一种表征FinFET的自加热效应的结构及应用其的方法
阅读说明：本技术 一种表征FinFET的自加热效应的结构及应用其的方法 (Structure for representing self-heating effect of FinFET and method for applying structure ) 是由 李勇 于 2021-06-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种表征FinFET的自加热效应的结构,涉及半导体集成电路结构,包括多条鳍,多条鳍同方向排列；两条加热多晶硅和一条检测多晶硅,两条加热多晶硅和一条检测多晶硅同方向排列,两条加热多晶硅与多条鳍交叉,一条检测多晶硅与多条鳍中的其中一条鳍交叉,并一条检测多晶硅位于两条加热多晶硅之间,因检测多晶硅仅与一条鳍交叉而形成1-Fin晶体管,因此FinFET的自加热效应不会受其它鳍的影响,而能更加准确的表征FinFET的自加热效应,且不易受FinFET制造工艺的影响,尤其是边缘区域的鳍的影响。(The invention relates to a structure for representing the self-heating effect of a FinFET (FinFET), which relates to a semiconductor integrated circuit structure and comprises a plurality of fins, wherein the fins are arranged in the same direction; the self-heating effect of the FinFET can be more accurately represented without being influenced by other fins, and the FinFET is not easily influenced by the FinFET manufacturing process, especially the fins in the edge area.)
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造技术，尤其涉及一种表征FinFET的自加热效应的结构。
背景技术
近30年来，半导体器件一直按照摩尔定律等比例缩小，半导体集成电路的特征尺寸不断缩小，集成度不断提高。随着技术节点进入深亚微米领域，例如100nm以内，甚至45nm以内，传统场效应晶体管(FET)，也即平面FET，开始遭遇各种基本物理定律的限制，使其等比例缩小的前景受到阻碍。众多新型结构的FET被开发出来，以应对现实的需求，其中，FinFET就是一种很具等比例缩小潜力的新结构器件。
FinFET，鳍状场效应晶体管，是一种多栅半导体器件。由于结构上的独有特点，FinFET成为深亚微米集成电路领域很具发展前景的器件。在FinFET器件的形成过程中，首先，在半导体衬底上形成至少一个鳍结构，接着向沟槽中填充氧化物并随后磨削抛光氧化物直至硅暴露，再进行对氧化层进行凹槽刻蚀以便形成在“鳍”之间的隔离结构，最后在所述鳍结构上和所述氧化物形成栅极结构。
然而这种结构的FinFET，由于浅沟槽隔离结构(STI)中氧化物导热性较差导致器件的FinFET的自加热效应(SHE:Self-Heating Effect)严重。对FinFET器件的自加热效应的准确表征对获得器件的性能十分重要。
请参阅图1所示的现有技术中的一种表征FinFET的自加热效应的结构示意图，其通过向检测栅极101的SMU force脚加电压，并获得通过检测栅极101的电流，通过电压和电流获得检测栅极101的方块电阻Rs，由于电阻值与温度有关，因此可通过检测栅极101的方块电阻Rs间接表征FinFET的自加热效应，然这种间接的方式无法准确地表征FinFET的自加热效应。
另一种方式为通过监测鳍体亚阈值摆幅(Subthreshold Swing，SS)来表征FinFET的自加热效应，因亚阈值摆幅SS为鳍体温度的函数，也即其与鳍体温度直接相关，因此可用鳍体亚阈值摆幅来直接表征FinFET的自加热效应。请参阅图2所示的现有技术中的一种表征FinFET的自加热效应的结构示意图，检测多晶硅201和加热多晶硅202均与多条鳍体203交叉，并检测多晶硅201长度方向的两侧均有加热多晶硅202，从图2可知，检测多晶硅201与多条鳍体203交叉，鳍体间的亚阈值摆幅不同，并FinFET的自加热效应由最差的亚阈值摆幅决定，因此不能准确的表征FinFET的自加热效应。并因检测多晶硅201与多条鳍体203交叉，则FinFET的自加热效应易受FinFET制造工艺的影响。
发明内容
本发明在于提供一种表征FinFET的自加热效应的结构，包括：多条鳍，多条鳍同方向排列；两条加热多晶硅和一条检测多晶硅，两条加热多晶硅和一条检测多晶硅同方向排列，两条加热多晶硅与多条鳍交叉，一条检测多晶硅与多条鳍中的其中一条鳍交叉，并一条检测多晶硅位于两条加热多晶硅之间。
更进一步的，多条鳍平行排列。
更进一步的，两条加热多晶硅与一条检测多晶硅平行排列。
更进一步的，还包括金属0层，多条鳍通过金属0层连接至一起。
更进一步的，还包括第一零层通孔，用于将两条加热多晶硅连接在一起并引出。
更进一步的，还包括第二零层通孔，用于将检测多晶硅引出。
更进一步的，还包括多条虚拟多晶硅，多条虚拟多晶硅与加热多晶硅和检测多晶硅平行排列，与多条鳍交叉，而在与鳍的交叉区域形成虚拟多晶硅栅。
本申请还提供一种利用上述的表征FinFET的自加热效应的结构表征FinFET的自加热效应的方法，包括：S1:将加热多晶硅与鳍交叉区域形成的加热用栅极开启，则鳍与加热多晶硅交叉的区域的沟道导通而产生热量，并通过鳍向检测多晶硅传递；S2:将检测多晶硅与鳍交叉区域形成的检测用栅极开启，每间隔一段时间获得与检测多晶硅交叉的鳍的亚阈值摆幅，而得到亚阈值摆幅随时间变化的曲线，根据亚阈值摆幅的表达式计算出与亚阈值摆幅对应的温度值，因此可得与检测多晶硅交叉的鳍的晶格温度随时间变化的曲线，而表征FinFET的自加热效应。
更进一步的，所述每间隔一段时间获得与检测多晶硅交叉的鳍的亚阈值摆幅，为每间隔固定的一段时间获得与检测多晶硅交叉的鳍的亚阈值摆幅。
附图说明
图1为现有技术中的一种表征FinFET的自加热效应的结构示意图。
图2为现有技术中的一种表征FinFET的自加热效应的结构示意图。
图3为本发明一实施例的一种表征FinFET的自加热效应的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大，自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
本申请在于提供一种表征FinFET的自加热效应的结构。请参阅图3所示的本发明一实施例的一种表征FinFET的自加热效应的结构示意图，包括：
多条鳍21，多条鳍21同方向排列；
两条加热多晶硅23和一条检测多晶硅24，两条加热多晶硅23和一条检测多晶硅24同方向排列，两条加热多晶硅23与多条鳍21交叉，一条检测多晶硅24与多条鳍21中的其中一条鳍交叉，并一条检测多晶硅24位于两条加热多晶硅23之间。
因检测多晶硅24仅与一条鳍21交叉而形成如图3标号30所示的1-Fin晶体管，因此FinFET的自加热效应不会受其它鳍的影响，而能更加准确的表征FinFET的自加热效应，且不易受FinFET制造工艺的影响，尤其是边缘区域的鳍的影响。
在一实施例中，多条鳍21平行排列；并两条加热多晶硅23与一条检测多晶硅24平行排列。
在一实施例中，表征FinFET的自加热效应的结构还包括：金属0层，该金属0层包括M0D25，多条鳍21用M0D25连接至一起。
在一实施例中，表征FinFET的自加热效应的结构还包括：第一零层通孔M0PO26和第二零层通孔M0PO27，第一零层通孔M0PO26用于将两条加热多晶硅23连接在一起并引出，第二零层通孔M0PO27用于将检测多晶硅24引出。
在一实施例中，表征FinFET的自加热效应的结构还包括多条虚拟多晶硅28，多条虚拟多晶硅28与加热多晶硅23和检测多晶硅24平行排列，与多条鳍21交叉，而在与鳍21的交叉区域形成虚拟多晶硅栅。
在一实施例中，还提供一种利用上述的表征FinFET的自加热效应的结构表征FinFET的自加热效应的方法，包括：
S1:将加热多晶硅23与鳍21交叉区域形成的加热用栅极开启(turn on)，则鳍21与加热多晶硅23交叉的区域的沟道导通而产生热量，并通过鳍21向检测多晶硅24传递；
S2:将检测多晶硅24与鳍21交叉区域形成的检测用栅极开启(turn on)，每间隔一段时间获得与检测多晶硅24交叉的鳍的亚阈值摆幅，而得到亚阈值摆幅随时间变化的曲线，根据亚阈值摆幅的表达式计算出与亚阈值摆幅对应的温度值，因此可得与检测多晶硅24交叉的鳍的晶格温度随时间变化的曲线，而表征FinFET的自加热效应。
如此获得FinFET的自加热效应的过程不会受其它鳍的影响，而能更加准确的表征FinFET的自加热效应，且不易受FinFET制造工艺的影响，尤其是边缘区域的鳍的影响。
在本发明一实施例中，所述每间隔一段时间获得与检测多晶硅24交叉的鳍的亚阈值摆幅，为每间隔固定的一段时间获得与检测多晶硅24交叉的鳍的亚阈值摆幅。如没间隔10s。当然也可间隔的时间不固定。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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