全对准且布局紧凑。MOS晶体管的有源栅区采用窄长的矩形形式，被分为几段，从而可以构造一个紧凑的阵列。所述模块恰当地交错这些叉指，匹配器件的质心与阵列对称轴的中心点对准。
[0021]多晶硅的刻蚀速率并不总是一致的。多晶硅的开孔越大，刻蚀速率越快，因为刻蚀离子可以更自由地进入大开孔的侧壁和底部，因此当小开孔刚好刻完时，大开孔的边缘存在一定程度的过刻蚀。这种效应使硅栅MOS晶体管的栅极长度发生变化。必须达到中等或精确电流匹配的晶体管应该使用陪衬栅极以确保均匀刻蚀，否则可能造成1%或者更大的电流失配。所述模块中加入陪衬栅极，并保证了陪衬栅极与实际栅极间的距离等于实际栅极之间的距离，避免了因多晶硅刻蚀速率不一致弓I起的失配。
[0022]所述模块单元将陪衬管的栅电极与背栅相连，有助于保证晶体管的电学特性不受陪衬管下方形成的伪沟道影响。有些设计者把陪衬管与邻近的栅电极连接，但这样做会使端电容和漏电流增大，所以不采用此法。
[0023]许多设计者用一条多晶硅把多个栅电极相互连接起来，形成梳状栅结构。这无疑是很方便的，但由于邻近区域存在多晶硅图形，因此这种做法可能使刻蚀速率发生变化。为了达到最佳匹配效果，所述模块单元使用金属连接简单的矩形多晶硅条。不用多晶硅而用金属把多个栅电极相互连接起来，防止邻近区域存在多晶硅图形而导致刻蚀速率发生变化。
[0024]MOS晶体管有源栅极上的接触孔位置会引起显著的阈值电压失配。对于这种效应，一种可能的解释是由于有源栅极上方出现了金属。接触诱发的另一种可能机制是接触局部硅化。如果工艺中形成的多晶硅栅足够薄，有些硅化物就可能完全穿透多晶硅栅。氧化层界面处出现的硅化物会极大地改变接触孔附近栅电极的功函数，并使总阈值电压失配。如果晶粒尺寸、杂质中应力形式发生变化，则可能产生由接触诱发的失配。所述模块中正确处理多晶硅栅电极上接触孔的位置，保证使接触厚场氧化层的上方，此时它无法明显改变晶体管的性质。
[0025]工艺设计者长期使用还原气氛退火以稳定MOS晶体管的阈值电压。在退火过程中，氢可以渗入夹层氧化物。有些氢原子可以最终到达氧化层-硅界面处，并与悬挂键结合。该反应中和了悬挂键引入的正的固定电荷。由于不完全的氢化，匹配MOS晶体管金属连线版图的不同会在原本相同的器件间引入大的失配。所述模块采用接近对称的金属连线布局，减轻不完全氢化引入的失配。
[0026]所述模块单元提供控制晶体管栅长和栅宽两个参数，修改所述的两个参数，可以调整晶体管的尺寸，内部将自动做出相应调整，仍然保持匹配连接关系。所述模块单元中，弓I出八条金属线，供模块单元外部电路连接。
[0027]由于陪衬管并不是真正意义上的晶体管，所以它们的外边缘也不需要源/漏区，因此可以停止陪衬管上方的源/漏注入。只要沟槽的图形延伸超出陪衬栅电极内边缘几个微米以确保陪衬管的边缘在薄氧化层上，就不会引入明显的失配。所述模块单元消除陪衬管的源/漏注入，减小模块单元面积。
[0028]氧化层薄膜厚度取决于氧化气氛的温度和组分。尽管现代氧化炉都能够非常精确地控制，但是炉管内的温度和气态组分仍有轻微的变化。厚氧化层通常显示出同心的彩虹状色环，这表明存在放射状的氧化层梯度。栅氧化层太薄而没有干涉光，但是也具有放射状的氧化层厚度梯度。相距较近的套件具有非常相似的氧化层厚度，但是相距较远的所指层在很大差别，这些差别直接影响了阈值电压的匹配。所以匹配器件要尽可能紧凑地放置在一起。所述单元模块充分考虑到mos晶体管版图面积与匹配模块性能之间的矛盾，提供了参数delta_sd，delta_sd参数控制源/漏区的面积变化。源/漏区的面积变大，可增加源/漏区接触孔的个数，从而增大电流的承受能力。源/漏区的面积变小，可以使版图更加紧凑。
【主权项】
1.一种小尺寸匹配晶体管参数化模块单元，由两个固定匹配连接关系的晶体管组成，其特征在于，所述模块单元提供控制晶体管栅长和栅宽两个参数，修改所述的两个参数，可以调整晶体管的尺寸，内部将自动做出相应调整，仍然保持匹配连接关系。2.如权利要求1所述的模块单元，其特征在于，所述模块单元中引出八条金属线，供模块单元外部电路连接。3.如权利要求1所述的模块单元，其特征在于，可以随时调整所述晶体管的栅面积，根据实际版图允许面积，优化匹配精确度。4.如权利要求1所述的模块单元，其特征在于，所述模块单元采用完全的共质心版图结构。5.如权利要求1所述的模块单元，其特征在于，所述晶体管左右两边加上等距离的陪衬栅极，避免了因多晶硅刻蚀速率不一致引起的失配。6.如权利要求1所述的模块单元，其特征在于，所述模块单元中将陪衬管的栅电极与背栅相连，有助于保证晶体管的电学特性不受陪衬管下方形成的伪沟道影响。7.如权利要求1所述的模块单元，其特征在于，所述模块单元中不用多晶硅而用金属把多个栅电极相互连接起来，防止邻近区域存在多晶硅图形而导致刻蚀速率发生变化。8.如权利要求1所述的模块单元，其特征在于，所述模块单元正确处理多晶硅栅电极上接触孔的位置。9.如权利要求1所述的模块单元，其特征在于，所述模块单元具备接近对称的金属连线布局。10.如权利要求1所述的模块单元，其特征在于，消除陪衬管的源/漏注入，减小模块单元面积。
【专利摘要】本发明提供了大尺寸匹配晶体管参数化模块单元，以提高绘制版图的效率，改善版图的稳定性，其中所述的带参数的大尺寸匹配晶体管模块单元，由两个固定匹配连接关系的晶体管组成。所述模块单元可以随时调整它的栅面积，根据实际版图允许面积，优化匹配精确度。所述模块单元，采用完全的共质心版图结构，提高版图紧凑性。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105095547
【申请号】CN201410216633
【发明人】张炯, 熊涛, 徐帆, 程玉华
【申请人】上海北京大学微电子研究院
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月22日