17、纳米片场效应晶体管的热分析

纳米片场效应晶体管的热分析

1. 引言

在半导体器件领域，温度变化对器件性能的影响至关重要。电路的高功耗以及封装散热能力的不足会导致温度波动，进而使器件性能下降，严重影响超大规模集成电路（VLSI）的有效性。因此，深入研究温度对低功耗（LP）应用区域的影响，并找出降低温度敏感性的策略显得尤为重要。特别是在国防和航空航天等恶劣环境中，工作温度远高于标准环境温度，研究温度对场效应晶体管（FET）器件的影响就更为关键。

2. 器件仿真细节

• 器件结构 ：纳米片场效应晶体管（NSFET）采用三维结构，使用Sentaurus TCAD进行仿真。
• 掺杂浓度 ：
  • 传统（CL）NSFET：源极/漏极掺杂浓度为$1×10^{20} cm^{-3}$，沟道掺杂浓度为$1×10^{16} cm^{-3}$。
  • 无结（JL）NSFET：器件均匀掺杂，掺杂浓度为$1×10^{19} cm^{-3}$。

• 器件参数 ：具体参数如下表所示：
  | 器件规格 | 值 |
  | — | — |
  | 栅极长度（$L_g$） | 10 nm |
  | 纳米片厚度（$T_{SH}$） | 5 nm |
  | 纳米片宽度（$W_{SH}$） | 18 nm |
  | 纳米片间距（$S_{PSH}$） | 6 nm |
  | 功函数（$\phi_{ms}$） | 4.6 eV, 4.8 eV |
  | 接