使用擴散接觸結構的基于交叉耦合的設計的制作方法
【專利摘要】本發明揭示一種用于提供使用擴散接觸結構的基于交叉耦合的設計的方法。實施例包含下列步驟：提供在一襯底上方的第一及第二柵極結構；提供穿越該第一柵極結構的第一柵極截止區，以及穿越該第二柵極結構的第二柵極截止區；提供在該第一柵極結構上方的第一柵極接觸件，以及在該第二柵極結構上方的第二柵極接觸件；以及提供在該第一及該第二柵極截止區之間以使該第一柵極接觸件耦合至該第二柵極接觸件的一擴散接觸結構。
【專利說明】使用擴散接觸結構的基于交叉耦合的設計
【技術領域】
[0001]本揭示內容涉及基于交叉I禹合(cross-coupling-based)的設計。特別是，本揭示內容可應用于20納米(nm)及超越20納米技術節點的設計。
【背景技術】
[0002]隨著技術進步，邏輯縮放的重要性繼續在成長。不過，縮放標準單元(standardcell，例如邏輯設計的基礎區塊)的傳統方法由于受限于微影極限(lithographiclimitation)而不再有效。近年來，為了減輕微影極限的影響，已有人實施交叉耦合技術以繼續提供標準單元的縮放。例如，典型的交叉耦合技術是用金屬層結構做交叉耦合。例如，圖1示意圖示基于交叉稱合的復用器(multiplexer)設計,其用金屬I層結構101及金屬2層結構103連接各種柵極結構105、柵極接觸件107、擴散接觸件109、擴散區111及通孔結構113(例如，通孔O、通孔1、等等)。如圖示，復用器設計的交叉耦合需要3個接觸的多晶娃間距(poly pitch) (3-CPP),造成復用器設計伸展越過9個柵極格點(9_PC grid)。此夕卜，基于3-CPP的觸發器(flip-flop)設計(為了便于圖解說明而未顯示)大體需要至少24個柵極格點(24-PC grid)。為了降低單元大小的要求，可實作用于復用器、觸發器及其它標準單元的2-CPP型基于交叉耦合的設計。不過，實作典型2-CPP型基于交叉耦合的設計(例如，使用溝槽硅化物布線法)更貴、復雜及容易漏電及損壞電介質。
[0003]因此，亟須更有效及有效率的2-CPP型基于交叉耦合的設計以避免成本、復雜度或容易漏電及損壞等問題大幅增加，與其致能方法。
【發明內容】
[0004]本揭示內容的一方面(aspect)為一種方法用以實作使用擴散接觸結構的基于交叉耦合的設計。
[0005]本揭示內容的另一方面為一種裝置，其實作成具有使用擴散接觸結構的基于交叉耦合的設計。
[0006]本揭示內容的其它方面及特征將會在以下說明中提出以及部分在本技藝一般技術人員審查以下內容或學習本揭示內容的實施后會明白。按照隨附權利要求書所特別提示，可實現及得到本揭示內容的優點。
[0007]根據本揭示內容，一些技術效果的達成部分可通過一種方法，其包含下列步驟:提供在一襯底上方的第一及第二柵極結構；提供穿越該第一柵極結構的第一柵極截止區(gate cut region),以及穿越該第二柵極結構的第二柵極截止區；提供在該第一柵極結構上方的第一柵極接觸件，以及在該第二柵極結構上方的第二柵極接觸件；以及提供在該第一及該第二柵極截止區之間以使該第一柵極接觸件耦合至該第二柵極接觸件的一擴散接觸結構。
[0008]本揭示內容的數個方面包括:提供在一兩柵極間距區(two-gate pitch region)內的該擴散接觸結構、該第一柵極截止區及該第二柵極截止區。有些方面包括:該兩柵極間距區包含第一、第二、第三及第四晶體管。附加方面包括:提供在該第一柵極截止區的兩對邊上的該第一晶體管的第一晶體管柵極結構與該第二晶體管的第二晶體管柵極結構；以及提供在該第二柵極截止區的兩對邊上的該第三晶體管的第三晶體管柵極結構與該第四晶體管的第四晶體管柵極結構。不同的方面包括該擴散接觸結構與該第一柵極結構、該第二柵極結構或其組合重疊(overlap)。
[0009]某些方面包括:提供有該第一及該第二柵極結構、該第一及該第二柵極截止區、該第一及該第二柵極接觸件以及該擴散接觸結構的一復用器電路。有些方面包括:提供有該第一及該第二柵極結構、該第一及該第二柵極截止區、該第一及該第二柵極接觸件以及該擴散接觸結構的一觸發器電路。其它的方面包括:提供在該襯底上方的第三、第四、第五及第六柵極結構；提供穿越該第三柵極結構的第三柵極截止區，穿越該第四柵極結構的第四柵極截止區，穿越該第五柵極結構的第五柵極截止區，以及穿越該第六柵極結構的第六柵極截止區；提供在該第三柵極結構上方的第三柵極接觸件，在該第四柵極結構上方的第四柵極接觸件，在該第五柵極結構上方的第五柵極接觸件，以及在該第六柵極結構上方的第六柵極接觸件；以及提供在該第三及該第四柵極截止區之間以使該第三柵極接觸件耦合至該第四柵極接觸件的第二擴散接觸結構，以及在該第五及該第六柵極截止區之間以使該第五柵極接觸件耦合至該第六柵極接觸件的第三擴散接觸結構，其中，該觸發器電路進一步包含該第三、該第四、該第五及該第六柵極結構、該第三、該第四、該第五及該第六柵極截止區、該第三、該第四、該第五及該第六柵極接觸件及該第二及該第三擴散接觸結構。
[0010]本揭示內容的一附加方面為一種裝置，其包含:在一襯底上方的第一及第二柵極結構；穿越該第一柵極結構的第一柵極截止區，以及穿越該第二柵極結構的第二柵極截止區；在該第一柵極結構上方的第一柵極接觸件，以及在該第二柵極結構上方的第二柵極接觸件；以及在該第一及該第二柵極截止區之間以使該第一柵極接觸件耦合至該第二柵極接觸件的一擴散接觸結構。
[0011 ] 數個方面包括一種裝置，其具有:在一兩柵極間距區內的該擴散接觸結構、該第一柵極截止區及該第二柵極截止區。不同的方面包括該兩柵極間距區包含第一、第二、第三及第四晶體管。其它方面包括一種裝置，其具有:在該第一柵極截止區的兩對邊上的該第一晶體管的第一晶體管柵極結構與該第二晶體管的第二晶體管柵極結構；以及在該第二柵極截止區的兩對邊上的該第三晶體管的第三晶體管柵極結構與該第四晶體管的第四晶體管柵極結構。其它的方面包括一種有該擴散接觸結構的裝置，該擴散接觸結構與該第一柵極結構、該第二柵極結構或其組合重疊。
[0012]某些方面包括一種有復用器電路的裝置，該復用器電路包含該第一及該第二柵極結構、該第一及該第二柵極截止區、該第一及該第二柵極接觸件、以及該擴散接觸結構。有些方面包括一種有觸發器電路的裝置，該觸發器電路包含該第一及該第二柵極結構、該第一及該第二柵極截止區、該第一及該第二柵極接觸件，以及該擴散接觸結構。其它的方面包括一種有該觸發器電路的裝置，該觸發器電路進一步包含:在該襯底上方的第三、第四、第五及第六柵極結構；穿越該第三柵極結構的第三柵極截止區，穿越該第四柵極結構的第四柵極截止區，穿越該第五柵極結構的第五柵極截止區，以及穿越該第六柵極結構的第六柵極截止區；在該第三柵極結構上方的第三柵極接觸件，在該第四柵極結構上方的第四柵極接觸件，在該第五柵極結構上方的第五柵極接觸件，以及在該第六柵極結構上方的第六柵極接觸件；以及在該第三及該第四柵極截止區之間以使該第三柵極接觸件耦合至該第四柵極接觸件的第二擴散接觸結構，以及在該第五及該第六柵極截止區之間以使該第五柵極接觸件耦合至該第六柵極接觸件的第三擴散接觸結構。
[0013]本揭示內容的另一方面包括:提供在一襯底上方的第一及第二柵極結構；提供穿越該第一柵極結構的第一柵極截止區，以及穿越該第二柵極結構的第二柵極截止區；提供在該第一柵極結構上方的第一柵極接觸件，以及在該第二柵極結構上方的第二柵極接觸件；提供在該第一柵極截止區、該第二柵極截止區或其組合外的一擴散接觸結構；以及用該擴散接觸結構耦合該第一柵極接觸件與該第二柵極接觸件。
[0014]其它方面包括:提供在一兩柵極間距區內的該擴散接觸結構、該第一柵極截止區及該第二柵極截止區，其中，該兩柵極間距區包含第一、第二、第三及第四晶體管。有些方面包括:提供在該第一柵極截止區的兩對邊上的該第一晶體管的第一晶體管柵極結構與該第二晶體管的第二晶體管柵極結構；以及提供在該第二柵極截止區的兩對邊上的該第三晶體管的第三晶體管柵極結構與該第四晶體管的第四晶體管柵極結構。其它的方面包括該擴散接觸結構與該第一柵極結構、該第二柵極結構或其組合重疊。
[0015]本領域技術人員由以下詳細說明將明白本揭示內容的其它方面及技術效果，其中僅以預期可實現本揭示內容的最佳模式舉例描述本揭示內容的實施例。應了解，本揭示內容能夠做出其它及不同的實施例，以及在各種明顯的方面，能夠修改數個細節而不脫離本揭示內容。因此，附圖及說明內容本質上應被視為圖解說明用而不是用來限定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]在此用附圖舉例說明而不是限定本揭示內容，圖中類似的組件用相同的組件符號表示，且其中:
[0017]圖1示意圖示使用金屬層結構的基于交叉耦合的復用器設計；
[0018]圖2示意圖示根據本揭示內容的一示范實施例的使用擴散接觸結構的基于交叉耦合的設計；
[0019]圖3A至圖3C示意圖示根據本揭示內容的示范實施例的使用擴散接觸結構的基于交叉耦合的復用器設計的各種組件；以及
[0020]圖4A與圖4B示意圖示根據本揭示內容的示范實施例的使用擴散接觸結構的基于交叉耦合的觸發器設計的各種組件。
【具體實施方式】
[0021]為了解釋，在以下的說明中，提出各種特定的細節供澈底了解示范實施例。不過，顯然沒有所述特定細節或用等價配置仍可實施示范實施例。在其它情況下，眾所周知的結構及裝置用方塊圖顯示以免不必要地混淆示范實施例。此外，除非明示，在本專利說明書及權利要求書中表示成分、反應狀態等等的數量、比例及數值性質的所有數字應被理解為在所有情況下可用措辭“約(about)”來修飾。
[0022]本揭示內容針對及解決典型基于交叉耦合的設計的以下問題:大單元大小，高成本及復雜度，以及容易漏電及損壞伴隨物。例如，特別是，本揭示內容針對及解決所述問題通過提供在穿越第一柵極結構的第一柵極截止區與穿越第二柵極結構的第二柵極截止區之間的擴散接觸結構以使在該第一柵極結構上方的第一柵極接觸件耦合至在該第二柵極結構上方的第二柵極接觸件。
[0023]圖2示意圖示根據本揭示內容的一示范實施例的使用擴散接觸結構的基于交叉耦合的設計。如圖示，圖2的設計包含在有擴散接觸結構(CA) 205的擴散區(RX) 203上方的柵極結構(PC) 201a.201b.201c及201d，以及在柵極結構201a至201d上方的柵極接觸件化8)207&至207§。此外，圖2的設計用穿越柵極結構201b的柵極截止區(PC截止(cut)) 209a分離柵極接觸件207a與柵極接觸件207b，用穿越柵極結構201c的柵極截止區209b分離柵極接觸件207c與柵極接觸件207d，以及用擴散接觸結構211使柵極接觸件207b耦合至柵極接觸件207c。
[0024]如圖示，使用擴散接觸結構211、柵極截止區209a及209b，以及在兩柵極間距區(例如，2-CPP)內的柵極接觸件207a至207d致能4個晶體管(例如，在傳輸柵中的)連接成緊密的兩柵極間距區。例如，第一晶體管的晶體管柵極可對應至柵極結構201b中與柵極接觸件207a重疊的部分，第二晶體管的晶體管柵極可對應至柵極結構201b中與柵極接觸件207b重疊的部分，第三晶體管的晶體管柵極可對應至柵極結構201c中與柵極接觸件207c重疊的部分，以及第四晶體管的晶體管柵極可對應至柵極結構201c中與柵極接觸件207d重疊的部分。因此，利用本地柵極接觸件207a至207d(CB)與擴散接觸結構211 (CA)，以及特殊的CA/CB交握(handshake),可提供高密度庫(例如，由64納米金屬2層結構組成的8軌)的緊密連接以減少標準單元所需的面積(例如，與沒有本地組件、CA/CB交握等等的標準單元相比，至少再減少7%)。此外，如上述，本揭示內容的實施例可提供較低的成本及改進可靠性，例如，由于沒有困擾典型基于交叉耦合的設計的各種工藝復雜度。
[0025]圖3A至圖3C示意圖示根據本揭示內容的示范實施例的使用擴散接觸結構的基于交叉耦合的復用器設計的各種組件。例如，圖3A圖示復用器設計，其具有在擴散區303上方的柵極結構301，在擴散區303上方的擴散接觸結構305，在柵極結構301上方的柵極接觸件307，連接下層組件與上層組件(例如，在不同金屬層上的)的通孔0結構309，以及與伸展穿越柵極結構301的頂部及底部的上、下柵極截止區311重疊的柵極接觸件307。如圖示，該復用器設計使用圖2的該基于交叉耦合的設計。如此，該復用器設計用柵極截止區311使在第一柵極結構301上方的第一及第二柵極接觸件307相互分離，以及使在第二柵極結構301上方的第三及第四柵極接觸件307相互分離。此外，該復用器設計用擴散接觸結構313使柵極接觸件307中之一者耦合至柵極接觸件307中之另一個(例如，第二柵極接觸件307耦合至第三柵極接觸件307)。以此方式，與典型復用器設計(例如，圖1的設計)有關的9-PC格點要求相比，圖3A至圖3C的復用器設計只伸展穿越7個PC格點，導致帶有復用器電路的標準單元所需的單元面積減少。
[0026]圖3B圖示金屬I層結構315及317 (例如，用不同掩膜形成的)，金屬2層結構319及321 (例如，用不同掩膜形成的)，以及連接圖3A的下層組件與金屬層(通孔I結構，為了便于圖解說明而 未顯示)的通孔0結構309。圖3C圖示圖3A及圖3B的組件的組合。如圖示，使用圖2的基于交叉耦合的設計使得復用器設計可包含4個晶體管以連接成緊密的兩柵極間距區(例如，在復用器設計中央四周)。如上述，使用本地柵極接觸件307 (CB)及擴散接觸結構313 (CA)以及CA/CB交握，以及如圖3A至圖3C所示，沒有困擾典型基于交叉耦合的設計的各種工藝復雜度，與基于典型基于交叉耦合的設計的標準單元相比，有較小的單元大小、較低的成本及改進可靠性。
[0027]圖4A與圖4B示意圖示根據本揭示內容的示范實施例的使用擴散接觸結構的基于交叉耦合的觸發器設計的各種組件。例如，圖4A圖示有各種柵極結構401、擴散接觸結構403、柵極接觸件405、通孔O結構407及柵極截止區409的觸發器設計。如指針411所示，該觸發器設計包含3個兩柵極間距區，這3個兩柵極間距區各自可包含基于圖2的交叉耦合設計的4個晶體管。此外，除了圖4A的組件以外，圖4B圖示有金屬I層結構413及金屬2層結構415及417的觸發器設計。如上述，典型觸發器設計可能伸展超過至少24個PC格點。另一方面，如圖示，圖4A與圖4B的觸發器設計(基于圖2的交叉耦合設計)只伸展穿越21個PC格點，導致帶有觸發器電路的標準單元所需的單元面積減少。如上述，使用本地柵極接觸件405 (CB)及擴散接觸結構403 (CA)以及CA/CB交握，以及如圖4A與圖4B所示，沒有困擾典型基于交叉耦合的設計的各種工藝復雜度，與基于典型基于交叉耦合的設計的標準單元相比，有較小的單元大小、較低的成本、以及改進可靠性。
[0028]本揭示內容的實施例可達成數種技術效果，包括減少單元大小、有較低的成本、較小的復雜度、以及改進可靠性。本揭示內容的實施例可用于各種工業應用，例如，微處理器、智能型手機、行動電話、手機、機上盒、DVD燒錄機及播放機、汽車導航、列表機及接口設備，網絡及電信設備，游戲系統及數字照相機。因此，本揭示內容在產業上可用于各種高度整合的半導體組件，特別是20納米及超越20納米的技術節點。
[0029]在以上說明中，本揭示內容用數個示范實施例來描述。不過，顯然仍可做出各種修改與改變而不脫離本揭示內容更寬廣的精神及范疇，如權利要求書所述。因此，本專利說明書及附圖應被視為圖解說明用而非限定。應了解，本揭示內容能夠使用各種其它組合及實施例以及在如本文所述的本發明概念范疇內能夠做出任何改變或修改。
【權利要求】
1.一種方法，其包含下列步驟: 提供在一襯底上方的第一及第二柵極結構； 提供穿越該第一柵極結構的第一柵極截止區，以及穿越該第二柵極結構的第二柵極截止區； 提供在該第一柵極結構上方的第一柵極接觸件，以及在該第二柵極結構上方的第二柵極接觸件；以及 提供在該第一及該第二柵極截止區之間以使該第一柵極接觸件耦合至該第二柵極接觸件的一擴散接觸結構。
2.如權利要求1所述的方法，其進一步包括: 提供在一兩柵極間距區內的該擴散接觸結構、該第一柵極截止區及該第二柵極截止區。
3.如權利要求2所述的方法，其中，該兩柵極間距區包含第一、第二、第三及第四晶體管。
4.如權利要求3所述的方法，其進一步包括: 提供在該第一柵極截止區的兩對邊上的該第一晶體管的第一晶體管柵極結構與該第二晶體管的第二晶體管柵極結構；以及 提供在該第二柵極截止區的兩對邊上的該第三晶體管的第三晶體管柵極結構與該第四晶體管的第四晶體管柵極結構。
5.如權利要求1所述的方法，其中，該擴散接觸結構與該第一柵極結構、該第二柵極結構或其組合重疊。
6.如權利要求1所述的方法，其進一步包括: 提供有該第一及該第二柵極結構、該第一及該第二柵極截止區、該第一及該第二柵極接觸件以及該擴散接觸結構的一復用器電路。
7.如權利要求1所述的方法，其進一步包括: 提供有該第一及該第二柵極結構、該第一及該第二柵極截止區、該第一及該第二柵極接觸件以及該擴散接觸結構的一觸發器電路。
8.如權利要求7所述的方法，其進一步包括: 提供在該襯底上方的第三、第四、第五及第六柵極結構； 提供穿越該第三柵極結構的第三柵極截止區，穿越該第四柵極結構的第四柵極截止區，穿越該第五柵極結構的第五柵極截止區，以及穿越該第六柵極結構的第六柵極截止區； 提供在該第三柵極結構上方的第三柵極接觸件，在該第四柵極結構上方的第四柵極接觸件，在該第五柵極結構上方的第五柵極接觸件，以及在該第六柵極結構上方的第六柵極接觸件；以及 提供在該第三及該第四柵極截止區之間以使該第三柵極接觸件耦合至該第四柵極接觸件的第二擴散接觸結構，以及在該第五及該第六柵極截止區之間以使該第五柵極接觸件耦合至該第六柵極接觸件的第三擴散接觸結構， 其中，該觸發器電路進一步包含該第三、該第四、該第五及該第六柵極結構、該第三、該第四、該第五及該第六柵極截止區、該第三、該第四、該第五及該第六柵極接觸件及該第二及該第三擴散接觸結構。
9.一種裝置，其包含: 在一襯底上方的第一及第二柵極結構； 穿越該第一柵極結構的第一柵極截止區，以及穿越該第二柵極結構的第二柵極截止區； 在該第一柵極結構上方的第一柵極接觸件，以及在該第二柵極結構上方的第二柵極接觸件；以及 在該第一及該第二柵極截止區之間以使該第一柵極接觸件耦合至該第二柵極接觸件的一擴散接觸結構。
10.如權利要求9所述的裝置，其中，該擴散接觸結構、該第一柵極截止區及該第二柵極截止區都在一兩柵極間距區內。
11.如權利要求10所述的裝置，其中，該兩柵極間距區包含第一、第二、第三及第四晶體管。
12.如權利要求11所述的裝置，其進一步包含: 在該第一柵極截止區的 兩對邊上的該第一晶體管的第一晶體管柵極結構與該第二晶體管的第二晶體管柵極結構；以及 在該第二柵極截止區的兩對邊上的該第三晶體管的第三晶體管柵極結構與該第四晶體管的第四晶體管柵極結構。
13.如權利要求9所述的裝置，其中，該擴散接觸結構與該第一柵極結構、該第二柵極結構或其組合重疊。
14.如權利要求9所述的裝置，其進一步包含: 有該第一及該第二柵極結構、該第一及該第二柵極截止區、該第一及該第二柵極接觸件以及該擴散接觸結構的一復用器電路。
15.如權利要求9所述的裝置，其進一步包含: 有該第一及該第二柵極結構、該第一及該第二柵極截止區、該第一及該第二柵極接觸件以及該擴散接觸結構的一觸發器電路。
16.如權利要求15所述的裝置，其中，該觸發器電路進一步包含: 在該襯底上方的第三、第四、第五及第六柵極結構； 穿越該第三柵極結構的第三柵極截止區，穿越該第四柵極結構的第四柵極截止區，穿越該第五柵極結構的第五柵極截止區，以及穿越該第六柵極結構的第六柵極截止區； 在該第三柵極結構上方的第三柵極接觸件，在該第四柵極結構上方的第四柵極接觸件，在該第五柵極結構上方的第五柵極接觸件，以及在該第六柵極結構上方的第六柵極接觸件；以及 在該第三及該第四柵極截止區之間以使該第三柵極接觸件耦合至該第四柵極接觸件的第二擴散接觸結構，以及在該第五及該第六柵極截止區之間以使該第五柵極接觸件耦合至該第六柵極接觸件的第三擴散接觸結構。
17.一種方法，其包含下列步驟: 提供在一襯底上方的第一及第二柵極結構； 提供穿越該第一柵極結構的第一柵極截止區，以及穿越該第二柵極結構的第二柵極截止區； 提供在該第一柵極結構上方的第一柵極接觸件，以及在該第二柵極結構上方的第二柵極接觸件； 提供在該第一柵極截止區、該第二柵極截止區或其組合外的一擴散接觸結構；以及 用該擴散接觸結構耦合該第一柵極接觸件與該第二柵極接觸件。
18.如權利要求17所述的方法，其進一步包括: 提供在一兩柵極間距區內的該擴散接觸結構、該第一柵極截止區及該第二柵極截止區，其中，該兩柵極間距區包含第一、第二、第三及第四晶體管。
19.如權利要求18所述的方法，其進一步包括: 提供在該第一柵極截止區的兩對邊上的該第一晶體管的第一晶體管柵極結構與該第二晶體管的第二晶體管柵極結構；以及 提供在該第二柵極截止區的兩對邊上的該第三晶體管的第三晶體管柵極結構與該第四晶體管的第四晶體管柵極結構。
20.如權利要求17所述的方法，其中，該擴散接觸結構與該第一柵極結構、該第二柵極結構或其組合重疊。
【文檔編號】H01L23/535GK103579091SQ201310042100
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年2月1日 優先權日:2012年7月30日
【發明者】M·拉希德, M·泰拉比, C·阮, D·多曼, J·金, X·齊, S·文卡特桑 申請人:格羅方德半導體公司