一种量测晶体管自热效应及沟道平均温度变化的方法技术

本发明专利技术公开了一种量测晶体管自热效应及沟道平均温度变化的方法，包括确定自热效应产热的热饱和时间和关断后这些热量完全消除的散热时间,提取晶体管开启时沟道平均温度随时间的变化,以及描绘晶体管“沟道平均温度‑漏极电压‑漏极电流”的三维特性关系，用于提取随时间瞬态变化的热容和热阻，以建立准确的、符合实际电路情况的SPICE模型，可适用于以硅、锗、Ⅲ‑Ⅴ族化合物为载流子沟道的高性能平面晶体管，以及鳍式立体栅极、环栅(GAA)结构的场效应晶体管。本发明专利技术方法通过直接量测晶体管的电学特性，定量表征自热效应对漏极电流的影响，用以建立与自热效应的相关的准确的SPICE模型。

A method of measuring the self heat effect of transistor and the change of channel average temperature

The invention discloses a measuring method of transistor self heating effect and channel average temperature change, including the determination of self cooling time thermal effect of heat production and heat saturating time after turning off the heat to completely eliminate, extraction of open channel transistor average temperature changes over time, and depict the transistor channel average temperature drain voltage drain current characteristics of \three-dimensional relationship, for the extraction of time-varying transient heat capacity and thermal resistance, in order to establish the SPICE model with the actual situation of the circuit is accurate, and can be applied to silicon, germanium, III V compound for high performance planar transistor carrier channel, and fin stereo gate, ring gate field effect transistor (GAA) structure. By directly measuring the electrical characteristics of transistors, the method quantitatively describes the influence of self heating effect on drain current, so as to establish an accurate SPICE model related to the self heating effect.

【技术实现步骤摘要】
一种量测晶体管自热效应及沟道平均温度变化的方法
本专利技术属于金属半导体氧化物场效应晶体管电学特性测试与可靠性表征领域，具体涉及一种在极短时间(1nS)内，利用电学特性测试量测晶体管自热效应及沟道平均温度变化的方法。
技术介绍
缩小器件尺寸、提高集成密度一直是集成电路发展的推动力。随着半导体工艺技术的不断发展，集成电路的特征尺寸已经从最初的十几微米缩小到沈亚微米，甚至十几纳米。随着特征尺寸缩小到纳米尺度，栅介质厚度也逐渐减小到接近1nm，导致关态栅漏电流增大，以及功耗密度增加、迁移率退化，造成器件性能恶化，传统的硅基平面场效应晶体管已经接近物理极限。实现器件进一步等比例缩小，则必须通过采用新的材料、工艺或新的器件结构来解决目前限制晶体管等比例缩小的因素，才能在器件特征尺寸缩小，提高集成度的同时，获取更好的器件性能。如已经应用广泛的high-k材料取代传统的SiO2作为栅介质层，还有采取措施提高沟道内载流子迁移率，如新的沟道材料，包括III-V族半导体、Ge、石墨烯、各种纳米管、线等结构，弥补沟道高掺杂引起的库伦相互作用更显著及栅介质变薄引起的有效电场强度提高和界面散射增强等因素带来的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种量测晶体管自热效应及沟道平均温度变化的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)给晶体管的栅极施加上升沿小于1nS的脉冲信号，脉冲信号的高电平时长使晶体管达到热饱和状态，漏极施加工作电压，定量测试晶体管开启后由于自热效应导致的漏电流的下降值，将此下降值作为基准值；(2)给晶体管的栅极施加上升沿小于1nS的脉冲信号，漏极施加工作电压，通过改变栅极施加的脉冲信号的占空比和周期，调整晶体管开启工作的时间和关断截止的时间，定量测试晶体管开启后由于自热效应导致的漏电流的下降值；当下降值等于基准值时，晶体管开启工作的时间长度即为自热效应导致的热饱和时间，晶体管关断截止的时间长度即为关断后这些热量完全...

【技术特征摘要】
1.一种量测晶体管自热效应及沟道平均温度变化的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)给晶体管的栅极施加上升沿小于1nS的脉冲信号，脉冲信号的高电平时长使晶体管达到热饱和状态，漏极施加工作电压，定量测试晶体管开启后由于自热效应导致的漏电流的下降值，将此下降值作为基准值；(2)给晶体管的栅极施加上升沿小于1nS的脉冲信号，漏极施加工作电压，通过改变栅极施加的脉冲信号的占空比和周期，调整晶体管开启工作的时间和关断截止的时间，定量测试晶体管开启后由于自热效应导致的漏电流的下降值；当下降值等于基准值时，晶体管开启工作的时间长度即为自热效应导致的热饱和时间，晶体管关断截止的时间长度即为关断后这些热量完全消除的散热时间；(3)给晶体管的栅极施加上升沿小于1nS的脉冲信号，漏极施加工作电压，通过改变载物台的温度，调整放置在载物台上的晶体管的初始沟道...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵毅，曲益明，陈冰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33