Usando microscopia de varredura a laser para determinar a eletromigração em dissilicieto de molibdênio

O escopo da minha pesquisa é determinar os fenômenos de eletromigração no dissilicieto de molibdênio e observar os fatores de influência, como o comprimento da linha em teste e o material encapsulante nos parâmetros carga iônica efetiva e energia de desativação. O desafio experimental atual está em expandir esse método para temperaturas mais altas. Comparado a outras técnicas, nosso protocolo usa um microscópio de varredura a laser. Outras técnicas geralmente usam um microscópio eletrônico de varredura. Para medições com o microscópio eletrônico de varredura, você geralmente tem uma preparação de amostra que pode influenciar a energia de ativação medida e a carga de íons efetiva medida, portanto, no nosso caso, não precisamos dessa preparação elaborada de amostra. Isso também o torna mais rápido. Vamos nos concentrar em ter uma investigação da carga iônica efetiva no dissilicieto de molibdênio em temperaturas elevadas, e também investigar a energia de ativação do dissilicieto de molibdênio em temperaturas elevadas e dissilicieto de molibdênio não dopado com diferentes espécies de dopantes, e também veremos as mudanças de vazios gerados artificialmente em diferentes materiais.

[Instrutor] Para começar, ligue o microscópio de varredura a laser e abra o software de medição e análise. Usando um suporte de amostra apropriado, prenda a amostra para que ela permaneça fixa no microscópio durante a digitalização. Prepare uma fonte de corrente precisa e os fios necessários para a conexão elétrica e ajuste a altura da platina do microscópio. Agora, posicione a amostra no porta-amostras sob o microscópio de varredura a laser. Alinhe a amostra paralelamente à mesa do microscópio e fixe-a no lugar para evitar qualquer movimento durante as medições. Conecte a tomada elétrica da fonte de corrente ao sample ou sample suporte com base na configuração. Confirme se os fios de ligação ainda estão presos à amostra por inspeção óptica. Ajuste a diferença de altura entre a lente objetiva e a amostra para focar a região de interesse usando a lente objetiva de menor ampliação. Use o foco manual ou clique em foco automático na janela de observação do software de medição. Troque a lente objetiva para uma ampliação maior e concentre-se novamente na região de interesse. Continue esse processo até que a região de interesse esteja claramente visível na ampliação mais alta, como 150X, na janela de observação. Defina ferramentas, medida e contagem média como quatro, clique em opções seguidas de salvamento automático, selecione uma pasta de destino de salvamento, insira um prefixo de nome de arquivo e amostra e clique em OK. Abra a janela de medição, selecione o modo especialista e escolha as configurações de medição seguidas pelo perfil da superfície, super fino 2048 por 1536 e alta precisão. Para aumentar a distância entre a lente objetiva e a amostra, clique nas setas para cima até que toda a superfície apareça preta na janela e, em seguida, clique em definir POS superior. Em seguida, diminua a distância usando setas para baixo até que toda a superfície fique visível e continue até que a superfície fique preta novamente e, em seguida, clique em definir POS inferior. Clique em ganho automático e inicie a medição para começar a escanear a superfície. Aumente a distância entre a objetiva e a amostra em vários milímetros até um centímetro usando as setas para cima para desfocar o laser antes de estressar a amostra. Aplique a tensão de corrente usando as condições predeterminadas, como densidade de corrente e tempo, e interrompa o fluxo de corrente após o tempo especificado. Três a cinco minutos após a aplicação da tensão atual, concentre o microscópio de varredura a laser na região de interesse quando a amostra retornar à temperatura ambiente. Continue focando até que a amostra não mude mais seu foco por conta própria para garantir que não haja desvios na medição da superfície devido a mudanças de temperatura. Digitalize a mesma região que foi verificada antes da tensão atual usando exatamente as mesmas configurações usadas anteriormente. Abra o software de análise e clique em arquivo e abra e localize o arquivo correto. Se o arquivo já estiver aberto, prossiga para corrigir a inclinação das amostras após selecionar a imagem do processo e corrija a inclinação para iniciar a janela de correção de inclinação. Na janela de correção, defina a imagem de exibição para laser mais óptica e escolha o método de correção de inclinação plana de três pontos para exibir três pontos na imagem. Mova a linha guia para que a maior parte de cada linha fique em segundo plano e ajuste os três pontos próximos à região de interesse. Em seguida, mova os três pontos para que o plano representado por duas linhas retas nas seções transversais se alinhe com o plano de fundo. Selecione não ajustar os dados de altura zero de deslocamento e ajuste automático da faixa de altura e, em seguida, clique em executar e, em seguida, em fechar para aplicar as correções. Para abrir a janela de corte, clique em processar imagem e aparar. Escolha a largura e a altura do corte de acordo com a região de interesse e ajuste o retângulo de seleção para abranger toda a região de interesse. Salve a imagem corrigida e cortada e clique em arquivo e localize o arquivo correto. Para exportar a região de interesse enquanto preserva as informações tridimensionais, clique em arquivo, seguido de dados CAD 3D de saída para abrir a janela de parâmetro de saída. Defina a quantidade de salto para um, a precisão de exibição do número real para 10, a taxa de zoom XY para X1 e melhore a altura para 100% e, em seguida, escolha a superfície e clique em definir para confirmar as configurações. Selecione os dados do grupo de pontos para salvar os dados rotulados exclusivamente. Após a conclusão da exportação, uma janela de confirmação será exibida. Abra a versão do software e dos pacotes de avaliação. Para iniciar o programa, clique no ícone de seta. Navegue até a pasta que contém os arquivos ASC depois de clicar em abrir e selecionar o caminho de salvamento apropriado. Carregue os arquivos ASC no programa com o nome de amostra correto da lista de seleção. Certifique-se de que a opção de área esteja selecionada e clique em cruzar, seguido de área. Usando o mouse, selecione um retângulo na superfície do substrato para definir a escala de altura. Examine os dois histogramas de altura antes e depois da tensão atual, posicionados ao lado da imagem da região de interesse, e ajuste a seleção para garantir que ambos os histogramas pareçam normalmente distribuídos e semelhantes. Agora, clique no botão zero rotulado como plano de fundo para definir essa altura como o nível de plano de fundo. Escolha um segundo retângulo em uma seção plana na parte superior da linha em teste. Novamente, examine e ajuste o histograma para que eles apareçam normalmente distribuídos e o mais semelhantes possível. Clique na linha em teste e, em seguida, clique em OK para salvar esse valor de altura. Em seguida, clique no ícone de seta novamente para executar novamente o programa. Desenhe um retângulo perto da borda de uma única colina ou anule a imagem rotulada IMG compare usando o botão esquerdo do mouse. Ajuste o retângulo para corresponder à borda da estrutura usando a imagem ampliada, como a rotulada como corte relaxado. Refine a região selecionada para que o retângulo abranja com precisão a colina ou o vazio. Por fim, clique no botão salvar ao lado de IMG compare para salvar o volume integral com base na soma de pixels. Hillocks formados após o estresse atual mostraram alturas tipicamente em torno de 190 nanômetros, com os menores colinas claramente detectáveis em 34 nanômetros e dimensões laterais de aproximadamente um micrômetro. O volume eletromigrado aumentou com o comprimento da linha em teste, conforme mostrado pela linha de tendência exponencial no gráfico. O volume eletromigrado aumentou com a maior densidade de corrente, e duas espessuras diferentes de óxido de silício encapsulante de alta temperatura mostraram diferentes pontos de início para eletromigração. Com uma densidade de corrente mais baixa de 2,56 vezes 10 elevado a 10 amperes por metro quadrado, os dados utilizáveis demonstraram uma tendência crescente de volume eletromigrado com o aumento do comprimento da linha.