[发明专利]一种半导体器件界面热阻的测试方法

权利要求书

1.一种半导体器件界面热阻的测试方法，其特征在于：首先，在防自激电路保证半导体器件不会产生自激的条件下，基于电学法热阻测试仪对器件的瞬态温升进行测量，利用结构函数法对器件内部多层材料热阻、热容进行分析，提取芯片热阻值；然后，在对1号样品不改变衬底厚度h1、成核层工艺及尺寸以及固定界面接触面积s的条件下，改变不同的成核层上层厚度，由d1改变成d2、d3、d4，从而制成相应的2号、3号、4号样品；利用前一步提取的芯片热阻值，得到该固定面积下器件在不同成核层上层厚度的条件下4个样品的总热阻值R_th1、R_th2、R_th3、R_th4；接着，在不改变1号样品成核层上层厚度d1、成核层工艺及尺寸以及固定界面接触面积s的条件下，改变衬底厚度，由h1改变成h2、h3、h4，从而制成相应的5号、6号、7号样品；利用前一步提取的芯片热阻值，得到该固定面积下器件在不同衬底厚度的条件下4个样品的总热阻值R_th1、R_th5、R_th6、R_th7；

接下来对测得的数据进行分析，通过数据计算出单位厚度的成核层上层所带来的热阻的增量，计算公式如下式：

式中，R_{th成核层上层(单位厚度)}代表求取平均后的成核层上层单位厚度所带来的热阻值，d1、d2、d3、d4分别代表成核层上层不同的厚度值，R_th1、R_th2、R_th3、R_th4分别代表d1、d2、d3、d4厚度下的器件的总的热阻值；

同时，通过数据计算出单位厚度的衬底所带来的热阻的增量，计算公式如下式：

式中，R_{th衬底(单位厚度)}代表求取平均后的衬底单位厚度所带来的热阻值，h1、h2、h3、h4分别代表衬底不同的厚度值，R_th1、R_th5、R_th6、R_th7分别代表h1、h2、h3、h4厚度下的器件的总的热阻值；

R_th(界面)＝R_th1-R_{th成核层上层(单位厚度)}×d1-R_{th衬底(单位厚度)}×h1

式中，R_th(界面)代表1号样品的界面热阻值，R_th1代表1号样品的总热阻值，R_{th成核层上层(单位厚度)}代表求取平均后的成核层上层单位厚度所带来的热阻值，d1代表1号样品成核层上层的厚度，R_{th衬底(单位厚度)}代表求取平均后的衬底单位厚度所带来的热阻值，h1代表1号样品衬底的厚度；

通过以上计算分析，得到要测的半导体器件的界面热阻R_th(界面)。

2.根据权利要求1所述的一种半导体器件界面热阻的测试方法，其特征在于：该方法还包括以下步骤：

步骤一，将半导体器件固定在热阻测试平台上，用同轴线将其与测试装置相连接，放在室内稳定的实验平台上进行器件热阻测量；

步骤二，通过更换不同编号的半导体器件，置于相同的环境和实验平台，测量不同编号半导体器件的热阻；

步骤三，根据步骤二测试的结果分别进行R_{th成核层上层(单位厚度)}、R_{th衬底(单位厚度)}从而推算出所需要的半导体器件的界面热阻R_th(界面)。

3.根据权利要求1所述的一种半导体器件界面热阻的测试方法，其特征在于：该方法包括下述流程，步骤一，测试装置进行连接；

测试装置包括HEMT器件热阻测试平台(1)、器件夹具(2)、HEMT器件(3)、HEMT器件热阻测试仪(4)；HEMT器件(3)安装在HEMT器件热阻测试平台(1)上，HEMT器件(3)两端通过器件夹具(2)固定加紧，HEMT器件(3)与HEMT器件热阻测试仪(4)连接；将HEMT器件热阻测试平台(1)放在室内稳定的实验台上进行器件热阻测量；

步骤二，通过更换不同编号的HEMT器件，置于相同的环境和实验平台，测量不同编号HEMT器件的热阻；在防自激电路保证HEMT器件不会产生自激的条件下，基于电学法热阻测试仪对GaN基HEMT器件的瞬态温升进行测量，利用结构函数法对器件内部多层材料热阻、热容进行分析，提取芯片热阻值；然后，在对1号样品不改变SiC衬底厚度h1、成核层工艺及尺寸以及固定界面接触面积s的条件下，改变不同的GaN层厚度，由d1改变成d2、d3、d4，从而制成相应的2号、3号、4号样品；利用前一步提取的芯片热阻值，得到该固定面积下HEMT器件在不同GaN层厚度的条件下4个样品的总热阻值R_th1、R_th2、R_th3、R_th4；接着，在不改变1号样品GaN层厚度d1、成核层工艺及尺寸以及固定界面接触面积s的条件下，改变SiC衬底厚度，由h1改变成h2、h3、h4，从而制成相应的5号、6号、7号样品；利用前一步提取的芯片热阻值，得到该固定面积下HEMT器件在不同SiC层厚度的条件下4个样品的总热阻值R_th1、R_th5、R_th6、R_th7；

步骤三，对测得的数据进行分析，通过数据计算出单位厚度的GaN所带来的热阻的增量，计算公式如下式：

式中，R_{thGaN(单位厚度)}代表求取平均后的GaN层单位厚度所带来的热阻值，d1、d2、d3、d4分别代表GaN层不同的厚度值，R_th1、R_th2、R_th3、R_th4分别代表d1、d2、d3、d4厚度下的HEMT器件的总的热阻值；

步骤四，通过数据计算出单位厚度的SiC所带来的热阻的增量，计算公式如下式：

式中，R_{thGaN(单位厚度)}代表求取平均后的SiC层单位厚度所带来的热阻值，h1、h2、h3、h4分别代表SiC层不同的厚度值，R_th1、R_th5、R_th6、R_th7分别代表h1、h2、h3、h4厚度下的HEMT器件的总的热阻值；

通过以上计算分析，得到要测的HEMT器件的界面热阻R_th(界面)；

R_th(界面)＝R_th1-R_{thGaN(单位厚度)}×d1-R_{thSiC(单位厚度)}×h1

式中，R_th(界面)代表1号样品的界面热阻值，R_th1代表1号样品的总热阻值，R_{thGaN(单位厚度)}代表求取平均后的GaN层单位厚度所带来的热阻值，d1代表1号样品GaN层的厚度，R_{thSiC(单位厚度)}代表求取平均后的SiC层单位厚度所带来的热阻值，h1代表1号样品SiC层的厚度。