Orientador: Antonio Manoel Mansanares

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin

Resumo: Um importante passo para o desenvolvimento de estruturas microeletrônicas é a avaliação não destrutiva de dispositivos em operação. O conhecimento das perdas térmicas nessas estruturas é de grande importância, uma vez que se elas forem excessivas localmente podem indicar a presença de um...

Resumo: Um importante passo para o desenvolvimento de estruturas microeletrônicas é a avaliação não destrutiva de dispositivos em operação. O conhecimento das perdas térmicas nessas estruturas é de grande importância, uma vez que se elas forem excessivas localmente podem indicar a presença de um defeito ou mesmo servir como fonte de propagação de defeitos. Os mapas térmicos são bons indicadores de defeitos em dispositivos microeletrônicos, visto que o perfil de temperatura é sensível às distorções provocadas por estes. Defeitos tais como aqueles provocados por descargas eletrostáticas, fugas de correntes e por eletromigração alteram sensivelmente os perfis de temperatura e de campo elétrico. Neste trabalho a Microscopia Fototérmica de Reflexão é aplicada à caracterização de estruturas resistivas de polissilício e transistores de efeito de campo MOS -MOSFET. As amostras foram gentilmente cedidas pelo Centro Tecnológico para Informática -CTI, Campinas-SP. As trilhas resistivas fazem parte de um chip (KEL VRES) contendo trilhas de várias dimensões. Especificamente trabalhamos com trilhas de 6 e 3. mm de largura e cerca de O,5. mm de espessura. Os transistores são parte de um chip (OSQUARE) construído no IMEC-Bélgica. O transistor a ser analisado é do tipo n-MOS com canal de 30.mm de largura e igual comprimento. Em trilhas resistivas verificamos que o efeito dominante sobre o sinal medido é devido às perdas Joule. Com isso, identificamos efeitos de difusão de calor e mudanças na distribuição de linhas de corrente. Em regime de altas freqüências observamos efeito capacitivo nas trilhas. Em transistores de efeito de campo MOS observamos três componentes para o sinal: uma componente de eletrorefletância, uma devida aos portadores fotogerados e uma de corrente de polarização. Mostramos seis diferentes formas de fazer microscopia nesses dispositivos, pela modulação da voltagem do dreno ou do gate

Abstract: Non-destructive evaluation of operating micro-electronic devices is a fundamental step in the development of such structures. The knowledge of the thermal losses distribution in these structures is of particular importance, since they both can indicate the presence of defects and promote,...

Abstract: Non-destructive evaluation of operating micro-electronic devices is a fundamental step in the development of such structures. The knowledge of the thermal losses distribution in these structures is of particular importance, since they both can indicate the presence of defects and promote, when excessive, a run-away process of degradation. Since the temperature profile can be strongly affected by defects, through thermal parameters mismatch, thermal maps are a useful tool in their detection. One should point out that common degradation processes developed through electrostatic discharges and electromigration usually result in local perturbation of the temperature profile. In this work the Photothermal Reflectance Microscopy is applied to the characterization of polycrystalline silicon tracks and metal-oxide-semiconductor field-effect-transistors (MOS-FET). The samples were supplied by the Centro Tecnológico para Informática -CTI. The conductive tracks here studied belong to a chip (KELVRES) composed by several tracks with varied dimensions. We worked on a few 6. mm - and 3. mm wide and 0,5. mm - thick polycrystalline silicon tracks. The studied transistors belong to a chip (OSQUARE) produced by IMEC-Belgium. The MOS-FET here analyzed is a n-channel 30. mm - wide and 30. mm - long. The results obtained on conductive tracks indicate that the Joule effect is the dominant one. We observed both heat diffi1sion and distortion on the current distribution around singular regions, such as branches and narrowing points. At high modulation frequencies a capacitive effect was also observed. MOS-FET investigation revealed three different contributions to the signal: an electroreflectance component due to the surface potencial bending; a photo-generated carriers component, induced by the probe beam itself; and a bias current component, mainly due to Joule effect. By using different arrangements we show six distinct ways to perform thermal -and electroreflectance microscopy in such kind of device, each one presenting a specific contrast