一种多层堆叠的环栅场效应晶体管沟道温度预测的方法技术

本发明专利技术公开了一种多层堆叠的环栅场效应晶体管沟道温度预测的方法，包括：步骤一：获取多层堆叠的环栅场效应晶体管的结构参数和热学参数；步骤二：基于有限元仿真工具，搭建第一类去嵌入结构；步骤三：提取各层沟道的结构热阻；步骤四：基于有限元仿真工具，搭建第二类去嵌入结构；步骤五：提取各层沟道间的耦合热阻；步骤六：基于热阻矩阵理论和热的线性叠加理论，使用牛顿迭代算法，预测多层堆叠的环栅场效应晶体管各层沟道的工作温度。本发明专利技术提出的温度预测方法纳入了各沟道间热耦合的实际情况，分离了多层堆叠的环栅场效应晶体管的材料热阻和耦合热阻，从而能精准地预测各层沟道的工作温度。

【技术实现步骤摘要】
一种多层堆叠的环栅场效应晶体管沟道温度预测的方法
本专利技术属于集成电路
，尤其涉及一种多层堆叠的环栅场效应晶体管沟道温度预测的方法。
技术介绍
随着半导体工艺节点发展到深纳米级，堆叠式环栅场效应晶体管(StackedGate-All-AroundField-EffectTransistor，简称为GAAFAT)以其优秀的栅控能力，已成为5nm及以下工艺节点的主流器件。然而，受到三维结构的限制，以及低热导率材料的使用，GAAFET器件的散热能力下降，自热效应(Self-heatingEffect)加剧。温度的升高会造成晶体管阈值电压漂移、开态电流的退化以及加剧器件的可靠性问题，并进一步影响整个电路的工作状态，因此如何精确提取GAAFET器件热阻和预测器件温度是亟待解决和完善的问题。目前对于GAAFET器件热阻提取和温度预测的常用方法为，借助有限元仿真工具仿真获得GAAFET器件的峰值温度变化和总功率消耗，进而计算峰值温度变化和总功率效率的比值得到GAAFET器件的器件热阻。该种方法能够得到器件的平均热阻，但是忽略了由于堆叠式GAA本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层堆叠的环栅场效应晶体管沟道温度预测的方法，其特征在于，包括：/n步骤一：获取多层沟道堆叠的环栅场效应晶体管的结构参数和热学参数，包括晶体管各区域的几何尺寸、堆叠沟道的数量、各区域材料的热导率、不同材料间的边界热阻及晶体管的热边界条件；/n步骤二：基于有限元仿真工具，搭建用于提取环栅场效应晶体管结构热阻抽取的第一类去嵌入结构Si-Ch

【技术特征摘要】
1.一种多层堆叠的环栅场效应晶体管沟道温度预测的方法，其特征在于，包括：
步骤一：获取多层沟道堆叠的环栅场效应晶体管的结构参数和热学参数，包括晶体管各区域的几何尺寸、堆叠沟道的数量、各区域材料的热导率、不同材料间的边界热阻及晶体管的热边界条件；
步骤二：基于有限元仿真工具，搭建用于提取环栅场效应晶体管结构热阻抽取的第一类去嵌入结构Si-Cha，a为沟道层的标号，a的取值为正整数且取值范围为1至m，m为堆叠沟道的数量，所述第一类去嵌入结构Si-Cha的第a层沟道的材料与多层沟道堆叠的环栅场效应晶体管沟道的材料相同，其余层沟道材料为绝缘体；
步骤三：基于有限元仿真工具，提取第一类去嵌入结构Si-cha中第a层沟道的结构热阻Rthaa；
步骤四：搭建用于提取环栅场效应晶体管结构热阻抽取的第二类去嵌入结构Si-Chab，a和b均为沟道层的标号，a和b的取值均为正整数且a的取值范围为1至m-1，b的取值范围为2至m，m为堆叠沟道的数量，且a＜b，所述第二类去嵌入结构Si-Chab中第a和b层沟道的材料与多层沟道堆叠的环栅场效应晶体管沟道的材料相同，其余层沟道材料均为绝缘体；
步骤五：基于有限元仿真工具，根据热的线性叠加理论，提取第a层和第b层沟道之间的耦合热阻Rcoab和Rcoba，其中，Rcoab为第b层沟道工作时造成的第a层沟道温度上升的耦合热阻，Rcoba为第a层沟道工作时造成的第b层沟道温度上升的耦合热阻；
步骤六：基于步骤三中提取的结构热阻Rthaa和步骤五中提取的耦合热阻Rcoab和Rcoba，基于热阻矩阵理论和热的线性叠加理论，使用牛顿迭代算法，预测环栅场效应晶体管各层沟道的工作温度。


2.根据权利要求1所述的一种多层堆叠的环栅场效应晶体管沟道温度预测的方法，其特征在于，所述第a层沟道的结构热阻Rthaa由第一类去嵌入结构Si-cha中第a层沟道的峰值温度和该层沟道流过的电流获得：
Rthaa＝(Taa-a-Tamb)/(Ia-a×VDS)
其中，Taa-a为通过有限元仿真工具获得的第一类去嵌结构Si-cha中第a层沟道的峰值工作温...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘人华，李小进，孙亚宾，石艳玲，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海;31