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集成電路及其操作方法與流程

文檔序號:12598977閱讀:375來源:國知局
集成電路及其操作方法與流程

本發(fā)明的實施例大體上涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),且更特定地說,本發(fā)明的實施例涉及一種用于提供熱量的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。



背景技術(shù):

半導(dǎo)體集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了快速增長。IC材料及設(shè)計的技術(shù)進步已產(chǎn)生多代IC,其中每一代具有比前一代小且復(fù)雜的電路。然而,此類進步增加了處理及制造IC的復(fù)雜性且需要同步發(fā)展IC處理及制造來實現(xiàn)此類進步。在集成電路演進的過程中,將準確控制在(例如)可靠性測試期間提供給受測裝置(DUT)的溫度來實現(xiàn)測試的目的。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

在一些實施例中,熱晶片卡盤可用于加熱DUT。然而,熱晶片卡盤無法在有效時段內(nèi)加熱DUT。與熱晶片卡盤相比,可通過控制施加到FinFET的功率來快速調(diào)整FinFET的溫度以依更有效且更可靠的方式將DUT加熱到預(yù)定溫度。在一些實施例中,多晶硅加熱器可用于加熱DUT。然而,多晶硅加熱器的壽命、發(fā)熱穩(wěn)定性及溫度控制靈敏度不如本文中所描述的半導(dǎo)體裝置加熱器的壽命、發(fā)熱穩(wěn)定性及溫度控制靈敏度。流動通過多晶硅加熱器的電流將不可避免地劣化材料結(jié)構(gòu)完整性。然而,在本發(fā)明的實施例中,電流流動通過FinFET的金屬柵極、(例如)MOS裝置的溝道或p-n結(jié),因此,不會對本文中所提出的半導(dǎo)體裝置加熱器造成結(jié)構(gòu)損壞??深A(yù)期較長加熱器壽命。此外,半導(dǎo)體裝置的自加熱特性及外加功率與由自加熱特性產(chǎn)生的熱量之間的相關(guān)性可用于準確控制DUT的溫度。與多晶硅加熱器相比,F(xiàn)inFET歸因于其結(jié)構(gòu)限制而更穩(wěn)定可靠。另外,使用FinFET作為加熱器完全匹配FinFET CMOS制程且無額外工作量,其將減少制造成本。

本發(fā)明的實施例提供一種集成電路(IC)。所述IC包括受測裝置及第一加熱器。所述第一加熱器定位于所述裝置的第一側(cè)處且提供熱量來控制所述裝置的溫度。所述第一加熱器包括半導(dǎo)體裝置,其具有第一摻雜區(qū)域及具有與所述第一摻雜區(qū)域的導(dǎo)電類型相反的導(dǎo)電類型的第二摻雜區(qū)域,所述第一摻雜區(qū)域與所述第二摻雜區(qū)域介接。

本發(fā)明的實施例提供一種半導(dǎo)體裝置。所述半導(dǎo)體裝置包括受測裝置及第一組FinFET。所述第一組FinFET定位于所述裝置的第一側(cè)處來加熱所述裝置。通過施加到每一FinFET的功率來控制由所述第一組FinFET產(chǎn)生的熱量。

本發(fā)明的實施例提供一種用于控制裝置的溫度的方法。所述方法包括:提供所述裝置;及將第一組FinFET布置于所述裝置的第一側(cè)處來加熱所述裝置,其中通過施加到每一FinFET的功率來控制由所述第一組FinFET產(chǎn)生的熱量。

附圖說明

將從結(jié)合附圖來解讀的以下詳細描述最佳地理解本發(fā)明實施例的方面。應(yīng)注意,根據(jù)產(chǎn)業(yè)中的標準實踐,各種構(gòu)件未按比例繪制。事實上,為使討論清楚,可任意增大或減小各種構(gòu)件的尺寸。

圖1A是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的集成電路一示意圖。

圖1B說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖1A中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的詳細結(jié)構(gòu)。

圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的集成電路的示意圖。

圖3是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的集成電路的示意圖。

具體實施方式

以下揭示內(nèi)容提供用于實施本揭示的不同特征的許多不同實施例或?qū)嵗?。下文將描述組件及布置的特定實例以簡化本揭示。當(dāng)然,這些僅為實例且并非具限制性。例如,在以下描述中,在第二構(gòu)件上方或第二構(gòu)件上形成第一構(gòu)件可包含其中形成直接接觸的所述第一構(gòu)件及所述第二構(gòu)件的實施例,且還可包含其中可形成介于所述第一構(gòu)件與所述第二構(gòu)件之間的額外構(gòu)件使得所述第一構(gòu)件與所述第二構(gòu)件可不直接接觸的實施例。另外,本揭示可在各種實例中重復(fù)元件符號及/或字母。此重復(fù)是為了簡化及清楚且其本身不指示所討論的各種實施例及/或配置之間的關(guān)系。

此外,空間相對術(shù)語(例如“下面”、“下方”、“下”、“上方”“上”及其類似者)在本文中可用于使描述一個元件或構(gòu)件與另外的元件或構(gòu)件的關(guān)系的描述較容易,如圖中所說明??臻g相對術(shù)語除涵蓋圖中所描繪的定向之外,還希望涵蓋裝置在使用或操作中的不同定向。設(shè)備可以其它方式(旋轉(zhuǎn)90度或依其它定向)進行定向且還可相應(yīng)地解釋本文中所使用的空間相對描述詞。

下文將詳細討論實施例的制造及使用。然而,應(yīng)了解,本揭示提供可實施于各種特定情境中的許多適用發(fā)明概念。所討論的特定實施例僅說明制造及使用本揭示的特定方式,且不限制本揭示的范圍。

參考圖式,圖1A是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的集成電路(IC)1的示意圖。IC 1包含受測裝置(DUT)10、加熱器11及導(dǎo)熱襯墊12。

DUT 10集成于IC 1中。在一些實施例中,DUT 10可為任何種類的半導(dǎo)體裝置,例如金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管(MOSFET)、雙極結(jié)型晶體管(BJT)、多柵極非平面場效晶體管(例如鰭式場效晶體管(FinFET))、電容器、電阻器、電感器或其組合。在不同溫度下測試DUT 10的特性(例如電流、電壓、可靠性、耐久性、響應(yīng)時間及其類似者)。

加熱器11定位于DUT 10的一側(cè)處。加熱器11用于加熱DUT 10。IC 1可包含用于檢測DUT 10的溫度的傳感器(圖式中未示出)??赏ㄟ^控制加熱器11來調(diào)整DUT 10的溫度。在一些實施例中,可基于設(shè)計要求來將加熱器11定位于DUT 10的更多側(cè)處或DUT 10周圍以均勻加熱DUT 10。

加熱器11包含多個FinFET 11A。如圖1A中所示出,加熱器11包含各具有6個FinFET的3行FinFET組??苫谠O(shè)計要求來改變FinFET的數(shù)目或布置。在一些實施例中,加熱器11可包含二極管、MOSFET、BJT或其組合。由FinFET產(chǎn)生的熱量取決于施加到FinFET的功率(例如電壓或電流)而變化。在一些實施例中,由FinFET提供的熱量基本上與施加到FinFET的功率成比例。施加到FinFET的功率越大,由FinFET產(chǎn)生的熱量將越多。在一些實施例中,對DUT 10的測試操作可包含以下步驟:(i)將功率施加到FinFET以產(chǎn)生熱量來加熱DUT 10;(ii)由傳感器檢查DUT 10是否在預(yù)定溫度下操作;(iii)如果DUT 10在預(yù)定溫度下操作,那么維持施加到FinFET的功率,否則,調(diào)整施加到FinFET的功率以改變DUT 10的溫度,直到DUT 10在預(yù)定溫度下操作為止;(iv)在預(yù)定溫度下測量DUT 10的特性;及(v)重復(fù)操作(i)到(iv)以在不同預(yù)定溫度下測量DUT 10的特性。

在一些實施例中,可由集成于IC 1中的控制電路(圖式中未示出)控制施加到FinFET的功率??刂齐娐愤B接到傳感器且接收有關(guān)DUT 10的溫度的信息。接著,控制電路基于從傳感器接收的信息來調(diào)整施加到FinFET的功率。在一些實施例中,可由IC 1外部的控制電路控制施加到FinFET的功率。

導(dǎo)熱襯墊12定位于加熱器11及DUT 10上方。導(dǎo)熱襯墊12用于將由加熱器11產(chǎn)生的熱量傳輸?shù)紻UT 10。導(dǎo)熱襯墊12由例如金屬、合金或其它適合材料的任何導(dǎo)熱材料制成。在一些實施例中,可通過導(dǎo)熱襯墊12來將由加熱器11產(chǎn)生的熱量從加熱器11直接傳遞到DUT 10。由于導(dǎo)熱襯墊12具有比加熱器11與DUT 10之間的電介質(zhì)層或空氣更高的傳熱系數(shù),所以導(dǎo)熱襯墊12可促進傳熱,使得可更均勻快速地加熱DUT 10。即使DUT 10遠離加熱器11,但允許通過使用導(dǎo)熱襯墊12來將由加熱器11產(chǎn)生的熱量更有效地傳遞到DUT 10。

圖1B說明根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的圖1A中所示出的FinFET 11A的詳細結(jié)構(gòu)。FinFET 11A包含襯底101、鰭片結(jié)構(gòu)102、柵極結(jié)構(gòu)103、高介電系數(shù)電介質(zhì)層104、電介質(zhì)側(cè)壁105a及105b、層間電介質(zhì)(ILD)層106及隔離構(gòu)件107。

襯底101是對半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100提供支撐的下伏層。襯底101可為塊狀硅襯底、外延硅襯底、硅鍺襯底、碳化硅襯底或其它III-V族復(fù)合襯底。

鰭片結(jié)構(gòu)102經(jīng)形成為從襯底101突出的薄平面結(jié)構(gòu)且沿第一方向(圖1B中的x方向)延伸且可由與襯底101相同的材料形成。鰭片結(jié)構(gòu)102可包含源極區(qū)域、漏極區(qū)域及溝道區(qū)域(圖中未示出)。源極區(qū)域及漏極區(qū)域由被柵極結(jié)構(gòu)103環(huán)繞的溝道區(qū)域分離。柵極結(jié)構(gòu)103的寬度(沿圖1B中的x方向測量)確定半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的有效溝道長度。環(huán)繞式柵極結(jié)構(gòu)103提供較好的電控制且因此有助于減小泄漏電流及克服其它短溝道效應(yīng)。

安置于鰭片結(jié)構(gòu)102的兩側(cè)上的隔離構(gòu)件107可為可防止相鄰鰭片結(jié)構(gòu)102(或相鄰半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100)之間的電流泄漏的淺溝槽隔離(STI)構(gòu)件??赏ㄟ^以下步驟來形成隔離構(gòu)件107:蝕刻襯底101中的溝槽的圖案;沉積一或多種電介質(zhì)材料(例如二氧化硅)來填充溝槽;及移除過量電介質(zhì)以由此暴露鰭片結(jié)構(gòu)102的頂部??赏ㄟ^濕式或干式熱氧化、物理氣相沉積(PVD)、原子層沉積(ALD)、高密度等離子體CVD(HDPCVD)、其它適合方法及/或其組合來形成隔離構(gòu)件107。在實施例中,隔離構(gòu)件107可由二氧化硅形成。隔離構(gòu)件107可具有多層結(jié)構(gòu),例如熱氧化物襯層及形成于所述襯層上方的氧化硅或氮化硅。

柵極結(jié)構(gòu)(柵極電極)103經(jīng)布置于隔離構(gòu)件107上以跨立于鰭片結(jié)構(gòu)102上且沿基本上垂直于第一方向(鰭片結(jié)構(gòu)102沿其延伸)(圖1B中的x方向)的第二方向(圖1B中的y方向)延續(xù)。柵極結(jié)構(gòu)103可由任何適合柵極電極材料形成。在示范性實施例中,柵極結(jié)構(gòu)103可為由例如(但不限于)銅、釕、鈀、鉑、鈷、鎳、氧化釕、鎢、鋁、鈦、鉭、氮化鈦、氮化鉭、鉿、鋯、金屬碳化物或?qū)щ娊饘傺趸镄纬傻慕饘贃艠O電極。還應(yīng)了解,柵極結(jié)構(gòu)103無需為單一材料,而是可包含薄膜的復(fù)合堆疊。

高介電系數(shù)電介質(zhì)層104安置于鰭片結(jié)構(gòu)102與柵極結(jié)構(gòu)103之間且安置于隔離構(gòu)件107與柵極結(jié)構(gòu)103之間。高介電系數(shù)電介質(zhì)層104可由任何柵極電介質(zhì)材料形成。在實施例中,高介電系數(shù)電介質(zhì)層104包含二氧化硅、氮氧化硅或氮化硅電介質(zhì)層。高介電系數(shù)電介質(zhì)層104的厚度可為約到約之間。高介電系數(shù)電介質(zhì)層104可具有大于約7.0的介電系數(shù)值,且可包含Hf、Al、Zr、La、Mg、Ba、Ti、Pb及其組合的氧化物或硅酸鹽。高介電系數(shù)電介質(zhì)層104的示范性材料包含MgOx、BaTixOy、BaSrxTiyOz、PbTixOy、PbZrxTiyOz及其類似者,其中X、Y及Z值介于0到1之間??赏ㄟ^分子束沉積(MBD)、原子層沉積(ALD)、物理氣相沉積(PVD)及其類似者來形成高介電系數(shù)電介質(zhì)層104。

ILD層106用于電分離且表征低介電系數(shù)k以使電容性耦合最小化??赏ㄟ^化學(xué)氣相沉積(CVD)、高密度等離子體CVD(HDP-CVD)、旋涂沉積、物理氣相沉積(PVD或濺鍍)或其它適合方法來形成ILD層106。ILD層106可包含氧化硅、氮氧化硅、低介電系數(shù)材料及/或其它適合電介質(zhì)。ILD層106可形成于柵極結(jié)構(gòu)103及鰭片結(jié)構(gòu)102上與柵極結(jié)構(gòu)103及鰭片結(jié)構(gòu)102周圍。

根據(jù)本發(fā)明的實施例,柵極結(jié)構(gòu)103包含第一分段103a及第二分段103b。第二分段103b位于第一分段103a上方且通過第一分段103a來與下伏鰭片結(jié)構(gòu)102及隔離構(gòu)件107分離。可使用相同材料或制程來形成柵極結(jié)構(gòu)103的第一分段103a及第二分段103b。在實施例中,第一分段103a夾置于電介質(zhì)側(cè)壁105a之間且第二分段103b夾置于電介質(zhì)側(cè)壁105b之間。在實施例中,電介質(zhì)側(cè)壁105a可為摻雜有III族或V族元素的氧化硅側(cè)壁(V族元素/摻雜物可包含砷(As)、磷(P)或銻(Sb),而III族摻雜物可包含硼(B))。電介質(zhì)側(cè)壁105a中的III族或V族元素的濃度在每立方厘米約1E19個原子到每立方厘米約1E22個原子的范圍內(nèi)。在實施例中,電介質(zhì)側(cè)壁105b可為摻雜有碳或氮的氧化硅側(cè)壁,碳或氮具有在每立方厘米約5E18個原子到每立方厘米約1E21個原子的范圍內(nèi)的濃度。

在一些實施例中,在對圖1A中的DUT 10的測試操作期間,將第一電壓施加到FinFET11A的源極區(qū)域,將第二電壓施加到FinFET 11A的襯底。換句話來說,F(xiàn)inFET的柵極區(qū)域是斷開的。或者,在對圖1A中的DUT 10的測試操作期間,將第一電壓施加到FinFET11A的漏極區(qū)域且將第二電壓施加到FinFET 11A的柵極區(qū)域。電流將從漏極區(qū)域通過溝道區(qū)域而流動到源極區(qū)域來產(chǎn)生熱量。另外,可通過FinFET 11A的p-n結(jié)(例如源極/漏極區(qū)域與襯底之間的結(jié))之間的電壓差來產(chǎn)生熱量。

在一些實施例中,熱晶片卡盤可用于加熱DUT。然而,熱晶片卡盤無法在有效時段內(nèi)加熱DUT。與熱晶片卡盤相比,可通過控制施加到FinFET的功率來快速調(diào)整FinFET的溫度以依更有效且更可靠的方式將DUT加熱到預(yù)定溫度。在一些實施例中,多晶硅加熱器可用于加熱DUT。然而,多晶硅加熱器的壽命、發(fā)熱穩(wěn)定性及溫度控制靈敏度不如本文中所描述的半導(dǎo)體裝置加熱器的壽命、發(fā)熱穩(wěn)定性及溫度控制靈敏度。流動通過多晶硅加熱器的電流將不可避免地劣化材料結(jié)構(gòu)完整性。然而,在本發(fā)明的實施例中,電流流動通過FinFET的金屬柵極、(例如)MOS裝置的溝道或p-n結(jié),因此,不會對本文中所提出的半導(dǎo)體裝置加熱器造成結(jié)構(gòu)損壞??深A(yù)期較長加熱器壽命。此外,半導(dǎo)體裝置的自加熱特性及外加功率與由自加熱特性產(chǎn)生的熱量之間的相關(guān)性可用于準確控制DUT的溫度。與多晶硅加熱器相比,F(xiàn)inFET歸因于其結(jié)構(gòu)限制而更穩(wěn)定可靠。另外,使用FinFET作為加熱器完全匹配FinFET CMOS制程且無額外工作量,其將減少制造成本。

參考圖式,圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的IC 2的示意圖。IC 2包含DUT 20及加熱器21、22、23、24。

DUT 20集成于IC 2中。在一些實施例中,DUT 20可為任何種類的半導(dǎo)體裝置,例如MOSFET、BJT、FinFET、電容器、電阻器、電感器或其組合。在不同溫度下測試DUT 20的特性(例如電流、電壓、可靠性、耐久性、響應(yīng)時間及其類似者)。IC 2可包含用于檢測DUT 20的溫度的傳感器(圖式中未示出)。

加熱器21、22、23及24定位于DUT 20的四側(cè)處以包圍DUT 20。加熱器21、22、23及24用于加熱DUT 20。可通過控制加熱器21、22、23、24來調(diào)整DUT 20的溫度??赏ㄟ^將加熱器21、22、23及24布置成包圍DUT 20來均勻加熱DUT 20。

每一加熱器21、22、23、24包含多個FinFET 21A。如圖2中所示出,每一加熱器21、22、23、24包含各自具有6個FinFET的3行FinFET組。可基于設(shè)計要求來改變FinFET的數(shù)目或布置。在一些實施例中,加熱器21、22、23、24可包含二極管、MOSFET、BJT或其組合。由FinFET產(chǎn)生的熱量取決于施加到FinFET的功率(例如電壓或電流)而變化。在一些實施例中,由FinFET提供的熱量基本上與施加到FinFET的功率成比例。施加到FinFET的功率越大,由FinFET產(chǎn)生的熱量將越多。在一些實施例中,對DUT 20的測試操作可包含以下步驟:(i)將功率施加到FinFET以產(chǎn)生熱量來加熱DUT 20;(ii)由傳感器檢查DUT 20是否在預(yù)定溫度下操作;(iii)如果DUT 20在預(yù)定溫度下操作,那么維持施加到FinFET的功率,否則,調(diào)整施加到FinFET的功率以改變DUT 20的溫度,直到DUT 20在預(yù)定溫度下操作為止;(iv)在預(yù)定溫度下測量DUT 20的特性;及(v)重復(fù)操作(i)到(iv)以在不同預(yù)定溫度下測量DUT 20的特性。

在一些實施例中,可由集成于IC 2中的控制電路(圖式中未示出)控制施加到FinFET的功率??刂齐娐愤B接到傳感器且接收有關(guān)DUT 20的溫度的信息。接著,控制電路基于從傳感器接收的信息來調(diào)整施加到FinFET的功率。在一些實施例中,可由IC 2外部的控制電路控制施加到FinFET的功率。

由于圖2中所示出的IC 2不包含位于加熱器21、22、23、24上方的導(dǎo)熱襯墊,所以通過加熱器21、22、23、24與DUT 20之間的電介質(zhì)層或空氣來將熱量從加熱器21、22、23、24傳遞到DUT 20。由于未使用導(dǎo)熱襯墊,所以IC 2的布線比圖1中所示出的IC 1的布線簡單且因此可減小IC 2的總面積。

在一些實施例中,在對圖2中的DUT 20的測試操作期間,將第一電壓施加到FinFET21A的源極區(qū)域,將第二電壓施加到FinFET 21A的襯底。換句話來說,F(xiàn)inFET的柵極區(qū)域是斷開的?;蛘撸趯D2中的DUT 20的測試操作期間,將第一電壓施加到FinFET 21A的漏極區(qū)域且將第二電壓施加到FinFET 21A的柵極區(qū)域。電流將從漏極區(qū)域通過溝道區(qū)域而流動到源極區(qū)域來產(chǎn)生熱量。另外,可通過FinFET 21A的p-n結(jié)(例如源極/漏極區(qū)域與襯底之間的結(jié))之間的電壓差來產(chǎn)生熱量。

在一些實施例中,熱晶片卡盤可用于加熱DUT。然而,熱晶片卡盤無法在有效時段內(nèi)加熱DUT。與熱晶片卡盤相比,可通過控制施加到FinFET的功率來快速調(diào)整FinFET的溫度以依更有效且更可靠的方式將DUT加熱到預(yù)定溫度。在一些實施例中,多晶硅加熱器可用于加熱DUT。然而,多晶硅加熱器的壽命、發(fā)熱穩(wěn)定性及溫度控制靈敏度不如本文中所描述的半導(dǎo)體裝置加熱器的壽命、發(fā)熱穩(wěn)定性及溫度控制靈敏度。流動通過多晶硅加熱器的電流將不可避免地劣化材料結(jié)構(gòu)完整性。然而,在本發(fā)明的實施例中,電流流動通過FinFET的金屬柵極、(例如)MOS裝置的溝道或p-n結(jié),因此,不會對本文中所提出的半導(dǎo)體裝置加熱器造成結(jié)構(gòu)損壞??深A(yù)期較長加熱器壽命。此外,半導(dǎo)體裝置的自加熱特性及外加功率與由自加熱特性產(chǎn)生的熱量之間的相關(guān)性可用于準確控制DUT的溫度。與多晶硅加熱器相比,F(xiàn)inFET歸因于其結(jié)構(gòu)限制而更穩(wěn)定可靠。另外,使用FinFET作為加熱器完全匹配FinFET CMOS制程且無額外工作量,其將減少制造成本。

參考圖式,圖3是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的IC 3的示意圖。IC 3包含DUT 30、加熱器31、32、33、34及導(dǎo)熱襯墊31B、31C、32B、32C、33B、33C、34B、34C。

DUT 30集成于IC 3中。在一些實施例中,DUT 30可為任何種類的半導(dǎo)體裝置,例如MOSFET、BJT、FinFET、電容器、電阻器、電感器或其組合。在不同溫度下測試DUT 30的特性(例如電流、電壓、可靠性、耐久性、響應(yīng)時間及其類似者)。IC 3可包含用于檢測DUT 30的溫度的傳感器(圖式中未示出)。

加熱器31、32、33及34定位于DUT 30的四側(cè)處以包圍DUT 30。加熱器31、32、33及34用于加熱DUT 30。可通過控制加熱器31、32、33、34來調(diào)整DUT 30的溫度??赏ㄟ^將加熱器31、32、33及34布置成包圍DUT 30來均勻加熱DUT 30。

每一加熱器31、32、33、34包含多個FinFET 31A。如圖3中所示出,每一加熱器31、32、33、34包含各自具有6個FinFET的3行FinFET組??苫谠O(shè)計要求來改變FinFET的數(shù)目或布置。在一些實施例中,加熱器31、32、33、34可包含二極管、MOSFET、BJT或其組合。由FinFET產(chǎn)生的熱量取決于施加到FinFET的功率(例如電壓或電流)而變化。在一些實施例中,由FinFET提供的熱量基本上與施加到FinFET的功率成比例。施加到FinFET的功率越大,由FinFET產(chǎn)生的熱量將越多。在一些實施例中,對DUT 30的測試操作可包含以下步驟:(i)將功率施加到FinFET以產(chǎn)生熱量來加熱DUT 30;(ii)由傳感器檢查DUT 30是否在預(yù)定溫度下操作;(iii)如果DUT 30在預(yù)定溫度下操作,那么維持施加到FinFET的功率,否則,調(diào)整施加到FinFET的功率以改變DUT 30的溫度,直到DUT 30在預(yù)定溫度下操作為止;(iv)在預(yù)定溫度下測量DUT 30的特性;及(v)重復(fù)操作(i)到(iv)以在不同預(yù)定溫度下測量DUT 30的特性。

在一些實施例中,可由集成于IC 3中的控制電路(圖式中未示出)控制施加到FinFET的功率。控制電路連接到傳感器且接收有關(guān)DUT 30的溫度的信息。接著,控制電路基于從傳感器接收的信息來調(diào)整施加到FinFET的功率。在一些實施例中,可由IC 3外部的控制電路控制施加到FinFET的功率。

導(dǎo)熱襯墊31B、32B、33B、34B分別定位于加熱器31、32、33、34上方。導(dǎo)熱襯墊31C、32C、33C、34C分別定位于DUT 30與加熱器31、32、33、34之間且包圍DUT 30。導(dǎo)熱襯墊31C、32C、33C、34C分別與導(dǎo)熱襯墊31B、32B、33B、34B連接。導(dǎo)熱襯墊31B、31C、32B、32C、33B、33C、34B、34C用于將由加熱器31、32、33、34產(chǎn)生的熱量傳輸?shù)紻UT 30。在一些實施例中,可通過電介質(zhì)層或空氣且通過導(dǎo)熱襯墊31B、32B、33B、34B來將由加熱器31、32、33、34產(chǎn)生的熱量從加熱器31、32、33、34傳遞到導(dǎo)熱襯墊31C、32C、33C、34C。導(dǎo)熱襯墊31B、31C、32B、32C、33B、33C、34B、34C由例如金屬、合金或其它適合材料的任何導(dǎo)熱材料制成。在一些實施例中,導(dǎo)熱襯墊31C、32C、33C、34C的材料可與導(dǎo)熱襯墊31B、32B、33B、34B的材料相同?;蛘撸瑢?dǎo)熱襯墊31C、32C、33C、34C的材料與導(dǎo)熱襯墊31B、32B、33B、34B的材料不同。由于導(dǎo)熱襯墊具有比加熱器31、32、33、34與DUT 30之間的電介質(zhì)層或空氣更高的傳熱系數(shù),所以導(dǎo)熱襯墊可促進傳熱,使得可更均勻快速地加熱DUT 30。

在一些實施例中,在對圖3中的DUT 30的測試操作期間,將第一電壓施加到FinFET31A的源極區(qū)域,將第二電壓施加到FinFET 31A的襯底。換句話來說,F(xiàn)inFET的柵極區(qū)域是斷開的?;蛘?,在對圖3中的DUT 30的測試操作期間,將第一電壓施加到FinFET 31A的漏極區(qū)域且將第二電壓施加到FinFET 31A的柵極區(qū)域。電流將從漏極區(qū)域通過溝道區(qū)域而流動到源極區(qū)域來產(chǎn)生熱量。另外,可通過FinFET 31A的p-n結(jié)(例如源極/漏極區(qū)域與襯底之間的結(jié))之間的電壓差來產(chǎn)生熱量。

在一些實施例中,熱晶片卡盤可用于加熱DUT。然而,熱晶片卡盤無法在有效時段內(nèi)加熱DUT。與熱晶片卡盤相比,可通過控制施加到FinFET的功率來快速調(diào)整FinFET的溫度以依更有效且更可靠的方式將DUT加熱到預(yù)定溫度。在一些實施例中,多晶硅加熱器可用于加熱DUT。然而,多晶硅加熱器的壽命、發(fā)熱穩(wěn)定性及溫度控制靈敏度不如本文中所描述的半導(dǎo)體裝置加熱器的壽命、發(fā)熱穩(wěn)定性及溫度控制靈敏度。流動通過多晶硅加熱器的電流將不可避免地劣化材料結(jié)構(gòu)完整性。然而,在本發(fā)明的實施例中,電流流動通過FinFET的金屬柵極、(例如)MOS裝置的溝道或p-n結(jié),因此,不會對本文中所提出的半導(dǎo)體裝置加熱器造成結(jié)構(gòu)損壞??深A(yù)期較長加熱器壽命。此外,半導(dǎo)體裝置的自加熱特性及外加功率與由自加熱特性產(chǎn)生的熱量之間的相關(guān)性可用于準確控制DUT的溫度。與多晶硅加熱器相比,F(xiàn)inFET歸因于其結(jié)構(gòu)限制而更穩(wěn)定可靠。另外,使用FinFET作為加熱器完全匹配FinFET CMOS制程且無額外工作量,其將減少制造成本。

鑒于上文,本發(fā)明的實施例提供穩(wěn)定可靠熱源來加熱待受測裝置以在不同溫度處準確測量裝置的特性。

本發(fā)明的實施例提供一種集成電路(IC)。所述IC包括待受測裝置及第一加熱器。所述第一加熱器定位于所述裝置的第一側(cè)處且提供熱量來控制所述裝置的溫度。所述第一加熱器包括半導(dǎo)體裝置,其具有第一摻雜區(qū)域及具有與所述第一摻雜區(qū)域的導(dǎo)電類型相反的導(dǎo)電類型的第二摻雜區(qū)域,所述第一摻雜區(qū)域與所述第二摻雜區(qū)域介接。

本發(fā)明的實施例提供一種半導(dǎo)體裝置。所述半導(dǎo)體裝置包括待受測裝置及第一組FinFET。所述第一組FinFET定位于所述裝置的第一側(cè)處來加熱所述裝置。通過施加到每一FinFET的功率來控制由所述第一組FinFET產(chǎn)生的熱量。

本發(fā)明的實施例提供一種用于控制裝置的溫度的方法。所述方法包括:提供所述裝置;及將第一組FinFET布置于所述裝置的第一側(cè)處來加熱所述裝置,其中通過施加到每一FinFET的功率來控制由所述第一組FinFET產(chǎn)生的熱量。

此外,不希望本揭示的范圍受限于本說明書中所描述的制程、機器、制造及物質(zhì)的組合物、方式、方法及步驟的特定實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于從本揭示的揭示內(nèi)容了解,可根據(jù)本揭示來利用目前既有或待后來開發(fā)的制程、機器、制造、物質(zhì)的組合物、方式、方法或步驟,其執(zhí)行基本上相同于本文中所描述的對應(yīng)實施例的功能或?qū)崿F(xiàn)基本上相同于本文中所描述的對應(yīng)實施例的結(jié)果。相應(yīng)地,希望隨附權(quán)利要求書在其范圍內(nèi)包含例如制程、機器、制造、物質(zhì)的組合物、方式、方法或步驟/操作。另外,每一項權(quán)利要求構(gòu)成單獨實施例,且各種權(quán)利要求及實施例的組合是在本揭示的范圍內(nèi)。

符號說明

1 集成電路(IC)

2 集成電路(IC)

3 集成電路(IC)

10 受測裝置(DUT)

11 加熱器

11A 鰭式場效晶體管(FinFET)

12 導(dǎo)熱襯墊

20 受測裝置(DUT)

21 加熱器

21A 鰭式場效晶體管(FinFET)

22 加熱器

23 加熱器

24 加熱器

30 受測裝置(DUT)

31 加熱器

31A 鰭式場效晶體管(FinFET)

31B 導(dǎo)熱襯墊

31C 導(dǎo)熱襯墊

32 加熱器

32B 導(dǎo)熱襯墊

32C 導(dǎo)熱襯墊

33 加熱器

33B 導(dǎo)熱襯墊

33C 導(dǎo)熱襯墊

34 加熱器

34B 導(dǎo)熱襯墊

34C 導(dǎo)熱襯墊

101 襯底

102 鰭片結(jié)構(gòu)

103 柵極結(jié)構(gòu)

103a 第一分段

103b 第二分段

104 高介電系數(shù)電介質(zhì)層

105a 電介質(zhì)側(cè)壁

105b 電介質(zhì)側(cè)壁

106 層間電介質(zhì)(ILD)層

107 隔離構(gòu)件

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