[发明专利]由于维度突变引起的一维到三维边界热阻的测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种边界热阻的测试方法，尤其涉及一种一维到三维由于维度突变引起的边界热阻的测试方法。

背景技术

随着半导体行业的不断发展，集成电路无论是从功能还是性能上都有了很大程度的提高，极大地丰富了人们的物质和文化生活，然而当CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)器件特征尺寸进入亚微米、深亚微米领域，电路的功耗和热量的耗散成为一个普遍关注的问题。急剧增长的功耗使得器件的性能退化，从而对电路的可靠性造成很大的影响，严重时甚至可能使整个电路失效，另外，不均匀的温度分布也可能会导致电路不能工作，因此对器件的热效应的优化对集成电路的发展有着重大的意义。

近年来，硅材料纳米线围栅器件，由于其良好的静电特性和CMOS电路的兼容性，越来越受到人们的关注。然而由于新型围栅硅材料纳米线器件的沟道由一条或者多条尺寸比较小的纳米线组成，而随着器件特征尺寸的减小，新型围栅硅材料纳米线器件中纳米线的直径已经达到了10纳米左右，器件的栅长也只有10纳米，甚至更小，从而使得沟道中产生的热量不能及时的散去，并在沟道中形成积累，因此热效应在新型围栅硅材料纳米线器件中变得更加的严重。因此对新型围栅硅材料纳米线器件热特性的研究和优化成为进一步缩小器件尺寸和发展集成电路的必要步骤。同时，由于纳米线和源漏端连接处维度发生突变，即由纳米线直接突变到体材料如图1所示，所以在新型围栅结构中纳米线与源漏端连接处会由于维度发生突变而产生边界热阻，且此边界热阻会随纳米线的直径的变小而不断增大。据报道，当新型围栅硅材料器件中纳米线直径达到10纳米，甚至更小时，纳米线与源漏端连接处的边界热阻已经无法忽略，并对器件的散热途径的影响越来越严重。因此，对材料一维到三维边界热阻的研究成为一个比较热门的课题，目前为止，对一维到三维边界热阻的研究还只是停留在理论阶段，而对一维到三维边界热阻的测试实验还没有报道，所以结合现有技术针对材料一维到三维边界热阻设计一种简单实用的测试实验方法是非常必要的。

拉曼光谱由于具有非常好的热敏感性，越来越多地被用于研究各种材料的热特性。随着激光技术的发展，打到测试样品上的光斑越来越小，这也使得这种方法非常适用于小尺度材料。

发明内容

本发明的目的在于结合拉曼激光光谱方法，实现对材料一维到三维边界热阻进行测试。

本发明提供的技术方案如下：

一种材料一维到三维边界热阻的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)制作一测试结构，该测试结构包括两个由悬空的纳米线连接的长方体A和长方体B，其中纳米线的长度L＝a，纳米线的直径为5-500nm，长方体A和B结构完全相同，并且长方体的最小边长大于纳米线直径的20倍；

2)针对于测试结构，建立数轴，以测试结构中纳米线的中点为原点，以测试结构中长方体A指向长方体B的方向为正方向；

3)测试时，保持长方体A和长方体B室温恒定，并沿着测试结构中的纳米线从长方体A开始一直到长方体B，每隔一段距离D在纳米线上取一个点，采用相同功率的高功率激光依次给纳米线上各个点加热，收集各个点的拉曼光谱；

4)通过所测得的各个点的拉曼光谱的峰移，计算出每个点与长方体A和长方体B之间的温差，进而求得每个点的温度；

5)各点在数轴上的位置X，与各点的温度T代入到公式：