一种场效应晶体管自加热效应的温度测量方法技术

本发明专利技术公开了一种场效应晶体管自加热效应的温度的测量方法。本发明专利技术的测量方法使用亚阈电流作为温度计，通过编写栅端、源端和漏端的偏压波形，使器件电流在亚阈电流Isub和开态电流Ion之间切换，电流方向在源端和漏端之间切换，检测亚阈电流的变化值，最终得到源端和漏端的温度。本发明专利技术的测量方法简单，可以得到晶体管正常工作时源端和漏端的温度，以及晶体管正常工作时，晶体管的自加热效应导致晶体管的源区和漏区的温度提高的大小，且不需要设计特殊的测试结构。此外，该测量方法还能用于表征晶体管间热耦合对晶体管的源端和漏端的温度的影响。测试得到的源端和漏端的温度能够有效用于晶体管的可靠性及性能的分析中，有利于晶体管及芯片的设计及优化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及场效应晶体管热效应技术，特别涉及针对场效应晶体管的自加热效应，测量场效应晶体管正常工作时源端和漏端的温度的方法。
技术介绍
随着半导体器件特征尺寸进入纳米量级，绝缘衬底上的硅材料 (Silicon-On-Insulator) SOI和应力硅等新材料以及鳍式场效晶体管FinFET和纳米线晶体管等新器件结构被引入来优化小尺寸器件的电学特性。这些新材料和新结构的引入使得器件产生的热量不能及时耗散，从而使这些半导体器件具有比较严重的自加热效应。对于场效应晶体管来说，自热效应会使得晶体管开态电流降低，同时使泄漏电流增大，使晶体管开关比减小。自加热效应不仅会引起晶体管、电路乃至系统性能的退化，还会导致严重的可靠性问题。沟道尤其是漏端的高温会使时间相关介质击穿、热载流子效应以及负(正)偏置温度不稳定性等效应更加明显。电流的减小以及连线电阻随温度的变大导致连线延迟的增长，高温还会引起Al连线发生电迁移。对于电路来说，模拟电路的受到热效应的影响要大于数字电路，譬如热耦合会引起电流镜的失配等。而高性能集成电路上的热分布则可能导致时序错误和模块功能的失效。温度测量是场效应晶体管自加热效应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种温度的测量方法，用来测量由正常工作时自加热效应引起的设置在芯片中的场效应晶体管的源端和漏端的温度，其特征在于，所述测量方法包括以下步骤：１）得到所述场效应晶体管的亚阈电流的温度灵敏度Ｓ；２）测试所述芯片工作时而所述晶体管没有自加热时的环境温度Ｔｓｕｒ；３）测试所述晶体管正常工作时的源端的温度：通过亚阈电流变化值（Ｉｓｕｂ－ｓ－Ｉｓｕｂ－ｓ′）以及步骤１）测得的亚阈电流温度灵敏度Ｓ，得到晶体管正常工作由自加热引起源端的温度的升高值ΔＴｓ，ΔＴｓ＝（Ｉｓｕｂ－ｓ－Ｉｓｕｂ－ｓ′）／Ｓ，从而得到源端的温度Ｔｓ为Ｔｓｕｒ＋ΔＴｓ；或者测试所述晶体管正常工作时的漏端的温度：通过亚阈电流变化值（Ｉ...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄如，黄欣，林增明，诸葛菁，樊捷闻，姜子臻，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：11