用以改進晶體管匹配的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路的領(lǐng)域。更明確地說，本發(fā)明涉及減小晶體管間可變性。
【背景技術(shù)】
[0002]強加于晶體管的溝道上的應力用于增強晶體管性能。舉例來說，應力記憶技術(shù)用于將拉伸應力強加于NMOS晶體管溝道以增強NMOS晶體管性能，且硅鍺替換物源極及漏極用于將壓縮應力強加于PMOS晶體管溝道上以增強PMOS晶體管性能。
[0003]在晶體管間的強加于晶體管溝道上的應力的變化導致在晶體管間的驅(qū)動電流(Ids)的變化。應力的變化的一個來源是晶體管柵極的作用區(qū)重疊。在晶體管間的晶體管柵極的作用區(qū)重疊的變化導致在晶體管間的驅(qū)動電流的變化。通常，設(shè)計放寬其晶體管設(shè)計裕度，使得盡管應力誘發(fā)驅(qū)動電流中的晶體管間不匹配，但集成電路仍可適當?shù)夭僮?。放寬晶體管設(shè)計裕度可導致集成電路的性能的降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]以下呈現(xiàn)簡化概要，以便提供對本發(fā)明的一或多個方面的基本理解。此概要并非本發(fā)明的擴展概述，且既不打算識別本發(fā)明的關(guān)鍵性或決定性元素，也不打算描寫其范圍。而是，所述概要的主要目的是以簡化形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念，以作為稍后所呈現(xiàn)的較詳細說明的前言。
[0005]本發(fā)明揭示一種用以調(diào)整設(shè)計數(shù)據(jù)庫中的晶體管柵極幾何形狀以補償晶體管間驅(qū)動電流中由柵極作用區(qū)重疊中的差異造成的差異并形成光罩的方法。本發(fā)明揭示一種用以調(diào)整設(shè)計數(shù)據(jù)庫中的晶體管幾何形狀以補償晶體管間驅(qū)動電流中由柵極作用區(qū)重疊中的差異造成的差異并補償在晶體管柵極與隔離區(qū)/作用區(qū)界面交叉之處的晶體管接通電壓降的方法。
【附圖說明】
[0006]圖1圖解說明具有相同柵極長度及晶體管寬度但具有晶體管間柵極作用區(qū)重疊差異的晶體管。
[0007]圖2是根據(jù)實施例而形成的晶體管。
[0008]圖3是根據(jù)實施例而形成的晶體管。
[0009]圖4是根據(jù)實施例的用于確定驅(qū)動電流對柵極作用區(qū)重疊的步驟的流程圖。
[0010]圖5是根據(jù)實施例而形成的集成電路的制作中的步驟的流程圖。
【具體實施方式】
[0011]以下同在申請中的專利申請案是相關(guān)的且特此以引用的方式并入:美國專利申請案 13/288，584 (德州儀器公司(Texas Instruments)案號 T1-66968)，2011 年 11 月 3 日提出申請。關(guān)于此專利申請案在此部分中的提及，所述專利申請案并不被認為是關(guān)于本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。
[0012]參考附圖描述本發(fā)明，其中貫穿所述各圖，相似元件符號用于指定類似或等效元件。所述各圖未按比例繪制且其僅為圖解說明本發(fā)明而提供。下文參考用于圖解的實例應用來描述本發(fā)明的幾個方面。應理解，眾多特定細節(jié)、關(guān)系及方法經(jīng)陳述以提供對本發(fā)明的理解。然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將易于認識到，可在不具有特定細節(jié)中的一或多者的情況下或借助其它方法來實踐本發(fā)明。在其它例子中，未詳細展示眾所周知的結(jié)構(gòu)或操作以避免使本發(fā)明模糊。本發(fā)明不限于動作或事件的所圖解說明次序，因為一些動作可以不同次序發(fā)生及/或與其它動作或事件同時發(fā)生。此外，未必需要所有所圖解說明動作或事件來實施根據(jù)本發(fā)明的方法。
[0013]柵極作用區(qū)重疊從一個晶體管到另一晶體管的變化可導致晶體管之間的驅(qū)動電流中的差異。通常，設(shè)計者放松晶體管設(shè)計裕度以使得電路能夠在存在這些驅(qū)動電流變化的情況下適當?shù)仄鹱饔?。以較大設(shè)計裕度進行設(shè)計可降低電路性能且降低具有可接受性能的部件的合格率。
[0014]盡管圖1中的全部三個晶體管102、104及106具有相同柵極長度及相同晶體管寬度130，但由于溝道區(qū)域中的應力因柵極作用區(qū)重疊中的差異所致的差異，晶體管驅(qū)動電流(Ids)可顯著不同。舉例來說，在參考晶體管102中，柵極108的作用區(qū)重疊110及112是相同的，而在晶體管104中，柵極114的作用區(qū)重疊116及118是不同的。晶體管104的驅(qū)動電流可因強加于晶體管溝道上的不同應力而不同于參考晶體管102的驅(qū)動電流?？煽缭骄w管溝道的寬度130調(diào)整晶體管114的柵極長度，使得晶體管104的驅(qū)動電流變得匹配到參考晶體管102的驅(qū)動電流。
[0015]在晶體管106中，柵極120在晶體管106的下部部分中的作用區(qū)重疊122及124與參考晶體管102相同，而柵極120在晶體管106的上部部分中的作用區(qū)重疊126是不同的。
[0016]如圖2中所展示，晶體管106的上部部分132的柵極長度134可與晶體管106的下部部分的柵極長度136單獨地進行調(diào)整以使驅(qū)動電流匹配到參考晶體管102的驅(qū)動電流。
[0017]在圖1中的設(shè)計布局中，晶體管柵極108、114及120沿著虛擬柵極128以恒定間距放置以改進晶體管間匹配。
[0018]具有SiGe源極/漏極的PMOS晶體管的Ids因柵極作用區(qū)重疊中的差異而對應力差異特別敏感。在SiGe源極/漏極工藝中，從源極區(qū)及漏極區(qū)移除單晶硅以形成溝槽，且接著用外延生長的SiGe重新填充這些溝槽。由于SiGe的品格常數(shù)大于單晶硅的品格常數(shù)，因此將壓縮應力施加到晶體管溝道區(qū)域中的單晶體。此壓縮應力增強空穴迀移率且因此增強PMOS Ids。PMOS柵極的較大SiGe作用區(qū)重疊將較大壓縮應力施加到PMOS溝道區(qū)域，從而導致較高PMOS Idso PMOS柵極的SiGe作用區(qū)重疊從一個晶體管到另一晶體管的變化導致PMOS Ids可變性。
[0019]具有橫跨用于集成電路的柵極設(shè)計空間的作用區(qū)重疊的柵極作用區(qū)重疊的NMOS及PMOS晶體管測試結(jié)構(gòu)可用于構(gòu)造Ids對柵極作用區(qū)重疊的查找表或可用于產(chǎn)生根據(jù)柵極作用區(qū)重疊而計算Ids的方程式。對于PMOS晶體管，查找表可針對SiGe柵極作用區(qū)重疊而構(gòu)造且還可針對非SiGe柵極作用區(qū)重疊而構(gòu)造，如果兩種類型的PMOS晶體管均存在于設(shè)計數(shù)據(jù)庫中的話。這些查找表可用于在OPC之前對PMOS晶體管做出調(diào)整以降低PMOS晶體管間Ids可變性。在具有經(jīng)降低晶體管間Ids可變性的情況下，可減小設(shè)計裕度，此可改進電路性能及改進電路合格率。
[0020]術(shù)語“參考晶體管”是指具有給定晶體管柵極長度、晶體管寬度及柵極作用區(qū)重疊的晶體管。優(yōu)選地，參考晶體管是設(shè)計數(shù)據(jù)庫中最經(jīng)常使用的晶體管。如果需要，可針對每一晶體管類型、針對每一不同晶體管寬度及針對每一不同晶體管柵極長度而定義不同參考晶體管。
[0021]晶體管間可變性的另一來源是晶體管接通電壓(Vt)在晶體管柵極橫穿作用區(qū)/隔離區(qū)邊界處的改變。當來自隔離區(qū)電介質(zhì)的壓縮應力在從約.5GPa到1.5GPa的范圍內(nèi)變化時，尤其NMOS晶體管的vt在緊鄰近于隔離區(qū)的溝道區(qū)域中減小約5mv到50mv。vt中的此減小不僅增加晶體管的驅(qū)動電流，而且可提升晶體管關(guān)斷電流(1ff)，從而導致高得不可接受的待機電流。
[0022]圖3圖解說明減小由此應力鄰近效應所致的晶體管變化的實施例方法。晶體管300的柵極長度304在柵極與隔離區(qū)/作用區(qū)邊界308交叉之處延長到溝道區(qū)域302中。具有標稱泄漏的晶體管的柵極長度304可每側(cè)向溝道中延長約10%達小于溝道寬度310的約20% (每側(cè)10% )的距離302。將到溝道中的柵極長度增加超過約20%可導致晶體管性能中的不可接受的降低。在具有40nmX150nm的尺寸的具有標稱泄漏(約50nm或50nm以下的柵極長度)的第一實例實施例晶體管中，可將晶體管柵極長度304增加到44nm，每側(cè)向溝道中延伸約15nm(每側(cè)約10% )的距離302。
[0023]低泄漏柵極長度晶體管的柵極長度(約SOnm或SOnm以上的柵極長度)的長度可增加約10%達小于溝道的約35% (每側(cè)17.5% )的距離。將具有IlOnmX 150nm的尺寸的實例實施例低泄漏晶體管的柵極長度從IlOnm增加到約130nm，每側(cè)向溝道中延伸約25nm(16.7% ) ο
[0024]圖4是用于確定可對晶體管的柵極長度做出怎樣調(diào)整(根據(jù)柵極作用區(qū)重疊)以使驅(qū)動電流匹配到參考晶體管的驅(qū)動電流的實例工藝流程。
[0025]在步驟402中，檢查集成電路的設(shè)計數(shù)據(jù)庫以確定針對集成電路中的每一晶體管類型的柵極作用區(qū)重疊的所有變化。
[0026]在步驟404中，產(chǎn)生具有在橫跨集