光学干渉非接触温度計測法によるデバイス自己発熱過程のイメージング技術に関する研究

光学干涉非接触测温法器件自发热过程成像技术研究

• 批准号: 22H01554
• 负责人: 東 清一郎
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01554/
• 关键词: 非接触温度測定; 半導体デバイス; 信頼性; 自己発熱

本研究は光学干渉非接触温度計測法（Optical Interference Contactless Thermometry : OICT）の原理を拡張し、半導体デバイス内部における熱拡散過程を三次元・マイクロ秒時間分解で可視化するOICTイメージング技術を構築するとともに、半導体デバイスの自己発熱が引き起こす特性劣化や、熱暴走に至る過程の熱的挙動を明らかにし、高信頼性デバイスのプロセス・設計・駆動法の指針提示に資する新たな計測技術の確立を目的とする。2022年度はOICTによるデバイスの自己発熱過程を観測するための測定システムの構築をおこなった。デバイスにパルス電圧印加して発生した自己発熱を背面から測定するシステムを独自に設計・製作した。OICTを適用するために、赤外光と可視光の２種類の光学系を構築し、シリコンおよびシリコンカーバイドのどちらのデバイスにも対応できるシステムを構築した。実際にシリコンMOSFETを作製し、OICTによる自己発熱過程の観測を試みた。チャネル長500um、チャネル幅300umのn型MOSFETにゲート電圧5Vを印加しつつ、40V～120V、１秒のパルス電圧をドレインに印加した。80Vではチャネル全体での比較的対称な形状をした干渉縞が観測された。一方、120Vではドレイン端側に偏った干渉縞形状となり、ソース側に向かって三角形をした予想外の形状が観測された。以上のことから、OICTシステムの構築という当初目的は達成された。

In this study, optical dry non-contact thermometer method was used （Optical Interference Contactless Thermometry : The principle of OICT is explained in detail. The thermal dissipation process inside the semiconductor device is three-dimensional. The second time decomposition is visualized. The OICT technology is constructed. The semiconductor device generates its own heat. The thermal characteristics are degraded. The thermal fluctuation process from thermal runaway to thermal runaway is clearly explained. The purpose of establishing a new measurement technology is to provide information on the design and operation of high-reliability measurement systems. In 2022, the OICT system was established to measure its own heat generation process. The design and production of the electric power system are independent of the measurement of the electric power system. OICT is applicable to two kinds of optical systems: infrared light and visible light. Test the thermal process of MOSFET in operation and OICT N-type MOSFET with a circuit length of 500um and a circuit amplitude of 300um shall have a voltage of 5V, 40V~120V and a voltage of 1 second. 80V, the total number of comparison, the shape of the stem and the measurement. A square, 120V, side to side, side to side. The above mentioned problems and problems can be solved by OICT.