В Depth Анализы светодиодов с помощью комбинации рентгеновской компьютерной томографии (КТ) и световой микроскопии (LM) коррелируют с сканирующей электронной микроскопии (SEM)

Общая цель этой мультимодальной процедуры микрохарактеризации состоит в том, чтобы предоставить метод для корреляции данных, полученных с помощью рентгеновской компьютерной томографии, световой микроскопии и сканирующей электронной микроскопии, зависящей от местоположения. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области микрохарактеризации, такие как анализ отказов или реверс-инжиниринг микроэлектронных устройств. Основное преимущество этого метода заключается в том, что оптические свойства образца могут быть связаны с микроструктурой и даже с субмикронными структурными деталями.

Применение этого метода распространяется на предотвращение отказа устройства, поскольку оптические дефекты или однородности могут быть определенно и прослеживаемо связаны со структурными или электрическими дефектами устройств. Таким образом, этот метод может дать представление о микроэлектронных устройствах. Он также может быть применен для другого структурного анализа, такого как определение характеристик композитных материалов.

Начните эту процедуру с простой подготовки и настройки измерения КТ, как описано в текстовом протоколе. Выберите область интереса или ROI, определив область, не закрытую измеряемым объектом в течение одного полного оборота. В окне измерения с живым изображением нажмите и удерживайте левую кнопку мыши и нарисуйте красную рамку.

Щелкните правой кнопкой мыши по рамке этого окна, чтобы открыть контекстное меню. Затем выберите «Установить как окно наблюдения». Цвет рамки изменится на желтый, а смотровое окно будет зафиксировано в окне измерения.

Активируйте программный модуль Auto-scan Optimizer, с помощью которого делается девять снимков перед фактическим сканированием образца. Эти снимки делаются с шагом 40 градусов при вращении образца. Одновременно активируйте модуль Detector Shift routine.

Одновременная активация этих двух модулей перед началом фактической компьютерной томографии обеспечивает коррекцию движений образца и кольцевых артефактов. Затем отсканируйте образец, запустив процедуру сбора данных в программном обеспечении для сбора данных. Перенесите данные реконструкции в программное обеспечение для анализа данных КТ и выровняйте образец в плоскостях X-Y, X-Z и Y-Z с помощью простой функции регистрации в программном обеспечении.

Примените фильтрацию медианы с помощью фильтра размера 3. Для микроподготовки светодиод встраивают в эпоксидную смолу с помощью прозрачных опор. Просверлите два небольших отверстия с противоположных сторон опоры и пропустите через них серебряную проволоку.

На этом этапе очень важно тщательно расположить образец. Если отклонение от идеального положения определяется компьютерной томографией как слишком большое, это может привести к электрическим сбоям, и протокол придется начинать сначала. Расположите светодиод с помощью затянутой или ослабленной серебряной проволоки, чтобы выровнять передний край светодиода и опору.

Заполните кольцо эпоксидной смолой внутри предварительно обработанного силиконового стакана, чтобы оно не прилипло к эпоксидной смоле. Затем дайте эпоксидной смоле застыть. Механически удалите излишки смолы путем шлифовки крупноабразивной бумагой.

С помощью стереомикроскопа визуально убедитесь, что опора и светодиод выровнены, а затем закрепите светодиод, встроенный в эпоксидную смолу, строгальным способом к простому держателю для прецизионной шлифовки. Используйте шлифовальную машину с измерением истирания и удалите поверхность образца на расстоянии до 100 мкм от положения целевой плоскости. После полировки наблюдайте за гладкой поверхностью без царапин с помощью стереомикроскопа.

Очистите образец деионизированной водой и ватными дисками, затем удалите воду, промыв этанолом, и высушите феном. Расплавьте образец в подходящем держателе образца для корреляционной световой и электронной микроскопии, или сокращенно CLEM. Убедитесь, что держатель образца фиксирует образец для использования в LM, распылительных установках для нанесения покрытий и SEM.

Отрегулируйте калибровочные метки на той же высоте, что и поверхность образца. Убедитесь, что полированная поверхность параллельна фокальной плоскости LM.Затем закрепите держатель образца на моторизованном X-Y столике LM.Подключите светодиод к источнику питания. Блок питания должен работать в режиме постоянного тока.

С помощью программного обеспечения микроскопа откалибруйте положение держателя образца на предметном столике X-Y, сохранив положение калибровочных меток в качестве опорных точек. Переместите X-Y столик LM таким образом, чтобы ROI образца оказался в поле зрения LM.Switch на источнике питания, и настройте излучение светодиода. Выключите подсветку LM и отрегулируйте время экспозиции LM-камеры.

Получите LM-изображение распределения света в образце. Если применимо, люминесценция изображения вместе с другими контрастами путем одновременной активации LM Illumination и светодиода. Сохраните все изображения LM вместе с соответствующим положением рабочей области, как описано в руководстве пользователя.

Подготовьтесь к анализу SEM путем нанесения покрытия на образец методом распыления и выполнения настройки, как описано в текстовом протоколе. Переместите рабочую область, чтобы отобразить ROI образца, и выполните анализ SEM в том же месте, что и для LM.Выберите детектор обратного рассеяния электронов для контраста материала. Для этого образца выберите энергию электрона 20 кэВ.

Установите апертуру на 30 микрон и расположите образец на рабочем расстоянии 8,7 мм. Выберите Secondary Electron Detector (Детектор вторичных электронов) для визуализации поверхности микроструктуры. Затем переключитесь на EDS Detector для сопоставления элементов.

Для этого образца выберите апертуру 60 микрон, чтобы увеличить ток луча, и расположите образец на рабочем расстоянии 9 мм. Здесь приведены репрезентативные результаты микрохарактеризации электрически управляемого светодиода. Вот образец, подготовленный для компьютерной томографии, с поверхностью скола 1 квадратный мм.

Информация об объеме реконструктивной КТ позволяет планировать плоскости реза для микроподготовки. Благодаря тщательному позиционированию поперечного сечения образца обеспечивается электрическая работоспособность после частичной эксплуатации. Информация о свойствах люминесценции получена с помощью оптической микроскопии светодиода с электрическим приводом.

Синее излучение полупроводника хорошо отличается от красного и желтого излучения люминофоров, использующих это устройство. Наложение изображений световой микроскопии с помощью SE Microgras с помощью коррелированной микроскопии увеличивает глубину информации. В данном примере выявлена микроструктура двух люминофоров.

Дополнительная информация может быть получена с помощью наложения энергетической дисперсионной рентгенофлуоресцентной спектроскопии. После освоения характеристик жидкостных и газовых устройств, включая все представленные модели, можно выполнить за 48 часов, если все выполнено правильно. При попытке выполнить эту процедуру важно не забывать многократно проверять работоспособность устройства во время подготовки поперечного сечения.

После этой процедуры могут быть выполнены другие методы, такие как флуоресцентная микроскопия, чтобы ответить на дополнительные вопросы, такие как возбуждение и поведение излучения люминофоров. Этот метод позволяет исследователям в области микрохарактеризации исследовать электрооптические устройства в полном объеме.