絕緣膜的開發(fā)與散熱改善用設(shè)備原理介紹

發(fā)布日期：2021-11-19      瀏覽次數(shù)：2157

絕緣膜的開發(fā)與散熱改善用設(shè)備原理介紹

2ω法納米薄膜導(dǎo)熱儀TCN-2ω

該裝置是目前世界上使用2ω法測量納米薄膜厚度方向?qū)嵯禂?shù)的商用裝置。與其他方法相比，可以輕松地進(jìn)行樣品制作和測量。

用途

• 通過量化低K絕緣膜的熱阻，用于半導(dǎo)體器件的熱設(shè)計(jì)

• 絕緣膜的開發(fā)與散熱的改善

• 熱電薄膜應(yīng)用評價(jià)

特征

• 可以測量在基板上形成的 20 至 1000 nm 薄膜在厚度方向上的熱導(dǎo)率。

• 使用熱反射法通過溫度幅度檢測實(shí)現(xiàn)測量

• 測量樣品的簡單預(yù)處理




測量原理

論文“絕熱邊界條件下2ω法評估薄板樣品的熱導(dǎo)率"

當(dāng)以 f/Hz 的頻率加熱金屬薄膜時(shí)，熱量以 2 f/Hz 的頻率變化。
金屬薄膜(0) – 薄膜(1) – 基材三層體系中金屬薄膜表面的溫度變化(s) T (0) 在充分傳熱的條件下是一維的穿過金屬薄膜/薄膜，下面的公式用來表示傳熱模型的解析解。



(Λ: 導(dǎo)熱系數(shù) W m ^-1 K ^-1 , C: 體積比熱容 JK ^-1 m ^-3 , q: 每體積熱容W m ^-3 , d: 厚度 m, ω: 角頻率 (= 2πf) / 秒^-1 )

由于實(shí)數(shù)解（同相幅度）包含薄膜的信息，因此在相同條件下在不同頻率下進(jìn)行測量時(shí)，同相幅度與（2ω）^-0.5成正比。
薄膜的熱導(dǎo)率λ ₁由下式獲得。
（M：斜率，n：截距）





TCN-2ω示意圖



TCN-2ω對SiO ₂薄膜的測量結(jié)果



薄膜的評價(jià)



測量樣品

Si襯底上的SiO ₂薄膜（20-100 nm）示例

薄膜厚度/nm	19.9	51.0	96.8
導(dǎo)熱系數(shù)/Wm -1 K -1	0.82	1.12	1.20