Thermal Imaging

Die bsw ist der Partner von Microsanj - einer der führenden Technologiefirmen im Bereich der Temperaturmessungen auf kleinsten Oberflächen.

Sowohl in Forschungsinstituten als auch in der Industrie werden die Systeme eingesetzt...

  • bei der Evaluierung der Temperaturverteilung
  • bei der Validation der Modelle des thermischen Designs und der Effektivität von Wäremesenken
  • bei der Fehlersuche z.B. beim Auftreten von Hotspots
  • bei der Charakterisierung statischer und zeitlicher/transienter thermischer Effekte.

Einer der größten Herausforderungen bei der weiteren Miniaturisierung von integrierten Schaltkreisen ist die Hitzeentwicklung unter Betriebsbedingungen. Das Untersuchen der thermischen Charakteristik und der Temperaturverteilung im Chip ist ein wichtiger Schritt zur besseren Designs und Layouts. Es gibt verschiedene Methoden für die Messung der Temperatur in Mikrometer- und Submikrometerchips. Am weitesten verbreitet ist dabei die Infrarotthermografie.

Thermografie mittels Thermoreflectance Imaging hat jedoch eine wesentlich bessere Auflösung.

Genutzt wird die Änderung der Reflexion des Materials bei einer Temperaturänderung. Eine Lichtquelle beleuchtet den zu messenden Bereich und aus dem vom Meßobjekt reflektierten Licht wird Wert der Änderung der Temperatur bestimmt.

Neben dem grundsätzlich anderen Hardwareaufbau und dessen Steuerung ist die Bearbeitung und Auswertung der gewonnen Bilder entscheidend. Das Softwarepaket Microsanj SanjVIEW 2.0 mit dem SanjANALYZER bietet hier vielfältige und intutitiv nutzbare Methodiken.

Vorteile der TTI

Zeitliche Auflösung:

Die Thermoreflectance Thermal Imaging-Methode hat die höchste zeitliche Auflösung für Temperaturmessungen in Vollfeldbildern. Das kommerzielle Mircosanj-System NT210A / NT310A ermöglicht 100ns in einem Megapixelbild, mit dem neuesten System NT410A wurden sogar 800ps Auflösung erreicht.

Die Vollfeldauflösung von IR-Systemen ist limitiert bei der Framerate, welche im Zehnerbereich von Millisekunden liegt. Bei Bildern geringer Auflösung kann mit einer IR-Kamera 1ms erreicht werden, wenn bei der Bildauswertung ein Pixel-Binning (Zusammenfassung mehrerer Pixel) angewendet wird.

Räumliche Auflösung:

Die durch die Beugung des Lichts limitierte räumliche Auflösung für die Thermoreflectance Thermal Imaging-Methode beträgt 300-600nm bei einer Beleuchtung mit Wellenlängen im sichtbaren Bereich und 1 Mikrometer für IR - nahe Beleuchtung um 1.0-1.5 Mikrometer Beleuchtungswellenlänge, wie sie bei Trough-the-Substrate-Systeme genutzt wird. Das ist eine um Faktor 3-10 bessere räumliche Auflösung im Vergleich zu IR-Mikroskopen basierend auf INSB.