提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法

2023-06-01 16:22:36

專利名稱：提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法
技術領域：
本發明涉及半導體製備技術領域，更確切的說，本發明涉及一種提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法、以及採用了該提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法的靜態隨機存儲器製造方法。
背景技術：
靜態隨機存儲器(SRAM)作為半導體存儲器中的一類重要產品，在計算機、通信、多媒體等高速數據交換系統中得到了廣泛的應用。圖I所示的是一個90納米以下的通常的 靜態隨機存儲器單元的版圖結構，包括有源區、多晶矽柵、和接觸孔這三個層次。圖中區域I所標示出來的為控制管(Pass Gate),該器件為一 NMOS器件，區域2所標示出來的為下拉管(Pull Down M0S)，該器件同樣為一 NMOS器件，區域3所標示出來的為上拉管(Pull UpM0S),該器件為一 PMOS器件。讀出冗餘度是衡量SRAM單元讀出性能的一個重要參數，圖2是一個SRAM器件在讀取時的工作示意圖，圖中4為控制管，5為下拉管，6為上拉管，假設節點7存儲數據為高電位(即存儲數據為「1」)，而相應的，節點8存儲數據為低電位(即存儲數據為「0」)，在讀取動作前，位線9和位線10會被預充電到高電位，讀取動作開始時，字線11打開，由於節點7存儲的數據為高電位，所以位線9上的電壓保持不變，而由於節點8存儲的數據為低電位，位線10上的電壓會被向下拉，通過感知位線9和位線10上的電壓差來完成SRAM單元的讀動作。在讀出過程中有一個必須保證的條件，就是不能改變SRAM單元中原先存儲的數據。當字線11打開後，位線10上的電壓被下拉的同時，節點8的電位也會同時被拉升到一個中間電位，即不再保持「0」，中間電位的大小是由下拉管和控制管的比例所決定的，即可理解為下拉管和控制管的等效電阻的比例所決定的。為了不改變SRAM單元中原先存儲的數據，節點8的中間電位被要求必須小於一定數值，即下拉管和控制管的等效電阻的比例必須小於一定值。這就是SRAM讀出動作時讀出冗餘度的要求。增大控制管的等效電阻，可以降低節點8的中間電位，從而增加SRAM單元的讀出冗餘度。但是，根據現有技術的靜態隨機存儲器製造方法所製造的靜態隨機存儲器的讀出冗餘度並不是特別理想，所以，希望能夠提供一種可有效提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在上述缺陷，提供一種可有效提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法、以及採用了該提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法的靜態隨機存儲器製造方法。根據本發明的第一方面，提供了一種提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法，所述靜態隨機存儲器包括輸入/輸出器件以及核心器件，並且其中所述核心器件包括控制管器件，所述輸入/輸出器件用於晶片與外圍電路的信號輸入及輸出，並且所述輸入/輸出器件的柵極氧化層的厚度大於核心器件的柵極氧化層的厚度，所述提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法包括使控制管器件的柵極氧化層的厚度大於其它核心器件的柵極氧化層的厚度。優選地，使控制管器件的柵極氧化層的厚度等於輸入/輸出器件的柵極氧化層的厚度。優選地，所述使控制管器件的柵極氧化層的厚度大於其它核心器件的柵極氧化層的厚度的步驟包括在製備控制管器件的柵極氧化層時，不移除之前生長的用於輸入/輸出器件的柵極氧化層，使得控制管器件最終採用輸入/輸出器件的柵極氧化層作為其柵極
氧化層。優選地，所述輸入/輸出器件的柵極氧化層的厚度比核心器件的柵極氧化層的厚
度大預定厚度。優選地，所述輸入/輸出器件的柵極氧化層的厚度為核心器件的柵極氧化層的厚度的預定倍數。優選地，所述提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法用於45nm及以下靜態隨機存儲器製備工藝中。根據本發明的第二方面，提供了一種靜態隨機存儲器製造方法，其採用了根據本發明的第一方面所述的提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法。根據本發明，增大控制管器件的柵極氧化層的厚度，使得控制管器件的閾值電壓升高，開啟電流減小，從而增大了控制管器件的等效電阻。進一步，可在製備控制管器件區域的柵極氧化層時，並不移除之前生長的用於輸入/輸出器件的厚柵極氧化層，使得控制管器件最終採用厚柵極氧化層作為其柵極氧化層，由於控制管器件的柵極氧化層變為厚柵極氧化層，控制管器件的閾值電壓升高，開啟電流減小，從而增大了控制管器件的等效電阻；並且上述過程可以通過邏輯運算實現。


結合附圖，並通過參考下面的詳細描述，將會更容易地對本發明有更完整的理解並且更容易地理解其伴隨的優點和特徵，其中圖I示意性地示出了通常的靜態隨機存儲器單元的版圖結構。圖2示意性地示出了靜態隨機存儲器單元的電路結構。圖3示意性地示出了現有技術中輸入/輸出器件、核心器件和控制管器件所採用的柵極氧化層的示意圖。圖4示意性地示出了採用了根據本發明優選實施例的提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法的輸入/輸出器件、核心器件和控制管器件所採用的柵極氧化層的示意圖。需要說明的是，附圖用於說明本發明，而非限制本發明。注意，表示結構的附圖可能並非按比例繪製。並且，附圖中，相同或者類似的元件標有相同或者類似的標號。
具體實施例方式為了使本發明的內容更加清楚和易懂，下面結合具體實施例和附圖對本發明的內容進行詳細描述。
在CMOS邏輯器件工藝中，通常包含輸入/輸出器件(I/O device)和核心器件(Core device)兩種主要器件，輸入/輸出器件主要用於晶片與外圍電路的信號輸入及輸出；由於輸入/輸出器件需要承受較高的電壓，因此輸入/輸出器件的柵極氧化層通常較厚。核心器件主要用於晶片內部的邏輯運算等，由於其需要速度較快，所以核心器件的柵極氧化層通常較薄。也就是說，輸入/輸出器件的柵極氧化層相對於核心器件通常較厚。同樣，靜態隨機存儲器包括含輸入/輸出器件以及核心器件。特別的，對於靜態隨機存儲器的控制管，由於其為一核心器件，所以在通常的現有技術的工藝中，控制管會採用較薄的柵極氧化層。圖3為通常工藝中，對於襯底100上的各種器件，輸入/輸出器件A、控制管器件4和其它核心器件B (其它核心器件B表示出了控制管器件4之外的核心器件)所採用的柵 極氧化層的示意圖，輸入/輸出器件A採用較厚的柵極氧化層G1，其它核心器件B和控制管器件4 (也為一核心器件)採用較薄的柵極氧化層G2。相反，圖4為本發明中，控制管器件4採用較厚的柵極氧化層Gl的示意圖。其中，對於襯底100上的各種器件，其它核心器件B採用較薄的柵極氧化層G2，控制管器件4與輸入/輸出器件A —樣，採用較厚的柵極氧化層G1，控制管器件4的閾值電壓升高，開啟電流減小，從而增大了控制管器件4的有效電阻，提高了隨機存儲器的讀出冗餘度。需要說明的是，雖然圖4示出了控制管器件4與輸入/輸出器件A採用相同厚度的較厚的柵極氧化層G1，但是，在本發明的具體應用實例中，控制管器件4與輸入/輸出器件A的柵極氧化層厚度可以不是絕對相同的，而是可以有所不同。也就是說，在本發明的優選實施例中，所述靜態隨機存儲器包括輸入/輸出器件A以及核心器件，並且其中所述其它核心器件B包括上拉管器件，所述輸入/輸出器件A主要用於晶片與外圍電路的信號輸入及輸出，並且所述輸入/輸出器件A的柵極氧化層的厚度大於其它核心器件B的柵極氧化層的厚度。例如，可使所述輸入/輸出器件A的柵極氧化層的厚度比其它核心器件B的柵極氧化層的厚度大預定厚度(例如O. 001-0. I微米等)，或者使所述輸入/輸出器件A的柵極氧化層的厚度為其它核心器件B的柵極氧化層的厚度的預定倍數(例如I. I倍等)。其中，在本發明的優選實施例中，在靜態隨機存儲器製備工藝過程中，可使得控制管器件4的柵極氧化層的厚度大於其它其它核心器件B的柵極氧化層的厚度。例如，可使得控制管器件4的柵極氧化層的厚度等於或者大於輸入/輸出器件A的柵極氧化層的厚度。更加優選地，可使得控制管器件4的柵極氧化層的厚度等於輸入/輸出器件A的柵極氧化層的厚度，這樣可使得製造工藝更加簡單。例如，本發明的優選實施例在靜態隨機存儲器製備工藝過程中，採用輸入/輸出器件A的厚柵極氧化層作為控制管器件4的柵極氧化層，提高了控制管器件4的閾值電壓，增大了控制管器件4的等效電阻，提高了隨機存儲器讀出冗餘度。在本發明的優選實施例中，增大控制管器件4的柵極氧化層的厚度，使得控制管器件4的閾值電壓升高，開啟電流減小，從而增大了控制管器件4的等效電阻。更具體地說，可以例如通過邏輯運算(Logic Operation)，在製備控制管器件4區域的柵極氧化層時，並不移除之前生長的用於輸入/輸出器件A的厚柵極氧化層，使得控制管器件4最終採用厚柵極氧化層作為其柵極氧化層，由於控制管器件4的柵極氧化層變為厚柵極氧化層，控制管器件4的閾值電壓升高，開啟電流減小，從而增大了控制管器件4的等效電阻，在讀出過程中，降低了節點8的電位，從而提高了隨機存儲器的讀出冗餘度。此外，根據本發明的另一優選實施例，本發明還提供了一種採用了上述提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法的靜態隨機存儲器製造方法。例如，優選地，本發明的上述實施例可應用在45nm及以下靜態隨機存儲器製備工藝中，以提高其讀出冗餘度。總體上來說，根據本發明的提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法以及採用了該提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法的靜態隨機存儲器製造方法至少還具有如下技術效果I.不增加現有工藝步驟。2.增大控制管器件4的柵極氧化層的厚度，使得控制管器件4的閾值電壓升高，開啟電流減小，從而增大了控制管器件4的等效電阻。3.具體地，可在製備控制管器件4區域的柵極氧化層時，並不移除之前生長的用於輸入/輸出器件的厚柵極氧化層，使得控制管器件4最終採用厚柵極氧化層作為其柵極氧化層，由於控制管器件4的柵極氧化層變為厚柵極氧化層，控制管器件4的閾值電壓升高，開啟電流減小，從而增大了控制管器件4的等效電阻；並且上述過程可以通過邏輯運算實現。4.在讀出過程中，降低了節點8的電位，從而提高了隨機存儲器的讀出冗餘度。需要說明的是，以並排鄰接的方式示出輸入/輸出器件A、控制管器件4以及其它其它核心器件B僅僅用於表示它們之間的柵極氧化層的厚度，而不是用於對它們之間的位置進行限定。可以理解的是，雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例並非用以限定本發明。對於任何熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發明技術方案範圍情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案作出 許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬於本發明技術方案保護的範圍內。
權利要求
1.一種提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法，所述靜態隨機存儲器包括輸入/輸出器件以及核心器件，並且其中所述核心器件包括控制管器件，所述輸入/輸出器件用於晶片與外圍電路的信號輸入及輸出，並且所述輸入/輸出器件的柵極氧化層的厚度大於核心器件的柵極氧化層的厚度，其特徵在於所述提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法包括使控制管器件的柵極氧化層的厚度大於其它核心器件的柵極氧化層的厚度。
2.根據權利要求I所述的提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法，其特徵在於，使控制管器件的柵極氧化層的厚度等於輸入/輸出器件的柵極氧化層的厚度。
3.根據權利要求I或2所述的提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法，其特徵在於，所述使控制管器件的柵極氧化層的厚度大於其它核心器件的柵極氧化層的厚度的步驟包括在製備控制管器件的柵極氧化層時，不移除之前生長的用於輸入/輸出器件的柵極氧 化層，使得控制管器件最終採用輸入/輸出器件的柵極氧化層作為其柵極氧化層。
4.根據權利要求I或2所述的提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法，其特徵在於，所述輸入/輸出器件的柵極氧化層的厚度比核心器件的柵極氧化層的厚度大預定厚度。
5.根據權利要求I或2所述的提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法，其特徵在於，所述輸入/輸出器件的柵極氧化層的厚度為核心器件的柵極氧化層的厚度的預定倍數。
6.根據權利要求I或2所述的提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法，其特徵在於，所述提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法用於45nm及以下靜態隨機存儲器製備工藝中。
7.一種靜態隨機存儲器製造方法，其特徵在於採用了根據權利要求I至6之一所述的提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法。
全文摘要
本發明提供了一種提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法。所述靜態隨機存儲器包括輸入/輸出器件以及核心器件，並且其中所述核心器件包括控制管器件，所述輸入/輸出器件用於晶片與外圍電路的信號輸入及輸出，並且所述輸入/輸出器件的柵極氧化層的厚度大於核心器件的柵極氧化層的厚度。所述提高靜態隨機存儲器讀出冗餘度的方法包括使控制管器件的柵極氧化層的厚度大於其它核心器件的柵極氧化層的厚度。可使控制管器件的柵極氧化層的厚度等於輸入/輸出器件的柵極氧化層的厚度。例如，在製備控制管器件的柵極氧化層時，不移除之前生長的用於輸入/輸出器件的柵極氧化層，使得控制管器件最終採用輸入/輸出器件的柵極氧化層作為其柵極氧化層。
文檔編號G11C11/412GK102637691SQ20121013795
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月4日 優先權日2012年5月4日
發明者俞柳江 申請人:上海華力微電子有限公司