絕緣膜的開發與散熱改善用設備原理介紹

發布日期：2021-11-19      瀏覽次數：1900

絕緣膜的開發與散熱改善用設備原理介紹

2ω法納米薄膜導熱儀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導熱系數的商用裝置。與其他方法相比，可以輕松地進行樣品制作和測量。

用途

• 通過量化低K絕緣膜的熱阻，用于半導體器件的熱設計

• 絕緣膜的開發與散熱的改善

• 熱電薄膜應用評價

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率。

• 使用熱反射法通過溫度幅度檢測實現測量

• 測量樣品的簡單預處理




測量原理

論文“絕熱邊界條件下2ω法評估薄板樣品的熱導率"

當以 f/Hz 的頻率加熱金屬薄膜時，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: 導熱系數 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 )

由于實數解（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行測量時，同相幅度與（2ω）^-0.5成正比。
薄膜的熱導率λ ₁由下式獲得。
（M：斜率，n：截距）





TCN-2ω示意圖



TCN-2ω對SiO ₂薄膜的測量結果



薄膜的評價



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
導熱系數/Wm -1 K -1	0.82	1.12	1.20