Thermal Imaging
Die bsw AG 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 Microsanj-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-Systemen genutzt wird. Das ist eine um Faktor 3-10 besserte räumliche Auflösung im Vergleich zu IR-Mikroskopen basierend auf INSB.
Weiterführende theoretische Informationen:
- CCD-Based Thermoreflectance for High Resolution Transient Thermal Imaging
- Understanding the Thermoreflectance Coefficient for High Resolution Thermal Imaging of Microelectronic Devices
- Temperaturverteilung im Chip: Thermografie mittels Thermoreflectance Imaging
Eine vollständige Übersicht erhalten Sie im Produktkatalog.
TechNotes
TN-001 Vergleich TTI und IR
TN-002 Locating defects in sub-micron electron mobility transistors (HEMTs)
TN-003 Characterization non-uniform temperature and current distributions in SCR for ESD protection
TN-004 Thermal characterization of high power in-line transistor arrays
Application Notes
AN-001 Comparing Thermoreflectance with Infrared Imaging for the thermal Charact. of electronic and optoelectr. devices
AN-002 Sample_Preparation_for_Thermoreflectance_Imaging
AN-003 Understanding_the_Thermoreflectance_Coefficient
AN-004 Comparing_Thermal_Imaging_Approaches
AN-005 Detecting_Hot_Spots_and_Other_Thermal_Defects_on_a_Sub-Micron_Scale
AN-006 Analysis_of_Time-Dependent_Thermal_Events_in_High_Speed_Logic_Integrated_Circuits
AN-007 Through-the-Substrate_Imaging_Enables_Flip_Chip_Thermal_Analysis