Artykuł metodologiczny

Wykorzystanie laserowej mikroskopii skaningowej do określenia elektromigracji w dwukrzemku molibdenu

791 wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/68158

⸱

23 maja 2025

 ,  , 
1CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik GmbH

W tym artykule

Podsumowanie

Tutaj opisujemy przebieg pracy za pomocą laserowej mikroskopii skaningowej do określenia objętości elektromigracji przez testowaną metalową linię. Zmieniając różne zmienne eksperymentalne, można uzyskać wiele informacji na temat elektromigracji. W niniejszej pracy określono długość początku elektromigracji.

Streszczenie

Wraz ze wzrostem gęstości prądu i zmniejszaniem rozmiaru chipów, elektromigracja staje się coraz ważniejsza. Elektromigracja to ruch atomów w materiale przewodzącym prąd elektryczny spowodowany przepływającym prądem. W przypadku aluminium i miedzi parametry elektromigracji i ich zależności były badane przez wiele osób i metod. W przypadku innych materiałów tak nie jest. Eksperymenty elektromigracyjne często wykorzystują bardzo długie czasy do naprężenia badanych linii w eksperymentach z medianą do awarii. Eksperymenty te dostarczają jedynie informacji na temat elektromigracji na poziomie powierzchni. Bardziej wyrafinowane metody skupiają się na mikroskopijnych lub nanoskalowych efektach i wpływach. Zwykle do tych badań używa się drogiego sprzętu, takiego jak skaningowe mikroskopy elektronowe (SEM), synchrotrony lub mikrotomografia rentgenowska. Opracowano proces pracy umożliwiający badanie elektromigracji w skali mikroskopowej za pomocą laserowego mikroskopu skaningowego. Dzięki tej technice skanowania laserowego możliwe jest osiągnięcie wyników z nieco mniejszą dokładnością niż SEM, ale przy znacznie mniejszym wysiłku w przygotowaniu próbek.

Wiedząc, jaka jest objętość elektromigrowana, do obliczenia parametrów elektromigracji można użyć tych samych procedur, co w przypadku objętości elektromigrowanych określonych za pomocą SEM. Poprzez różnicowanie różnych zmiennych eksperymentalnych można uzyskać wiele informacji na temat elektromigracji. W niniejszej pracy przedstawiono określenie długości początku elektromigracji.

Wprowadzenie

Elektromigracja jest migracją jonów metali wywołaną przez prąd. Podczas elektromigracji na jon metalu działa siła Równowaga statyczna, ΣF=0, diagram wektorów sił, edukacyjna koncepcja fizyki..

Siłę Równowaga statyczna, ΣF=0, diagram wektorów sił, edukacyjny koncept fizyczny. działającą na jon wewnątrz badanej linii przewodzącej bez warstwy enkapsulującej można obliczyć następująco:

Wzór na siłę elektromagnetyczną, F=Z*eE, schemat symboli do badań i studiów z fizyki. 

Gdzie Z* jest efektywnym ładunkiem jonu w ruchu, e jest ładunkiem elektronu, a Wektor pola elektrycznego \(\vec{E}\); równanie; analiza pola wektorowego; badanie elektromagnetyzmu; fizyka. jest polem elektrycznym1. Dla przewodnika metalowego Równanie pola elektrycznego, \(\vec{E} = \rho \vec{j}\), ilustrujące zasadę elektromagnetyzmu. o oporności właściwej ρ i gęstości prądu Schemat spektrometru Thomsona przedstawiający zasadę odchylenia i separacji jonów..

Z* zależy od rodzaju jonów oraz materiału badanej linii. Jego wartość wskazuje na siłę elektromigracji, a znak określa kierunek ruchu danego jonu.

Siła ta powoduje ruch atomów i ich transport w linii metalicznej. Wykorzystując zależność między prędkością jonów Notacja wektorowa; symbol; wzór fizyczny; wektor prędkości; koncepcja matematyczna; schemat edukacyjny. a siłą napędową Równanie prędkość-siła, v=μF, wzór na dynamikę równowagi w fizyce. oraz zależność Nernsta-Einsteina dla ruchliwości jonów Równanie ruchliwości, μ=D/kT, wzór opisujący dynamikę cząstek; kluczowy w badaniach nad dyfuzją., strumień atomowy (liczba atomów transportowanych przez elektromigrację w jednostce czasu na jednostkę powierzchni) Notacja wektorowa w równaniu elektromagnetycznym z symbolem strzałki kierunkowej. można obliczyć następująco:

Równanie elektrochemiczne: J_EM = (ND/kT)eZ*ρ. Wzór na obliczenie potencjału elektrycznego. 

gdzie N oznacza gęstość atomów sieci, D współczynnik dyfuzji, k stałą Boltzmanna, a T temperaturę bezwzględną2.

Objętość poddaną elektromigracji można opisać jako2,3,4:

V = ΩJEMAt 

Gdzie A oznacza pole przekroju poprzecznego przewodnika, Ω objętość atomową, a t czas elektromigracji.

W przypadku hermetyzowanych linii testowych należy wziąć pod uwagę dodatkowy komponent zależny od naprężeń mechanicznych:

Równanie siły Lorentza: wektor F=Z*eE–Ω(∂σxx/∂x); analiza pola elektromagnetycznego. 

gdzie σxx oznacza naprężenie normalne wzdłuż długości próbki, a x jest współrzędną wzdłuż długości badanej linii1. Jak wykazano w innych publikacjach, prowadzi to do następującego wyniku5:

Równanie siły elektromagnetycznej, symbol do badania dynamiki cząstek, model wzoru fizycznego. 

Elektromigracja generująca naprężenia jest dobrze znanym zjawiskiem w badanych liniach w stanie stałym.

Jeśli Równowaga statyczna, ΣF=0, diagram wektorów sił, edukacyjna koncepcja fizyczna. = 0, to transport masy Notacja wektorowa w równaniu elektromagnetycznym z symbolem strzałki kierunkowej. = 0 (oraz V = 0), a krytyczny iloczyn długości l i gęstości prądu dla wystąpienia elektromigracji można powiązać z parametrami materiałowymi w następujący sposób1:

Równanie współczynnika transportu; wzór fizyczny; analiza matematyczna; badania naukowe. 

Ten krytyczny produkt ma ogromne znaczenie przy projektowaniu komponentów lub obwodów elektrycznych, ponieważ linie o długościach krótszych niż długość krytyczna, nazywana również długością Blecha, są nieśmiertelne. W poniższym protokole przedstawiono sposób wyznaczania (Ij)c. Jeśli pozostałe parametry są znane, można obliczyć Z* jako istotną wielkość materiałową.

Wcześniej opublikowane metody pomiaru objętości electromigrowanej wykorzystują SEM, transmisyjną mikroskopię elektronową (TEM) lub mikrotomografię rentgenowską (X)3,4,6,7,8,9.

Korzystanie z tych instrumentów wymaga starannego przygotowania próbek, na przykład poprzez naniesienie dodatniej cienkiej warstwy metalu na powierzchnie o wysokiej rezystywności, aby zmniejszyć akumulację ładunków na powierzchni podczas skanowania wiązką elektronów.

Dodatkowa warstwa na powierzchni może powodować problemy, takie jak zmiana zachowania elektromigracji poprzez modyfikację naprężeń mechanicznych na granicy faz. Z kolei akumulacja ładunku może powodować wirtualny dryft próbki podczas skanowania, co czyni dane bezużytecznymi.

Obsługa SEM i TEM jest również bardziej czasochłonna i kosztowna niż korzystanie z mikroskopu skaningowego laserowego. Zastosowanie mikroskopu skaningowego laserowego ułatwia badanie testowanych linii w wyższych temperaturach. W przypadku SEM istnieją również stoliki grzewcze, które nie są łatwo dostępne dla wszystkich modeli SEM, są kosztowne i często wykonywane na specjalne zamówienie.

W przypadku mikroskopu skaningowego laserowego niepewność pomiaru objętości może mieścić się w tym samym zakresie co dla SEM, pod warunkiem zastosowania odpowiedniego sprzętu i zachowania szczególnej staranności w doborze warunków pomiarowych.

Podczas skanowania powierzchni dla każdego punktu mierzone są wielokrotne wartości, co zapewnia wysoką rozdzielczość. Ze względu na zasadę działania mikroskopu skanującego laserowo, limit tej metody nie jest równy granicy dyfrakcyjnej. Umożliwia to pomiar struktur o rozmiarze bocznym wynoszącym około 120 nm.

W porównaniu do pomiarów SEM, wysokość struktur można zmierzyć łatwiej, precyzyjniej i przy znacznie mniejszym nakładzie pracy. Wyznaczenie wysokości za pomocą SEM może wymagać pomiaru wysokości kilku przecięć po ich przygotowaniu za pomocą skupionej wiązki jonów (FIB). FIB może powodować ścieranie w bezpośrednim sąsiedztwie. Ze względu na te przygotowania, objętość pustki lub wypukłości może nie zostać odpowiednio odwzorowana w pomiarach SEM, co sprawia, że pomiary objętości obiema metodami charakteryzują się podobną dokładnością.

Dzięki pracy w warunkach powietrza otoczenia możliwe jest szybsze, tańsze i bardziej wszechstronne działanie niż w przypadku użycia SEM lub TEM.

Opisaną tutaj metodę można zastosować, jeśli uda się uniknąć utleniania materiału podczas pomiaru. Utlenianie może wystąpić w podwyższonych temperaturach z powodu samozgrzewania się badanych linii. W przeciwnym razie zaleca się najpierw wykorzystanie SEM do zeskanowania geometrii obszaru zainteresowania badanej linii, następnie przyłożenie naprężenia elektromigracyjnego w komorze próżniowej, a na koniec ponowne zeskanowanie geometrii obszaru zainteresowania badanej linii.

Jeśli próbka zostaje przeniesiona w celu poddania jej naprężeniom w innym środowisku, należy zadbać o to, aby wyrównać próbkę przed i po przyłożeniu naprężeń w tym samym kierunku. Wyrównanie eliminuje konieczność korygowania obrotu na przeskanowanych obrazach. Zazwyczaj daje to dokładniejsze wyniki niż korygowanie obrotu za pomocą oprogramowania.

Metoda ta wykorzystuje przygotowane próbki i obejmuje wstępne skanowanie laserowe, poddanie próbek naprężeniom w określonych warunkach oraz wykonanie drugich skanów laserowych tych samych obszarów. Na podstawie tych skanów, poprzez odjęcie od siebie obu pomiarów laserowych, wyznacza się objętości zelektromigrowane w kilku próbkach. Wykorzystując dane objętościowe z wielu próbek, wyznacza się punkt przecięcia linii dopasowania dla różnych długości. Punkt przecięcia ten stanowi długość Blecha w warunkach zastosowanych w eksperymencie. Metoda ta jest korzystna podczas badania materiałów elektrycznie przewodzących o wysokiej rezystywności lub materiałów, na które negatywnie wpływa przygotowanie próbek wymagane w innych metodach.

Geometrie linii poddawanych testom electromigracji różnią się znacząco w zależności od zastosowanej techniki pomiarowej. Zastosowanie skaningowego mikroskopu laserowego nie ogranicza się do pojedynczych linii testowych o szerokości kilku µm10, lecz może być wykorzystane dla wszystkich struktur, w których bada się zmiany objętości spowodowane electromigracją, takich jak struktury Blecha.

Protokół

1. Wybór materiału i wykonanie linii testowanych na interesującym nas materiale

  1. Wybierz linie testowanego materiału i zmontuj je, aby uzyskać dostęp do obszaru zainteresowania testowanej linii za pomocą laserowego mikroskopu skaningowego.
    UWAGA: Testowane linie mogą mieć geometrię stosowaną w najnowocześniejszych półprzewodnikach lub mogą być większe i używane tylko do oceny zjawisk elektromigracji. Geometrie linii mogą obejmować, ale nie są ograniczone do szerokości 20-50 μm, grubości od 10 nm do 200 nm i długości od 40 μm do 800 μm. Obszar zainteresowania zależy od użytych materiałów i geometrii badanej struktury, która musi zostać określona poprzez skanowanie całej struktury testowej podczas pierwszych eksperymentów przy użyciu silnych warunków naprężeń. Wszystkie części struktury testowej pokazujące zmiany w objętości mogą być używane jako obszar zainteresowania.
  2. Stosować testowane linie w kapsułkach lub nieobudowane, wykonane z tego samego materiału o tym samym przekroju (tej samej wysokości i szerokości) o różnych długościach. Napręż je, używając tych samych warunków (gęstość prądu, temperatura, atmosfera, czas), aby określić długość krytyczną dla początku elektromigracji.
  3. Alternatywnie, użyj testowanych linii o tej samej długości i zmieniaj gęstość prądu w małym zakresie, jednocześnie naprężając się tą samą temperaturą w tej samej atmosferze.

2. Określanie objętości elektromigracji

  1. Określ objętość elektromigracji dla różnych długości (wiele punktów danych) lub różnych gęstości prądu zgodnie z późniejszymi krokami protokołu, które szczegółowo opisują, jak uzyskać pojedynczy punkt danych.
    UWAGA: W przypadku metody opisanej w tej publikacji każda próbka jest używana do uzyskania jednego punktu danych.
  2. Pobieranie jednego punktu danych
    1. Używaj laserowego mikroskopu skaningowego o najwyższej dostępnej rozdzielczości.
      UWAGA: Nie wszystkie laserowe mikroskopy skaningowe osiągają rozdzielczość wymaganą dla metody opisanej w tym protokole.
    2. Włącz laserowy mikroskop skaningowy i otwórz oprogramowanie pomiarowe i analityczne. Jeśli oprogramowanie pomiarowe zapyta: Powrót do początku etapu XY? kliknij Nie.
    3. Weź próbki i odpowiedni uchwyt na próbkę, aby móc zamocować próbkę na stoliku laserowego mikroskopu skaningowego, aby próbka nie poruszała się podczas procesu skanowania.
    4. Uzyskaj dokładne źródło prądu i przewody do podłączenia elektrycznego. Upewnij się, że źródło prądu i działają prawidłowo.
    5. Zmień wysokość stolika laserowego mikroskopu skaningowego i umieść próbkę w uchwycie na próbkę pod laserowym mikroskopem skaningowym. Ustaw próbkę równolegle do stołu mikroskopu. Zamocuj próbkę tak, aby nie poruszała się podczas pomiarów.
      UWAGA: W tym momencie możliwe jest wstrzymanie eksperymentu. Czasami zachowanie próbek zmienia się w zależności od warunków przechowywania, np. z powodu utleniania. Przerwy są opcjonalne i należy ich unikać, jeśli oczekuje się, że próbki ulegną znacznym zmianom w zależności od warunków, w jakich znajdują się podczas tych pomiarów.
    6. Podłącz gniazdko elektryczne źródła prądu do sample lub sample uchwyt w zależności od konfiguracji. Sprawdź, czy druty łączące są nadal przymocowane do próbki, używając niskiego prądu przez krótki czas lub poprzez kontrolę optyczną.
      UWAGA: W tym momencie możliwe jest wstrzymanie eksperymentu.
    7. Dostosuj różnicę wysokości między soczewką obiektywu laserowego mikroskopu skaningowego a próbką, aby uzyskać ostrość próbki. Ustaw ostrość obszaru zainteresowania na soczewce obiektywu o najmniejszym powiększeniu. Ręcznie lub w oknie Obserwuj w oprogramowaniu pomiarowym, klikając Auto focus.
      UWAGA: W razie potrzeby przesuń pozycję XY tabeli, aby móc zobaczyć interesujący Cię obszar. W tym momencie możliwe jest wstrzymanie eksperymentu.
    8. Zmień soczewkę obiektywu na następne większe powiększenie i skup się na obszarze zainteresowania. Albo ręcznie, albo w oknie Obserwuj w oprogramowaniu, klikając Autofokus.
      UWAGA: W tym momencie możliwe jest wstrzymanie eksperymentu.
    9. Powtarzaj wymianę soczewki obiektywu i ostrości, aż obszar zainteresowania będzie widoczny za pomocą soczewki obiektywu o największym powiększeniu, np. 150x w oknie obserwacji.
      UWAGA: Jeśli obszar zainteresowania jest większy niż obszar, w którym można skanować z najdokładniejszymi ustawieniami laserowego mikroskopu skaningowego, użyj zszywania. Protokół nie zawiera wyjaśnień, jak postępować z szyciem. W tym momencie możliwe jest wstrzymanie eksperymentu.
    10. Upewnij się, że opcja Narzędzia > Mierz średnią liczbę > jest ustawiona na 4. Kliknij przycisk Opcje > Automatyczne zapisywanie, wybierz folder docelowy zapisywania, prefiks nazwy pliku i przykładową nazwę pliku, a następnie kliknij przycisk OK.
    11. Przejdź do okna Miara. Wybierz Tryb eksperta. Użyj ustawień pomiaru> Profil powierzchni > Bardzo drobny (2048 x 1536) > Wysoka dokładność.
      UWAGA: Nazwy ustawień w celu uzyskania najwyższej dokładności mogą się różnić, jeśli używany jest inny laserowy mikroskop skaningowy.
    12. Zwiększ odległość między soczewką obiektywu a próbką, klikając strzałki w górę, aż całe okno pokaże, że powierzchnia jest. Kliknij Ustaw górną pozycję. Zmniejsz odległość między soczewką obiektywu a próbką, klikając strzałki w dół, aż cała powierzchnia będzie widoczna, i kontynuuj klikanie strzałek w dół, aż całe okno pokazujące powierzchnię stanie się czarne. Kliknij Ustaw dolną pozycję.
    13. Kliknij opcję Auto gain (Automatyczne wzmocnienie) i Start measurement (Rozpocznij pomiar), aby rozpocząć skanowanie powierzchni obszaru zainteresowania.
      UWAGA: W pierwszym eksperymencie z użyciem materiału i konfiguracji, skanowanie nie tylko obszaru zainteresowania, ale całej powierzchni badanej linii od jednego styku elektrycznego (np. drutu łączącego) do drugiego styku (drutu łączącego) próbki do pierwszej części, która jest używana tylko do połączenia próbki z otoczeniem, jest konieczne, aby móc określić, skąd pochodzą atomy składające się na nową objętość, jak Mogą one pochodzić z innej części próbki i wykluczyć różne efekty, takie jak termomigracja powodująca pojawienie się objętości. W tym momencie możliwe jest wstrzymanie eksperymentu.
    14. Rozogniskować laserowy mikroskop skaningowy, zwiększając odległość między obiektywem a próbką o kilka mm do 1 cm, klikając kilkakrotnie strzałki w górę przed naprężeniem próbki.
      UWAGA: Ma to na celu uniknięcie uszkodzenia soczewki obiektywu. W zależności od materiału, z którego wykonana jest testowana linia i warunków naprężeń, testowana linia będzie się nagrzewać. W niektórych przypadkach temperatura osiągnie kilkaset stopni Celsjusza. Odległość między soczewką obiektywu a próbką jest zwykle krótsza niż 2 mm podczas skanowania laserowego. Soczewka obiektywu znacznie by się nagrzała podczas eksperymentów, gdyby odległość nie została zwiększona podczas naprężania. Nagrzanie soczewki obiektywu prowadzi do naprężeń mechanicznych w soczewce, co może prowadzić do deformacji soczewki lub innego uszkodzenia soczewki.
    15. Napręż próbkę w określonych warunkach (gęstość prądu, czas). Zatrzymaj przepływ prądu po upływie określonego czasu.
      UWAGA: Warunki obejmują gęstość prądu, czas naprężeń, temperaturę i długość testowanej linii. Warunki naprężeń zależą od interesującego nas materiału. W tym momencie możliwe jest wstrzymanie eksperymentu.
    16. Odczekaj 3-5 minut po obecnym obciążeniu. Skoncentruj laserowy mikroskop skaningowy na obszarze zainteresowania po ostygnięciu próbki do temperatury pokojowej (RT).
      UWAGA: W tym momencie możliwe jest wstrzymanie eksperymentu.
    17. Ustaw ostrość ponownie, aż próbka przestanie się rozogniskować, aby upewnić się, że mierzona powierzchnia nie ma dryftów z powodu zmian temperatury.
      UWAGA: W tym momencie możliwe jest wstrzymanie eksperymentu.
    18. Zeskanuj ten sam obszar, który został zeskanowany przed bieżącym obciążeniem z tymi samymi ustawieniami zgodnie z krokami 2.2.10-2.2.13.
      UWAGA: W tym momencie możliwe jest wstrzymanie eksperymentu.
    19. Użyj oprogramowania analitycznego i popraw dwa obrazy obszaru zainteresowania.
      1. Otwórz plik w oprogramowaniu analitycznym, jeśli nie został otwarty, klikając Plik > Otwórz i wyszukując właściwy plik.
      2. Skoryguj nachylenie próbek, klikając opcję Przetwarzaj obraz> popraw nachylenie, aby otworzyć okno do korekcji nachylenia. Użyj wyświetlanego obrazu Laser+Optical i metody korekcji Plane tilt (3 punkty), aby na wyświetlanym obrazie pojawiły się trzy punkty.
      3. Przesuń linie w taki sposób, aby większość każdej z tych linii znajdowała się w tle. Przesuń trzy punkty w pobliże obszaru zainteresowania. Przesuń te punkty, aby dopasować płaszczyznę, która jest reprezentowana przez dwie linie proste w przekrojach poprzecznych, do tła.
        UWAGA: Jeśli tło nie jest prawidłowo reprezentowane przez płaszczyznę, dopasuj płaszczyznę do dolnych krawędzi obszaru zainteresowania.
      4. Wybierz opcję Nie dopasuj wysokości przesunięcia 0 danych i Automatycznie dopasuj zakres wysokości, a następnie kliknij przycisk Wykonaj i zamknij.
      5. Usuń wysokości spowodowane nadbiegiem laserowego mikroskopu skaningowego, klikając Przetwarzaj obraz > Poziom cięcia wysokości, aby otworzyć okno cięcia wysokości. Ustaw poziom cięcia na Normalny, użyj opcji Zawsze uzupełniaj dane wysokości 0 i kliknij przycisk OK.
        UWAGA: W tym momencie możliwe jest wstrzymanie eksperymentu.
      6. Przytnij obraz, jeśli jest większy niż obszar zainteresowania i jest zbyt duży, aby można go było ocenić za pomocą oprogramowania przeznaczonego do oceny. Przytnij obraz tak, aby obszar zainteresowania znajdował się na środku, np. 500 x 500 pikseli.
      7. Przytnij, klikając Przetwarzaj obraz > Przycinanie, aby otworzyć okno przycinania. Wybierz szerokość i wysokość zgodnie z obszarem zainteresowania i przesuń prostokąt do zaznaczenia, aby uwzględnić obszar zainteresowania.
        UWAGA: Idealnym rozwiązaniem byłoby nie musieć w ogóle korygować obrazów poprzez idealne wyrównanie próbek tak, aby nie miały przechyłu w stosunku do stolika próbki i skanowały tylko część próbki nieco większą niż obszar zainteresowania. Ten idealny rodzaj pomiaru może nie być możliwy przy użyciu dostępnego sprzętu.
    20. Zapisz poprawiony przycięty obraz. Otwórz poprawiony i przycięty obraz za pomocą oprogramowania analitycznego, klikając Plik > Otwórz i wybierając odpowiedni plik.
      1. Aby wyeksportować dane w taki sposób, aby zachować informacje 3D o interesującym nas regionie, np. jako plik ASC, należy wykonać następujące czynności. Kliknij Plik > Wyprowadzaj dane 3D-CAD, aby otworzyć okno wyboru parametrów wyjściowych.
      2. Użyj opcji Pomiń wartość 1 (bez pominięcia) > Rzeczywista dokładność wyświetlania liczb 10 > Współczynnik powiększenia XY x1 i Zwiększ wysokość (%) 100 i wybierz opcję Powierzchnia lub skorzystaj z opcji o najwyższej dostępnej dokładności. Kliknij przycisk Ustaw. Użyj danych grupy punktów, aby zapisać dane oznaczone jednoznacznie etykietami. Po zakończeniu eksportowania danych program wyświetli okno.
      3. Użyj unikalnych nazw, aby dopasować dane pomiaru przed i po naprężeniu prądu dla każdego obszaru zainteresowania.
        UWAGA: W tym momencie możliwe jest wstrzymanie eksperymentu.
    21. Prześlij dane do oprogramowania ewaluacyjnego.
      UWAGA: Niektóre laserowe mikroskopy skaningowe są wyposażone w oprogramowanie z wbudowanymi funkcjami do pomiaru objętości. W takim przypadku istnieje możliwość skorzystania z wbudowanego oprogramowania zamiast oprogramowania opisanego w tym protokole.
    22. Użyj wersji oprogramowania ewaluacyjnego wymienionej w Tabeli materiałów i pakietów wymienionych w Tabeli materiałów i otwórz program (Dodatkowy plik kodowania 1: Laserscan_1.vi).
      UWAGA: Aby uzyskać te same wyniki, można użyć innego oprogramowania.
    23. Kliknij strzałkę, aby rozpocząć uruchamianie programu. Otwórz ścieżkę zapisu plików asc przeznaczonych do użycia, klikając przycisk Otwórz. Załaduj pliki asc do programu, wybierając nazwę próbki z listy wyboru. Upewnij się, że obszar jest zaznaczony i kliknij krzyżyk i obszar.
      UWAGA: Jeśli elektromigracja występuje przez długi czas lub efekt elektromigracji jest silny w próbce w wybranych warunkach, program może nie być w stanie dopasować wzorców obrazów. Jeśli tak się stanie, powtórz podobny pomiar z nową próbką o niższej gęstości prądu, krótszym czasie testowania lub niższej temperaturze i odpowiednio dostosuj przyszłe eksperymenty.
    24. Dostosuj dopasowanie wzoru ręcznie, jeśli program nie pasuje idealnie do wzorców.
    25. Aby dodać skalę wysokości, użyj myszy, aby wybrać prostokąt należący do powierzchni podłoża. Spójrz na dwa histogramy wysokości prostokąta na obrazie przed i po naprężeniu prądu obok obrazu obszaru zainteresowania. Spraw, aby kształt tych dwóch histogramów wyglądał na normalnie rozłożony i jak najbardziej podobny.
      UWAGA: Jeśli histogramy wyglądają bardzo różnie, powtórz wybrany prostokąt i zmieniaj prostokąt nieznacznie, aż będzie zadowolony z kształtu histogramu.
    26. Kliknij przycisk zerowy oznaczony jako tło, aby zapisać tę wysokość jako tło.
    27. Wybierz inny prostokąt na płaskiej części nad testowaną linią.
      UWAGA: Jeśli obszar wybrany za pomocą tego prostokąta zmienił się podczas eksperymentu, powtórz prostokąt, aż zostanie wybrany region bez zmian. Jeśli obszar stanie się zbyt mały, np. tylko kilka pikseli, określenie wysokości nie będzie dokładne. Jeśli istnieje tylko naprawdę mały obszar, który się nie zmienił, użyj obrazu z większą liczbą pikseli, aby uzyskać region bez zmian, który znajduje się na szczycie testowanej linii.
    28. Spójrz na dwa histogramy obok obrazu powierzchni obszaru zainteresowania. Spraw, aby kształt tych dwóch histogramów wyglądał na normalnie rozłożony i jak najbardziej podobny.
      UWAGA: Ponów tworzenie prostokątów, które spełniają wszystkie kryteria, a także dają dobry wynik na histogramie.
    29. Zapisz tę wartość, klikając wiersz w obszarze testowany, a następnie kliknij Ok.
      UWAGA: Te dane są na razie zapisywane tylko tymczasowo.
    30. Zatrzymaj program, klikając czerwony przycisk zatrzymania, a parametry wysokości zapisz na stałe w programie, klikając Edytuj > ustaw bieżące wartości jako domyślne i Zapisz plik > Save.
      UWAGA: Program przyjmuje tło jako wysokość zero, a wysokość testowanej linii jako 1. Zostanie to pomnożone przez zmierzoną wysokość badanej linii w późniejszych krokach/na końcu.
    31. Kliknij strzałkę, aby rozpocząć uruchamianie programu. Oceń pojedynczy pagórek (lub pustkę) w obszarze zainteresowania, rysując prostokąt lewym przyciskiem myszy blisko krawędzi pagórka (lub pustki) w IMG w porównaniu z panelem przednim.
    32. Podejdź jak najbliżej krawędzi konstrukcji. Popraw wybrany obszar za pomocą powiększonej wersji struktury i powiększ obraz, np. ten oznaczony jako relax crop.
    33. Dostosuj zaznaczony obszar pagórka (lub pustki), aż zawartość dopasuje krawędź prostokąta do pagórka (lub pustki).
    34. Kliknij przycisk Zapisz obok porównania IMG, aby zapisać sumę wszystkich pikseli (całkę) woluminu.
      UWAGA: W tym momencie możliwe jest wstrzymanie eksperymentu.
    35. Kontynuuj z następnym pagórkiem lub pustką na obrazie. Wykonaj kroki od 2.2.31 do 2.2.34 dla każdego pagórka (lub pustej przestrzeni) obecnego na obrazie.
      UWAGA: Możliwe jest przerwanie eksperymentu po zapisaniu całki każdego pagórka (lub pustki).
    36. Skorzystaj z danych objętościowych i oblicz sumę objętości pagórków (lub pustek), aby uzyskać objętość elektromigrowanego materiału w jednym obszarze zainteresowania w tych warunkach.
    37. Przelicz wyznaczoną zsumowaną objętość (jednostki to piksel x piksel x wysokość) na metr sześcienny (m³), mnożąc przez rozmiar odpowiadający jednemu pikselowi w metrze i współczynnik wysokości badanej linii, w tym wysokość warstwy enkapsulacji.
      UWAGA: W tej pracy każdy piksel ma wymiary 0,05 μm x 0,05 μm. Wysokość badanej linii, w tym wysokość warstwy otaczającej do przekształcenia w metrze sześciennym, może być mierzona za pomocą dowolnej odpowiedniej techniki pomiarowej.
    38. Zapisz objętość i warunki pomiaru (długość testowanej linii, gęstość prądu, temperatura, czas naprężenia prądu) jako jeden punkt danych.
      UWAGA: W tym momencie możliwe jest wstrzymanie eksperymentu.
  3. Uzyskaj więcej punktów danych, wykonując krok 2.2. dla testowanych linii, których długości różnią się od długości używanych wcześniej, dopóki nie pojawią się co najmniej trzy punkty danych, w których objętość elektromigracji jest różna od zera. Alternatywnie uzyskaj więcej punktów danych, wykonując krok 2.2 dla linii o tej samej długości i nieznacznie zmieniając bieżącą gęstość.
  4. Aby uzyskać krytyczną długość dla materiału będącego przedmiotem zainteresowania i warunki pomiaru, należy wykonać wykres z co najmniej trzema punktami danych - które nie znajdują się ani na osi x, ani na osi y - z objętością elektromigracji na osi y oraz długością lub gęstością prądu przy użyciu parametru o różnych wartościach na osi x.
  5. Określ linię najlepszego dopasowania dla danych, przy czym linia najlepszego dopasowania ma mniej niż dwa punkty przecięcia z osią x. Uzyskaj przecięcie linii liniowej, które najlepiej pasuje do punktów danych o małych objętościach z osią x. To przecięcie jest albo l, albo j z (Ij)c i (Ij)c, oblicza się, mnożąc wartość przechwycenia przez gęstość prądu lub długość użytą w eksperymencie, odpowiednio.
    UWAGA: W zależności od warunków naprężenia, długości i badanego materiału, linia najlepszego dopasowania może być liniowa blisko punktu przecięcia lub wykładnicza, jeśli warunki naprężenia, takie jak gęstość prądu lub długość, są wyższe.

Wyniki

Rysunek 1 przedstawia schemat geometrii struktury testowej, a Rysunek 2 przedstawia schemat przebiegu pomiarów niezbędnych do uzyskania jednego punktu danych. Aby zbadać wpływ długości, faktu istnienia oraz wartości liczbowej długości linii testowej niezbędnej do zainicjowania elektromigracji, powyższy protokół został zastosowany w celu pozyskania danych dla wielu linii testowych o różnych długościach (np. 120 µm, 540 µm i 680 µm) wykonanych z disilikowy molybdenum i zamkniętych w warstwie wysokotemperaturowego tlenku krzemu. Wszystkie linie testowe zostały wykonane w ten sam sposób i poddane obciążeniu przez ten sam czas 7 min w warunkach powietrza otoczenia w temperaturze pokojowej (23 °C) przy stałym prądzie, bez zwężania linii testowej podczas obciążania, co skutkowało stałą gęstością prądu wynoszącą 2.26 × 1010 A/m2, 3.25 × 1010 A/m2 lub 3.44 × 1010 A/m2.

W zastosowanych strukturach testowych (enkapsulowane linie MoSi2) jedynie region styku MoSi2 z aluminium wykazał zmiany objętości. Wcześniejsze eksperymenty nie wykazały żadnych wypustek przenikających przez warstwę enkapsulacji.

Wymiary boczne wszystkich pagórków ocenionych tą metodą przekraczały 200 nm, co znacznie wykracza poza rozdzielczość boczną mikroskopu skaningowego laserowego.

V = const.lwh

Maksymalną niepewność zmierzonej objętości można oszacować za pomocą prawa propagacji kowariancji.

Schemat wzoru na zmianę objętości, ΔV/V = Δl/l + Δw/w + Δh/h, koncepcja odkształcenia materiału.

Przy czym l to długość, w to szerokość, a h to wysokość. Przy niepewnościach pomiarowych poszczególnych wymiarów Δl = 50 nm, Δw = 50 nm oraz Δh = 12 nm. Niepewności długości i szerokości przyjęto jako wymiary jednego piksela. Niepewność wysokości Δh = 12 nm została zmierzona za pomocą SEM na najmniejszym pagórku wykrywalnym za pomocą skaningowego mikroskopu laserowego i jest zgodna z niepewnością podaną przez producenta.

Wysokość pagórków (jak pokazano na Rysunku 3) mieści się zazwyczaj w granicach 190 nm. Najmniejsze prawidłowo wykrywalne pagórki mają wysokość w zakresie 34 nm. Długości i szerokości dla większości pagórków zazwyczaj mieszczą się w granicach 1 µm, co przedstawiono na Rysunku 3.

Powoduje to, że niepewność dla pojedynczego wzniesienia o typowym rozmiarze wynosi

równanie stanu równowagi statycznej ΔV/V=(50nm/1000nm + 50nm/1000nm + 12nm/190nm), formuła, badanie= 16%

or aby powstało niewielkie wzniesienie

Równowaga statyczna, równanie ΔV/V, schemat przedstawiający stosunki w nanometrach do celów edukacyjnych.= 45%.

W metodzie przedstawionej w niniejszym protokole objętość jest sumowana dla kilku pagórków. Typowe wartości liczby pagórków sumowanych w jednej próbce wynoszą około 9, jak pokazano na Rysunku 3.

Powoduje to, że niepewność wynosi:

Równanie przedstawiające analizę błędów z obliczeniem błędu procentowego, wzór ΔV/V=0.16/√9=5%.

Jeśli w próbce obecne są jedynie pagórki o średniej wielkości

i

Wzór na obliczenie błędu procentowego: ΔV/V = 0.45/√9 = 15%; edukacyjny koncept matematyczny.

jeśli wszystkie obecne w próbce wzniesienia są niezwykle małe.

W rzeczywistości w próbkach występują pagórki o rozmiarach małych i typowych, a ich liczba nieznacznie różni się między próbkami, co powoduje, że niepewność mieści się w przedziale od 5% do 15%, w zależności od dokładnych rozmiarów i liczby pagórków.

Jak wynika z reprezentatywnych wyników przedstawionych w niniejszej pracy, wartość objętości poddanej elektromigracji wzrasta wraz ze zwiększeniem długości badanej ścieżki. Objętość poddana elektromigracji zwiększa się również w przypadku zastosowania silniejszych warunków stresowych, np. wyższych wartości gęstości prądu.

Jeśli wszystkie dane dotyczące objętości, niezależnie od długości badanej linii, wynoszą zero, wówczas do zainicjowania elektromigracji wymagane są silniejsze warunki stresowe (np. wyższe temperatury, dłuższy czas stresowania, wyższe gęstości prądu lub ich kombinacja). W dalszych eksperymentach należy zastosować silniejsze warunki stresowe.

Rysunek 3 przedstawia obszar zainteresowania przed obciążeniem prądowym po lewej stronie oraz po obciążeniu prądowym w środkowej części. Prawa strona Rysunku 3 wyróżnia pagórki (hillocks) po obciążeniu prądowym. Rysunek 3 pokazuje utworzenie się nowych pagórków oraz wzrost wypustek, które były obecne przed obciążeniem prądowym.

Rysunek 4 przedstawia pomyślne wyniki wzrostu objętości poddanej elektromigracji wraz ze wzrostem długości, wraz z wykładniczą linią trendu obejmującą wszystkie punkty danych. Rysunek 4 przedstawia również wyniki dla krótszych długości, które zostały wykorzystane do wyznaczenia punktu przecięcia liniowej linii trendu z osią x.

Rycina 5 przedstawia pomyślne dane wykazujące, że objętość poddana elektromigracji wzrasta wraz ze wzrostem gęstości prądu, przy zachowaniu stałej długości 120 µm i zmianie gęstości prądu w zakresie, w którym w poprzednich eksperymentach zaobserwowano początek elektromigracji. Rycina 5 pokazuje również wpływ otaczającego wysokotemperaturowego tlenku krzemu. Dwie różne grubości wysokotemperaturowego tlenku krzemu (pełne kropki: 60 nm, puste kropki: 20 nm) prowadzą do dwóch różnych wartości progu elektromigracji w odniesieniu do gęstości prądu. Jest to spowodowane naprężeniami mechanicznymi warstw enkapsulujących.

Rysunek 6 przedstawia dane, które mogą być odpowiednie do uzyskania wstępnej oceny parametrów elektromigracji w materiale. Aby uzyskać lepsze wyniki, należy zebrać więcej danych dla długości w zakresie od 150 µm do 500 µm.

Rycina 7 przedstawia nieoptymalne dane, które wymagałyby przetestowania linii testowych o długościach od 120 µm do 260 µm, ponieważ długości powyżej 120 µm mogą również wykazywać objętość elektromigracyjną równą 0. Jeśli objętość maleje wraz ze wzrostem długości struktury testowej, niektóre dane są błędne. Najprawdopodobniej wynika to z błędów w ocenie objętości, takich jak błędy w wyznaczaniu skali wysokości lub błędy w lokalizacji krawędzi wypukłości (hillocks). W takim przypadku rozwiązaniem problemu może być ponowne przeanalizowanie i ocena odpowiedniego obrazu.

Błędne dane mogą również wynikać z niedostatecznego ochłodzenia struktury testowej do temperatury pokojowej przed drugim skanowaniem. Jedynym sposobem na rozwiązanie tego problemu jest ponowne zeskanowanie tego samego obszaru i wykorzystanie nowego skanu do oceny. Jeśli problem ten nadal występuje po ponownej ocenie i powtórzeniu skanowania, prawdopodobnie nie jest on spowodowany błędem w ocenie, lecz może być rzeczywistym efektem zastosowanego materiału.

Dla długości nieco przekraczających długość krytyczną linię trendu można przybliżyć linią prostą. W przypadku zwiększenia długości badanych linii widoczny staje się wykładniczy charakter linii trendu.

Punkt przecięcia z osią x określono na 33.33 µm dla obciążenia gęstością prądu 3.25 × 1010 A/m2, co dało wynik (Ij)c =1.08 × 106 A/m.

Na podstawie danych z Rysunku 5 wyznaczono punkt przecięcia na wartości 3,49 × 1010 A/m2 oraz 3,6 × 1010 A/m2. Przy długości badanej linii wynoszącej 120 µm wartości te odpowiadają 4,19 × 106 A/m oraz 4,2 × 1010 A/m.

Rozbieżność zmierzonego produktu krytycznego wynika ze zwiększonego samonagrzewania się badanych ścieżek wraz ze wzrostem gęstości prądu. Temperatura badanych ścieżek zazwyczaj rośnie przy zwiększonej gęstości prądu. Temperatury badanych ścieżek o długości 120 µm poddanych obciążeniu przez 7 min określono poprzez pomiar rezystywności elektrycznej dla gęstości prądu 2,65 × 1010 A/m2, 3,24 × 1010 A/m2, 3,53 × 1010 A/m2 oraz 3,85 × 1010 A/m2 i wynosiły one odpowiednio 158 °C, 202 °C, 257 °C oraz 320 °C. Zależność produktu krytycznego od temperatury i innych czynników była wykazana wcześniej11.

Schemat równowagi statycznej, układ mikromechaniczny z różną długością belek, zaznaczone wymiary.
Rycina 1: Schemat geometrii struktury testowej dostosowanej do badań parametrów elektromigracji za pomocą skaningowego mikroskopu laserowego. Złota ramka to linia badana (w niniejszej pracy wykonana z MoSi2), srebrne ramki to zasilanie elektryczne (w niniejszej pracy wykonane z aluminium), a pady kontaktowe przedstawiono jako stosy srebrnych ramek w obszarze drutów wiążących (ciemnoszare). Stosy te wskazują, że pady kontaktowe mają większą grubość warstwy niż zasilanie elektryczne. Małe srebrne ramki po obu stronach linii badanej to obszary kontaktu elektrycznego między zasilaniem a linią badaną. Ciemna krawędź ma symbolizować obszar o niższym poziomie, wynikający z otwarcia warstwy kapsułkującej w tym miejscu w celu umożliwienia kontaktu elektrycznego. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Proces mikroskopii skaningowej laserowej: schemat szczegółowo przedstawiający skan początkowy, przyłożenie napięcia i zbieranie danych.
Rysunek 2: Schemat przebiegu pomiarów niezbędnych do uzyskania jednego punktu danych. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Analiza za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej; identyfikacja defektów w skali nanometrycznej; porównanie trzech paneli.
Rycina 3: Porównanie obszaru zainteresowania przed i po przyłożeniu prądu stresowego. Porównanie obszaru zainteresowania (w niniejszej pracy jest to kontakt elektryczny aluminium z badaną linią) przed przyłożeniem prądu stresowego (po lewej stronie) i po przyłożeniu prądu stresowego (w środku), z zaznaczonymi po prawej stronie wypustkami (hillocks) powstałymi w wyniku elektromigracji. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Wykres objętości elektrowettingu w funkcji długości; analiza danych, proces elektromechaniczny.
Rysunek 4: Pomyślne wyniki objętości elektromigracji obszarów styku po stronie katody w zależności od długości badanej linii dla linii MoSi2. Reprezentatywne dane (pomyślne wyniki) objętości elektromigracji obszarów styku po stronie katody w zależności od długości badanej linii dla linii MoSi2 zamkniętych w 60 nm wysokotemperaturowym tlenku krzemu, naprężenie w warunkach powietrza otaczającego przez 7 min przy gęstości prądu 3,25 × 1010 A/m2. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

wykres elektromigracji, gęstość prądu względem objętości poddanej elektromigracji, punkty danych z słupkami błędów
Rycina 5: Pomyślne wyniki objętości poddanej elektromigracji w obszarach kontaktowych po stronie katody w zależności od gęstości prądu dla hermetyzowanych linii testowych wykonanych z MoSi2. Reprezentatywne dane (pomyślne wyniki) objętości poddanej elektromigracji w obszarach kontaktowych po stronie katody w zależności od gęstości prądu dla hermetyzowanych linii testowych wykonanych z MoSi2 podczas obciążenia w warunkach powietrza otoczenia przez 7 min. Wypełnione okręgi przedstawiają dane dla linii testowych z MoSi2 hermetyzowanych wysokotemperaturowym tlenkiem krzemu o grubości 60 nm. Puste okręgi przedstawiają dane dla linii testowych z MoSi2 hermetyzowanych wysokotemperaturowym tlenkiem krzemu o grubości 20 nm. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Wykres objętości poddanej elektromigracji w funkcji długości; analiza danych elektromigracji w badaniach nad półprzewodnikami.
Rysunek 6: Wiarygodne dane. Reprezentatywne dane (dane nadające się do użycia) dotyczące objętości poddanej elektromigracji w obszarach styku po stronie katody w zależności od długości badanej linii dla linii MoSi2 kapsułkowanych wysokotemperaturowym tlenkiem krzemu o grubości 60 nm, poddanych naprężeniu w warunkach powietrza otoczenia przez 7 min przy gęstości prądu 2,56 × 1010 A/m2. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Wykres objętości elektromigracji w zależności od długości; analiza danych; skala mikrometryczna; wyniki naukowe.
Rycina 7: Nieoptymalne dane. Reprezentatywne dane (dane nieoptymalne) dotyczące objętości elektromigrowanej obszarów styku po stronie katody w zależności od długości badanej linii dla linii MoSi2 zamkniętych w 20 nm wysokotemperaturowym tlenku krzemu, poddanych obciążeniu w warunkach powietrza otoczenia przez 7 minut przy gęstości prądu 3,44 × 1010 A/m2. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Uzupełniający plik kodu 1: Laserscan_1.vi. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.

Dyskusja

Opisany tutaj protokół może być wykorzystany do solidnego i powtarzalnego uzyskiwania danych na temat objętości elektromigracji materiałów przewodzących prąd elektryczny. Dostępne materiały i sprzęt muszą spełniać określone kryteria, jak wspomniano powyżej w krokach protokołu lub w "UWAGACH", aby móc zastosować tę metodę do oceny elektromigracji.

Krytycznymi częściami protokołu jest upewnienie się, że próbka schłodzona do temperatury pokojowej na potrzeby pomiaru po naprężeniu prądowym. Brak schłodzenia do temperatury pokojowej spowoduje błędy w skanowaniu powierzchni z powodu zmiany temperatury podczas skanowania i spowoduje wadliwe określenie powierzchni, a tym samym błędne określenie objętości.

Kolejnym ważnym elementem jest wybór odpowiedniego tła i wysokości badanej linii w celu określenia współczynnika wysokości w programie oceny. Jeśli zostanie to zrobione niepoprawnie, głośność będzie nieprawidłowa. Inne krytyczne części mierzą co najmniej trzy próbki, które dają wartości objętości różniące się od zera.

Jeśli dane do skanowania po aktualnym obciążeniu nie wyglądają dobrze i nie zostały zauważone przed wykonaniem oceny, możliwe jest ponowne skanowanie przy użyciu tych samych parametrów, co w przypadku pierwszego skanowania. Jeśli zajdzie taka potrzeba, upewnij się, że możesz uniknąć obracania próbki, ustawiając próbkę pod laserowym mikroskopem skaningowym w taki sam sposób, jak poprzednio, lub korygując to za pomocą oprogramowania. Aby zapoznać się z innymi metodami rozwiązywania problemów, zapoznaj się z uwagami.

Modyfikacje metody polegają na zastosowaniu etapu ogrzewania próbki, podobnie jak w przypadku innych metod eksperymentalnych wykorzystujących etapogrzewania 11, polegającego na wyjęciu próbki z uchwytu na próbkę w celu poddania jej naprężeniom w różnych warunkach, takich jak podwyższona temperatura w piecu lub inne otaczające media (ciecze lub gazy), czego nie można zrobić, gdy próbka znajduje się pod laserowym mikroskopem skaningowym.

Pomiary w różnych warunkach, np. temperaturach, umożliwiają zastosowanie tej metody wyznaczania objętości, która ma być wykorzystana do obliczenia innych parametrów elektromigracji, takich jak efektywny ładunek jonowy lub energia aktywacji. W obliczeniach efektywnego ładunku jonowego jako punkt wyjścia przyjmuje się objętość elektromigracji. Sposób określenia objętości nie ma znaczenia dla obliczeń. Obliczenia wykonuje się w taki sam sposób, jak w przypadku określania efektywnego ładunku jonów przy użyciu objętości elektromigrowanych mierzonych za pomocą SEM 2,3,4.

Jak stwierdzono we wcześniejszych równaniach, objętość elektromigracji zależy od dyfuzji. Dyfuzja wykładniczo zależy od energii aktywacji danego procesu12. Umożliwia to wykorzystanie wykresu Arrheniusa powyżej w celu uzyskania energii aktywacji z nachylenia liniowego. Metoda ta może być również stosowana do określania zmian objętości w strukturach Blech oraz do obliczania prędkości dryftu w taki sam sposób, jak pokazano dla objętości wyznaczonych za pomocą SEM11.

Ta metoda może być stosowana tylko wtedy, gdy pagórki lub puste przestrzenie są dostępne dla laserowego skanowania powierzchni. To sprawia, że metoda ta nie nadaje się do oceny zmiany objętości spowodowanej przez zanurzone puste przestrzenie. Laserowy mikroskop skaningowy jest mniej wrażliwy na zmiany objętości niż najmniejsze zmiany wykrywalne za pomocą SEM i TEM. Jeśli objętość elektromigracji jest zbyt mała, użycie laserowego mikroskopu skaningowego nie da żadnych użytecznych wyników.

W porównaniu z badaniami z użyciem SEM lub TEM, łatwiej jest włączyć stopień grzewczy do konfiguracji laserowego mikroskopu skaningowego, ponieważ zazwyczaj muszą one być wykonane na zamówienie 7,11,13,14.

Oświadczenia

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

To badanie zostało sfinansowane przez "Niemieckie Federalne Ministerstwo Spraw Gospodarczych i Działań na rzecz Klimatu" w kodzie finansowania projektu "EMIR" 49MF190017.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Źródło prądu/2602B Miernik źródła systemuKeithley2602BMożna użyć dowolnego typu źródła prądu.
JKI VI Package ManagerNI781838-35https://www.ni.com/de-de/shop/product/jki-vi-package-manager.html?
srsltid=AfmBOorzYPY4B8
hlGIUIYl3PJoBwb8o8PeV
MsBfM9YcFasnBIhEWwBpd
Labview 2024 Q1 FullNI784522-35Opcja oprogramowania ewaluacyjnego (https://www.ni.com/de-de/shop/product/labview.html?partNumber=784522-35)
Labview 2024 Q1 ProNI784584-35Opcja oprogramowania ewaluacyjnego (https://www.ni.com/de-de/shop/product/labview.html?partNumber=784522-35)
Laserowy mikroskop skaningowy serii VK-X200KeyenceVK-X200 nie jest już dostępny w sprzedaży. Dostępna opcja VK-X3100. Laserowy mikroskop skaningowy o długości fali 408 nm.
Moduł rozwojowy NI VisionNI788427-35https://www.ni.com/de-de/shop/product/vision-development-module.html?srsltid=AfmBOoq2S8kYVmV1CK6
xSovMHTELtQHE2neD
oM2RrEnibd2AuyzkWvuS Soczewka
obiektywowa, CF Plan Apo 150x/ 0,95; ∞/0 EPI; OFN25 WD 0.2NikonBZ10123016 https://spwindustrial.com/nikon-cf-plan-apo-150x-0-95-0-wd-0-2mm-epi-objective/
VK Analyse-Modul Wersja 3.3.0.0KeyenceAnalytics obsługiwane przez laserowy mikroskop skaningowy. Nie jest już dostępny w sprzedaży. Nowy laserowy mikroskop skaningowy wykorzystuje nowsze oprogramowanie.
VK Viewer Version 2.2.0.0Oprogramowanie pomiarowe Keyenceobsługiwane przez laserowy mikroskop skaningowy. Nie jest już dostępny w sprzedaży. Nowy laserowy mikroskop skaningowy wykorzystuje nowsze oprogramowanie.
Oprogramowanie

Bibliografia

  1. Somaiah, N., Kumar, P. Inverse blech length phenomenon in thin-film stripes. Phys Rev Appl. 10 (5), 054052(2018).
  2. Huynh, Q. T., Liu, C. Y., Chen, C., Tu, K. N. Electromigration in eutectic SnPb solder lines. J Appl Phys. 89 (8), 4332-4335 (2001).
  3. Lee, T. Y., Tu, K. N., Kuo, S. M., Frear, D. R. Electromigration of eutectic SnPb solder interconnects for flip chip technology. J Appl Phys. 89 (6), 3189-3193 (2001).
  4. Lee, T. Y., Tu, K. N., Frear, D. R. Electromigration of eutectic SnPb and SnAg3.8Cu0.7 flip chip solder bumps and under-bump metallization. J Appl Phys. 90 (9), 4502-4508 (2001).
  5. Ho, C. E., Hsieh, W. Z., Yang, C. H., Lee, P. T. Real-time study of electromigration in Sn blech structure. Appl Surf Sci. 388, 339-344 (2016).
  6. Chang, Y. W., et al. Study of electromigration-induced formation of discrete voids in flipchip solder joints by in-situ 3D laminography observation and finite element modeling. Acta Mater. 117, 100-110 (2016).
  7. Besser, P. R., Madden, M. C., Flinn, P. A. In situ scanning electron microscopy observation of the dynamic behavior of electromigration voids in passivated aluminum lines. J Appl Phys. 72 (8), 3792-3797 (1992).
  8. Doan, J. C., Lee, S. -H., Bravman, J. C., Flinn, P. A., Marieb, T. N. Void nucleation on intentionally added defects in Al interconnects. Appl Phys Lett. 75 (5), 633-635 (1999).
  9. Kelly, M. B., Niverty, S., Chawla, N. Electromigration in bi-crystal pure Sn solder joints: elucidating the role of grain orientation. J Alloys Compd. 818, 152918(2020).
  10. 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).
  11. Straub, A. Factors Influencing the Critical Product in Electromigration. , University of Stuttgart, Stuttgart. (2000).
  12. Scorzoni, A., Neri, B., Caprile, C., Fantini, F. Electromigration in thin-film interconnection lines: models, methods and results. Mater Sci Rep. 7 (4-5), 143-220 (1991).
  13. Verma, S. K., Raynaud, G. M., Rapp, R. A. Hot-stage scanning electron microscope for high-temperature in-situ oxidation studies. Oxid Met. 15 (5/6), 471-483 (1981).
  14. Heard, R., Huber, J. E., Siviour, C., Edwards, G., WilliamsonBrown, E., Dragnevski, K. An investigation into experimental in situ scanning electron microscope (SEM) imaging at high temperature. Rev Sci Instrum. 91 (6), 063702-063814 (2020).

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Analiza elektromigracjigęstość prąduenergia aktywacjiefektywny ładunek jonupomiar profilu powierzchnipowstawanie wypukłościmateriał kapsułkującyprzygotowanie próbek
Wykorzystanie laserowej mikroskopii skaningowej do określenia elektromigracji w dwukrzemku molibdenu
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki korzystania z usługi

Zasady

Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.