[發明專利]一種提高基于拉曼光譜法的芯片結溫測試精度的分析方法

在審

• 申請號: 201811079334.7
• 申請日: 2018-09-17
• 公開（公告）號: CN109405995A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 郭懷新;黃語恒;陳堂勝
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十五研究所
• 主分類號: G01K11/00
• 分類號: G01K11/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

本發明公開了一種提高基于拉曼光譜法的芯片結溫測試精度的分析方法，其原理是基于芯片溫度和對應熱源區材料特征拉曼譜峰值波數的關系變化，利用洛倫茲函數對材料的特征譜峰值進行擬合，提升其峰值處的拉曼光譜波數分辨率，近而達到提高對應溫度測試精度的目的。本發明解決了拉曼光譜法測試芯片結溫時光譜波數分辨率不足的問題，提升了結溫測試精度，滿足功率芯片對溫度標定的高精度需求，對器件熱管理的技術開發和壽命評估研究有極大的指導意義。

技術領域

本發明涉及應用功率器件的芯片結溫測試技術，具體涉及一種提高基于拉曼光譜法的芯片結溫測試精度的分析方法。

背景技術

芯片的溫升、熱阻測量技術的發展幾乎貫穿功率器件的整個發展歷程，尤其是對微波大功率器件而言，其結溫、熱阻的測試對器件熱管理，延長器件工作壽命，提高器件的可靠性極為重要。因此國際上已發展出多種多樣的測試方法和技術，并伴隨器件集成化的進步而繼續向著追求更高的測試精度的方向發展。尤其是近幾年，以氮化鎵、砷化鎵為代表的功率器件向高功率密度方向發展的趨勢受限于自身熱積累效應引起器件結溫升高問題，嚴重導致器件性能和可靠性的下降，其結溫的熱測試評價技術已成為器件熱管理技術的重要研究熱點之一。

目前，應用于功率器件結溫的測試方法多采用電學法、紅外熱成像法及拉曼光譜法。電學法由于其測試精度差特性主要用于封裝級的芯片結-殼熱阻評估，不適用于微波功率器件的結溫測試；紅外熱成像法的應用極為普及和廣泛，其測試設備廣泛應用于生產線，但由于其空間分辨率問題難以滿足對功率器件結溫的精確測試和壽命評估；拉曼光譜法由于其結溫測試空間分辨率高，被國際上的研發機構多用于熱管理開發和壽命評估，但卻存在拉曼光譜波數分辨率不足問題，波數分辨率大于0.1cm^-1。因此，目前急需一種高精度的適合功率器件結溫測試的技術，滿足功率器件熱管開發和壽命評估等研究需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提高基于拉曼光譜法的芯片結溫測試精度的分析方法，解決功率器件結溫測試精度低的技術問題。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種提高基于拉曼光譜法的芯片結溫測試精度的分析方法，包括以下步驟：

1)針對測試芯片，利用拉曼光譜法開展熱源區材料的溫度對應的材料特征譜峰測試；

2)將特征譜峰進行洛倫茲函數擬合處理，擬合其譜峰值位置處的波數，并進行其拉曼特征譜峰值波數隨溫度變化量的標定；

3)利用拉曼光譜法，對芯片工作狀態下熱源區材料的特征譜峰進行測試；

4)將該特征譜峰進行洛倫茲函數擬合處理，擬合其譜峰值位置處的波數，結合其譜峰值波數隨溫度的變化量進行結溫計算。

進一步的，洛倫茲函數對特征譜峰值的擬合處理應覆蓋譜峰波數。

進一步的，波數的分辨率小于等于0.01cm^-1。

進一步的，待測芯片材料的特征譜峰值波數隨溫度變化量的標定，并擬合公式：

K＝Δω/ΔT

其中，K為特征譜峰波數-溫度偏移系數，Δω為芯片熱源區材料特征譜峰值偏移量，ΔT為溫度偏移差量。

進一步的，所述待測芯片為GaN功率芯片或GaAs功率芯片。

進一步的，測試溫度覆蓋范圍為25～220℃。

進一步的，測試溫度點不少于5個。