[發明專利]一種FinFET器件的自加熱測量結構及測量方法、電子裝置

有效

• 申請號: 201510974176.1
• 申請日: 2015-12-22
• 公開（公告）號: CN106910734B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 周飛
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司;中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L23/544
• 分類號: H01L23/544;G01R31/26
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 高偉;馮永貞

本發明涉及一種FinFET器件自加熱測量結構及測量方法、電子裝置。所述方法包括：步驟S1：斷開所述FinFET器件，以使所述柵極處于斷路狀態，測量所述熱變阻層的電阻值R₀；步驟S2：打開所述FinFET器件，以使所述柵極處于導通狀態，并測量所述熱變阻層的電阻值R；步驟S3：根據所述熱變阻層電阻的升高以及電阻溫度系數α計算所述熱變阻層升高后的溫度。本發明在所述測量結構中通過在所述柵極之間設置虛擬柵極并且在所述柵極陣列的上方設置若干通過導熱材料與所述虛擬柵極相連接若干行熱變阻層，所述柵極散出的熱量通過所述虛擬柵極傳遞至所述熱變阻層上，所述熱變阻層在溫度變化后電阻也會發生變化，通過對熱變阻層電阻的測量實現對所述FinFET器件中自加熱的檢測。

技術領域

本發明涉及半導體領域，具體地，本發明涉及一種FinFET器件自加熱測量結構及測量方法、電子裝置。

背景技術

隨著半導體技術的不斷發展，為了提高器件的性能，需要不斷縮小集成電路器件的尺寸，隨著CMOS器件尺寸的不斷縮小，促進了三維設計如鰭片場效應晶體管(FinFET)的發展。

相對于現有的平面晶體管，所述FinFET器件在溝道控制以及降低短溝道效應等方面具有更加優越的性能；平面柵極結構設置于所述溝道上方，而在FinFET中所述柵極環繞所述鰭片設置，因此能從三個面來控制靜電，在靜電控制方面的性能也更突出。

隨著半導體器件尺寸的不斷縮小，3D器件面臨很多挑戰，其中由于所述鰭片的狹窄結構導致鰭片具有很差的散熱性能，引起FinFET器件嚴重的自加熱效應，所述加熱效應嚴重的影響了器件的性能，由于器件性能的降低以及電荷載體誘導的晶格振動(chargecarrier induced lattice vibrations)，所述加熱效應使器件溫度升高、驅動電流減小，但是對于FinFET器件來說自加熱效應很難檢測。

因此，為了解決目前存在的上述各種問題，需要對自加熱測試結構和方法進行改進。

發明內容

在發明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發明的發明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

本發明提供了一種FinFET器件的自加熱測量結構，包括：

半導體襯底；

若干行鰭片，位于所述半導體襯底上；

柵極陣列，位于所述鰭片上方并且環繞所述鰭片，其中，所述柵極陣列的延伸方向垂直于所述鰭片的延伸方向，所述柵極陣列包括若干間隔交替設置的柵極和虛擬柵極；

若干行熱變阻層，位于所述柵極陣列的上方并且通過導熱材料與所述虛擬柵極相連接。

可選地，所述熱變阻層的延伸方向與所述鰭片的延伸方向平行。

可選地，所述熱變阻層設置于相鄰所述鰭片之間間隙的上方。

可選地，所述熱變阻層選用金屬層。

可選地，所述熱變阻層通過金屬通孔與所述虛擬柵極相連接。

可選地，所述柵極和所述虛擬柵極之間還設置有接觸孔。

本發明還提供了一種基于上述測量結構的測量方法，包括：

步驟S1：斷開所述FinFET器件，以使所述柵極處于斷路狀態，測量所述熱變阻層的電阻值R₀；

步驟S2：打開所述FinFET器件，以使所述柵極處于導通狀態，并測量所述熱變阻層的電阻值R；

步驟S3：根據所述熱變阻層電阻的升高以及電阻溫度系數α計算所述熱變阻層升高后的溫度。