[发明专利]一种提高基于拉曼光谱法的芯片结温测试精度的分析方法

说明书

本发明公开了一种提高基于拉曼光谱法的芯片结温测试精度的分析方法，其原理是基于芯片温度和对应热源区材料特征拉曼谱峰值波数的关系变化，利用洛伦兹函数对材料的特征谱峰值进行拟合，提升其峰值处的拉曼光谱波数分辨率，近而达到提高对应温度测试精度的目的。本发明解决了拉曼光谱法测试芯片结温时光谱波数分辨率不足的问题，提升了结温测试精度，满足功率芯片对温度标定的高精度需求，对器件热管理的技术开发和寿命评估研究有极大的指导意义。

技术领域

本发明涉及应用功率器件的芯片结温测试技术，具体涉及一种提高基于拉曼光谱法的芯片结温测试精度的分析方法。

背景技术

芯片的温升、热阻测量技术的发展几乎贯穿功率器件的整个发展历程，尤其是对微波大功率器件而言，其结温、热阻的测试对器件热管理，延长器件工作寿命，提高器件的可靠性极为重要。因此国际上已发展出多种多样的测试方法和技术，并伴随器件集成化的进步而继续向着追求更高的测试精度的方向发展。尤其是近几年，以氮化镓、砷化镓为代表的功率器件向高功率密度方向发展的趋势受限于自身热积累效应引起器件结温升高问题，严重导致器件性能和可靠性的下降，其结温的热测试评价技术已成为器件热管理技术的重要研究热点之一。

目前，应用于功率器件结温的测试方法多采用电学法、红外热成像法及拉曼光谱法。电学法由于其测试精度差特性主要用于封装级的芯片结-壳热阻评估，不适用于微波功率器件的结温测试；红外热成像法的应用极为普及和广泛，其测试设备广泛应用于生产线，但由于其空间分辨率问题难以满足对功率器件结温的精确测试和寿命评估；拉曼光谱法由于其结温测试空间分辨率高，被国际上的研发机构多用于热管理开发和寿命评估，但却存在拉曼光谱波数分辨率不足问题，波数分辨率大于0.1cm^-1。因此，目前急需一种高精度的适合功率器件结温测试的技术，满足功率器件热管开发和寿命评估等研究需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高基于拉曼光谱法的芯片结温测试精度的分析方法，解决功率器件结温测试精度低的技术问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种提高基于拉曼光谱法的芯片结温测试精度的分析方法，包括以下步骤：

1)针对测试芯片，利用拉曼光谱法开展热源区材料的温度对应的材料特征谱峰测试；

2)将特征谱峰进行洛伦兹函数拟合处理，拟合其谱峰值位置处的波数，并进行其拉曼特征谱峰值波数随温度变化量的标定；

3)利用拉曼光谱法，对芯片工作状态下热源区材料的特征谱峰进行测试；

4)将该特征谱峰进行洛伦兹函数拟合处理，拟合其谱峰值位置处的波数，结合其谱峰值波数随温度的变化量进行结温计算。

进一步的，洛伦兹函数对特征谱峰值的拟合处理应覆盖谱峰波数。

进一步的，波数的分辨率小于等于0.01cm^-1。

进一步的，待测芯片材料的特征谱峰值波数随温度变化量的标定，并拟合公式：

K＝Δω/ΔT

其中，K为特征谱峰波数-温度偏移系数，Δω为芯片热源区材料特征谱峰值偏移量，ΔT为温度偏移差量。

进一步的，所述待测芯片为GaN功率芯片或GaAs功率芯片。

进一步的，测试温度覆盖范围为25～220℃。

进一步的，测试温度点不少于5个。