電晶體的版圖結構的製作方法

2023-06-22 04:10:06

專利名稱：電晶體的版圖結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及集成電路製造領域，特別是涉及一種電晶體的版圖結構。
背景技術：
隨著半導體器件製造技術的飛速發展，半導體器件已經具有深亞微米結構，集成 電路中包含巨大數量的半導體元件。這就要求在設計電晶體的版圖時，在不影響電晶體性 能的前提下，要儘量減小電晶體的佔用尺寸，以提高半導體器件的集成度。請參考圖1，其為現有技術的電晶體的版圖結構的平面圖。其中，電晶體為金屬氧 化物半導體場效應管(MOS FET)，所述電晶體的版圖結構10包括有源區11、柵極區12、源 區13以及漏區14，所述柵極區12位於有源區11上，所述柵極區12將源區13和漏區14分 隔開，該柵極區12採用兩邊超出所述有源區11的雙邊緣結構，被所述柵極區12覆蓋的有 源區部分即為溝道區。所述電晶體工作時，由柵極區12的電壓控制所述溝道區是否反型。當所述漏區14 施加恆定電壓，柵極區12施加的電壓大於閾值電壓時，將在源區13和漏區14之間形成導 電通道，電流會由源區13流向漏區14。溝道長度和溝道寬度是電晶體非常重要的參數。在圖1中，電晶體的溝道長度定 義為源區13到漏區14的最小距離，電晶體的溝道寬度定義為源區13或漏區14與柵極區 12相交線的長度；電晶體的柵極區長度15定義為源區13到漏區14方向的柵極區15的長 度，電晶體的柵極區寬度16定義為與所述柵極區長度15垂直方向的長度。如圖1所示，電晶體的柵極區12的柵極區長度15較長，而柵極區12的柵極區寬 度16較窄。然而在很多電路設計過程中，電晶體的擺放是受限制的，對於圖1所示的晶體 管而言，就會佔用大量的從源區13至漏區14(柵極區長度1 方向的面積，對特定的擺放 要求來說就意味著要增加整個集成電路的面積，這就導致無法提高半導體器件的集成度， 無法降低生產成本。因此，在不影響電晶體的性能的前提下，提供一種可以減少電晶體在柵極區長度 方向的佔用面積的版圖結構，以提高電晶體的集成度，降低生產成本，是非常必要的。

發明內容
本發明提供一種電晶體的版圖結構，以減小電晶體在柵極區長度方向的佔用面 積，降低生產成本。為解決上述技術問題，本發明提供一種電晶體的版圖結構，包括有源區、柵極區、 源區以及漏區，所述柵極區位於所述有源區上，所述柵極區將所述源區和所述漏區分隔開， 所述有源區為彎曲結構。可選的，所述有源區呈倒「L」形，所述倒「L」形的橫段末端為所述源區，所述倒「L」 形的豎段末端為所述漏區。可選的，所述有源區為「U」形結構，所述「U」形的一端為所述源區，所述「U」形的另一端為所述漏區。可選的，所述有源區為蛇形結構，所述蛇形的一端為所述源區，所述蛇形的另一端 為所述漏區。可選的，所述電晶體的版圖結構還包括位於所述柵極區上的柵接觸區。可選的，所述電晶體的版圖結構還包括位於所述源區上的源接觸區。可選的，所述電晶體的版圖結構還包括位於所述漏區上的漏接觸區。與現有技術相比，本發明提供的電晶體的版圖結構具有以下優點本發明的電晶體的版圖結構的有源區為彎曲結構，所述彎曲的有源區在不減小溝 道長度的前提下，減少了電晶體在柵極區長度方向的佔用面積，提高了電晶體的集成度，降 低了生產成本；並且，由於所述電晶體的版圖結構的有源區為具有拐角的彎曲結構，電晶體 的溝道在拐角處的有效寬度變大，使得溝道的平均寬長比變大，進而使得電流增大，提高了 電晶體的性能。


圖1為現有技術的電晶體的版圖結構的平面圖；圖2為本發明第一實施例提供的電晶體的版圖結構的平面圖；圖3為本發明第二實施例提供的電晶體的版圖結構的平面圖；圖4為本發明第三實施例提供的電晶體的版圖結構的平面圖。
具體實施例方式在背景技術中已經提及，在很多電路設計過程中，電晶體的擺放是受限制的，而對 於柵極區長度較長且柵極區寬度較窄的電晶體而言，這會佔用大量的從源區至漏區(柵極 區長度)方向的面積，這也就意味著要增加整個集成電路的面積，進而導致無法提高半導 體器件的集成度，無法降低生產成本。本發明的核心思想在於，提供一種電晶體的版圖結構，所述版圖結構的有源區被 設計為彎曲結構，所述彎曲的有源區在不減小溝道長度的前提下，減少了電晶體在柵極區 長度方向的佔用面積，提高了電晶體的集成度，降低了生產成本；且由於所述電晶體的版圖 結構的有源區為具有拐角的彎曲結構，電晶體的溝道在拐角處的有效寬度變大，使得溝道 的平均寬長比變大，進而使得電流增大，提高了電晶體的性能。下面將結合示意圖對本發明的電晶體的版圖結構進行更詳細的描述，其中表示了 本發明的優選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明，而仍然實現 本發明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對於本領域技術人員的廣泛知道，而並不 作為對本發明的限制。為了清楚，不描述實際實施例的全部特徵。在下列描述中，不詳細描述公知的功能 和結構，因為它們會使本發明由於不必要的細節而混亂。應當認為在任何實際實施例的開 發中，必須做出大量實施細節以實現開發者的特定目標，例如按照有關系統或有關商業的 限制，由一個實施例改變為另一個實施例。另外，應當認為這種開發工作可能是複雜和耗費 時間的，但是對於本領域技術人員來說僅僅是常規工作。在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非 精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。第一實施例請參考圖2，其為本發明第一實施例提供的電晶體的版圖結構的平面圖，如圖2所 示，電晶體的版圖結構20包括有源區21、柵極區22、源區23以及漏區M，所述柵極區22 位於有源區21上，所述柵極區22將源區23和漏區23分隔開，其中，所述有源區21為彎曲 結構。在本實施例中，所述有源區21呈倒「L」形，所述倒「L」形的橫段21a的末端為源區 23，所述倒「L」形的豎段21b的末端為漏區Μ。其中，被柵極區22覆蓋的有源區部分即為溝道區，如圖2所示，電晶體的溝道長度 則定義為倒「L」形的橫段21a與倒「L」形的豎段21b的長度之和，電晶體的溝道寬度則定 義為源區23或漏區M與柵極區22相交線的長度。電晶體的柵極區寬度沈是指與柵極區 長度25垂直方向的長度，由於所述有源區21為倒「L」形，減小了柵極區長度25。在本實施例中，所述倒「L」形的拐角處為直角形，然而仍當認識到，所述倒「L」形 的拐角處可以呈其它形狀，例如圓弧狀。在本實施例中，電晶體的版圖結構20還包括柵接觸區27，所述柵接觸區27位於所 述柵極區22上，所述柵極區22通過所述柵接觸區27與金屬線連接。在本實施例中，電晶體的版圖結構20還包括源接觸區觀，所述源接觸區觀位於所 述源區23上，所述源區23通過所述源接觸區28與金屬線連接。在本實施例中，電晶體的版圖結構20還包括漏接觸區四，所述漏接觸區四位於所 述漏區M上，所述漏區M通過所述漏接觸區四與金屬線連接。本實施例所提供的電晶體的版圖結構20的有源區21被設計為倒「L」形，所述彎 曲的有源區21在不減小溝道長度的前提下，減少了電晶體在柵極區長度25方向的佔用面 積，提高了電晶體的集成度，降低了生產成本；並且，由於所述有源區21為具有拐角(圖2 中虛線所示區域)的彎曲結構，電晶體的溝道在所述拐角處的有效寬度相應的變大，使得 所述溝道的平均寬長比隨之變大，進而使得電流增大，提高了電晶體的性能。第二實施例請參考圖3，其為本發明第二實施例提供的電晶體的版圖結構的平面圖，如圖3所 示，電晶體的版圖結構30包括有源區31、柵極區32、源區33以及漏區34，所述柵極區32 位於所述有源區31上，所述柵極區32將所述源區33和所述漏區34分隔開，其中，所述有 源區31為彎曲結構。在本實施例中，所述有源區31呈「U」形，所述「U」形的一端為所述源 區33，所述「U」形的另一端為所述漏區34。其中，被所述柵極區32覆蓋的有源區部分即為溝道區，如圖3所示，電晶體的溝道 長度則定義為所述「U」形的第一段31a、「U」形的第二段31b以及「U」形的第三段31c的長 度之和，電晶體的溝道寬度則定義為源區33或漏區34與柵極區32相交線的長度。電晶體 的柵極區長度35是指與所述第一段31a平行方向的柵極區32的長度，電晶體的柵極區寬 度36定義為與柵極區長度35垂直方向的長度，由於所述有源區31為「U」形，減小了柵極 區長度35。在本實施例中，所述「U」形的拐角處為直角形，然而仍當認識到，所述「U」形的拐 角處可以呈其它形狀，例如圓弧狀。
在本實施例中，電晶體的版圖結構30還包括柵接觸區37、源接觸區38以及漏接 觸區39。所述柵接觸區37位於柵極區32上，所述柵極區32通過柵接觸區37與金屬線連 接；所述源接觸區38位於源區33上，所述源區33通過源接觸區38與金屬線連接；所述漏 接觸區39位於漏區34上，所述漏區34通過漏接觸區39與金屬線連接。本實施例所提供的電晶體的版圖結構30的有源區31被設計為「U」形，所述彎曲 的有源區31在不減小溝道長度的前提下，減少了電晶體在柵極區長度35方向的佔用面積， 提高了電晶體的集成度，降低了生產成本；並且，由於所述有源區31為具有拐角(圖3中虛 線所示區域)的彎曲結構，電晶體的溝道在所述拐角處的有效寬度相應的變大，使得所述 溝道的平均寬長比隨之變大，進而使得電流增大，提高了電晶體的性能。第三實施例請參考圖4，其為本發明第三實施例提供的電晶體的版圖結構的平面圖，如圖4所 示，電晶體的版圖結構40包括有源區41、柵極區42、源區43以及漏區44，所述柵極區42 位於有源區41上，所述柵極區42將源區43和漏區44分隔開，其中，所述有源區41為彎曲 結構。在本實施例中，所述有源區41為蛇形(或稱為階梯形)結構，所述蛇形的一端為源 區43，所述蛇形的另一端則為漏區44。其中，被所述柵極區42覆蓋的有源區部分即為溝道區，如圖4所示，電晶體的溝道 長度則定義為所述蛇形的第一段41a、第二段41b、第三段41c、第四段41d、第五段41e、第六 段41f、第七段41g的長度之和，電晶體的溝道寬度則定義為源區43或漏區44與柵極區42 相交線的長度。電晶體的柵極區長度45是指與蛇形的第一段41a平行方向的長度，電晶體 的柵極區寬度46定義為與所述柵極區長度45垂直方向的長度，由於所述有源區41為蛇形 結構，可減小柵極區長度45。在本實施例中，所述有源區41共包括七段，然而應當認識到，所述有源區41可以 包括四段、五段或其它更多數目。在本實施例中，所述蛇形的各個拐角處均為直角形，然而仍當認識到，所述蛇形的 拐角處可以為其它形狀，例如圓弧狀。在本實施例中，電晶體的版圖結構40還包括柵接觸區47、源接觸區48以及漏接 觸區49。所述柵接觸區47位於柵極區42上，所述柵極區42通過柵接觸區47與金屬線連 接；所述源接觸區48位於源區43上，所述源區43通過源接觸區48與金屬線連接；所述漏 接觸區49位於漏區44上，所述漏區44通過漏接觸區49與金屬線連接。本實施例所提供的電晶體的版圖結構40的有源區41被設計為蛇形，所述彎曲的 有源區41在不減小溝道長度的前提下，減少了電晶體在柵極區長度45方向的佔用面積，提 高了電晶體的集成度，降低了生產成本；並且，由於所述有源區41為具有拐角(圖4中虛線 所示區域)的彎曲結構，電晶體的溝道在所述拐角處的有效寬度相應的變大，使得所述溝 道的平均寬長比隨之變大，進而使得電流增大，提高了電晶體的性能。為了驗證利用上述實施例所提供的版圖結構形成的電晶體的性能，可分別測試 MOS電晶體的閾值電壓(Vth)、線性區電流(Idlin)以及飽和區電流(Idsat)。具體請參考 表1，其為分別利用現有技術和本發明的各個實施例的版圖結構形成的電晶體的參數列表。表1不同版圖結構形成的電晶體的參數列表
權利要求
1.一種電晶體的版圖結構，包括有源區、柵極區、源區以及漏區，所述柵極區位於所 述有源區上，所述柵極區將所述源區和所述漏區分隔開，其特徵在於，所述有源區為彎曲結 構。
2.如權利要求1所述的電晶體的版圖結構，其特徵在於，所述有源區呈倒「L」形，所述 倒「L」形的橫段末端為所述源區，所述倒「L」形的豎段末端為所述漏區。
3.如權利要求1所述的電晶體的版圖結構，其特徵在於，所述有源區為「U」形結構，所 述「U」形的一端為所述源區，所述「U」形的另一端為所述漏區。
4.如權利要求1所述的電晶體的版圖結構，其特徵在於，所述有源區為蛇形結構，所述 蛇形的一端為所述源區，所述蛇形的另一端為所述漏區。
5.如權利要求1至4中任意一項所述的電晶體的版圖結構，其特徵在於，還包括位於所 述柵極區上的柵接觸區。
6.如權利要求5所述的電晶體的版圖結構，其特徵在於，還包括位於所述源區上的源 接觸區。
7.如權利要求6所述的電晶體的版圖結構，其特徵在於，還包括位於所述漏區上的漏 接觸區。
全文摘要
本發明揭露了一種電晶體的版圖結構，該版圖結構包括有源區、柵極區、源區以及漏區，所述柵極區位於所述有源區上，所述柵極區將所述源區和所述漏區分隔開，其中，所述有源區為彎曲結構。本發明減少了電晶體在柵極區長度方向的佔用面積，提高了電晶體的集成度，降低了生產成本，並且提高了電晶體的性能。
文檔編號H01L29/78GK102104066SQ200910201348
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月17日 優先權日2009年12月17日
發明者趙芳芳 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司