[发明专利]原位测量脉冲工作模式下电子器件温度分布的装置及方法

说明书

本发明公开了一种原位测量脉冲工作模式下电子器件温度分布的装置及方法，所述原位测量脉冲工作模式下电子器件温度分布的装置包括：脉冲激光系统，所述脉冲激光系统用于产生脉冲探测激光；信号调制系统，所述信号调制系统用于产生调制驱动器的第一调制信号和调制电源模块的第二调制信号；拉曼光谱系统，所述拉曼光谱系统用于探测和处理拉曼散射信号；样品台，所述样品台用于放置待测器件。本发明可解决现有拉曼测温装置无法实现对于工作在高频状态下电子器件时间分辨的温度分布测量的技术难题，能够实现原位测量脉冲工作模式下电子器件的温度分布。

技术领域

本发明属于光学测温技术领域，特别涉及一种原位测量脉冲工作模式下电子器件温度分布的装置及方法。

背景技术

随着电子器件尺寸的减小和工作频率的提升，热效应带来的工作性能以及可靠性上的影响越来越严重。从电子器件的结构设计层面出发，优化器件的热设计是解决这一问题的最根本手段。因此，了解电子器件工作过程中热量是如何分布的，知晓主要的热产生点，是优化热设计的必要手段。

拉曼光谱测量法因其具有高空间分辨率、不损坏样品等优点，是近些年发展起来的一种新型的光学测温方法，广泛应用于纳米材料、生物样本和微纳器件的原位测量；该技术利用光学显微镜将激光束聚焦到待测器件上，光子与器件中的半导体材料相互作用，激发出各种散射信号，用光谱仪收集其中的斯托克斯-拉曼散射和反斯托克斯-拉曼散射信号，通过拉曼散射声子频率的温度依赖性，可以实现1μm及以上空间分辨率的温度测量。

现有的应用于拉曼光谱测温的装置的光谱仪、探测器、激光光源等元件尚不能满足高速拉曼光谱激发和捕捉的要求，导致了其只能用于测量直流工作模式下的电子器件，对于工作在高频状态下的器件，目前尚没有能够测量其时间分辨的温度分布的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原位测量脉冲工作模式下电子器件温度分布的装置及方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明提供的技术方案，具体可解决现有拉曼测温装置无法实现对于工作在高频状态下电子器件时间分辨的温度分布测量的技术难题，能够实现原位测量脉冲工作模式下电子器件的温度分布。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种原位测量脉冲工作模式下电子器件温度分布的装置，包括：

脉冲激光系统，所述脉冲激光系统包括用于产生连续探测激光的激光器、用于将连续探测激光调制为脉冲探测激光的光调制器和用于驱动光调制器的驱动器；所述脉冲激光系统用于产生脉冲探测激光；

信号调制系统，所述信号调制系统包括用于产生调制信号的双通道信号发生器和用于驱动待测器件的电源模块；所述信号调制系统用于产生调制驱动器的第一调制信号和调制电源模块的第二调制信号；

拉曼光谱系统，所述拉曼光谱系统包括用于调整脉冲探测激光光路的平面反射镜、用于透过脉冲探测激光和截止反射回来的脉冲探测激光进入光路的单向透光镜、用于透过脉冲探测激光和反射散射信号的选择透过反射镜、用于聚焦脉冲探测激光和收集拉曼散射信号的物镜、用于过滤脉冲探测激光的截止滤波片、用于过滤瑞利散射信号的陷波滤波片、用于将拉曼散射信号分光的光谱仪以及将分光后的光信号转换为电信号成像的光电成像装置；

样品台，所述样品台用于放置待测器件。

本发明的进一步改进在于，所述激光器为固体激光器、气体激光器或半导体激光器。

本发明的进一步改进在于，所述光调制器为声光调制器或电光调制器。

本发明的进一步改进在于，所述光调制器与所述激光器的链接方式为光纤或空间。

本发明的进一步改进在于，所述光调制器与所述激光器的链接方式为空间时，所述原位测量脉冲工作模式下电子器件温度分布的装置的脉冲激光系统还包括：缩束镜和扩束镜，分别用于调整探测激光直径；