[發(fā)明專利]在片上系統(tǒng)中使用動態(tài)隨機存取存儲器部件的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110304537.3
• 申請日: 2007-12-12
• 公開（公告）號: CN102403303A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發(fā)明（設計）人: 陳昆龍;莊建祥
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L23/522
• 分類號: H01L23/522;H01L27/108;H01L21/8242
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 史新宏

本申請是申請日為2007年12月12日、申請?zhí)枮?00710199735.1、發(fā)明名稱為“在片上系統(tǒng)中使用動態(tài)隨機存取存儲器部件的方法及系統(tǒng)”的發(fā)明專利申請的分案申請。

技術領域

本發(fā)明主要涉及集成電路(IC)設計，尤其是涉及一種包含核心邏輯電路、存儲模塊及帶有開關電容的模擬電路的片上系統(tǒng)(SoC)設計。

背景技術

在IC工業(yè)中，SoC典型地包括數(shù)字邏輯電路、存儲模塊和模擬電路。邏輯電路包含核心晶體管和I/O或外圍晶體管。核心晶體管可以是若干個具有薄柵極介電材料的高速晶體管。I/O晶體管可以是若干具有厚柵極介電材料的低速晶體管。存儲模塊，如DRAM單元陣列，包括許多存儲器單元，每一存儲器單元典型地包含存取晶體管和存儲電容，如金屬-絕緣體-金屬電容。存取晶體管的柵極介電材料的等效二氧化硅層厚度設計得比核心邏輯晶體管的等效二氧化硅曾厚度要厚，以防止妨礙DRAM單元功能的泄漏電流。存儲電容帶有0或1的一位信息。當存儲電容充有電子時，它代表邏輯1。當存儲電容是空的時候，它代表邏輯0。存取晶體管可讓控制電路讀取或?qū)懭腚娙荨Ｓ捎陔娙莸碾娏餍孤刂齐娐沸枰ㄟ^讀取單元然后給它們寫入邏輯1而再充電或更新所有帶有邏輯1的電容。這種更新操作每一秒內(nèi)自動發(fā)生數(shù)千次。當DRAM單元沒電時，它們的數(shù)據(jù)就會消失。模擬電路常包含開關電容電路，該開關電容電路包括兩個開關電容、兩個開關晶體管和一個運算放大器。為了開關電容電路正常工作，兩個開關電容的電容比值需要保持在非常精確的數(shù)值上。

按照慣例，盡管模擬開關電容電路的晶體管與制造數(shù)字邏輯電路中的晶體管實質(zhì)上在同一工藝期間制造，但開關電容電路的電容制作過程與存儲器單元的存儲電容制造過程分開。這將會增加制造成本并降低產(chǎn)率，這在更新穎的半導體工藝技術中，如90nm代，變得日益重要。

而且，常規(guī)的開關電容電路的制造工藝以平面方式而不是垂直方式構造開關電容。因此，常規(guī)的開關電容體積大，并常占據(jù)大塊面積。

因此，需要設計一種包含邏輯電路、存儲模塊及模擬電路的SoC的方法及系統(tǒng)，該SoC有效地利用布線面積，且制造成本低廉。

發(fā)明內(nèi)容

一種片上系統(tǒng)半導體電路，包括：一邏輯電路，該邏輯電路具有一帶有一第一柵極介電材料的第一晶體管(核心邏輯晶體管)；至少一連接該邏輯電路的動態(tài)隨機存取存儲器單元，該至少一動態(tài)隨機存取存儲器單元具有至少一存儲電容和至少一帶有一第二柵極介電材料的第二晶體管；及，一與該邏輯電路和該存儲器單元一起操作的模擬電路，該模擬電路具有至少一開關電容和至少一帶有一第三柵極介電材料的第三晶體管；其中，實質(zhì)上用制作該存儲電容同一的工藝步驟制造該開關電容，因此，該開關電容與該存儲電容實質(zhì)上具有相同的結構，并且每一電容形成于一由電容單元組成的二維陣列中，其中，該陣列的一外行或列包含不用于提供任何功能的電容單元。

然而，可結合附圖，從下列具體實施方式中理解本發(fā)明操作的結構和方法，及其它的目的和優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實施例的開關電容電路圖；

圖2是顯示12英寸晶片上的單元電容分布圖；

圖3是本發(fā)明一實施例的開關電容的金屬-絕緣體-金屬(MiM)電容結構圖；

圖4是本發(fā)明一實施例的7×7電容陣列圖；

圖5是顯示本發(fā)明一實施例的多個電容陣列的中心排列示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明揭示一種在片上系統(tǒng)(SoC)應用中使用嵌入式DRAM單元的方法和系統(tǒng)。一DRAM單元典型地具有至少一存取晶體管和至少一存儲電容，該存儲電容典型地是高面積效率的電容，如垂直構建的金屬-絕緣體-金屬(MiM)電容。因為SoC總是具有一DRAM模塊，為了降低制造成本和改進面積效率，需要SoC模擬部分的晶體管和電容與存儲模塊的晶體管和電容用同一工藝形成。