[发明专利]用于测定薄层的导热性的测量芯片和方法

说明书

本发明涉及一种适于测定薄层的导热性的测量芯片。所述测量芯片包括具有凹槽(15)的衬底(14)和以覆盖所述凹槽(15)的方式被施覆至所述衬底(14)的膜片(16)。在所述膜片(16)上施覆有加热丝(17)。根据本发明，在所述膜片(16)上设有测量场限制件(18，19)，所述测量场限制件以部分覆盖所述凹槽(15)的方式布置在所述衬底(14)中。此外，本发明还涉及一种测定薄层的导热性的方法。

技术领域

本发明涉及一种适于测定薄层的导热性的测量芯片。所述测量芯片包括具有凹槽的衬底和以覆盖所述凹槽的方式被施覆至所述衬底的膜片。在所述膜片上施覆有加热丝。此外，本发明还涉及一种测定薄层的导热性的方法。

背景技术

可以通过以下方式来测定薄层(样品)的导热性：测量邻近薄层布置的加热丝通过该层释放多少热量。通过在测量芯片的凹槽区域中进行测量，从而在将通过测量芯片的其他成分的散热保持在尽可能小的程度上期间，基本上通过这个样品进行散热。通过算出散热的其他分量就能推断出通过这个样品进行散热的分量。

测量芯片配设有加热结构，其既在材料中产生定义的热流，又用作传感器，以便测定加热结构的升温。计算样品的导热性时，将样品用来散热的面的大小的信息考虑在内。测定这个面积大小并不非常简单。特定而言，在通过额外的测量来以实验的方式测定这个接触面的大小时，复杂度较高。

发明内容

本发明的目的是提出一种测量芯片和一种方法，用于可重复且在不进行其他测量的情况下测定薄层的导热性。从前述现有技术出发，本发明用以达成上述目的的解决方案为独立权利要求的特征。其他改进方案参阅从属权利要求。

根据本发明，在所述膜片上设有测量场限制件，其以部分覆盖所述凹槽的方式布置在所述衬底中。

首先对某些概念进行详细说明：

薄层指的是由一种或多种固体材料构成的闭合层。这种层的厚度通常处于几微米至几纳米的范围内。例如可以通过物理法(如溅射或热蒸镀)、化学法(如原子层沉积或分子束外延)或其他涂布法(如滴镀或旋涂)来制造薄层，并且可以直接在测量芯片上沉积薄层。就此意义而言，特别地，所述膜片也可以是薄层。

测量场表示测量芯片的用来进行样品的导热性测量的区段。所述测量场优选包括若干区域，在这些区域中，膜片或由膜片与样品构成的组合除加热丝外并未配置有其他组件。特定而言，在测量场的区域中，膜片不被衬底或测量场限制件覆盖。从加热丝出发，在这个区域中产生穿过膜片的定义的热流，通过这个热流可以推断出膜片或所施覆的样品的导热性。

本发明认识到，借助本发明的测量场限制件就能在测量场的特定区域中按规定方式为测量场定界。这样就简化了样品的相关面的测定。特定而言，无需额外对凹槽的几何结构进行测量便能测出导热性。通常通过蚀刻法制造这种凹槽，蚀刻法难以受到控制，因为其与多个处理参数(时间、衬底、温度)相关。尽管在凹槽的几何结构中存在偏差，但是使用测量场限制件后，就能实现测量场的已知且可重复的大小。

本发明的测量芯片包括具有凹槽的衬底。所述衬底优选指的是硅片。所述凹槽优选指的是边长处于0.1至1毫米范围内的矩形沟槽。在所述衬底上以覆盖所述凹槽的方式施覆有由电绝缘材料构成的膜片。所述膜片优选指的是氮化硅，其层厚不超过200纳米，优选不超过100纳米，进一步优选不超过50纳米。膜片较小的层厚有利于测定导热性，具体方式在于，将样品外部的寄生热流保持在尽可能小的程度上。

所述加热丝优选被施覆在所述膜片的远离所述衬底的一面上。所述加热丝优选在处于数毫米范围内的长度内延伸且具有小于5微米的宽度。所述加热丝优选由导电材料制成。所述加热丝以某种方式设计，使得其末端中的至少一个，优选两个处于所述凹槽的区域中。在避免加热丝与衬底之间发生重叠的情况下，非期望的散热就会减少，否则就可能在加热丝与衬底之间发生这种情况。本发明中的覆盖和叠加等信息涉及的是在垂直于膜片的方向上的投影。