최근 반도체 제조 기술의 발전에 따라 소자의 선폭이 감소함에 따라 소자의 집적도와 발열량이 높아지고 있습니다. 소자의 발열은 소자 자체의 신뢰성과 효율 저하를 가져오므로, 현대 반도체 소자 설계에 있어서 가장 중요한 요소 중 하나가 소자 열 관리이다. 그러나 실제 장치 온도를 분석하는 동안 시간별로 구분된 측정이 필요한 경우가 있습니다.
본 연구에서는 시분해 열반사현미경에 대한 개발 및 연구가 수행되었다. 개발된 시스템의 성능을 검증하기 위해 직사각형 및 루프 테이프의 두 가지 유형의 폴리-Si 마이크로저항을 제작했습니다. 폴리-Si 마이크로저항기의 열반사 계수 측정. 직사각형 폴리-Si 마이크로저항기에서 바이어스 오프 후 반사율 변화를 이용한 장치의 열 완화 시간 그래프 ··· 27.
최근 반도체 제조기술의 발달로 소자의 선폭이 좁아짐에 따라 소자의 집적도와 발열량이 높아지는 추세이다. 그러나 적외선 카메라의 공간 분해능은 3μm로 최신 장치의 온도 분포를 측정할 때 제한됩니다. 그러나 현재까지 개발된 대부분의 열반사 현미경은 준정적 상태에서만 온도 분포를 측정할 수 있다는 한계를 가지고 있다. 최근 소자의 소형화에 많은 문제점이 있는데, 이는 반도체 패키지의 효율적인 방열을 통한 소자 성능의 향상과 관련이 있다. 연구가 진행됨에 따라 장치 온도 분포에 대한 시간 분해 측정 기술의 필요성이 증가하고 있습니다 [10].
본 연구에서는 시간분해 열반사 현미경 하드웨어 및 소프트웨어를 개발하여 폴리실리콘 마이크로저항 소자에 대한 시간분해 온도 분포 측정 및 열확산도 분석을 수행했습니다.
이론
광학 현미경
줄-발열
반도체에서의 열반사
실험
- 실험장치
- CCD(Charge Coupled Device)를 이용한 온도분포 측정
- 시료 제작
- Poly-Si의 열반사 계수 측정
분해된 열반사 이미지를 얻기 위한 펄스광과 바이어스 전압 사이의 지연이 정상적으로 작동하는지 확인하기 위해 측정한 그래프이다. 시간 분해 열 반사 현미경 Labview 소프트웨어. 본 연구에서 개발된 열반사 현미경 측정 개념은 그림 7과 같다.
펄스광이 샘플에 닿으면 샘플 표면에서 반사된 빛이 CCD 카메라에 수집되어 이미지를 형성합니다. 열반사 영상은 시료에 바이어스를 가하고 바이어스를 가하지 않았을 때 CCD 카메라의 노출 시간 동안 얻은 영상 “I1”이다. 이는 CCD 카메라의 노출 시간 동안 얻은 이미지(R) "I2"와의 차이로 얻을 수 있습니다. 이 차이는 바이어스 전압에 의해 온도가 증가한 샘플의 반사율(AR) 변화에 기인합니다. , 그리고 그것의 도움으로 열 반사 이미지를 얻습니다. 이때 온도가 상대적으로 높지 않기 때문에 CCD 카메라에서 반사되는 빛의 세기 변화는 크지 않습니다. 그림 9에서 보는 바와 같이, 바이어스 전압을 인가하고 시간이 지남에 따라 펄스광을 입사시키면 인가 직후보다 반사광의 변화가 상대적으로 커진다.
이를 이용하여 본 연구에서 개발한 시스템을 이용하여 소자의 시간분해 온도분포를 측정할 수 있으며, 소자 주변의 열에 의한 반사율의 변화를 이용한 열확산 해석에도 활용될 수 있다. 본 연구에서 개발한 열반사현미경의 작동여부와 열확산 분석의 가능성을 확인하기 위해 시료를 준비하였다. SiO2는 절연체이기 때문에 시료의 열확산이 최소화되고 소자 내 온도가 상승하며 반사율도 크게 변화하여 선명한 열반사율 이미지를 얻을 것으로 예상되었습니다.
나비넥타이형 폴리실리콘 마이크로저항 장치의 저항. 아무런 정보 없이 시료의 온도분포를 측정하는 경우, 열반사에 의한 온도분포 측정에 앞서 온도 측정 전 열반사계수(κ) 측정이 선행되어야 합니다. 본 연구에서는 LED(중심 파장: 632 nm) 펄스 광과 20× 대물 렌즈를 사용하는 열 반사 현미경 시스템에서 폴리-Si 마이크로 저항기의 열 반사 계수를 측정했습니다.
열반사계수를 측정하기 위해 시료의 온도를 높이기 위해 열전소자를 사용합니다. 그런 다음 프로브 빛은 대물 렌즈를 통해 입사되고 반사된 빛은 CCD 카메라로 측정됩니다. 이러한 상황에서 열전소자를 이용하여 장치의 온도를 높이고 변화하는 반사광을 측정합니다.
시료의 열 반사율은 열전대에서 측정한 온도와 CCD 카메라에서 측정한 반사광 강도를 사용하여 계산할 수 있습니다. 이를 통해 장치의 반사 변화를 온도 변화로 변환할 수 있습니다.
결과
Poly-Si 직사각형 마이크로저항소자
Poly-Si 나비넥타이 마이크로저항소자
나비넥타이형 폴리-Si 마이크로저항기의 광학 및 열 반사 이미지.
결론
Jiri, et al., "Changing the balance between bacterial production and protistan bacteria triggers shifts in freshwater bacterial community composition." Antonie Van Leeuwenhoek. Joo, et al., "History of Microscope from the Magnifying Glass to the Field Emission Electron Microscope", Korean J.
A Study on the Micron and Submicron Time-resolved Thermoreflectance Microscopy System Using CCD Camera
감사의글
