Laserscanmicroscopie gebruiken om elektromigratie in molybdeendisilicide te bepalen

De reikwijdte van mijn onderzoek is het bepalen van de elektromigratieverschijnselen in molybdeendisilicide en het kijken naar de beïnvloedende factoren, zoals de lengte van de te testen lijn en het inkapselende materiaal op de parameters effectieve ionenlading en deactiveringsenergie. De huidige experimentele uitdaging ligt in het uitbreiden van deze methode naar hogere temperaturen. In vergelijking met andere technieken maakt ons protocol gebruik van een laserscanmicroscoop. Andere technieken gebruiken meestal een scanning-elektronenmicroscoop. Voor metingen met de scanning-elektronenmicroscoop heb je meestal een monstervoorbereiding die de gemeten activeringsenergie en de gemeten effectieve ionenlading kan beïnvloeden, dus in ons geval hebben we deze uitgebreide monstervoorbereiding niet nodig. Dit maakt het ook sneller. We zullen ons concentreren op een onderzoek naar de effectieve ionenlading in molybdeendisilicide bij verhoogde temperaturen, en ook op het onderzoeken van de activeringsenergie van molybdeendisilicide bij verhoogde temperaturen en niet-geopteerd molybdeendisilicide gedoteerd met verschillende doteerdiersoorten, en we zullen ook kijken naar de veranderingen van kunstmatig gegenereerde holtes in verschillende materialen.

[Docent] Schakel om te beginnen de laserscanmicroscoop in en open de meet- en analysesoftware. Zet het monster met een geschikte monsterhouder vast zodat het tijdens het scannen op de microscooptafel blijft staan. Bereid een nauwkeurige stroombron en de benodigde draden voor elektrische aansluiting voor en pas de hoogte van de microscooptafel aan. Plaats nu het monster in de monsterhouder onder de laserscanmicroscoop. Lijn het monster evenwijdig uit met de tafel van de microscoop en bevestig het op zijn plaats om beweging tijdens metingen te voorkomen. Sluit het stopcontact van de stroombron aan op het monster of de monsterhouder op basis van de opstelling. Controleer bij optische inspectie of de verbindingsdraden nog aan het monster zijn bevestigd. Pas het hoogteverschil tussen de objectieflens en het monster aan om het interessegebied scherp te stellen met behulp van de objectieflens met de laagste vergroting. Gebruik handmatige scherpstelling of klik op autofocus in het observatievenster van de meetsoftware. Verander de objectieflens in een hogere vergroting en stel opnieuw scherp op het interessegebied. Ga door met dit proces totdat het interessegebied duidelijk zichtbaar is bij de hoogste vergroting, zoals 150X, in het observatievenster. Stel tools, meting en gemiddeld aantal in op vier, klik vervolgens op opties gevolgd door automatisch opslaan, selecteer een doelmap voor opslaan, voer een voorvoegsel en voorbeeld van een bestandsnaam in en klik op OK. Open het meetvenster, selecteer de expertmodus en kies meetinstellingen gevolgd door oppervlakteprofiel, superfijn 2048 bij 1536 en hoge nauwkeurigheid. Als u de afstand tussen de objectieflens en het monster wilt vergroten, klikt u op de pijlen omhoog totdat het hele oppervlak zwart wordt weergegeven in het venster en klikt u vervolgens op bovenste POS instellen. Verklein vervolgens de afstand met behulp van de pijlen naar beneden totdat het volledige oppervlak zichtbaar is en ga door totdat het oppervlak weer zwart wordt, klik vervolgens op lagere POS instellen. Klik op automatische versterking en start vervolgens met meten om te beginnen met het scannen van het oppervlak. Vergroot de afstand tussen het objectief en het monster met enkele millimeters tot maximaal één centimeter met behulp van de opwaartse pijlen om de laser onscherp te maken voordat het monster wordt belast. Pas stroomspanning toe met behulp van de vooraf bepaalde voorwaarden, zoals stroomdichtheid en tijd, en stop vervolgens de stroom na de gespecificeerde tijd. Drie tot vijf minuten na het toepassen van de huidige spanning, richt u de laserscanmicroscoop op het interessegebied wanneer het monster weer op kamertemperatuur is. Blijf scherpstellen totdat het monster niet langer uit zichzelf zijn focus verschuift om ervoor te zorgen dat er geen afwijkingen in de oppervlaktemeting zijn als gevolg van temperatuurveranderingen. Scan hetzelfde gebied dat is gescand vóór de huidige spanning met exact dezelfde instellingen als eerder gebruikt. Open de analysesoftware en klik op bestand en openen, zoek vervolgens het juiste bestand. Als het bestand al is geopend, gaat u verder met het corrigeren van de kanteling van de monsters na het selecteren van de procesafbeelding en corrigeer de kanteling om het kantelcorrectievenster te openen. Stel in het correctievenster het weergavebeeld in op laser plus optisch en kies de correctiemethode vlak kantelen drie punten om drie punten op het beeld weer te geven. Verplaats de hulplijn zodat het grootste deel van elke lijn op de achtergrond ligt en pas de drie punten dicht bij het interessegebied aan. Verplaats vervolgens de drie punten zodat het vlak dat wordt weergegeven door twee rechte lijnen in de doorsneden is uitgelijnd met de achtergrond. Selecteer Verschuivingshoogte nulgegevens niet aanpassen en Hoogtebereik automatisch aanpassen en klik vervolgens op Uitvoeren, gevolgd door sluiten om de correcties toe te passen. Als u het bijsnijdvenster wilt openen, klikt u op afbeelding en bijsnijden verwerken. Kies de breedte en hoogte van het bijsnijden op basis van het interessegebied en pas de selectierechthoek aan om het hele interessegebied te omvatten. Sla de gecorrigeerde en bijgesneden afbeelding op en klik op bestand en zoek het juiste bestand. Als u het interessegebied wilt exporteren met behoud van driedimensionale informatie, klikt u op bestand, gevolgd door 3D CAD-uitvoer om het uitvoerparametervenster te openen. Stel het overslaan van het bedrag in op één, de nauwkeurigheid van de weergave van het werkelijke getal op 10, de XY-zoomverhouding op X1 en verbeter de hoogte tot 100%, kies vervolgens het oppervlak en klik op instellen om de instellingen te bevestigen. Selecteer de puntgroepgegevens om uniek gelabelde gegevens op te slaan. Nadat de export is voltooid, verschijnt er een bevestigingsvenster. Open de versie van de evaluatiesoftware en -pakketten. Om het programma te starten, klikt u op het pijlpictogram. Navigeer naar de map met de ASC-bestanden nadat u op openen hebt geklikt en het juiste opslagpad hebt geselecteerd. Laad de ASC-bestanden in het programma met de juiste voorbeeldnaam uit de selectielijst. Zorg ervoor dat de gebiedsoptie is geselecteerd en klik vervolgens op kruisen, gevolgd door gebied. Selecteer met de muis een rechthoek op het substraatoppervlak om de schaal voor de hoogte te definiëren. Bekijk de twee hoogtehistogrammen voor en na de huidige spanning, geplaatst naast de afbeelding van het interessegebied, en pas de selectie aan om ervoor te zorgen dat beide histogrammen er normaal verdeeld en vergelijkbaar uitzien. Klik nu op de nulknop met het label als achtergrond om deze hoogte in te stellen als het achtergrondniveau. Kies een tweede rechthoek op een plat gedeelte boven aan de te testen lijn. Nogmaals, onderzoek en pas het histogram aan zodat ze er normaal verdeeld en zo gelijkaardig mogelijk uitzien. Klik op de regel onder test en klik vervolgens op OK om deze hoogtewaarde op te slaan. Klik vervolgens nogmaals op het pijlpictogram om het programma opnieuw uit te voeren. Teken een rechthoek in de buurt van de rand van een enkele heuvel, of leegte in de afbeelding met het label IMG-vergelijking met de linkermuisknop. Pas de rechthoek aan zodat deze nauw aansluit bij de rand van de structuur met behulp van de ingezoomde afbeelding, zoals de afbeelding met het label ontspannen bijsnijden. Verfijn het geselecteerde gebied zodat de rechthoek precies de heuvel of leegte omvat. Klik ten slotte op de knop Opslaan naast IMG-vergelijking om het integrale volume op te slaan op basis van de pixelsom. Heuvels gevormd na stroomspanning vertoonden een hoogte van meestal ongeveer 190 nanometer, met de kleinste duidelijk waarneembare heuvels op 34 nanometer en laterale afmetingen van ongeveer één micrometer. Het geëlektromigreerde volume nam toe met de lengte van de te testen lijn, zoals blijkt uit de exponentiële trendlijn in de grafiek. Het geëlektrogreerde volume nam toe met een hogere stroomdichtheid, en twee verschillende diktes van het inkapselen van siliciumoxide op hoge temperatuur vertoonden verschillende beginpunten voor elektromigratie. Bij een lagere stroomdichtheid van 2,56 keer 10 tot een macht van 10 ampère per vierkante meter, toonden bruikbare gegevens een toenemende trend van geëlektromigreerd volume met toenemende lijnlengte.