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技術(shù)文章

測量納米薄膜厚度方向?qū)嵯禂?shù)的商用裝置

測量納米薄膜厚度方向?qū)嵯禂?shù)的商用裝置

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(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-2ωSiO 2薄膜的測量結(jié)果

薄膜的評價(jià)

測量樣品

Si襯底上SiO 2薄膜(20-100 nm)示例

薄膜厚度/nm19.951.096.8
導(dǎo)熱系數(shù)/Wm -1 K -10.821.121.20


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