Orientador: Antonio Manoel Mansanares / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-21T19:17:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Batista_JeriasAlves_M.pdf: 6760645 bytes, checksum: b803db0f481760fa71207127016a1c40 (MD5) Previous issue date: 1996 / 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, 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 / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Antonio Manuel Mansanares / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-07-27T09:21:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Batista_JeriasAlves_D.pdf: 1261891 bytes, checksum: 59e98feb486a91e11d18ea4e3569dd26 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: A Ciência Fototérmica compreende uma grande variedade de fenômenos e métodos baseados na conversão de energia óptica em calor. A energia óptica absorvida é convertida em energia térmica em um grande número de materiais ¿ sólidos, líquidos e gasosos. Embora os processos de absorção nos materiais sejam seletivos, é comum aos estados excitados em átomos e moléculas perderem sua energia de excitação através de uma série de transições não-radiativas que resultam em aquecimento do material. Tais processos constituem a base para os Métodos Fototérmicos. A Microscopia Fototérmica de Reflexão tem se mostrado uma ferramenta útil na determinação de propriedades ópticas, térmicas e de transporte eletrônico em substratos semicondutores, dispositivos microeletrônicos e optoeletrônicos. Sua sensibilidade, conjugada à sua resolução espacial, capacita-a a detectar variações nos perfis de temperatura causadas por diferenças estruturais, bem como por defeitos em escalas micrométricas. O objetivo geral deste trabalho é a aplicação da técnica Microscopia Fototérmica de Reflexão na caracterização de defeitos em estruturas semicondutoras. Particular atenção será dada ao aumento da sensibilidade e do contraste dos resultados experimentalmente obtidos. Inicialmente serão discutidos aspectos físicos da geração do sinal fototérmico. Veremos que o mecanismo indutor da resposta de um material ao aquecimento modulado pode ser entendido em termos da modulação induzida no seu índice de refração. Em materiais com baixa atividade eletrônica, a refletância modulada de um feixe de prova está baseada na dependência da refletância do material com a temperatura; em materiais eletronicamente ativos, entretanto, além desta contribuição, a densidade de portadores livres fotoinduzida também contribui para a modulação da refletância. A geração de portadores resultantes de processos térmicos será desprezada. Em seguida mostraremos como heterogeneidades estruturais em sistemas multicamadas afetam o sinal fototérmico. Especificamente neste ponto, exploraremos a conjugação dos fenômenos de interferência óptica modulada termicamente visando o aumento do contraste do sinal. Contrastes de aproximadamente 100% foram obtidos em células solares usando-se interferência optotérmica, enquanto valores de apenas 15% foram obtidos pela interferência óptica convencional. Outrossim, será mostrado como a sensibilidade do sinal fototérmico pode ser significantemente aumentada pela escolha adequada de elementos de sondagens mais apropriados para medir efeitos da variação de temperatura. Aumento na sensibilidade de aproximadamente 200% foi obtido para o caso de trilhas de polissilício usando-se lasers de prova com diferentes comprimentos de onda. A última parte do trabalho será dedicada ao estudo de danos causados por descargas eletrostáticas. Este fenômeno é um dos principais problemas em diversas etapas do processo de construção, encapsulação e uso de dispositivos microeletrônicos de efeito de campo. A metodologia convencional de investigação da degradação está baseada em características elétricas. Medidas da voltagem de limiar e correntes de fuga permitem o monitoramento da degradação durante os testes. Estes tipos de medidas levam em conta os danos globais na estrutura, não sendo possível, portanto, revelar a posição exata do dano, nem sua extensão espacial. Neste contexto, a Microscopia Fototérmica de Reflexão se apresenta como uma ferramenta assaz importante na detecção, localização e monitoramento das evoluções espacial e temporal dos efeitos decorrentes das descargas eletrostáticas sobre a estrutura dos dispositivos / Abstract: Not informed. / Doutorado / Física / Doutor em Ciências