本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法和檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件朝著更高的元件密度，以及更高集成度的方向發(fā)展。晶體管作為最基本的半導(dǎo)體器件目前正被廣泛應(yīng)用，因此隨著半導(dǎo)體器件的元件密度和集成度的提高，晶體管的尺寸也越來(lái)越小。

鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(finfet)的溝道凸出襯底表面形成鰭部，柵極覆蓋鰭部的頂面和側(cè)壁，從而使反型層形成在溝道各側(cè)上，可于電路的兩側(cè)控制電路的接通與斷開，能夠大幅改善電路控制，減少漏電流。此外，finfet這種3d架構(gòu)能夠提高finfet的集成度。然而，由于finfet的鰭部寬度較窄，也使得finfet的散熱成為一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。這就引起finfet的自加熱問(wèn)題，容易導(dǎo)致finfet的性能不穩(wěn)定。

然而，現(xiàn)有的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自加熱效應(yīng)很難檢測(cè)，半導(dǎo)體器件容易出現(xiàn)性能不穩(wěn)定的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法和檢測(cè)方法，能夠?qū)Π雽?dǎo)體結(jié)構(gòu)的熱效應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括：基底，所述基底包括鄰近的器件區(qū)和測(cè)試區(qū)；位于所述器件區(qū)的半導(dǎo)體器件；位于所述測(cè)試區(qū)基底表面的測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)，所述測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)包括：位于所述測(cè)試區(qū)基底表面的導(dǎo)熱柵介質(zhì)層；位于所述導(dǎo)熱柵介質(zhì)層上的測(cè)試柵極。

可選的，所述導(dǎo)熱柵介質(zhì)層的材料為高k介質(zhì)材料。

可選的，所述導(dǎo)熱柵介質(zhì)層的材料為氧化鉿、氧化鋯、氧化鉿硅、氧化 鑭、氧化鋯硅、氧化鈦、氧化鉭、氧化鋇鍶鈦、氧化鋇鈦、氧化鍶鈦或氧化鋁。

可選的，所述測(cè)試柵極為金屬柵極。

可選的，所述器件區(qū)包括位于測(cè)試區(qū)一側(cè)的第一器件區(qū)；所述半導(dǎo)體器件包括位于所述第一器件區(qū)的第一器件；所述第一器件包括：位于第一器件區(qū)表面的第一柵極結(jié)構(gòu)，所述第一柵極結(jié)構(gòu)包括：位于第一器件區(qū)基底表面的第一柵介質(zhì)層和位于所述第一柵介質(zhì)層上的第一柵極；所述測(cè)試柵極的材料與所述第一柵極的材料相同，所述導(dǎo)熱柵介質(zhì)層的材料與所述第一柵介質(zhì)層的材料相同。

可選的，所述器件區(qū)包括分別位于測(cè)試區(qū)兩側(cè)的第一器件區(qū)和第二器件區(qū)；所述半導(dǎo)體器件包括：位于所述第一器件區(qū)的第一器件；位于所述第二器件區(qū)的第二器件；所述第一器件包括：位于所述第一器件區(qū)基底上的第一柵極結(jié)構(gòu)；位于所述第一柵極結(jié)構(gòu)和測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)之間基底中的第一源區(qū)；所述第二器件包括：位于所述第二器件區(qū)基底上的第二柵極結(jié)構(gòu)；位于所述第二柵極結(jié)構(gòu)和測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)之間基底中的第二源區(qū)；所述第一源區(qū)、第二源區(qū)和測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)形成第三器件。

可選的，所述第一柵極結(jié)構(gòu)包括：位于所述第一器件區(qū)基底上的第一柵介質(zhì)層；位于所述第一柵介質(zhì)層上的第一功函數(shù)層；位于所述第一功函數(shù)層上的第一柵極；所述第二柵極結(jié)構(gòu)包括：位于所述第二器件區(qū)基底上的第二柵介質(zhì)層；位于所述第二柵介質(zhì)層上的第二功函數(shù)層；位于所述第二功函數(shù)層上的第二柵極；所述第一功函數(shù)層與第二功函數(shù)層的類型相同；所述測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)還包括：位于所述導(dǎo)熱柵介質(zhì)層上的測(cè)試功函數(shù)層，測(cè)試功函數(shù)層與所述第一功函數(shù)層和第二功函數(shù)層的類型不同。

可選的，所述第一器件為nmos晶體管，所述第二器件為nmos晶體管；所述第一功函數(shù)層和第二功函數(shù)層的材料為鈦鋁合金；所述測(cè)試功函數(shù)層的材料為氮化鈦或氮氧化鈦。

可選的，所述第一器件和第二器件的閾值電壓在0.1v～0.4v的范圍內(nèi)；所述第三器件的閾值電壓在0.8v～1.5v的范圍內(nèi)。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法，包括：提供半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括：基底，所述基底包括鄰近的器件區(qū)和測(cè)試區(qū)；位于所述器件區(qū)的半導(dǎo)體器件；位于所述測(cè)試區(qū)基底表面的測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)，所述測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)包括：位于所述測(cè)試區(qū)基底表面的導(dǎo)熱柵介質(zhì)層；位于所述導(dǎo)熱柵介質(zhì)層上的測(cè)試柵極，所述測(cè)試柵極包括相對(duì)的第一端部和第二端部；使所述半導(dǎo)體器件工作；對(duì)所述測(cè)試柵極第一端部和第二端部施加不同的電平；檢測(cè)所述測(cè)試柵極的電阻率；通過(guò)測(cè)試柵極的電阻率，獲取測(cè)試柵極的溫度。

可選的，所述器件區(qū)還包括分別位于測(cè)試區(qū)兩側(cè)的第一器件區(qū)和第二器件區(qū)；所述半導(dǎo)體器件包括：位于所述第一器件區(qū)的第一器件；位于所述第二器件區(qū)的第二器件；所述第一器件包括：位于所述第一器件區(qū)基底上的第一柵極結(jié)構(gòu)；位于所述第一柵極結(jié)構(gòu)和測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)之間基底中的第一源區(qū)；所述第二器件包括：位于所述第二器件區(qū)基底上的第二柵極結(jié)構(gòu)；位于所述第二柵極結(jié)構(gòu)和測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)之間基底中的第二源區(qū)；所述第一源區(qū)、第二源區(qū)和測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)形成第三器件；對(duì)所述測(cè)試柵極的第一端部和第二端部施加不同的電平的步驟中，使測(cè)試柵極第一端部與第一源區(qū)和第二源區(qū)的電勢(shì)差均小于第三器件的閾值電壓；使測(cè)試柵極第二端部與第一源區(qū)和第二源區(qū)的電勢(shì)差均小于第三器件的閾值電壓。

可選的，對(duì)所述測(cè)試柵極第一端部和第二端部施加不同的電平的步驟中，使測(cè)試柵極第一端部與第一源區(qū)和第二源區(qū)的電勢(shì)差均小于0.8v；使測(cè)試柵極第二端部與第一源區(qū)和第二源區(qū)的電勢(shì)差均小于0.8v。

可選的，所述第一源區(qū)所加電平為0.65v～1v；所述第二源區(qū)所加電平為0.65v～1v；所述測(cè)試柵極第一端與第二端之間所加電勢(shì)差為0.65v～1v。

可選的，使所述半導(dǎo)體器件正常工作的步驟包括：使所述第一源區(qū)和第二源區(qū)接相同的電平。

可選的，檢測(cè)所述測(cè)試柵極的電阻率的步驟包括：檢測(cè)測(cè)試柵極第一端部和第二端部之間的電勢(shì)差；檢測(cè)通過(guò)所述測(cè)試柵極的電流。

此外，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：形成基底，所 述基底包括鄰近的器件區(qū)和測(cè)試區(qū)；在所述器件區(qū)形成半導(dǎo)體器件；在所述測(cè)試區(qū)基底表面形成測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)，形成所述測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)的步驟包括：在所述測(cè)試區(qū)基底表面形成導(dǎo)熱柵介質(zhì)層；在所述導(dǎo)熱柵介質(zhì)層上形成測(cè)試柵極。

可選的，所述測(cè)試柵極的材料為金屬。

可選的，所述導(dǎo)熱柵介質(zhì)層的材料為高k介質(zhì)材料。

可選的，所述器件區(qū)包括分別位于測(cè)試區(qū)兩側(cè)的第一器件區(qū)和第二器件區(qū)；所述半導(dǎo)體器件包括：位于所述第一器件區(qū)的第一器件和位于第二器件區(qū)的第二器件；所述第一器件包括第一功函數(shù)層，所述第二器件包括第二功函數(shù)層；所述測(cè)試柵結(jié)構(gòu)還包括：位于所述導(dǎo)熱柵介質(zhì)層上的測(cè)試功函數(shù)層；所述第一功函數(shù)層與第二功函數(shù)層的類型相同；所述測(cè)試功函數(shù)層與第一功函數(shù)層和第二功函數(shù)層的類型不同。

可選的，形成所述半導(dǎo)體器件和形成所述測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)的步驟包括：在所述基底表面形成柵介質(zhì)層；在所述柵介質(zhì)層上形成初始功函數(shù)材料層；去除測(cè)試區(qū)柵介質(zhì)層上的初始功函數(shù)材料層，保留第一器件區(qū)和第二器件區(qū)柵介質(zhì)層上的初始功函數(shù)材料層，形成初始功函數(shù)層；在測(cè)試區(qū)柵介質(zhì)層和所述初始功函數(shù)層上形成測(cè)試功函數(shù)材料層；去除所述初始功函數(shù)層上的測(cè)試功函數(shù)材料層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括位于測(cè)試區(qū)基底上的測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)，所述測(cè)試區(qū)鄰近所述器件區(qū)。所述半導(dǎo)體器件在工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熱量，半導(dǎo)體器件產(chǎn)生的熱量會(huì)傳遞到所述測(cè)試區(qū)基底，進(jìn)一步傳遞到測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)。所述測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)熱柵介質(zhì)層和測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)熱柵介質(zhì)層為導(dǎo)熱材料，從而所述半導(dǎo)體器件產(chǎn)生的熱量能夠傳遞到測(cè)試柵極，使測(cè)試柵極的溫度升高。測(cè)試柵極的電阻率會(huì)隨著測(cè)試柵極溫度的變化而變化。此外，當(dāng)熱傳遞達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，測(cè)試柵極的溫度與所述器件區(qū)半導(dǎo)體器件的溫度相等。從而可以通過(guò)測(cè)量測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)的電阻率得出測(cè)試柵極的溫度，進(jìn)而得出半導(dǎo)體器件的溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體器件熱效應(yīng)的檢測(cè)。對(duì)半 導(dǎo)體器件熱效應(yīng)的檢測(cè)能夠?qū)Π雽?dǎo)體器件進(jìn)行監(jiān)控，防止溫度過(guò)高使半導(dǎo)體器件性能不穩(wěn)定。

本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法中，能夠通過(guò)對(duì)所述測(cè)試柵極的第一端部和第二端部施加不同的電壓，使所述測(cè)試柵極內(nèi)產(chǎn)生電流，從而對(duì)測(cè)試柵極的電阻率進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)而可以通過(guò)測(cè)量測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)的電阻率得出測(cè)試柵極的溫度，進(jìn)而得出半導(dǎo)體器件的溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體器件熱效應(yīng)的檢測(cè)，防止溫度過(guò)高使半導(dǎo)體器件性能不穩(wěn)定。

本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法中，在所述測(cè)試區(qū)基底表面形成測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)，所述測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)熱柵介質(zhì)層和測(cè)試柵極。所述半導(dǎo)體器件在正常工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熱量，半導(dǎo)體器件產(chǎn)生的熱量會(huì)傳遞到所述測(cè)試柵極。所述測(cè)試柵極的電阻率隨溫度的變化而變化，可以通過(guò)測(cè)量所述測(cè)試柵極的電阻率，得到測(cè)試柵極的溫度，進(jìn)而得出半導(dǎo)體器件的溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體器件熱效應(yīng)的檢測(cè)，防止溫度過(guò)高使半導(dǎo)體器件性能不穩(wěn)定。

附圖說(shuō)明

圖1和圖2本發(fā)明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3至圖7是本發(fā)明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法一實(shí)施例各步驟的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)有的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)存在諸多問(wèn)題，例如：半導(dǎo)體器件在工作時(shí)容易產(chǎn)生性能不穩(wěn)定的問(wèn)題。

現(xiàn)結(jié)合一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，分析所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的熱效應(yīng)難以檢測(cè)的原因：

所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)由多個(gè)finfet形成。finfet的溝道凸出襯底表面，形成鰭部。3d架構(gòu)的所述finfet的鰭部寬度很小，產(chǎn)生的熱量很難擴(kuò)散。然而finfet之間沒(méi)有對(duì)finfet溫度進(jìn)行檢測(cè)的結(jié)構(gòu)，因此，很難對(duì)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的熱效應(yīng)進(jìn)行檢控，因此，容易使半導(dǎo)體器件性能不穩(wěn)定。

為解決所述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：

基底，所述基底包括鄰近的器件區(qū)和測(cè)試區(qū)；位于所述器件區(qū)的半導(dǎo)體 器件；位于所述測(cè)試區(qū)基底表面的測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)，所述測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)包括：位于所述測(cè)試區(qū)基底表面的導(dǎo)熱柵介質(zhì)層，所述導(dǎo)熱柵介質(zhì)層為導(dǎo)熱材料；位于所述導(dǎo)熱柵介質(zhì)層上的測(cè)試柵極，所述測(cè)試柵極為導(dǎo)體。

其中，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括位于測(cè)試區(qū)基底上的測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)，所述測(cè)試區(qū)鄰近所述器件區(qū)。所述半導(dǎo)體器件在工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熱量，半導(dǎo)體器件產(chǎn)生的熱量會(huì)傳遞到所述測(cè)試區(qū)基底，進(jìn)一步傳遞到測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)。所述測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)熱柵介質(zhì)層和測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)熱柵介質(zhì)層為導(dǎo)熱材料，從而所述半導(dǎo)體器件產(chǎn)生的熱量能夠傳遞到測(cè)試柵極，使測(cè)試柵極的溫度升高。測(cè)試柵極的電阻率會(huì)隨著測(cè)試柵極溫度的變化而變化。此外，當(dāng)熱傳遞達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，測(cè)試柵極的溫度與所述器件區(qū)半導(dǎo)體器件的溫度相等。從而可以通過(guò)測(cè)量測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)的電阻率得出測(cè)試柵極的溫度，進(jìn)而得出半導(dǎo)體器件的溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體器件熱效應(yīng)的檢測(cè)。對(duì)半導(dǎo)體器件熱效應(yīng)的檢測(cè)能夠?qū)Π雽?dǎo)體器件進(jìn)行監(jiān)控，防止溫度過(guò)高使半導(dǎo)體器件性能不穩(wěn)定。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1和圖2是本發(fā)明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1的俯視圖，圖1是圖2沿1-1’方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括：基底，所述基底包括鄰近的器件區(qū)和測(cè)試區(qū)a；位于所述器件區(qū)的半導(dǎo)體器件；位于所述測(cè)試區(qū)a基底表面的測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)，所述測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)包括：位于所述測(cè)試區(qū)a基底表面的導(dǎo)熱柵介質(zhì)層110，；位于所述導(dǎo)熱柵介質(zhì)層110上的測(cè)試柵極130。

需要說(shuō)明的是，finfet的溝道凸出襯底表面，形成鰭部。3d架構(gòu)的finfet的鰭部寬度很小，產(chǎn)生的熱量很難擴(kuò)散，容易使finfet的溫度升高，增加finfet內(nèi)晶格震動(dòng)，從而引起finfet性能的不穩(wěn)定性。因此，本實(shí)施例以檢測(cè)finfet產(chǎn)生的熱效應(yīng)為例進(jìn)行說(shuō)明。但是，本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還可以用于檢測(cè)平面晶體管的熱效應(yīng)。

以下結(jié)合附圖1和2對(duì)本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)做詳細(xì)說(shuō)明。

本實(shí)施例中，所述基底包括：襯底101；位于襯底101上的多個(gè)鰭部102， 所述鰭部102用于形成晶體管溝道；位于所述襯底101表面的隔離結(jié)構(gòu)103，所述隔離結(jié)構(gòu)103覆蓋所述鰭部102部分側(cè)壁，所述隔離結(jié)構(gòu)102用于實(shí)現(xiàn)相鄰鰭部102之間的電絕緣。在其他實(shí)施例中，所述基底還可以包括：位于所述襯底表面的氧化層。

本實(shí)施例中，多個(gè)鰭部102平行排列。

本實(shí)施例中，所述襯底101和所述鰭部102的材料相同。具體的，所述襯底和所述鰭部的材料為硅。

本實(shí)施例中，所述隔離結(jié)構(gòu)103的材料為氧化硅。在其他實(shí)施例中，所述隔離結(jié)構(gòu)的材料還可以為氮化硅。

本實(shí)施例中，所述器件區(qū)包括分別位于測(cè)試區(qū)a兩側(cè)的第一器件區(qū)b1和第二器件區(qū)b2。在其他實(shí)施例中，所述器件區(qū)還可以只包括位于所述測(cè)試區(qū)一側(cè)的第一器件區(qū)或第二器件區(qū)。

本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體器件包括：位于所述第一器件區(qū)b1的第一器件和位于第二器件區(qū)b2的第二器件。

本實(shí)施例中。所述第一器件和第二器件相同。在其他實(shí)施例中，所述第一器件和第二器件還可以不相同。

本實(shí)施例中，所述第一器件和第二器件均為mos管，且均為nmos晶體管。在其他實(shí)施例中，所述第一器件和第二器件還可以為pmos晶體管或二極管。

本實(shí)施例中，所述第一器件包括：位于基底表面的第一柵極結(jié)構(gòu)；位于所述第一柵極結(jié)構(gòu)鄰近所述測(cè)試區(qū)a的第一源區(qū)141；位于所述第一柵極結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離所述第一源區(qū)141一側(cè)的第一漏區(qū)151。

本實(shí)施例中，所述第一器件為nmos晶體管，所述第一源區(qū)141和第一漏區(qū)151中具有n型摻雜離子。具體的，所述n摻雜離子為磷離子。在其他實(shí)施例中，所述第一器件也可以為pmos管，所述第一源區(qū)和第一漏區(qū)的摻雜離子為b離子。

本實(shí)施例中，為減小溝道漏電流，所述第一源區(qū)141和第一漏區(qū)151為 外延的硅鍺層。在其他實(shí)施例中，所述第一源區(qū)和第一漏區(qū)還可以為位于基底內(nèi)的硅層。

本實(shí)施例中，所述第一柵極結(jié)構(gòu)包括：位于鰭部102表面的第一柵介質(zhì)層111；位于所述第一柵介質(zhì)層上的第一柵極131。

所述第一柵介質(zhì)層111用于實(shí)現(xiàn)第一柵極131與鰭部102之間的電絕緣，減少漏電。所述第一柵極131用于控制第一柵極131下方的溝道。

本實(shí)施例中，所述第一柵極結(jié)構(gòu)橫跨多個(gè)所述鰭部102，形成沿垂直于鰭部102排列的多個(gè)第一晶體管。

本實(shí)施例中，所述第一柵介質(zhì)層111的材料為高k介質(zhì)材料，高k介質(zhì)材料的介電常數(shù)大于3.9，能夠提高晶體管的集成度。具體的，第一柵介質(zhì)層111的材料為氮化鈦或氮化鉭。

本實(shí)施例中，所述第一柵極131為金屬柵極，具體的，所述第一柵極131的材料為銅。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中，為了控制所述第一器件的閾值電壓，所述第一柵極結(jié)構(gòu)還包括：位于第一柵介質(zhì)層111表面的第一功函數(shù)層121。

本實(shí)施例中，所述第一器件為nmos晶體管，所述第一功函數(shù)層121為n型功函數(shù)層。具體的，所述第一功函數(shù)層121的材料為鈦鋁合金。

本實(shí)施例中，所述第一器件的閾值電壓在0.1v～0.4v的范圍內(nèi)。

所述第二器件包括：位于基底表面的第二柵極結(jié)構(gòu)；位于所述第二柵極結(jié)構(gòu)鄰近所述測(cè)試區(qū)a的第二源區(qū)142；位于所述第二柵極結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離所述第二源區(qū)142一側(cè)的第二漏區(qū)152。

本實(shí)施例中，所述第二柵極結(jié)構(gòu)橫跨多個(gè)所述鰭部102，形成沿垂直于鰭部102排列的多個(gè)第二晶體管。

本實(shí)施例中，所述第二器件為nmos晶體管，所述第二源區(qū)142和第二漏區(qū)152中具有n型摻雜離子。具體的，所述n摻雜離子為磷離子。其他實(shí)施例中，所述第二器件還可以為pmos管，所述第二源區(qū)和第二漏區(qū)的摻雜離子為硼離子。

本實(shí)施例中，所述第一器件和第二器件為nmos晶體管，為減小溝道漏電流，所述第二源區(qū)142和第二漏區(qū)152為外延的硅鍺層。在其他實(shí)施例中，所述第一器件和第二器件為pmos晶體管，所述第二源區(qū)和第二漏區(qū)可以為外延的碳硅層；此外，所述第二源區(qū)和第二漏區(qū)還可以為位于基底內(nèi)的硅層。

需要說(shuō)明的是，晶體管源區(qū)是晶體管工作時(shí)產(chǎn)生熱量的熱源，因此，本實(shí)施例中，所述測(cè)試區(qū)a位于所述第一源區(qū)141和第二源區(qū)151之間。

本實(shí)施例中，所述第二柵極結(jié)構(gòu)包括：位于鰭部102表面的第二柵介質(zhì)層112；位于所述第二柵介質(zhì)層112上的第二柵極132。

所述第二柵介質(zhì)層112用于實(shí)現(xiàn)第二柵極132與鰭部102之間的電絕緣，減少漏電。所述第二柵極132用于控制第二柵極132下方的溝道。

本實(shí)施例中，所述第二柵介質(zhì)層112的材料為高k介質(zhì)材料，高k介質(zhì)材料的介電常數(shù)大于3.9，能夠提高晶體管的集成度。具體的，第二柵介質(zhì)層112的材料為氧化鉿、氧化鋯、氧化鉿硅、氧化鑭、氧化鋯硅、氧化鈦、氧化鉭、氧化鋇鍶鈦、氧化鋇鈦、氧化鍶鈦或氧化鋁。在其他實(shí)施例中，所述第二柵介質(zhì)層的材料還可以為氧化硅。

本實(shí)施例中，所述第二柵極132為金屬柵極，具體的，所述第二柵極132的材料為銅、鎢、鋁或銀。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中，為了控制所述第二器件的閾值電壓，所述第二柵極結(jié)構(gòu)還包括：位于第二柵介質(zhì)層112表面的第二功函數(shù)層122。

本實(shí)施例中，所述第二器件為nmos晶體管，所述第二功函數(shù)層122為n型功函數(shù)層。具體的，所述第二功函數(shù)層122的材料為鈦鋁合金。

本實(shí)施例中，所述第二器件的閾值電壓在0.1v～0.4v的范圍內(nèi)。

本實(shí)施例中，所述測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)包括：位于所述測(cè)試區(qū)a基底表面的導(dǎo)熱柵介質(zhì)層110；位于所述導(dǎo)熱柵介質(zhì)層110上的測(cè)試柵極130。

所述導(dǎo)熱柵介質(zhì)層110用于實(shí)現(xiàn)所述測(cè)試柵極130與鰭部102之間的電絕緣，防止所述測(cè)試柵極130與鰭部102之間形成導(dǎo)電通路，提高檢測(cè)的精確度。

所述測(cè)試柵極110用于對(duì)所述半導(dǎo)體器件的熱效應(yīng)進(jìn)行測(cè)量。

本實(shí)施例中，所述導(dǎo)熱柵介質(zhì)層110的材料與第一柵介質(zhì)層111和第二柵介質(zhì)層112的材料相同。所述導(dǎo)熱柵介質(zhì)層110的材料為高k介質(zhì)材料。具體的，所述熱柵介質(zhì)層110的材料為氧化鉿、氧化鋯、氧化鉿硅、氧化鑭、氧化鋯硅、氧化鈦、氧化鉭、氧化鋇鍶鈦、氧化鋇鈦、氧化鍶鈦或氧化鋁。高k介質(zhì)材料具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，對(duì)半導(dǎo)體器件的損耗小，能夠使所述測(cè)試柵極130與半導(dǎo)體器件的溫度更接近，從而使測(cè)試更精確。此外，與第一柵介質(zhì)層111和第二柵介質(zhì)層112具有相同材料的導(dǎo)熱柵介質(zhì)層110能夠與形成第一柵介質(zhì)層111和第二柵介質(zhì)層112的制程匹配，從而簡(jiǎn)化制備工藝。在其他實(shí)施例中，所述導(dǎo)熱柵介質(zhì)層的材料還可以為氧化硅。

本實(shí)施例中，所述測(cè)試柵極110的材料與第一柵極131和第二柵極132的材料相同，所述測(cè)試柵極110為金屬柵極。金屬柵極具有很好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，且金屬柵極的電阻率與溫度變化的規(guī)律比較簡(jiǎn)單，有利于進(jìn)行測(cè)量和溫度計(jì)算，此外，還能夠與形成第一柵極131和第二柵極132的制程匹配，從而簡(jiǎn)化制備工藝。具體的，所述測(cè)試柵極110的材料為銅。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中，所述測(cè)試柵極130的電阻率隨溫度的升高而增加，因此，可以通過(guò)測(cè)量所述測(cè)試柵極130的電阻率得到測(cè)試柵極130的溫度，從而得到所述半導(dǎo)體器件的溫度。

還需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中，所述測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)130位于第一源區(qū)141和第二源區(qū)142之間，因此，所述第一源區(qū)141、第二源區(qū)142和所述測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)130形成第三器件。所述第三器件是由第一器件的第一源區(qū)141和第二器件的第二源區(qū)142形成的，因此，所述第三器件的類型與第一器件和第二器件相同，具體的，所述第三器件為nmos管。

當(dāng)在所述測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)130上施加電壓時(shí)，容易導(dǎo)致所述測(cè)試柵極130下方鰭部102中的溝道導(dǎo)通，影響所述半導(dǎo)體器件的正常工作。因此，為使所述第三器件不容易導(dǎo)通，則需要提高第三器件的閾值電壓。

具體的，本實(shí)施例中，所述第三器件的閾值電壓在0.8v～1.5v的范圍內(nèi)。

本實(shí)施例中，為提高所述第三器件的閾值電壓，所述測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)還包 括：位于所述導(dǎo)熱柵介質(zhì)層110上的測(cè)試功函數(shù)層120，所述測(cè)試功函數(shù)層120的類型與所述第一功函數(shù)層121和第二功函數(shù)層122的類型不同。與所述第一功函數(shù)層121和第二功函數(shù)層122不同類型的測(cè)試功函數(shù)層120能夠提高第三器件的閾值電壓，降低所述第三器件導(dǎo)通的幾率，從而提高測(cè)試結(jié)果的精確度。

本實(shí)施例中，所述第一功函數(shù)層121和第二功函數(shù)層122為n型功函數(shù)層，所述測(cè)試功函數(shù)層120為p型功函數(shù)層。具體的，所述測(cè)試功函數(shù)層120的材料為氮化鈦，氮化鈦具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性，能夠提高測(cè)試的精確度。

綜上，本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括位于測(cè)試區(qū)基底上的測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)，所述測(cè)試區(qū)鄰近所述器件區(qū)。所述半導(dǎo)體器件在工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熱量，半導(dǎo)體器件產(chǎn)生的熱量會(huì)傳遞到所述測(cè)試區(qū)基底，進(jìn)一步傳遞到測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)。所述測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)熱柵介質(zhì)層和測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)熱柵介質(zhì)層為導(dǎo)熱材料，從而所述半導(dǎo)體器件產(chǎn)生的熱量能夠傳遞到測(cè)試柵極，使測(cè)試柵極的溫度升高。測(cè)試柵極的電阻率會(huì)隨著測(cè)試柵極溫度的變化而變化。此外，當(dāng)熱傳遞達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，測(cè)試柵極的溫度與所述器件區(qū)半導(dǎo)體器件的溫度相等。從而可以通過(guò)測(cè)量測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)的電阻率得出測(cè)試柵極的溫度，進(jìn)而得出半導(dǎo)體器件的溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體器件熱效應(yīng)的檢測(cè)。對(duì)半導(dǎo)體器件熱效應(yīng)的檢測(cè)能夠?qū)Π雽?dǎo)體器件進(jìn)行監(jiān)控，防止溫度過(guò)高使半導(dǎo)體器件性能不穩(wěn)定。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法的實(shí)施例，包括：

步驟s1，提供上述實(shí)施例所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括：基底，所述基底包括鄰近的器件區(qū)和測(cè)試區(qū)；位于所述器件區(qū)的半導(dǎo)體器件；位于所述測(cè)試區(qū)基底表面的測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)，所述測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)包括：位于所述測(cè)試區(qū)基底表面的導(dǎo)熱柵介質(zhì)層；位于所述導(dǎo)熱柵介質(zhì)層上的測(cè)試柵極，所述測(cè)試柵極包括相對(duì)的第一端部和第二端部；

步驟s2，使所述半導(dǎo)體器件工作；

步驟s3，對(duì)所述測(cè)試柵極的第一端部和第二端部施加不同的電平；

步驟s4，檢測(cè)所述測(cè)試柵極的電阻率；

步驟s5，通過(guò)測(cè)試柵極的電阻率，獲取測(cè)試柵極的溫度。

本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與上一實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)相同，在此不多做贅述。

以下結(jié)合附圖對(duì)所述檢測(cè)方法做詳細(xì)說(shuō)明。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖2，執(zhí)行步驟s1，提供上述實(shí)施例所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括：基底，所述基底包括鄰近的器件區(qū)和測(cè)試區(qū)；位于所述器件區(qū)的半導(dǎo)體器件；位于所述測(cè)試區(qū)基底表面的測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)，所述測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)包括：位于所述測(cè)試區(qū)基底表面的導(dǎo)熱柵介質(zhì)層；位于所述導(dǎo)熱柵介質(zhì)層上的測(cè)試柵極130，所述測(cè)試柵極130包括相對(duì)的第一端部1和第二端部2。

所述第一端部1和第二端部2用于接不同的電平，從而使所述測(cè)試柵極130中產(chǎn)生電流。本實(shí)施例中，所述第一端部1和第二端部2的連線垂直于所述鰭部102。

本實(shí)施例中，所述器件區(qū)還包括分別位于測(cè)試區(qū)兩側(cè)的第一器件區(qū)和第二器件區(qū)；所述半導(dǎo)體器件包括：位于所述第一器件區(qū)的第一器件；位于所述第二器件區(qū)的第二器件；所述第一器件包括：位于所述第一器件區(qū)基底上的第一柵極結(jié)構(gòu)；位于所述第一柵極結(jié)構(gòu)和測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)之間基底中的第一源區(qū)141；所述第二器件包括：位于所述第二器件區(qū)基底上的第二柵極結(jié)構(gòu)；位于所述第二柵極結(jié)構(gòu)和測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)之間基底中的第二源區(qū)142；所述第一源區(qū)141、第二源區(qū)142和測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)形成第三器件。

本實(shí)施例中，所述第一器件還包括位于所述第一柵極結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離第一源區(qū)141一側(cè)基底中的第一漏區(qū)151；所述第二器件還包括位于所述第二柵極結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離第二源區(qū)142一側(cè)基底中的第二漏區(qū)152。

本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體器件包括分別位于所述測(cè)試柵極130兩側(cè)的第一器件和第二器件。且所述第一器件和第二器件均為n型半導(dǎo)體。

執(zhí)行步驟s2，使所述半導(dǎo)體器件工作。本實(shí)施例中，所述第一器件和第二器件相同，因此所述第一器件和第二器件所接電壓相同。在其他實(shí)施中，所述第一器件和第二器件還可以根據(jù)應(yīng)用的需要接不同的電壓。

具體的，所述第一柵極131與所述第二柵極132相連，接相同柵極電壓vg；所述第一源區(qū)141和第二源區(qū)142相連，接相同的源極電壓vs；所述第一漏區(qū)151和第二漏區(qū)152相連，接相同漏極電壓vd。

需要說(shuō)明的是，使所述第一源區(qū)141和第二源區(qū)142電壓相同，即使在所述測(cè)試柵極下方溝道開啟的情況下，也可以使測(cè)試柵極下方不產(chǎn)生電流，從而不容易對(duì)所述半導(dǎo)體器件產(chǎn)生影響，同時(shí)不容易影響測(cè)試結(jié)果。

為了使第一晶體管和第二晶體管導(dǎo)通，則第一柵極131與第一源區(qū)141之間以及第二柵極132和第二源區(qū)142之間的電勢(shì)差大于閾值電壓。本實(shí)施例中，所述第一器件和第二器件的閾值電壓在0.1v～0.4v的范圍內(nèi)。所述第一柵極131與第一源區(qū)141之間以及第二柵極132和第二源區(qū)142之間的電勢(shì)差在0.5v～0.8v的范圍內(nèi)。

具體的，所述第一源區(qū)141和所述第二源區(qū)142所加的源極電壓vs為0.65v～1v。

本實(shí)施例中，所述第一柵極131和第二柵極132所加電壓相同，具體的，所述第一柵極131和第二柵極132所加?xùn)艠O電壓vg為1.1v～1.4v。

執(zhí)行步驟s3，對(duì)所述測(cè)試柵極130第一端部1和第二端部2施加不同的電平。

本實(shí)施例中，所述第一源區(qū)141、第二源區(qū)142和所述測(cè)試柵極130構(gòu)成第三晶體管。所述第三晶體管的閾值電壓在0.8v～1.5v的范圍內(nèi)。

需要說(shuō)明的是，如果所述測(cè)試柵極130與所述第一源區(qū)141或第二源區(qū)142的電勢(shì)差過(guò)大，容易使所述測(cè)試柵極130下方的溝道開啟，從而容易影響所述第一器件和第二器件的正常工作。因此，所述測(cè)試柵極130與所述第一源區(qū)141或第二源區(qū)142的電勢(shì)差必須小于所述第三器件的閾值電壓；如果所述測(cè)試柵極130與所述第一源區(qū)141或第二源區(qū)142的電勢(shì)差過(guò)小，所述測(cè)試結(jié)構(gòu)中的電流過(guò)小，容易降低測(cè)試精度。

因此，本實(shí)施例中，使測(cè)試柵極130第一端部1與第一源區(qū)141和第二源區(qū)142的電勢(shì)差均小于第三器件的閾值電壓，且使測(cè)試柵極130第二端部2與第一源區(qū)141和第二源區(qū)142的電勢(shì)差均小于第三器件的閾值電壓。具體 的，使測(cè)試柵極130第一端部1與第一源區(qū)141和第二源區(qū)142的電勢(shì)差均小于0.8v，且使測(cè)試柵極130第二端部2與第一源區(qū)141和第二源區(qū)142的電勢(shì)差均小于0.8v。

具體的，本實(shí)施例中，所述第一端部2用于接第一電平v1，所述第二端部2用于第二電平v2，所述第一電平v1大于第二電平v2。具體的，所述第一電平v1與所述第一源區(qū)141和第二源區(qū)142的電勢(shì)差在0.4v～0.8v的范圍內(nèi)。所述第二電平v2與第一源區(qū)141和第二源區(qū)的電勢(shì)差小于0.8v。

本實(shí)施例中，所述測(cè)試柵極的第一端部1所加第一電平v1與第二端部2所加第二電平v2之差為0.65v～1v；具體的，所述第一電平v1為0.85～1.2v；所述第二電平v2為0.2v～0.6v。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中，所述測(cè)試柵極130為金屬柵極。金屬的電阻率隨溫度的升高而降低，因此可以通過(guò)測(cè)量所述金屬柵極130的電阻率得到所述測(cè)試柵極130的溫度值，從而可以得到所述半導(dǎo)體器件的溫度。

執(zhí)行步驟s4，檢測(cè)所述測(cè)試柵極130的電阻率。

本實(shí)施例中，檢測(cè)所述測(cè)試柵極130電阻率的步驟包括：檢測(cè)測(cè)試柵極130的第一端部1和第二端部2之間的電勢(shì)差；檢測(cè)通過(guò)所述測(cè)試柵極130的電流；通過(guò)計(jì)算得到所述測(cè)試柵極130的電阻率。

步驟s5，通過(guò)測(cè)試柵極130的電阻率，獲取測(cè)試柵極130的溫度。

本實(shí)施例中，所述測(cè)試柵極130的電阻率隨溫度的升高而增加，因此，可以通過(guò)測(cè)量所述測(cè)試柵極130的電阻率，根據(jù)測(cè)試柵極130的電阻率與溫度的關(guān)系，能夠得到測(cè)試柵極130的溫度，從而能夠得到所述半導(dǎo)體器件的溫度。

綜上，本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法中，能夠通過(guò)對(duì)所述測(cè)試柵極第一端部和第二端部施加不同的電壓，使所述測(cè)試柵極內(nèi)產(chǎn)生電流，從而對(duì)測(cè)試柵極的電阻率進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)而可以通過(guò)測(cè)量測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)的電阻率得出測(cè)試柵極的溫度，進(jìn)而得出半導(dǎo)體器件的溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體器件熱效應(yīng)的檢測(cè)，防止溫度過(guò)高使半導(dǎo)體器件性能不穩(wěn)定。

圖3至圖7是本發(fā)明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成方法一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：形成基底，所述基底包括鄰近的器件區(qū)和測(cè)試區(qū)m；在所述器件區(qū)形成半導(dǎo)體器件；在所述測(cè)試區(qū)m基底表面形成測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)，形成所述測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)的步驟包括：在所述測(cè)試區(qū)m基底表面形成導(dǎo)熱柵介質(zhì)層；在所述導(dǎo)熱柵介質(zhì)層上形成測(cè)試柵極。

以下結(jié)合附圖對(duì)所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法做詳細(xì)說(shuō)明。

本實(shí)施例中，以所述半導(dǎo)體器件為finfet為例，對(duì)本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法做詳細(xì)說(shuō)明。在其他本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成方法還可以用于平面晶體管中。

請(qǐng)參考圖3，形成基底，所述基底包括鄰近的器件區(qū)和測(cè)試區(qū)m。

本實(shí)施例中，形成基底的步驟包括：提供初始襯底；圖形化所述初始襯底，形成襯底201和位于襯底上的多個(gè)鰭部202，所述鰭部202用于形成晶體管溝道；在所述襯底201上形成隔離結(jié)構(gòu)203，所述隔離結(jié)構(gòu)203覆蓋所述鰭部202部分表面。

本實(shí)施例中，所述襯底201和所述鰭部202的材料相同。具體的，所述襯底和所述鰭部的材料為硅。

本實(shí)施例中，所述隔離結(jié)構(gòu)203的材料為氧化硅。在其他實(shí)施例中，所述隔離結(jié)構(gòu)的材料還可以為氮化硅。

后續(xù)在所述器件區(qū)形成半導(dǎo)體器件，并在所述測(cè)試區(qū)基底表面形成測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)。

本實(shí)施例中，所述器件區(qū)包括分別位于測(cè)試區(qū)m兩側(cè)的第一器件區(qū)n1和第二器件區(qū)n2。

本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體器件包括：位于第一器件區(qū)n1的第一器件和位于第二器件區(qū)n2的第二器件。

本實(shí)施例中。所述第一器件和第二器件相同。在其他實(shí)施例中，所述第一器件和第二器件還可以不相同。

本實(shí)施例中，所述第一器件和第二器件均為mos管，且均為nmos晶 體管。在其他實(shí)施例中，所述第一器件和第二器件還可以為pmos晶體管或二極管。

本實(shí)施例中，所述第一器件包括第一柵極結(jié)構(gòu)；所述第二器件包括第二柵極結(jié)構(gòu)。

本實(shí)施例中，所述測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)與所述第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)在同一工藝中形成。

具體的，本實(shí)施例中，形成所述半導(dǎo)體器件和所述測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)的步驟如圖4和圖5所示。

請(qǐng)參考圖4，在所述第一器件區(qū)n1基底表面形成第一偽柵結(jié)構(gòu)331，在第二器件區(qū)基底表面形成第二偽柵結(jié)構(gòu)332，在測(cè)試區(qū)基底表面形成第三偽柵結(jié)構(gòu)332。

所述第一偽柵結(jié)構(gòu)331包括位于所述基底表面的第一偽柵介質(zhì)層和位于所述第一柵介質(zhì)層表面的第一偽柵極；所述第二偽柵結(jié)構(gòu)332包括位于所述基底表面的第二偽柵介質(zhì)層和位于所述第二偽柵介質(zhì)層表面的第二偽柵極；所述第三偽柵結(jié)構(gòu)330包括位于所述基底表面的第三偽柵介質(zhì)層和位于所述第三偽柵介質(zhì)層表面的第三偽柵極。

繼續(xù)參考圖4，在所述第一偽柵結(jié)構(gòu)331兩側(cè)基底中形成第一源區(qū)241和第一漏區(qū)251，在所述第二偽柵結(jié)構(gòu)332兩側(cè)基底中形成第二源區(qū)242和第二漏區(qū)252。

本實(shí)施例中，所述第一源區(qū)241、第一漏區(qū)251、第二源區(qū)242和第二漏區(qū)252的形成方法包括：在所述第一偽柵結(jié)構(gòu)331和第二偽柵結(jié)構(gòu)332兩側(cè)的基底中形成凹槽；通過(guò)外延生長(zhǎng)工藝在所述凹槽中形成所述第一源區(qū)241、第一漏區(qū)251、第二源區(qū)242和第二漏區(qū)252，并在外延生長(zhǎng)的過(guò)程中進(jìn)行原位摻雜。

本實(shí)施例中，所述第一器件和第二器件為nmos晶體管，所述第一源區(qū)241、第一漏區(qū)251、第二源區(qū)242和第二漏區(qū)252的材料為硅鍺晶體。在其它實(shí)施例中，所述第一器件和第二器件為pmos晶體管，所述第一源區(qū)、第一漏區(qū)、第二源區(qū)和第二漏區(qū)可以為碳硅層。所述第一源區(qū)、第一漏區(qū)、第 二源區(qū)和第二漏區(qū)還可以為位于所述基底中的硅層。

本實(shí)施例中，所述第一器件和第二器件nmos晶體管，所述第一源區(qū)241、第一漏區(qū)251、第二源區(qū)242和第二漏區(qū)252中的摻雜離子為磷。在其他實(shí)施例中，所述第一器件和第二器件為pmos晶體管，所述第一源區(qū)、第一漏區(qū)、第二源區(qū)和第二漏區(qū)的摻雜離子還可以為硼。

請(qǐng)參考圖5，在所述基底上形成介質(zhì)層250。

繼續(xù)參考圖5，去除所述第一偽柵結(jié)構(gòu)331、第二偽柵結(jié)構(gòu)332和第三偽柵結(jié)構(gòu)330，形成凹槽251。

繼續(xù)參考圖5，在所述凹槽251表面形成柵介質(zhì)層213。

所述第一器件區(qū)n1鰭部201表面的柵介質(zhì)層213后續(xù)用于形成第一柵介質(zhì)層；所述第二器件區(qū)n2鰭部201表面的柵介質(zhì)層213后續(xù)用于形成第二柵介質(zhì)層；所述測(cè)試區(qū)m鰭部201表面的柵介質(zhì)層213后續(xù)用于形成導(dǎo)熱柵介質(zhì)層。

本實(shí)施例中，所述柵介質(zhì)層213的材料為高k介質(zhì)材料，高k介質(zhì)材料的介電常數(shù)大于3.9，能夠提供晶體管的集成度。具體的，柵介質(zhì)層213的材料為氧化鉿、氧化鋯、氧化鉿硅、氧化鑭、氧化鋯硅、氧化鈦、氧化鉭、氧化鋇鍶鈦、氧化鋇鈦、氧化鍶鈦或氧化鋁。在其他實(shí)施例中，所述柵介質(zhì)層的材料還可以為氧化硅。

本實(shí)施例中，通過(guò)化學(xué)氣相沉積工藝形成所述柵介質(zhì)層213。

本實(shí)施例中，形成所述柵介質(zhì)層213之后，還包括在所述器件區(qū)柵介質(zhì)層213表面形成初始功函數(shù)層223；在所述測(cè)試區(qū)m柵介質(zhì)層213表面形成初始測(cè)試功函數(shù)層223。

具體的，本實(shí)施例中，形成所述初始功函數(shù)層223的步驟包括：在所述柵介質(zhì)層213表面形成初始功函數(shù)材料層；去除測(cè)試區(qū)m柵介質(zhì)層213表面的初始功函數(shù)材料層，形成初始功函數(shù)層。

本實(shí)施例中，形成所述初始測(cè)試功函數(shù)層223的步驟包括：在所述初始功函數(shù)層223表面和測(cè)試區(qū)m柵介質(zhì)層213表面形成測(cè)試功函數(shù)材料層；刻 蝕去除器件區(qū)柵介質(zhì)層213表面的測(cè)試功函數(shù)材料層，形成初始測(cè)試功函數(shù)層。

本實(shí)施例中，通過(guò)化學(xué)氣相沉積工藝形成所述初始功函數(shù)材料層和所述測(cè)試功函數(shù)材料層。

本實(shí)施例中，所述器件區(qū)用于形成nmos晶體管，所述初始功函數(shù)層223為n型功函數(shù)層，所述初始功函數(shù)層223的材料為鈦鋁合金。

本實(shí)施例中，所述初始測(cè)試功函數(shù)層224為p型功函數(shù)層，所述初始測(cè)試功函數(shù)層224的材料為氮化鈦。在其他實(shí)施中，所述初始測(cè)試功函數(shù)層的材料為氮化鉭。

請(qǐng)參考圖6，在第一器件區(qū)n1所述凹槽251(如圖6所示)中形成第一柵極231，在所述第二器件區(qū)n2凹槽251中形成第二柵極232，在所述測(cè)試區(qū)m凹槽251中形成測(cè)試柵極230。

所述測(cè)試柵極110用于對(duì)所述半導(dǎo)體器件的熱效應(yīng)進(jìn)行測(cè)量。

所述測(cè)試柵極110的材料與第一柵極131和第二柵極132的材料相同為金屬柵極。金屬柵極具有很好地導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，且金屬柵極的電阻率與溫度變化的規(guī)律簡(jiǎn)單，有利于進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算溫度，此外，還能夠與形成所述第一柵極131和第二柵極132的制程匹配，從而簡(jiǎn)化制備工藝。具體的，所述測(cè)試柵極110的材料為銅。

具體的，所述第一柵極231、第二柵極232和測(cè)試柵極230的材料為銅。

本實(shí)施例中，形成所述第一柵極231、第二柵極232和測(cè)試柵極230的步驟包括：在所述凹槽251內(nèi)和所述初始功函數(shù)層223和所述初始測(cè)試功函數(shù)層224上形成金屬層。

請(qǐng)參考圖7，去除所述介質(zhì)層250上的金屬層，形成所述第一柵極231、第二柵極232和測(cè)試柵極230。

本實(shí)施例中，通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光去除所述介質(zhì)層250上的金屬層。

本實(shí)施例中，所述測(cè)試柵極230、第一源區(qū)241、第二源區(qū)242形成第三器件。所述第一器件和所述第二器件均為nmos晶體管，則所述第三器件也 為nmos晶體管。

本實(shí)施例中，去除所述介質(zhì)層250上的金屬層的步驟還包括：去除所述介質(zhì)層250上的初始功函數(shù)層223，形成第一功函數(shù)層和第二功函數(shù)層；去除所述介質(zhì)層250上的初始測(cè)試功函數(shù)層224，形成測(cè)試功函數(shù)層；去除所述介質(zhì)層250表面的柵介質(zhì)層213，形成第一柵介質(zhì)層、第二柵介質(zhì)層和導(dǎo)熱柵介質(zhì)層。

本實(shí)施例中，所述測(cè)試功函數(shù)層的類型與所述第一功函數(shù)層和第二功函數(shù)層的類型不同。具體的，所述第一功函層和第二功函數(shù)層為n型功函數(shù)層，所述測(cè)試功函數(shù)層為p型功函數(shù)層。與所述第一功函數(shù)層和第二功函數(shù)層具有不同類型的測(cè)試功函數(shù)層能夠增加所述第三晶體管的閾值電壓，降低第三晶體管導(dǎo)通的幾率，從而增加測(cè)試的精確度。

綜上，本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法中，在所述測(cè)試區(qū)基底表面形成測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)，所述測(cè)試柵極結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)熱柵介質(zhì)層和測(cè)試柵極。所述半導(dǎo)體器件在正常工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熱量，半導(dǎo)體器件產(chǎn)生的熱量會(huì)傳遞到所述測(cè)試柵極。所述測(cè)試柵極的電阻率隨溫度的變化而變化，可以通過(guò)測(cè)量所述測(cè)試柵極的電阻率，得到測(cè)試柵極的溫度，進(jìn)而得出半導(dǎo)體器件的溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體器件熱效應(yīng)的檢測(cè)，防止溫度過(guò)高使半導(dǎo)體器件性能不穩(wěn)定。

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