[發明專利]由于維度突變引起的一維到三維邊界熱阻的測試方法

有效

• 申請號: 201210114792.6
• 申請日: 2012-04-18
• 公開（公告）號: CN102636477A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 黃如;林增明;王潤聲;鄒積彬;李佳;許曉燕
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: 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

技術領域

本發明涉及一種邊界熱阻的測試方法，尤其涉及一種一維到三維由于維度突變引起的邊界熱阻的測試方法。

背景技術

隨著半導體行業的不斷發展，集成電路無論是從功能還是性能上都有了很大程度的提高，極大地豐富了人們的物質和文化生活，然而當CMOS(Complementary?Metal?Oxide?Semiconductor)器件特征尺寸進入亞微米、深亞微米領域，電路的功耗和熱量的耗散成為一個普遍關注的問題。急劇增長的功耗使得器件的性能退化，從而對電路的可靠性造成很大的影響，嚴重時甚至可能使整個電路失效，另外，不均勻的溫度分布也可能會導致電路不能工作，因此對器件的熱效應的優化對集成電路的發展有著重大的意義。

近年來，硅材料納米線圍柵器件，由于其良好的靜電特性和CMOS電路的兼容性，越來越受到人們的關注。然而由于新型圍柵硅材料納米線器件的溝道由一條或者多條尺寸比較小的納米線組成，而隨著器件特征尺寸的減小，新型圍柵硅材料納米線器件中納米線的直徑已經達到了10納米左右，器件的柵長也只有10納米，甚至更小，從而使得溝道中產生的熱量不能及時的散去，并在溝道中形成積累，因此熱效應在新型圍柵硅材料納米線器件中變得更加的嚴重。因此對新型圍柵硅材料納米線器件熱特性的研究和優化成為進一步縮小器件尺寸和發展集成電路的必要步驟。同時，由于納米線和源漏端連接處維度發生突變，即由納米線直接突變到體材料如圖1所示，所以在新型圍柵結構中納米線與源漏端連接處會由于維度發生突變而產生邊界熱阻，且此邊界熱阻會隨納米線的直徑的變小而不斷增大。據報道，當新型圍柵硅材料器件中納米線直徑達到10納米，甚至更小時，納米線與源漏端連接處的邊界熱阻已經無法忽略，并對器件的散熱途徑的影響越來越嚴重。因此，對材料一維到三維邊界熱阻的研究成為一個比較熱門的課題，目前為止，對一維到三維邊界熱阻的研究還只是停留在理論階段，而對一維到三維邊界熱阻的測試實驗還沒有報道，所以結合現有技術針對材料一維到三維邊界熱阻設計一種簡單實用的測試實驗方法是非常必要的。

拉曼光譜由于具有非常好的熱敏感性，越來越多地被用于研究各種材料的熱特性。隨著激光技術的發展，打到測試樣品上的光斑越來越小，這也使得這種方法非常適用于小尺度材料。

發明內容

本發明的目的在于結合拉曼激光光譜方法，實現對材料一維到三維邊界熱阻進行測試。

本發明提供的技術方案如下：

一種材料一維到三維邊界熱阻的測試方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)制作一測試結構，該測試結構包括兩個由懸空的納米線連接的長方體A和長方體B，其中納米線的長度L＝a，納米線的直徑為5-500nm，長方體A和B結構完全相同，并且長方體的最小邊長大于納米線直徑的20倍；

2)針對于測試結構，建立數軸，以測試結構中納米線的中點為原點，以測試結構中長方體A指向長方體B的方向為正方向；

3)測試時，保持長方體A和長方體B室溫恒定，并沿著測試結構中的納米線從長方體A開始一直到長方體B，每隔一段距離D在納米線上取一個點，采用相同功率的高功率激光依次給納米線上各個點加熱，收集各個點的拉曼光譜；

4)通過所測得的各個點的拉曼光譜的峰移，計算出每個點與長方體A和長方體B之間的溫差，進而求得每個點的溫度；

5)各點在數軸上的位置X，與各點的溫度T代入到公式：