纳米体 CMOS 在低温下自热效应的表征与建模
应用物理
2021-06-16 v1 量子物理
摘要
本工作展示了一种 40 nm 体 CMOS 工艺在 300 K 至 4.2 K 环境温度范围内的自热研究。我们设计并制造了一款定制测试芯片，分别利用栅极电阻和硅二极管作为传感器，测量 MOSFET 沟道及周围硅衬底中的温升。由于自热取决于器件几何结构和功率密度等因素，本工作所表征的测试结构专门设计得类似于低温量子比特控制 IC 中使用的实际器件。在深低温环境温度下观察到严重的自热现象，导致沟道温升超过 50 K，并且在距器件最远 30 μm 处仍可检测到其影响。通过从不同温度的测量数据中提取热阻，表明一个简单的模型能够在从深低温到室温的整个环境温度范围内准确预测沟道温度。本工作给出的结果和建模有助于实现可靠的低温 CMOS 电路设计与运行所需的全自热感知 IC 设计流程。
引用
@article{arxiv.2106.07982,
title = {Characterization and Modeling of Self-Heating in Nanometer Bulk-CMOS at Cryogenic Temperatures},
author = {P. A. 't Hart and M. Babaie and A. Vladimirescu and F. Sebastiano},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.07982},
year = {2021}
}
备注
11 pages, 16 figures