Appareil permettant la caractérisation thermique de substrats et matériaux à forte conductibilité pour micro-électronique

(Reçu le 25 mai 1992, accepté le 20 août 1992)

Abstract
The thermal characterization of aluminum nitride AIN substrates is an important task for microelectronics. The usual method, so called "laser-flash", can hardly been used for substrates, as it needs samples with a thickness higher than 3 mm. This method has been recently modified, but involves a heavy equipment to be used. We have developed in C.N.E.T. Lannion a method on the principle of the measurement of the thermal flux through a sample placed in a known thermal gradient. This method was first developed to characterize low thermal conductivity samples. We then adapted it to the new problem related to the characterization of high thermal conductivity substrates as AIN ones, the thermal conductivity of which being as high as 200 W/m.K. The apparatus we developed, that is now commercially available, allows to measure directly in some minutes the thermal conductivity of samples with an accuracy of 10% in a range values of 10 to 400 W/m.K.

Résumé
La caractérisation thermique des substrats en nitrure d'aluminium AIN est un problème actuel en micro-électronique. La méthode classique dite du "flash-laser", est mal adaptée à ce type de matériau, car nécessitant des échantillons d'épaisseur supérieure à 3 mm. Cette méthode a été nouvellement adaptée mais au prix d'un investissement relativement lourd. Nous avons développé au C.N.E.T. Lannion une méthode de caractérisation basée sur le principe de la mesure du flux thermique traversant un échantillon soumis à un gradient thermique connu. Originellement conçue pour la caractérisation de substrats de faible conductivité, cette méthode a été adaptée au problème posé par l'apparition de substrats tel le nitrure d'aluminium AIN de conductivité thermique pouvant être supérieure à 200 W/m.K. L'appareil mis au point, maintenant commercialisé, permet la détermination directe de la conductibilité thermique en quelques minutes avec une précision de l'ordre de 10 % pour une gamme de valeur de 10 à 400 W/m.K.