שימוש במיקרוסקופ סריקת לייזר לקביעת הגירה חשמלית בדיסיליציד מוליבדן

Julia Baldauf; Dennis Mitrenga; Andreas T. Winzer

doi:10.3791/68158

Summary

כאן, אנו מתארים זרימת עבודה באמצעות מיקרוסקופ סריקת לייזר כדי לקבוע את הנפח המועבר דרך קו מתכת הנבדק. על ידי משתנים ניסיוניים שונים משתנים, ניתן לרכוש מידע רב על הגירה חשמלית. בעבודה זו נקבע אורך תחילת ההגירה החשמלית.

Abstract

עם הגדלת צפיפות הזרם והקטנת גודל השבבים, הגירה חשמלית הופכת חשובה יותר ויותר. הגירה חשמלית היא תנועה של אטומים בחומר מוליך חשמלי הנגרמת על ידי זרימת זרם. עבור אלומיניום ונחושת פרמטרי ההגירה החשמלית והתלות שלהם נחקרו על ידי מספר רב של אנשים ושיטות. עבור חומרים אחרים, זה לא המקרה. ניסויי הגירה חשמלית משתמשים לעתים קרובות בזמנים ארוכים מאוד כדי להדגיש את הקווים הנבדקים בניסויי חציון לכישלון. ניסויים אלה נותנים רק מידע על הגירה חשמלית. שיטות מתוחכמות יותר בוחנות את ההשפעות וההשפעות המיקרוסקופיות או הננומטריות. בדרך כלל, ציוד יקר כגון מיקרוסקופי אלקטרונים סורקים (SEM), סינכרוטרון או מיקרוטומוגרפיה של קרני רנטגן משמשים לחקירות אלה. פותח תהליך עבודה המאפשר חקירת הגירה חשמלית בקנה מידה מיקרוסקופי באמצעות מיקרוסקופ סריקת לייזר. בעזרת טכניקת סריקת לייזר זו, ניתן להשיג תוצאות עם מעט פחות דיוק מאשר SEM אך עם הרבה פחות מאמץ בהכנת הדגימות.

כאשר הנפח האלקטרו-מהגר ידוע, ניתן להשתמש באותם נהלים כמו עם הנפחים המועברים שנקבעו באמצעות SEM לחישוב פרמטרים של הגירה חשמלית. על ידי משתנים ניסיוניים שונים משתנים, ניתן להשיג מידע רב על הגירה חשמלית. בעבודה זו מוצגת קביעת אורך תחילת ההגירה החשמלית.

Introduction

הגירה חשמלית היא נדידה של יוני מתכת הנגרמת על ידי זרם. במהלך הגירה חשמלית, כוח figure-introduction-138 פועל על יון המתכת.

ניתן לחשב את הכוח figure-introduction-292 על יון בתוך קו מוליך הנבדק ללא שכבת עטיפה כ:

figure-introduction-454

כאשר Z* הוא מטען היונים האפקטיבי עבור היון הנע, הוא המטען של אלקטרון, והוא figure-introduction-647 השדה החשמלי¹. עבור מוליך figure-introduction-785 מתכת עם ההתנגדות הספציפית ρ וצפיפות figure-introduction-910 הזרם .

Z* תלוי במין היונים ובחומר הקו הנבדק. ערכו מציין את עוצמת ההגירה החשמלית, והסימן שלו מציין את כיוון תנועת היון המדובר.

כוח זה גורם לאטומים לנוע ולהיות מועברים בקו המתכת. באמצעות היחס בין מהירות figure-introduction-1256 היונים לכוח figure-introduction-1357 המניע ויחס נרנסט-איינשטיין לניידות היונים figure-introduction-1488 , ניתן לחשב את השטף האטומי (מספר האטומים ליחידת זמן ליחידת שטח המועבר על ידי הגירה חשמלית) figure-introduction-1667 כ:

figure-introduction-1787

כאשר N הוא הצפיפות של אטומי הסריג, מקדם הדיפוזיה D, k הוא קבוע בולצמן, ו-T הוא הטמפרטורה המוחלטת².

ניתן לתאר את הנפח החשמלי כ-2,3,4:

V = ΩJ_EMב-

כאשר A הוא שטח החתך של המוליך, Ω הוא הנפח האטומי, ו-t הוא זמן ההגירה החשמלית.

עבור קווים עטופים הנבדקים, יש לקחת בחשבון רכיב נוסף בהתאם ללחץ המכני:

figure-introduction-2466

כאשר σ_xx הוא המתח הרגיל לאורך הדגימה ו-x הוא הקואורדינטות לאורך הקו הנבדק¹. כפי שהוכח בפרסומים אחרים, התוצאה היא⁵:

figure-introduction-2787

הגירה חשמלית היוצרת מתח היא תופעה ידועה בקווי המצב המוצק הנבדקים.

אם figure-introduction-3003 = 0 אז הובלת figure-introduction-3105 המסה = 0 (ו- V = 0), המכפלה הקריטית של אורך l וצפיפות הזרם לתחילת ההגירה החשמלית יכולה להיות קשורה לפרמטרים של החומרים כדלקמן¹:

figure-introduction-3374

למוצר קריטי זה יש חשיבות גבוהה בתכנון רכיבים או מעגלים חשמליים מכיוון שקווים שאורכם קצר מהאורך הקריטי, הנקראים גם אורך Blech, הם בני אלמוות. בפרוטוקול שלהלן מוצגת הקביעה של (Ij)_c . אם הפרמטרים האחרים ידועים, ניתן לחשב Z* ככמות חומר חשובה.

שיטות שפורסמו בעבר למדידת נפח האלקטרו-מהגר משתמשות ב-SEM, מיקרוסקופ אלקטרונים שידור (TEM), או מיקרוטומוגרפיה של קרני רנטגן (X)3,4,6,7,8,9.

השימוש במכשירים אלה כרוך בהכנה עדינה של הדגימות, כגון מריחת סרט מתכת דק נוסף על משטחים בעלי התנגדות גבוהה על מנת להפחית את הצטברות המטענים על פני השטח במהלך סריקת אלומת אלקטרונים.

השכבה הנוספת על פני השטח עלולה לגרום לבעיות, כגון שינוי התנהגות ההגירה החשמלית על ידי שינוי הלחץ המכני בממשק. הצטברות מטען, לעומת זאת, עלולה לגרום לסחיפה וירטואלית של הדגימה במהלך סריקה, מה שהופך את הנתונים לחסרי תועלת.

פעולת SEM, TEM גם גוזלת זמן רב יותר ויקרה יותר מהשימוש במיקרוסקופ סריקת לייזר. השימוש במיקרוסקופ סריקת הלייזר מקל על חקירת הקווים הנבדקים בטמפרטורות גבוהות יותר. עבור SEMs, קיימים גם כמה שלבי חימום שאינם זמינים עבור כל ה-SEM, הם יקרים ולעתים קרובות הם בהתאמה אישית.

עם מיקרוסקופ סריקת לייזר, אי הוודאות במדידה של הנפחים יכולה להיות באותו טווח כמו עבור SEM, בתנאי שנעשה שימוש בציוד מתאים וטיפול קפדני בתנאי המדידה.

במהלך סריקת המשטח, נמדדים ערכים מרובים עבור כל נקודה, וכתוצאה מכך רזולוציה גבוהה. בגלל עקרון הסריקה של מיקרוסקופ סריקת הלייזר, גבול השיטה אינו שווה לגבול העקיפה. זה מאפשר מדידה של מבנים בגודל רוחבי של כ-120 ננומטר.

בהשוואה למדידות SEM, ניתן למדוד את גובה המבנים בקלות ובדייקנות רבה יותר בהרבה פחות מאמץ. קביעת הגובה עם SEM עשויה להשתמש במדידת הגובה של מספר צמתים לאחר הכנתם עם קרן יונים ממוקדת (FIB). ה-FIB עלול לגרום לשחיקה בסביבה. בגלל תכשירים אלה, ייתכן שנפח הריק או הגבעה לא יהיה מיוצג כראוי על ידי מדידות ה-SEM, וכתוצאה מכך מדידות הנפח של שתי השיטות בעלות דיוק דומה.

מכיוון שפועלים בתנאי אוויר סביבתיים, ניתן לפעול מהר יותר, זול יותר ורב-תכליתי יותר מאשר שימוש ב-SEM או TEM.

ניתן להשתמש בשיטה המתוארת כאן אם ניתן להימנע מחמצון החומר במהלך המדידה. חמצון יכול להתרחש בטמפרטורות גבוהות בגלל חימום עצמי של הקווים הנבדקים. אחרת, מומלץ להשתמש ב-SEM או לסרוק את הקו מתחת לבדיקות, תחילה את הגיאומטריה של אזור העניין, לאחר מכן להפעיל מתח הגירה חשמלית בתא מפונה, ולבסוף לסרוק את הקו תחת בדיקות גיאומטריה של אזור העניין בפעם השנייה.

אם הדגימה מועברת ללחץ בסביבה אחרת, יש להקפיד ליישר את הדגימה לפני ואחרי הלחץ באותו כיוון. יישור מבטל את הצורך לתקן את התמונות הסרוקות לצורך סיבוב. זה בדרך כלל נותן תוצאות מדויקות יותר מאשר תיקון הפנייה על ידי תוכנה.

שיטה זו משתמשת בדגימות מוכנות וכוללת את סריקות הלייזר הראשוניות, תוך הדגשת הדגימות בתנאים שנקבעו מראש וביצוע סריקות לייזר שניות של אותם אזורים. מסריקות אלה, הנפחים החשמליים של מספר דגימות נקבעים על ידי חיסור של שתי סריקות הלייזר. באמצעות נתוני הנפח של מספר דגימות, נקבע יירוט הקו המתאים ביותר לאורכים שונים. יירוט זה הוא אורך בלך בתנאים ששימשו בניסוי. לשיטה יתרונות כאשר חוקרים חומר מוליך חשמלי בעל התנגדות גבוהה או חומר המושפע לרעה מהכנת הדגימה הדרושה לשיטות האחרות.

הגיאומטריות של קווים הנבדקים לבדיקות הגירה חשמלית משתנות מאוד בהתאם לטכניקת המדידה בה נעשה שימוש. השימוש במיקרוסקופ סריקת לייזר אינו מוגבל לקווים בודדים הנבדקים ברוחב של כמה מיקרומטר¹⁰ , אלא יכול לשמש לכל המבנים בהם נחקרים שינויים בנפח הנגרמים על ידי הגירה חשמלית, כגון מבני Blech.

Protocol

1. בחירת החומר ויצירת קווים בבדיקת החומר המעניין

בחר קווים הנבדקים של החומר המעניין והרכיב אותם כדי לקבל גישה לאזור העניין של הקו הנבדק באמצעות מיקרוסקופ סריקת הלייזר.
הערה: לקווים הנבדקים עשויות להיות גיאומטריות המשמשות במוליכים למחצה מובילים או שהם עשויים להיות גדולים יותר ומשמשים רק להערכת תופעות הגירה חשמלית. גיאומטריות קווים עשויות להיות אך אינן מוגבלות לרוחבים של 20-50 מיקרומטר, עובי של 10 ננומטר עד 200 ננומטר ואורכים של 40 מיקרומטר עד 800 מיקרומטר. אזור העניין תלוי בחומרים המשמשים ובגיאומטריה של מבנה הבדיקה, אשר יש לקבוע על ידי סריקת כל מבנה הבדיקה במהלך הניסויים הראשונים תוך שימוש בתנאי לחץ חזקים. כל חלקי מבנה הבדיקה המציגים שינויים בנפח יכולים לשמש כאזור העניין.
השתמש בקווים עטופים או לא מכוסים בבדיקה העשויים מאותו חומר בעל אותו חתך רוחב (אותו גובה ורוחב) באורכים שונים. לחץ אותם באמצעות אותם תנאים (צפיפות זרם, טמפרטורה, אטמוספירה, זמן) כדי לקבוע את האורך הקריטי לתחילת ההגירה החשמלית.
לחלופין, השתמש בקווים הנבדקים באותו אורך ושנה את צפיפות הזרם בטווח קטן תוך לחץ באותה טמפרטורה באותה אטמוספירה.

2. קביעת נפח האלקטרוגרציה

קבע את הנפח החשמלי לאורכים שונים (נקודות נתונים מרובות) או צפיפות זרם שונה בהתאם לשלבים המאוחרים יותר של הפרוטוקול, המתארים בפירוט כיצד להשיג נקודת נתונים אחת.
הערה: בשיטה המצורפת בפרסום זה, כל דוגמה משמשת לקבלת נקודת נתונים אחת.
קבל נקודת נתונים אחת
1. השתמש במיקרוסקופ סריקת לייזר ברזולוציה הגבוהה ביותר שיש.
  הערה: לא כל מיקרוסקופי סריקת הלייזר משיגים את הרזולוציה הדרושה לשיטה המצורפת בפרוטוקול זה.
2. הפעל את מיקרוסקופ סריקת הלייזר ופתח את תוכנת המדידה והניתוח. אם תוכנת המדידה שואלת, לחזור למקור שלב XY? לחץ על לא.
3. קבל את הדגימות ומחזיק דגימה מתאים כדי שתוכל לקבע את הדגימה על הבמה של מיקרוסקופ סריקת הלייזר כך שהדגימה לא תזוז במהלך תהליך הסריקה.
4. קבל מקור זרם מדויק וחוטים לחיבור לחשמל. ודא שהמקור הנוכחי והכבלים פועלים כהלכה.
5. שנה את גובה השלב של מיקרוסקופ סריקת הלייזר והנח את הדגימה במחזיק הדגימה מתחת למיקרוסקופ סריקת הלייזר. יישר את הדגימה במקביל לשולחן המיקרוסקופ. תקן את הדגימה כך שהיא לא תזוז במהלך המדידות.
  הערה: ניתן להשהות את הניסוי בשלב זה. לפעמים, התנהגות הדגימות משתנה בהתאם לתנאי האחסון, למשל, בגלל חמצון. הפסקות הן אופציונליות ויש להימנע מהן אם הדגימות צפויות להשתנות מאוד עם התנאים שבהם הן נמצאות עבור מדידות אלה.
6. חבר את שקע החשמל של המקור הנוכחי לדוגמא או לדוגמא מחזיק בהתאם להגדרה. בדוק אם חוטי הקשר עדיין מחוברים לדגימה על ידי שימוש בזרם נמוך לזמן קצר או על ידי בדיקה אופטית.
  הערה: ניתן להשהות את הניסוי בשלב זה.
7. התאם את הפרש הגובה בין עדשת האובייקט של מיקרוסקופ סריקת הלייזר לבין הדגימה כדי להכניס את הדגימה למיקוד. הבא את אזור העניין למיקוד של עדשת האובייקט עם ההגדלה הנמוכה ביותר. באופן ידני או בחלון התצפית של תוכנת המדידה על ידי לחיצה על פוקוס אוטומטי.
  הערה: במידת הצורך הזז את מיקום ה-XY של הטבלה כדי שתוכל לראות את אזור העניין. אפשר להשהות את הניסוי בשלב זה.
8. שנה את עדשת האובייקט להגדלה הגבוהה הבאה והתמקד באזור העניין. באופן ידני או בחלון התצפית של התוכנה על ידי לחיצה על פוקוס אוטומטי.
  הערה: ניתן להשהות את הניסוי בשלב זה.
9. חזור על שינוי עדשת האובייקט והמיקוד עד שאזור העניין הממוקד נראה באמצעות עדשת האובייקט עם ההגדלה הגבוהה ביותר, למשל פי 150 בחלון התבוננות .
  הערה: אם אזור העניין גדול מהאזור המסוגל לסרוק עם ההגדרות המדויקות ביותר של מיקרוסקופ סריקת הלייזר השתמש בתפירה. הפרוטוקול אינו כולל הסברים כיצד להמשיך בתפירה. אפשר להשהות את הניסוי בשלב זה.
10. ודא שכלים > מדידה > ספירת ממוצע מוגדרת ל- 4. לחצו על 'אפשרויות > שמירה אוטומטית', בחרו תיקיית יעד לשמירה, קידומת שם קובץ ודוגמה לשם קובץ ולחצו על הלחצן 'אשר'.
11. עבור אל החלון מדידה . בחר מצב מומחה. השתמש בהגדרות מדידה > פני השטח profile > עדין במיוחד (2048 x 1536) > דיוק גבוה.
  הערה: שמות ההגדרות לקבלת הדיוק הגבוה ביותר עשויים להיות שונים אם נעשה שימוש במיקרוסקופ סריקת לייזר אחר.
12. הגדל את המרחק בין עדשת האובייקט לדגימה על ידי לחיצה על חצים כלפי מעלה עד שכל החלון יראה שהמשטח שחור. לחץ על הגדר תנוחה עליונה. צמצם את המרחק בין עדשת האובייקט לדגימה על ידי לחיצה על חצים כלפי מטה עד שכל המשטח נראה לעין, והמשך ללחוץ על חצים כלפי מטה עד שכל החלון המציג את המשטח שחור. לחץ על הגדר תנוחות נמוכות יותר.
13. לחץ על הגברה אוטומטית והתחל מדידה כדי להתחיל לסרוק את פני השטח של אזור העניין.
  הערה: בניסוי הראשון באמצעות חומר והגדרה, יש צורך לסרוק לא רק את אזור העניין אלא את כל פני הקו הנבדק ממגע חשמלי אחד (למשל, חוט קשר) למגע השני (חוט קשר) של הדגימה לחלק הראשון המשמש רק לחיבור הדגימה לסביבה כדי להיות מסוגל לאתר מהיכן מגיעים האטומים המרכיבים את הנפח החדש כ הם יכולים להיות מחלק אחר של הדגימה ולשלול השפעות שונות כגון הגירה תרמית הגורמת להופעת הנפח. אפשר להשהות את הניסוי בשלב זה.
14. השבת את המיקוד של מיקרוסקופ סריקת הלייזר על ידי הגדלת המרחק בין המטרה לדגימה בכמה מ"מ עד 1 ס"מ על ידי לחיצה על חצים כלפי מעלה מספר פעמים לפני הדגשת הדגימה.
  הערה: זאת כדי למנוע פגיעה בעדשת האובייקטיב. בהתאם לחומר הקו הנבדק ולתנאי הלחץ, הקו הנבדק יתחמם. במקרים מסוימים, הטמפרטורה תגיע לכמה מאות מעלות צלזיוס. המרחק בין עדשת האובייקט לדגימה קצר בדרך כלל מ-2 מ"מ במהלך סריקת לייזר. עדשת האובייקט תתחמם במידה ניכרת במהלך הניסויים אם המרחק לא יגדל במהלך הלחץ. חימום עדשת האובייקט מוביל ללחץ מכני בעדשה שעלול להוביל לעיוות של העדשה או לנזק אחר לעדשה.
15. הדגש את המדגם בתנאים שנקבעו מראש (צפיפות זרם, זמן). עצור את זרימת הזרם לאחר הזמן שנקבע מראש.
  הערה: התנאים כוללים צפיפות זרם, זמן לחץ, טמפרטורה ואורך הקו הנבדק. תנאי הלחץ תלויים בחומר המעניין. אפשר להשהות את הניסוי בשלב זה.
16. המתן 3-5 דקות לאחר הלחץ הנוכחי. מקד את מיקרוסקופ סריקת הלייזר באזור העניין לאחר שהדגימה מתקררת לטמפרטורת החדר (RT).
  הערה: ניתן להשהות את הניסוי בשלב זה.
17. התמקד שוב עד שהדגימה תפסיק להתמקד בעצמה כדי לוודא שלא יהיו סחיפות במשטח הנמדד בגלל שינויי הטמפרטורה.
  הערה: ניתן להשהות את הניסוי בשלב זה.
18. סרוק את אותו אזור שנסרק לפני הלחץ הנוכחי עם אותן הגדרות בהתאם לשלבים 2.2.10-2.2.13.
  הערה: ניתן להשהות את הניסוי בשלב זה.
19. השתמש בתוכנת הניתוח ותקן את שתי התמונות של אזור העניין.
  1. פתח את הקובץ בתוכנת הניתוח אם הוא לא נפתח על ידי לחיצה על קובץ > פתח וחיפוש הקובץ הנכון.
  2. תקן את ההטיה של הדגימות על-ידי לחיצה על Process image> correct tilt כדי לפתוח חלון לתיקון ההטיה. השתמש בתמונת התצוגה Laser+Optical ובשיטת התיקון Plane tilt (3 נקודות) כדי לגרום לשלוש נקודות להופיע בתמונה המוצגת.
  3. הזז את הקווים כך שרוב הקווים הללו יהיו ברקע. העבר את שלוש הנקודות קרוב לאזור העניין. הזיזו נקודות אלה כדי להתאים את המישור, המיוצג על-ידי שני קווים ישרים בחתכי הרוחב, לרקע.
    הערה: אם הרקע אינו מיוצג כהלכה על-ידי מישור, התאם את המישור לקצוות התחתונים של אזור העניין.
  4. בחר Do not adjust offset height 0 data ו-Auto adjust height range ולחץ על Execute and Close.
  5. הסר גבהים הנגרמים על ידי הילוך יתר של מיקרוסקופ סריקת הלייזר על ידי לחיצה על עבד תמונה > גובה רמת חיתוך כדי לפתוח את חלון חיתוך הגובה. הגדר את רמת החיתוך ל- Normal, השתמש תמיד ב- compliment height 0 data ולחץ על OK.
    הערה: ניתן להשהות את הניסוי בשלב זה.
  6. חתוך את התמונה אם היא גדולה מאזור העניין והיא גדולה מכדי להעריך אותה באמצעות התוכנה המיועדת להערכה. חתוך את התמונה כך שאזור העניין יהיה במרכז, לדוגמה, 500 פיקסלים x 500 פיקסלים.
  7. חתוך על-ידי לחיצה על עבד תמונה > חיתוך כדי לפתוח את חלון החיתוך. בחר את הרוחב והגובה בהתאם לאזור העניין והזז את המלבן לבחירה כך שיכלול את אזור העניין.
    הערה: האידיאל יהיה לא לתקן את התמונות כלל על ידי יישור הדגימות בצורה מושלמת כך שלא תהיה להן הטיה לגבי שלב הדגימה ורק לסרוק חלק מהדגימה מעט גדול יותר מאזור העניין. ייתכן שסוג מדידה אידיאלי זה לא יהיה אפשרי עם הציוד הזמין.
20. שמור את התמונה החתוכה המתוקנת. פתח את התמונה המתוקנת והחתוכה עם תוכנת הניתוח על ידי לחיצה על קובץ > פתח ובחירת הקובץ הנכון.
  1. כדי לייצא את הנתונים באופן שישמור את המידע התלת-ממדי על אזור העניין, למשל כקובץ ASC, בצע את השלבים הבאים. נקישה קובץ > פלט נתוני 3D-CAD כדי לפתוח את החלון לבחירת פרמטרי הפלט.
  2. השתמש בכמות דילוג 1 (ללא דילוג) > דיוק תצוגת המספרים בפועל 10 > יחס זום XY x1 ושיפור גובה (%) 100 ובחר Surface או השתמש באפשרויות עם הדיוק הגבוה ביותר שזמין. לחץ על Set. השתמש בנתוני קבוצת נקודות כדי לשמור את הנתונים בעלי התווית הייחודית. לאחר סיום ייצוא הנתונים, התוכנית תציג חלון.
  3. השתמש בשמות ייחודיים כדי להתאים את נתוני המדידה לפני ואחרי הלחץ הנוכחי עבור כל אזור עניין.
    הערה: ניתן להשהות את הניסוי בשלב זה.
21. העבר את הנתונים לתוכנת ההערכה.
  הערה: בחלק מהמיקרוסקופים של סריקת לייזר יש תוכנה עם פונקציות מובנות למדידת נפחים. אם זה המקרה, שימוש בתוכנה המובנית במקום שימוש בתוכנה המתוארת בפרוטוקול זה הוא אופציה.
22. השתמש בגרסה של תוכנת ההערכה המוזכרת בטבלת החומרים והחבילות המוזכרות בטבלת החומרים ופתח את התוכנית (קובץ קידוד משלים 1: Laserscan_1.vi).
  הערה: ייתכן שתוכנות אחרות ישמשו כדי לקבל את אותן תוצאות.
23. לחץ על החץ כדי להתחיל להפעיל את התוכנית. פתח את נתיב השמירה של קבצי ה- asc המיועדים לשימוש על-ידי לחיצה על פתח. טען את קבצי ה-asc לתוכנית על ידי בחירת שם המדגם ברשימת הבחירה. ודא שהאזור נבחר ולחץ על צלב ואזור.
  הערה: אם ההגירה החשמלית מתרחשת במשך זמן רב או שאפקט ההגירה החשמלית חזק בדגימה עם התנאים שנבחרו, ייתכן שהתוכנית לא תוכל להתאים לדפוסי התמונות. אם זה קורה, בצע שוב מדידה דומה עם דגימה חדשה בצפיפות זרם נמוכה יותר, זמנים קצרים יותר בבדיקה או טמפרטורה נמוכה יותר והתאם ניסויים עתידיים בהתאם.
24. התאם את התאמת הדפוס באופן ידני אם התוכנית אינה תואמת את הדפוסים בצורה מושלמת.
25. כדי להוסיף את קנה המידה לגובה, השתמש בעכבר כדי לבחור מלבן השייך למשטח המצע. הסתכלו על שתי ההיסטוגרמות של גבהי המלבן בתמונה לפני ואחרי הדגשת הזרם ליד התמונה של אזור העניין. הפוך את הצורה של שתי ההיסטוגרמות הללו למפוזרת באופן נורמלי ודומה ככל האפשר.
  הערה: אם ההיסטוגרמות נראות שונות מאוד, בצע שוב את המלבן שנבחר ושנה את המלבן מעט עד שהוא מרוצה מצורת ההיסטוגרמה.
26. לחץ על לחצן האפס המסומן כרקע כדי לשמור גובה זה כרקע.
27. בחר מלבן אחר על חלק שטוח על גבי הקו הנבדק.
  הערה: אם האזור שנבחר עם מלבן זה השתנה במהלך הניסוי, בצע שוב את המלבן עד שנבחר אזור ללא שינויים. אם האזור קטן מדי, למשל, רק כמה פיקסלים, קביעת הגובה לא תהיה מדויקת. אם יש רק אזור ממש קטן שלא השתנה, השתמש בתמונה עם יותר פיקסלים כדי לקבל אזור ללא שינויים שנמצא בראש השורה הנבדקת.
28. התבוננו בשתי ההיסטוגרמות שליד התמונה של פני השטח של אזור העניין. הפוך את הצורה של שתי ההיסטוגרמות הללו למפוזרת באופן נורמלי ודומה ככל האפשר.
  הערה: בצע שוב יצירת מלבנים המתאימים לכל הקריטריונים וגם נותנים תוצאה טובה בהיסטוגרמה.
29. שמור ערך זה על-ידי לחיצה על שורה תחת בדיקה ולחיצה על אישור.
  הערה: נתונים אלה נשמרים באופן זמני בלבד לעת עתה.
30. עצור את התוכנית על ידי לחיצה על כפתור העצירה האדום ושמור את פרמטרי הגובה לצמיתות בתוכנית על ידי לחיצה על ערוך > הפוך את הערכים הנוכחיים לברירת מחדל וקובץ > שמור.
  הערה: התוכנית לוקחת את הרקע כגובה של אפס ואת גובה הקו הנבדק כ-1. זה יוכפל בגובה הנמדד של הקו הנבדק בשלבים מאוחרים יותר/בסוף.
31. לחץ על החץ כדי להתחיל להפעיל את התוכנית. הערך גבעה בודדת (או ריק) באזור העניין על ידי ציור מלבן עם כפתור העכבר השמאלי קרוב לשולי הגבעה (או הריק) ב-IMG בהשוואה לפאנל הקדמי.
32. התקרב ככל האפשר לשולי המבנה. שפר את האזור שנבחר באמצעות הגרסה המוגדלת של המבנה והגדל את התמונה, למשל, זו שכותרתה חיתוך רגיעה.
33. התאם את אזור הגבעה (או הריק) שנבחר עד שהתוכן יתאים את שפת המלבן לגבעה (או הריק).
34. לחץ על כפתור השמירה שליד השוואת IMG כדי לשמור את סכום כל הפיקסלים (אינטגרליים) של עוצמת הקול.
  הערה: ניתן להשהות את הניסוי בשלב זה.
35. המשך עם הגבעה או הריק הבא בתמונה. בצע את שלבים 2.2.31 עד 2.2.34 עבור כל גבעה (או ריק) הקיימת בתמונה.
  הערה: ניתן להשהות את הניסוי לאחר שמירת האינטגרל של כל גבעה (או ריק).
36. השתמש בנתוני הנפח וחשב את סכום נפחי הגבעות (או החללים) כדי לקבל את נפח החומר המהגר באזור עניין אחד בתנאים אלה.
37. המר את הנפח המסוכם שנקבע (היחידות הן פיקסל x פיקסל x גובה) למטר מעוקב (m³) על ידי הכפלה בגודל המתאים לפיקסל אחד במטר ובגורם לגובה הקו הנבדק, כולל גובה השכבה העוטפת.
  הערה: בעבודה זו, כל פיקסל הוא 0.05 מיקרומטר x 0.05 מיקרומטר. ניתן למדוד את גובה הקו הנבדק, כולל גובה שכבת העטיפה להמרה במטר מעוקב, בכל טכניקת מדידה מתאימה.
38. שמור את הנפח ואת תנאי המדידה (אורך הקו הנבדק, צפיפות זרם, טמפרטורה, זמן מאמץ זרם) כנקודת נתונים אחת.
  הערה: ניתן להשהות את הניסוי בשלב זה.
קבל יותר נקודות נתונים על ידי ביצוע שלב 2.2. עבור קווים הנבדקים עם אורכים שונים מהאורכים ששימשו בעבר עד שקיימות לפחות שלוש נקודות נתונים כאשר הנפח החשמלי שונה מאפס. לחלופין, קבל נקודות נתונים נוספות על ידי ביצוע שלב 2.2 עבור קווים באורך זהה ושינוי קל של צפיפות הזרם.
כדי להשיג את האורך הקריטי עבור החומר המעניין ותנאי המדידה, צור גרף עם לפחות שלוש נקודות נתונים - שאינן ממוקמות על ציר ה-x או על ציר ה-y - עם הנפח החשמלי על ציר ה-y והאורך או צפיפות הזרם באמצעות הפרמטר עם ערכים מגוונים על ציר ה-x.
קבע את קו ההתאמה הטובה ביותר עבור הנתונים כאשר קו ההתאמה הטובה ביותר כולל פחות משתי נקודות יירוט עם ציר ה- x. קבל את ההצטלבות של הקו הליניארי המתאים ביותר לנקודות נתונים עם נפחים קטנים עם ציר ה-x. הצטלבות זו היא l או j של (Ij)_c ו-(Ij)_c מחשבים על ידי הכפלת ערך היירוט בצפיפות הזרם או באורך המשמש בניסוי, בהתאמה.
הערה: בהתאם לתנאי הלחץ, האורכים והחומר הנחקר, קו ההתאמה הטוב ביותר יכול להיות ליניארי קרוב ליירוט או אקספוננציאלי אם תנאי הלחץ כגון צפיפות הזרם או האורך גבוהים יותר.

תוצאות

איור 1 מציג את הסכימה של גיאומטריית מבנה בדיקה, ואיור 2 מציג את הסכימה של זרימת העבודה של המדידות הדרושות כדי לקבל נקודת נתונים אחת. כדי לחקור את השפעת האורך והקיום והערך המספרי של אורך הקו הנבדק הדרוש לתחילת ההגירה החשמלית, נעשה שימוש בפרוטוקול הנ"ל כדי להשיג נתונים עבור מספר קווים הנבדקים באורכים שונים (למשל, 120 מיקרומטר, 540 מיקרומטר ו-680 מיקרומטר) העשויים מוליבדן דיסיליציד ועטופים בשכבה של תחמוצת סיליקון בטמפרטורה גבוהה. כל הקווים הנבדקים יוצרו באותו אופן ונלחצו לאותו זמן של 7 דקות בתנאי אוויר סביבתי בטמפרטורת החדר (23 מעלות צלזיוס) עם זרם קבוע ללא היצרות הקו הנבדק בזמן הלחץ, וכתוצאה מכך צפיפות זרם קבועה של 2.26 ×^{10 10} A/m², 3.25 × 10¹⁰ A/m² או 3.44 ×^{10 10} A/m².

במבני הבדיקה ששימשו (קווי MoSi₂ עטופים) רק אזור המגע של MoSi₂ לאלומיניום הראה שינויים בנפח. ניסויים קודמים לא הראו בליטות מכל סוג שהוא דרך האנקפסולציה.

הגדלים הרוחביים של כל הגבעות שהוערכו בשיטה זו היו מעל גודל של 200 ננומטר, הרבה מעל הרזולוציה הרוחבית של מיקרוסקופ סריקת הלייזר.

V = const.lwh

ניתן להעריך את אי הוודאות המקסימלית של הנפח הנמדד באמצעות חוק התפשטות השונות.

figure-results-1405

כאשר l הוא האורך, w הרוחב, ו-h הגובה. עם אי הוודאות במדידה של הממדים הבודדים Δl = 50 ננומטר, Δw = 50 ננומטר ו- Δh = 12 ננומטר. אי הוודאות של האורך והרוחב נלקחים כממדים של פיקסל אחד. אי הוודאות של הגובה של Δh = 12 ננומטר נמדדה באמצעות SEM על הגבעה הקטנה ביותר הניתנת לזיהוי באמצעות מיקרוסקופ סריקת לייזר והיא תואמת את אי הוודאות שצוינה על ידי היצרן.

גובה הגבעות (כפי שמוצג באיור 3) הוא בדרך כלל בטווח של 190 ננומטר. הגבעות הקטנות ביותר הניתנות לזיהוי כהלכה הן בטווח של 34 ננומטר. האורכים והרוחבים הם בדרך כלל בטווח של 1 מיקרומטר עבור רוב הגבעות, כפי שמוצג באיור 3.

זה גורם לאי הוודאות עבור גבעה בודדת עם גודל גבעה טיפוסי להיות

figure-results-2293 = 16%

ועבור גבעה קטנה להיות

figure-results-2466 = 45%.

בשיטה המוצגת בפרוטוקול זה, הנפח מסוכם למספר גבעות. הערכים האופייניים לכמות הגבעות המסוכמות בדגימה אחת הם כ-9 כפי שמוצג באיור 3.

זה גורם לאי הוודאות להיות:

figure-results-2831

אם יש רק גבעות בגודל ממוצע במדגם

figure-results-3040

אם כל הגבעות הקיימות במדגם קטנות ביותר.

במציאות, גבעות קטנות ובגודל טיפוסי נמצאות בדגימות, וכמות הגבעות משתנה מעט בין הדגימות מה שגורם לאי הוודאות להיות בין 5% ל-15% בהתאם לגדלים ולמספרים המדויקים של הגבעות.

כפי שניתן לראות מהתוצאות המייצגות המוצגות בעבודה זו, ערך הנפח החשמלי עולה עם הגדלת אורכו של הקו הנבדק. הנפח החשמלי גדל גם אם משתמשים בתנאי לחץ חזקים יותר, למשל, ערכים גבוהים יותר של צפיפות זרם.

אם כל נתוני הנפח שאינם תלויים באורך הקו הנבדק הם אפס, אז יש צורך בתנאי לחץ חזקים יותר (למשל, טמפרטורות גבוהות יותר, זמן מאמץ ארוך יותר, צפיפות זרם גבוהה יותר או שילוב של אלה) לתחילת ההגירה החשמלית. תנאי לחץ חזקים יותר ישמשו בניסויים נוספים.

איור 3 מראה אזור עניין לפני הלחץ הנוכחי בצד שמאל ואחרי הלחץ הנוכחי באמצע. הצד הימני של איור 3 מדגיש את הגבעות לאחר מאמץ זרם. איור 3 מראה היווצרות גבעות חדשות וצמיחת בליטות שהיו קיימות לפני הלחץ הנוכחי.

איור 4 מציג תוצאות מוצלחות של הגדלת הנפח החשמלי באורך הולך וגדל, כולל קו אקספוננציאלי של ההתאמה הטובה ביותר, כולל כל נקודות הנתונים. איור 4 מציג גם את התוצאות עבור אורכים קצרים יותר המשמשים לקביעת היירוט של הקו הליניארי המתאים ביותר לציר ה-x.

איור 5 מציג נתונים מוצלחים של נפח ההגירה החשמלית גדל עם עלייה בצפיפות הזרם כאשר האורך נשמר קבוע על 120 מיקרומטר וצפיפות הזרם השתנתה בטווח שבו התחלת ההגירה החשמלית נצפתה בניסויים קודמים. איור 5 מראה גם את ההשפעה של תחמוצת הסיליקון העוטפת בטמפרטורה גבוהה. שני עוביים שונים של תחמוצת סיליקון בטמפרטורה גבוהה (עיגולים מלאים: 60 ננומטר, עיגולים לא מלאים: 20 ננומטר) מביאים לשני ערכים שונים לתחילת ההגירה החשמלית לגבי צפיפות הזרם. זה נגרם על ידי הלחץ המכני של שכבות העטיפה.

איור 6 מציג נתונים שעשויים להיות בסדר להשתמש בהם כדי לקבל אומדן ראשוני של פרמטרי הגירה חשמלית בחומר. כדי לקבל תוצאות טובות יותר, יש לרכוש נתונים נוספים באורכים בטווח של 150 מיקרומטר עד 500 מיקרומטר.

איור 7 מציג נתונים תת-אופטימליים, אשר ידרשו בדיקה של קווים הנבדקים באורכים של בין 120 מיקרומטר ל-260 מיקרומטר מכיוון שעשויים להיות אורכים מעל 120 מיקרומטר בעלי נפח אלקטרו-נדיגר של 0. אם יש ירידה בנפח עם עלייה באורך מבנה הבדיקה, חלק מהנתונים שגויים. ככל הנראה בגלל טעויות בהערכת הנפח, כגון טעויות בקביעת סולם הגובה או טעויות במציאת שפת הגבעות. אם זה המקרה, ניתן להשתמש במבט נוסף על הערכת התמונה המתאימה והערכה מחדש כדי לרדת לשורש הבעיה.

נתונים שגויים יכולים לנבוע גם מכך שלא נתנו למבנה הבדיקה להתקרר לטמפרטורת החדר בסריקה השנייה. סריקה חוזרת של אותו אזור ושימוש בסריקה החדשה לצורך ההערכה היא האפשרות היחידה לטפל בבעיה. אם בעיה זו נמשכת לאחר הערכה מחדש וביצוע מחדש של הסריקה, סביר להניח שהיא אינה נגרמת משגיאה בהערכה ויכולה להיות השפעה אמיתית של החומר בו נעשה שימוש.

עבור אורכים מעט מעל האורך הקריטי, ניתן להעריך את קו ההתאמה הטובה ביותר על ידי קו ישר. אם אורך הקווים הנבדקים מתארך, האופי האקספוננציאלי של קו ההתאמה הטובה ביותר הופך לגלוי.

היירוט עם ציר ה-x נקבע ל-33.33 מיקרומטר ללחץ עם צפיפות זרם של 3.25 × 10¹⁰ A/m² וכתוצאה מכך (Ij)_c = 1.08 × 10⁶ A/m.

מהנתונים באיור 5 נקבע היירוט ל-3.49 ×^{10 10} A/m² ו-3.6 ×-10¹⁰ A/m². כאשר אורך הקו הנבדק הוא 120 מיקרומטר, אלה נותנים ערכים של 4.19 × 10,⁶ A/m ו-4.2 × 10,¹⁰ A/m.

אי התאמה של המוצר הקריטי הנמדד נובעת מחימום עצמי מוגבר של הקווים הנבדקים עם עלייה בצפיפות הזרם. הטמפרטורה של הקווים הנבדקים עולה בדרך כלל עם צפיפות זרם מוגברת. הטמפרטורות של קווים שנבדקו באורך של 120 מיקרומטר לחוץ למשך 7 דקות נקבעו באמצעות מדידת ההתנגדות החשמלית לצפיפות זרם של 2.65 × 10¹⁰ A/m², 3.24 × 10¹⁰ A/m², 3.53 × 10¹⁰ A/m² ו-3.85 ×^{10 10} A/m² להיות 158 מעלות צלזיוס, 202 מעלות צלזיוס, 257 מעלות צלזיוס ו-320 מעלות צלזיוס, בהתאמה. תלות של המוצר הקריטי בטמפרטורה ובגורמים אחרים הוכחה לפני¹¹.

figure-results-7581
איור 1: סכמטית של גיאומטריית מבנה בדיקה המתאימה לחקר פרמטרים של הגירה חשמלית באמצעות מיקרוסקופ סריקת לייזר. קופסת הזהב היא הקו הנבדק (בעבודה זו עשויה מ-MoSi₂), קופסאות כסף הן אספקת החשמל (בעבודה זו עשויה מאלומיניום), ורפידות המגע מוצגות כערימות של קופסאות הכסף באזור חוטי הקשר (אפור כהה). הערימות מצביעות על כך שלכריות המגע יש עובי שכבה גבוה יותר מאספקת החשמל. קופסאות הכסף הקטנות משני צידי הקו הנבדק הן אזורי המגע החשמלי של אספקת החשמל והקו הנבדק. השפה הכהה אמורה לסמל את האזור הזה בעל גובה נמוך יותר בגלל השכבה העוטפת שנפתחת בחלק זה כדי לאפשר מגע חשמלי. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-8494
איור 2: סכמטי של זרימת העבודה של המדידות הדרושות כדי לקבל נקודת נתונים אחת. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-8918
איור 3: השוואה של אזור העניין לפני ואחרי הלחץ הנוכחי. השוואה של אזור העניין (בעבודה זו, המגע החשמלי של האלומיניום עם הקו הנבדק) לפני מאמץ זרם (צד שמאל) ולאחר לחץ זרם (באמצע) עם הגבעות הנגרמות על ידי הגירה חשמלית המודגשת בצד ימין. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-9494
איור 4: תוצאות מוצלחות של נפח אלקטרו-נדיגרציה של אזורי מגע בצד הקתודה בהתאם לאורך הקו הנבדק עבור קווי MoSi₂ . נתונים מייצגים (תוצאות מוצלחות) של הנפח החשמלי של אזורי המגע של צד הקתודה בהתאם לאורך הקו הנבדק עבור קווי MoSi₂ עטופים בתחמוצת סיליקון בטמפרטורה גבוהה של 60 ננומטר, מתח בתנאי אוויר סביבתי למשך 7 דקות עם צפיפות זרם של 3.25 × 10¹⁰ A/m². אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-10229
איור 5: תוצאות מוצלחות של נפח אלקטרו-מהגר של אזורי מגע בצד הקתודה בהתאם לצפיפות הזרם עבור קווים עטופים הנבדקים עשויים מ-MoSi₂. נתונים מייצגים (תוצאות מוצלחות) של הנפח החשמלי של אזורי המגע של צד הקתודה בהתאם לצפיפות הזרם עבור קווים עטופים הנבדקים עשויים מ-MoSi₂ בזמן לחץ בתנאי אוויר סביבתיים למשך 7 דקות. מעגלים מלאים מציגים את הנתונים של קווי MoSi₂ הנבדקים עטופים בתחמוצת סיליקון בטמפרטורה גבוהה של 60 ננומטר. מעגלים לא ממולאים מציגים את הנתונים של קווי MoSi₂ הנבדקים עטופים בתחמוצת סיליקון בטמפרטורה גבוהה של 20 ננומטר. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-11140
איור 6: נתונים תקפים. נתונים מייצגים (הנתונים בסדר לשימוש) של הנפח החשמלי של אזורי המגע של צד הקתודה בהתאם לאורך הקו הנבדק עבור קווי MoSi₂ עטופים בתחמוצת סיליקון בטמפרטורה גבוהה של 60 ננומטר, מתח בתנאי אוויר סביבתי למשך 7 דקות עם צפיפות זרם של 2.56 × 10¹⁰ A/m². אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-11781
איור 7: נתונים תת-אופטימליים. נתונים מייצגים (נתונים תת-אופטימליים) של הנפח החשמלי של אזורי המגע של צד הקתודה בהתאם לאורך הקו הנבדק עבור קווי MoSi₂ עטופים בתחמוצת סיליקון בטמפרטורה גבוהה של 20 ננומטר, לחוצים בתנאי אוויר סביבתי למשך 7 דקות עם צפיפות זרם של 3.44 × 10¹⁰ A/m². אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

קובץ קידוד משלים 1: Laserscan_1.vi. אנא לחץ כאן להורדת קובץ זה.

Discussion

ניתן להשתמש בפרוטוקול המתואר כאן כדי לקבל נתונים בצורה חזקה וניתנת לשחזור על הנפח החשמלי של חומרים מוליכים חשמלית. החומרים והציוד הזמינים צריכים לעמוד בקריטריונים מסוימים, כאמור לעיל בשלבי הפרוטוקול או ב"הערות "כדי להיות מסוגלים להשתמש בשיטה זו להערכת ההגירה החשמלית.

חלקים קריטיים בפרוטוקול הם לוודא שהדגימה התקררה לטמפרטורת החדר לצורך המדידה לאחר מאמץ זרם. אי התקררות לטמפרטורת החדר תכניס שגיאות לסריקת פני השטח בגלל שינוי הטמפרטורה במהלך הסריקה ותעניק משטח נקבע פגום ולכן קביעה לקויה של הנפח.

חלק חשוב נוסף הוא בחירת רקע וגובה נאותים של הקו הנבדק לקביעת גורם הגובה בתוכנית ההערכה. אם זה נעשה בצורה לא נכונה, עוצמת הקול תהיה שגויה. חלקים קריטיים אחרים מודדים לפחות שלוש דגימות שנותנות ערכים לנפח השונים מאפס.

אם הנתונים לסריקה לאחר הלחץ הנוכחי אינם נראים טוב ולא הבחינו בהם לפני ביצוע ההערכה, ניתן לסרוק שוב באמצעות אותם פרמטרים כמו בסריקה הראשונה. אם יש צורך בכך, הקפד להימנע מסיבוב הדגימה על ידי יישור הדגימה מתחת למיקרוסקופ סריקת הלייזר באותו אופן כמו קודם או על ידי תיקון זה באמצעות תוכנה. לשיטות אחרות לפתרון בעיות, עיין בהערות.

שינויים בשיטה כוללים שימוש בשלב חימום לדגימה בדומה לשיטות ניסיוניות אחרות המשתמשות בשלב חימום¹¹, הוצאת הדגימה ממחזיק הדגימה ללחץ בתנאים שונים כגון טמפרטורות גבוהות בתנור או במדיה אחרת מסביב (נוזלים או גזים) שלא ניתן לעשות בזמן שהדגימה נמצאת תחת מיקרוסקופ סריקת הלייזר.

מדידות בתנאים שונים, למשל טמפרטורות, מאפשרות שימוש בשיטה זו לקביעת הנפח שישמש לחישוב פרמטרים אחרים של הגירה חשמלית כגון מטען היונים האפקטיבי או אנרגיית ההפעלה. החישובים של מטען היונים האפקטיבי משתמשים בנפח האלקטרו-מיגור כנקודת ההתחלה. אמצעי קביעת הנפח אינם חשובים לחישוב. החישובים נעשים באותו אופן כמו לקביעת מטען היונים האפקטיבי באמצעות נפחים אלקטרו-מהגרים הנמדדים באמצעות SEM ^2,3,4.

כפי שצוין במשוואות הקודמות, הנפח החשמלי תלוי בדיפוזיה. הדיפוזיה תלויה באופן אקספוננציאלי באנרגיית ההפעלה של התהליך המסוים¹². זה מאפשר שימוש בתרשים ארניוס של מעל כדי לקבל את אנרגיית ההפעלה מהשיפוע הליניארי. השיטה יכולה לשמש גם לקביעת שינויי נפח במבני בלך ולחשב את מהירות הסחיפה באותו אופן שמוצג עבור נפחים שנקבעו באמצעות SEM¹¹.

ניתן להשתמש בשיטה זו רק אם גבעות או חללים נגישים לסריקת הלייזר של פני השטח. זה הופך את השיטה לבלתי מתאימה להערכת שינוי הנפח הנגרם על ידי חללים שקועים. מיקרוסקופ סריקת הלייזר פחות רגיש לשינויים בנפח מאשר השינויים הקטנים ביותר הניתנים לזיהוי באמצעות SEM ו-TEM. אם הנפח החשמלי קטן מדי, שימוש במיקרוסקופ סריקת לייזר לא ייתן תוצאות מועילות.

בהשוואה לחקירות באמצעות SEM או TEM, קל יותר לכלול שלב חימום בהגדרת מיקרוסקופ סריקת הלייזר מכיוון שהם בדרך כלל צריכים להיות מותאמים אישית 7,11,13,14.

Disclosures

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgements

מחקר זה מומן על ידי "המשרד הפדרלי הגרמני לענייני כלכלה ואקלים" בפרויקט "EMIR" קוד מימון 49MF190017.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Current source/2602B System Source Meter	Keithley	2602B	Any type of current source can be used.
JKI VI Package Manager	NI	781838-35	https://www.ni.com/de-de/shop/product/jki-vi-package-manager.html? srsltid=AfmBOorzYPY4B8 hlGIUIYl3PJoBwb8o8PeV MsBfM9YcFasnBIhEWwBpd
Labview 2024 Q1 Full	NI	784522-35	Evaluation software option (https://www.ni.com/de-de/shop/product/labview.html?partNumber=784522-35)
Labview 2024 Q1 Pro	NI	784584-35	Evaluation software option (https://www.ni.com/de-de/shop/product/labview.html?partNumber=784522-35)
Laser scanning micrsoscope VK-X200 series	Keyence		VK-X200 no longer available for purchase. Available option VK-X3100. Laser scanning microscope with wavelength of 408 nm.
NI Vision Development Module	NI	788427-35	https://www.ni.com/de-de/shop/product/vision-development-module.html?srsltid=AfmBOoq2S8kYVmV1CK6 xSovMHTELtQHE2neD oM2RrEnibd2AuyzkWvuS
Objective lens, CF Plan Apo 150x/ 0.95; ∞/0 EPI; OFN25 WD 0.2	Nikon	BZ10123016	https://spwindustrial.com/nikon-cf-plan-apo-150x-0-95-0-wd-0-2mm-epi-objective/
VK Analyse-Modul Version 3.3.0.0	Keyence		Analytics software supported by the laser scanning microscope. No longer available for purchase. New laser scanning microscope uses newer software.
VK Viewer Version 2.2.0.0	Keyence		Measurement software supported by the laser scanning microscope. No longer available for purchase. New laser scanning microscope uses newer software.

References

Somaiah, N., Kumar, P. Inverse blech length phenomenon in thin-film stripes. Phys Rev Appl. 10 (5), 054052 (2018).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
Schädel, M., Baldauf, J. Influences of the microstructure on the drift velocity of electromigrating aluminum through molybdenum disilicide thin films. , (2021).
Straub, A. . Factors Influencing the Critical Product in Electromigration. , (2000).
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).
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).
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).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

219

This article has been published

Video Coming Soon

Keep me updated: