專利名稱：電子器件和系統(tǒng)，以及用于該電子器件和系統(tǒng)的制造和使用方法
電子器件和系統(tǒng)，以及用于該電子器件和系統(tǒng)的制造和使用方法
背景技術(shù)：
電子設(shè)備已經(jīng)空前地成為日常生活不可切割的一部分。諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)和移動(dòng)電話等系統(tǒng)已經(jīng)從根本上改造了我們?nèi)绾喂ぷ鳌⑷绾瓮嬉约叭绾瓮ㄐ?。過(guò)去的每一年都帶來(lái)了諸如數(shù)字音樂(lè)播放器、電子書(shū)閱讀器和平板電腦等的新設(shè)備，以及對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品系列的改進(jìn)。這些新設(shè)備顯示了持續(xù)改變我們?cè)鯓舆M(jìn)行我們的生活的日益增加的創(chuàng)新。到今天為止，電子系統(tǒng)對(duì)世界經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代文化的日益增加的重要性，很大程度上是通過(guò)半導(dǎo)體工業(yè)對(duì)摩爾定律的堅(jiān)持來(lái)實(shí)現(xiàn)的。以首先發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象的英特爾的創(chuàng)始人戈登摩爾(Gordon Moore)命名的摩爾定律提供了，可以在集成電路(或芯片)上的相同面積內(nèi)廉價(jià)制造的晶體管的數(shù)目隨著時(shí)間的推移而穩(wěn)定的增加。一些行業(yè)專家量化了該定律，并指出例如在相同面積內(nèi)的晶體管的數(shù)目近似每隔兩年大致翻倍。沒(méi)有摩爾定律所提供的功能的增加以及成本和尺寸上的相關(guān)減少，當(dāng)今廣泛使用的很多電子系統(tǒng)將不會(huì)付諸實(shí)踐或 可負(fù)擔(dān)得起。有一段時(shí)間，半導(dǎo)體工業(yè)通過(guò)使用塊CMOS技術(shù)(bulk CMOStechnology)制造芯片中的電路而成功地堅(jiān)持了摩爾定律。已經(jīng)證明了塊CMO S技術(shù)尤其地“可縮小” (“scalable”)，意思是在優(yōu)化和重復(fù)利用現(xiàn)有的制造工藝和設(shè)備以維持可接受的生產(chǎn)成本的同時(shí)，可以將塊CMOS晶體管制造得越來(lái)越小。歷史上，隨著塊CMOS晶體管的尺寸的減小，功耗也減小，這有助于工業(yè)在保持摩爾定律的同時(shí)以降低的成本提供增大的晶體管密度。因此，半導(dǎo)體工業(yè)已經(jīng)能夠利用塊CMOS晶體管的尺寸來(lái)度量其功耗，從而降低使晶體管以及晶體管所存在的系統(tǒng)工作的成本。然而，近年來(lái)，降低塊CMOS晶體管的功耗同時(shí)減小其尺寸變得越來(lái)越難。晶體管功耗直接影響芯片功耗，芯片功耗接著影響使系統(tǒng)工作的成本，并且在某些情況下影響系統(tǒng)的效用。例如，如果在相同芯片面積上的晶體管數(shù)目翻倍而每個(gè)晶體管的功耗保持不變或增加，那么芯片的功耗將多余兩倍。這部分是因?yàn)樾枰鋮s所得到的芯片，因而需要更多的能量。結(jié)果，這會(huì)使歸于操作該芯片的末端用戶的能量成本翻更多倍。這種增大的功耗還會(huì)例如通過(guò)降低移動(dòng)設(shè)備的電池壽命而顯著地降低消費(fèi)者的電子產(chǎn)品的使用性。還具有諸如增加熱的產(chǎn)生和對(duì)散熱的需求，潛在地減小系統(tǒng)的可靠性以及負(fù)面地影響環(huán)境等其他效果。在半導(dǎo)體工程師當(dāng)中已經(jīng)有廣泛的認(rèn)識(shí)持續(xù)地降低塊CMOS的功耗是不可行的，部分是因?yàn)榫w管的操作電壓Vdd不能再隨著晶體管尺寸的減小而降低。CMOS晶體管導(dǎo)通或者關(guān)斷。CMOS晶體管的狀態(tài)由施加到晶體管的柵極的電壓相對(duì)于晶體管的閾值電壓Vt的值來(lái)確定。當(dāng)晶體管導(dǎo)通時(shí)，其消耗動(dòng)態(tài)功率，該動(dòng)態(tài)功率可以由以下方程來(lái)表示P 動(dòng)態(tài)=CVDD2f其中，Vdd是供應(yīng)到晶體管的操作電壓，C是當(dāng)晶體管打開(kāi)時(shí)晶體管的負(fù)載電容，并且f是晶體管工作時(shí)的頻率。在晶體管關(guān)斷的同時(shí)，其消耗靜態(tài)電力，該靜態(tài)電力由公式P n#= IoffVdd來(lái)表示,其中，Itw是當(dāng)晶體管關(guān)斷時(shí)的泄漏電流。從歷史上看,該工業(yè)已經(jīng)主要通過(guò)降低操作電壓Vdd(其降低動(dòng)態(tài)和靜態(tài)功率兩者)來(lái)降低晶體管的功耗。降低操作電壓Vdd的能力部分取決于能夠精確地設(shè)定閾值電壓Vt，但精確地設(shè)定閾值電壓Vt由于各種因素(包括例如隨機(jī)摻雜波動(dòng)(RDF))、隨著晶體管尺寸的減小變得越來(lái)越難。對(duì)于使用塊CMOS工藝制造的晶體管，設(shè)定閾值電壓Vt的主要參數(shù)是溝道中的摻雜劑的量。影響\的其他因素是環(huán)狀注入(halo implantation)、源極和漏極延伸以及其他因素。理論上，這能精確地完成，使得在相同芯片上的相同晶體管具有相同的Vt，但實(shí)際上閾值電壓能顯著地變化。這意味著這些晶體管響應(yīng)于相同的柵極電壓將不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通，并且有些可能不會(huì)導(dǎo)通。對(duì)于具有小于等于IOOnm的溝道長(zhǎng)度的晶體管，RDF是Vt變化(通常稱為西格瑪Vt或者oVT)的主要決定因素，并且由RDF引起的QVt的量?jī)H隨著溝道長(zhǎng)度的減小而增加。如圖I (其基于由英特爾公司提供的信息)所示，估計(jì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，連同在2009年IEEE國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議上由Kiyoo Itoh7Hitachi Ltd進(jìn)有的基調(diào)展示 ，半導(dǎo)體工程師的傳統(tǒng)智慧已經(jīng)發(fā)現(xiàn)納米級(jí)塊CMOS中增大的σ Vt設(shè)定I. OV作為用于正向的操作電壓Vdd的實(shí)際下限。Vdd圖示為隨著工業(yè)目標(biāo)而降低到目標(biāo)(TARGET)區(qū)域的下降斜坡函數(shù)(downward-sloping function)。然而,用于σ Vt的曲線隨著減小的器件特征尺寸而增大，其中，RDF實(shí)際地造成Vmin增大。動(dòng)態(tài)和靜態(tài)功率的功函數(shù)是功率=CVDD2f+IVDD。因而，整個(gè)功率增大。由于這些和其他的原因，盡管存在很多已知的用于減小短溝道器件中的σ Vt的技術(shù)半導(dǎo)體工業(yè)的工程師廣泛地相信在將來(lái)的工藝節(jié)點(diǎn)中必須放棄塊CMOS。例如，一個(gè)減小塊CMOS中σ Vt的傳統(tǒng)方法涉及提供隨著溝道垂直向下延伸(朝向襯底遠(yuǎn)離柵極)而增大溝道中的摻雜劑濃度的非均勻摻雜分布。盡管該類型的后退摻雜分布不降低對(duì)摻雜變化的靈敏度，但是其增大對(duì)短溝道效應(yīng)的靈敏度，從而不利地影響器件的操作。由于短溝道效應(yīng)，這些摻雜參數(shù)一般不針對(duì)納米級(jí)器件縮小，使得該方式一般不適合用于納米級(jí)短溝道晶體管。利用朝著在45nm或者甚至22nm工藝節(jié)點(diǎn)處形成的短溝道器件移動(dòng)的技術(shù)，后退方法在這些器件中的益處被認(rèn)為是有限的。工作以克服這些技術(shù)障礙的半導(dǎo)體工程師也已經(jīng)試圖使用超陡后退阱(SSRW)以解決與按比較縮小到納米區(qū)域相關(guān)的性能問(wèn)題。與用于納米級(jí)器件的后退摻雜一樣，SSRff技術(shù)使用特殊的摻雜分布，在輕摻雜溝道下方形成重?fù)诫s層。SSRW分布與后退摻雜的不同在于摻雜劑水平具有很陡的增大以將溝道摻雜降低到盡可能低的水平。這種陡的摻雜分布能造成短溝道效應(yīng)的降低，溝道區(qū)域中的遷移率的增大以及更小的寄生電容。然而，當(dāng)制造這些用于高容積、納米級(jí)集成電路應(yīng)用的器件時(shí)，很難實(shí)現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)。該困難部分是由于后退阱和SSRW摻雜劑物種進(jìn)入到溝道區(qū)域中的擴(kuò)散，尤其是對(duì)于諸如NMOS晶體管的P阱器件。此外，使用SSRW不會(huì)消除隨機(jī)摻雜劑密度波動(dòng)(其能將σ Vt增大到不可接受的水平)的問(wèn)題。除了這些和其他克服現(xiàn)有塊CMOS實(shí)施的缺點(diǎn)的嘗試，該工業(yè)已經(jīng)變得重點(diǎn)聚焦于在溝道中沒(méi)有摻雜劑的CMOS晶體管結(jié)構(gòu)。這種晶體管結(jié)構(gòu)例如包括全耗盡絕緣體上硅(SOI)和各種FINFET，或者歐米伽柵極器件。SOI器件通常具有限定在薄頂部硅層上的晶體管，該薄頂部硅層通過(guò)玻璃或者二氧化硅的薄絕緣層(公知為埋置氧化物(BOX)層)而與硅襯底分開(kāi)。FINFET器件使用多個(gè)柵極以控制硅溝道中的電場(chǎng)。這能通過(guò)在硅溝道中具有低摻雜劑而具有減小的σ VT。這使得注入在溝道中的摻雜劑原子的數(shù)量或者位置的原子水平變化不重要。然而，這些類型的器件需要比在塊CMOS中使用的更復(fù)雜和昂貴的晶片和相關(guān)的處理。工藝給定與過(guò)渡到新的技術(shù)相關(guān)的大致成本和風(fēng)險(xiǎn)，半導(dǎo)體和電子系統(tǒng)的制造商已經(jīng)長(zhǎng)久地尋求一種延長(zhǎng)塊CMOS的使用的方法。這些努力至今證明是不成功的。持續(xù)地降低塊CMOS中的功耗已經(jīng)在半導(dǎo)體工業(yè)中越來(lái)越被認(rèn)為是不可逾越的問(wèn)題。


圖I示出了用于器件縮小的功率限制和σ Vt限制的趨勢(shì)的示例。圖2A示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例具有深度耗盡溝道(DDC)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的視圖。圖2B示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有深度耗盡區(qū)域的溝道的視圖。圖2C示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例具有不同摻雜劑濃度的三個(gè)區(qū)域的溝道的另一示 例。圖2D示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例具有深度耗盡區(qū)域的溝道的另一示例。圖3示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例摻雜劑濃度與溝道深度的曲線圖。圖4示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例摻雜劑濃度的變化與器件深度的曲線圖。圖5示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例以供應(yīng)電壓為背景繪制的來(lái)自各種器件的不同閾值電壓的提煉圖的示例。圖6圖示根據(jù)一個(gè)示例的改善的σ Vt的示例。圖7A示出了根據(jù)傳統(tǒng)工藝和結(jié)構(gòu)而形成的塊CMOS晶體管的示例。圖7B示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的DDC晶體管，其與圖7A的傳統(tǒng)塊CMOS器件相比具有深很多的耗盡區(qū)域。圖8A示出了與圖7A中圖示的傳統(tǒng)塊CMOS結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的FET的示例。圖8B示出了與圖7B圖示的新穎深阱結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的FET的示例。圖9示出了用于NMOS器件的通用遷移率曲線的示例。圖10示出了 DDC結(jié)構(gòu)和均勻溝道的閾值電壓和本體偏置電壓之間的比較的示例。圖11示出了 DDC結(jié)構(gòu)與均勻溝道的σ Vt與本體偏置電壓之間的比較。圖12示出了新穎的DDC結(jié)構(gòu)的分布和具有SSRW的傳統(tǒng)塊CMOS的分布之間的比較的示例。圖13示出了傳統(tǒng)的CMOS器件與根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施例配置的結(jié)構(gòu)的比較示例。圖14A-I示出了用于制造具有DDC摻雜分布的溝道的器件的工藝流程的示例。圖15示出了具有高摻雜屏蔽區(qū)域和將本體偏置電壓施加到本體的機(jī)構(gòu)的多模式器件的示例。圖16示出了 η溝道DDC器件和傳統(tǒng)的η溝道器件之間閾值電壓Vt與偏置電壓Vbs的比較的示例。圖17Α示出了在傳統(tǒng)器件中器件之間閾值電壓的變化如何造成延遲時(shí)間的寬擴(kuò)散的示例。圖17Β示出了用于根據(jù)實(shí)施例的DDC器件的改善的延遲時(shí)間特性的示例。圖18示出了針對(duì)根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的器件設(shè)定的靜態(tài)Vt曲線的圖。
圖19示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有各自本體的多組晶體管的示例。圖20A和20B示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的η溝道4端子晶體管布局的示例。圖21Α、21Β和21C示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例具有淺P阱(SPW)的溝道4端子晶體管的示例。圖22Α和22Β示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例具有本體存取晶體管的動(dòng)態(tài)多模式晶體管的示例。圖23Α和23Β示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例具有局部溝槽隔離(PTI)的動(dòng)態(tài)多模式晶體
管的另一不例。圖24Α、24Β和24C示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例具有PTI的4端子晶體管的示例。 圖25Α、25Β和25C示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例具有局部互連部的3端子晶體管的示例。圖26Α、26Β和26C示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例用PGC將本體連接到柵極的3端子晶體
管的另一不例。圖27Α、27Β和27C示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例具有在柵極延伸的下方延伸的有源區(qū)域中形成的本體接觸部的3端子晶體管的另一示例。圖28Α、28Β和28C示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例具有本體接觸部的3端子晶體管的另一示例。圖29Α、29Β和29C示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例可編程的4/3端子晶體管的示例。圖30示出了能使用根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的4端子晶體管進(jìn)行動(dòng)態(tài)模式切換的電路的示例。圖31示出了使用根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的4端子晶體管的動(dòng)態(tài)模式切換的示例。圖32Α示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例能進(jìn)行動(dòng)態(tài)模式切換的電路的示例。圖32Β示出了用于圖32Α中的電路模塊的橫截面的示例。圖33Α示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例能進(jìn)行動(dòng)態(tài)模式切換的電路的示例。圖33Β示出了用于圖33Α中的電路模塊的橫截面的示例。圖34Ai和34Aii示出了配置有不同的常用部件的電路的示例。圖34B示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例使用本體存取多晶硅的晶體管組的示例。圖34C示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例使用本體存取晶體管的晶體管組的示例。圖34D示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例使用帶有單獨(dú)連接部的本體存取晶體管的晶體管組的示例。圖34Ei、34Eii和34Eiii示出了與圖34D對(duì)應(yīng)的橫截面視圖的示例。圖35A、35B和35C示出了使用混合的老式器件和根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的新的器件的多模式切換電路的示例。圖36示出了基于老式方式的另一多模式切換電路的示例。圖37A、37B和37C示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例基于局部耗盡(H)) SOI技術(shù)的多模式切換電路的示例。圖38示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的6T SRAM單元的示例。圖39示出了用于圖38的6T SRAM的布局示例的示例。圖40Ai、40Aii和40Aiii示出了圖39的布局的橫截面的示例。
圖40B示出了與圖39對(duì)應(yīng)的6T SRAM單元的立體視圖的示例。圖41A示出了與圖39對(duì)應(yīng)的阱的俯視圖的示例。圖41B示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例堆疊起來(lái)形成2X2陣列的6T SRAM單元的示例。圖42示出了可結(jié)合本文所描述的實(shí)施例使用的連接部阱的布局示例。圖43A、43B和43C示出了與圖42對(duì)應(yīng)的橫截面視圖的示例。圖44示出了圖42的連接部阱的俯視圖的示例。圖45示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例形成2X2SRAM的示例。圖46示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例使用用于SPW隔離的連接部單元的4X4SRAM的示例。 圖47示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例用于每排Vss的6T SRAM陣列的示例。圖48示出了與圖47對(duì)應(yīng)的SRAM單元的布局的示例。圖49A示出了與圖48對(duì)應(yīng)的SRAM布局的SPW和SNW的示例。圖49B示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例具有每排Vss的技術(shù)的2X2SRAM陣列。圖49C示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例具有每排Vss的技術(shù)的4X4SRAM陣列。圖50示出了與圖47對(duì)應(yīng)的SRAM單元的布局的另一示例。圖51A示出了與圖50對(duì)應(yīng)的SRAM布局的SPW和SNW的示例。圖51B示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例具有每排Vss的2X2SRAM陣列的示例。圖51C示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例具有每排Vss的4X4SRAM陣列。圖52至圖54圖示本文所討論的DDC器件和實(shí)施例的系統(tǒng)應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式提供一組新穎結(jié)構(gòu)和方法，其降低寬陣列的電子器件和系統(tǒng)的功耗。這些結(jié)構(gòu)和方法中的一些能夠大部分通過(guò)重新使用現(xiàn)有的塊CMOS工藝流程和制造技術(shù)來(lái)實(shí)施，從而允許半導(dǎo)體工業(yè)以及更寬的電子工業(yè)避免有成本地和有風(fēng)險(xiǎn)地切換到替換技術(shù)。如將所論述的，一些結(jié)構(gòu)和方法涉及深度耗盡溝道(DDC)設(shè)計(jì)。DDC能允許CMOS器件與傳統(tǒng)的塊CMOS相比具有減小的σ VT，并能允許在溝道區(qū)域中具有摻雜劑的FET的閾值電壓Vt設(shè)定得更加精確。DDC設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的塊CMOS晶體管相比還能具有強(qiáng)本體效應(yīng)，從而能允許對(duì)DDC晶體管中的功耗進(jìn)行重要的動(dòng)態(tài)控制。存在很多方式去構(gòu)造DDC以實(shí)現(xiàn)不同的益處，并且此處呈現(xiàn)的附加結(jié)構(gòu)和方法能單獨(dú)地或者與DDC結(jié)合使用以產(chǎn)生附加的益處。還提供用于將晶體管集成在芯片上的有利的方法和結(jié)構(gòu)，例如包括能利用DDC以提供改善的芯片功耗的實(shí)施。此外，晶體管和集成電路在一些實(shí)施例中能夠使能各種其他益處，包括較低的散熱、改善的可靠性、小型化和/或更有利的制造成本。存在各種方法來(lái)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)地突出新晶體管結(jié)構(gòu)的一些或者全部?jī)?yōu)點(diǎn)。在集成電路水平處的很多開(kāi)發(fā)甚至在沒(méi)有本文所討論的新穎晶體管的情況下也提供優(yōu)點(diǎn)。很多方法和結(jié)構(gòu)可以在除了塊CMOS晶體管以外的器件類型中使用，例如，在溝道和/或本體中具有摻雜劑的其他類型的晶體管。還提供用于在系統(tǒng)中(諸如在電子產(chǎn)品中)結(jié)合和使用本文所描述的創(chuàng)新的方法和結(jié)構(gòu)以提供以下益處，在一些實(shí)施方式中包括系統(tǒng)水平上的改善的功耗、改善的系統(tǒng)性能、改善的系統(tǒng)成本、改善的系統(tǒng)制造能力和/或改善的系統(tǒng)可靠性。如將所展示的，創(chuàng)新能有利地用在寬范圍的電子系統(tǒng)中，在一些實(shí)施例中包括在諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話機(jī)、電視、數(shù)字音樂(lè)播放器、機(jī)頂盒、膝上型和掌上型計(jì)算器件、電子書(shū)閱讀器、數(shù)字相機(jī)、GPS系統(tǒng)、平板顯示器、便攜式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件和平板電腦的消費(fèi)品器件以及在各種其他電子器件中。在這些實(shí)施方式的一些當(dāng)中，晶體管和集成電路能實(shí)質(zhì)上地提高作為整體的電子系統(tǒng)的操作，并且因此提高該電子系統(tǒng)的商業(yè)適配性。在一些實(shí)施例中，創(chuàng)新晶體管、包含本文所描述的晶體管的集成電路和系統(tǒng)還可以比替換的方法進(jìn)行更加環(huán)境友好的實(shí)施。在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種新穎場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)結(jié)構(gòu)，其與傳統(tǒng)的短溝道器件的相比具有精確控制的閾值電壓。其還能具有改善的遷移率和其他重要的晶體管特性。該結(jié)構(gòu)和制造該結(jié)構(gòu)的方法能允計(jì)FET晶體管與傳統(tǒng)器件相比具有低的操作電壓。附加地或者可選地，它們能允許在操作期間動(dòng)態(tài)地控制這種器件的閾值電壓。一些實(shí)施方式中的FET能為設(shè)計(jì)者提供設(shè)計(jì)具有FET器件的集成電路的能力，該FET器件能在電路處于操作中的同時(shí)被動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)。在一些實(shí)施例中，集成電路中的FET結(jié)構(gòu)能設(shè)計(jì)有名義上的相同結(jié)構(gòu)，并且附加地或者可選地能被控制、調(diào)制或者編程以響應(yīng)于不同的偏置電壓在不同的操作電壓下操作。這些結(jié)構(gòu)能使電路以有效和可靠的方式靜態(tài)地指定和/或動(dòng)態(tài)地改 變操作模式。此外，在一些實(shí)施方式中，這些結(jié)構(gòu)能構(gòu)造成針對(duì)電路內(nèi)的不同應(yīng)用進(jìn)行后制造。這些和其他益處提供了滿足設(shè)計(jì)者、生產(chǎn)商和消費(fèi)者的很多需要的數(shù)字電路的改進(jìn)。這些益處能提供由能對(duì)集成電路的持續(xù)和進(jìn)一步改善的新穎結(jié)構(gòu)組成的系統(tǒng)，得到具有改進(jìn)性能的器件和系統(tǒng)。在一些實(shí)施方式中，塊CMOS可以持續(xù)額外的一段時(shí)間，以保持摩爾定律，并且基于電路和系統(tǒng)的塊CMOS的進(jìn)一步創(chuàng)新能持續(xù)以先進(jìn)的性能而改進(jìn)。在本文中將參考晶體管、集成電路、電子系統(tǒng)和相關(guān)方法來(lái)描述實(shí)施例和示例，并且將強(qiáng)調(diào)新穎結(jié)構(gòu)和方法在制造工藝和商業(yè)鏈(包括電子產(chǎn)品的終端用戶)的各個(gè)水平處提供的特征和益處。在這些示例中對(duì)產(chǎn)生集成電路和電子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和方法的固有的原理的應(yīng)用將證明是能縮小的。因而，將理解，本發(fā)明的精神和范圍不限于這些實(shí)施例和示例，而僅由本文所附的以及在相關(guān)和共同轉(zhuǎn)讓的申請(qǐng)中的權(quán)利要求限制。具有小于90納米的柵極長(zhǎng)度的納米級(jí)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)設(shè)置有比傳統(tǒng)的納米級(jí)FET器件更精確的可控制的閾值電壓。其他益處包括改善的載流子遷移率和減小的由RDF造成的閾值電壓的變化。一個(gè)實(shí)施例包括可操作來(lái)具有耗盡區(qū)域的納米級(jí)FET結(jié)構(gòu)，該耗盡區(qū)域延伸到柵極下方設(shè)定成大于柵極長(zhǎng)度的一半的深度。FET結(jié)構(gòu)具有至少兩個(gè)不同摻雜劑濃度的區(qū)域，以幫助在柵極下方的耗盡區(qū)域中限定DDC。在一個(gè)示例中，柵極附近的第一區(qū)域具有比與第一區(qū)域分開(kāi)且位于柵極下方一定距離處的第二區(qū)域更低的摻雜劑濃度。這提供了與第二摻雜屏蔽區(qū)域成對(duì)的第一低摻雜溝道區(qū)域(通常是基本未摻雜的外延生長(zhǎng)溝道層)，該第二摻雜屏蔽區(qū)域能用來(lái)通過(guò)在閾值電壓或者更大的電壓施加到柵極時(shí)終止從柵極發(fā)射的電場(chǎng)來(lái)限定DDC。深度耗盡區(qū)域能可選地稱為DDC或者深度耗盡區(qū)域，并且將取決于晶體管結(jié)構(gòu)和電子操作條件而在空間范圍和特性上變化。這些結(jié)構(gòu)和區(qū)域的精確幾何尺寸和位置上存在很多變化，并且一些在下面更詳細(xì)地描述。這些結(jié)構(gòu)和制造該結(jié)構(gòu)的方法允許FET晶體管與傳統(tǒng)納米級(jí)器件相比具有低操作電壓和低閾值電壓兩者。此外，它們?cè)试S這種器件的閾值電壓在操作期間被動(dòng)態(tài)地控制。最終，這些結(jié)構(gòu)和制造結(jié)構(gòu)的方法提供來(lái)用于設(shè)計(jì)具有FET器件的集成電路，該FET器件能在電路處于操作狀態(tài)的同時(shí)被動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)。因而，集成電路中的晶體管能設(shè)計(jì)有名義上相同的結(jié)構(gòu)，并能被控制、調(diào)制或者編程以響應(yīng)于不同的偏置電壓而在不同的操作電壓下操作，或者響應(yīng)于不同的偏置電壓和操作電壓而在不同的操作模式下操作。此外，這些能構(gòu)造成針對(duì)電路內(nèi)的不同應(yīng)用而后制造。在本文中參考晶體管描述某些實(shí)施例和特征，并且這些實(shí)施例和特征強(qiáng)調(diào)新穎結(jié)構(gòu)和方法提供晶體管的特征和益處。然而，這些示例中針對(duì)結(jié)構(gòu)和制造集成電路的方法所固有的原理的適用性是可擴(kuò)展的，并且不限于晶體管或者塊CMOS。因而，本領(lǐng)域?qū)⒗斫獾奖景l(fā)明的精神和范圍不限于這些實(shí)施例和示例或者在本文中以及在相關(guān)和共同轉(zhuǎn)讓的申請(qǐng)中所附的權(quán)利要求，而是可以有利地應(yīng)用在其他數(shù)字電路環(huán)境中。在下面的描述中，很多具體的細(xì)節(jié)以本發(fā)明可被實(shí)施的優(yōu)選方式給出。顯然，本發(fā)明能在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐。在其他情況下，公知的電路、部件、運(yùn)算和處理尚未詳細(xì)地示出，或者尚未以示意或者框圖的形式示出，以便于在不必要的細(xì)節(jié)方面使得本發(fā)明不模糊。此外，對(duì)于大部分，關(guān)于材料、工具、工藝時(shí)間、電路布局和模具設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)已經(jīng)省略，這是因?yàn)橛捎谶@些細(xì)節(jié)被認(rèn)為在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員的理解范圍內(nèi)，因 此這些細(xì)節(jié)對(duì)于獲得本發(fā)明的完整理解而言是不必要的。在下面的整個(gè)說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中使用某些術(shù)語(yǔ)來(lái)指代特定的系統(tǒng)部件。類似地，將理解，部件可以由不同的名稱指代，并且本文中的描述不意在區(qū)分在名稱上而不是在功能上不同的部件。在下面的討論和權(quán)利要求書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“包括”以開(kāi)放端的方式使用，因而例如應(yīng)該理解為意思是“包括但不限于”。本文所描述了以上提及的方法和結(jié)構(gòu)的各種實(shí)施例和示例。將認(rèn)識(shí)到該詳細(xì)的描述僅僅是說(shuō)明性的，并且不意在以任何方式進(jìn)行限制。其他實(shí)施例對(duì)于受益于此公開(kāi)的本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員是容易的。將詳細(xì)參考在附圖中圖示的實(shí)施例。將在整個(gè)附圖和下面的詳細(xì)描述中使用相同的參考標(biāo)記來(lái)指代相同或者類似的部件。為了清楚的目的，沒(méi)有示出和描述本文所描述的實(shí)施方式和實(shí)施例的所有的常規(guī)特征。當(dāng)然，將理解，在本發(fā)明的任何實(shí)際實(shí)施方式的開(kāi)發(fā)中，為了實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)者的特定目標(biāo)，將做出很多實(shí)施特定決定。而且，將理解，這種開(kāi)發(fā)努力會(huì)是復(fù)雜的和費(fèi)時(shí)的，但是不管怎樣，是對(duì)于受益于此公開(kāi)的本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員是常規(guī)的工程任務(wù)。此外，將在物理和功能區(qū)域或?qū)拥姆矫婷枋鲎⑷牖蛘咭云渌绞酱嬖谟诎雽?dǎo)體的襯底或者結(jié)晶層中以修改半導(dǎo)體的物理和電氣特性的原子的濃度。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將這些理解為具有特定平均濃度的材料的三維質(zhì)量。或者，可以將它們理解為具有不同或者空間變化的濃度的子區(qū)域或子層。它們還可以作為摻雜劑原子的小組、基本類似的摻雜劑原子等的區(qū)域或者其他物理實(shí)施例而存在。對(duì)基于這些特性的區(qū)域的描述不意在限制形狀、準(zhǔn)確的位置或者取向。它們還不意在將這些區(qū)域或?qū)酉拗频焦に嚥襟E、層的類型或數(shù)目(例如，復(fù)合或者單一)、半導(dǎo)體沉積、蝕刻技術(shù)或者所利用的生長(zhǎng)技術(shù)的任何特定類型或者數(shù)目。這些工藝可以包括外延形成區(qū)域或原子層沉積、摻雜劑注入方法學(xué)或者特定的豎直或橫向摻雜分布、包括線性、單調(diào)增長(zhǎng)、后退或者其他適合空間改變摻雜劑濃度。本文所包括的實(shí)施例和示例可以示出特定的處理技術(shù)或者所使用的材料，諸如以下描述的和在圖14A-I中圖示的外延和其他處理。這些示例僅僅意在作為說(shuō)明性示例，并且不應(yīng)該理解為限制性的。摻雜分布可以具有摻雜劑濃度不同的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域或?qū)?。不管工藝如何，濃度的變化和該區(qū)域或?qū)尤绾蜗薅梢曰虿豢梢越?jīng)由包括紅外光譜、盧瑟福背散射(RBS)、二次離子質(zhì)譜(SIMS)的光學(xué)技術(shù)或者使用不同定量或者定性摻雜劑濃度確定方法學(xué)的其他摻雜劑分析工具而檢測(cè)。圖2A示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例而配置的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)。FET100包括柵電極102、源極104、漏極106和位于溝道110上方的柵極堆疊部108。溝道110可以深度耗盡，意思是指一般從柵極堆疊到屏蔽區(qū)域測(cè)量的溝道的深度顯著地深于傳統(tǒng)的溝道深度(如下面更詳細(xì)地描述的)。溝道110圖示為在屏蔽區(qū)域112上方，但如果摻雜物的變化從包括屏蔽區(qū)域的區(qū)域到區(qū)域(或?qū)拥綄?，則可以以不同的摻雜劑濃度成層(如下面所討論的)。在操作中，偏置電壓122VBS可以施加到源極104，并且P+端子126在連接處124連接到P阱114以關(guān)閉電路。柵極堆疊108包括柵極102、柵極接觸118和柵極電介質(zhì)128。包括柵間隔器130以將柵極與源極和漏極分開(kāi)。源極/漏極延伸(SDE) 132在電介質(zhì)128的下方延長(zhǎng)源極和漏極。 FET 100示出為N溝道晶體管，其具有由N型摻雜材料制成的源極和漏極，并形成在設(shè)置有P阱114的作為P型摻雜硅襯底的襯底上，其中P阱114形成在襯底116上。然而，將理解，利用對(duì)襯底或摻雜材料的適當(dāng)?shù)母淖?，可以用由諸如鎵砷基材料等的其他適合襯底形成的非硅P型半導(dǎo)體晶體管來(lái)替換。源極104和漏極106能使用傳統(tǒng)的摻雜劑注入工藝和材料來(lái)形成，并可以包括例如諸如應(yīng)力感應(yīng)源極/漏極結(jié)構(gòu)、升高的和/或凹入的源極/漏極、非對(duì)稱摻雜、對(duì)摻雜或晶體結(jié)構(gòu)修改的源極/漏極或者根據(jù)HDD (高摻雜漏極)技術(shù)對(duì)源極/漏極延伸區(qū)域的注入摻雜等的修改。延伸區(qū)域132—般形成在襯底內(nèi)，并便于吸收一些與漏極相關(guān)的電勢(shì)。還能使用修改源極/漏極操作特性的各種其他技術(shù)，包括源極漏極溝道延伸(末端)或者通過(guò)在源極/漏極(S/D)附近形成局部化摻雜劑分布而便于縮小器件溝道長(zhǎng)度的環(huán)狀注入，其中，分布可以在溝道的下方延伸。在一些實(shí)施例中，不同成分的摻雜劑材料能用作補(bǔ)償摻雜劑以修改電氣特性。柵電極102能由傳統(tǒng)材料形成，包括但不限于某些金屬、金屬合金、金屬氮化物和金屬硅化物以及其層疊物和其復(fù)合物。柵電極102還可以由多晶硅形成，包括例如高摻雜多晶硅和多晶硅鍺合金。金屬或金屬合金可以包括含有鋁、鈦、鉭的金屬或金屬合金，或者其氮化物，包括諸如氮化鈦等的含鈦化合物。柵電極102的形成能包括硅化方法、化學(xué)氣相沉積方法和物理氣相沉積方法，諸如但不限于蒸發(fā)方法和濺射方法。通常，柵電極102具有從約I到約500納米的總厚度。柵極電介質(zhì)128可以包括諸如氧化物、氮化物或者氮氧化物等的傳統(tǒng)介質(zhì)材料?？蛇x地，柵極電介質(zhì)128通?？梢园ㄝ^高介電常數(shù)的介質(zhì)材料，包括但不限于氧化鉿、硅化鉿、氧化鋯、氧化鑭、氧化鈦、鈦酸鍶鋇和鈦酸鉛鋯、金屬基介質(zhì)材料和具有介電性質(zhì)的其他材料。優(yōu)選的含鉿氧化物包括Hf02、HfZrOx、HfSiOx,HfTiOx,HfAlOx等。取決于成分和可用的沉積處理設(shè)備，柵極電介質(zhì)128可以通過(guò)諸如熱或等離子體氧化、氮化方法、化學(xué)氣相沉積方法(包括原子層沉積方法)和物理氣相沉積方法等的方法來(lái)形成。在一些實(shí)施例中，可以使用介電材料的多個(gè)或復(fù)合層、層疊體或復(fù)合結(jié)構(gòu)。例如，柵極電介質(zhì)能由厚度在約O. 3nm到Inm之間的SiO2基絕緣體和厚度在O. 5nm到4nm之間的氧化鉿基絕緣體形成。通常，柵極電介質(zhì)具有從約O. 5納米到約5納米的總厚度。
在柵極電介質(zhì)128下方，溝道區(qū)域110形成在屏蔽層112的上方，溝道區(qū)域110接觸源極104和漏極112并在源極104和漏極106之間延伸。優(yōu)選地，溝道區(qū)域包括基本未摻雜的硅，或者諸如來(lái)自SiGe族等的先進(jìn)材料，或者摻雜到很低水平的硅。溝道厚度通常能在從5納米到50納米的范圍。下面緊接的討論將集中在塊CMOS器件。在很多納米級(jí)塊CM0SFET器件中，載流子遷移率受到設(shè)定閾值電壓Vt所需的溝道摻雜劑的高濃度的不利影響。雖然高摻雜劑濃度水平可以防止顯著的功率泄漏，但當(dāng)摻雜劑以高濃度存在時(shí)，它們可以用作極大地降低移動(dòng)載流子(諸如電子等)的溝道遷移率的散射中心。在此情況下，溝道區(qū)域中的電子被散射，并且不能有效地移動(dòng)通過(guò)源極與漏極之間的空間。這有效地限制了溝道能承載的電流(Idsat)的最大量。此外，很薄的柵極和在柵極電介質(zhì)/溝道界面處產(chǎn)生的高電場(chǎng)可以導(dǎo)致嚴(yán)重的量子力學(xué)效應(yīng)，該效應(yīng)降低給定柵電壓下的反轉(zhuǎn)層電荷密度，而反轉(zhuǎn)層電荷密度與遷移率的降低和閾值電壓Vt的大小的增加相關(guān)，從面再次降低了器件的性能。由于這些特性，認(rèn)為將塊CMOS器件常規(guī)地縮小到期望的更小尺寸越來(lái)越困難。 作為其他益處，使用基本未摻雜的溝道區(qū)域能增強(qiáng)通常用來(lái)提高晶體管性能的某些傳統(tǒng)技術(shù)的有效性。例如，位于溝道區(qū)域Iio的相對(duì)兩側(cè)上的源極104和漏極106能構(gòu)造成修改在溝道區(qū)域中施加的應(yīng)力?？蛇x地，溝道區(qū)域能通過(guò)將晶格匹配的且有應(yīng)變的硅鍺(SiGe)結(jié)晶體薄膜晶格布置成在溝道的面內(nèi)方向上產(chǎn)生壓縮應(yīng)變而進(jìn)行修改。這能造成帶結(jié)構(gòu)的變化，使得空穴的遷移率與本征硅相比增大。應(yīng)力條件能通過(guò)改變鍺(Ge)成分來(lái)修改(更高的鍺使應(yīng)變?cè)龃?，并且空穴的遷移率變得更高)。對(duì)于拉伸應(yīng)變，溝道區(qū)域Si能形成在具有更大晶格常數(shù)的晶格弛豫的SiGe上。這使得與未應(yīng)變的Si溝道區(qū)域相比電子遷移率和空穴遷移率都增大。再次，隨著基體SiGe的鍺成分增大，有應(yīng)變的Si溝道區(qū)域中的應(yīng)變量和載流子遷移率趨于增大。如將理解的，將應(yīng)力施加到溝道區(qū)域不要求連續(xù)應(yīng)力層，非連續(xù)或者多個(gè)單獨(dú)的應(yīng)力層(包括上方、下方、橫向布置或抵接的應(yīng)力層)可用于將壓縮力或拉伸力施加到沿著通溝道區(qū)域的各種位置，從而有效地允許對(duì)施加的應(yīng)力進(jìn)行更大的控制。在一些實(shí)施例中，應(yīng)力層可以表示當(dāng)與溝道相鄰或抵接地施加應(yīng)力時(shí)、適合于將應(yīng)力施加到溝道區(qū)域的任何材料的層。作為一個(gè)示例，在特定實(shí)施例中，應(yīng)力層可以包括與半導(dǎo)體襯底的剩余部分的一些或全部相比具有不同熱膨脹率的材料。在這樣的實(shí)施例的制造期間，隨著半導(dǎo)體襯底的溫度降低，某些部分有差別地收縮，造成溝道區(qū)域的伸展或收縮。結(jié)果，溝道區(qū)域的至少一部分可以變得有應(yīng)變，提高了載流子的遷移率。在特定實(shí)施例中，應(yīng)力層可以包括與半導(dǎo)體襯底的一些或全部相比具有更大熱膨脹系數(shù)的諸如氮化硅等的材料。附加地或者可選地，不同應(yīng)力層可以應(yīng)用到FET 100的不同部分，以選擇性地提高溝道區(qū)域中空穴或電子的遷移率。例如，在特定實(shí)施例中，在互補(bǔ)η型和P型晶體管對(duì)經(jīng)由適合的P型阱結(jié)構(gòu)和η型阱結(jié)構(gòu)而彼此隔離的情況下，應(yīng)力層可以應(yīng)用到η型晶體管以對(duì)η型晶體管的溝道區(qū)域施加拉伸應(yīng)力。該拉伸應(yīng)力可以誘導(dǎo)溝道區(qū)域中的應(yīng)變，該應(yīng)變提高電子通過(guò)溝道區(qū)域的遷移率。另一應(yīng)力層可以應(yīng)用到P型晶體管以對(duì)P型晶體管的溝道區(qū)域施加壓縮應(yīng)力。該壓縮應(yīng)力可以誘導(dǎo)P型溝道區(qū)域中的應(yīng)變，該應(yīng)變提高了空穴的遷移率。設(shè)置具有基本未摻雜溝道的晶體管在施加應(yīng)力時(shí)帶來(lái)其他優(yōu)點(diǎn)。例如，應(yīng)力可以通過(guò)經(jīng)由源極/漏極或溝道應(yīng)力技術(shù)施加的壓縮或拉伸應(yīng)力來(lái)施加。與具有均勻或高摻雜溝道的傳統(tǒng)納米級(jí)晶體管相比，有應(yīng)變的溝道區(qū)域FET晶體管由于柵極電介質(zhì)附近低濃度的摻雜劑(降低電離雜質(zhì)散射)和較低的電場(chǎng)(降低表面粗糙度散射)、將提供較大的應(yīng)變?cè)鰪?qiáng)遷移率。由于降低的散射，應(yīng)力增強(qiáng)遷移率將顯著地大于傳統(tǒng)器件。由于應(yīng)變而得到的該遷移率優(yōu)勢(shì)將隨著晶體管的尺寸規(guī)模下降而實(shí)際上增大。圖2A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例配置的晶體管的示意圖，其示出了屏蔽區(qū)域112和溝道110。圖2B大致圖示了耗盡溝道和屏蔽區(qū)域的相對(duì)摻雜劑濃度。圖2C和2D示出了進(jìn)一步圖示可以與圖2A的溝道110和屏蔽區(qū)域112互換的DDC晶體管溝道的兩個(gè)不同示例的示意圖。其他區(qū)域和層是可行的，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，考慮到本文所圖示和描述的一般結(jié)構(gòu)，對(duì)區(qū)域、層、不同摻雜劑濃度和其他濃度和幾何形狀的其他變化是可行的。不同的區(qū)域可以包括溝道中的深度耗盡區(qū)域，該深度耗盡區(qū)域?qū)⑽挥跂艠O電介質(zhì)(諸如圖2A所示的電介質(zhì)128)、閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域和高摻雜屏蔽區(qū)域附近。圖2B圖示緊挨著柵極電介質(zhì)布置并具有摻雜劑濃度不同的兩個(gè)區(qū)域(溝道區(qū)域110和屏蔽區(qū)域112)的DDC晶體管溝道的截面的一個(gè)示例。該溝道截面的輪廓包括位于柵極電介質(zhì)(未示出)和屏蔽區(qū)域204之間的耗盡區(qū)域202。摻雜原子206被圖示，屏蔽區(qū)域204中的摻雜劑密度與相較于屏蔽區(qū) 域204的耗盡溝道區(qū)域202中的相對(duì)摻雜劑原子密度對(duì)應(yīng)。圖2C示出了溝道區(qū)域208的另一示例，該示例具有摻雜劑濃度不同的三個(gè)區(qū)域。在該示例中，耗盡摻雜劑溝道區(qū)域214具有最小量的摻雜劑206，閾值調(diào)節(jié)區(qū)域212 —般比耗盡摻雜劑溝道區(qū)域214具有更高濃度的摻雜劑原子，并且屏蔽區(qū)域210具有最高濃度的摻雜劑原子。圖2D示出又一變體，其中溝道截面從頂部溝道到底部溝道具有漸增的摻雜劑原子濃度224。在不同的應(yīng)用和實(shí)施例中，溝道頂部的摻雜劑范圍能變化，但是只要處理和退火條件允許、將通常朝著溝道的頂部變低。朝著溝道中心的摻雜劑范圍能增大并且通過(guò)溝道的底部，以進(jìn)入具有更高摻雜劑濃度的屏蔽區(qū)域。在這些配置的任一者中，閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域能形成為單獨(dú)的外延生長(zhǎng)硅層，或者形成為還包括耗盡溝道區(qū)域的單個(gè)硅外延層的一部分。閾值調(diào)節(jié)區(qū)域厚度通常能在從5納米到50納米厚度的范圍內(nèi)。當(dāng)基本未摻雜時(shí)，適合選擇區(qū)域本身的厚度略微調(diào)節(jié)閾值電壓，同時(shí)對(duì)于更典型的應(yīng)用，閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域被摻雜為具有范圍在5 X IO17到2 X IO19個(gè)原子(atoms)/cm3之間的平均濃度。在某些實(shí)施例中，能夠在閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域的上方和/或下方涂覆碳、鍺等的摻雜劑遷移阻擋層，以防止摻雜劑遷移到溝道區(qū)域中，或者可選地防止屏蔽區(qū)域進(jìn)入閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域。屏蔽區(qū)域是埋置在溝道區(qū)域和閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域(如果設(shè)置的話)下方的高摻雜區(qū)域。屏蔽層一般定位在一定的距離處以避免與源極和漏極直接接觸。在某些其他實(shí)施例中，它可以形成為在多個(gè)源極/漏極/溝道區(qū)域的下方延伸的板，而在其他實(shí)施例中，它可以是與溝道區(qū)域共同延伸的自對(duì)準(zhǔn)注入物或?qū)?。屏蔽區(qū)域厚度通常能夠在從5納米到50納米的范圍內(nèi)。屏蔽區(qū)域相對(duì)于溝道、閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域(如果設(shè)置的話)和P阱高摻雜。在實(shí)踐中，屏蔽區(qū)域被摻雜為具有在I X IO18和I XlO2ci個(gè)原子/cm3之間的濃度。在某些實(shí)施例中，能夠在屏蔽區(qū)域的上方涂覆碳、鍺等的摻雜劑遷移阻擋層，以防止摻雜劑遷移到閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域中。
在操作中，當(dāng)大于閾值電壓的預(yù)定電壓施加到導(dǎo)電柵極時(shí)，在柵極堆疊和屏蔽區(qū)域之間形成深度耗盡區(qū)域。在導(dǎo)電柵極下方，深度耗盡區(qū)域通常向下延伸到屏蔽區(qū)域中，不過(guò)在某些高摻雜實(shí)施例中，深度耗盡區(qū)域可以在閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域(如果設(shè)置的話)中終止。如將理解的，耗盡區(qū)域在導(dǎo)電柵極下方的準(zhǔn)確深度由能夠通過(guò)FET的設(shè)計(jì)而調(diào)節(jié)的很多因素確定。例如，耗盡區(qū)域深度可以由空間定位和FET的其他元素的絕對(duì)或相對(duì)摻雜劑濃度確定。例如，F(xiàn)ET可以具有限定在源極區(qū)域和漏極區(qū)域之間并且在具有柵極長(zhǎng)度Le的柵極下方的溝道。DDC深度(Xd)可以設(shè)定為大于柵極長(zhǎng)度的一半，可能為柵極長(zhǎng)度一半的倍數(shù)或分?jǐn)?shù)。在一個(gè)示例中，此DDC深度可以設(shè)定為約等于溝道長(zhǎng)度的一半，這在操作中即使在低于一伏特的低操作電壓下也允許精確地設(shè)定閾值電壓。取決于特定應(yīng)用的要求，不同的深度可以提供不同的有益結(jié)果。在該公開(kāi)下，將理解，不同DDC深度在不同的應(yīng)用、不同的器件幾何形狀和特定設(shè)計(jì)的各種參數(shù)中是可行的。取決于特定應(yīng)用的參數(shù)，在形成DDC晶體管中使用的不同區(qū)域厚度、摻雜劑濃度和操作條件可以提供不同的有益結(jié)果。例如，根據(jù)另一實(shí)施例，耗盡深度能維持從1/3柵極長(zhǎng)度到約等于柵極長(zhǎng)度的深度。然而，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的，如果晶體管的結(jié)構(gòu)和操作使得耗盡深度變成小于 柵極長(zhǎng)度的一半，則器件在功耗方面的性能將逐漸惡化，并且DDC的益處將消失。當(dāng)耗盡深度Xd在柵極長(zhǎng)度的1/3和1/2之間時(shí)，諸如例如在柵極下方的耗盡深度被設(shè)定為約O. 4XLg的DDC晶體管等，器件仍然能夠相對(duì)于傳統(tǒng)器件取得適度的改進(jìn)。在該示例中，用于屏蔽區(qū)域的適合厚度范圍在5納米至50納米之間，且摻雜劑濃度范圍從IXlO18到I XlO2tl個(gè)原子/cm3。用于閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域的適合厚度范圍在5nm到50nm之間，且摻雜劑濃度范圍從5X IO17和2X IO19個(gè)原子/cm3。未摻雜溝道區(qū)域被選擇為足夠深以滿足Xd > 1/2XLe的約束，并且具有小于5 X IO17個(gè)原子/cm3的濃度。實(shí)際上，為DDC晶體管設(shè)置深度耗盡區(qū)域能允許顯著地收緊設(shè)定具有多個(gè)晶體管和相關(guān)器件的電路的閾值電壓的公差，并且能進(jìn)一步減小由RDF引起的變化。結(jié)果是，能在集成電路中的多個(gè)器件上設(shè)定更可預(yù)測(cè)和更可靠的閾值電壓。該益處能用來(lái)降低器件或系統(tǒng)中的功率，并且能導(dǎo)致更好的整體性能。該實(shí)施例的潛在的一個(gè)其他益處是可調(diào)節(jié)的閾值電壓，該可調(diào)節(jié)的閾值電壓能夠在配置有一個(gè)或多個(gè)所述晶體管結(jié)構(gòu)的器件或系統(tǒng)的操作期間靜態(tài)設(shè)定或動(dòng)態(tài)可變。在圖2A中還圖示了，能夠在晶體管源極104上以及連接到P阱114的相反電荷摻雜劑材料126上施加偏置電壓。傳統(tǒng)的電路通常被偏置為供應(yīng)電壓，使得當(dāng)操作電壓施加到柵極時(shí)，電流能從源極流到漏極。雖然之前已經(jīng)提出使用偏置為動(dòng)態(tài)設(shè)定地閾值電壓的可調(diào)節(jié)體，但由于其傾向于誘發(fā)明顯的芯片面積損失，因此已經(jīng)大致證明了其不實(shí)用。根據(jù)該實(shí)施例，電路可以配置為通過(guò)改變施加到阱的偏置電壓來(lái)改變晶體管(如果共用共同的阱則為晶體管組)的閾值電壓，而不管它們是配置在一個(gè)集成電路或系統(tǒng)內(nèi)還是配置在單獨(dú)的電路中。如下面所進(jìn)一步詳細(xì)描述的，將閾值電壓可靠地控制在封閉范圍內(nèi)的能力與在減小芯片面積損失的條件下在操作期間可靠且動(dòng)態(tài)地改變閾值電壓的能力一起，使得器件或系統(tǒng)能動(dòng)態(tài)地改變器件或系統(tǒng)內(nèi)的晶體管或晶體管組的操作模式。圖3示出了摻雜劑原子濃度與柵極電介質(zhì)下方溝道深度的關(guān)系的曲線圖300，以圖示對(duì)于根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的溝道中的各種深度范圍摻雜劑濃度范圍。示出了兩條曲線，一條比較實(shí)際的曲線308和一條理想曲線310。如圖所示，示出了三個(gè)水平在第一個(gè)5-20納米中的溝道區(qū)域、與溝道區(qū)域開(kāi)始下一個(gè)5-20納米中的閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域以及從閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域開(kāi)始的下一個(gè)5-20納米中的屏蔽區(qū)域。不同水平處的濃度(可能但不一定)在圖中各自濃度水平處的拐點(diǎn)處分別達(dá)到某個(gè)水平312、314、316，并且這些對(duì)應(yīng)于某摻雜劑濃度水平302、304和306，其中摻雜劑濃度水平302具有小于5 X IO17個(gè)原子/cm3的溝道摻雜劑濃度“d”，摻雜劑濃度水平304具有在5 X IO17到5 X IO18個(gè)原子/cm3的之間的閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域濃度“d”，并且摻雜劑濃度水平306具有大于5 X IO18個(gè)原子/cm3的屏蔽區(qū)域摻雜劑濃度。根據(jù)一些實(shí)施例，在這些摻雜劑濃度范圍內(nèi)，能夠在支持深度耗盡區(qū)域操作的納米級(jí)FET中實(shí)現(xiàn)一些最佳益處。根據(jù)各種實(shí)施例的摻雜劑分布被限定為產(chǎn)生三個(gè)區(qū)域。這三個(gè)區(qū)域在表I中限定，區(qū)域I對(duì)應(yīng)于位于柵極電介質(zhì)附近的溝道區(qū)域，區(qū)域2對(duì)應(yīng)于閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域，并且區(qū)域3對(duì)應(yīng)于屏蔽層，并且其中Le是柵極長(zhǎng)度。如將理解的，柵極長(zhǎng)度大致等于溝道長(zhǎng)度，并且&4和&是三個(gè)區(qū)域的各自長(zhǎng)度。這些區(qū)域中的每個(gè)能經(jīng)由代表性的厚度和以每立 方厘米的原子數(shù)測(cè)量的摻雜劑劑量來(lái)表示。這些厚度和劑量的值在表I中給出。表I
__R域I__R域2__R域3
劑M范 j+N 劑_M<5X1017 5X1017<劑Μ<2χ Ο19__纖>2χ.Ι018
M )V:度A_ > 丄_ ι_ < IJl, < _L
2 τ￡| I. O層厚度是取決于工藝節(jié)點(diǎn)，且它們各自厚度〖”^和^與器件的柵極長(zhǎng)度(Le)和所關(guān)注的工藝節(jié)點(diǎn)相關(guān)。表2包含針對(duì)90納米至15納米的工藝節(jié)點(diǎn)的代表性數(shù)目，圖示了在區(qū)域的厚度要求上縮小Le的效果。表2
節(jié)點(diǎn)(nm)~9065~45~32~22~~ 5~~
Lg (nm)6050403530 25~~
溝道區(qū)域最大厚度-t^nm)3025201815 ΙΓ"
Vt調(diào)節(jié)區(qū)域最大厚度-t2 (nm)6050403530 25~~
屏蔽區(qū)域最小厚度-t3(nm)θΓ δΓ Ο3ΓδΓ0 Ι~5圖4是根據(jù)示例實(shí)施方式中的器件深度的不同硼摻雜劑原子/cm3的變化的曲線圖400。在該示例中，摻雜劑濃度在從零到約20納米(nm)的深度下晶體管柵極附近的低摻雜劑區(qū)域處最低(小于1父1017)，并且在從約2011111到4511111的閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域處略高(約5 X IO18)。該示例在從約45nm到75nm的屏蔽區(qū)域處達(dá)到更高(約5 X IO19)。此特定示例示出了三個(gè)不同模擬器件(其示出為利用不同工藝完成的疊置的圖)。一個(gè)在975°C下使用15秒的退火，一個(gè)在800°C下使用15秒退火，并且第三是完全不使用退火。曲線圖的結(jié)果基本相似，說(shuō)明了不同工藝環(huán)境下?lián)诫s劑濃度的可靠性。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，不同的設(shè)計(jì)參數(shù)和應(yīng)用可以要求摻雜劑濃度不同的區(qū)域的不同變化或數(shù)目。實(shí)踐中，設(shè)計(jì)者和制造商從數(shù)學(xué)模型和來(lái)自實(shí)際電路的樣品測(cè)量收集統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以確定電路設(shè)計(jì)的閾值電壓的方差。將晶體管之間的電壓差失配確定為σ Vt，而不管其是由制造方差還是RDF產(chǎn)生的。在圖5中圖示了來(lái)自各種器件的不同閾值電壓與供應(yīng)電壓的關(guān)系的提煉圖(rendering)的一個(gè)示例。為了使電路作為整體來(lái)操作，操作電壓Vdd必須考慮oVT來(lái)選擇。一般地，方差越大，oVT就越高，使得對(duì)于晶體管來(lái)說(shuō)操作電壓Vdd必須設(shè)定得越高，以適當(dāng)?shù)夭僮?。鑒于在電路上實(shí)施的多個(gè)器件，為了使電路適合地操作，可能需要將Vdd設(shè)定為最高的整體值。提供了一種結(jié)構(gòu)及其制造方法，其降低QVt，從而降低在集成電路上晶體管的閾值電壓的方差的范圍。利用降低的σντ，Vt的靜態(tài)值能設(shè)定得更精確，并且甚至能響應(yīng)于變化的偏置電壓而變化。在圖6中反映了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的改進(jìn)的oVT的一個(gè)示例，其示出了通過(guò)從不同器件所取的閾值電壓的下方差明顯可見(jiàn)的閾值電壓提煉圖(rendering)的改進(jìn)范圍。利用降低的σ Vt，標(biāo)稱相同器件的電路上的閾值電壓可以更精確地設(shè)定，從而允 許器件使用較低的操作電壓Vdd操作，并且因此消耗較少的功率。而且，利用更多的動(dòng)態(tài)余量(headroom)以改變針對(duì)給定晶體管或晶體管組的Vt，器件能在與用于特定模式的不同偏置電壓對(duì)應(yīng)的不同模式下操作。這可以對(duì)很多器件和系統(tǒng)增加功能性，并且在對(duì)器件功率模式的細(xì)微控制有用情況下尤其對(duì)器件有益。圖7A示出了根據(jù)傳統(tǒng)工藝和結(jié)構(gòu)制造的晶體管700的示例。該示例被圖示為N型FET，其具有源極702、漏極704以及包括導(dǎo)電柵極706和絕緣層708的柵極堆疊部。通常，柵極706由高摻雜多晶硅形成，并且絕緣層由諸如氧化硅等的柵極電介質(zhì)形成。柵極堆疊部706電控制源極702與漏極704之間的電流流動(dòng)。溝道710通常包括摻雜劑，并向下延伸到P阱712，并且可以繞源極和漏極卷繞。溝道深度Xd 714是從柵極電介質(zhì)708向下到溝道720底部的距離。在操作中，存在很多諸如E 716等的沿著該溝道深度714向下延伸并朝向源極702和漏極704彎曲的多個(gè)電場(chǎng)線。這些場(chǎng)線通常不是如附圖所示那樣是直的，而是由于器件構(gòu)造和操作能夠彎曲。諸如電子e_ 718等的移動(dòng)的載流子通過(guò)電場(chǎng)E 716在源極702和漏極704之間行進(jìn)。還圖示了柵極間隔器724和SDE 722。相反，圖7B示出了 DDC晶體管700’的實(shí)施例，其以相較于圖7A的傳統(tǒng)器件700深得多的耗盡區(qū)域進(jìn)行操作。這提供了在不使用應(yīng)力誘導(dǎo)層的情況下改進(jìn)的遷移率的特征和益處，以及改進(jìn)的閾值電壓設(shè)置。該示例被圖示為N型FET，具有源極702’、漏極704’和柵極706’。晶體管包括形成在柵極電介質(zhì)708’上的柵極706’，并控制在源極702’和漏極704’之間的電流流動(dòng)，其中，當(dāng)柵極到源極的電壓被偏置為大于閾值電壓時(shí)，形成耗盡區(qū)域710’。耗盡區(qū)域710’向下延伸到作為P阱712’中的層注入的屏蔽層720’，并且如圖所示地可以繞源極702’和漏極704’兩者卷繞。還圖示了柵極間隔器724’、720’和SDE 722’。耗盡深度X/ 714’是從柵極電介質(zhì)向下到屏蔽區(qū)域720’的距離，并且比圖7A的傳統(tǒng)器件的耗盡區(qū)域深很多。與圖7A的傳統(tǒng)器件不同，器件700’中的屏蔽區(qū)域720’為諸如E 716’等向下延伸到屏蔽層的電場(chǎng)提供了重?fù)诫s終止。在更深的耗盡X/714’的情況下，這些場(chǎng)線一般比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)700中的那些電場(chǎng)E 716更長(zhǎng)和更直。類似于傳統(tǒng)的器件，當(dāng)被偏置時(shí)，電流從源極702’流向漏極704’，并且電子e_718’通過(guò)電場(chǎng)E 716’在漏極704’和源極702’之間行進(jìn)。然而，相比于傳統(tǒng)器件，電子更自由地在這些電場(chǎng)E 716’中流動(dòng)，提供了改進(jìn)的電流流動(dòng)和更好的性能。此外，該構(gòu)造通過(guò)降低短溝道效應(yīng)、降低由隨機(jī)的摻雜劑波動(dòng)而引起的變化來(lái)改善σ Vt。參考圖8Α，示出了 FET 800，其對(duì)應(yīng)于圖7Α所示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在整個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)的各種位置處發(fā)生，即使當(dāng)FET沒(méi)有主動(dòng)切換時(shí)也造成電力損失。圖8Α具體地圖示了在源極702和阱712之間發(fā)生的泄漏的原理。由于正離子802留在阱712中，它們趨于經(jīng)由泄漏路徑Χ」806遷移到空穴804。在相對(duì)短的路徑806的情況下，泄漏在傳統(tǒng)的納米級(jí)器件中是比較普遍的。圖SB示出了利用類似于圖7B圖示的深度耗盡區(qū)域進(jìn)行操作的FET800’，并且還圖示了在源極702’和阱712’之間發(fā)生的泄漏的原理。正離子802’留在阱712’中。然而，利用具有更深阱的新穎構(gòu)造，路徑Xj 806’顯著地更長(zhǎng)，并且它們趨于經(jīng)由泄漏路徑X/ 806’更少地遷移到空穴804’。在相對(duì)長(zhǎng)的路徑806’的情況下，在此處泄露相比于傳統(tǒng)器件不太普遍。此外，在新穎結(jié)構(gòu)中的低電場(chǎng)E 716’以及在柵極706’和絕緣體708’處的泄漏的情 況下，激發(fā)電子的能力被極大地降低。結(jié)果是在柵極處泄漏的實(shí)質(zhì)減少。因此，具有DDC的新穎結(jié)構(gòu)提供了在傳統(tǒng)器件的很多位置發(fā)生的泄漏的顯著減少。DDC晶體管還優(yōu)選地提供改進(jìn)的載流子遷移率(其為該行業(yè)中極大關(guān)注的一個(gè)特征)。遷移率是當(dāng)對(duì)柵極施加大于閾值電壓Vt的電壓時(shí)移動(dòng)載流子從源極越過(guò)晶體管溝道移動(dòng)到漏極的遷移能力的定量測(cè)是。最佳器件的一個(gè)目標(biāo)是通常根據(jù)柵極施加的電場(chǎng)和測(cè)得的遷移率之間的關(guān)系(公知為通用遷移率曲線)使電子或移動(dòng)載流子以最小的阻礙從源極移動(dòng)到漏極。該通用遷移率曲線是在溝道的反轉(zhuǎn)區(qū)域中的載流子遷移率與誘導(dǎo)該反轉(zhuǎn)區(qū)域的電場(chǎng)(或反轉(zhuǎn)電荷)之間在MOSFET中可見(jiàn)的良好建立的關(guān)系。圖9示出了用于NMOS晶體管的該通用曲線(實(shí)線)，不過(guò)對(duì)于PMOS也存在類似的曲線。在該圖中，繪制了用于未摻雜溝道的通用遷移率曲線。區(qū)域A對(duì)應(yīng)于技術(shù)MOSFET晶體管的通常電流狀態(tài)的遷移率/電場(chǎng)操作狀況，并圖示這些器件在高功率區(qū)域中以相對(duì)于低電場(chǎng)/低功率區(qū)域中的遷移率而惡化的遷移率操作。第二遷移率曲線(虛線)適合于具有高摻雜溝道(經(jīng)常需要補(bǔ)償縮小效應(yīng))和成比例向下縮小的柵極電壓和隨之發(fā)生的低電場(chǎng)的納米級(jí)柵極長(zhǎng)度晶體管。這些曲線能在支持溝道中的高電場(chǎng)的操作條件下匹配，這是因?yàn)檫w移率受與柵極電介質(zhì)和溝道硅之間的界面相關(guān)聯(lián)的表面粗糙度支配。當(dāng)以較低的柵極電壓(和隨之發(fā)生的較低電場(chǎng))操作晶體管時(shí)，這兩條曲線由于摻雜劑原子的存在以及溝道摻雜劑散射(普遍稱為電離雜質(zhì)散射，其降低電子遷移率)的支配而分歧。這能作為區(qū)域C而可見(jiàn)。雖然能夠構(gòu)造以落在區(qū)域C內(nèi)的電場(chǎng)操作的低功率器件，但所要求的高溝道摻雜由于在圖9中以區(qū)域A標(biāo)記的區(qū)域中的摻雜劑散射而造成遷移率的惡化。DDC晶體管的操作點(diǎn)沿著圖9中的區(qū)域B所示的通用遷移率曲線布置。DDC晶體管不僅在低電場(chǎng)的低功率狀況下操作，而且能夠受益于作為具有基本低摻雜劑散射以降低其遷移率的深度耗盡器件。因此，在一些優(yōu)選實(shí)施例中，DDC晶體管相對(duì)于傳統(tǒng)的高功率器件能實(shí)現(xiàn)高達(dá)120%遷移率增強(qiáng)。利用這些新穎結(jié)構(gòu)和形成它們的方法，電路現(xiàn)在能生產(chǎn)并配置有動(dòng)態(tài)地改變Vt的能力。相比于傳統(tǒng)器件，該結(jié)構(gòu)優(yōu)選地配置有小的σ Vt，使得該器件不僅具有較低標(biāo)稱閾值電壓Vt和較低操作電壓Vdd的能力，還具有能響應(yīng)于偏置電壓而變化的精確的可調(diào)節(jié)Vt的能力。在操作中，偏置電壓能布置在操作來(lái)升高和降低器件的Vt的晶體管上。這使得電路能以有效和可靠的方式(尤其是如果操作電壓Vdd還被動(dòng)態(tài)地控制)靜態(tài)地指定和/或動(dòng)態(tài)地改變操作模式。此外，Vt的調(diào)節(jié)能在一個(gè)或多個(gè)晶體管、晶體管組和電路的不同部分或區(qū)域上完成。這種突破使得設(shè)計(jì)者能夠使用能被調(diào)節(jié)來(lái)在電路中發(fā)揮不同功能的通用晶體管。附加地，存在很多由于這些集成電路結(jié)構(gòu)的特征和益處而產(chǎn)生的電路和系統(tǒng)水平創(chuàng)新。在一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)設(shè)置有具有DDC深度的DDC，其中，溝道形成在源極區(qū)域和漏極區(qū)域之間。在一個(gè)示例中，DDC深度至少是器件的溝道長(zhǎng)度的一半大。這些結(jié)構(gòu)能在比傳統(tǒng)器件低的電壓下操作，并不受器件溝道中的RDF的效應(yīng)限制。新穎的結(jié)構(gòu)還能夠使用傳統(tǒng)的塊CMOS處理工具和工藝步驟來(lái)制造。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，晶體管的溝道區(qū)域能配置有具有不同摻雜劑濃度的多個(gè)區(qū)域。在一個(gè)示例中，DDC晶體管構(gòu)造成使得三個(gè)不同區(qū)域存在于柵極的下方。從柵極電介質(zhì)行進(jìn)深入到襯底中，這些區(qū)域包括溝道、閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域和屏蔽區(qū)域。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可以存在這些區(qū)域的不同組合或排列。 溝道區(qū)域是在集成電路的操作期間少數(shù)載流子從源極行進(jìn)到漏極的區(qū)域。這構(gòu)成流經(jīng)器件的電流。該區(qū)域中的摻雜劑的量影響器件經(jīng)由雜質(zhì)散射的遷移率。越低的摻雜劑濃度造成越高的遷移率。附加地，RDF還隨著摻雜劑濃度的減小而減小。該未摻雜(低摻雜)溝道區(qū)域能允許DDC晶體管實(shí)現(xiàn)高遷移率和低RDF兩者。閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域允許將互補(bǔ)摻雜劑(諸如PMOS的N型摻雜劑和NMOS中的P型摻雜劑等)引入到溝道區(qū)域的下方。引入該Vt調(diào)節(jié)區(qū)域(其耦合到溝道區(qū)域的近端和摻雜劑水平)的引入，優(yōu)選地在不直接摻雜溝道的情況下允許閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域改變溝道內(nèi)的耗盡區(qū)域。該耗盡控制允許改變器件的Vt以實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果。附加地，Vt調(diào)節(jié)區(qū)域能輔助防止子溝道貫穿和泄漏。在一些實(shí)施例中，這提供了改善的短溝道效應(yīng)、DIBL和子閾值斜坡。在傳統(tǒng)工藝中，其他人通過(guò)改變特定結(jié)構(gòu)和濃度來(lái)解決晶體管的不同性能指標(biāo)。例如，可以使用柵極金屬合金或多晶硅來(lái)調(diào)節(jié)摻雜劑濃度以改善短溝道效應(yīng)或其他參數(shù)。還可以調(diào)節(jié)位于柵極下方和溝道上方的柵極電介質(zhì)。還存在能設(shè)定晶體管的溝道中或者周圍的摻雜劑濃度的其他工藝。與改善短溝道效應(yīng)和器件的其他參數(shù)的這些之前的嘗試不同，本文所述的一些實(shí)施例不僅提高器件的更多的參數(shù)，而且它們還能改善為器件設(shè)置閾值電壓的精確度和可靠性。此外，在一些實(shí)施中，改進(jìn)的器件還能對(duì)器件的閾值電壓進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制以增強(qiáng)性能，并當(dāng)采用時(shí)還提供器件或系統(tǒng)的新的特征和操作。在一個(gè)實(shí)施例中，晶體管器件設(shè)置有從柵極附近的溝道頂部向下到溝道中的單調(diào)增加摻雜劑濃度。在一個(gè)示例中，存在從柵極電介質(zhì)開(kāi)始的摻雜劑的線性增大。這可以通過(guò)在距柵極一定距離處形成屏蔽區(qū)域并在屏蔽區(qū)域和柵極之間具有耗盡區(qū)域而完成。耗盡區(qū)域可以采取不同的形式，包括不同摻雜劑濃度的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域。這些區(qū)域致力于對(duì)晶體管器件的不同改進(jìn)，包括改進(jìn)設(shè)置特定閾值電壓的可靠性、改進(jìn)晶體管溝道中的遷移率，以及使能閾值電壓的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)以改進(jìn)和擴(kuò)展器件的不同操作模式。這些摻雜劑濃度可以以諸如在圖4所示并且相對(duì)于器件的溝道深度進(jìn)行描述的濃度曲線圖來(lái)表示，它從柵極附近的結(jié)構(gòu)的頂部開(kāi)始，通過(guò)不同的層向下通過(guò)屏蔽層。
耗盡溝道區(qū)域提供用于使電子自由地從晶體管的源極移動(dòng)到漏極的區(qū)域，從而提高了遷移率和整體性能。閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域與屏蔽區(qū)域結(jié)合使用以設(shè)定器件的標(biāo)稱本征閾值電壓。屏蔽區(qū)域是增大FET器件的體系數(shù)的高摻雜區(qū)域。較高的體系數(shù)允許本體偏壓以具有動(dòng)態(tài)改變FET的閾值電壓的更大效果。這些三個(gè)區(qū)域能協(xié)調(diào)使用，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)專用器件。能夠使用兩個(gè)或三個(gè)區(qū)域的多個(gè)組合來(lái)實(shí)現(xiàn)各種設(shè)計(jì)益處。例如，所有區(qū)域能夠與多帶邊沿和非帶邊沿金屬(ο -band edge metal)柵極一起使用來(lái)實(shí)現(xiàn)具有各種本征Vt值(通過(guò)閾值電壓調(diào)節(jié)摻雜來(lái)實(shí)現(xiàn))和動(dòng)態(tài)操作模式(經(jīng)由本體效應(yīng))的低功率器件。溝道和屏蔽區(qū)域能夠與非帶邊沿金屬柵極堆疊使用以實(shí)現(xiàn)超低功率器件(其中，非帶邊沿金屬用來(lái)在沒(méi)有閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域的輔助的情況下提高閾值電壓)。溝道和屏蔽區(qū)域能夠與雙功函數(shù)金屬柵極堆疊使用以實(shí)現(xiàn)超低功率器件。此外，能夠以多個(gè)方式實(shí)現(xiàn)這些區(qū)域的形成。在一些實(shí)施方式中，可以使用單個(gè)外延流程，由此在生長(zhǎng)期間被控制和調(diào) 制的原位摻雜在沒(méi)有附加注入的情況下實(shí)現(xiàn)期望的分布，并且其中可以使用在未摻雜外延區(qū)域之后的多個(gè)注入來(lái)實(shí)現(xiàn)該分布?？蛇x地，可以使用具有類似于期望濃度的注入的雙外延流程。或者，可以使用由任何數(shù)目的外延和注入組成的多個(gè)外延流程實(shí)現(xiàn)期望的分布。然而，這樣的變化不會(huì)脫離所附權(quán)利要求書(shū)的精神和范圍。在器件的另一示例中，除了形成在襯底上的DDC區(qū)域之外，還可以在襯底的頂部上溝道區(qū)域的上方形成氧化物區(qū)域或其他柵極絕緣體。器件可以包括形成在氧化物區(qū)域上的金屬柵極區(qū)域。在該示例中得到的器件是具有動(dòng)態(tài)可控閾值電壓同時(shí)仍然對(duì)溝道區(qū)域中的RDF不敏感的晶體管。在該示例中，在操作中，DDC區(qū)域具有很低的σ VT，而低的Vdd將保持深度耗盡區(qū)域中的較低泄漏。此外，可以提供注入以使得老式器件能要求晶體管以一伏特以上進(jìn)行操作。在以下示例中，在附圖中討論和進(jìn)一步圖示了各種器件配置、結(jié)合這種器件的系統(tǒng)和制造這種器件和系統(tǒng)的方法。這些示例以該器件、系統(tǒng)和制造該系統(tǒng)和系統(tǒng)的方法的領(lǐng)域的技術(shù)人員很好理解的示意方式圖示。這些示例連同對(duì)下面的系統(tǒng)的可行和可能的操作特性和性能進(jìn)行論述來(lái)描述和圖示器件的細(xì)節(jié)。在圖10和圖11中圖示了與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步比較。圖10圖示了具有低摻雜溝道(約I X IO17個(gè)原子/Cm3)的DDC晶體管與具有均勻摻雜溝道(不具有屏蔽區(qū)域)的類似尺寸的傳統(tǒng)晶體管的閾值電壓和本體偏壓之間的示例比較?？梢?jiàn)，即使DDC晶體管不具有強(qiáng)本體系數(shù)所要求的顯著的溝道摻雜劑，由DDC中的本體偏壓進(jìn)行的閾值電壓調(diào)制仍然可比于均勻摻雜溝道M0S。因而，在具體實(shí)施例中，DDC結(jié)構(gòu)能在短溝道器件中提供當(dāng)前僅僅在長(zhǎng)溝道器件(其置換短溝道器件是不切實(shí)際的)中實(shí)現(xiàn)的相當(dāng)?shù)囊嫣帯⒖紙D11，示出了用于與DDC器件的示例相比的均勻溝道MOS器件的、σ Vt與本體偏壓的比較。相對(duì)于長(zhǎng)溝道器件，短溝道器件的閾值電壓的顯著惡化是明顯的。在該DDC器件中，隨著本體偏壓的增大，閾值電壓存在明顯較少的惡化。極大地降低短溝道效應(yīng)的高摻雜屏蔽區(qū)域促進(jìn)了這種降低。如在背景技術(shù)中所論述，某些晶體管能形成為具有根據(jù)超陡后退阱(SSRW)分布而摻雜的溝道層。該技術(shù)使用特定的摻雜分布以在輕摻雜溝道的下方形成重?fù)诫s區(qū)域。參考圖12，示出了 DDC結(jié)構(gòu)的示例與傳統(tǒng)SSRW的比較?？梢?jiàn)，SSRW在與溝道相鄰、限定溝道(未示出)頂部的晶體管柵極電介質(zhì)附近具有很高的摻雜劑濃度。在溝道和柵極電介質(zhì)附近的這種高摻雜劑濃度通常在傳統(tǒng)器件中造成差的泄漏性能，并且在將該方法縮小到納米級(jí)柵極長(zhǎng)度晶體管方面存在嚴(yán)重困難。因而，一般不給降低電子器件的功率并提高其性能的整體需要提供適合的商業(yè)方案。DDC晶體管的實(shí)施例能夠包括深度耗盡的溝道，并且還包括重?fù)诫s并且與溝道分離的屏蔽區(qū)域。這種結(jié)構(gòu)能夠?qū)﹄娐沸阅芴峁╋@著的改進(jìn)，并且能夠比實(shí)施SSRW的電路更簡(jiǎn)單地生產(chǎn)。能夠使用很多傳統(tǒng)CMOS制造工藝制造DDC晶體管。圖13是用于制造傳統(tǒng)器件的傳統(tǒng)CMOS工藝與根據(jù)本文公開(kāi)的實(shí)施例配置的結(jié)構(gòu)的比較1300的示意圖。在新穎CMOS器件的一個(gè)實(shí)施例中，與淺溝槽隔離(STI) 1302、1302A、阱和溝道注入部1304、1304A、接觸部1308、1308A、和金屬互連部1310、1310A相關(guān)的處理步驟能夠標(biāo)準(zhǔn)化。僅傳統(tǒng)的CMOS柵極堆疊工藝1306與改進(jìn)結(jié)構(gòu)的柵極堆疊1306A不同。這為引入諸如DDC器件等的新穎CMOS結(jié)構(gòu)提供了顯著的優(yōu)點(diǎn)。主要地，這避免了開(kāi)發(fā)用于制造新器件的危險(xiǎn)的或昂貴的新處理步驟的要求。因而，能重新使用現(xiàn)有的制造工藝和相關(guān)的IP庫(kù)，節(jié)約了成本并允許制造商更快地將這種新穎和先進(jìn)的器件帶入市場(chǎng)。
根據(jù)圖13中的示例的DDC晶體管工藝將在高摻雜N型和P型區(qū)域的頂部上形成未摻雜外延娃區(qū)域以形成DDC摻雜分布。在一些實(shí)施例方式中，未摻雜外延娃區(qū)域厚度是器件性能的顯著因素。在另一示例中，使用雙外延硅區(qū)域，以提供具有高度、中度和低摻雜(或未摻雜)的最終柵極堆疊?？蛇x地，可以形成在襯底水平附近用于最終堆疊的具有一個(gè)高摻雜區(qū)域的一個(gè)外延硅區(qū)域，隨后在柵極和高摻雜屏蔽區(qū)域之間形成中度至低摻雜的外延生長(zhǎng)層。在一些實(shí)施方式中，為了防止層之間的摻雜劑遷移或擴(kuò)散，可以采用各種摻雜劑遷移阻擋技術(shù)或摻雜劑遷移阻擋層。例如，在P型外延硅中，可以使用碳摻雜來(lái)降低硼(B)擴(kuò)散。然而，在N型外延硅中，碳可以對(duì)As摻雜具有負(fù)面影響。碳可以位于整個(gè)硅外延或者限制到每個(gè)界面處的薄區(qū)域?？梢允褂迷粨诫s碳或注入的碳。如果使用原位摻雜碳，碳可以存在于N型和P型兩者中。如果碳是注入的，在一些實(shí)施例中，它僅能夠用在P型中。DDC晶體管能使用可用的塊CMOS處理技術(shù)來(lái)形成，包括用于沉積摻雜劑遷移阻擋層的技術(shù)、先進(jìn)外延層生長(zhǎng)、ALD或先進(jìn)CVD和PVD或者退火，這些都可以在先進(jìn)集成電路工藝節(jié)點(diǎn)技術(shù)(諸如65nm、45nm、32nm和22nm的技術(shù))上使用。盡管這些工藝節(jié)點(diǎn)對(duì)于STI隔離、柵極處理和退火一般具有低熱預(yù)算，但它們?nèi)匀贿m合于DDC晶體管的形成。圖14A到圖141示出了用于制造具有DDC摻雜分布的溝道的器件的工藝流程。這些附示兩個(gè)器件的制造示例，以示出NMOS和PMOS晶體管如何能各配置有DDC和屏蔽區(qū)域以提供新穎DDC晶體管和器件的先進(jìn)特征和操作。在每個(gè)步驟中的結(jié)構(gòu)以順序的方式示出，以圖示形成這兩個(gè)晶體管器件的樣本工藝?？蛇x地，可以使用其他工藝流程制造DDC器件，并且該具體工藝和相關(guān)步驟為了圖示的目的而示出。工藝以被形成、沉積或以其他的方式制成以形成晶體管結(jié)構(gòu)的“區(qū)域”的術(shù)語(yǔ)進(jìn)行描述，但是意在還包括不同形狀、尺寸、深度、寬度和高度的區(qū)域和不同形式或分布或?qū)?。首先，參考圖14A，結(jié)構(gòu)1400以例如P型襯底1406的襯底來(lái)開(kāi)始。NMOS或PMOS器件能形成在P型襯底上。為了簡(jiǎn)明和為了描述這些和其他附圖中可能的實(shí)施例和示例，針對(duì)NMOS和PMOS器件連同將某些特征分離的淺和局部溝槽隔離的示例來(lái)描述DDC器件的工藝流程的示例。不管怎樣，與其他公開(kāi)的結(jié)構(gòu)或者器件相關(guān)的相應(yīng)流程將是容易理解的。此外，盡管未示出，這些工藝能用現(xiàn)有技術(shù)中公知的各種技術(shù)執(zhí)行，諸如在形成并排結(jié)構(gòu)(作為不同區(qū)域以及在彼此的頂部上形成的區(qū)域)中使用的掩膜等。在P襯底1406上形成可選擇的N阱注入部1402和P阱注入部1404。然后，在N阱1402上形成淺P阱注入部1408，并且在P阱1404上形成淺N阱注入部1410。這些不同的區(qū)域可以通過(guò)首先將氧化物墊形成到P襯底1406上然后使用光刻膠對(duì)N阱1402進(jìn)行第一 N阱注入來(lái)形成。P阱1404可以用另一光刻膠來(lái)注入。淺N阱1410可以通過(guò)用另一光刻膠進(jìn)行注入來(lái)形成。淺P阱1408然后可以用另一光刻膠進(jìn)行注入。然后，工藝可以跟隨著退火處理。進(jìn)行到圖14B，工藝以在淺P阱1408上形成NMOS RDF屏蔽區(qū)域1412來(lái)繼續(xù)。根據(jù)該實(shí)施例， OS RDF區(qū)域1412是諸如之前所述的用于降低RDF并提供改進(jìn)閾值電壓設(shè)置和可靠性以及使能晶體管的閾值電壓的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的很多益處等的高摻雜劑濃度的屏蔽區(qū)域。該屏蔽區(qū)域可以形成為使用另一光刻膠而進(jìn)行的RDF屏蔽注入。PMOS RDF屏蔽區(qū)域1414形成在淺N阱1410的上方。該區(qū)域可以形成為使用另一光刻膠進(jìn)行的PMOS RDF屏蔽 注入。接著參考圖14C，在移除初始氧化物之后，使用光刻膠在屏蔽區(qū)域1412上形成NMOS閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域1416，其中可以使用外延生長(zhǎng)或其他類似技術(shù)的方法來(lái)沉積該閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域。類似地，使用光刻膠在PMOS RDF屏蔽區(qū)域1414的上方形成PMOS閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域1418。然后在閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域的各個(gè)上沉積未摻雜區(qū)域或低摻雜區(qū)域1420、1422，其中閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域被摻雜在NMOS Vt調(diào)節(jié)區(qū)域1416和PMOSVt調(diào)節(jié)區(qū)域1418的上方。可以使用外延生長(zhǎng)或者其他類似技術(shù)的方法來(lái)沉積這些未摻雜或低摻雜區(qū)域。通過(guò)以上步驟，形成符合DDC的溝道。盡管在這些示例中使用兩個(gè)外延區(qū)域以針對(duì)每個(gè)晶體管形成期望的DDC分布，但是也可以替代地在各個(gè)晶體管上使用單個(gè)外延區(qū)域來(lái)形成DDC器件。以上工藝流程通過(guò)形成的溝道來(lái)制備器件，以用于隨后的處理來(lái)制造兩個(gè)晶體管或其他更復(fù)雜的電路。然而，以下工藝流程公開(kāi)了用于形成圖14D至圖14E中圖示的η溝道和P溝道晶體管的其余步驟的示例。參考圖14D，然后通過(guò)將晶體管與相鄰的晶體管隔離，來(lái)應(yīng)用淺溝槽隔離(STI)工藝以形成STI晶體管邊界。此處，適合地設(shè)定每個(gè)STI1424U426和1428的深度，使得STI將進(jìn)入P阱中?？梢?jiàn)，STI溝槽在淺P阱1408和淺N阱1410各個(gè)的下方延伸。這允許改進(jìn)晶體管之間的隔離。此外，可以可選擇地應(yīng)用局部溝槽隔離(PTI) 1430、1434以形成阱連接部能被連接的區(qū)域。PTI 1430、1434的深度設(shè)定成使得PTI將局部進(jìn)入淺P阱中。如圖14Ε所示，諸如氧化物區(qū)域1438、1422等的絕緣體然后被沉積在將形成溝道的區(qū)域中。此處，二氧化硅可以用作絕緣體，但是還可以使用其他類型的絕緣體。柵極電極1436、1440然后被安裝到各個(gè)柵極絕緣體，以在操作期間使能供應(yīng)柵極電壓。參考圖14F，在形成源極和漏極延伸1448、1450的NMOS和PMOS柵極和絕緣區(qū)域中每個(gè)的一側(cè)上，形成間隔器1446?？蛇x地，?？蛇x地，可以在老式模式器件上執(zhí)行NMOS和PMOS環(huán)狀注入工藝(下面描述)。此外，本體接觸部區(qū)域1444和1464分別受到ρ+型摻雜和η+型摻雜以形成對(duì)晶體管的本體的接觸。在形成源極和漏極區(qū)域以后，然后形成NMOS和PMOS區(qū)域，并且可以設(shè)置接觸以向源極區(qū)域和漏極區(qū)域提供必要的電壓來(lái)操作器件。這在圖14G中示出，其中分別形成源極和漏極區(qū)域1454/1556和1458/1460。在圖14G中還示出了第二間隔器1452，其限定源極/漏極1454/1556和1458/1460的邊界。然后使用光刻膠形成接觸部和金屬，使得與器件電接觸。取決于處理將源極和漏極定位在何處，電場(chǎng)可以被極大地影響。盡管以上描述制造DDC器件的某些步驟，但是可以包括其他可選的步驟，以進(jìn)一步提高器件的性能，或者符合不同應(yīng)用規(guī)格。例如，如圖14G所示，能應(yīng)用在現(xiàn)有技術(shù)中作為源極/漏極延伸公知的技術(shù)以降低泄漏電流。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，很多不同的區(qū)域組合是可行的，并且區(qū)域組合可以重新布置，并且可以用與此處的教導(dǎo)一致的不同區(qū)域置換。閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域和屏蔽區(qū)域摻雜水平被限制到溝道下方間隔器邊緣之間的區(qū)域。在一個(gè)方法中，使用由各個(gè)柵極1436和1440周圍的間隔器所限定的掩模和柵極上的硬掩模對(duì)外側(cè)間隔器1452蝕刻硅。被蝕刻的硅深度大于屏蔽區(qū)域的深度。在該示例中，在相同或不同的步驟中對(duì)NMOS和PMOS兩者蝕刻硅。在硅蝕刻之后，如圖14H所示，硅1466外延生長(zhǎng)到略高于柵極電介質(zhì)的水平。如圖141所示，外延生長(zhǎng)硅的摻雜能在原位或者使用源 極/漏極注入掩模以形成源極/漏極區(qū)域1468、1470、1472和1474來(lái)完成。首先，層疊柵極電介質(zhì)1438和第二柵極電介質(zhì)1437。層1435和1436是設(shè)計(jì)有適當(dāng)N+或P+功函數(shù)的金屬柵電極。在圖141中，多晶硅利用結(jié)合有柵極電介質(zhì)的金屬柵電極置換。為了利用金屬柵極置換多晶硅，需要具有適當(dāng)功函數(shù)的兩個(gè)不同的金屬。需要約4. 2和約5. 2eV的功函數(shù)金屬以調(diào)節(jié)與N+/P+摻雜多晶硅(其傳統(tǒng)地用在CMOS處理中)相兼容的NMOS和PMOS器件的VT。柵極周圍的間隔器1452和柵極上的硬掩模形成自對(duì)準(zhǔn)源極/漏極區(qū)域。這造成較低的源極/漏極到本體的電容。在另一方法中，可以執(zhí)行補(bǔ)償源極/漏極注入。在此方法中，柵極周圍的間隔器和柵極上的硬掩模允許柵極自對(duì)準(zhǔn)。如將理解的，期望能夠以多個(gè)功率模式有效地操作電路。此外，能在不同的功率模式之間快速和有效地切換能顯著提高晶體管、以及使用這種晶體管制造的芯片、還有實(shí)施這種芯片的系統(tǒng)的省電能力和整體性能。利用有效改變操作模式的能力，器件能夠在需要時(shí)輸出高性能，并且在待用時(shí)通過(guò)進(jìn)入睡眠模式而保存電力。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，各個(gè)子電路和各個(gè)器件的模式能被動(dòng)態(tài)地控制。利用動(dòng)態(tài)地改變器件的閾值電壓的能力，還能動(dòng)態(tài)地改變器件的模式。深度耗盡溝道器件能具有寬范圍的標(biāo)稱閾值電壓，并能使用寬范圍的操作電壓而操作。一些實(shí)施例可以在從I. O伏特到I. I伏特的當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)塊CMOS操作電壓內(nèi)實(shí)施，并且還可以在低很多的操作電壓(諸如O. 3V至O. 7V)下操作。這些為低功率操作提供電路配置。此外，DDC器件由于它們的強(qiáng)的本體效應(yīng)而能夠比傳統(tǒng)的器件更有響應(yīng)性。在此方面，強(qiáng)本體效應(yīng)能允許器件通過(guò)經(jīng)由共用的阱而大致直接連接到其他器件而影響電路的變化。在一個(gè)示例中，共用的阱可以包括在器件組下方的共同P阱或N阱。在操作中，這些器件能夠通過(guò)修改器件的各自本體偏置電壓和/或操作電壓的設(shè)置而改變模式。這使得單個(gè)器件或者一個(gè)或多個(gè)器件組的切換能夠更快，并且能夠比傳統(tǒng)器件使用更少的能量。因而，模式的動(dòng)態(tài)變化能夠快速地發(fā)生，并且系統(tǒng)能更好地管理電力節(jié)省和整體系統(tǒng)性能。此外，在一些應(yīng)用中，可以要求對(duì)現(xiàn)存環(huán)境的向后兼容，使得DDC基器件能與傳統(tǒng)器件無(wú)縫操作。例如，可以將新的DDC基器件和在操作電壓I. I伏特下運(yùn)行的傳統(tǒng)器件混合。為了將DDC基器件與傳統(tǒng)器件連接，可能需要執(zhí)行水平轉(zhuǎn)換。很期望DDC基器件與老式器件無(wú)縫操作。屏蔽區(qū)域提供高本體效應(yīng)，這對(duì)于晶體管中響應(yīng)性多模式切換具有杠桿(leverage)作用。具有屏蔽區(qū)域的晶體管的響應(yīng)能夠在較寬范圍內(nèi)變化到本體偏壓的變化。更具體地，高摻雜屏蔽區(qū)域能允許器件電流導(dǎo)通和電流關(guān)斷以在各種本體偏壓下更寬地變化，并能由此促進(jìn)動(dòng)態(tài)模式切換。這是因?yàn)镈DC器件能配置有比傳統(tǒng)器件低的QVt、以及較低的設(shè)定閾值電壓方差。因而，閾值電壓能設(shè)定為不同的值VT。此外，為了改變閾值電壓，器件或器件組能本體偏壓，因而Vt自身能響應(yīng)于變化的本體偏置電壓而變化。因而，較低的σ Vt提供較低的最小操作電壓VDD，和更寬范圍的可用標(biāo)稱本征值VT。增大的本體效應(yīng)允許在那更寬的范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)控制yT。此外，如果需要，還能期望將器件配置成最大性能，即使這種性能可以造成功率消耗的增大。在可選實(shí)施例中，可以期望，當(dāng)器件不在高性能激活的操作條件下，將器件布置在顯著低的功率模式(睡眠模式)中。在電路利用DDC晶體管時(shí)，模式切換可以設(shè)置有足夠快的切換時(shí)間，以不影響整體系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間。 期望在根據(jù)此處圖示和描述的不同DDC實(shí)施例和示例配置的晶體管或晶體管組中可以有若干不同類型的模式。一個(gè)模式是低功率模式，其中，本體和源極電壓之間的偏壓Vbs是零。在此模式中，器件以低操作電壓Vdd和比非DDC器件更低的有源/無(wú)源功率但是以與任何傳統(tǒng)器件相當(dāng)?shù)男阅懿僮?。另一模式是加?qiáng)(turbo)模式，其中，器件的偏置電壓Vbs是正向偏壓。在此模式中，器件以低Vcc和具有高性能的匹配無(wú)源功率操作。另一個(gè)模式時(shí)睡眠模式，其中偏置電壓VBS是反向偏置。在該模式中，器件以低Vcc和大致低的無(wú)源功率操作。在老式模式中，工藝流程被修改以允許非DDC MOSFET器件以與老式器件大致相同地操作。DDC構(gòu)造的器件相對(duì)于傳統(tǒng)器件提供了很大的性能優(yōu)勢(shì)，同時(shí)其還能夠使得動(dòng)態(tài)模式切換由于屏蔽區(qū)域提供的強(qiáng)本體效應(yīng)而增強(qiáng)。本體連接部允許施加到器件的期望本體偏壓的應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)期望的模式。這可以利用如上所述具有低摻雜溝道和屏蔽區(qū)域的DDC，或者可選地利用具有不同摻雜劑濃度的多個(gè)區(qū)域或?qū)拥腄DC來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)多模式切換用于諸如存儲(chǔ)器模塊或邏輯模塊等的晶體管組時(shí)，使用傳統(tǒng)的塊CMOS技術(shù)的各個(gè)晶體管控制會(huì)不切實(shí)際，并且會(huì)對(duì)控制電路造成實(shí)質(zhì)的額外負(fù)擔(dān)(overhead)。需要實(shí)施額外的控制電路，用于控制不同器件或不同器件組的廣泛的專用布線和所有這些將顯著地添加到集成電路的整個(gè)成本中。因而，期望開(kāi)發(fā)能用來(lái)形成用于動(dòng)態(tài)模式切換的一組或多組晶體管的子電路或者單元。此外，還期望提供一種方案，其可以向老式器件提供本體偏壓控制技術(shù)，使得僅僅單個(gè)(standing)或在混合的環(huán)境中，老式器件還可以受益于動(dòng)態(tài)控制。附加地，具有屏蔽區(qū)域的晶體管的相對(duì)高的本體效應(yīng)使得其在某些實(shí)施例中不管在靜態(tài)設(shè)計(jì)還是動(dòng)態(tài)地都適合于使用本體偏壓作為用于控制用于在各種模式下進(jìn)行操作的器件，同時(shí)，傳統(tǒng)的塊CMOS器件可以要求物理設(shè)計(jì)替換。在圖15中示出具有高摻雜屏蔽區(qū)域和將本體偏壓施加到本體的機(jī)構(gòu)的基本多模式器件，從圖2A連同圖示不同模式的相應(yīng)表格而再現(xiàn)。如結(jié)合圖2A所討論的，偏置電壓Vbs可以施加在阱連接部和源極之間，以控制器件的電場(chǎng)，包括源極和器件本體之間的場(chǎng)。圖15圖示η溝道4端子MOSFET的樣本結(jié)構(gòu)。端子106指定為漏極，而端子104指定為源極。在操作期間，電流在這兩個(gè)端子之間流動(dòng)。端子102稱為柵電極，并且電壓經(jīng)常施加到此端子以控制在漏極和源極之間的電流流動(dòng)。端子126提供對(duì)晶體管的本體(在該示例中是P阱114)的連接。施加到漏極的電壓是正供應(yīng)電壓(稱為Vdd)，并且施加到源極端子的電壓是低供應(yīng)電壓。電場(chǎng)影響器件的特性。根據(jù)本文所描述的各種實(shí)施例，器件能通過(guò)適合地選擇偏置電壓Vbs和供應(yīng)電壓Vdd而構(gòu)造成多個(gè)和不同的模式。在傳統(tǒng)塊CMOS器件中，襯底經(jīng)常連接到源極以維持相同的源極本體電壓。因而，本體偏壓對(duì)于襯底上的所有器件通常相同。這類似于DDC器件用在以上所述的正常的低功率/低泄漏模式的狀況，其中施加正常的操作電壓，并施加零偏置電壓，使得Vbs = O。然而，根據(jù)本文所描述的各種實(shí)施例配置的多模式器件可以提供代替本體連接部的有效模式 控制手段。這在如上所述器件在距柵極一定距離處包括重度摻雜屏蔽區(qū)域的情況中尤其是這樣。與絕緣體上硅偏壓器件(其具有低的本體效應(yīng))不同，DDC偏壓器件能配置在塊硅上以產(chǎn)生具有高本體效應(yīng)的器件。因而，DDC配置的器件能利用變化的本體偏壓作為使能多模式操作的于段。如在圖15的示例中所示的多模式晶體管在P阱上方具有η溝道。P+型區(qū)域形成在P阱上。本體連接部(未示出但是以下論述)耦合到P+區(qū)域以使能與P阱(其為η溝道器件的本體)的導(dǎo)電接觸。由于本體連接部是P+摻雜，與本體連接部的連接將能與器件的P阱(即，器件的本體)連接。本體偏置電壓然后可以施加在源極和本體連接部之間，其中本體偏置電壓能有效地控制η溝道器件的操作模式。如在η溝道器件中那樣，動(dòng)態(tài)模式切換技術(shù)能應(yīng)用到N阱上方的ρ溝道器件，其中，形成η+區(qū)域以容納本體連接部。此外，具有本文所描述的強(qiáng)本體偏壓的新穎結(jié)構(gòu)能應(yīng)用到其中η溝道和ρ溝道器件存在于相同襯底或阱上的CMOS器件。這種實(shí)施例的示例在下面圖示和描述。施加在源極和本體之間的器件偏置電壓能有效地改變CMOS器件的行為。對(duì)于前述具有本體連接部的器件，能獨(dú)立于柵極源極和漏極源極電壓而施加源極本體電壓。使用本體偏壓來(lái)作為用于多模式控制的控制手段的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是器件可以像它是傳統(tǒng)器件那樣連接，例如，在傳統(tǒng)器件中柵極-源極電壓和漏極-源極電壓被以相同方式構(gòu)造。在此情況下，模式選擇能響應(yīng)于本體偏壓而進(jìn)行。因而，器件能在零偏壓下正常地操作，這與傳統(tǒng)器件相同。當(dāng)期望更高的性能模式(加強(qiáng)模式)時(shí)，正向偏置電壓可以施加在阱連接部和源極之間，即，Vbs > O。用于加強(qiáng)模式的操作電壓可與止常模式的操作電壓相同或略高于該操作電壓。另一方面，當(dāng)期望睡眠模式時(shí)，反向偏置電壓可以施加在阱連接部和源極之間，即，Vbs < O。用于睡眠模式的操作電壓可與正常模式的操作相同或略低于該操作電壓。當(dāng)施加零本體偏壓時(shí)，多模式器件在正常低功率模式下操作。本體偏壓能正向偏置，正電壓如圖15的示例所示施加在本體和源極之間以增大器件的性能。該正向偏壓模式稱為“加強(qiáng)”模式，其用于以高驅(qū)動(dòng)電流的形式提高性能。然而，性能的增強(qiáng)是以增大的泄漏電流為代價(jià)的。在深睡眠模式中，本體被反向偏置，其中負(fù)電壓如圖15的示例所示施加在本體和源極之間以降低泄漏電流。當(dāng)器件處于空閑狀態(tài)或者待用狀態(tài)時(shí)期望該模式。圖16圖示在η溝道DDC器件的示例和傳統(tǒng)的η溝道器件之間閾值電壓Vt與偏置電壓Vbs的比較。曲線1610表示DDC器件，而曲線1612表示傳統(tǒng)器件。圖16示出在一些實(shí)施方式中DDC器件的閾值電壓比傳統(tǒng)器件對(duì)于偏置電壓更具有響應(yīng)性。DDC器件還能提供響應(yīng)于本體偏壓的寬的延遲范圍。對(duì)于傳統(tǒng)器件，閾值電壓從器件到器件的變化如圖17Α所示造成延遲時(shí)間的廣泛擴(kuò)散。帶1702、1704和1706分別表示_0. 5V、0. OV和+0. 5V的偏置電壓Vbs的延遲變化，其中，延遲時(shí)間以與在Vdd = I. IV、Vbs = O. 0V、σ Vt = O. OV和溫度=85°C的情況下的傳統(tǒng)器件的歸ー化為I的延遲時(shí)間相對(duì)比例示出。水平軸對(duì)應(yīng)于3 σ Vt值。傳統(tǒng)器件的σ Vt通常是約15mV，這造成3 σ Vt = 45mV。如圖17A所示，三個(gè)帶1702、1704和1706大致重疊，使得難以根據(jù)延遲時(shí)間區(qū)分模式。圖17B示出DDC器件的示例的改進(jìn)延遲時(shí)間。在圖17B中，三個(gè)帶不僅不重疊，而且還具有小很多的擴(kuò)散。在三個(gè)不同偏置電壓-O. 5V、0. OV和+0. 5V(反向偏壓、零偏壓和正向偏壓)下，DDC器件圖示三個(gè)很大不同的帶1708、1710和1712。三個(gè)明顯不同的帶圖示在一些實(shí)施例中的DDC器件很有效地在多操作模式下使用。能提供降低的σ Vt并且因而提供能更精確地被控制的Vt的晶體管的一個(gè)其他益處是動(dòng)態(tài)地控制Vt的能力。在傳統(tǒng)器件中，σ Vt是如此大，使得需要考慮Vt橫跨寬的范圍。根據(jù)本文所描述的實(shí)施例，能通過(guò)調(diào)節(jié)本體偏置電壓而動(dòng)態(tài)地改變VT。通過(guò)增大的本體效應(yīng)而提供Vt的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，并且動(dòng)態(tài)控制的范圍由降低的oVT提供。參考圖18，圖示ー個(gè)圖解示例，其示出針對(duì)器件設(shè)定的靜態(tài)VT, Vtci,還進(jìn)ー步示出能調(diào)節(jié)器件的多個(gè)VT。姆個(gè)具有 相應(yīng)的AVt，或者用于每個(gè)相應(yīng)\值的單獨(dú)AVt。根據(jù)本文所描述的實(shí)施例，器件能配置成具有在要求電壓范圍內(nèi)調(diào)節(jié)本體偏置電壓并具有適合的電壓調(diào)節(jié)速度的動(dòng)態(tài)可調(diào)節(jié)的VT。在某些實(shí)施例中，能以預(yù)定的步驟進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，或者電壓調(diào)節(jié)可能連續(xù)地變化。根據(jù)另ー實(shí)施例，盡管圖15圖示能在各種模式進(jìn)行操作的樣本多模式器件，但是針對(duì)晶體管組，器件包括隔離本體的結(jié)構(gòu)也是有用的。這可以提供器件在各種模式下有效地獨(dú)立操作的能力。如果多模式晶體管組的本體被連接，整個(gè)組將同時(shí)切換，限制了促進(jìn)模式切換的能力。另ー方面，如果兩組多模式晶體管的本體未被連接，兩組能被単獨(dú)地控制。因而，圖15中示出的基本多模式晶體管能進(jìn)ー步提供能分成每組具有単獨(dú)本體偏壓的多個(gè)模塊的晶體管組。這些將在下面描述。因而，能利用DDC結(jié)構(gòu)(諸如圖14A至圖141圖示并在以上論述的晶體管結(jié)構(gòu))來(lái)配置改進(jìn)的系統(tǒng)。這些結(jié)構(gòu)的變化可以實(shí)施到在性能方面具有明顯優(yōu)點(diǎn)的集成電路和系統(tǒng)。已經(jīng)示出該結(jié)構(gòu)如何能配置成縮小晶體管，并且現(xiàn)在將示出這些結(jié)構(gòu)如何能用作模塊以縮小更廣泛的集成電路和系統(tǒng)。利用DDC結(jié)構(gòu)，能針對(duì)新的和改進(jìn)的系統(tǒng)性能來(lái)配置結(jié)合在例如集成電路和系統(tǒng)中的STI、PTI、淺阱和/或共用阱此外，利用本體連接部和/或本體存取晶體管的新創(chuàng)新能與DDC結(jié)構(gòu)均勻地間隔開(kāi)使用，以為集成電路和系統(tǒng)提供新的特征和益處。因而，這些塊CMOS和其他新穎的結(jié)構(gòu)和エ藝的創(chuàng)新能用來(lái)以極大改進(jìn)的操作構(gòu)建新的縮小的集成電路。盡管至此描述的晶體管實(shí)施例可以提供塊CMOS晶體管和其他器件等的連續(xù)功率縮小，但是通過(guò)根據(jù)本文所討論的晶體管實(shí)施例而適合地修改電路模塊的布局和布線，充分利用處于芯片水平的DDC結(jié)構(gòu)的一些益處和特征的期望也能這樣做。例如，如之前論述的，知道動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)晶體管的本體偏置電壓以調(diào)節(jié)它們的閾值電壓的原理，但是該原理在納米級(jí)器件中尚未被實(shí)踐證明可實(shí)施。原因是在ー些實(shí)施方式中，(I)傳統(tǒng)塊CMOS納米級(jí)器件的大的σ Vt不會(huì)提供關(guān)于現(xiàn)有納米級(jí)器件的晶體管之間的足夠的區(qū)別；(2)傳統(tǒng)塊CMOS納米級(jí)器件的相對(duì)低的本體系數(shù)不會(huì)提供在操作模式之間足夠快地切換以避免影響芯片操作的能力；以及(3)將本體偏壓線布線到每個(gè)晶體管或者電路模塊能顯著地降低能集成在芯片上的晶體管的數(shù)量，因而禁止以芯片水平進(jìn)行縮小。ー些DDC晶體管實(shí)施例能通過(guò)以下方式解決第一兩個(gè)問(wèn)題(I)通過(guò)提供顯著降低的σ Vt，從而允許要設(shè)計(jì)的相同晶體管不僅以不同閾值電壓工作而且以不同的操作電壓工作；和/或(2)通過(guò)提供顯著増大的本體系數(shù)，從而允許晶體管和電路模塊快速和有效地在操作模式之間切換。DDC晶體管在一些實(shí)施例中能作為變色龍狀(chameleon-like)場(chǎng)可編程晶體管(FPT)處理，其中ー些或者全部具有相同的標(biāo)稱結(jié)構(gòu)和特性，但是可獨(dú)立地配置成作為必須已經(jīng)在傳統(tǒng)塊CMOS中不同制造的晶體管而操作。本體偏壓線的改進(jìn)的布線是以下論述的另一要素，其提供了如何使用多模式晶體管的其他示例。圖19是圖示晶體管組的多模式操作的原理的簡(jiǎn)化圖，其中每個(gè)模塊或者電路可以基于所供應(yīng)的本體偏置電壓和操作電壓在不同的模式下操作。在一些實(shí)施方式中，向各個(gè)模塊施加単獨(dú)的本體偏壓能允許通過(guò)動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)其閾值電壓、允許共同連接的部件在共同模式下操作并允許單獨(dú)連接的部件或系統(tǒng)在單獨(dú)控制的模式下操作來(lái)控制系統(tǒng)。在圖19描述的示例情況中，器件1900分成具有単獨(dú)本體偏壓接觸部的五組晶體管或者電路模塊1910、1920、1930、1940和1950。根據(jù)本文所描述的實(shí)施例，五個(gè)電路模塊的本體彼此隔 離，使得不同的本體偏壓能獨(dú)立地施加到每個(gè)模塊。在該示例中，每個(gè)電路模塊具有與其他組隔離的本體，并且本體通過(guò)各個(gè)本體連接部(1915、1925、1935、1945和1955)而連接。五個(gè)模塊意在圖示促進(jìn)晶體管組之間的隔離以形成隔離模塊的需要。圖19還圖示了每個(gè)模塊分別連接到各個(gè)本體偏壓VB1、VB2, VB3> Vb4和VB5。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員能理解的，每個(gè)模塊還將要求其他供應(yīng)電壓，諸如漏極的VDD、源極的Vss、柵極的Ve和其他信號(hào)。附加地，不同的操作電壓Vdd可以單獨(dú)地施加到每個(gè)電路模塊。每個(gè)電路模塊的模式可以通過(guò)設(shè)計(jì)(例如，通過(guò)將不同電路模塊連接到不同的本體偏置電壓和操作電壓以彼此獨(dú)立地建立它們的操作模式)而靜態(tài)設(shè)定，和/或它可以通過(guò)控制電路和在操作過(guò)程中調(diào)節(jié)每個(gè)電路模塊的本體偏壓和/或操作電壓以設(shè)定其操作模式的運(yùn)算而動(dòng)態(tài)地設(shè)定。利用低的σ Vt和在相對(duì)寬范圍的值上調(diào)節(jié)閾值電壓Vt的能力，各個(gè)晶體管和晶體管組的操作模式可以單獨(dú)地控制。在以下示例中，將描述各種晶體管。這些晶體管意在用作模塊以將晶體管組形成到具有隔離本體的模塊中。例如再次參考圖14G，示出ー對(duì)配置有新穎的DDC結(jié)構(gòu)的CMOS晶體管的一個(gè)實(shí)施例，該晶體管具有本體連接部，其中η溝道器件和P溝道器件在相同村底上。這些結(jié)構(gòu)可以用來(lái)開(kāi)發(fā)性能得到極大提高的電路和系統(tǒng)，包括以下描述的實(shí)施例。其他晶體管可以與新穎DDC構(gòu)造的晶體管組合利用，并且此處的ー些實(shí)施例可以在沒(méi)有DDC構(gòu)造的晶體管的情況下進(jìn)行構(gòu)造。圖20Α和20Β圖示了具有阱結(jié)構(gòu)的η溝道4端子晶體管布局的示例，其中單個(gè)P阱2060在P襯底2080上。4端子晶體管的布局2000示出源極/漏極對(duì)2020和2030、柵極2040和本體連接部2050。還示出位置2010處的橫截面，其中，淺溝槽隔離(STI) 2070深度小于P阱深度。P阱2060對(duì)于P襯底2080上的所有η溝道晶體管是公共的。因而，4端子晶體管可以不設(shè)置η溝道晶體管之間的隔離。如在該示例中所示，本體連接部是P+摻雜的并且緊接著晶體管橫向地布置(參考所示出的柵極取向)。此外，本體連接部通過(guò)STI2070與晶體管隔離。圖21Α、21Β和21C圖示了具有新穎淺溝槽P阱(SPW)的η溝道4端子晶體管的示例，其中，SPff深度小于STI深度。該4端子η溝道晶體管的布局2100示出了源極和漏極對(duì)2020和2030、柵極2040和本體連接部2050。截面視圖2180圖示了位置2110，并且截面視圖2190圖示了位置2112。淺阱能進(jìn)行本體隔離，并且因此能在某些實(shí)施方式中允許針對(duì)器件組(諸如存儲(chǔ)器単元或其他數(shù)字電路等)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模式切換，從而降減少必須在集成電路上進(jìn)行布線的本體偏置電壓線的數(shù)目。如橫截面視圖2180和2190所示，晶體管在互補(bǔ)N阱2164上具有淺P阱2160。由于ρ_η結(jié)，N阱2164沒(méi)有導(dǎo)電地連接到淺P阱2160，并且N阱沒(méi)有導(dǎo)電地連接到P襯底2080。因而，晶體管能夠與在相同村底上、在N阱2164上具有淺P阱2160的其他η溝道晶體管隔離。有源區(qū)域在柵極下方延伸。最小有源區(qū)域臨界尺寸(CD)用于在柵極下方延伸的有源部分。延伸的有源區(qū)域邊緣可以布置在間隔器邊緣之間以避免由于硅化而短路。本體接觸可以在柵極外部延伸有源區(qū)域的上方進(jìn)行。N+注入邊緣可以在柵極延伸(端帽)區(qū)域的下方。該示例圖示了形成η溝道4端子晶體管的ー個(gè)方法，同時(shí)布局還能應(yīng)用來(lái)形成P溝道4端子晶體管。如圖21A-C所示，在一些實(shí)施中，STI能比SPW更深。在一些實(shí)施例中，如果兩個(gè)相鄰晶體管不具有公共的SPW，它們能彼此獨(dú)立 地偏壓。可選地，相鄰晶體管組可以共用共同的SPW，并且能通過(guò)施加相同的本體偏壓而以相同的模式操作。在動(dòng)態(tài)多模式晶體管的又一實(shí)施例中，如圖22Α和22Β所示，能夠在實(shí)際晶體管和本體連接部之間形成本體存取晶體管。圖22Α-Β圖示了 η溝道4端子晶體管布局2200和相關(guān)的橫截面視圖2280，其中，淺P阱(SPW) 2160通過(guò)STI 2070隔離。本體存取晶體管能將本體連接部與晶體管隔離。本體存取晶體管能夠像存在ー種其中柵極2041用作本體存取晶體管的柵極并且本體連接部作為源扱/漏極的晶體管那樣，來(lái)形成。這能夠簡(jiǎn)化工藝，井降低進(jìn)行本體連接部連接所需的區(qū)域。本體存取晶體管與淺阱組合使用變成有用的模塊，以能夠以細(xì)微的粒度進(jìn)行動(dòng)態(tài)模式切換。對(duì)于要一起切換的晶體管組或電路組，它們能布置成共用相同的淺阱。此外，一個(gè)或多個(gè)柵極連接部能夠通過(guò)使用本體存取晶體管來(lái)形成，以提供與本體的連接并供應(yīng)本體偏壓。如上所述，局部溝槽隔離(PTI)是將本體連接部與晶體管隔離的另ー優(yōu)選方式。根據(jù)圖23Α和23Β圖不的另ー實(shí)施例,用于η溝道4端子晶體管的不例布局2300和橫截面視圖2380包括淺P阱(SPW)和局部溝槽隔離(PTI)。橫截面視圖2380對(duì)應(yīng)于位置2310處的橫截面。SPW深度能小于STI深度。PTI氧化物能防止η型源扱/漏極和P型塊連接部之間硅化物短路。PTI深度可以小于淺阱深度，以維持淺阱在晶體管內(nèi)的連續(xù)性。PTI方式在一些實(shí)施方式中能提供防止本體連接部和源扱/漏極之間由于硅化物的而產(chǎn)生的可能的短路的優(yōu)良保護(hù)。然而，PTI在器件的制造過(guò)程中會(huì)要求ー個(gè)或多個(gè)附加處理步驟。PTI深度在一些實(shí)施例中優(yōu)選地大于源極/漏極結(jié)以將P+塊連接部與N+源極/漏極分開(kāi)，由此使Ν+/Ρ+結(jié)泄漏最小。用于源極/漏極的有源區(qū)域和用于阱連接部的有源區(qū)域的相對(duì)平面位置可以不同地布置，以形成如圖24Α、24Β和24C中的示例所示的具有PTI的4端子晶體管2400的變體。橫截面視圖2480和2490分別對(duì)應(yīng)于位置2410和2412。如所示，淺P阱通過(guò)STI隔離。盡管以上示例圖示了設(shè)置有用于施加本體偏置電壓的本體連接部的4端子晶體管，但是存在可以不需要用于本體偏壓的第四端子的情況。例如，當(dāng)CMOS晶體管在公共的N阱上具有淺P阱和N阱時(shí)，在N阱上具有淺N阱的P溝道晶體管將總是具有公共的N阱。在這種實(shí)施方式中，可以不需要設(shè)置連接到本體的単獨(dú)的第四端子。因此，這里圖示了 3端子晶體管的若干示例，并且這些示例將用作模塊以形成具有本體隔離模塊的晶體管組。在另ー情況下，晶體管可以在其中所述晶體管意在以本體浮置進(jìn)行操作的互補(bǔ)阱上具有淺阱。在此實(shí)施中，不需要使用第四端子。對(duì)于3端子結(jié)構(gòu)2500的ー個(gè)示例，如圖25A、25B和25C所示，局部互連部將柵極和本體連接以將端子的數(shù)目從四個(gè)減少為三個(gè)。橫截面視圖2580和2590分別對(duì)應(yīng)于位置2510和2512。在2580中，局部互連部(LI)接觸部2551用來(lái)將本體接觸部連接到延伸的柵極。在該示例中，使用金屬接觸部在延伸的有源區(qū)域的上方進(jìn)行柵極到本體的接觸。在SRAM単元中使用的矩形接觸部還可以用來(lái)將柵極連接到本體。在另ー實(shí)施例中，3端子動(dòng)態(tài)多模式晶體管通過(guò)在多晶硅的下方使用本體接觸部而形成。使用GA(柵極到有源層)接觸掩模而移除柵極下方的氧化物。在柵極電介質(zhì)移除區(qū)域上方，可以進(jìn)行多晶硅柵極接觸(PGC)注入，其具有與SPW相同的極性。如圖26A、26B和26C的結(jié)構(gòu)2600所示，使用PGC 2650將本體連接到柵極。橫截面視圖2680和2690對(duì)應(yīng) 于位置2612和2614。該局部方案可以具有若干潛在的優(yōu)點(diǎn)，包括使柵極接觸與本體自對(duì)準(zhǔn)的能力和/或進(jìn)行自對(duì)準(zhǔn)GC(柵極接觸)注入的能力。由于GC注入能具有與SPW(P+摻雜)相同的極性，因此在ー些實(shí)施例中，在有源區(qū)域中沒(méi)有彎曲，這是友好制造的設(shè)計(jì)(DFM)。使用PGC進(jìn)行連接可以對(duì)本體造成更高的接觸電阻。然而，對(duì)于一些實(shí)施例中的靜態(tài)模式控制，接觸電阻不是關(guān)鍵的。因而，當(dāng)需要靜態(tài)控制時(shí)，可以使用PGC。可選地，如圖27A-C所示，類似于3端子單個(gè)柵極晶體管2700，本體接觸能在柵極延伸的下方延伸的有源區(qū)域中進(jìn)行。橫截面視圖2780和2790對(duì)應(yīng)于位置2712和2714。最小有源區(qū)域臨界尺寸(CD)可以用于延伸的有源部分。延伸的有源區(qū)域邊緣能夠位于柵極的下方有源區(qū)域的間隔器邊緣之間。柵極下方的氧化物可以使用GA接觸掩模而移除。在柵極已經(jīng)移除的區(qū)域的上方，可以進(jìn)行與SPW具有相同極性的GC注入，并且然后可以使用本體來(lái)將本體連接到柵極。在一些實(shí)施方式中，該方式能提供類似的優(yōu)點(diǎn)，包括使用與本體的自對(duì)準(zhǔn)柵極接觸或自對(duì)準(zhǔn)GC注入的能力，這是因?yàn)镚C注入具有與SPW相同的極性(P+摻雜)。盡管如圖27A-C中的示例所示用于柵極和阱連接部的接觸部能沿著多晶硅位于不同位置處，它們能如圖28A-C中的結(jié)構(gòu)2800所示以相同的位置取向。橫截面視圖2880和2890分別對(duì)應(yīng)于位置2812和2814。在另ー實(shí)施例中，布局將允許可編程的4端子/3端子晶體管。如圖29A-C的結(jié)構(gòu)2900所示，柵極和本體可以不連接或者使用金屬區(qū)域2950連接，從而分別得到4端子或3端子。橫截面視圖2980和2990分別對(duì)應(yīng)于位置2912和2914。結(jié)果，金屬區(qū)域連接有助于可編程的4端子/3端子晶體管布局。本文已經(jīng)描述了各種晶體管，并且在各種實(shí)施例和示例中描述的不同結(jié)構(gòu)能用在不同的組合和子結(jié)構(gòu)中以形成有用的系統(tǒng)，其在許多情況下相對(duì)于傳統(tǒng)的系統(tǒng)具有改進(jìn)的性能。這些晶體管結(jié)構(gòu)還可以用作用于形成分成多個(gè)模塊的晶體管組并具有用于動(dòng)態(tài)模式切換的各個(gè)本體偏壓連接的模塊。ー些不例在下面描述。根據(jù)本文所述的ー些實(shí)施例配置的晶體管的ー個(gè)優(yōu)選優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)態(tài)模式切換的能力。這能通過(guò)施加受控制的本體偏置電壓來(lái)設(shè)定或調(diào)節(jié)可變操作電壓來(lái)進(jìn)行。圖30圖示了能使用4端子晶體管進(jìn)行動(dòng)態(tài)模式切換的電路3000的一個(gè)示例，其中，示出了各種偏置電壓和操作電壓。電路模塊al-a4分別對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)模式、低泄漏模式以及兩個(gè)加強(qiáng)模式。每個(gè)電路模塊使用一對(duì)4端子晶體管、P溝道4端子晶體管3010和η溝道4端子晶體管3020，其中，4端子指定為S(源極)、D(漏極)、G(柵極)和B(本體)。在模塊al中，具有本體連接部的4端子晶體管用作傳統(tǒng)晶體管。用于η溝道器件(所示的下晶體管)的本體連接至IJ源極電壓Vss。用于P溝道器件(所示的上晶體管)的本體連接到操作電壓VDD。在模塊a2中，當(dāng)器件未被激活使用時(shí)，器件被反向偏置以實(shí)現(xiàn)低泄漏。反向偏置能夠通過(guò)將用于η溝道器件的本體連接到用于η溝道的反向偏壓VBBN(其低于Vss)、并且將用于P溝道器件的本體連接到用于P溝道的反向偏壓VBBP(其高于Vdd)來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果期望更高的性能，則如模塊a3和a4所示能夠?qū)⑵骷糜谡蚱珘簵l件中。在a3(i)中，P溝道本體和η溝道分別連接到專用正向偏置電壓Vfbp和Vfbn，其中，Vfbp小于Vdd并且Vfbn高于Vss?？蛇x地，能夠通 過(guò)消除正向偏置電壓所要求的附加供應(yīng)，使源極和漏極用于正向偏壓以節(jié)省系統(tǒng)成本。如a3(ii)所示，P溝道的本體連接到Vss，并且用于η溝道器件的本體連接到VDD。除了高操作電壓Vddh被連接以外，a4⑴和a4(ii)中的電路類似于a3(i)和a3(ii)中的電路。如圖31所示，還有在動(dòng)態(tài)切換環(huán)境中使用4端子器件的若干其他變體。在圖31中，電路模塊al圖示4端子器件的本體未被連接以形成本體浮置的情況。存在兩個(gè)形式的圖31所圖示的浮置本體3100，其中子模塊al (i)使用Vdd作為操作電壓，而子模塊al (ii)使用Vddh作為操作電壓。這將輸送中等的性能。在電路模塊a2中，P溝道和η溝道器件的本體和漏極都連接在一起以實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)模式。相同動(dòng)態(tài)模式切換特征根據(jù)本文所描述的一個(gè)實(shí)施例能延伸到具有更多晶體管的大規(guī)模電路。圖32Α圖示了使用簡(jiǎn)化殼體的動(dòng)態(tài)模式切換的實(shí)施方式。圖32Α示出了電路3200，其中，兩個(gè)電路模塊3220和3230具有隔離的本體，使得能夠施加獨(dú)立的本體偏壓。用于電路模塊3220的本體偏壓能經(jīng)由本體接觸部3225施加，同時(shí)用于電路模塊3230的本體偏壓能經(jīng)由本體連接部3235施加。沒(méi)有示出類似于圖30所示的用于其他電壓的電源架。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理解用于圖32中的系統(tǒng)的電源架的實(shí)施方式。用于這種電路模塊的示例橫截面3250在圖32Β中示出，其與電路模塊3220和3230相對(duì)應(yīng)地描述在N阱3264上具有淺P阱3260和3261的η溝道器件。淺P阱3260和3261通過(guò)STI 3263在兩個(gè)電路模塊之間隔離以形成用于兩個(gè)電路模塊的單獨(dú)的淺阱。兩個(gè)淺P阱3260和3261由于ρ-η結(jié)效應(yīng)而沒(méi)有被位于P襯底3266上方的下方N阱3264連接。本體存取晶體管用來(lái)形成連接部，并還將連接部與共用SPW阱的有源晶體管隔離。P型接觸區(qū)域3210用于本體接觸部以提供與淺P阱的連接。圖32Β中的示例圖示了淺溝道STI 3262與本體連接部一起使用以形成用于動(dòng)態(tài)模式切換的隔離多模式模塊。盡管該示例針對(duì)η溝道器件而圖示，但是它能容易地應(yīng)用到P溝道器件。此外，它還能延伸到圖33Α中的示例所示的器件3300，其在結(jié)構(gòu)3310中具有ρ溝道和η溝道器件。圖33Β表示CMOS器件具有帶有各個(gè)本體接觸部3325、3335和3345的兩個(gè)淺P阱3260、3261以及淺N阱3360的情況。這些淺阱全部都在N阱3264上。示出了三個(gè)電路模塊電路模塊3320和電路模塊3330是η溝道器件，并且電路模塊3340是ρ溝道器件。每個(gè)電路模塊能共用相同的N阱3264。由于ρ-η結(jié)效應(yīng)，用于電路模塊3320和3330的淺P阱在一些實(shí)施方式中總是與P溝道器件隔離?？梢杂幸粋€(gè)以上的P溝道電路模塊。然而，由于淺N阱總是連接到下方的N阱，因此每個(gè)ρ溝道器件能具有相同的本體偏壓。因而，在一些應(yīng)用中，諸如用于P溝道器件的3360等淺N阱不能與其他淺N阱器件共用公共的N阱。在這樣的應(yīng)用中，當(dāng)使用公共阱時(shí)，N阱器件不能分成隔離的淺阱。因而，從動(dòng)態(tài)功率模式切換觀點(diǎn)來(lái)看，不需要形成用于P溝道器件的各個(gè)電路模塊。在一些實(shí)施例中，在單個(gè)N阱的情況下，僅η溝道器件可以經(jīng)由本體偏壓而單獨(dú)地受控制。當(dāng)下面的晶體管配置有本文所描述的高本體效應(yīng)晶體管時(shí)，本體的使用能變成促進(jìn)動(dòng)態(tài)模式切換的有效方式。對(duì)于P溝道器件，N阱中的淺N阱是可選的。下面的附示了可以使用多個(gè)方法和結(jié)構(gòu)形成的很多的電路示例，其能用作根據(jù)本文所討論的實(shí)施例的用于集成電路的模塊。將從使用了當(dāng)前在工業(yè)中使用的一些模塊處理和結(jié)構(gòu)的示例開(kāi)始討論。后述附圖將圖示使用了極大地改進(jìn)傳統(tǒng)方式的模塊結(jié)構(gòu)和工藝的示例。

圖34Ai和34Aii示出了配置有不同的常用電路部件的電路的示例，該電路示例將在后述附圖中用來(lái)圖不動(dòng)態(tài)1旲式切換的實(shí)施方式。在圖34Ai和Aii中，不出了組合電路3410，其具有NAND門(mén)NAND23402、逆變器INV 3403 (逆變器)和本體連接部TAP 3406。這些有用的結(jié)構(gòu)可以根據(jù)本文所描述的各種實(shí)施例來(lái)使用，以提供具有新的和增強(qiáng)特征的更好構(gòu)造和有用的電路。在圖34B中，布局3420示出了使用虛擬多晶硅(dummy poly) 3428實(shí)施晶體管組以將連接部3427和3429形成到各個(gè)阱中的傳統(tǒng)方式。本體連接部提供了與所有器件共用的阱或襯底的連接。圖34B示出了延伸到阱中的本體連接部。布局的下部示出了在N阱上具有淺P阱的η溝道中實(shí)施的器件的這部分。淺P阱通過(guò)STI與相鄰的器件隔離，這是因?yàn)闇\P阱的深度小于STI深度。布局的上部示出了在P阱上具有淺N阱的ρ溝道中實(shí)施的器件的這部分。再次，淺N阱通過(guò)STI與相鄰器件隔離。由于使用了兩個(gè)單獨(dú)的阱(P阱和N阱)和各個(gè)淺阱，全互補(bǔ)器件允許對(duì)η溝道器件以及ρ溝道器件的單獨(dú)的各個(gè)動(dòng)態(tài)控制。在包括NAND門(mén)NAND23422、逆變器INV 3424和TAP 3426的圖34Β中，器件的上部和下部具有各自的本體連接部3427和3429。布局的下部示出了在P阱上具有淺P阱的η溝道中實(shí)施的器件的這部分。布局的上部示出了在N阱上具有淺N阱的ρ溝道中實(shí)施的器件的這部分。除了單個(gè)本體連接部3437和3439基于新穎的本體存取晶體管3438而實(shí)施之外，包括NAND門(mén)NAND23422、逆變器INV 3424和本體存取晶體管TAP 3426的圖34C類似于圖34Β。這些新穎本體存取晶體管提供允許對(duì)晶體管本體進(jìn)行存取的新穎配置。與傳統(tǒng)器件設(shè)計(jì)不同，這些結(jié)構(gòu)對(duì)器件和電路提供有意義的操作能力。圖34D圖示了包括NAND門(mén)NAND23422、逆變器INV 3424和本體存取晶體管TAP3446的電路布局3440的示例，其使用本體存取晶體管3450以形成通過(guò)STI分開(kāi)的兩個(gè)本體連接部3437或3439，以提供與各個(gè)阱的連接。對(duì)于圖34D，本體存取多晶硅用來(lái)實(shí)施與本體的連接。具有兩個(gè)單獨(dú)的本體連接部的本體存取晶體管通過(guò)STI隔離；STI的左側(cè)和右側(cè)具有隔離的淺阱以允許各個(gè)本體偏壓連接到左側(cè)和右側(cè)。圖34Ei、34Eii和34Eiii分別示出了與位置3482和3484對(duì)應(yīng)的橫截面視圖3490和3495。在橫截面視圖3490中，η溝道晶體管(例如，3460)在通過(guò)STI3464和3465在兩側(cè)隔離的淺P阱3462上。淺P阱3462在N阱3466上，并且N阱在P襯底3468上。本體連接部3439連接到淺P阱3462。器件3440的上部包括在淺N阱3472上通過(guò)STI 3474和STI 3475隔離的ρ溝道晶體管(例如，3470)。淺N阱3472在P阱3476上，P阱3476在相同的P襯底3468上。本體連接部3437提供與淺N阱3472的連接。器件3440圖示了具有全互補(bǔ)多晶體管的實(shí)施例的示例，該多晶體管具有帶有用于動(dòng)態(tài)模式控制的單獨(dú)的本體連接部(3439和3437)的隔離淺阱(3462和 3472)。盡管圖34D示出了基于配置有DDC的晶體管的動(dòng)態(tài)模式切換實(shí)施方式，但是該動(dòng)態(tài)模式切換還能應(yīng)用到具有老式器件和新的器件的混合環(huán)境中。圖35Α、35Β和35C圖示了對(duì)于由NAND門(mén)NAND23502、INV 3504和TAP 3506組成的相同電路使用混合老式器件和新的器件的實(shí)施方式示例，該示例包括STI 3524和3534以將淺阱分開(kāi)。再次，使用N阱和P阱兩者。然而，NAND2和TAP兩者使用其中淺阱在相同摻雜類型的阱上的老式方式來(lái)實(shí)施。NAND23502和TAP 3506或者在N阱上或者P阱上總是具有公共阱。因而，用于NAND23503和TAP 3506的淺阱不能通過(guò)STI隔離。該布置僅僅可以使得用于INV 3504的淺阱能夠被隔離。取決于設(shè)計(jì)，INV 3504本體能浮置(即，沒(méi)有本體連接部被設(shè)置成連接到各個(gè)淺阱或者本體連接部不被連接)或者連接到本體偏壓。然而，由于使用兩個(gè)單獨(dú)的阱，兩個(gè)單獨(dú) 的本體偏置電壓能施加到P阱上的η溝道器件和N阱上的ρ溝道器件。圖35A-C還分別圖示了在位置3510和3512處的橫截面視圖3550和3560的示例。橫截面視圖3550示出了在淺P阱3522和3521上的η溝道晶體管和連接部3516兩者。淺P阱3522和3521兩者在P阱3526上，P阱3526在P襯底3528上。本體連接部3516提供了與用于η溝道晶體管的本體的連接。在下部中用于P溝道的淺N阱3532被隔離和左浮置。橫截面3560示出了淺N阱3533和3535上的ρ溝道晶體管和連接部3514兩者。淺N阱3533和3535兩者在N阱3536上，N阱3536在P襯底3538上。本體連接部3514提供與用于P溝道晶體管的本體的連接。在上部中用于η溝道的淺P阱3523被隔離和左浮置。如前所述，用于淺N阱3523中的ρ溝道器件和淺P阱中的η溝道器件的本體連接部能添加有本體存取晶體管。圖36圖示了基于其中使用兩個(gè)單獨(dú)的阱的老式方式的實(shí)施方式的示例。η溝道晶體管在被STI 3623和3624隔離的淺P阱3622上。由于用于所有η溝道晶體管的淺P阱3622在P阱3626上，因此淺P阱3632將與STI 3624和STI 3625之間的相鄰電路隔離，這是因?yàn)镻阱提供其他淺P阱上η溝道晶體管之間的導(dǎo)電性。P阱3636和N阱3636兩者在深N阱3628上，深N阱3628在P襯底3630上。還示出了本體存取接觸部3612和3614。前述示例圖示了使用塊CMOS的各種動(dòng)態(tài)模式切換實(shí)施方式。不管怎樣，新穎本體連接部設(shè)計(jì)還能應(yīng)用到使用非CMOS塊器件的半導(dǎo)體器件。例如，本體連接部能形成在如圖37所示的包括NAND23722、INV 3724和TAP 3746的局部耗盡(I3D)SOI技術(shù)上，如圖37A、37B和37C所示，其包括NAND23722、INV 3724和TAP 3746。電路3700類似于其中本體存取晶體管用來(lái)形成單獨(dú)的本體連接部3712和3714的圖34D。圖37A-C還示出與沿著位置3716和3718的布局對(duì)應(yīng)的橫截面視圖3740和3760。電路3700的下部與在由STI 3743和3745隔離的P阱3744上的η溝道器件相關(guān)聯(lián)。因而，它能允許在SOI上形成多個(gè)隔離的P阱，使得本體偏壓能獨(dú)立地施加到各個(gè)電路模塊。電路3700的上部與在由STI 3747和3749隔離的N阱3764上的ρ溝道器件相關(guān)聯(lián)。因而，它能允許在SOI上形成多個(gè)隔離的N阱，使得本體偏壓能獨(dú)立地施加到各個(gè)電路模塊。P阱3744和N阱3764兩者在埋置氧化物(BOX) 3748上。根據(jù)本文所描述的各種實(shí)施例，該構(gòu)造促進(jìn)單獨(dú)地偏置晶體管組或相關(guān)可切換器件的能力。靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器廣泛地用在諸如中央處理單元(CPU)、微處理器/微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)和其他器件等的各種數(shù)字處理器中或者與之相關(guān)地使用。存在在工業(yè)中廣泛使用的若干個(gè)器件結(jié)構(gòu)。在它們當(dāng)中，6T-SRAM(6-晶體管SRAM)單元是最經(jīng)常使用的，這是因?yàn)樗苁褂猛ㄓ肅MOS工藝來(lái)實(shí)施。因此，它能容易地嵌入到任何數(shù)字處理器中。利用以上討論的新穎結(jié)構(gòu)，改進(jìn)的SRAM能配置有更好的性能和減小的電路面積。通過(guò)實(shí)施新穎的本體連接部、本體存取晶體管和/或新穎的DDC結(jié)構(gòu)，能使用公知的處理設(shè)備和設(shè)施來(lái)生產(chǎn)顯著改進(jìn)的SRAM。此外，可以使用新穎DDC構(gòu)造的晶體管以及與新穎DDC構(gòu)造的晶體管組合的其他類型的晶體管來(lái)形成這些SRAM電路實(shí)施例中的一些。此外，本文的一些實(shí)施例可以在沒(méi)有DDC配置晶體管的情況下構(gòu)造，但仍然受益于改進(jìn)SRAM性能和特征。在一個(gè)實(shí)施例中，基本6T-SRAM單元包括存取一位數(shù)據(jù)并使用兩個(gè)通門(mén)(PG)晶體 管以控制位線和反相位線的兩個(gè)上拉(PU)晶體管和兩個(gè)下拉(PD)晶體管。其示例結(jié)構(gòu)3800在圖38中示出。通門(mén)晶體管切換能通過(guò)字線控制，允許具有低操作功耗以及低泄漏電流的SRAM設(shè)計(jì)。在圖38中的6T SRAM的示例中，PU晶體管使用ρ溝道4端子晶體管3010來(lái)實(shí)施，而其他的使用η溝道4端子晶體管3020來(lái)實(shí)施。圖38還示出了用于6Τ SRAM的各種信號(hào)和電源，包括字線(WL)、位線(BL)、位線否定(BLN)、Vss和VDD。圖38還示出了能設(shè)置與用于η溝道晶體管的本體(淺P阱，SPff)和用于ρ溝道晶體管的本體(N講，NW)的連接。存儲(chǔ)器存取能消耗電子系統(tǒng)中很大量的電力。在技術(shù)領(lǐng)域中已經(jīng)努力開(kāi)發(fā)用于在存儲(chǔ)器存取期間以及在數(shù)據(jù)保持期間降低功耗的實(shí)施方式和系統(tǒng)。SRAM通常用在用于程序以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。在程序執(zhí)行或數(shù)據(jù)存取期間，存儲(chǔ)器的一部分可以活躍地存取，而其他部分可以不工作。如果用于SRAM的操作模式以細(xì)微的粒度動(dòng)態(tài)地切換，則是有益的。在一個(gè)實(shí)施中，每個(gè)單元的本體可以在結(jié)構(gòu)上隔離，使得單元的偏壓能單獨(dú)地受控制。在實(shí)踐中，通過(guò)連接用于排的源極電壓，一排單元可以一起受到控制。除了上述基于Vss的6Τ SRAM模式切換控制以及本體連接部和本體存取晶體管技術(shù)之外，這個(gè)形成多模式使能的SRAM的另一個(gè)方式。該方式例如通過(guò)使用本體存取晶體管技術(shù)中斷用于單元模塊的淺阱擴(kuò)散而在SRAM中實(shí)施。能經(jīng)由本體連接部對(duì)SRAM單元的模塊選擇性地施加期期望的本體偏壓，以確定期望的操作模式。為了形成動(dòng)態(tài)多模式SRAM陣列，提供使用部件模塊的實(shí)施例示例。這些模塊包括各種4端子、3端子和可編程3/4端子晶體管。這些模塊連同各種本體連接結(jié)構(gòu)一起可以組合來(lái)構(gòu)建更有效地操作的改進(jìn)SRAM電路。例如，本體存取晶體管能通過(guò)將STI上的多晶硅轉(zhuǎn)換成晶體管、同時(shí)將本體連接部作為源極/漏極對(duì)當(dāng)中的一者而形成。本體存取單元能添加到周圍區(qū)域以隔離SRAM陣列的淺阱，使得本體偏壓能單獨(dú)地施加到SRAM陣列。6ΤSRAM實(shí)施方式和相關(guān)聯(lián)的本體存取晶體管的示例連同將SRAM單元和本體存取單元連接以形成動(dòng)態(tài)多模式SRAM陣列的工藝描述如下。圖39圖示了用于圖38的6Τ SRAM的布局示例。6Τ SRAM單元包含6個(gè)晶體管，其中PG表示通門(mén)晶體管的位置，ro表示下拉晶體管的位置，并且ro表示上拉晶體管的位置。PD和PG晶體管是η溝道晶體管，并且形成在N+注入?yún)^(qū)域3910中，并且晶體管是形成在P+注入?yún)^(qū)域3920中的ρ溝道晶體管。η溝道晶體管形成在淺P阱3940上，而ρ溝道晶體管形成在N阱3950上。在該實(shí)施例的實(shí)施方式中，在N阱3950中使用淺N阱是可選的。信號(hào)線和電源線在圖38和其他附圖中示出。用于SRAM單元結(jié)構(gòu)3900的一個(gè)優(yōu)選布局的橫截面在圖40Ai、40Aii和40Aiii中示出。橫截面視圖4010對(duì)應(yīng)于PG晶體管和H)晶體管所在的線4015。附加PG和H)晶體管朝著SRAM單元的另一端定位，并具有類似的橫截面視圖。橫截面視圖4010還示出晶體管在N阱4040上具有淺P阱3940。N阱在P型襯底4050上。橫截面視圖4020對(duì)應(yīng)于PU晶體管所在的線4025。橫截面示出晶體管在N阱4040上具有淺N阱3950。用于ρ溝道晶體管的淺N阱3950在具有相同類型的摻雜劑的阱(N阱)上。因而，淺N阱和N阱可以導(dǎo)電地連接。在N阱中的淺N阱是可選的。然而，對(duì)于η溝道器件，淺P阱3940可以與在其下方的N阱4040隔離。與圖39對(duì)應(yīng)的6Τ SRAM單元的3D視圖在圖40Β中示出，其中阱結(jié)構(gòu)和晶體管類型被標(biāo)示。
圖41Α圖示了一個(gè)優(yōu)選阱結(jié)構(gòu)的俯視圖的示例(N阱由于其延伸通過(guò)整個(gè)單元區(qū)域而未示出)。對(duì)于圖39的6Τ SRAM布局，淺P阱在y方向上從一端延伸到一端，其中X和y表示表征6T SRAM單元的相對(duì)方位的任意方向。圖41B圖示堆疊起來(lái)以形成2X2陣列的6T SRAM單元，其中y方向上的兩個(gè)相鄰單元中的一者在y方向上被倒裝以形成該單元的鏡面圖像。如圖41B所示，淺阱P阱3940變得在y方向上從單元到單元連續(xù)。因而，如果在I方向上連接大量的單元，所有的單元將共用相同的淺P阱。為了增加用于動(dòng)態(tài)模式切換的粒度，需要使用中斷淺P阱3940的連續(xù)性的結(jié)構(gòu)。連接部單元用作隔離淺P阱并且提供與淺P阱的連接的目的。圖42圖示了可以與本文所描述的實(shí)施例結(jié)合使用的連接部單元的布局示例。布局設(shè)計(jì)成與以下描述的SRAM單元布局匹配。連接部單元的上部和下部具有隔離的淺P阱，使得它們能單獨(dú)地連接到用于本體偏壓的各個(gè)供應(yīng)(示出為VSPWO和VSPW1)。圖43A、43B和43C圖示了在虛線所表示的兩個(gè)位置處的橫截面視圖的示例，其中附圖被旋轉(zhuǎn)。橫截面視圖4210對(duì)應(yīng)于位置4215處的剖視圖。左側(cè)的淺P阱3940能與STI右側(cè)的淺P阱3940導(dǎo)電隔離。該淺阱隔離能允許不同的本體偏壓施加到這兩個(gè)淺阱。為了對(duì)淺P阱形成接觸，對(duì)本體存取晶體管源極/漏極區(qū)域使用ρ型注入。由于該ρ型源極/漏極區(qū)域具有與淺P阱相同的摻雜類型，因此可以形成從P型源極/漏極(即，本體連接部)到淺P阱的導(dǎo)電。橫截面視圖4220對(duì)應(yīng)于位置4225。由于本體連接部區(qū)域摻雜有與淺N阱相同的摻雜類型，因此本體連接部形成與淺N阱的連接。橫截面4210和4220的阱結(jié)構(gòu)分別類似于橫截面4010和4020的阱結(jié)構(gòu)。圖44圖示了圖42的連接部單元的俯視圖的示例。與其中淺P阱3940從一端延伸到一端的SRAM單元不同，在上側(cè)的用于連接部單元的淺P阱3940能在分開(kāi)線4480處與下偵_那些隔離。淺N阱3950的隔離如之前那樣并不是一個(gè)顧慮，因?yàn)闇\N阱導(dǎo)電地連接到其下方的N阱區(qū)域，并且N阱延伸通過(guò)整個(gè)單元。連接部單元還提供通過(guò)SPW連接部4460與淺P阱3940的連接和通過(guò)SNW連接部4470與淺N阱3950的連接。圖45圖示了形成體現(xiàn)根據(jù)本文所描述的實(shí)施例的動(dòng)態(tài)模式控制特征的2 X 2SRAM陣列4500的示例。SRAM陣列由2 X 2SRAM單元和在J邊界的每側(cè)上用以形成SPW連接部和隔離的兩個(gè)連接部單元組成。再次，x-y方向是示出陣列方位的相對(duì)方向。如圖45所示，在y方向上兩個(gè)相鄰SRAM單元具有連續(xù)的SPW。SPW在y方向上超過(guò)兩個(gè)相鄰單元的連續(xù)被連接部單元4200中的STI終止。因而，本體偏壓VSPWn能施加到2X2SRAM陣列，而本體偏壓VSPW(n_l)能施加到頂部上的相鄰陣列(未完全示出)，并且本體偏壓VSP(n+l)能施加到底部上的相鄰陣列(未完全示出)。圖46圖示了使用用于SPW隔離的連接部單元的4X4SRAM陣列4600的示例。圖45和圖46圖示了在y方向上具有SPW連接性的SRAM單元的使用以及終止SPW的連續(xù)性的本體存取單元(也稱為連接部單元)的使用。因而，能相應(yīng)地形成具有期望尺寸的動(dòng)態(tài)模式切換SRAM陣列。盡管圖45和圖46聚焦在SPW連續(xù)性和隔離的示例，但是如上所述需要許多其他信號(hào)和供應(yīng)電壓以形成完整的陣列。這些信號(hào)和供應(yīng)電壓到SRAM陣列的連接對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是公知的，并且其細(xì)節(jié)將不在這里提供。在與圖46對(duì)應(yīng)的完全連接的4X4SRAM中，字線(WL)信號(hào)能連接到每排SRAM陣列，并且位線(BL)信號(hào)能連接到每列SRAM陣列。本體控制信號(hào)(VSPWn)能平行于字線而行進(jìn)。在SRAM陣列的操作期間，如果選 擇了在所選字組中的任何字，則所選字組的本體偏壓能被切換到正。這有助于提高讀寫(xiě)性能。當(dāng)從特定的字組讀取或者寫(xiě)入時(shí)，子陣列中的所有其他字組能具有反向偏壓(或者零偏壓)的本體，以減少泄露。在使用本體連接部/本體存取單元以促進(jìn)模式切換的6T SRAM的一些使用中，淺P阱本體能用于動(dòng)態(tài)地切換，同時(shí)P溝道本體(N阱)能用于靜態(tài)偏壓。在組中選擇的任何字能夠使所選的字組中所有η溝道晶體管的淺P阱本體切換。用于ρ溝道和η溝道的偏壓能設(shè)定為零，然后根據(jù)期望的模式正向或反向地偏壓。以上所述的基于本體存取單元的動(dòng)態(tài)模式切換SRAM陣列在可縮小的細(xì)微粒度控制上具有優(yōu)勢(shì)。然而，除了 SRAM單元之外，該方式還將要求本體存取單元。存在不要求額外的本體存儲(chǔ)單元的其他方法和系統(tǒng)。這些方式之一使用每排Vss，而在基于本體存取單元的方式中SRAM陣列的所有單元共用公共的Vss。如果Vss能每排單獨(dú)地受控制，則可對(duì)每排施加獨(dú)特的Vss以為每排形成期望本體偏壓。在此情況下，本體電壓可不受控制。然而，Vss能單獨(dú)地被控制，以造成不同的Vss電壓(本體和源極之間的電壓)，并實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)模式切換。圖47圖不了用于基于每排Vss的多模式切換的6T-SRAM電路4700的一個(gè)不例。再次，SRAM單元由兩個(gè)上拉(PU)晶體管和兩個(gè)下拉(PD)晶體管和兩個(gè)通門(mén)(PG)晶體管組成。圖47圖示的示例和圖38的6T SRAM之間的一個(gè)區(qū)別是，在圖47中使用的通門(mén)(PG)是η溝道3端子雙柵極晶體管4710。3端子雙柵極晶體管的布局和相應(yīng)的橫截面在圖26和圖27中示出。雙柵極晶體管具有連接到本體的柵極，即，PG晶體管(即，WL)的柵極連接到單元的本體。PU和H)晶體管是與圖38中的示例相同的類型。圖48圖示了圖47的SRAM單元的布局4800的示例，其中示出了單元的邊界4860。在ρ溝道器件用于I3U晶體管的同時(shí)，使用用于淺P阱中的PG和H)晶體管的η溝道器件。該SRAM單元的阱結(jié)構(gòu)非常類似于圖39的結(jié)構(gòu)。因而，示出了橫截面視圖。SPW和SNW兩者在公共的N阱上，并且N阱遍及單元使用。圖49Α圖示了示出圖48的SRAM布局的SPW和SNW的結(jié)構(gòu)4900。Vss接觸部4910針對(duì)此布局而被明顯示出。當(dāng)連接多SRAM單元時(shí)，經(jīng)常使用金屬區(qū)域連接接觸部。圖49Β圖示了使用圖48的SRAM單元的2X2SRAM陣列4920，其中，SPW 3940沒(méi)有像圖45或圖46的SRAM陣列那樣連續(xù)地形成。圖49B還圖示了針對(duì)每排單獨(dú)地連接Vss (VSS04921和VSS14922)。圖49C圖示了基于每排Vss技術(shù)的4X4SRAM陣列4930，其中，針對(duì)每排使用獨(dú)特的 vss (VSS0493UVSS14932, VSS24933 和 VSS34934)。在與圖49C對(duì)應(yīng)的4 X 4SRAM陣列的全部布局中，類似于基于本體存取單元技術(shù)的動(dòng)態(tài)模式切換4X4SRAM陣列，可以逐排地連接字線(WL)，同時(shí)逐列地連接位線(BL)。用于每排的字線可以連接到SPW( S卩，各個(gè)器件的本體)。還可以逐排地連接Vss。因而，能逐排地實(shí)現(xiàn)單獨(dú)本體偏壓。每16 (或32)字線可以發(fā)生N阱本體連接部。在圖50中示出了用于6T SRAM 5000的基于Vss的模式切換的可選實(shí)施，其中3端子雙柵極晶體管的外延接觸部形成在PG溝道上，其中示出了單元邊界5060。圖51A圖示了圖50的SRAM布局的SPW和SNW。針對(duì)此布局明顯地示出了 Vss接觸部。圖51B圖示了使用圖50的SRAM單元的2X2SRAM陣列5120，其中SPW 3940沒(méi)有像圖45或圖46的SRAM陣列那樣連續(xù)地形成。圖51B還在結(jié)構(gòu)5110中圖示了針對(duì)每排單獨(dú)地連接Vss(Vssq4921和VSS14922)。圖51C圖示了基于每排Vss技術(shù)的4X4SRAM陣列5130，其中針對(duì)每排使用獨(dú)特 的VSS0(VSS04931、VSS14932、VSS24933和Vsss4934)。該單元和區(qū)域的特性與圖48的示例相同。根據(jù)包括Vss、η溝道偏壓、字線(WL)狀態(tài)、位線(BL)狀態(tài)、Vdd和ρ溝道本體偏壓的若干條件確定用于單元的操作模式。Vss、n溝道偏壓、字線(WL)狀態(tài)、位線(BL)狀態(tài)能用于動(dòng)態(tài)控制，而Vdd和P溝道本體偏壓能用于靜態(tài)模式控制。對(duì)于SRAM陣列，對(duì)每排使用專用的Vss (Vsso, Vss2, Vss3)。類似地，連接到淺P阱以動(dòng)態(tài)地控制η溝道本體偏壓的WL也以每排一個(gè)WL(WL0-WL3)進(jìn)行組織。BL和Vdd線用與在垂直方向上連接單元。如所示，組織BL和Vdd兩者以每列提供一個(gè)BL和一個(gè)Vdd來(lái)組織。通常的SRAM可以包括讀取/寫(xiě)入、NOP(非操作)和深睡眠模式。下面將討論這些模式的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。在待機(jī)和數(shù)據(jù)保持模式(對(duì)應(yīng)于深睡眠模式)中，Vss能被正偏置，以使得η溝道器件的本體反向偏置并且降低有效的VDS。該配置降低待機(jī)泄漏。例如，Vss能被設(shè)定為O. 3V，并且Vdd設(shè)定為不大于O. 6V，使得Vds ( O. 3V。在該條件下，PG和H)晶體管將被反向偏置。P溝道器件被零偏置或反向偏置，以保持PU晶體管電流loooxro關(guān)斷電流。在NOP的模式下，PG和ro η溝道器件兩者具有帶有反向偏壓的偏壓本體，并且PU P溝道器件本體以零偏壓或者反向偏壓而被偏置。作為示例，Vdd設(shè)定為I. 0V,并且Vss和BL設(shè)定為O. 6V，使得Vds ( O. 4V，并實(shí)現(xiàn)低待機(jī)電流。在讀取模式中，PG和H) η溝道器件兩者能具有正向偏遠(yuǎn)。動(dòng)態(tài)Vds切換可以被限制到選擇的字(或排)。對(duì)于PG器件，Vgs = Vbs ( O. 6V，并且Vds ( O. 6V。對(duì)于PD器件，Vgs = I. 0V,并且Vbs ( O. 6V。由于更大的PD Vds能實(shí)現(xiàn)有利的PD/PG β比。PG器件寬度能與ro器件寬度相同。這能實(shí)現(xiàn)有利的讀取靜態(tài)噪音余量和低的讀取單元電流。在寫(xiě)入模式中，PG和H) η溝道器件兩者能具有正向偏壓。動(dòng)態(tài)Vss切換可以被限制到選擇的字(或排)。對(duì)于PG器件，Ves = Vbs彡O. 6V。盡管在以上示例中使用了淺P阱中的η溝道PG晶體管和H)晶體管以及ρ溝道PU晶體管，但是也能夠使用淺N阱中的ρ溝道PG晶體管和H)晶體管以及η溝道PU晶體管，來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的設(shè)計(jì)目標(biāo)。盡管每排Vss技術(shù)不要求用于淺阱隔離的本體存取，但是每個(gè)SRAM單元大于基于本體存取單元技術(shù)的SRAM。為了將單元與相鄰的單元隔離以促進(jìn)每排的基于Vss本體偏壓的控制，不工作區(qū)域能添加到單元的周圍。結(jié)果，單元高度在該示例中可以增大130nm。這對(duì)應(yīng)于單元面積約增大38%。所有的晶體管沿著相同方向取向。作為設(shè)計(jì)示例，晶體管的尺寸如下通門(mén)(PG)ff/L = 70nm/40nm下拉(PD)ff/L = 85nm/35nm上拉(PU)ff/L = 65nm/35nm此示例在45nm 工藝節(jié)點(diǎn)中得到 x*y = O. 72 μ m*0. 475 μ m = O. 342 μ m2。圖52示出了包括根據(jù)需要使用互連部5210互連的一定數(shù)量的功能單元的系統(tǒng)5200。例如，在一些情況下，互連部5210提供用于所有功能單元5204-1、5204-2、5204-3至5204-n之間通信的公共路徑。在其他情況下，互連部提供一組功能單元之間點(diǎn)到點(diǎn)通信，同時(shí)提供在另一組功能單元之間公共的通信路徑?；ミB部5210因而可以以適合于滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)者使用用于使用在目標(biāo)系統(tǒng)中可用的功能單元(包括例如有線、無(wú)線廣播和點(diǎn)到點(diǎn)) 進(jìn)行的通信的傳統(tǒng)技術(shù)的目標(biāo)的任何方式而構(gòu)造。5204-n中的“η”意思是表示可以存在和系統(tǒng)設(shè)計(jì)者認(rèn)為需要的一樣多的功能單元，并且沒(méi)有暗示存在最多九個(gè)的功能單元。根據(jù)一些實(shí)施例，系統(tǒng)5200是具有多個(gè)獨(dú)立封裝部件和/或子組件的電子系統(tǒng)。當(dāng)今這種系統(tǒng)的示例包括個(gè)人計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話機(jī)、數(shù)字音樂(lè)播放器、電子書(shū)閱讀器、游戲操作臺(tái)、便攜式游戲系統(tǒng)、線纜套上箱、電視、立體設(shè)備和類似于可以從本文公開(kāi)的技術(shù)所提供的功耗的增強(qiáng)控制而受益的電子系統(tǒng)的任何其他電子設(shè)備。在這樣的系統(tǒng)中，功能單元5201、5201、5203、5204-1至5204-n是用于這種系統(tǒng)的典型系統(tǒng)部件，并且互連部5210通常使用印刷板或后連線板(未示出)設(shè)置。例如，在個(gè)人計(jì)算機(jī)的情況下，功能部件包括CPU、系統(tǒng)存取器和諸如硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器或固態(tài)盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等的大容量存儲(chǔ)器件，所有這些可以根據(jù)需要通過(guò)在母板上實(shí)施的系統(tǒng)互連而互連。類似地，移動(dòng)電話機(jī)例如包括各種一個(gè)或多個(gè)芯片和顯示面板，所有這些通常使用可以包括柔性連接器的一個(gè)或多個(gè)印刷電路板(PWB)而互連。根據(jù)其他實(shí)施例，系統(tǒng)5210是系統(tǒng)級(jí)封裝(SIP)，其中每個(gè)功能單元是集成電路，所有功能單元一起封裝在單個(gè)多芯片封裝中。在SIP系統(tǒng)中，互連部5210可以通過(guò)諸如線纜結(jié)合、引線結(jié)合、焊球或金柱凸點(diǎn)等的直接芯片到芯片互連，以及通過(guò)封裝襯底提供的互連來(lái)設(shè)置，封裝襯底可以例如包括公共的母線型互連、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)互連、電壓平面和接地平面。根據(jù)另一實(shí)施例，系統(tǒng)5200是諸如系統(tǒng)上芯片(SOC)等的單個(gè)芯片，并且功能單元實(shí)施為公共半導(dǎo)體襯底或半導(dǎo)體上絕緣體襯底上(例如，當(dāng)塊CMOS和SOI結(jié)構(gòu)在SOI襯底上實(shí)施時(shí))的晶體管組(例如，電路模塊或單元)。在這樣的實(shí)施例中，互連部5210可以使用可用于將集成電路中的電路模塊互連的任何技術(shù)來(lái)提供。如上所述，所討論的晶體管和集成電路技術(shù)允許在公共半導(dǎo)體襯底上制造和使用能獨(dú)立地指定、靜態(tài)地設(shè)計(jì)和/或動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)本體偏壓和/或者操作電壓的多模式晶體管。這些相同的技術(shù)還能以系統(tǒng)水平提供相同的益處，即使僅僅其中一個(gè)功能單元實(shí)施該技術(shù)。例如，功能單元5202可以包括動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)DDC晶體管的操作模式以降低功耗的邏輯(未示出)。這可以例如通過(guò)在功能單元5202上實(shí)施的數(shù)字或者模擬技術(shù)而完成?？蛇x地，功能單元5202可以響應(yīng)于來(lái)自另一功能單元(例如，功能單元5201)的外部控制信號(hào)而控制功耗。不管每個(gè)功能單元的功耗是由功能單元局部地控制、由控制器功能單元中心地控制或者以混合方式控制，能實(shí)現(xiàn)對(duì)功耗更多的控制。
功耗的系統(tǒng)水平控制是已知的，尤其在計(jì)算系統(tǒng)中。例如，先進(jìn)構(gòu)造和功率界面(ACPI)規(guī)格是操作系統(tǒng)進(jìn)行的系統(tǒng)部件的電力管理的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)。以上所述的深度耗盡溝道、晶體管和集成電路技術(shù)通過(guò)允許系統(tǒng)中的每個(gè)功能單元中的個(gè)別電路模塊的系統(tǒng)控制而補(bǔ)充和延伸這種電力管理方式的能力。例如，由ACPI提供的最低水平的控制是器件水平，其對(duì)應(yīng)于諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)的多部件系統(tǒng)的功能單元(例如，芯片或者硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器)。通過(guò)提供對(duì)器件內(nèi)的個(gè)別電路模塊的功耗的粒度個(gè)別控制，許多更多的器件和系統(tǒng)功率狀態(tài)是可行的。系統(tǒng)水平電力管理在使用DDC結(jié)構(gòu)的SOC系統(tǒng)中特別有益。如之前所述，DDC結(jié)構(gòu)允許納米級(jí)晶體管中高水平的可編程能力。因?yàn)榭捎玫臉?biāo)稱閾值電壓Vt的相對(duì)寬的范圍，相對(duì)低的σ Vt以及DDC結(jié)構(gòu)的相對(duì)高的本體系數(shù)，在電路模塊上通過(guò)電路模塊偏壓而使用不同的實(shí)際Vt和潛在地不同的實(shí)際操作電壓VDD，在功率上升以在明顯的操作模式下進(jìn)行 操作之后能配置都被制造成具有相同本征Vt并以相同的操作電壓Vdd操作的晶體管。這種柔性允許相同的芯片被設(shè)計(jì)用在各種目標(biāo)系統(tǒng)和操作條件下，并動(dòng)態(tài)地構(gòu)造用于現(xiàn)場(chǎng)的操作。這對(duì)系統(tǒng)特別有用，而不管有時(shí)連接到AC電源并在其他時(shí)間使用電池電源的SOC如何。圖53示出包括根據(jù)需要使用互連部5310而互連的一定數(shù)量的系統(tǒng)5301、5302和5303的網(wǎng)絡(luò)5300。例如，在一些情況下，互連部5310提供用于系統(tǒng)5304-1至5304_n之間通信的公共路徑。在其他情況下，互連部提供一組系統(tǒng)之間點(diǎn)到點(diǎn)的通信，同時(shí)提供另一組系統(tǒng)之間公共的通信路徑?；ミB部5310因而可以以適合于滿足網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者使用用于使用能連接到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)(包括例如有線、無(wú)線廣播、點(diǎn)到點(diǎn)和端對(duì)端)的系統(tǒng)進(jìn)行通信的傳統(tǒng)技術(shù)的目標(biāo)的任何方式而構(gòu)造。5304-n中的“η”意思是表示可以允許和網(wǎng)絡(luò)一樣多的系統(tǒng)，并且沒(méi)有暗示存在最多九個(gè)的功能單元。以上所述的深度耗盡溝道、晶體管、集成電路和系統(tǒng)技術(shù)提供了對(duì)連接到網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)的高度粒度控制的能力。對(duì)網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)具有這種高水平控制對(duì)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)降低能量成本(其由待機(jī)但未使用的設(shè)備造成)方面尤其有用。不管輔助控制功耗、取決于訂閱方面而開(kāi)啟或者關(guān)閉系統(tǒng)能力、選擇性地將某功能單元或者其部分置于更高執(zhí)行的操作模式(例如，“加強(qiáng)模式”)以增強(qiáng)性能。圖54圖示使用諸如參照?qǐng)D52所述的系統(tǒng)的示例方法，不管單獨(dú)地還是結(jié)合諸如參照?qǐng)D53所示的網(wǎng)絡(luò)。在步驟5410系統(tǒng)通電之后，系統(tǒng)響應(yīng)于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供的外部信號(hào)、由系統(tǒng)內(nèi)的功能單元提供的中央模式控制信號(hào)或者在能進(jìn)行多模式操作的每個(gè)功能單元中單獨(dú)地產(chǎn)生的局部模式控制信號(hào)而設(shè)定使用本文所討論的各個(gè)類型的晶體管、晶體管組和/或集成電路而形成的系統(tǒng)部件(例如，功能單元)的功率模式。如上所述，單個(gè)部件可以具有配置成在不同模式中操作的不同部分；例如，部件的一部分可以配置成在老式模式中操作，而相同部件的另一部分可以配置成在低功率、低泄漏模式中操作。在步驟5430，系統(tǒng)監(jiān)視其使用以確定是否改變其功率模式。監(jiān)視功能可以由一個(gè)功能單元在中央執(zhí)行，可以分配給多個(gè)功能單元，每個(gè)功能單元可以基于監(jiān)視特定條件進(jìn)行關(guān)于模式的局部判定，或者兩者都進(jìn)行(例如，一個(gè)功能單元可以基于自身的標(biāo)準(zhǔn)判定應(yīng)該進(jìn)入睡眠模式，而不管中央監(jiān)視器尚未判定將整個(gè)系統(tǒng)置于深睡眠中；類似地，中央監(jiān)視器可以判定將整個(gè)系統(tǒng)置于深睡眠中，而不管為了增強(qiáng)性能在初始模式設(shè)定之后一個(gè)部件已經(jīng)判定將自身置于加強(qiáng)模式中)。步驟5430重復(fù)，直到判定為系統(tǒng)或者功能單元的狀態(tài)已經(jīng)變化，使得要求新的功率模式，在此情況下，執(zhí)行步驟5440。如所示，如果在步驟5440判定為要求系統(tǒng)功率下降，則系統(tǒng)在步驟5450關(guān)閉。否則，取決于要求何種狀態(tài)變化，針對(duì)一個(gè)或者多個(gè)功能單元重復(fù)步驟5420。以此方式，使用本文所描述的技術(shù)的系統(tǒng)或者芯片的用戶可以從其優(yōu)點(diǎn)受
Mo盡管已經(jīng)描述并在附圖中示出某些示例實(shí)施例，要理解到，這些實(shí)施例僅僅是示 例性的，并不是對(duì)寬的發(fā)明限制，并且本發(fā)明不受限制于所示出和所描述的特定的構(gòu)造和布置，因?yàn)楸绢I(lǐng)域的技術(shù)人員可以想到各種其他修改。因而，說(shuō)明書(shū)和附圖視為圖示性的而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管,其包括 在塊硅中的摻雜阱； 柵極，其具有長(zhǎng)度Lg并且布置在所述摻雜阱的上方以控制漏極和源極之間的導(dǎo)通； 未摻雜溝道，其具有小于5 X IO17原子/cm3的摻雜劑濃度，所述未摻雜溝道位于所述漏極和所述源極之間并且位于所述柵極的下方；以及 屏蔽區(qū)域，其布置在所述摻雜阱的上方并且與所述摻雜阱接觸，所述屏蔽區(qū)域布置在所述柵極的下方大于或等于Lg/3的所述柵極下方深度處以設(shè)定耗盡深度，所述屏蔽區(qū)域具有大于所述未摻雜溝道的摻雜劑濃度的十倍的摻雜劑濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中所述塊硅在所述屏蔽區(qū)域的下方?jīng)]有支撐絕緣層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中所述屏蔽區(qū)域在所述漏極和所述源極之間延伸并且分別接觸所述漏極和所述源極。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中所述屏蔽區(qū)域在不接觸所述漏極或所述源極的情況下、在所述未摻雜溝道的下方延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，還包括閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域，所述閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域具有在屏蔽區(qū)域摻雜劑濃度的約1/50至1/2之間的摻雜劑濃度，并且所述閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域布置在所述未摻雜溝道和所述屏蔽區(qū)域之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中所述未摻雜溝道形成為第一外延層并且所述閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域形成為第二外延層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中所述未摻雜溝道和所述閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域由單個(gè)外延層形成。
8.一種用于形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的工藝，其包括以下步驟 在塊硅中摻雜阱； 將摻雜劑注入到所述阱中，以形成與所摻雜的阱接觸的屏蔽區(qū)域； 外延地生長(zhǎng)未摻雜溝道，所述未摻雜溝道被生長(zhǎng)為具有一定厚度，使得所述屏蔽區(qū)域在所述未摻雜溝道的下方具有大于或等于Lg/3的柵極下方深度以設(shè)定耗盡深度，所述未摻雜溝道具有小于所述屏蔽區(qū)域的摻雜劑濃度的十分之一的退火后摻雜劑濃度；以及 形成具有長(zhǎng)度Lg并且被布置在所述摻雜阱、所述屏蔽區(qū)域和所述未摻雜溝道的上方的柵極，以控制漏極和源極之間的導(dǎo)通。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，還包括以下步驟 形成閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域，所述閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域具有在屏蔽區(qū)域摻雜劑濃度的約1/50至1/2之間的摻雜劑濃度，并且所述閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域布置在所述未摻雜溝道和所述屏蔽區(qū)域之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，還包括以下步驟 在第一外延層中形成所述未摻雜溝道，并且在第二外延層中形成所述閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域，同時(shí)將所述未摻雜溝道維持為具有小于5X IO17原子/cm3的退火后摻雜劑濃度。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10中的任一項(xiàng)所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中屏蔽區(qū)域注入部是遍及多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的連續(xù)薄片。
12.根據(jù)權(quán)利要求8-10中的任一項(xiàng)所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中所述未摻雜溝道被外延地生長(zhǎng)為在多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管上連續(xù)，并且隨后通過(guò)隔離步驟將所述多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管分開(kāi)。
13.—種場(chǎng)效應(yīng)晶體管,其包括 缺少絕緣層的在塊硅中的摻雜阱； 屏蔽區(qū)域，其布置成至少部分地在柵極的下方和所述摻雜阱的上方延伸； 源極和漏極，其具有未摻雜溝道區(qū)域在它們之間延伸，并且所述未摻雜溝道區(qū)域具有小于5 X IO17原子/cm3的退火后摻雜劑濃度；以及 深度耗盡溝道(DDC)，當(dāng)對(duì)所述柵極施加至少預(yù)定閾值電壓時(shí)，所述的深度耗盡溝道可形成在所述源極和所述漏極之間以及所述柵極和所述屏蔽區(qū)域之間，所述深度耗盡溝道允許在所述源極和所述漏極之間的電流通過(guò)在所述柵極附近形成在所述深度耗盡溝道中的反轉(zhuǎn)區(qū)域；以及 其中，所述屏蔽區(qū)域接觸所述摻雜阱，并且具有大于所述未摻雜溝道區(qū)域的所述退火后摻雜劑濃度的十倍的摻雜劑濃度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中所述屏蔽區(qū)域在所述漏極和所述源極之間延伸，并且分別接觸所述漏極和所述源極。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，還包括閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域，所述閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域具有在屏蔽區(qū)域摻雜劑濃度的約1/50至1/2之間的摻雜劑濃度，并且所述閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域布置在所述未摻雜溝道區(qū)域和所述屏蔽區(qū)域之間。
16.—種晶體管器件,其包括 襯底； 屏蔽區(qū)域，其布置在所述襯底上或所述襯底內(nèi)； 未摻雜溝道，其布置在距離所述屏蔽區(qū)域的預(yù)定距離處； 源極區(qū)域，其布置在所述未摻雜溝道的一側(cè)上； 漏極區(qū)域，其布置在所述未摻雜溝道的相對(duì)側(cè)上； 柵極區(qū)域，其布置在所述未摻雜溝道的上方； 其中，當(dāng)對(duì)所述柵極區(qū)域施加大于所述器件的閾值電壓的電壓時(shí)，所述未摻雜區(qū)域提供與沒(méi)有屏蔽區(qū)域的摻雜溝道配置相比、更高的從所述源極區(qū)域到所述漏極區(qū)域的載流子遷移率。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的晶體管器件，其中所述未摻雜溝道實(shí)現(xiàn)與具有沒(méi)有屏蔽區(qū)域的摻雜溝道配置的晶體管相比、高達(dá)120 %的遷移率增加。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的晶體管器件，其中所述未摻雜溝道在小于等于I.OMV/cm的低電場(chǎng)/低功率區(qū)域、提供與沒(méi)有屏蔽區(qū)域的摻雜溝道配置相比更高的載流子遷移率。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的晶體管器件，其中所述未摻雜溝道對(duì)于約I.O到O. 4MV/cm的電場(chǎng)范圍提供約250到400cm2/Vs的電場(chǎng)范圍。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的晶體管器件，還包括閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域，所述閾值電壓調(diào)節(jié)區(qū)域布置在所述未摻雜溝道和所述屏蔽區(qū)域之間。
21.—種晶體管電路，其包括 第一多個(gè)晶體管元件，各個(gè)晶體管元件包括 襯底；屏蔽區(qū)域，其布置在所述襯底上或所述襯底內(nèi)； 未摻雜溝道，其布置在距離所述屏蔽區(qū)域的預(yù)定距離處； 源極區(qū)域，其布置在所述未摻雜溝道的一側(cè)上； 漏極區(qū)域，其布置在所述未摻雜溝道的相對(duì)側(cè)上； 柵極區(qū)域，其布置在所述未摻雜溝道的上方； 其中，所述第一多個(gè)晶體管元件與各個(gè)具有摻雜溝道且沒(méi)有屏蔽層的相似晶體管元件組相比、具有更低的閾值電壓方差。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的晶體管電路，其中所述第一多個(gè)晶體管元件由于與各個(gè)具有摻雜溝道且沒(méi)有屏蔽區(qū)域的相似晶體管元件組相比更低的閾值電壓方差，而以更低的操作電壓操作。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的晶體管電路，其中所述第一多個(gè)晶體管元件由于與各個(gè)具有摻雜溝道且沒(méi)有屏蔽區(qū)域的相似晶體管元件組相比更低的閾值電壓方差，而消耗更少的功率。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的晶體管電路，其中所述第一多個(gè)晶體管元件與各個(gè)具有摻雜溝道且沒(méi)有屏蔽區(qū)域的相似晶體管元件組相比、閾值電壓方差隨著本體偏壓的增大惡化得更少。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的晶體管電路，其中所述第一多個(gè)晶體管元件與各個(gè)具有摻雜溝道且沒(méi)有屏蔽區(qū)域的相似晶體管元件組相比、提供對(duì)于偏置電壓更具有響應(yīng)性的閾值電壓。
26.—種晶體管電路,其包括 晶體管元件的第一模塊； 晶體管元件的第二模塊，其與所述晶體管元件的第一模塊隔離； 其中，各個(gè)晶體管元件包括 襯底； 屏蔽區(qū)域，其布置在所述襯底上或所述襯底內(nèi)； 未摻雜溝道，其布置在距離所述屏蔽區(qū)域的預(yù)定距離處； 源極區(qū)域，其布置在所述未摻雜溝道的一側(cè)上； 漏極區(qū)域，其布置在所述未摻雜溝道的相對(duì)側(cè)上； 柵極區(qū)域，其布置在所述未摻雜溝道的上方； 其中，所述晶體管元件的第一模塊可以第一模式操作； 其中，所述晶體管元件的第二模塊可以單獨(dú)的第二模式操作。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的晶體管電路，其中第一偏壓和第二偏壓獨(dú)立地施加到所述第一模塊和所述第二模塊的各個(gè)。
28.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的晶體管電路，其中所述第一模塊具有與所述第二模塊不同的閾值電壓。
29.根據(jù)權(quán)利要求26-28中的任一項(xiàng)所述的晶體管電路，其中所述第一模塊和所述第二模塊的閾值電壓響應(yīng)于施加到其上的偏置電壓而改變。
30.根據(jù)權(quán)利要求26-29中的任一項(xiàng)所述的晶體管電路，其中用于所述第一模塊的第一操作模式和用于第二模塊的第二操作模式通過(guò)與預(yù)定偏壓的各自的連接和預(yù)定操作電壓來(lái)靜態(tài)地設(shè)定。
31.根據(jù)權(quán)利要求26-29中的任一項(xiàng)所述的晶體管電路，還包括 耦合到所述第一模塊和所述第二模塊的控制電路，所述控制電路可操作來(lái)通過(guò)調(diào)節(jié)液壓所述第一模塊和第二模塊的各個(gè)的偏壓和操作電壓來(lái)動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)所述第一模塊和所述第二模塊。
32.根據(jù)權(quán)利要求26-31中的任一項(xiàng)所述的晶體管電路，其中第一和第二模式可以是睡眠模式、加強(qiáng)模式、低功率模式和老式模式中的任意一種。
全文摘要
本發(fā)明提供了一系列新的結(jié)構(gòu)和方法以減少寬陣列的電子器件和系統(tǒng)的功耗。這些結(jié)構(gòu)和方法中的一些可以大部分通過(guò)重新使用塊CMOS工藝流程和制造技術(shù)來(lái)實(shí)施，允許半導(dǎo)體工業(yè)以及更廣泛的電子工業(yè)避免昂貴地且有風(fēng)險(xiǎn)地切換到替換技術(shù)。如將要討論的，這些結(jié)構(gòu)和方法中的一些涉及深度耗盡溝道設(shè)計(jì)(DDC)設(shè)計(jì)，允許CMOS基器件相比于傳統(tǒng)的塊CMOS具有減小的σVT，并且能夠允許在溝道區(qū)域中具有摻雜劑的FET的閾值電壓VT被更精確地設(shè)定。DDC設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的塊CMOS晶體管相比還具有強(qiáng)體效應(yīng)，其允許對(duì)DDC晶體管中的功耗進(jìn)行重要的動(dòng)態(tài)控制。
文檔編號(hào)H01L29/76GK102844869SQ201180019710
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2011年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月18日
發(fā)明者斯科特·E·湯姆森, 達(dá)莫代爾·R·圖馬拉帕利 申請(qǐng)人:蘇沃塔公司