self-heating是什么？

當(dāng)做到FinFET工藝時(shí)才了解到這個(gè)名詞，在平面工藝時(shí)都沒有接觸SHE（self-heating effect）這個(gè)概念。為什么到FinFET下開始需要注意SHE的影響了呢？下面參考一些材料總結(jié)一下分享，如有不準(zhǔn)確的地方請(qǐng)幫指正。

SHE：自發(fā)熱效應(yīng)(self-heating effect)，因?yàn)镸OS底部和周邊都是用Oxide隔離，而oxide的導(dǎo)熱性不好，所以載流子碰撞產(chǎn)生的熱量被聚集在well里，會(huì)減小載流子壽命。在Id-Vd特性曲線里飽和區(qū)曲線會(huì)略微下降，而不是微微上升。

FinFET器件幾何結(jié)構(gòu)的引入大大改變了從溝道功耗到環(huán)境的熱阻路徑。鰭柵結(jié)構(gòu)讓熱量更難消散。工藝越小，溫升就越明顯。網(wǎng)上找個(gè)圖如下

版圖上的影響是什么呢？下面是一些經(jīng)驗(yàn)的分享

SHE的影響加劇了信號(hào)和電源金屬電遷移可靠性故障。因?yàn)镕inFET的熱輪廓會(huì)影響金屬互連鄰域的溫度，溫度的升高直接會(huì)影響到金屬的EM能力，從而加速了EM故障率概率。

舉個(gè)例子：一個(gè)高頻時(shí)鐘如果使用STD 為16X的BUF，EM的仿真上可能會(huì)看到16X BUF周圍EM 會(huì)非常嚴(yán)重，同時(shí)還能看到這部分的SHE影響也是很嚴(yán)重。因?yàn)楦哳l時(shí)鐘抽拉電流比較厲害了，加上使用單個(gè)較大BUF時(shí)局部溫升進(jìn)一步提高，加劇了EM的問題。

所以這個(gè)時(shí)候比較有效的方式就是把16X的BUF 拆分開分成多個(gè)4X的，版圖上分布也要分散開。實(shí)際效果上效果是比較明顯的。

High Power Device上，推薦源端連接到guardring要盡可能的短，源漏上使用疊層金屬，減小水平方向的電流，讓水平方向的電流盡可能放在2x厚金屬上。

在后仿網(wǎng)表上SHE multi-finger的影響可以會(huì)體現(xiàn)在"odind" "gpocrdx" "gpocrdy" 這幾個(gè)器件參數(shù)上

odind: index for each OD

gpocrdx, gpocrdy: x, y coordinate of each device center

這里還要提下SOI工藝，SOI工藝也要注意self-heating的問題，原因也是跟SOI工藝的結(jié)構(gòu)有關(guān)系，SOI器件中，有源薄體在氧化硅上，這是絕熱材料。在工作期間，有源區(qū)域消耗的功率不能輕易消散。結(jié)果，薄體的溫度升高，這降低了器件的遷移率和電流；知乎上找個(gè)圖看下：

審核編輯：黃飛