一种FinFET纳米器件的自热效应温升计算方法

本发明涉及一种finfet纳米器件的自热效应温升数值计算方法，适用于纳米器件应用过程中由自热效应引起的温度上升值计算，属于纳米器件自热效应表征。

背景技术：

1、为延续摩尔定律，集成电路设计领域不断探究新工艺，而先进工艺鳍式场效应晶体管finfet的出现解决了传统平面工艺的功耗、性能与面积上的问题。与平面工艺相比，finfet器的3d结构散热有限，其中新型的沟道材料也降低了热导率。因此，由器件自身结构和材料所产生的自热效应问题也相比平面工艺更加明显。在3d的finfet器件自热效应研究中，纳米器件自热效应分析与自热效应表征一直是该研究领域重要内容。而在自热效应的表征中，因纳米器件尺寸极小，想要直接使用温度传感器对其进行自热效应测试较为困难，且目前大多研究集中于自热效应对器件和电路的性能影响分析，在器件自热效应的表征计算上较少。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述自热效应表征难问题，提出一种finfet纳米器件的自热效应温升计算方法，以期能使用器件自身性能参数进行自热效应温升计算，避免在后期电路设计过程中使用额外的温度感知材料与设计，从而能解决先进工艺下纳米器件自热效应表征难问题。

2、本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

3、本发明一种finfet纳米器件的自热效应温升计算方法的特点在于，包括如下步骤：

4、步骤1、设定不同温度，并对finfet纳米器件进行特性仿真，得到finfet纳米器件在不同温度下的输出i-v特性曲线，并利用式(1)计算输出i-v特性曲线所对应的finfet纳米器件参数中的输出跨导gm：

5、

6、式(1)中，vgs表示栅极电压，ids表示漏极电流；

7、步骤2、利用式(2)建立温度t与输出跨导gm相对于环境温度下的跨导变化量△gm、栅极电压vgs的关系模型：

8、t＝a(vgs)2-bδgm-c (2)

9、式(2)中，a为栅极电压vgs的相关系数；b为跨导变化量△gm的相关系数，c为常数；

10、步骤3、所述关系模型中的温度t即为finfet纳米器件由自热效应所引起的温升值。

11、本发明所述的finfet纳米器件的自热效应温升计算方法的特点也在于：所述计算方法适用于14纳米n型finfet器件。

12、本发明一种电子设备，包括存储器以及处理器的特点在于，所述存储器用于存储支持处理器执行所述自热效应温升计算方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。

13、本发明一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序的特点在于，所述计算机程序被处理器运行时执行所述自热效应温升计算方法的步骤。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

15、1、本发明通过建立温升t与器件自身特性参数输出跨导gm变化量关系计算自热效应引起的温升，解决了目前纳米器件自热效应表征难问题；实验结果表明，本发明方法其与bsim-cmg自热效应网络模型计算温升值结果相差小于1℃。

16、2、本发明使用器件自身特性参数对自热效应温升进行分析，避免了应用过程中使用额外的温度感知电路与材料，进而节省了成本与电路设计面积。

技术特征：

1.一种finfet纳米器件的自热效应温升计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的finfet纳米器件的自热效应温升计算方法，其特征在于：所述计算方法适用于14纳米n型finfet器件。

3.一种电子设备，包括存储器以及处理器，其特征在于，所述存储器用于存储支持处理器执行权利要求1或2所述自热效应温升计算方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。

4.一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行权利要求1或2所述自热效应温升计算方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种FinFET纳米器件的自热效应温升计算方法，是用于表征纳米器件的自热效应，其步骤包括：1、设定不同温度对FinFET进行特性仿真，输出I‑V特性曲线，并计算不同温度T下I‑V特性曲线所对应的FinFET器件参数g<subgt;m</subgt;；2、根据步骤1的结果建立温度T与输出跨导g<subgt;m</subgt;相对于环境温度27℃下的跨导变化量△g<subgt;m</subgt;、栅极电压V<subgt;GS</subgt;的关系模型；3、根据关系模型中的温度T得到FinFET纳米器件的自热效应温升值。本发明采用FinFET纳米器件自身特性参数输出跨导g<subgt;m</subgt;与温度T间关系进行自热效应的温升计算，能对FinFET器件的自热效应进行表征，从而解决先进工艺下纳米器件自热效应表征难问题。

技术研发人员：梁华国,汪月,鲁迎春,肖远,章宏,易茂祥,黄正峰
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13