[發明專利]用于測定薄層的導熱性的測量芯片和方法

有效

• 申請號: 201611151226.7
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN107037076B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 林塞斯·文森特;弗克雷·弗里德曼
• 申請（專利權）人: 林賽斯測量儀器有限公司
• 主分類號: G01N25/18
• 分類號: G01N25/18;G01N27/18
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 郭婧婧;程玲

本發明涉及一種適于測定薄層的導熱性的測量芯片。所述測量芯片包括具有凹槽(15)的襯底(14)和以覆蓋所述凹槽(15)的方式被施覆至所述襯底(14)的膜片(16)。在所述膜片(16)上施覆有加熱絲(17)。根據本發明，在所述膜片(16)上設有測量場限制件(18，19)，所述測量場限制件以部分覆蓋所述凹槽(15)的方式布置在所述襯底(14)中。此外，本發明還涉及一種測定薄層的導熱性的方法。

技術領域

本發明涉及一種適于測定薄層的導熱性的測量芯片。所述測量芯片包括具有凹槽的襯底和以覆蓋所述凹槽的方式被施覆至所述襯底的膜片。在所述膜片上施覆有加熱絲。此外，本發明還涉及一種測定薄層的導熱性的方法。

背景技術

可以通過以下方式來測定薄層(樣品)的導熱性：測量鄰近薄層布置的加熱絲通過該層釋放多少熱量。通過在測量芯片的凹槽區域中進行測量，從而在將通過測量芯片的其他成分的散熱保持在盡可能小的程度上期間，基本上通過這個樣品進行散熱。通過算出散熱的其他分量就能推斷出通過這個樣品進行散熱的分量。

測量芯片配設有加熱結構，其既在材料中產生定義的熱流，又用作傳感器，以便測定加熱結構的升溫。計算樣品的導熱性時，將樣品用來散熱的面的大小的信息考慮在內。測定這個面積大小并不非常簡單。特定而言，在通過額外的測量來以實驗的方式測定這個接觸面的大小時，復雜度較高。

發明內容

本發明的目的是提出一種測量芯片和一種方法，用于可重復且在不進行其他測量的情況下測定薄層的導熱性。從前述現有技術出發，本發明用以達成上述目的的解決方案為獨立權利要求的特征。其他改進方案參閱從屬權利要求。

根據本發明，在所述膜片上設有測量場限制件，其以部分覆蓋所述凹槽的方式布置在所述襯底中。

首先對某些概念進行詳細說明：

薄層指的是由一種或多種固體材料構成的閉合層。這種層的厚度通常處于幾微米至幾納米的范圍內。例如可以通過物理法(如濺射或熱蒸鍍)、化學法(如原子層沉積或分子束外延)或其他涂布法(如滴鍍或旋涂)來制造薄層，并且可以直接在測量芯片上沉積薄層。就此意義而言，特別地，所述膜片也可以是薄層。

測量場表示測量芯片的用來進行樣品的導熱性測量的區段。所述測量場優選包括若干區域，在這些區域中，膜片或由膜片與樣品構成的組合除加熱絲外并未配置有其他組件。特定而言，在測量場的區域中，膜片不被襯底或測量場限制件覆蓋。從加熱絲出發，在這個區域中產生穿過膜片的定義的熱流，通過這個熱流可以推斷出膜片或所施覆的樣品的導熱性。

本發明認識到，借助本發明的測量場限制件就能在測量場的特定區域中按規定方式為測量場定界。這樣就簡化了樣品的相關面的測定。特定而言，無需額外對凹槽的幾何結構進行測量便能測出導熱性。通常通過蝕刻法制造這種凹槽，蝕刻法難以受到控制，因為其與多個處理參數(時間、襯底、溫度)相關。盡管在凹槽的幾何結構中存在偏差，但是使用測量場限制件后，就能實現測量場的已知且可重復的大小。

本發明的測量芯片包括具有凹槽的襯底。所述襯底優選指的是硅片。所述凹槽優選指的是邊長處于0.1至1毫米范圍內的矩形溝槽。在所述襯底上以覆蓋所述凹槽的方式施覆有由電絕緣材料構成的膜片。所述膜片優選指的是氮化硅，其層厚不超過200納米，優選不超過100納米，進一步優選不超過50納米。膜片較小的層厚有利于測定導熱性，具體方式在于，將樣品外部的寄生熱流保持在盡可能小的程度上。

所述加熱絲優選被施覆在所述膜片的遠離所述襯底的一面上。所述加熱絲優選在處于數毫米范圍內的長度內延伸且具有小于5微米的寬度。所述加熱絲優選由導電材料制成。所述加熱絲以某種方式設計，使得其末端中的至少一個，優選兩個處于所述凹槽的區域中。在避免加熱絲與襯底之間發生重疊的情況下，非期望的散熱就會減少，否則就可能在加熱絲與襯底之間發生這種情況。本發明中的覆蓋和疊加等信息涉及的是在垂直于膜片的方向上的投影。