[发明专利]一种采用点阵接触方式测量异质结界面热导率的结构及方法

说明书

本发明公开了一种采用点阵接触方式测量异质结界面热导率的结构及方法，属于半导体材料及器件的电学和热学测试技术领域。所处测量结构包括：测温芯片和被测样品，其中测温芯片包括由多个二极管或肖特基结串联形成的测温端，以及由多晶硅图形的微加热器结构；被测样品由两种半导体材料及其异质结构界面组成，表面经过光刻等工艺处理，形成均匀分布的矩形矩阵。本发明通过设计一种测温芯片，将测温芯片与被测材料通过点阵矩阵的接触方式，通过测温芯片采集温度响应曲线，对被测材料建立热仿真模型并迭代异质结界面热导率进行求解，直至模型解与实际采集的温度响应曲线一致，即可提取出被测材料异质结界面的热导率。

技术领域：

本发明公开了一种采用点阵接触方式测量异质结界面热导率的结构及方法，属于半导体材料及器件的电学和热学测量技术领域。

背景技术：

为了满足日益增长高性能的需求，异质结构材料是未来新型半导体芯片重要选择，以期充分发挥不同材料在电学、光学、热学等各自优势。除了形貌、组分等基本材料性质外，异质结构界面温升与热阻特性是材料研究和器件制备最受关注的特性之一。其不仅影响器件微观电子输运及性能，更会影响到宏观系统的可靠性，任何薄层结构热阻的累加都会最终推高系统核心区温度。相对于体材料良好的致密性和完整性，异质材料界面往往受到由于晶格失配和生长工艺限制引发材料缺陷增加、声子失配等现象，从而导致材料界面的总热阻远高于预期值，影响器件整体的散热性能，成为制约异质材料器件发展的关键因素。传统方法主要是以“泵浦-探测”的时域热反射谱(Time-Domain ThermoReflectance,TDTR)和瞬态热发射谱(Transient TherMoreflectance，TTM)的光学法为主，测量时往往需要庞大而昂贵的光学设备，而且测量操作复杂，不利于大规模的测量。

发明内容：

本发明的目的在于，为了解决上述问题，在被测材料表面刻蚀出点阵阵列的形式，采用热接触的方式，采集被测材料的温度响应曲线，最终通过数值模拟的方式，提取被测材料中异质结界面的热导率。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种具有热源的测温芯片紧贴于被测材料表面，这种测温芯片具有独立的热源和测温功能，可分别实现热源加热和温度响应采集的单独控制。被测材料表面通过光刻工艺刻蚀出同等深度、同等大小并均匀分布的点阵矩形矩阵。测量时，由计算机控制采集被测样品的加热或冷却响应曲线，通过数值模拟，最终提取出被测材料中异质结界面的热导率。

这种采用点阵接触方式测量异质结界面热导率的优势在于：1.测温芯片的加热结构和测温结构完全独立，可受到计算机独立控制，实现加热响应曲线、冷却响应曲线及非稳态响应曲线(脉冲、正弦)的采集；2.在被测材料表面刻蚀出点状矩形阵列后，可以有效的提高异质结界面层温升在总温度响应曲线中的占比，提高热导率提取的灵敏度和准确度；3.相比于光学测量方法而言，点阵接触方式测量操作简单便利，可以实现热导率的快速测量。

一种采用点阵接触方式测量异质结界面热导率的结构设计，其特征在于：

该点阵接触方式测量异质结界面热导率的结构主体包括有：100：测温芯片、110：被测材料、121：恒温平台；

所述测温芯片结构100包括：101：加热源；102：测温端；

所述被测材料结构110包括：111：异质结材料1；112：异质结界面；113：异质结材料2；

应用上述结构组成的点阵接触方式测量异质结界面热导率的结构，其特征在于：