Name: Wykorzystanie laserowej mikroskopii skaningowej do określenia elektromigracji w dwukrzemku molibdenu (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-05-23T14:10:00.000+00:00
Duration: 9 min 41 s
Description: Poznaj metodę badania elektromigracji w dwukrzemku molibdenu przy użyciu mikroskopii laserowej. Technika ta pozwala określić ładunek jonów i energię aktywacji bez skomplikowanego przygotowania próbek.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

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

<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>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

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.

Elektromigracja jest migracją jonów metali wywołaną przez prąd. Podczas elektromigracji na jon metalu działa siła <img alt="Równowaga statyczna, ΣF=0, diagram wektorów sił, edukacyjna koncepcja fizyki." src="/files/ftp_upload/68158/68158eq01.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 1">.
Siłę <img alt="Równowaga statyczna, ΣF=0, diagram wektorów sił, edukacyjny koncept fizyczny." src="/files/ftp_upload/68158/68158eq01.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 1"> działającą na jon wewnątrz badanej linii przewodzącej bez warstwy enkapsulującej można obliczyć następująco:
<img alt="Wzór na siłę elektromagnetyczną, F=Z*eE, schemat symboli do badań i studiów z fizyki." src="/files/ftp_upload/68158/68158eq02.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 2"> 
Gdzie Z* jest efektywnym ładunkiem jonu w ruchu, e jest ładunkiem elektronu, a <img alt="Wektor pola elektrycznego \(\vec{E}\); równanie; analiza pola wektorowego; badanie elektromagnetyzmu; fizyka." src="/files/ftp_upload/68158/68158eq03.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 3"> jest polem elektrycznym1. Dla przewodnika metalowego <img alt="Równanie pola elektrycznego, \(\vec{E} = \rho \vec{j}\), ilustrujące zasadę elektromagnetyzmu." src="/files/ftp_upload/68158/68158eq04.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 4"> o oporności właściwej ρ i gęstości prądu <img alt="Schemat spektrometru Thomsona przedstawiający zasadę odchylenia i separacji jonów." src="/files/ftp_upload/68158/68158eq19.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 18">.
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 <img alt="Notacja wektorowa; symbol; wzór fizyczny; wektor prędkości; koncepcja matematyczna; schemat edukacyjny." src="/files/ftp_upload/68158/68158eq05.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 5"> a siłą napędową <img alt="Równanie prędkość-siła, v=μF, wzór na dynamikę równowagi w fizyce." src="/files/ftp_upload/68158/68158eq06.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 6"> oraz zależność Nernsta-Einsteina dla ruchliwości jonów <img alt="Równanie ruchliwości, μ=D/kT, wzór opisujący dynamikę cząstek; kluczowy w badaniach nad dyfuzją." src="/files/ftp_upload/68158/68158eq07.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 7">, strumień atomowy (liczba atomów transportowanych przez elektromigrację w jednostce czasu na jednostkę powierzchni) <img alt="Notacja wektorowa w równaniu elektromagnetycznym z symbolem strzałki kierunkowej." src="/files/ftp_upload/68158/68158eq08.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 8"> można obliczyć następująco:
<img alt="Równanie elektrochemiczne: J_EM = (ND/kT)eZ*ρ. Wzór na obliczenie potencjału elektrycznego." src="/files/ftp_upload/68158/68158eq09.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 9"> 
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:
<img alt="Równanie siły Lorentza: wektor F=Z*eE–Ω(∂σxx/∂x); analiza pola elektromagnetycznego." src="/files/ftp_upload/68158/68158eq10.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 10"> 
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:
<img alt="Równanie siły elektromagnetycznej, symbol do badania dynamiki cząstek, model wzoru fizycznego." src="/files/ftp_upload/68158/68158eq11.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 11"> 
Elektromigracja generująca naprężenia jest dobrze znanym zjawiskiem w badanych liniach w stanie stałym.
Jeśli <img alt="Równowaga statyczna, ΣF=0, diagram wektorów sił, edukacyjna koncepcja fizyczna." src="/files/ftp_upload/68158/68158eq01.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 1"> = 0, to transport masy <img alt="Notacja wektorowa w równaniu elektromagnetycznym z symbolem strzałki kierunkowej." src="/files/ftp_upload/68158/68158eq08.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 8"> = 0 (oraz V = 0), a krytyczny iloczyn długości l i gęstości prądu dla wystąpienia elektromigracji można powiązać z parametrami materiałowymi w następujący sposób1:
<img alt="Równanie współczynnika transportu; wzór fizyczny; analiza matematyczna; badania naukowe." src="/files/ftp_upload/68158/68158eq12.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 12"> 
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.

<table><tbody><tr><td>Źródło prądu/2602B Miernik źródła systemu</td><td>Keithley</td><td>2602B</td><td>Można użyć dowolnego typu źródła prądu.</td></tr><tr><td>JKI VI Package Manager</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>Opcja oprogramowania ewaluacyjnego (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>Opcja oprogramowania ewaluacyjnego (https://www.ni.com/de-de/shop/product/labview.html?partNumber=784522-35)</td></tr><tr><td>Laserowy mikroskop skaningowy serii VK-X200</td><td>Keyence</td><td></td><td>VK-X200 nie jest już dostępny w sprzedaży. Dostępna opcja VK-X3100. Laserowy mikroskop skaningowy o długości fali 408 nm.</td></tr><tr><td>Moduł rozwojowy NI Vision</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 Soczewka</td></tr><tr><td>obiektywowa, CF Plan Apo 150x/ 0,95; &infin;/0 EPI; OFN25 WD 0.2</td><td>Nikon</td><td></td><td>BZ10123016 https://spwindustrial.com/nikon-cf-plan-apo-150x-0-95-0-wd-0-2mm-epi-objective/</td></tr> <tr><td>VK Analyse-Modul Wersja 3.3.0.0</td> Oprogramowanie <td>Keyence</td><td></td><td>Analytics obsługiwane przez laserowy mikroskop skaningowy. Nie jest już dostępny w sprzedaży. Nowy laserowy mikroskop skaningowy wykorzystuje nowsze oprogramowanie.</td></tr><tr><td>VK Viewer Version 2.2.0.0</td><td>Oprogramowanie pomiarowe Keyence</td><td></td><td>obsługiwane przez laserowy mikroskop skaningowy. Nie jest już dostępny w sprzedaży. Nowy laserowy mikroskop skaningowy wykorzystuje nowsze oprogramowanie.</td></tr></tbody></table>

wykorzystanie laserowej mikroskopii skaningowej do określenia elektromigracji w dwukrzemku molibdenu

Using Laser Scanning Microscopy to Determine Electromigration in Molybdenum Disilicide

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.

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.
<img alt="Schemat wzoru na zmianę objętości, ΔV/V = Δl/l + Δw/w + Δh/h, koncepcja odkształcenia materiału." src="/files/ftp_upload/68158/68158eq13.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 13">
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
<img alt="równanie stanu równowagi statycznej ΔV/V=(50nm/1000nm + 50nm/1000nm + 12nm/190nm), formuła, badanie" src="/files/ftp_upload/68158/68158eq14.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 14">= 16%
or aby powstało niewielkie wzniesienie
<img alt="Równowaga statyczna, równanie ΔV/V, schemat przedstawiający stosunki w nanometrach do celów edukacyjnych." src="/files/ftp_upload/68158/68158eq15.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 15">= 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:
<img alt="Równanie przedstawiające analizę błędów z obliczeniem błędu procentowego, wzór ΔV/V=0.16/√9=5%." src="/files/ftp_upload/68158/68158eq16.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 16">
Jeśli w próbce obecne są jedynie pagórki o średniej wielkości
i
<img alt="Wzór na obliczenie błędu procentowego: ΔV/V = 0.45/√9 = 15%; edukacyjny koncept matematyczny." src="/files/ftp_upload/68158/68158eq17.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 17">
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.
<img alt="Schemat równowagi statycznej, układ mikromechaniczny z różną długością belek, zaznaczone wymiary." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig01.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 1"> 
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. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig01large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Proces mikroskopii skaningowej laserowej: schemat szczegółowo przedstawiający skan początkowy, przyłożenie napięcia i zbieranie danych." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig02.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rysunek 2: Schemat przebiegu pomiarów niezbędnych do uzyskania jednego punktu danych. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig02large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Analiza za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej; identyfikacja defektów w skali nanometrycznej; porównanie trzech paneli." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig03.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 3"> 
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. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig03large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Wykres objętości elektrowettingu w funkcji długości; analiza danych, proces elektromechaniczny." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig04.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 4"> 
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. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig04large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="wykres elektromigracji, gęstość prądu względem objętości poddanej elektromigracji, punkty danych z słupkami błędów" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig05.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 5"> 
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. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig05large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Wykres objętości poddanej elektromigracji w funkcji długości; analiza danych elektromigracji w badaniach nad półprzewodnikami." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig06.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 6"> 
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. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig06large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Wykres objętości elektromigracji w zależności od długości; analiza danych; skala mikrometryczna; wyniki naukowe." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68158/68158fig07.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 7"> 
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. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/68158fig07large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
Uzupełniający plik kodu 1: Laserscan_1.vi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68158/Laserscan_1.vi" target="_blank">Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.</a>

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.

Wykorzystanie laserowej mikroskopii skaningowej do określenia elektromigracji w dwukrzemku molibdenu

With increasing the current density and decreasing the size of chips electromigration becomes more and more important. Electromigration is the movement of ...

Zakres moich badań obejmuje określenie zjawisk elektromigracji w dwukrzemku molibdenu oraz przyjrzenie się czynnikom wpływającym, takim jak długość badanej linii i materiał herkaujący, na parametry efektywnego ładunku jonowego i energii dezaktywacji. Obecne wyzwanie eksperymentalne polega na rozszerzeniu tej metody na wyższe temperatury. W porównaniu z innymi technikami, nasz protokół wykorzystuje laserowy mikroskop skaningowy. Inne techniki zwykle wykorzystują skaningowy mikroskop elektronowy. W przypadku pomiarów za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego zwykle mamy do dyspozycji przygotowanie próbki, która może mieć wpływ na zmierzoną energię aktywacji i zmierzony efektywny ładunek jonowy, więc w naszym przypadku nie potrzebujemy tego skomplikowanego przygotowania próbki. To również sprawia, że jest szybszy. Skupimy się na badaniu efektywnego ładunku jonowego w dwukrzemku molibdenu w podwyższonych temperaturach, a także na badaniu energii aktywacji dwukrzemku molibdenu w podwyższonych temperaturach i niedofinansowanego dwukrzemku molibdenu domieszkowanego różnymi gatunkami domieszek, a także przyjrzymy się zmianom sztucznie generowanych pustek w różnych materiałach.[Instruktor] Aby rozpocząć, włącz laserowy mikroskop skaningowy i otwórz oprogramowanie pomiarowe i analityczne. Używając odpowiedniego uchwytu na próbkę, zabezpiecz próbkę tak, aby pozostała zamocowana na stoliku mikroskopu podczas skanowania. Przygotuj dokładne źródło prądu i niezbędne przewody do podłączenia elektrycznego oraz wyreguluj wysokość stolika mikroskopu. Teraz umieść próbkę w uchwycie na próbkę pod laserowym mikroskopem skaningowym. Ustaw próbkę równolegle do stołu mikroskopu i zamocuj ją na miejscu, aby zapobiec wszelkim ruchom podczas pomiarów. Podłącz gniazdko elektryczne źródła prądu do sample lub sample uchwyt w zależności od konfiguracji. Upewnij się, że druty łączące są nadal przymocowane do próbki za pomocą kontroli optycznej. Dostosuj różnicę wysokości między soczewką obiektywu a próbką, aby ustawić ostrość obszaru zainteresowania przy użyciu soczewki obiektywowej o najmniejszym powiększeniu. Użyj ręcznego ustawiania ostrości lub kliknij przycisk autofokus w oknie obserwacji oprogramowania pomiarowego. Zmień soczewkę obiektywu na większe powiększenie i ponownie ustaw ostrość na obszarze zainteresowania. Kontynuuj ten proces, aż obszar zainteresowania będzie wyraźnie widoczny przy najwyższym powiększeniu, takim jak 150X, w oknie obserwacji. Ustaw narzędzia, miarę i średnią liczbę na cztery, a następnie kliknij opcje, a następnie automatyczne zapisywanie, wybierz folder docelowy zapisu, wprowadź prefiks nazwy pliku i próbkę, a następnie kliknij OK. Otwórz okno pomiaru, wybierz tryb eksperta i wybierz ustawienia pomiaru, a następnie profil powierzchni, bardzo dokładny 2048 na 1536 i wysoką dokładność. Aby zwiększyć odległość między soczewką obiektywu a próbką, klikaj strzałki w górę, aż cała powierzchnia stanie się w oknie, a następnie kliknij opcję ustaw górny punkt sprzedaży. Następnie zmniejsz odległość za pomocą strzałek w dół, aż cała powierzchnia będzie widoczna, i kontynuuj, aż powierzchnia ponownie zmieni kolor na, a następnie kliknij ustaw dolny punkt sprzedaży. Kliknij opcję Automatyczne wzmocnienie, a następnie rozpocznij pomiar, aby rozpocząć skanowanie powierzchni. Zwiększ odległość między obiektywem a próbką o kilka milimetrów do jednego centymetra za pomocą strzałek skierowanych w górę, aby rozogniskować laser przed naprężeniem próbki. Zastosuj naprężenie prądowe przy użyciu wcześniej określonych warunków, takich jak gęstość prądu i czas, a następnie zatrzymaj przepływ prądu po określonym czasie. Trzy do pięciu minut po przyłożeniu naprężenia prądowego skoncentruj laserowy mikroskop skaningowy na obszarze zainteresowania, gdy próbka powróci do temperatury pokojowej. Kontynuuj ustawianie ostrości, aż próbka przestanie sama zmieniać ostrość, aby upewnić się, że nie ma dryftów w pomiarze powierzchni spowodowanych zmianami temperatury. Przeskanuj ten sam region, który był skanowany przed bieżącym obciążeniem, używając dokładnie tych samych ustawień, które były używane wcześniej. Otwórz oprogramowanie analityczne i kliknij plik i otwórz, a następnie znajdź właściwy plik. Jeśli plik jest już otwarty, przystąp do korygowania nachylenia próbek po wybraniu obrazu procesowego i popraw pochylenie, aby uruchomić okno korekcji nachylenia. W oknie korekcji ustaw wyświetlany obraz na laser plus optyczny i wybierz metodę korekcji płaszczyzna pochylenia trzech punktów, aby wyświetlić trzy punkty na obrazie. Przesuń linię pomocniczą tak, aby większość każdej linii leżała w tle, a następnie dopasuj trzy punkty blisko obszaru zainteresowania. Następnie przesuń trzy punkty tak, aby płaszczyzna reprezentowana przez dwie linie proste w przekrojach poprzecznych wyrównała się z tłem. Wybierz opcję Nie dopasuj danych zerowej wysokości przesunięcia i automatycznie dostosuj zakres wysokości, a następnie kliknij przycisk Wykonaj, a następnie Zamknij, aby zastosować poprawki. Aby otworzyć okno przycinania, kliknij opcję Przetwarzaj obraz i przycinanie. Wybierz szerokość i wysokość przycinania zgodnie z obszarem zainteresowania, a następnie dostosuj prostokąt zaznaczenia tak, aby obejmował cały obszar zainteresowania. Zapisz poprawiony i przycięty obraz, a następnie kliknij plik i znajdź właściwy plik. Aby wyeksportować obszar zainteresowania z zachowaniem informacji trójwymiarowych, kliknij filet, a następnie output 3D CAD data (Wyjściowe dane CAD) w celu otwarcia okna parametrów wyjściowych. Ustaw ilość pominięcia na jeden, rzeczywistą dokładność wyświetlania liczb na 10, współczynnik powiększenia XY na X1 i zwiększ wysokość do 100%, a następnie wybierz powierzchnię i kliknij ustaw, aby potwierdzić ustawienia. Wybierz dane grupy punktów, aby zapisać dane z jednoznacznie oznaczonymi etykietami. Po zakończeniu eksportu pojawi się okno potwierdzenia. Otwórz wersję oprogramowania ewaluacyjnego i pakietów. Aby uruchomić program, kliknij ikonę strzałki. Przejdź do folderu zawierającego pliki ASC po kliknięciu przycisku Otwórz i wybraniu odpowiedniej ścieżki zapisu. Załaduj pliki ASC do programu z poprawną nazwą próbki z listy wyboru. Upewnij się, że opcja obszaru jest zaznaczona, a następnie kliknij krzyżyk, a następnie obszar. Za pomocą myszy wybierz prostokąt na powierzchni podłoża, aby zdefiniować skalę wysokości. Sprawdź dwa histogramy wysokości przed i po bieżącym naprężeniu, umieszczone obok obrazu obszaru zainteresowania, a następnie dostosuj zaznaczenie, aby upewnić się, że oba histogramy mają rozkład normalny i są podobne. Teraz kliknij przycisk zero oznaczony jako tło, aby ustawić tę wysokość jako poziom tła. Wybierz drugi prostokąt na płaskim przekroju nad testowaną linią. Ponownie zbadaj i dostosuj histogram tak, aby wyglądał na normalnie rozłożony i jak najbardziej podobny. Kliknij linię w obszarze testu, a następnie kliknij przycisk OK, aby zapisać tę wartość wysokości. Następnie ponownie kliknij ikonę strzałki, aby ponownie uruchomić program. Narysuj prostokąt w pobliżu krawędzi pojedynczego pagórka lub puste miejsce na obrazie oznaczonym porównaniem IMG za pomocą lewego przycisku myszy. Dopasuj prostokąt tak, aby ściśle przylegał do krawędzi struktury, korzystając z powiększonego obrazu, takiego jak ten oznaczony jako Swobodne kadrowanie. Doprecyzuj zaznaczony obszar tak, aby prostokąt dokładnie obejmował pagórek, czyli pustkę. Na koniec kliknij przycisk Zapisz obok opcji Porównaj IMG, aby zapisać całkowitą objętość na podstawie sumy pikseli. Pagórki powstałe po naprężeniach prądowych wykazywały wysokość zwykle około 190 nanometrów, z najmniejszymi wyraźnie wykrywalnymi pagórkami na wysokości 34 nanometrów i wymiarami bocznymi około jednego mikrometra. Objętość elektromigracji zwiększała się wraz z długością badanej linii, co pokazuje wykładnicza linia trendu na wykresie. Objętość elektromigracji zwiększała się wraz ze wzrostem gęstości prądu, a dwie różne grubości otaczającego wysokotemperaturowego tlenku krzemu wykazywały różne punkty początkowe elektromigracji. Przy niższej gęstości prądu wynoszącej 2,56 razy 10 do mocy 10 amperów na metr kwadratowy, dane użytkowe wykazały tendencję wzrostową objętości elektromigracji wraz ze wzrostem długości linii.

using-laser-scanning-microscopy-to-determine-electromigration

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Opisujemy podejścia do wytwarzania urządzeń i charakterystyki elektrycznej nanostruktur półprzewodnikowych z warstwy diselenku molibdenu (MoSe2) o różnych grubościach. Ponadto opisano wytwarzanie styków omowych dla2-warstwowych nanokryształów MoSe metodą osadzania wiązki jonów z użyciem platyny (Pt) jako metalu kontaktowego.

Wytwarzanie kontaktów omowych przy użyciu techniki skupionej wiązki jonów i charakterystyki elektrycznej warstwowych nanostruktur półprzewodnikowych

W tym badaniu mikrotomografia promieniowania synchrotronowego, nieniszcząca technika obrazowania trójwymiarowego, jest wykorzystywana do zbadania całego pakietu mikroelektronicznego o polu przekroju poprzecznego 16 x 16 mm. Ze względu na wysoki strumień i jasność synchrotronu, próbka została zobrazowana w zaledwie 3 minuty z rozdzielczością przestrzenną 8,7 μm.

Wykorzystanie mikrotomografii promieniowania synchrotronowego do badania wieloskalowych trójwymiarowych pakietów mikroelektronicznych

Optyczne, elektryczne i strukturalne właściwości dyslokacji i granic ziaren w materiałach półprzewodnikowych można określić za pomocą eksperymentów przeprowadzonych w skaningowym mikroskopie elektronowym. Mikroskopia elektronowa została wykorzystana do zbadania katodoluminescencji, prądu indukowanego wiązką elektronów i dyfrakcji elektronów rozproszonych wstecznie.

Kompleksowa charakterystyka rozszerzonych defektów w materiałach półprzewodnikowych za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego

Ten artykuł opisuje wytwarzanie nanomateriałów z substratu fulerenu Si, które zostało sprawdzone i zweryfikowane za pomocą nanopomiarów i symulacji dynamiki molekularnej.

Sondowanie podłoża krzemowego osadzonego w C84 przy użyciu mikroskopii z sondą skaningową i dynamiki molekularnej

Izolowanie elektrycznych i termicznych efektów na elektrycznie wspomagane deformacje (EAD) jest bardzo trudne przy użyciu makroskopowych próbek. Opracowano mikro- i nanostruktury próbek metalicznych wraz z niestandardową procedurą testową w celu oceny wpływu przyłożonego prądu na powstawanie bez ogrzewania dżuli i ewolucję dyslokacji na tych próbkach.

Nowatorska metoda elektromechanicznej charakterystyki próbek w nanoskali in situ

Artykuł ma na celu wprowadzenie standardowej i niezawodnej procedury produkcji dla rozwoju przyszłej niskowymiarowej nanoelektroniki.

Standardowa i niezawodna metoda wytwarzania dwuwymiarowej nanoelektroniki

Podczas topienia indukcyjnego próżniowego, spektroskopia rozpadu indukowana laserem jest używana do przeprowadzania w czasie rzeczywistym analizy ilościowej głównych składników stopionego stopu.

Analiza ilościowa topnienia indukcyjnego w próżni za pomocą spektroskopii rozpadu indukowanego laserem

Prezentowany tutaj jest protokół do analizy zmian nanostrukturalnych podczas polaryzacji in situ z transmisyjną mikroskopią elektronową (TEM) dla ułożonej struktury metal-izolator-metal. Ma on znaczące zastosowania w rezystancyjnych poprzeczkach przełączających dla nowej generacji programowalnych obwodów logicznych i sprzętu neuronaśladującego, aby ujawnić ich podstawowe mechanizmy działania i praktyczne zastosowanie.

Transmisyjna mikroskopia elektronowa in situ z polaryzacją i wytwarzaniem asymetrycznych poprzeczek w oparciu o mieszane fazy a-VO x

Przedstawiona metoda opisuje, jak identyfikować i rozwiązywać artefakty pomiarowe związane ze spektrometrią mas jonów wtórnych, a także uzyskiwać realistyczne rozkłady 3D zanieczyszczeń/domieszek w materiałach w stanie stałym.

Rekonstrukcja profilu głębokości 3D segregowanych zanieczyszczeń za pomocą spektrometrii mas jonów wtórnych

Techniki kriogenicznej skupionej wiązki jonów (FIB) i skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) mogą dostarczyć kluczowych informacji na temat chemii i morfologii nienaruszonych granic faz ciało stałe-ciecz. Szczegółowo omówiono metody sporządzania wysokiej jakości map spektroskopowych takich interfejsów z dyspersją energii (EDX), ze szczególnym uwzględnieniem urządzeń do magazynowania energii.

Charakterystyka granic faz ciecz-ciało stałe w nanoskali poprzez sprzężenie kriofokusowego mielenia wiązki jonów ze skaningową mikroskopią elektronową i spektroskopią

Przedstawiono metodę nałożenia topografii powierzchniowej pochłaniającej światło materiałów kompozytowych polimerowych, szczególnie magnetoaktywnych elastomerów (MAE), za pomocą mikroobróbki laserowej. Ta metoda umożliwia dużą elastyczność w projektowaniu topograficznym i szybkim prototypowaniu. Przedstawiono przykład strukturyzacji powierzchni MAE, charakteryzacji oraz ich reakcji na zewnętrzne pole magnetyczne.

Mikroobróbka laserowa do projektowania topografii powierzchni polimerów

Poznaj metodę badania elektromigracji w dwukrzemku molibdenu przy użyciu mikroskopii laserowej. Technika ta pozwala określić ładunek jonów i energię aktywacji bez skomplikowanego przygotowania próbek.

Wykorzystanie laserowej mikroskopii skaningowej do określenia elektromigracji w dwukrzemku molibdenu

Przeglądaj więcej filmów