[发明专利]全光纤式设计的器件微米尺度温度分布的测量方法及系统

说明书

本发明提供了一种全光纤式设计的器件微米尺度温度分布的测量方法及系统，将稀土薄膜涂覆在待测量的器件样品表面；将激光照射到稀土薄膜表面，采集稀土薄膜激发的两种不同波长的荧光；将两种不同波长的荧光分离，并将不同波长荧光下的稀土薄膜分别成像；对不同波长荧光下的稀土薄膜成像分别进行解调，通过计算不同波长荧光下的稀土薄膜成像对应点的能量比，获得待测量器件表面的二维温度分布。本发明具有测温快、精度高等优点，并能够实时显示器件表面的二维温度分布状况。

技术领域

本发明属于器件温度监测技术领域，涉及一种全光纤式设计的器件微米尺度温度分布的测量方法及系统，尤其涉及一种利用光学手段对器件高温点进行快速发现与检测的方法及系统。

背景技术

随着工业界对电子器件性能需求的提升，其元器件的尺寸不断减小，微米、纳米电子器件已经广泛应用于各种大规模集成电路。这种小尺寸的电子器件电阻阻抗通常比较大，使得焦耳热效应不可忽略。电子器件通道内的局域阻抗非常小的变化，就有可能在电子器件上产生局部高温。局部高温区域如果不被发现和处理，可能会导致器件性能退化或损伤。为了避免对器件的灾难性破坏，准确获得局部高温区域的位置至关重要。但是，局域高温位置不仅依赖于器件设计，还与集成电路的质量有关，往往很难先验预测。目前，微电子学器件的温度测量方法主要采用拉曼光谱技术，其测量的精度、效率和速度都受到限制，且无法对面目标进行高分辨率测量。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种全光纤式设计的器件微米尺度温度分布的测量方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种全光纤式设计的器件微米尺度温度分布的测量方法步骤如下：

步骤1、将稀土薄膜涂覆在待测量的器件样品表面；所述的稀土薄膜是将摩尔比为100：10：5的β-NaLuF4、Yb3+和Ho3+粉末均匀涂覆在透明的塑料薄膜表面；

步骤2、将激光照射到稀土薄膜表面，采集稀土薄膜激发的两种不同波长的荧光；

步骤3、将两种不同波长的荧光分离，并将不同波长荧光下的稀土薄膜分别成像；

步骤4、对不同波长荧光下的稀土薄膜成像分别进行解调，通过计算不同波长荧光下的稀土薄膜成像对应点的能量比，获得待测量器件表面的二维温度分布，两种不同波长的荧光的能量比其中，B为常数，通过温度定标方法确定，定标时，测量温度T1时的能量比η1，在已知ΔE和k时就能够得到B，ΔE为热耦合能级差，取值为0.188eV，k为玻尔兹曼常数，T为待测量器件样品表面的温度。

本发明还提供一种实现全光纤式设计的器件微米尺度温度分布测量的系统，包括激光器、光纤环形器、光纤透镜，稀土薄膜、光纤耦合器、第一光纤准直器、第一滤光片、第三光纤准直器、第一探测器和第二光纤准直器、第二滤光片、第三光纤准直器、第二探测器、三维位移平台。