CN206116399U - 监控FinFET器件自发热效应的结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种监控FinFET器件自发热效应的结构，包括集成于半导体衬底上的双极结型晶体管与MOS器件；所述双极结型晶体管包括：发射极鳍阵列、基极鳍阵列以及集电极鳍阵列；所述MOS器件位于所述基极鳍阵列与集电极鳍阵列之间；检测MOS器件在打开与关闭的情况下双极结型晶体管的电特性，MOS器件打开时，由于自发热的作用，温度升高，双极结型晶体管的VBE特性会发生变化，由此可以通过VBE特性的变化检测FinFET中MOS器件自发热的强弱。
Description
技术领域
本实用新型涉及集成电路器件，特别涉及一种监控FinFET自发热效应的结构。
背景技术
MOSFET(金属氧化半导体场效应晶体管)是大部分半导体器件的主要构件，当沟道的长度小于100nm时，传统的MOSFET中，由于围绕有源区的硅衬底的半导体材料使源极区和漏极区之间间互动，漏极和源极的距离也随之缩短，产生短沟道效应，这样一来栅极对沟道的控制能力变差，栅极电压夹断(pinch off)沟道的难度也越来越大，如此便使亚阈值漏电(Subthrehhold leakage)现象更容易发生。
鳍形场效晶体管(Fin Field effect transistor，FinFET)是一种新的金属氧化半导体场效应晶体管，其结构通常在绝缘体上硅(SOI)基片上形成，包括狭窄而孤立的硅条(即垂直型的沟道结构，也称鳍片)，鳍片两侧带有栅极结构。FinFET结构使得器件更小，性能更高。
但是，FinFET器件同时也面临一些挑战，例如，由于狭窄而孤立的鳍片的设计造成的散热慢的问题，导致FinFET器件的自发热问题比较严重，最终对FinFET器件的可靠性造成了影响。
因此，亟需提供一种监控FinFET器件自发热效应的结构，用于检测FinFET器件的自发热的强弱。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种监控FinFET器件自发热效应的结构，用于监控FinFET器件的自发热效应。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种FinFET器件自发热效应，包括集成于半导体衬底上的双极结型晶体管与MOS器件；所述双极结型晶体管包括：发射极鳍阵列、基极鳍阵列以及集电极鳍阵列；所述MOS器件位于所述基极鳍阵列与集电极鳍阵列之间。
优选的，所述发射极鳍阵列包括多个阵列排列的发射极鳍，所述基极鳍阵列包括多个阵列排列的基极鳍，所述集电极鳍阵列包括多个阵列排列的集电极鳍。
优选的，在所述双极结型晶体管中，所述基极鳍阵列围绕所述发射极鳍阵列，所述集电极鳍阵列围绕所述基极鳍阵列。
优选的，所述MOS器件包括MOS鳍阵列，所述MOS鳍阵列包括多个阵列排列的MOS鳍；所述MOS鳍阵列围绕所述基极鳍阵列，所述集电极鳍阵列围绕所述MOS鳍阵列。
优选的，所述基极鳍阵列、MOS鳍阵列以及集电极鳍阵列的形状均为环形。
优选的，所述环形为封闭环形。
优选的，所述环形为圆环形、椭圆环形、方环形或多边环形。
优选的，所述发射极鳍阵列、基极鳍阵列、MOS鳍阵列以及集电极鳍阵列同心。
优选的，所述发射极鳍阵列、基极鳍阵列、MOS鳍阵列以及集电极鳍阵列之间通过浅沟槽隔离结构相隔离。
优选的，所述MOS器件还包括MOS栅极阵列，所述MOS栅极阵列包括多个阵列排列的MOS栅极；所述MOS栅极阵列位于所述MOS鳍阵列的上方。
优选的，所述发射极鳍阵列包括多个相互平行的发射极鳍；所述基极鳍阵列包括多个相互平行的基极鳍；所述集电极鳍阵列包括多个相互平行的集电极鳍；所述MOS鳍阵列包括多个相互平行的MOS鳍；所述MOS栅极阵列包括多个相互平行的MOS栅极。
优选的，所述MOS鳍与发射极鳍、基极鳍以及集电极鳍均相互平行。
优选的，所述MOS栅极与所述MOS鳍相垂直。
与现有技术相比，本实用新型所提供的FinFET器件自发热效应，通过将双极结型晶体管与MOS器件集成于半导体衬底上，MOS器件位于所述双极结型晶体管的基极鳍阵列与集电极鳍阵列之间，检测MOS器件在打开与关闭的情况下双极结型晶体管的电特性，MOS器件打开时，由于自发热的作用，温度升高，双极结型晶体管的VBE(基极鳍阵列与发射极鳍阵列之间的电压降)特性会发生变化，由此可以通过VBE特性的变化检测FinFET中MOS器件自发热的强弱。
附图说明
图1是本实用新型一实施例所提供的监控FinFET器件自发热效应的结构的俯视图。
具体实施方式
为使本实用新型的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本实用新型的内容做进一步说明。当然本实用新型并不局限于该具体实施例，本领域的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本实用新型的保护范围内。
其次，本实用新型利用示意图进行了详细的表述，在详述本实用新型实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应对此作为本实用新型的限定。
本实用新型的核心思想是：本实用新型所提供的FinFET器件自发热效应，通过将双极结型晶体管与MOS器件集成于半导体衬底上，MOS器件位于所述双极结型晶体管的基极鳍阵列与集电极鳍阵列之间，检测MOS器件在打开与关闭的情况下双极结型晶体管的电特性，MOS器件打开时,由于自发热的作用，温度升高，双极结型晶体管的VBE特性会发生变化，由此可以通过VBE特性的变化检测FinFET中MOS器件自发热的强弱。
请参考图1，图1为本实用新型一实施例所提供的监控FinFET器件自发热效应的结构的俯视图。如图1所示，本实用新型提供一种监控FinFET器件自发热效应的结构，包括集成于半导体衬底(图中未示出)上的双极结型晶体管100与MOS器件200；所述双极结型晶体管100包括：发射极鳍阵列10、基极鳍阵列20以及集电极鳍阵列30；所述MOS器件200位于所述基极鳍阵列20与集电极鳍阵列30之间。
在本实施例所述的双极结型晶体管100中，所述基极鳍阵列20围绕所述发射极鳍阵列10，所述集电极鳍阵列30围绕所述基极鳍阵列20。其中，所述发射极鳍阵列10包括多个阵列排列的发射极鳍11，所述基极鳍阵列20包括多个阵列排列的基极鳍21，所述集电极鳍阵列30包括多个阵列排列的集电极鳍31。
所述MOS器件200包括MOS鳍阵列40与MOS栅极阵列50，所述MOS阵列鳍40围绕所述基极鳍阵列20，所述集电极鳍阵列30围绕所述MOS鳍阵列40；所述MOS栅极阵列50位于所述MOS鳍阵列40的上方。所述MOS鳍阵列40包括多个阵列排列的MOS鳍41，所述MOS栅极阵列50包括多个阵列排列的MOS栅极51。
所述基极鳍阵列20、MOS鳍阵列40或集电极鳍阵列50的形状均为环形。所述环形为封闭环形，其中，所述环形可以为圆环形、椭圆环形、方环形或多边环形，或本领域技术人员已知的其他封闭环形。所述环形也可以为未封闭的环形，具有朝向某一侧或多侧的开口，例如所述未封闭的环形为C形，所述C形的开口可以朝向不同的方向。所述环形的形状以及是否封闭可以由实际需求来确定。所述发射极鳍阵列10的形状为圆形、椭圆形、方形或多边形，或本领域技术人员已知的其他形状。且所述发射极鳍阵列10、基极鳍阵列20、MOS鳍阵列40以及集电极鳍阵列30同心。
在本实施例中，所述发射极鳍阵列10的形状为长方形，所述基极鳍阵列20的形状为具有第一直径的长方环形，所述MOS鳍阵列40为具有第二直径的长方环形，所述集电极鳍阵列30为具有第三直径的长方环形，其中，所述第三直径大于所述第二直径，所述第二直径大于所述第一直径；所述基极鳍阵列20围绕所述发射极鳍阵列10，所述MOS鳍阵列40围绕所述基极鳍阵列20，所述集电极鳍阵列30围绕所述MOS鳍阵列40。且所述发射极鳍阵列10、基极鳍阵列20、MOS鳍阵列40以及集电极鳍阵列30同心。
多个阵列排列的所述发射极鳍11相互平行、多个阵列排列的所述基极鳍21相互平行，多个阵列排列的所述集电极鳍31也相互平行，并且所述发射极鳍11、基极鳍21与集电极鳍31彼此相互平行，且所述发射极鳍11、基极鳍21与集电极鳍31均呈长方体，其长度可以相同也可以不相同。例如，所述发射极鳍阵列10由多个相互平行的发射极鳍11组成，使所述发射极鳍阵列10呈圆形、椭圆形、方形或多边形，当所述发射极鳍阵列10呈方形时，不同的发射极鳍11的长度可以相同，当所述发射极鳍阵列10为其他形状时，则根据需要确定不同的发射极鳍11的长度。
所述基极鳍阵列20由多个相互平行的基极鳍21组成，所述多个基极鳍21使所述基极鳍阵列20呈环形，位于上侧的基极鳍21的长度与位于下侧的基极鳍21的长度相等，位于左侧的基极鳍21的长度与位于右侧的基极鳍21的长度相等，且位于上下两侧的基极鳍21的长度大于位于左右两侧的基极鳍21的长度，其中所述上侧、下侧、左侧、右侧是针对图1而言的，彼此之间是相对的。同样的，所述集电极鳍阵列30也是由多个相互平行的集电极鳍31组成，其情况与所述基极鳍阵列20相同。
多个阵列排列的所述MOS鳍41相互平行，所述MOS鳍41呈长方体，所述多个MOS鳍41使所述MOS鳍阵列40呈环形，位于上侧的MOS鳍41的长度与位于下侧的MOS鳍41的长度相等，位于左侧的MOS鳍41的长度与位于右侧的MOS鳍41的长度相等，且位于上下两侧的MOS鳍41的长度大于位于左右两侧的MOS鳍41的长度，同样的，所述上侧、下侧、左侧、右侧是针对图1而言的，彼此之间是相对的。并且，所述MOS鳍41与发射极鳍11、基极鳍21以及集电极鳍31均相互平行。
多个阵列排列的MOS栅极51相互平行，所述MOS栅极51呈长方体，且所述MOS栅极51与所述MOS鳍41相垂直。所述MOS栅极51的长度由于该MOS栅极51相垂直的方向上MOS鳍41的数量决定。例如，位于左侧或右侧的MOS鳍41的数量比较多，则所述MOS栅极51的长度比较长，而位于上侧或下侧的MOS鳍41的数量比较少，则所述MOS栅极51的长度比较短。
所述发射极鳍阵列10、基极鳍阵列20、MOS鳍阵列40以及集电极鳍阵列30之间通过浅沟槽隔离结构(图中未示出)相隔离，浅沟槽隔离结构形成在衬底上方，并且在多个发射极鳍11之间、多个基极鳍21之间、多个MOS鳍41之间以及多个集电极鳍31之间均形成有浅沟槽隔离结构。在所述发射极鳍阵列10、基极鳍阵列20、MOS鳍阵列40以及集电极鳍阵列30之间的浅沟槽隔离结构也可以呈环形，用于隔离不同的鳍阵列。
在双极结型晶体管100的基极鳍阵列20与集电极鳍阵列30之间设置MOS器件200，检测MOS器件200在打开与关闭的情况下双极结型晶体管100的电特性，MOS器件200打开时，由于自发热的作用，温度升高，双极结型晶体管100的VBE特性会发生变化，通过VBE特性的变化来检测自发热的强弱，所述VBE特性是双极结型晶体管的一个参数，是指在发射极鳍阵列上加入一个电流测量基极鳍阵列与发射极鳍阵列之间的电压降。
在图1中，示出了10个发射极鳍11、28个基极鳍21、34个MOS鳍41、以及46个集电极鳍31。在其他的实施例中，可以在双极结型晶体管100上形成更多或更少的发射极鳍11、基极鳍21和集电极鳍31，也可以在基极鳍阵列20和集电极鳍阵列30之间形成更多或更少的MOS鳍41。另外，所述MOS鳍阵列40上形成的的MOS栅极阵列50中MOS栅极的数量也可以根据实际情况进行选择。在此，对所有的鳍及栅极的数量都不做限制。
另外，多个所述发射极鳍11的宽度相同，多个所述基极鳍21的宽度相同，多个所述MOS鳍41的宽度相同，以及多个所述集电极鳍31的宽度也相同，所述发射极鳍11、基极鳍21、MOS鳍41与集电极鳍31的宽度可以相同也可以不同。所述发射极鳍阵列10、基极鳍阵列20、MOS鳍阵列40以及集电极鳍阵列30之间的间隔距离可以相同，也可以不同，例如可以呈递增或递减的趋势。
综上所述，本实用新型所提供的FinFET器件自发热效应，通过将双极结型晶体管与MOS器件集成于半导体衬底上，MOS器件位于所述双极结型晶体管的基极鳍阵列与集电极鳍阵列之间，检测MOS器件在打开与关闭的情况下双极结型晶体管的电特性，MOS器件打开时，由于自发热的作用，温度升高，双极结型晶体管的VBE特性会发生变化，由此可以通过VBE特性的变化检测FinFET中MOS器件自发热的强弱。
上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (14)
1.一种监控FinFET器件自发热效应的结构，其特征在于，包括集成于半导体衬底上的双极结型晶体管与MOS器件；所述双极结型晶体管包括：发射极鳍阵列、基极鳍阵列以及集电极鳍阵列；所述MOS器件位于所述基极鳍阵列与集电极鳍阵列之间。
2.如权利要求1所述的监控FinFET器件自发热效应的结构，其特征在于，所述发射极鳍阵列包括多个阵列排列的发射极鳍，所述基极鳍阵列包括多个阵列排列的基极鳍，所述集电极鳍阵列包括多个阵列排列的集电极鳍。
3.如权利要求2所述的监控FinFET器件自发热效应的结构，其特征在于，在所述双极结型晶体管中，所述基极鳍阵列围绕所述发射极鳍阵列，所述集电极鳍阵列围绕所述基极鳍阵列。
4.如权利要求3所述的监控FinFET器件自发热效应的结构，其特征在于，所述MOS器件包括MOS鳍阵列，所述MOS鳍阵列包括多个阵列排列的MOS鳍；所述MOS鳍阵列围绕所述基极鳍阵列，所述集电极鳍阵列围绕所述MOS鳍阵列。
5.如权利要求4所述的监控FinFET器件自发热效应的结构，其特征在于，所述基极鳍阵列、MOS鳍阵列以及集电极鳍阵列的形状均为环形。
6.如权利要求5所述的监控FinFET器件自发热效应的结构，其特征在于，所述环形为封闭环形。
7.如权利要求6所述的监控FinFET器件自发热效应的结构，其特征在于，所述环形为圆环形、椭圆环形、方环形或多边环形。
8.如权利要求7所述的监控FinFET器件自发热效应的结构，其特征在于，所述发射极鳍阵列的形状为圆形、椭圆形、方形或多边形。
9.如权利要求8所述的监控FinFET器件自发热效应的结构，其特征在于，所述发射极鳍阵列、基极鳍阵列、MOS鳍阵列以及集电极鳍阵列同心。
10.如权利要求4所述的监控FinFET器件自发热效应的结构，其特征在于，所述发射极鳍阵列、基极鳍阵列、MOS鳍阵列以及集电极鳍阵列之间通过浅沟槽隔离结构相隔离。
11.如权利要求4所述的监控FinFET器件自发热效应的结构，其特征在于，所述MOS器件还包括MOS栅极阵列，所述MOS栅极阵列包括多个阵列排列的MOS栅极；所述MOS栅极阵列位于所述MOS鳍阵列的上方。
12.如权利要求11所述的监控FinFET器件自发热效应的结构，其特征在于，所述发射极鳍阵列包括多个相互平行的发射极鳍；所述基极鳍阵列包括多个相互平行的基极鳍；所述集电极鳍阵列包括多个相互平行的集电极鳍；所述MOS鳍阵列包括多个相互平行的MOS鳍；所述MOS栅极阵列包括多个相互平行的MOS栅极。
13.如权利要求12所述的监控FinFET器件自发热效应的结构，其特征在于，所述MOS鳍与发射极鳍、基极鳍以及集电极鳍均相互平行。
14.如权利要求13所述的监控FinFET器件自发热效应的结构，其特征在于，所述MOS栅极与所述MOS鳍相垂直。
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