2、SEM / SThM 混合系统：电子设备先进热分析的新工具

SEM / SThM 混合系统：电子设备先进热分析的新工具

1. 摘要

将基于电阻式探头的扫描热显微镜（SThM）集成到扫描电子显微镜（SEM）的分析腔室中。借助这个混合系统热设备，可以检测特定特性，模拟可变的点状热源，并研究环境参数的影响。

2. 引言

扫描热显微镜（SThM）是电子设备故障分析中的成熟技术。使用电阻式热探头，可实现温度分布检测，温度范围精度达 5mK，局部分辨率约 50nm。同时，将电阻式探头同时用作加热器和探测器，可实现不同局部热导率的对比成像，并以 ±2% 的误差测量定量热导率。

然而，传统 SThM 在电子设备故障分析中存在显著缺点。它需要制备复杂的有源集成电路横截面样本，且常常忽略探头尖端的环境参数，而这些参数对 SThM 的有效运行至关重要。此外，样本表面的液层会影响热测量，导致探头与被测设备之间产生额外的不必要热传递。而且，由于集成电路微观结构复杂以及制造过程中的不确定性，其理论模拟变得越来越困难。

为克服这些问题，将 SThM 集成到 SEM 的分析腔室中。这样，通过电子束辐照可以在任何感兴趣的位置模拟可变的点状热热点，并通过 SThM 探头在规定距离处同时检测诱导的温度分布。

3. 实验细节

在 SEM / SThM 混合系统实验中使用的 SThM 基于采用激光偏转方法的原子力显微镜（AFM）。一个电阻式探头（带铂芯的沃拉斯顿线）集成到该 AFM 中，并连接到惠斯通电桥。惠斯通电桥的输出信号由锁相放大器（LIA）放大，并由电子控制单元（ECU）和 PC 记录。通过使用 SEM 束闸，可以在高达 MHz 范围的频率下诱导局部周期性点状热源。通过将束闸的信号发生