СПОСОБ АНАЛИЗА УСТРОЙСТВА Российский патент 2015 года по МПК G01R31/28 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу анализа электронного устройства.

Уровень техники

Для выяснения причин, например, отказов устройства или для оценки качества процесса производства может быть полезно исследовать микроструктуру внутренней части электронного устройства.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ, позволяющий облегчить такое исследование.

Изобретением предлагается способ, в котором выполняют анализ образца электронного устройства посредством замера некоторого свойства в нескольких точках указанного образца, и подвергают, до выполнения анализа, указанные несколько точек, по меньшей мере, одной обработке, увеличивающей различие указанного свойства, по меньшей мере, в двух элементах образца электронного устройства.

В одном из вариантов осуществления изобретения свойство выбирают из группы, включающей механическое свойство, физическое свойство, химическое свойство и электрическое свойство.

В одном из вариантов осуществления анализ выполняют по методике, выбранной из группы, включающей растровую электронную микроскопию, просвечивающую электронную микроскопию и атомно-силовую микроскопию.

В одном из вариантов осуществления, по меньшей мере, два элемента представляют собой, по меньшей мере, два слоя пакета слоев.

В одном из вариантов осуществления электронное устройство включает пакет слоев, а обработка включает резку пакета слоев таким образом, что создается различие морфологии поверхности среза между, по меньшей мере, двумя из слоев пакета.

В одном из вариантов осуществления обработка является химической обработкой.

В одном из вариантов осуществления свойство представляет собой интенсивность рассеяния электронов, а химическая обработка увеличивает различие интенсивности рассеяния электронов, по меньшей мере, в двух элементах.

В одном из вариантов осуществления способ включает подготовку образца электронного устройства посредством вскрытия внутренней части электронного устройства.

В одном из вариантов осуществления электронное устройство включает матрицу тонкопленочных транзисторов.

Краткое описание графических материалов

Варианты осуществления настоящего изобретения описываются ниже исключительно на примерах со ссылкой на Фиг.1, иллюстрирующую способ согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

Из органического электронного устройства 2, например, дисплея из органических тонкопленочных транзисторов, органического светоизлучающего диода или органической солнечной батареи, включающего матрицу из одного или нескольких полимерных слоев, острым скальпелем, пилой или с помощью просечки вырезают (ШАГ 10) маленький образец 4. Длина и ширина этого образца 4 составляет несколько миллиметров.

Затем этот образец 4 на первой стадии ультрамикротомии погружают (ШАГ 20) в блок 6 полимерной эпоксидной смолы. При использовании методики крио-ультрамикротомии в качестве полимерной смолы, в которую погружают образец 4, может быть применена акриловая смола. Для соответствующих образцов возможна также ультрамикротомия без погружения в смолу.

Далее эпоксидный блок, содержащий погруженный образец 4, подвергают грубой торцовке (ШАГ 30) с использованием торцовочного устройства для обнажения поверхности поперечного сечения образца 4, после чего следует дальнейшая обработка (ШАГ 40) для формирования пирамидальной вершины обнаженной поверхности.

Далее применяют осциллирующий алмазный нож для срезки (ШАГ 50) с пирамидальной вершины тонких слоев (ламелей) 8 поперечного сечения толщиной, например, около 20-150 нм.

Эти сверхтонкие ламели 8 поперечного сечения прозрачны для электронного пучка электронного микроскопа.

Для увеличения контраста различных органических, полимерных и полимерно-композитных слоев органического электронного устройства эти сверхтонкие ламели 8 поперечного сечения потом химически обрабатывают (протравливают - ШАГ 70), добиваясь более контрастного изображения слоев при просвечивающей электронной микроскопии (ТЕМ, transmission electron microscopy - просвечивающая электронная микроскопия). Другими словами, ламели 8 химически обрабатывают, чтобы увеличить различие способности рассеяния электронов различных слоев электронного устройства. Химически обработанные таким образом ламели затем подвергают ТЕМ для получения изображений высокого разрешения, на которых можно ясно различить (ШАГ 80), по меньшей мере, два различных органических слоя органического электронного устройства и границу (границы) раздела между этими органическими слоями.

Интенсивность рассеяния электронов некоторого материала, в общем случае, зависит от количества электронов в атомах, составляющих материал (т.е. от атомного номера атомов материала). Органические материалы, полимеры и полимерные композиты, применяемые в электронных устройствах, состоят, в основном, из элементов углерода С и водорода Н, и интенсивности рассеяния электронов таких материалов, как правило, очень близки. Без определенной обработки, увеличивающей различие интенсивности рассеяния электронов разными слоями, может оказаться затруднительно различить эти слои на электронно-микроскопическом изображении.

Согласно данному варианту осуществления настоящего изобретения ламели 8 химически обрабатывают химическим агентом, избирательно встраивающим атомы с относительно высоким атомным номером в один или несколько слоев (но не во все слои) и в одну или несколько границ (но не во все границы) раздела, составляющих ламели 8. В качестве химических агентов могут быть использованы, например, такие соединения, как хлоросульфоновая кислота, гидразин, фосфорно-вольфрамовая кислота и соединения тяжелых металлов, например, RuO₄, RuCl₃, NaClO, OsO₄, уксуснокислый уранил или йод.

В одной из модификаций вышеописанного варианта осуществления для получения ламелей вместо алмазного ножа используют методику сфокусированного ионного пучка. С помощью сфокусированного ионного пучка сверхтонкие ламели 8 поперечного сечения могут быть получены непосредственно из образца 4 или из органического электронного устройства 2, при этом отпадает необходимость в шагах подготовительной вырезки, погружения и торцевания.

В другой модификации химическая обработка того же типа может быть применена для увеличения контраста различных слоев на растровых электронно-микроскопических снимках (SEM, scanning electron microscope - растровая электронная микроскопия).

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения предпочтительно использовать различие механических свойств, таких, например, как твердость, жесткость, упругость и т.д., отдельных органических, полимерных и/или полимерно-композитных слоев электронного устройства. Погруженный образец (срез ультрамикротома) разрезают под таким углом и/или с такой скоростью резания, при которых эти различия механических свойств отдельных слоев проявляются в различии морфологии обнажившихся поверхностей разреза этих слоев. Различия морфологии поверхностей хорошо различимы на изображениях SEM или атомно-силовой микроскопии (AFM, Atomic Force Microscopy - атомно-силовая микроскопия) обнажившихся поверхностей, таким образом, данная методика облегчает визуализацию различных слоев, составляющих электронное устройство, и границ раздела между ними.

Вышеописанная методика облегчает визуализацию различных органических слоев в электронном устройстве и границ раздела между ними. Толщины слоев могут быть измерены с высокой степенью точности, и может быть лучше исследовано положение и качество границ раздела.

Вышеописанная методика в особенности подходит для органических и полимерных электронных устройств, содержащих пакеты слоев органических материалов и/или комбинации слоев органических материалов и слоев неорганических материалов.

Специалисту понятно, что, в дополнение к любым явно упомянутым выше модификациям, возможны разнообразные иные модификации описанных вариантов осуществления, не отступающие от объема настоящего изобретения.

Использование: для выяснения причин отказов устройства или для оценки качества процесса производства внутренней части электронного устройства. Сущность изобретения заключается в том, что способ, в котором выполняют анализ образца электронного устройства посредством замера некоторого свойства в нескольких точках указанного образца и подвергают, до выполнения анализа, указанные несколько точек, по меньшей мере, одной обработке, увеличивающей различие указанного свойства, по меньшей мере, в двух элементах образца электронного устройства, представляющих собой, по меньшей мере, два слоя пакета слоев, включенного в электронное устройство, при этом указанная обработка включает резку пакета слоев таким образом, что создается различие морфологии в поверхности среза, по меньшей мере, между двумя из указанных слоев пакета. Технический результат: обеспечение возможности облегчения исследования качества электронного устройства. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ, в котором выполняют анализ образца электронного устройства посредством замера некоторого свойства в нескольких точках указанного образца и подвергают, до выполнения анализа, указанные несколько точек, по меньшей мере, одной обработке, увеличивающей различие указанного свойства, по меньшей мере, в двух элементах образца электронного устройства, представляющих собой, по меньшей мере, два слоя пакета слоев, включенного в электронное устройство, при этом указанная обработка включает резку пакета слоев таким образом, что создается различие морфологии в поверхности среза, по меньшей мере, между двумя из указанных слоев пакета.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что анализ выполняют по методике, выбранной из группы, включающей растровую электронную микроскопию, просвечивающую электронную микроскопию и атомно-силовую микроскопию.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что включает подготовку указанного образца электронного устройства посредством вскрытия внутренней части электронного устройства.

4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что электронное устройство включает матрицу тонкопленочных транзисторов.