電子器件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種電子器件，包括：集成電路(IC)，包括例如至少一個MOS晶體管(TRN)；以及加熱裝置(SC)，被電耦合至所述至少一個晶體管的源極(S)半導(dǎo)電區(qū)域或漏極(D)半導(dǎo)電區(qū)域中的一個的至少兩個位點(diǎn)(ED1、ED2)并且被配置為引起至少一個電流(I)在所述位點(diǎn)之間流通。
【專利說明】
電子器件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型的實(shí)施例涉及一種電子器件，并且尤其是涉及對一個或多個集成結(jié)構(gòu)的有源區(qū)的加熱，該集成結(jié)構(gòu)特別是一個或多個晶體管，例如MOS晶體管。
【背景技術(shù)】
[0002]在特定應(yīng)用中，可能特別有利的是加熱MOS晶體管的有源區(qū)，特別是當(dāng)后者處于冷環(huán)境中或類似時，以改進(jìn)其在非常低的電壓應(yīng)用下的性能水平。
[0003]當(dāng)前，使用復(fù)雜的加熱系統(tǒng)來增加晶體管的環(huán)境溫度，特別是當(dāng)后者處于冷環(huán)境中時。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本公開的目的之一是提供一種電子器件。
[0005]根據(jù)本公開的一個方面，提供一種電子器件，包括:集成電路，包括至少一個集成結(jié)構(gòu)；以及加熱裝置，所述加熱裝置被電耦合至所述至少一個集成結(jié)構(gòu)的有源區(qū)的至少兩個位點(diǎn)，并且被配置成引起至少一個電流在所述位點(diǎn)之間流通。
[0006]優(yōu)選地，所述至少一個集成結(jié)構(gòu)為至少一個MOS晶體管，并且所述有源區(qū)為所述至少一個晶體管的源極半導(dǎo)電區(qū)域或漏極半導(dǎo)電區(qū)域中的一個區(qū)域。
[0007]優(yōu)選地，所述晶體管為NMOS晶體管。
[0008]優(yōu)選地，所述位點(diǎn)位于實(shí)質(zhì)上沿著在所述至少一個晶體管處的溝道的寬度的方向延伸的直線上。
[0009]優(yōu)選地，所述位點(diǎn)位于所述源極半導(dǎo)電區(qū)域內(nèi)。
[0010]優(yōu)選地，所述位點(diǎn)的數(shù)量等于兩個，并且所述兩個位點(diǎn)分別位于所述有源區(qū)的兩個端部的鄰近區(qū)域。
[0011]優(yōu)選地，所述位點(diǎn)的數(shù)量等于三個，第一位點(diǎn)被包括在兩個第二位點(diǎn)之間，并且所述加熱裝置被配置成引起兩個電流分別在所述第一位點(diǎn)與所述兩個第二位點(diǎn)之間流通。
[0012]優(yōu)選地，所述兩個第二位點(diǎn)分別位于所述有源區(qū)的兩個端部的鄰近區(qū)域，并且所述第一位點(diǎn)被定位成與所述兩個第二位點(diǎn)實(shí)質(zhì)上等距。
[0013]優(yōu)選地，所述加熱裝置包括:導(dǎo)電觸頭，分別被電耦合至所述位點(diǎn)；以及至少一個電流源，被配置成經(jīng)由相應(yīng)的觸頭而在所述位點(diǎn)中的一個位點(diǎn)處注入至少一個電流，所產(chǎn)生的一個或多個電流通過相應(yīng)的一個或多個導(dǎo)電觸頭而在另一個位點(diǎn)或其他位點(diǎn)處放電。
[0014]優(yōu)選地，放電每個電流的所述一個或多個觸頭被聯(lián)接至所述集成電路的接地線。
[0015]優(yōu)選地，所述加熱裝置配置成引起至少一個電流以至少一個電流脈沖的形式流通。
[0016]優(yōu)選地，所述加熱裝置是能控制的，并且所述器件進(jìn)一步包括控制裝置，所述控制裝置適于在所述集成結(jié)構(gòu)不操作時啟動所述加熱裝置。
[0017]優(yōu)選地，所述加熱裝置配置成引起至少一個電流經(jīng)由金屬線而分別在多個集成結(jié)構(gòu)中流通，所述金屬線在所述結(jié)構(gòu)之上延伸。
[0018]優(yōu)選地，所述加熱裝置屬于所述集成電路。
[0019]本公開的實(shí)施例提供了一種電子器件，使得能夠在處于冷環(huán)境中時容易地對晶體管的有源區(qū)進(jìn)行加熱。
【附圖說明】
[0020]通過非限制性實(shí)施例的具體的說明書的教導(dǎo)以及附圖，本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)和特征將變得顯而易見，附圖中:
[0021]-圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的電子器件的示意圖；
[0022]圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的對應(yīng)于圖1中的電子器件的電路圖；
[0023]圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的示例性電流源的電路圖；
[0024]圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的晶體管的示意圖；
[0025]圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的電子器件的示意圖；
[0026]圖6示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的電子器件的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]在圖1中，標(biāo)號DIS表不與集成電路IC完全整體形成的電子器件。
[0028]該電子器件在此包括集成結(jié)構(gòu)，特別是晶體管TRN，例如NMOS晶體管。
[0029]晶體管TRN常規(guī)包括源極半導(dǎo)電區(qū)域S、漏極半導(dǎo)電區(qū)域D以及柵極區(qū)域G。晶體管TRN的有源區(qū)在此通過隔離區(qū)域RIS(例如淺溝槽類型的)而與集成電路的其他部件隔離。
[0030]DIS器件還包括加熱裝置，該加熱裝置在此電耦合至晶體管TRN的源極半導(dǎo)電區(qū)域的兩個位點(diǎn)HH、ED2，并且在此配置成引起電流I在位點(diǎn)EDl與ED2之間流通。
[0031]更具體地，在該實(shí)施例中，加熱裝置包括電流源SC，該電流源一方面連接至接地極GND，而另一方面連接至第一位點(diǎn)EDl，例如通過導(dǎo)電觸頭CT0、位于集成電路第一金屬化水平的金屬化部分MTLl以及在位點(diǎn)EDl處電耦合至源極區(qū)域S的硅化物區(qū)(也即包括金屬硅化物的區(qū))。
[0032]加熱裝置還包括另一觸頭CT2，該觸頭在位點(diǎn)ED2處電耦合至源極區(qū)域S的硅化物區(qū)并且通過另一金屬化部分MTL2聯(lián)接至接地極GND。
[0033]為了提高加熱效率，有利地可在位點(diǎn)EDl與ED2之間布置非硅化物區(qū)，以便增加電阻RS的值。
[0034]在該示例性實(shí)施例中，電流源SC輸送電流I，該電流在源極半導(dǎo)電區(qū)域RS中在兩個位點(diǎn)EDl與ED2之間流通，再次在位點(diǎn)ED2處離開。
[0035]在這里描述的實(shí)例中，兩個位點(diǎn)EDl和ED2分別位于源極半導(dǎo)電區(qū)域的兩個端部的鄰近區(qū)域，并且連接它們的直線以基本上平行于晶體管TRN的溝道的寬度W的方式延伸。
[0036]在該圖1中，標(biāo)號RS表示源極半導(dǎo)電區(qū)域的電阻。
[0037]通過焦耳效應(yīng)，電流I的流通導(dǎo)致源極區(qū)域S的溫度的升高，并且該熱根據(jù)箭頭F傳播至晶體管TRN的所有有源區(qū)，通過其溝道區(qū)域而到達(dá)尤其是漏極半導(dǎo)電區(qū)域D。
[0038]圖2示出了對應(yīng)于圖1的電路圖。
[0039]更具體地，圖2示出了有電阻器RS體現(xiàn)的源極區(qū)域S，該電阻器的端子ED2連接至接地線GND并且其端子EDl通過電流源SC連接至接地線GND。
[0040]還應(yīng)當(dāng)注意到，在該實(shí)例中，電流源SC可通過由控制信號SCTRL控制的開關(guān)SW啟動。
[0041 ]換言之，電流源可被激活或去激活。
[0042]在該示例性實(shí)施例中，晶體管TRN的漏極D通過晶體管Rl連接至供電電壓Vdd，并且集成電路IC還包括連接至晶體管的柵極G的另一部分I以及連接至晶體管TRN的漏極的另一部分電路2.
[0043]因此可看到在此，集成電路IC的功能且尤其是晶體管TRN的功能絕不會通過添加可激活的電流源SC而改變。
[0044]通過添加處于集成電路IC內(nèi)部的電流源SC，指示僅僅略微改變了集成電路IC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0045]此外，當(dāng)MOS晶體管為NMOS晶體管時這實(shí)施起來特別簡單，這是因?yàn)榉薕S晶體管在正常運(yùn)行中通常連接至地面。
[0046]電流源還可處于集成電路外部。
[0047]當(dāng)晶體管TRN的有源區(qū)的溫度升高時，開關(guān)SW關(guān)閉并且電流源SC輸送電流I，該電流在源極半導(dǎo)電區(qū)域S中流通以放電至接地極GND。
[0048]在一段升溫時間之后，通過打開晶體管SW而去激活電流源SC，升溫時間可依據(jù)晶體管的環(huán)境而變。然后，在準(zhǔn)許晶體管在集成電路IC內(nèi)正常運(yùn)行之前，優(yōu)選地使晶體管的有源區(qū)的溫度變得均勻。
[0049]可在晶體管TRN升溫時同時準(zhǔn)許晶體管的運(yùn)行。然而，在這種情況下，由于源極區(qū)域S的兩端處的兩個不同電勢的存在，這可導(dǎo)致晶體管TRN的降級運(yùn)行。這個所述的降級運(yùn)行在特定應(yīng)用中是可接受的。
[0050]盡管可引起電流I在源極半導(dǎo)電區(qū)域中連續(xù)流通從而使晶體管的有源區(qū)的溫度升高，然而已觀察到通過引起電流脈沖流通而獲得了溫度的更有效提升，所述電流脈沖優(yōu)選為短脈沖，例如幾微秒量級，其可限制出現(xiàn)電迀移現(xiàn)象的風(fēng)險(xiǎn)。
[0051]此外，如圖3所示，可提供輸送電流I的脈沖列的示例性電流源SC。
[0052]更具體地，在該示例性實(shí)施例中，MOS晶體管4在其柵極上收到振蕩器OSC控制，從而從電壓發(fā)生器3以晶體管4的關(guān)閉和打開的速率輸送電流脈沖。
[0053]作為變型，如圖4示意性示出的，可規(guī)定加熱裝置不是在兩個位點(diǎn)而是在三個位點(diǎn)ED1、ED2、ED3處耦合至源極半導(dǎo)電區(qū)域。
[0054]并且在該實(shí)例中，第一位點(diǎn)EDl定位成與其他兩個位點(diǎn)ED2和ED3基本上等距，這兩個位點(diǎn)ED2和ED3分別位于兩個源極半導(dǎo)電端部S處。
[0055]三個位點(diǎn)ED1、ED2、ED3在此沿著直線DR基本上對齊，該直線以平行于晶體管TRN的溝道的寬度W的方式延伸。
[0056]電流源SC然后在第一位點(diǎn)EDl處注入電流I，并且該電流然后分裂成兩個基本上相同的電流1/2，它們分別在兩個端點(diǎn)ED2和ED3處放電至接地極GND。
[0057]這樣的布置還可限制出現(xiàn)電迀移現(xiàn)象的風(fēng)險(xiǎn)。
[0058]顯然，如圖5所示，可引起至少一個電流在集成電路IC的多個晶體管中流通。
[0059]在圖5中，模塊CEL1、CEL2、CEL3代表集成電路的小區(qū)(cell)，它們包括多個部件，其中的至少一個NMOS晶體管必須升溫。
[0060]器件DIS還包括集成在集成電路IC中的溫度管理單元MU，該溫度管理單元包括電流源SC、輸送控制信號SCTRL的控制裝置MC、以及溫度傳感器CPT。
[0061 ]第一金屬化部分MTLl穿過集成電路在小區(qū)CEL1-CEL3之上行進(jìn)，從而通過相應(yīng)的觸頭分別耦合至三個小區(qū)CEL1-CEL3的三個NMOS晶體管的第一位點(diǎn)EDI。
[0062]類似地，第二金屬化部分MTL2在集成電路IC中在小區(qū)CEL1-CEL3之上流通，從而分別電耦合至這三個晶體管的源極區(qū)域的三個位點(diǎn)Η)2。
[0063 ] 第三金屬化部分MTL3可傳遞供電電壓Vdd，用于正常運(yùn)行中的集成電路IC。
[0064]因此，當(dāng)這三個小區(qū)CEL1-CEL3的NMOS晶體管升溫時，小區(qū)SC在金屬化部分MTLl之上輸送電流I。所產(chǎn)生的電流然而在三個匪OS晶體管的位點(diǎn)EDl處注入，并且在金屬化部分MTL2處再次離開。
[0065]應(yīng)當(dāng)注意到在此，這三個金屬化部分有助于這些晶體管通過在它們內(nèi)流通的電流而升溫。
[0066]本實(shí)用新型不限于已描述的實(shí)施例而是包含其所有變型。
[0067]因此，如圖6所示，還可使PMOS晶體管TRP的源極半導(dǎo)電區(qū)域S升溫。
[0068]更具體地，電流源SC通過由信號SCTRL控制的開關(guān)SW而連接至有機(jī)區(qū)域S的第一位點(diǎn)HH，而源極區(qū)域的第二位點(diǎn)ED2要么連接至接地極GND要么通過也由控制信號SCTRL控制的另一開關(guān)SWl而連接至供電電壓Vdd。
[0069]集成電路4和5的其他部分分別連接至晶體管TRP的柵極G和漏極D。
[0070]當(dāng)晶體管TRP待升溫且其不在正常運(yùn)行時，信號SCTRL將開關(guān)SW置于其關(guān)閉位置并且切換開關(guān)SWl，使得第二位點(diǎn)ED2連接至接地極GND。
[0071]在這種情況下，通過類比于已在上文描述的內(nèi)容，電流I可在源極半導(dǎo)電區(qū)域中流通。
[0072]一旦加熱完成并且溫度已變得均勻，則可通過打開開關(guān)SW并且通過切換開關(guān)SWl將晶體管TRP置于其正常運(yùn)行模式中，使得此時，第二位點(diǎn)ED2聯(lián)接至供電電壓Vdd，對于PMOS晶體管而言通常是這種情況。
[0073]作為變型，可提供與圖2所示成對稱的設(shè)定，其中PMOS晶體管的源極區(qū)域的二極管ED2聯(lián)接至旨在在正常運(yùn)行下傳輸電壓Vdd的線。在這種情況下，在其中晶體管不運(yùn)行的情況下的升溫過程中，該線將聯(lián)接至接地極GND。
[0074]顯然，盡管上文已描述電流源SC的使用，還可構(gòu)想使用電壓發(fā)生器，該電壓發(fā)生器在源極或漏極的半導(dǎo)電區(qū)域的不同位點(diǎn)施加電勢差。
[0075]在其中目的是引起兩個電流在兩個位點(diǎn)EDl與ED2之間沿著相反方向連續(xù)流通的情況下，還可規(guī)定使用頭尾相接的兩個電流源或雙向電流源或者等同的一個或多個電壓發(fā)生器，從而限制出現(xiàn)電迀移現(xiàn)象的風(fēng)險(xiǎn)。
[0076]盡管上文已描述源極區(qū)域，然而還可使用相同的裝置來執(zhí)行MOS晶體管(無論是NOMS晶體管還是PMOS晶體管)的漏極區(qū)域的升溫，至少在集成電路內(nèi)提供通向地面的路徑(如果并未存在這樣的路徑的話)，用于在升溫過程中在晶體管的漏極中流通的電流的放電。
[0077]盡管上文描述的實(shí)施例已集中于MOS晶體管，然而可將該加熱原理應(yīng)用于任何集成結(jié)構(gòu)的任何有源區(qū)，所述集成結(jié)構(gòu)諸如例如為雙極晶體管、PN結(jié)、閘流晶體管等。
[0078]最后，無論用于集成結(jié)構(gòu)的基板的類型如何均適用本實(shí)用新型，無所述基板為例如塊體基板或者絕緣體上娃(silicon on insulator, SOI)類型且更特別是全耗盡絕緣體上硅(FDSOI)類型的基板。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電子器件，其特征在于，包括:集成電路(IC)，包括至少一個集成結(jié)構(gòu)(TRN);以及加熱裝置(SC)，所述加熱裝置被電耦合至所述至少一個集成結(jié)構(gòu)的有源區(qū)(S)的至少兩個位點(diǎn)(EDI，ED2)，并且被配置成引起至少一個電流(I)在所述位點(diǎn)之間流通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述至少一個集成結(jié)構(gòu)為至少一個MOS晶體管，并且所述有源區(qū)為所述至少一個晶體管的源極(S)半導(dǎo)電區(qū)域或漏極(D)半導(dǎo)電區(qū)域中的一個區(qū)域。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，其特征在于，所述晶體管為NMOS晶體管。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的器件，其特征在于，所述位點(diǎn)(ED1，ED2)位于實(shí)質(zhì)上沿著在所述至少一個晶體管處的溝道的寬度(W)的方向延伸的直線上。5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的器件，其特征在于，所述位點(diǎn)(ED1，ED2)位于所述源極半導(dǎo)電區(qū)域(S)內(nèi)。6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的器件，其特征在于，所述位點(diǎn)的數(shù)量等于兩個，并且所述兩個位點(diǎn)(ED1、ED2)分別位于所述有源區(qū)的兩個端部的鄰近區(qū)域。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述位點(diǎn)的數(shù)量等于三個，第一位點(diǎn)(EDl)被包括在兩個第二位點(diǎn)(ED2，ED3)之間，并且所述加熱裝置(SC)被配置成引起兩個電流(I/2、1/2)分別在所述第一位點(diǎn)(EDl)與所述兩個第二位點(diǎn)(ED2，ED3)之間流通。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的器件，其特征在于，所述兩個第二位點(diǎn)(ED2，ED3)分別位于所述有源區(qū)的兩個端部的鄰近區(qū)域，并且所述第一位點(diǎn)(EDl)被定位成與所述兩個第二位點(diǎn)(ED2，ED3)實(shí)質(zhì)上等距。9.根據(jù)權(quán)利要求中I至3中任一項(xiàng)所述的器件，其特征在于，所述加熱裝置包括:導(dǎo)電觸頭(CTl，CT2)，分別被電耦合至所述位點(diǎn)(EDI，ED2);以及至少一個電流源(SC)，被配置成經(jīng)由相應(yīng)的觸頭而在所述位點(diǎn)中的一個位點(diǎn)處注入至少一個電流(I)，所產(chǎn)生的一個或多個電流通過相應(yīng)的一個或多個導(dǎo)電觸頭而在另一個位點(diǎn)或其他位點(diǎn)處放電。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件，其特征在于，放電每個電流的一個或多個所述導(dǎo)電觸頭被聯(lián)接至所述集成電路的接地線(GND)。11.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的器件，其特征在于，所述加熱裝置(SC)配置成引起至少一個電流以至少一個電流脈沖的形式流通。12.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的器件，其特征在于，所述加熱裝置(SC)是能控制的，并且所述器件進(jìn)一步包括控制裝置(MC)，所述控制裝置適于在所述集成結(jié)構(gòu)不操作時啟動所述加熱裝置。13.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的器件，其特征在于，所述加熱裝置(SC)配置成引起至少一個電流經(jīng)由金屬線(MTLI，MTL2)而分別在多個集成結(jié)構(gòu)中流通，所述金屬線在所述結(jié)構(gòu)之上延伸。14.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的器件，其中，所述加熱裝置(SC)屬于所述集成電路(1C)。
【文檔編號】H01L29/78GK205428924SQ201520965124
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年11月26日
【發(fā)明人】P·加利, S·阿薩納西烏, J·里科茲, S·恩格爾斯
【申請人】意法半導(dǎo)體有限公司