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Type: TESE
Title: Contraste na microscopia fototérmica de dispositivos semicondutores através da variação do comprimento de onda
Title Alternative: Contrast enhancement in photothermal microscopy of semiconductor devices by varying the probe wavelength
Author: Freitas, Laura Ramos de, 1975-
Advisor: Mansanares, Antonio Manoel, 1964-
Abstract: Resumo: A Microscopia Fototérmica de Reflexão vem sendo utilizada na investigação de dispositivos micro e opto-eletrônicos em operação, devido ao seu caráter não destrutivo e por não requerer contato com a superfície da amostra. Esta técnica se baseia na dependência da refletância da amostra com a temperatura, com o campo elétrico local, bem como com a densidade de portadores livres, que são, por sua vez, afetados por defeitos. Este fato torna esta técnica muito adequada para investigar defeitos em processos de fabricação e envelhecimento destas estruturas. Neste trabalho, apresentamos um estudo experimental e teórico sobre a resposta fototérmica em função do comprimento de onda do feixe de prova, para estruturas micro-eletrônicas estratificadas. As amostras consistiram basicamente de trilhas condutoras de silício policristalino de diversos chips. As medidas de termo-refletância foram realizadas na faixa de comprimento de onda de 450nm até 750nm, sendo que as trilhas foram alimentadas sempre com corrente modulada, com três montagens experimentais diferentes. Um padrão oscilatório é observado na região espectral em que a camada superior é transparente. Essas oscilações são causadas pelas múltiplas reflexões nas interfaces. Utilizando um modelo termo-óptico, mostramos que as constantes (n e k), que dependem do comprimento de onda, assim como suas derivadas com relação à temperatura (dn/dT e dk/dT), influenciam fortemente o sinal de termo-refletância. A espessura óptica das camadas, principalmente determinadas pela parte real dos índices de refração, define o período de oscilação. Por outro lado, a parte imaginária estabelece o comprimento de onda em que as oscilações começam. Abaixo de um certo comprimento de onda, a luz de prova não penetra no material e a refletância da camada superficial domina o sinal

Abstract: Photothermal microscopy has been used as a suitable technique for the investigation of micro- and opto-electronic devices in operating cycle, because of its non-contact and non-destructive character. This technique is based on the dependence of the sample reflectance with temperature and with local electric field, as well as with free carrier density, which are in their turn disturbed by defects. This fact makes this technique very useful for investigating defects in fabrication and aging processes of such structures. In the present work, we report an experimental and theoretical study of the thermoreflectance response as a function of the probe wavelength for layered microelectronics structures. The investigated samples consisted of polycrystalline silicon conducting tracks from various chips. Thermore²ectance measurements were carried out in the wavelength range from 450 to 750 nm with the tracks biased in modulated regime, with three diÿerent experimental setups. An oscillating pattern is observed in the spectral region where the upper layer is transparent. Such oscillations are due to the interference resulting from the multiple reflections at the interfaces. Using a thermo-optical model, we show that the optical constants (n and k) of the materials, which are wavelength dependents, as well as their temperature derivatives (dn/dT and dk/dT), strongly in²uence the thermoreflectance signal. The optical thicknesses of the layers, mainly determined by the real part of the refractive indexes, de½ne the period of oscillation. On the other hand, the imaginary part of the refractive indexes establishes the cutoÿ wavelength of the oscillations. Below this cutoÿ wavelength, the probe light does not penetrate the material, and the upper surface reflectance dominates the signal
Subject: Microscopia fototérmica
Dispositivos semicondutores
Refletância
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2005
Appears in Collections:IFGW - Tese e Dissertação

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