[發明專利]一種納米尺度器件散熱特性的測試結構和測試方法有效

申請號：	201210005993.2	申請日：	2012-01-10
公開（公告）號：	CN102569261A	公開（公告）日：	2012-07-11
發明（設計）人：	黃如;林增明;王潤聲;鄒積彬;孫帥	申請（專利權）人：	北京大學
主分類號：	H01L23/544	分類號：	H01L23/544;G01N21/65
代理公司：	北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11360	代理人：	賈曉玲
地址：	100871***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種納米尺度器件散熱特性測試結構方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種散熱特性的測試方法，尤其涉及一種納米尺度線器件散熱特性的測試方法。通過設計一種簡單的測試結構，并利用現有的技術，從而實現對納米尺度器件的散熱特性進行研究。

背景技術

隨著CMOS(Complementary?Metal?Oxide?Semiconductor)器件特征尺寸的縮小和集成密度的不斷提高，電路的功耗和熱量的耗散成為一個普遍關注的問題。當器件特征尺寸進入亞微米、深亞微米領域，電路的集成密度得到了很大的提高，同時急劇增長的功耗帶來芯片溫度的升高，會使器件性能退化，對電路的可靠工作造成影響，甚至可能使整個電路失效。所以近幾十年，人們對材料的熱特性測試的研究給與了越來越多的關注，包括單根納米線熱導率的研究，薄膜熱導率的研究，和整個器件熱導率的研究。相繼出現了許多測試方法，然而當器件尺寸小到一定的程度，傳統的熱特性的研究方法和測試儀器已經逐漸不能滿足測試需求，這給器件熱特性的研究帶來了很大的挑戰，設計一種簡單有效的測試方法是非常有必要的。

近年來，對材料熱特性的測試相繼出現了許多方法，例如，steady-state方法，薄膜微米熱量計方法，微拉曼譜法，懸置微器件探測器方法，熱譜方法，熱電鏡方法和3ω技術等等。其中微拉曼譜法，是基于印度科學家C.V.拉曼(Raman)所發現的拉曼散射效應，而發展出來的一種材料特性的研究方法，早期應用于分子結構研究，由于每種材料都有自己的拉曼峰，并且拉曼峰會隨溫度的不同而產生峰移，所以近年來越來越多的熱采用拉曼光譜的這個性質來研究材料的熱特性，相繼出現了單根納米線材料熱導率的測試，薄層材料熱導率的測試，并逐漸發展成熟。而隨著激光技術的不斷發展，打到物體上的光斑越來越小，使得拉曼光譜法逐漸應用于小尺寸材料。

發明內容

本發明的目的在于結合拉曼激光光譜方法，通過利用一種簡單的結構，實現對納米尺度器件的散熱特性進行研究。

本發明提供的技術方案如下：

一種納米尺度器件散熱特性的測試結構(圖1)，包括源1、漏2、柵3三部分，其特征是，其中源1和漏2之間有一根懸空納米線5；柵3和漏2之間有絕緣層6；所述結構采用的是圍柵結構，即柵3將納米線5包圍起來，柵3的一端與一個接線板4相連。

所述的測試結構，其特征是，所述測試結構以SOI為襯底。

所述的測試結構，其特征是，所述絕緣層6為絕緣材料層或者空氣。

一種納米尺度器件散熱特性的測試方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)制作上面所述的測試結構；

2)由源端開始一直到柵，每隔一段距離D在納米線上取一個點，采用高功率激光依次給納米線上各個點加熱，當整個系統進入穩態時(即各部分的溫度不再變化時)收集各個點的拉曼光譜；

3)通過所測得的各個點的拉曼光譜的峰移，計算出每個點與源、漏端之間的溫差，進而求得每個點的溫度；

4)計算由柵這條路徑的總的熱阻R_THG和從柵到漏端之間的納米線熱阻R_THD；

5)比較R_THG和R_THD的大小，找出主要散熱路徑。根據測試結果可以對納米尺度器件的散熱途徑進行改善，從而提高器件的特性。