를 수집해야 합니다.
그림 7 은 차선의 데이터를 보여주며, 120μm보다 긴 길이도 일렉트로마이그레이션 부피가 0인 길이가 있을 수 있으므로 길이가 120μm에서 260μm 사이인 테스트 중인 라인의 테스트가 필요합니다. 볼륨이 감소하고 테스트 구조의 길이가 증가하면 일부 데이터가 올바르지 않습니다. 가장 가능성이 높은 것은 높이 척도 결정 오류 또는 언덕 가장자리를 찾는 오류와 같은 볼륨 평가의 오류 때문일 것입니다. 이 경우 해당 이미지의 평가를 다시 살펴보고 재평가하면 문제의 근본 원인을 파악하는 데 사용할 수 있습니다.
잘못된 데이터는 두 번째 스캔을 위해 테스트 구조를 실온으로 냉각시키지 않기 때문일 수도 있습니다. 동일한 영역을 다시 스캔하고 평가를 위해 새 스캔을 사용하는 것이 문제를 해결할 수 있는 유일한 옵션입니다. 스캔을 다시 평가하고 다시 실행한 후에도 이 문제가 지속되면 평가 오류로 인한 것이 아니라 사용된 재료의 실제 영향일 수 있습니다.
임계 길이보다 약간 높은 길이의 경우 최적 맞춤선은 직선으로 근사화할 수 있습니다. 테스트 중인 선의 길이가 길어지면 최적선의 기하급수적 특성이 표시됩니다.
x축과의 차단은 3.25 × 1010 A/m2 의 전류 밀도로 스트레스에 대해 33.33 μm로 결정되어 (Ij)c =1.08 × 106 A/m가 되었습니다.
그림 5의 데이터에서 요격은 3.49 × 1010 A/m2 및 3.6 × 1010 A/m2로 결정되었습니다. 테스트중인 라인의 길이가 120 μm 인 경우 4.19 × 106 A / m 및 4.2 × 1010 A / m의 값을 제공합니다.
측정된 중요 제품의 불일치는 전류 밀도의 증가와 함께 테스트 중인 라인의 자체 발열이 증가함에 따라 발생합니다. 테스트 중인 라인의 온도는 일반적으로 전류 밀도가 증가함에 따라 증가합니다. 7 분 동안 120 μm 길이의 테스트 라인의 온도는 2.65 × 1010 A/m2, 3.24 × 1010 A/m2, 3.53 × 1010 A/m2 및 3.85 × 1010 A/m2 의 전류 밀도에 대한 전기 저항의 측정을 통해 결정되었습니다. 각각 202°C, 257°C, 320°C. 온도 및 기타 요인에 대한 중요 제품의 의존성은11 이전에 나타났습니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig01.jpg"> 
그림 1: 레이저 스캐닝 현미경을 통한 일렉트로마이그레이션 매개변수 조사에 적합한 테스트 구조 형상의 개략도. 황금색 상자는 테스트 중인 라인(MoSi2로 만든 이 작업에서)이고, 은색 상자는 전기 공급 장치(이 작업에서는 알루미늄으로 만들어짐)이며, 접촉 패드는 본드 와이어 영역(짙은 회색)에 있는 은색 상자 스택으로 표시됩니다. 스택은 접촉 패드가 전기 공급 장치보다 더 높은 층 두께를 갖는다는 것을 나타냅니다. 테스트 중인 라인의 양쪽에 있는 작은 은색 상자는 전기 공급 장치와 테스트 중인 라인의 전기 접촉 영역입니다. 어두운 테두리는 전기 접촉을 가능하게 하기 위해 이 부분에서 캡슐화 층이 열리기 때문에 더 낮은 고도를 갖는 이 영역을 상징해야 합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig02.jpg"> 
그림 2: 하나의 데이터 포인트를 얻는 데 필요한 측정 워크플로우의 개략도. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig03.jpg"> 
그림 3: 전류 응력 전후의 관심 영역 비교. 전류 응력 가해 전(왼쪽) 및 전류 응력 가해(가운데) 후(가운데)의 관심 영역과 일렉트로마이그레이션으로 인한 언덕이 오른쪽에 강조 표시된 영역 비교. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig03large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig04.jpg"> 
그림 4: MoSi2 라인에 대한 테스트 대상 라인의 길이에 따라 음극 측의 접촉 영역의 부피를 일렉트로마이온한 성공적인 결과. 60nm 고온 실리콘 산화물로 캡슐화된 MoSi2 라인에 대한 테스트 중인 라인의 길이에 따라 음극 측의 접촉 영역의 전기 마이그레이션 부피의 대표 데이터(성공적인 결과), 3.25 × 1010 A/m2의 전류 밀도로 7분 동안 주변 공기 조건에서 응력. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig04large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig05.jpg"> 
그림 5: MoSi2로 만들어진 테스트 대상 캡슐화된 라인의 전류 밀도에 따라 음극 측의 접촉 영역 부피를 일렉트로마이그레이션한 성공적인 결과. 주변 공기 조건에서 7분 동안 스트레스를 가한 상태에서 MoSi2 로 만든 테스트 중인 캡슐화된 라인의 전류 밀도에 따라 음극 측의 접촉 영역의 일렉트로마이그레이션된 부피에 대한 대표적인 데이터(성공적인 결과). 채워진 원은 60nm 고온 실리콘 산화물로 캡슐화된 테스트 중인 MoSi2 라인의 데이터를 보여줍니다. 채워지지 않은 원은 20nm 고온 산화규소로 캡슐화된 테스트 중인 MoSi2 라인의 데이터를 보여줍니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig05large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig06.jpg"> 
그림 6: 유효한 데이터. 60nm 고온 실리콘 산화물로 캡슐화된 MoSi2 라인에 대한 테스트 중인 라인의 길이에 따라 음극 측의 접촉 영역의 일렉트로마이그레이션된 부피의 대표 데이터(데이터 사용 가능), 전류 밀도 2.56 × 1010 A/m2로 7분 동안 주변 공기 조건에서 응력. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig06large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig07.jpg"> 
그림 7: 최적이 아닌 데이터. 20nm 고온 실리콘 산화물로 캡슐화된 MoSi2 라인에 대한 테스트 중인 라인의 길이에 따라 음극 측의 접촉 영역의 전기 마이그레이션 볼륨의 대표 데이터(최적이 아닌 데이터)는 3.44 × 1010 A/m2의 전류 밀도로 주변 공기 조건에서 7분 동안 스트레스를 받았습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig07large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
추가 코딩 파일 1: Laserscan_1.vi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/Laserscan_1.vi" target="_blank">이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a>

Laser Scanning Microscopy를 사용하여 몰리브덴 디실리사이드의 일렉트로마이그레이션 측정

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

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

우리는 두께가 다른 몰리브덴 디셀레나이드(MoSe2) 층 반도체 나노 구조의 장치 제조 및 전기적 특성화에 대한 접근 방식을 설명합니다. 또한, 백금(Pt)을 접촉 금속으로 사용하는 집속 이온 빔 증착 방법에 의한 MoSe2층 나노결정용 옴 접촉의 제조에 대해 설명합니다.

오믹 접촉 제조 집중 이온 빔 기술 및 전기 특성 계층 반도체 나노 구조를 위해 사용

본 연구 방사광 마이크로 단층 비파괴 입체 영상 법의 경우, 16 × 16 mm의 단면적 전체 마이크로 전자 패키지를 조사하기 위해 사용된다. 때문에 싱크로트론의 높은 플럭스 및 밝기에 샘플은 8.7 μm의 공간 해상도로 불과 3 분에서 몇 군데 있었다.

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이 논문은 나노 측정 및 분자 역학 시뮬레이션으로 검사 및 검증된 풀러렌 Si 기판의 나노 물질 제조를 보고합니다.

C 프로빙<sub&gt; (84)</sub&gt;은 스캐닝 프로브 현미경 및 분자 역학을 사용하여 실리콘 기판을 - 임베디드

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