TW406315B - Closed transistor with small W/L ratios - Google Patents

Description

經濟部中央標孪局員工消費合作社印聚 106315 A7 B7五、發明説明（，） 發明領域 本發明與半導體裝置有關且尤其是與有良好定義睡界 電壓及小W/L比值之電晶體有鼷。 發明背景 在製造裝置時，絶緣層，半導電層及導電層是形成在 基體或晶圓上。這些薄層形成圖案，産生特擻及間距， 而形成如電晶體，電容器及電阻之裝置》然後，渲些裝 置相互達接，達成一預期之電氣功能，形成一積體電路 (1C)或晶Η β 參考第1画a ，表示一傳統電晶體之佈置或設計。如 所示，電晶體之主動區包含一閘極140,源極135及汲棰 136。一相當薄之絶緣層形成在源極與汲捶間之閘棰下面 ，其中，源棰與汲棰為高度摻雜區。該绝緣層稱為閘搔 氣化物。施加在閘極之電壓超出閛棰臨界電壓（VT)時會 在閘極下面産生一導電通道。導電通道連接源極與汲搔 ，允許電流在那裡流動》 該通道寬度與長度之比值（W/L)決定從源極至汲槿之電 流量。比值愈大，電流愈大〇於是，電晶體之長度舆寛 度依賴設計參數及需求來達成預期之W/Ltb值》 一隔離區130包圍電晶體之主動匾，提供舆其它裝置之 隔離。該隔離匾典型地包含相當厚之氣化矽（Si02)或其 它之介電材質。使用各種型式之隔離，如L0C0S或淺溝渠 隔離（STI )。 在傳統的電晶體佈局中，寄生電晶醱裝置形成在隔離 n^i - - - I - I - - - II - -I in· ~t\R· - I - -I .1. I m ^1« , 爿 V ,-° (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X29?公t ) 406315 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 ( X ) 1 I 匾 及 源 極 與 汲 極 間 之 閘 極 的 邊 界180處。由於在STI氧化 1 ί 物 及 閘 極 氣 化 物 間 之 過 渡 匾 中 無法控制的氣化物厚度而 * < ί 形 成 寄 生 裝 置 〇 額 外 之 寄 生 電 晶體190，如第1圖b所示 請 ί 先 1 與 所 設 計 之 電 晶 體 並 躱 〇 閱 讀 1 f 1 由 於 並 未 清 楚 定 義 位 於 通 道 上面之氧化物厚度，故對 面 之 1 寄 生 電 晶 體 所 定 義 之 V - Γ S 即 非 常不明確。因寄生電晶體 意 1 事 1 是 並 聯 的 9 其 定 義 不 明 確 之 V Ί rS即造成裝置在Vt上之整 項 再 1 體 變 化 〇 尤 其 是 特 別 對 諸 如 參 改電壓産生器或差動放大 寫 本 裝 Ι 器 等 需 要 精 確 匹 配 的 電 晶 體 裝 置及正確閘極臨界電壓的 頁 '—， 1 1 m 用 9 所 設 計 裝 置 之 整 體 V Π 「的變化是不期望發生的》 1 Ι 為 預 防 寄 生 電 晶 體 之 反 效 果 ，已經使用封閉式之電晶 1 1 體 裝 置 〇 在 一 封 閉 式 電 晶 體 中 ，避免在源極與汲極間有 1 訂 1 I ST I邊界。 典型地， 閘極在主動區上方是實現成一種封閉 式 環 〇 雖 然 不 可 能 避 免 在 閘 極 下産生STI邊界，然而，STI 1 ! 邊 界 也 不 再 與 具 不 同 電 位 之 m 域（邸源極與汲極）枏連接。 1 ι 因 此 * 不 會 形 成 寄 生 性 角 隅 (c orner}裝置。 1 1 ,r I 然 而 9 傳 統 之 封 閉 式 電 晶 體 佈局不適合低W/Lbh值，如 4 0 因 某 些 應 用 使 用 低 W/ L比值來達成預期之電流需求 1 I » 故 無 法 使 用 封 閉 式 之 電 晶 體 〇 1 1 因 此 9 從 以 上 討 論 » 想 要 提 供具低¥/L|:b值之封閉式電 1 1 晶 體 0 1 發 明 摘 要 1 1 本 發 明 與 一 具 有 低W/L比值之封閉式霄晶體有商β該電 1 I 晶 體 包 含 圍 繞 源 掻 及 -4 汲 棰 匾 而折叠之閛棰導體侔能避免 1 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Λ4規格（210X297公势} 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 A7 ---- 五、發明説明（4 ) STI邊界接嫌具不同電位之電晶體區。圍撓源極與汲棰之 閘榷折叠造成良好控制之寬度舆長度尺寸以達成低W/L比 值。 圖式簡單說明： 一傳統電晶體及寄生裝置之佈局。 」3 ""ϋ示一傳統封閉式電晶體之佈局。 第4圏表示本發明一典範實施例之佈局。 發明詳述 本發明與1C有關，且尤其是輿一種具有低W/L[；b值之封 閉式電晶體有關。典型上以並聯方式在半導體晶圓上製 造1C。處理完畢後，將晶圖加以切剌，將1C分離成傾別

之晶H〇為簡化起見，本發明就在諸如記億體裝置之1C 中所使用的封閉式電晶體加以説明。該記億體裝置包含 隨機存取記億體（RAM),諸如動態随機存取記億體（DRAM) ，同步DRAM(SDRAM)或其它記億體1C。其它1C,如待殊 應用之IC(ASIC)或邏輯裝置也是有用的。為便於討論 本發明乃提供一傳統W/L電晶體之説明。 參考第2圖，其表示一傳流封閉式電晶體佈局之上視 圖。如圖所示，在基體210表面上形成一封閉式電晶醱201 。在基體中定義一主動區215，其中，該電晶體形成在此 主動區上。諸如STI之隔離區2 3 0圍撓主動區將電晶體與 1C内之其它裝置加以隔離。 電晶體包含一閛棰24(^該閘棰在主動區 215内形成 一封閉式環或迴路。在該迴路内部和外部但在主動區内， 分別為源極與汲極區235及236β因此，源棰與汲極及汲 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公犮） II -I- - I - - 1-1 I —I- -I j-σ^· I 1 n - - - - I HI XJ ,-5¾ (請先閱讀背而之注意事項再填寫本頁) 406315 a7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印^ 五、發明説明 ( A ) 1 1 極 區 彼 此 分 離 0 在 閘 榷 下 面 為 一 形 成導 電 通 道 之 閘 極 氧 1 化 物 當 施 加 一 適 當 電 壓 至 閛 棰 時 可使 電 流 在 源 極 及 汲 1 1 棰 間 流 動 〇 /—V 請 1 I 先 1 如 所 示 ， 閘 掻 之 一 部 分 2 4 4是舆STI重 叠 〇 重 叠 部 份 使 閱 讀 1 I 得 在 此 形 成 __- 接 m 開 P 由 於 設 計 之限 制 在 主 動 區 上 背 ι6 1 I 之 1 面 通 常 禁 止 與 閘 極 接 〇 結 果 9 ST I在重叠部份2 44作 為 注 意 1 1 事 1 閘 棰 之 邊 界 e 然 而 此 邊 界 只 連 接 具相 同 電 位 之 源 極 區 項 再 1 〇 因 只 連 接 具 相 同 電 位 之 匾 域 » 故 無電 流 流 動 〇 於 是 不 寫 本 裝 會 形 成 寄 生 電 晶 體 〇 頁 1 I 改 變 閘 極 之 寬 度 及 長 度 以 諝 整 裝 置之 長 度 及 寬 度 〇 然 1 | 而 9 由 於 要 建 立 封 閉 式 迺 路 所 需 之 閘棰 變 曲 9 所 以 不 能 1 1 清 楚 定 義 封 閉 封 電 晶 體 閘 極 之 長 度及 寬 度 〇 典 型 上 1 訂 裝 置 度 W 大 概 等 於 内 外 邊 界 26 5及2 6 6中 心 部 位 2 6 0之周長 1 I 〇 長 度 大 概 等 於 從 内 邊 界 26 5至外邊界2 66之 距 離 〇 1 I 傳 統 封 閉 式 電 晶 體 之 缺 點 為 無 法 逹成 低 W/Lbh 值。 參考 1 I 第 3 圖 > 表 示 __ W/L bb 值 大 概 為 4 之封 閉 式 電 晶 體 〇 如 1 | 所 示 該 電 晶 體 形 狀 奇 待 > 一 非 常 小的 汲 極 區 3 3 6位在 1 ( 閘 極 迴 路 34 0内部。 這一 -種電晶體不像第1 匾中所示之傳 統 筆 直 電 晶 體 0 這 是 因 為 這 種 形 狀 在W 及 L 上 造 成 更 大 1 | 之 不 確 定 性 〇 因 實 際 之 閘 極 長 度 (從S至D 之距離）在 閛 1 1 極 彎 曲 時 可 大 到 2 1 /2 ί X L 9 故不容易決定L 之 有 效 均 1 I 值 〇 同 樣 地 由 於 汲 棰 幾 乎 消 失 9 平 均 周 長 無 法 成 1 I 為 有 效 之 電 晶 體 寬 度 9 故 不 容 易 決 定W 〇 這 對 佈 局 1 1 (1 ay 0 U t) 驗 証 工 具 也 産 生 困 難 9 因 為檫 準 之 抽 取 工 具 無 1 I 法 決 定 這 種 佈 局 之 有 效 -6 W 及 L 0 對 於大 的 ϊ / L比值而言， 1 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規枱（210X 297公费.） A7 A7 406315 B7 五、發明説明（r ) W及L之近似值就夠準確，但小於約4之W/L而言就會有 問題》 根據本發明，提供一種具低W/L比值之封閉式電晶體佈 局。第4圍表示本發明圖解佈局之上視醒。如所示，在 一例如為一矽晶圓之基體410上設置一主動匾415。其它 基體，例如砷化鎵或緒也是有用的。基體典型上摻雜一第 一導電率之摻雜劑，可輕撤或厚重地對基體加以摻雜，達 成預期之電氣性質及效能。圍繞主動區的是一隔離區430 ，諸如STI。該STI包含介電材質，例如二氣化矽。 在主動區内設置源棰435及汲極436區。典型上，源極 及汲棰間厚重地摻雜具一第二導電率之摻雜劑。在一實 施例中，該第一導電率為P型且第二導電率為η型。P 型摻雜劑包含硼而η型摻雜劑包含砷及磷β —閘極導體440設置在主動區上面。該閘極導體包含， 例如，多晶矽。另一方式是，P0LYCIDE在形成閘極導體 時是有用的。該閘極圍箸或圍繞源極及汲棰而折叠以便 有效地防止他們與STI區接觴。該閛極舆STI充份地重叠 以防止寄生電阻之形成。 該電晶體良好地控制W及L之大小《如第4圈中所示 ，W為沿著汲捶或源捶之閛極大小而L為從汲極至源棰 之閘極的大小。從第3圖清楚地可知，藉由調整W及/ 或L可得到大約小於或等於4之W/L比值，最好是約從1 至4之W/L,更好是約從1至4 。根據本發明，其至可得 到一種W/L比值大約小於1之電晶體。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2ΙΟΧ2<^7公兑） -1 - - . . I- - -- i n^— I- - 士文 - i— n « - — 1 In ^1« 、v'o (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印策 __406315五、發明説明（右） 示 《 C不對 表不更，其 別要變此及 待只及因以 以到改 β圍 加知修狀範 。 明認以形利圍 發將加舆專範 本言明寸請之 對而發尺申明 經者本之之發 已術對性加本 例技可特附定 施該都變考決 實於，改參可 解精圍可且 _ 围些範即而圍 種那與，明範 各於神子說有 考對精例上所 參，明此以之 然明發藉考目 雖説本要參項 與離只只等 --------f 裝------訂------〆 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規枱（210X 297公犛） 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 406315_ 五、發明説明（r ) 考符 號 說 明 135, 2 3 5 , 4 3 5 · 源 極 136, 2 3 6 , 33 6， 4 3 6 . 汲 140, 24 〇 , 4 4 0 . 閘 極 130 , 2 3 〇 , 43 0 . 隔 離 匾 180 . 邊 界 20 1. 封 閉 式 電 晶 臞 2 10, 4 1 0 . 基 體 2 15, 4 1 5 . 主 動 區 2 6 0 . 中 心 部 位 2 6 5 . 内 邊 界 2 6 6 . 外 邊 界 3 4 0 . 閘 極 迺 路 --------裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填ftT本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規枱（2lO'X29"^># )

Claims (1)

1. 406315 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 定 好 良 具 並 中路L, gBl // fl V 體之 稹值 在比 用低 使有 其具 ，夠 體能 晶而： 11寸含 式尺包 閉置傲 封裝待 種之之 1 義體 晶 式 封 該 電 介 含 包 匾 離 隔 此 匾 離 隔 之 區 置 裝 動 主 獍及 圍以 1 ; 質 包 體 晶 S 式 封 此 體 晶 式 WW 封 之 上 匾 置 裝 於 位 含 之 間 匾 置 裝 動 主 及 區 ，離 棰隔 辟 與 之未 叠之 重内 匾匾 置置 裝裝 動動 主主 舆在 一 位 彼 而 棰 閘 以 捶 汲 及 極 源 中 其 極 汲 及 極 源 之 味。 接離 界分 邊此 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0Χ297公釐）