基于相機的光反射熱成像誤差分析

劉 巖， 翟玉衛， 李 灝， 韓 偉， 荊曉冬， 梁法國

(中國電子科技集團公司第十三研究所，河北石家莊050051)

1 引 言

半導體器件的工作溫度與器件的性能和可靠性有著極為密切的聯系，溫度分布信息對器件的設計、篩選、考核、失效分析等都具有極為重要的意義。顯微熱成像技術為獲取器件內微小細節的溫度分布信息提供了有效手段，在半導體器件的設計、制造、測試和應用領域都得到了廣泛的引用。隨著半導體器件不斷向小型化和高集成化發展，對顯微熱成像技術的空間分辨力的要求也在持續提高。

紅外熱成像技術廣泛用于溫度分布測量，還可以用于熱阻、熱擴散[1,2]等材料熱特性分析。顯微紅外熱像儀是目前應用最為廣泛的顯微熱成像技術，其他常見技術還包括拉曼法、干涉法、熒光法[3,4]等。顯微紅外熱像儀在準確度、空間分辨力、易用性和效率等方面的綜合優勢突出，更加適合工業應用。然而，受工作波長限制，顯微紅外熱像儀的空間分辨力的極限在2 μm左右，已無法完全滿足當前的測試需求；此外，基于紅外熱成像的原理，對于低發射率目標測溫準確度較差[5]，而器件表面大量金屬結構發射率僅有0.2～0.3水平，也限制了測溫準確性。

光反射熱成像工作于可見光波段，空間分辨力能夠達到250 nm，是目前最受關注的新一代顯微熱成像技術。光反射測溫技術大體可以分為點測溫和成像測溫兩類：點測溫利用激光作為光源，測量光斑位置溫度，利用鎖相放大等技術可以實現較高的溫度分辨力，但是需要通過掃描來獲得溫度分布信息，耗時長，不適宜工業應用；……