【摘 要】
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近三十年来,半导体技术的发展遵循着摩尔定律,即器件特征尺寸大概每两年缩短一半。尺寸微缩造成有源器件面临着严峻的自热效应,会对器件性能、可靠性造成影响。同时,有源器件准确的电特性建模也必须考虑自热效应的影响。因此,有源器件的自热效应及电热耦合特性研究意义重大。本文基于TCAD仿真研究了GaN HEMT和FinFET器件的电热特性,并提出了一种表征器件自热效应引起漏极电流衰退的等效热阻提取方法。随后,
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近三十年来,半导体技术的发展遵循着摩尔定律,即器件特征尺寸大概每两年缩短一半。尺寸微缩造成有源器件面临着严峻的自热效应,会对器件性能、可靠性造成影响。同时,有源器件准确的电特性建模也必须考虑自热效应的影响。因此,有源器件的自热效应及电热耦合特性研究意义重大。本文基于TCAD仿真研究了GaN HEMT和FinFET器件的电热特性,并提出了一种表征器件自热效应引起漏极电流衰退的等效热阻提取方法。随后,基于该等效热阻构建了GaN HEMT和FinFET的电热耦合模型。另外,构建了一种考虑自热效应的FinFET解析热模型,具有预测准确、仿真速度快的特点。主要工作包括以下三项内容:（1）GaN HEMT电热耦合特性建模及其验证。首先构建了GaN HEMT器件的紧凑电模型,然后基于TCAD电热仿真提取的等效热阻,构建了器件的电热耦合模型,并与TCAD电热仿真做了对比验证。（2）FinFET电热耦合特性建模及其验证。首先构建了FinFET器件的紧凑电模型。然后,采用类似GaN HEMT的方法构建了FinFET电热耦合模型,并与TCAD电热仿真做了对比验证。（3）基于TCAD电热仿真研究了不同掺杂、偏置电压下的FinFET热源分布,然后基于稳态热传导方程构建了FinFET的解析热模型,并与COMSOL热仿真做了对比验证。结果证明该模型在不同的器件掺杂、偏置电压条件下都能准确表征器件沟道的热特性。
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