绝缘膜的开发与散热改善用设备原理介绍

发布日期：2021-11-19      浏览次数：1332

绝缘膜的开发与散热改善用设备原理介绍

2ω法纳米薄膜导热仪TCN-2ω

该装置是目前世界上使用2ω法测量纳米薄膜厚度方向导热系数的商用装置。与其他方法相比，可以轻松地进行样品制作和测量。

用途

• 通过量化低K绝缘膜的热阻，用于半导体器件的热设计

• 绝缘膜的开发与散热的改善

• 热电薄膜应用评价

特征

• 可以测量在基板上形成的 20 至 1000 nm 薄膜在厚度方向上的热导率。

• 使用热反射法通过温度幅度检测实现测量

• 测量样品的简单预处理




测量原理

论文“绝热边界条件下2ω法评估薄板样品的热导率"

当以 f/Hz 的频率加热金属薄膜时，热量以 2 f/Hz 的频率变化。
金属薄膜(0) – 薄膜(1) – 基材三层体系中金属薄膜表面的温度变化(s) T (0) 在充分传热的条件下是一维的穿过金属薄膜/薄膜，下面的公式用来表示传热模型的解析解。



(Λ: 导热系数 W m ^-1 K ^-1 , C: 体积比热容 JK ^-1 m ^-3 , q: 每体积热容W m ^-3 , d: 厚度 m, ω: 角频率 (= 2πf) / 秒^-1 )

由于实数解（同相幅度）包含薄膜的信息，因此在相同条件下在不同频率下进行测量时，同相幅度与（2ω）^-0.5成正比。
薄膜的热导率λ ₁由下式获得。
（M：斜率，n：截距）





TCN-2ω示意图



TCN-2ω对SiO ₂薄膜的测量结果



薄膜的评价



测量样品

Si衬底上的SiO ₂薄膜（20-100 nm）示例

薄膜厚度/nm	19.9	51.0	96.8
导热系数/Wm -1 K -1	0.82	1.12	1.20