[发明专利]基于拉曼光谱测试技术的半导体薄膜热导率分析方法

权利要求书

1.一种基于拉曼光谱测试技术的半导体薄膜热导率分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，设计待测薄膜的试样测试区的微桥结构，并基于光刻、蒸发、等离子体刻蚀技术进行样品制备；

步骤2，对待测薄膜材料开展特定温度下拉曼光谱测试，进行峰值-温度偏移系数标定；

步骤3，对待测薄膜的表面电极施加特定功率，测试微桥结构的中心区域拉曼谱峰值的偏移量；

步骤4，依据标定的峰值-温度偏移系数K，结合测试得到的电极法线方向拉曼峰值，计算出微桥表面的薄膜中心区域的温度分布；

步骤5，首先建立测试样品结构的热传递的三维仿真模型，按测试条件输入模型的边界条件，将薄膜的热导率设置为变量，进行仿真计算其中心区电极法线方向的温度分布，将其仿真温度分布曲线和测试的结果进行拟合，最终仿真结果和测试结果拟合一致时，得到薄膜的热导率值；具体为：

建立测试样品结构的热传递的三维仿真模型，将待测薄膜的热导率设置为变量，其范围为A～B，其中A为薄膜热导率理论值的70～75％，B为薄膜热导率理论值，增量为1W/m·K，仿真计算其中心区电极法线方向的温度分布和测试的结果进行拟合，热导率在C～D之间时全部覆盖测试结果，当变量值为E时和测试结果有最大拟合，则该薄膜的热导率为E，误差值为±max(|D-E|，|C-E|)。

2.根据权利要求1所述的基于拉曼光谱测试技术的半导体薄膜热导率分析方法，其特征在于，步骤1中微桥结构的设计方法为：

首先在待测区薄膜上设计线性热源，即条形电极，其微桥区的电极宽度在3～5um之间，长度和刻蚀区长度一致；

其次，线性热源两端设计电路连接区，用于与外接电路互连；

最后，在衬底上设计微桥结构的刻蚀区，其长宽比范围在4:1到5:1之间。

3.根据权利要求2所述的基于拉曼光谱测试技术的半导体薄膜热导率分析方法，其特征在于，电极厚度在100～200nm之间。

4.根据权利要求2所述的基于拉曼光谱测试技术的半导体薄膜热导率分析方法，其特征在于，刻蚀区长度在500～1000um之间。

5.根据权利要求2所述的基于拉曼光谱测试技术的半导体薄膜热导率分析方法，其特征在于，样品的制备过程中，电极采用金、铝或铂的蒸发工艺，衬底刻蚀区采用等离子体刻蚀工艺。

6.根据权利要求1所述的基于拉曼光谱测试技术的半导体薄膜热导率分析方法，其特征在于，步骤2利用拉曼法进行待测薄膜材料的拉曼谱峰随温度偏移系数的标定：

K＝Δω/ΔT

其中，K为峰值-温度偏移系数，Δω为薄膜材料峰值偏移量，ΔT为温度偏移差量；温度范围选取25～200℃之间，以25℃的谱峰值为基准。

7.根据权利要求1所述的基于拉曼光谱测试技术的半导体薄膜热导率分析方法，其特征在于，步骤3具体为：

对待测薄膜的表面电极施加特定功率，测试微桥结构的中心区域拉曼谱峰值的偏移量，其施加功率范围在0.2～1W之间，测试区域为微桥中心区域的电极法线方向，测试间距为2～20um；所述微桥中心区域是指微桥结构长度方向正中心处电极法线方向。