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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiterschaltungsanordnung
und insbesondere auf eine analoge Schaltung mit zumindest zwei Feldeffekttransistoren,
welche eine verringerte temperaturbedingte sowie örtlich bedingte
Fehlanpassung aufweist.
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Für zukünftige Sub-45-Nanometer-CMOS-Technologien,
d.h. für
Feldeffekttransistoren mit einer Gatelänge kleiner 45 Nanometer, werden
gegenwärtig
neuartige Transistorarchitekturen auf der Basis von sogenannten
Multi-Gate-Feldeffekttransistoren (MuGFETs) entwickelt. Unter Multi-Gate-FETs
wird nachfolgend ein Überbegriff
für Feldeffekttransistoren
mit einer Vielzahl von Gates bzw. Steuerelektroden verstanden, unter
denen auch Transistoren wie z.B. Double-Gate-FETs, Triple-Gate-FETs
oder FinFETs fallen. Der Vorteil dieser neuen Transistoren gegenüber sogenannten
planaren bulk-MOSFETs, d.h. Feldeffekttransistoren die sich planar
im Halbleitersubstrat befinden, ist eine verbesserte Kontrolle der
Kurzkanaleffekte durch eine symmetrische Anordnung mehrerer Transistorgates.
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Die
derzeit technologisch favorisierte Anordnung besteht aus zwei seitlichen
Gates, wie sie beispielsweise von FinFETs bekannt sind, oder zwei seitlichen
Gates und einem zusätzlichen
Gate auf der Oberfläche
eines Siliziumsteges, wie sie auch als Triple-Gate-FETs bekannt
sind. Der Siliziumsteg wird hierbei auch als Rippe oder „Finne" (Fin) bezeichnet.
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Nachteilig
bei derartigen Transistorarchitekturen ist jedoch ihr unzureichendes
Temperaturverhalten. Auf Grund der dreidimensionalen Topologie der
Feldeffekttransistoren und auf Grund der Tatsache, dass die Stege
bzw. Rippen üblicherweise
von allen Seiten durch schlecht Wärme leitendes Oxid umgeben
sind, kann die in den Stegen bzw. Rippen entstehende Verlust leistung
nicht so effizient abgeleitet werden wie beispielsweise in herkömmlichen Bu1k-Transistoren.
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Aus
der Druckschrift
US 3 813 586 ist
eine Halbleiterschaltungsanordnung in Planartechnologie bekannt,
wobei die Drain, Source- und Kanalgebiete flach im Halbleitersubstrat
bzw. bulk ausgebildet und somit temperaturbedingte Fehlanpassungen
nahezu ausgeschlossen sind. Die in dieser Druckschrift dargestellte
Verschachtelung von Kanalgebieten dient lediglich der Kompensation
einer geometriebedingten Fehlanpassung von Transistoren.
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Aus
der Druckschrift US 2002/0242395 A1 ist ferner ein Multigate-Feldeffekttransistor
in der Form eines FinFETs offenbart, wobei jedoch keine Verschachtelung
von jeweiligen aktiven Gebieten zweier FinFETs zur Verringerung
einer temperaturbedingten Fehlanpassung beschrieben ist.
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Schließlich ist
aus der Druckschrift
EP
1 471 576 A2 eine Halbleiterschaltungsanordnung mit MIS-Transistoren
bekannt, wobei aktive Gebiete durch STI-Grabenisolierungen in einem
Halbleitersubstrat ausgebildet werden. Zusätzlich werden sogenannte Dummygebiete
als aktive Gebiete ohne Funktion seitlich neben den eigentlichen
aktiven Gebieten für
die Transistoren vorgeschlagen.
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Insbesondere
für analoge
Anwendungen ergibt sich daher das Problem, dass es auf Grund unterschiedlicher
Temperaturen der Stege oder Rippen, welche nachfolgend als aktive
Gebiete bezeichnet werden, zu einer erhöhten durch Temperaturunterschiede
bedingten Fehlanpassung kommt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde eine Halbleiterschaltungsanordnung
für analoge
Anwendungen zu schaffen, welche eine verringerte temperaturbedingte
Fehlanpassung aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Insbesondere
durch die Anordnung von zumindest einem aktiven Gebiet in Form eines
Steges oder einer Rippe des zweiten Feldeffekttransistors zwischen
den aktiven Gebieten in Form eines Steges oder einer Rippe des ersten
Feldeffekttransistors erhält
man einen sehr guten Temperaturausgleich zwischen den Feldeffekttransistoren
der Halbleiterschaltungsanordnung, wodurch sich eine temperaturbedingte
Fehlanpassung wesentlich verringern lässt.
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Vorzugsweise
werden die aktiven Gebiete aus monokristallinem Halbleitermaterial
zueinander parallel an der Oberfläche einer Isolatorschicht bzw. aus
einem SOI-Substrat herausgebildet. Auf diese Weise lassen sich Sub-45-Nanometer-Feldeffekttransistoren
mit hervorragenden elektrischen Eigenschaften relativ kostengünstig realisieren.
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Vorzugsweise
wird für
die Steuerelektrode bzw. das Gate ein metallisches Mid-Gap-Material verwendet,
d.h. ein Material dessen Austrittsarbeit in der Mitte der Bandlücke des
Materials der aktiven Gebiete bzw. des verwendeten Halbleitermaterials liegt.
Auf diese Weise können
die elektrischen Eigenschaften der Halbleiterschaltungsanordnung
weiter verbessert werden.
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Ferner
kann zwischen den aktiven Gebieten bzw. den Stegen eine Isolierschicht
mit gegenüber SiO2 guten Wärmekopplungseigenschaften
ausgebildet werden, wodurch sich eine Wärmeverteilung in der Halbleiterschaltungsanordnung
weiter verbessern lässt.
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Ferner
können
die Anschlüsse
zu den Sourcegebieten oder die Anschlüsse zu den Draingebieten der
Feldeffekttransistoren elektrisch miteinander verbunden sein, wodurch
insbesondere bei Verbindung der Sourcegebiete eine platzsparende
Commonsource-Architektur realisiert werden kann.
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Vorzugsweise
besitzen die Feldeffekttransistoren eine gleiche Anzahl von aktiven
Gebieten mit jeweils gleichen Abmessungen, wodurch auf sehr einfache
Weise symmetrische analoge Schaltungen mit geringer Fehlanpassung
realisiert werden können.
Die Feldeffekttransistoren können
jedoch auch eine unterschiedliche Anzahl von aktiven Gebieten aufweisen,
wodurch sich sehr einfach unterschiedliche Kanalweiten für die jeweiligen
Transistoren einstellen lassen.
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Vorzugsweise
kann neben den äußersten aktiven
Gebieten der Halbleiterschaltungsanordnung jeweils ein Blindgebiet
angeordnet sein, welches die gleiche Form und die gleichen Abmessungen
aufweist wie ein aktives Gebiet. Auf diese Weise lassen sich einerseits
fotolithographisch bedingte Verzerrungen im Layout korrigieren und
darüber
hinaus auch eine Fehlanpassung für
Strukturen in den Randbereichen verbessern.
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Ferner
können
die aktiven Gebiete der Feldeffekttransistoren auch jeweils in Gruppen
und insbesondere paarweise zusammengefasst werden, wobei zwischen
zumindest zwei Gruppen des ersten Feldeffekttransistors zumindest
eine Gruppe des zweiten Feldeffekttransistors angeordnet ist. Auf
diese Weise können
auch Herstellungsverfahren verwendet werden, wie z.B. Spacer-Verfahren
oder die Verwendung von „alternating
face shift" Masken,
bei denen jeweils zwei oder mehrere aktive Gebiete bzw. Stege gleichzeitig
ausgebildet werden.
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Als
Feldeffekttransistoren werden vorzugsweise Multi-Gate-Feldeffekttransistoren
und insbesondere Dual-Gate-, Triple-Gate- oder FinFETs verwendet, die auf
einem SOI-Substrat ausgebildet werden und analoge Schaltungen wie
z.B. Stromspiegelschaltungen realisieren.
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Vorzugsweise
ist die Breite des aktiven Gebiets bzw. des Steges oder der Rippe
wesentlich kleiner als die Länge
des zugehörigen
Gates bzw. der Steuerelektrode, wodurch eine gute elektrostatische Kontrolle über den
Kanalzonen gewährleistet
werden kann.
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In
den weiteren Unteransprüchen
sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher
beschrieben.
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Es
zeigen:
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1A bis 1C eine
vereinfachte Draufsicht, eine perspektivische Ansicht sowie eine
Schnittansicht einer Halbleiterschaltungsanordnung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel;
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2 eine
vereinfachte Draufsicht einer Halbleiterschaltungsanordnung gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel;
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3 eine
vereinfachte Draufsicht einer Halbleiterschaltungsanordnung gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel;
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4 eine
vereinfachte Draufsicht einer Halbleiterschaltungsanordnung gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel;
und
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5 eine
vereinfachte Draufsicht einer Halbleiterschaltungsanordnung gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel.
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1A bis 1C zeigen
jeweils eine vereinfachte Draufsicht einer Halbleiterschaltungsanordnung
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel sowie
eine zugehörige
perspektivische Teilansicht und eine zugehörige Schnittansicht.
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Gemäß 1A weist
die Halbleiterschaltungsanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
einen ersten Feldeffekttransistor T1 und einen zweiten Feldeffekttransistor
T2 auf, welche jeweils zwei aktive Gebiete AA11 und AA12 sowie AA21
und AA22 besitzen können.
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Gemäß 1B sind
die aktiven Gebiete stegförmig
oder rippenförmig
ausgebildet und besitzen an ihren gegenüber liegenden Enden Source- und
Drain Anschlussgebiete S und D, welche vorzugsweise vergrößert sind,
um eine Kontaktierung mit einem Kontakt K zu ermöglichen bzw. zu erleichtern.
Die aktiven Gebiete AA11 bis AA22 weisen demzufolge jeweils ein
Sourcegebiet S11 bis S22, ein Draingebiet D11 bis D22 und ein dazwischen
liegendes Kanalgebiet auf, wobei an der Oberfläche der Kanalgebiete, jeweils
durch ein Gatedielektrikum 4 isoliert, eine Steuerelektrode
bzw, ein Gate G11 bis G22 zum Ansteuern des Kanalgebiets ausgebildet ist.
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Gemäß 1C wird
ein derartiges aktives Gebiet, welches sich vertikal aus einer Oberfläche erhebt,
vorzugsweise aus einem SOI-Substrat (Silicon On Insulator) ausgebildet,
wobei auf einem vorzugsweise aus Silizium bestehenden Grundsubstrat
eine vorzugsweise aus SiO2 bestehende Isolatorschicht 2 ausgebildet
ist, an dessen Oberfläche
sich wiederum eine dünne,
d.h. ca. 5 bis 10 nm dicke bzw. hohe Halbleiterschicht 3 befindet.
Im Falle von SOI-Substraten weist die Halbleiterschicht 3 monokristallines Silizium
auf.
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Das
rippenförmige
oder stegförmige
aktive Gebiet wird vorzugsweise mittels geeigneter Ätzverfahren
strukturiert, wodurch die in den 1A bis 1C dargestellte
Form herausgeätzt
werden kann.
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Alternativ
zu dem vorzugsweise verwendeten Silizium können selbstverständlich auch
andere Halbleitermaterialien verwendet werden, wie z.B. sogenannte
III-V-Verbundhalbleiter oder sogenanntes verspanntes Halbleitermaterial
(z.B. strained silicon). Zur Realisierung des Gatedielektrikums 4 kann
beispielsweise ganzflächig
eine isolierende Schicht wie beispielsweise SiO2 oder
sogenannte High-k-Materialien ganzflächig ausgebildet werden, wodurch
man die für
die Kanalgebiete notwendigen Isolierschichten erhält. Unter
High-k-Dielektrika versteht man hierbei dielektrische Materialien
bzw. Isolierschichten mit einer gegenüber der Dielektrizitätskonstante
von Siliziumdioxid von k etwa 3,9 erhöhten Dielektrizitätskonstanten,
d.h. k größer 4 bis
20.
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Gemäß 1A sind
demzufolge die aktiven Gebiete AA11 bis AA22 im Wesentlichen parallel
zueinander an der Oberfläche
der Isolatorschicht 2 ausgebildet, wobei die Stege oder
Rippen jeweils eine gleiche Form bzw. gleiche Abmessungen aufweisen. Obwohl
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
die Stege oder Rippen mit im Wesentlichen senkrechten Seitenflächen ausgebildet
sind, können
grundsätzlich
auch aktive Gebiete mit einer anderen Form verwendet werden. Insbesondere
sind hierbei auch angeschrägte
Seitenflächen
der Stege bzw. Rippen denkbar, die in einem Winkel größer 90 Grad
auf die Oberfläche
der Isolatorschicht 2 treffen.
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Gemäß 1A werden
nunmehr die aktiven Gebiete der beiden Feldeffekttransistoren derart
angeordnet, dass zwischen den zwei aktiven Gebieten AA11 und AA12
des ersten Feldeffekttransistors zumindest ein aktives Gebiet AA22
des zweiten Feldeffekttransistors T2 liegt. Auf diese Weise ergibt
sich eine Verschränkung
der beiden Feldeffekttransistoren T1 und T2, welche einen sehr guten
Temperaturausgleich zwischen den Transistoren ermöglicht und somit
eine temperaturbedingte Fehlanpassung der beiden Transistoren verringert.
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Genauer
gesagt können
die zueinander parallelen Stege oder Rippen der beispielsweise zwei Feldeffekttransistoren
mit ihrer Vielzahl von aktiven Gebieten bzw. Rippen derart abwechselnd
nebeneinander angeordnet werden, dass in beiden Transistoren nahezu
gleiche Temperaturen vorherrschen, wodurch insbesondere bei der
Realisierung von analogen Schaltungen ein hervorragender Abgleich
möglich
ist. Zusätzlich
zum verbesserten Temperaturverhalten verbessert sich auch ein sogenanntes
Matching-Verhalten durch die reduzierte räumliche Trennung der aktiven
Elemente der jeweiligen Transistoren. Insbesondere können dadurch
beispielsweise Parameterschwankungen, die auf Grund von räumlich unterschiedlichen
Dotierstoffkonzentrationen auftreten können, wesentlich verringert
werden. Die elektrischen Eigenschaften einer derartigen Halbleiterschaltungsanordnung
sind daher wesentlich verbessert.
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Zur
Realisierung der Steuerelektroden bzw. der jeweiligen Gates G11
bis G22 wird vorzugsweise eine elektrisch leitende Gateleitung GL
senkrecht zu den aktiven Gebieten und oberhalb der durch das Gatedielektrikum 4 getrennten
Kanalgebiete streifenförmig
ausgebildet, wodurch die jeweiligen Teiltransistoren der Feldeffekttransistoren
T1 und T2 angesteuert werden können.
Gemäß 1B und 1C ist
hierbei eine Breite B der aktiven Gebiete AA11 bis AA22 wesentlich
kleiner als eine Länge
L der zugehörigen
Steuerelektroden bzw. der Gates G11 bis G22.
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Zur
Realisierung der eingangs genannten Sub-45-Nanometer-Transistoren kann
demzufolge die Gateleitung GL mit einer Breite kleiner 45 Nanometer
strukturiert werden, welche somit die Länge L der Steuerelektrode bzw.
der Gates festlegt. Bei einer derartigen Gatelänge L würde vorzugsweise eine Breite
B der Stege bzw. aktiven Gebiete AA11 bis AA22 in einem Bereich von
ca. 30 Nanometer liegen. Bei einem derartigen Verhältnis von
Gatelänge
L zu der Dicke bzw. Breite B der aktiven Gebiete kann eine gute
elektrostatische Kontrolle über
die Kanalzonen gewährleistet
werden. Eine Höhe
der vorzugsweise senkrecht auf der Isolatorschicht 2 ausgebildeten
Stege bzw. aktiven Gebiete kann im vorstehend genannten Fall typischerweise
60 Nanometer betragen.
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Als
Material für
die Steuerelektrode bzw. für die
Gateleitung GL wird vorzugsweise ein sogenanntes Midgap-Material
verwendet, welches vorzugsweise eine Austrittsarbeit in der Mitte
der Bandlücke
des verwendeten Halbleitermaterials verwendet. Bei Verwendung von
Silizium als Halbleitermaterial für die aktiven Gebiete bzw.
die Stege und Rippen kann demzufolge z.B. TiN, TaN, TaCN usw. verwendet werden.
Neben diesen metallischen Materialien für die Steuerelektroden können selbstverständlich auch hochdotierte
Halbleitermaterialien verwendet werden.
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Vorzugsweise
werden zur Realisierung der Feldeffekttransistoren sogenannte Multigate-Feldeffekttransistoren
verwendet, die eine Vielzahl von Steuerelektroden bzw. Gates aufweisen.
Insbesondere sind hierbei sogenannte Dual-Gate-, Triple-Gate- oder FinFETs als
Realisierungsmöglichkeiten
zu nennen.
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Nach
dem Ausbilden der Gateleitung GL gemäß 1A bis 1C an
den Seitenflächen
und der oberen Fläche
der Stege bzw. der aktiven Gebiete und der Oberfläche der
Gatedielektrikumschicht 4 werden abschließend noch
eine oder mehrere Isolierschichten als Zwischendielektrikum ausgebildet und
vorzugsweise abgeschieden. Abschließend kann zum Ansteuern der
jeweiligen aktiven Gebiete parallel zur Gateleitung GL auf dem Zwischendielektrikum
jeweils eine Sourceleitung SL1 und eine Drainleitung DL1 für den ersten
Feldeffekttransistor T1 und eine zweite Sourceleitung SL2 und eine
zweite Drainleitung DL2 für
den zweiten Feldeffekttransistor T2 ausgebildet werden. Vorzugsweise
bestehen diese Source- und Drainleitungen SL1 bis DL2 aus einem metallischen
Material, insbesondere Kupfer, wobei ferner Barriereschichten zum
Verhindern einer Ausdiffusion des Materials in das Zwischendielektrikum und
insbesondere in die aktiven Gebiete vorgesehen werden können. Beispielsweise
können
hierbei sogenannte Single- oder Dual-Damascene-Verfahren verwendet werden.
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Die
Source- und Drainleitungen SL1 bis DL2 können darüber hinaus Vorsprünge oder
Nasen aufweisen, die eine vereinfachte Kontaktierung der darunter
liegenden Anschlussgebiete zu den aktiven Gebieten mittels Kontakten
K ermöglichen.
Dadurch ergibt sich ein sehr einfaches Layout, welches auf sehr
kleiner Fläche
eine Halbleiterschaltungsanordnung mit verringerter thermisch bedingter
Fehlanpassung ermöglicht.
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Obwohl
bei der erfindungsgemäßen Realisierung
als Zwischendielektrikum bzw. als Isolierschicht zwischen den aktiven
Gebieten AA11 bis AA22 auch herkömmliches
Siliziumdioxid mit seinen geringen Wärmeleitfähigkeiten verwendet werden kann,
wird eine weitere Verbesserung der elektrischen Eigenschaften und
insbesondere Verringerung der Fehlanpassung zwischen den Feldeffekttransistoren
T1 und T2 durch die Verwendung einer Isolierschicht mit guter Wärmekopplung,
d.h. hoher Wärmeleitfähigkeit,
ermöglicht.
Eine verbesserte Wärmekopplung
kann z.B. auch durch Verwendung einer dünneren Isolatorschicht erreicht
werden, welche die aktiven Gebiete von dem darunter liegenden Halbleitersubstrat
trennt.
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Üblicherweise
ist der Abstand zweier aktiver Gebiete bzw. Stege (fin pitch) kleiner
als der zweier Kontaktlöcher
bzw. Kontakte (contact pitch). In diesem Fall muss der Abstand zweier
aktiver Gebiete leicht erhöht
werden um die Erfindung optimal realisieren zu können.
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Auf
Grund der abwechselnden Anordnung der aktiven Gebiete von zumindest
zwei Multigate-Transistoren können
erstmalig insbe sondere Analogschaltungen mit einem hervorragendem
Matching-Verhalten
realisiert werden.
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2 zeigt
eine vereinfachte Draufsicht einer Halbleiterschaltungsanordnung
gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel,
wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elemente
bezeichnen wie in den 1A bis 1C, weshalb
auf eine wiederholte Beschreibung nachfolgend verzichtet wird.
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Im
zweiten Ausführungsbeispiel
gemäß 2 können zur
weiteren Reduzierung eines Platzbedarfs und zur Vereinfachung einer
Schaltung entweder die Sourcegebiete S11 bis S22 oder die Draingebiete
D11 bis D22 der beiden Feldeffekttransistoren T1 und T2 elektrisch
miteinander verbunden sein bzw. zusammengefasst werden. Gemäß 2 wird vorzugsweise
eine sogenannte Common-source-Architektur vorgeschlagen, wobei die
Source-Anschlussgebiete S der Sourcegebiete S11 bis S22 der beiden
Feldeffekttransistoren T1 und T2 derart verbreitert werden, dass
sie sich berühren
und elektrisch unmittelbar miteinander verbinden, wobei sie gemeinsam
mit den aktiven Gebieten bzw. den Drain-Anschlussgebieten D eine
kammförmige Struktur
ergeben. Obwohl grundsätzlich
eine einfache Kontaktierung dieses zusammengefassten Source-Anschlussgebietes
S bereits ausreichend wäre, wird
zur weiteren Verringerung der Widerstände eine Mehrfachkontaktierung
mit einer Vielzahl von Kontakten K von der Sourceleitung SL zum
gemeinsamen Source-Anschlussgebiet
durchgeführt.
Gemäß 2 lässt sich
somit beispielsweise eine Stromspiegelschaltung mit zwei Transistoren
sehr einfach und platzsparend realisieren.
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3 zeigt
eine vereinfachte Draufsicht einer Halbleiterschaltungsanordnung
gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel,
wobei gleiche Bezugszeichen wiederum gleiche Elemente bzw. Schichten wie
in den 1 und 2 bezeichnen,
weshalb auf eine wiederholte Beschreibung nachfolgend verzichtet
wird.
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Gemäß diesem
dritten Ausführungsbeispiel können die
Vielzahl von Feldeffekttransistoren T1 und T2 jeweils eine unterschiedliche
Anzahl von aktiven Gebieten bzw. Stegen oder Rippen AA11 bis AA24
aufweisen. Genauer gesagt kann der erste Transistor T1 hierbei lediglich
zwei aktive Gebiete AA11 und AA12 aufweisen, während der zweite Feldeffekttransistor
T2 vier aktive Gebiete AA11 bis AA24 umfassen, welche jeweils gleiche
Form und Abmessungen besitzen. Auf diese Weise kann mittels einer unterschiedlichen
Anzahl von aktiven Gebieten bzw. Stegen ein gewünschtes Kanalweitenverhältnis der beiden
Transistoren zueinander sehr einfach und feingranular eingestellt
werden. Gemäß 3 ist
ein Kanalweitenverhältnis
von W1/W2 = 1/2 für
die beiden Transistoren T1 und T2 dargestellt.
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Obwohl
das dritte Ausführungsbeispiel
gemäß 3 wiederum
in einer Common-source-Architektur realisiert wurde, sind in gleicher
Weise auch Architekturen möglich,
wie sie z.B. in 1A dargestellt sind, oder wobei
die Drainleitungen zusammengefasst werden.
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4 zeigt
eine vereinfachte Draufsicht einer Halbleiterschaltungsanordnung
gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel,
wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elemente
wie in den 1 bis 3 bezeichnen,
weshalb auf eine wiederholte Beschreibung nachfolgend verzichtet wird.
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Gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel wird
nunmehr die Verwendung von zumindest einem Blindgebiet bzw. Dummy
Gebiet DA1 oder DA2 vorgeschlagen, welches vorzugsweise die gleiche
Form und die gleichen Abmessungen aufweist, wie das benachbarte
aktive Gebiet, wobei es jedoch auf Grund eines fehlenden Anschlusses
nicht betrieben werden kann.
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Gemäß 4 können beispielsweise
neben den äußersten
aktiven Gebieten AA21 und AA12 der ersten und zweiten Feldeffekttransistoren
T2 und T1 jeweils ein Blindgebiet DA1 und DA2 angeordnet werden,
wobei die Drain-Anschlussgebiete der Blindgebiete DA1 und DA2 nicht
kontaktiert werden. In gleicher Weise könnte auch ein fehlender Kontakt
am Source-Anschlussgebiet
des Blindgebiets DA1 und DA2 oder an beiden Anschlussgebieten eine
Funktion dieser Blind-Elemente verhindern. Auf Grund dieser Blindgebiete
DA1 und DA2 können
nunmehr nicht nur die auf Grund von fotolithographischen Effekten beobachtbaren
Verzerrungen an den äußersten
aktiven Gebieten verringert oder sogar eliminiert werden, sondern
es kann darüber
hinaus eine weitere Vergleichmäßigung der
Temperaturverteilung über
die Blindgebiete bzw. Dummy-Gebiete DA1 und DA2 stattfinden.
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Obwohl
gemäß 4 das
Vorsehen dieser Blindgebiete in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel
gemäß 2 dargestellt
ist, kann eine derartige Kombination von Blindgebieten auch mit
den Ausführungsbeispielen
gemäß 1 und/oder 3 durchgeführt werden.
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5 zeigt
eine vereinfachte Draufsicht einer Halbleiterschaltungsanordnung
gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel,
wobei gleiche Bezugszeichen wiederum gleiche Elemente oder Schichten bezeichnen
wie in den 1 bis 4,
weshalb auf eine wiederholte Beschreibung nachfolgend verzichtet
wird.
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Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel können die
aktiven Gebiete der Feldeffekttransistoren T1 und T2 auch in Gruppen
GR1, GR2 und GR3 zusammengefasst sein, wobei zwischen zumindest zwei
Gruppen GR1 und GR2 des ersten Feldeffekttransistors T1 zumindest
eine Gruppe GR3 des zweiten Feldeffekttransistors angeordnet ist.
Gemäß 5 sind
die aktiven Gebiete der Transistoren T1 und T2 paarweise zusammengefasst,
wobei jedoch auch andere Gruppen, wie z.B. Dreier-, Vierer- und Fünfer-Gruppen
möglich
sind.
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Eine
derartige Realisierung kann insbesondere dann sinnvoll sein, um
auch ein verbessertes Matching-Verhalten in Herstel lungsverfahren
zu erhalten, bei denen die aktiven Gebiete bzw. Stege grundsätzlich z.B.
paarweise hergestellt werden. Dieses ist beispielsweise bei spacerdefinierten
Stegen oder bei der Verwendung von sogenannten „alternating face shift" Masken der Fall.
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Obwohl
gemäß 5 wiederum
eine Common-source-Architektur mit einer gemeinsamen Sourceleitung
SL dargestellt ist, können
in gleicher Weise Gruppierungen auch bei der Architektur gemäß 1A durchgeführt werden.
Ferner kann auch eine Kombination dieser Gruppierung mit den Blindgebieten
gemäß 4 und/oder
der variablen Kanalweiteneinstellung gemäß 3 durchgeführt werden.
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Erfindungsgemäß erhält man eine
Halbleiterschaltungsanordnung, bei der die zumindest zwei miteinander
abzugleichenden Feldeffekttransistoren ineinander verschränkt sind
bzw. deren aktive Gebiete bzw. Stege oder Rippen abwechselnd nebeneinander
angeordnet sind. Auf diese Weise entsteht nicht nur eine dichtmöglichste
Nachbarschaft der beiden Feldeffekttransistoren und damit ein sehr
guter Temperaturausgleich, sondern es lassen sich auch Parameterschwankungen
auf Grund von z.B. räumlich
unterschiedlichen Dotierstoffkonzentrationen wesentlich verringern,
wodurch man verbesserte elektrische Eigenschaften für die Halbleiterschaltung
erhält.
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Die
Erfindung wurde vorstehend anhand einer analogen Halbleiterschaltungsanordnung
und insbesondere einer Stromspiegelschaltung mit zwei FinFETs dargestellt.
Sie ist jedoch nicht darauf beschränkt und umfasst in gleicher
Weise auch weitere analoge sowie digitale Schaltungen mit alternativen Multi-Gate-Feldeffekttransistoren.
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- 1
- Halbleitersubstrat
- 2
- Isolatorschicht
- 3
- Halbleitermaterial
- 4
- Gatedielektrikum
- 5
- Gateschicht
- S
- Source-Anschlussgebiet
- D
- Drain-Anschlussgebiet
- GL
- Gateleitung
- SL1,
SL2
- Sourceleitungen
- DL1,
DL2
- Drainleitungen
- S11
bis S22
- Sourcegebiete
- D11
bis D22
- Draingebiete
- AA11
bis AA24
- aktive
Gebiete
- K
- Kontakte
- T1,
T2
- Feldeffekttransistoren
- B
- Breite
der aktiven Gebiete
- L
- Kanallänge
- GR1,
GR2, GR3
- Gruppen
von aktiven Gebieten