用于靠近硅过孔放置晶体管的方法及装置

摘要

大体而言，本发明涉及表征、考虑或者利用由晶体管附近的TSV所引起的应力的方式。当对电路进行表征时可以将TSV与附近晶体管之间的物理关系考虑在内。为此可以修改在不知晓TSV与附近晶体管之间的物理关系的情况下获得的版图。宏单元可以包括TSV和附近的晶体管这两者，以及将晶体管与TSV之间的物理关系考虑在内的针对宏单元的仿真模型。宏单元可以包括TSV和附近的晶体管这两者，晶体管之一被相对于其他晶体管旋转。IC也可以包括与TSV靠近到使沟道中载流子迁移率改变超过先前所认为的用于限定禁区的限度的晶体管。

权利要求

1.一种用于分析电路的方法，包括如下步骤：

提供具有处理器和存储器的计算机系统，所述计算机系统被编程有电路仿真器；

向所述电路仿真器提供根据电路设计的多个电路节点和电路器件；以及所述计算机系统电路仿真器根据多个模型参数值来计算所述电路设计的电特性，其中所述电路器件中之一包括放置在距TSV特定距离处的晶体管，并且其中所述计算机系统电路仿真器根据所述特定距离来计算所述电特性；

其中所述晶体管具有相对于自所述TSV的预定方向的特定角位移，并且其中所述计算机系统电路仿真器还根据所述特定角位移来计算所述电特性。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述晶体管具有相对于预定方向的特定取向，并且其中所述计算机系统电路仿真器还根据所述特定取向来计算所述电特性。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述计算机系统电路仿真器包括晶体管模型，所述晶体管与TSV之间的距离是所述模型的参数，并且其中在所述计算步骤中使用的所述多个模型参数值包括针对所述特定距离的值。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述计算机系统电路仿真器包括具有多个晶体管实例参数的晶体管模型，并且其中在所述计算步骤中使用的所述多个模型参数值包括根据所述特定距离修改的、针对所述晶体管实例参数中之一的值。

5.一种用于分析电路的系统，包括具有处理器和存储器的计算机系统，所述计算机系统被编程有电路仿真器，所述计算机系统电路仿真器根据多个模型参数值来计算来自被提供给所述电路仿真器的电路设计的多个电路节点和电路器件的电特性，其中所述电路器件之一包括放置在距TSV特定距离处的晶体管，并且其中所述计算机系统电路仿真器根据所述特定距离来计算所述电特性；

其中所述晶体管具有相对于自所述TSV的预定方向的特定角位移，并且其中所述计算机系统电路仿真器还根据所述特定角位移来计算所述电特性。

说明书

用于靠近硅过孔放置晶体管的方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及用于通过对版图的相对于硅过孔的应力工程来提高集成电路性能的方法及系统，以及据此制造的制品。

背景技术

[0002] 长久以来就已知诸如硅和锗之类的半导体材料表现出压电电阻效应(由机械应力引起的电阻变化)。举例而言，可参考通过引用并入于此的由C.S.Smith所著 的“Piezoresistance effect in germanium and silicon”(Phys.Rev.vol.94，pp.42-49(1954))。压电电阻效应已经构成某些种类的压力传感器以及应变仪的基础，但直到最近其才在集成电路的制造中受到关注。

[0003] 已经开发出用于在单个晶体管级上对应力对集成电路器件的表现的影响进行建模的方法。这些方法例如包括利用技术型计算机辅助设计(TCAD)系统进行的全尺度分析；以及在通过引用并入于此的于2005年12月1日提交的美国专利申请号11/291,294(案卷号SYNP 0693-1)中所描述的方法。

[0004] 可以使用由用于在单个晶体管级上分析应力影响的各种方法所表征的行为来推导器件的电路级参数(例如，SPICE参数)，以供在宏观级上对电路进行后续分析。此类分析可以帮助预测电路是否将按预期工作，以及有多大裕量，或者设计或者版图是否需要修改。对于受到由靠近晶体管沟道区域的浅沟槽隔离(STI)区域所造成的应力影响的晶体管而言，往往可以通过应用某些一般的经验法则，比如将根据应力分析被证明弱于预期的任何晶体管的宽度增大，从而作出修改。还可以使用其他技术来减轻已知的不期望的应力、引入已知的期望应力或者仅仅是提高整个版图的一致性。见通过引用并入于此的美国专利公布号2007-0202663(案卷号SYNP 0858-1)。

[0005] 由于集成电路尺度缩减在每个技术节点上都变得日益困难，所以三维(3D)集成技术已成为用以实现必要集成密度的可行替代选择。3D集成提高了系统性能并且允许电路块的异构集成。许多3D集成技术包括使用硅过孔(TSV)的垂直互连。这些结构是包含具有不同机械性质的多种材料的复杂几何结构。在制造工艺中，这些几何结构经受会在周围的硅中引起热-机械应力的热循环。TSV还在有源硅中引起热失配应力并且影响载流子迁移率。对于这些应力的典型反应是在它们周围限定禁区，并且避免在禁区内放置晶体管。然而，在特定版图中可能有众多的TSV，而规避它们周围的区域可能大幅减少可用于集成电路的空间量。

发明内容

[0006] 出现了在集成电路设计的版图中考虑上述应力的稳健设计的机会。可以产生更好、更密集和更强大的电路、组件和系统。

[0007] 大体而言，本发明涉及用以表征、考虑或利用由于晶体管靠近TSV而引起的应力的途径。在一方面中，当对电路进行表征时，将晶体管相对于TSV的距离、角位移和/或取向考虑在内。在另一方面中，将未考虑到晶体管与附近的TSV之间的物理关系的电路版图如此修改。在又一方面中，宏单元包括TSV和附近电路的晶体管这两者，并且针对该宏单元提供将晶体管与TSV之间的物理关系考虑在内的仿真模型。在另一方面中，宏单元包括TSV和附近电路的晶体管这两者，并且将晶体管中的至少一个晶体管相对于其他晶体管旋转。在又一方面中，IC包括与TSV靠近到使沟道中的载流子迁移率改变为超过先前所认为的用于限定禁区的限度的晶体管。在另一方面中，IC包括与TSV靠近到使晶体管的开关速度改变为高于开关速度设计裕量的晶体管。

[0008] 对本发明的上述摘要是为了提供对本发明一些方面的基本理解而提供的。该摘要并不旨在标识本发明的关键或根本要素，或者旨在划定本发明的范围。其全部用途在于作为在稍后介绍的更详细描述的序言，以简化形式介绍本发明的一些概念。在权利要求书、说明书以及附图中描述了本发明的一些具体方面。

附图说明

[0009] 将要参考本发明的特定实施方式来对本发明进行描述，并且将会对附图作出参考，其中：

[0010] 图1示出了包含本发明特征的说明性数字集成电路设计流程的简化表示。

[0011] 图2A为包含4个TSV的硅衬底区域的简化结构的平面图。

[0012] 图2B为图2A中的箱体220下方的三维空间的透视图。

[0013] 图2C为如图2B中的虚线224所指示的、图2A的空间中xy平面的平面图。

[0014] 图3A为沿图2C中的线226的载流子迁移率变化的标绘图。

[0015] 图3B为沿图2C中的线228的载流子迁移率变化的标绘图。

[0016] 图4和图5为硅衬底的示例区域的平面图。

[0017] 图6为图5的硅衬底的区域的视图，其中2个晶体管已被旋转。

[0018] 图7为图示出图1的步骤100和112-124的部分的流程图。

[0019] 图8是图7中TSV认知(TSV-aware)电路仿真步骤的细节。

[0020] 图9是图8中针对特定晶体管确定TSV认知器件实例参数值的步骤的示例细节。

[0021] 图10A图示了示例宏单元的电路符号。

[0022] 图10B为图10A的宏单元的晶体管级示图。

[0023] 图10C、图11、图12和图13图示了图10A的宏单元的各种版图。

[0024] 图14为可以用于实现包含本发明各方面的软件的计算机系统的简化框图。

具体实施方式

[0025] 以下描述被呈现用于使任何本领域中技术人员能够制作和使用本发明，并且在特定应用及其要求的背景下提供以下描述。对所公开的实施方式的各种修改对于本领域中技术人员将会是显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用到其他一些实施方式及应用而不偏离本发明的精神及范围。因此，本发明并不旨在限于所示出的实施方式，而是应被给予符合在此公开的原理及特征的最宽范围。

[0026] 图1示出了说明性数字集成电路设计流程的简化表示。在高层次上而言，该过程以产品构思(步骤100)开始并且在EDA(电子设计自动化)软件设计过程(步骤110)中实现。当设计定型时，可对其进行流片(步骤127)。在流片后，发生生产过程(步骤150)以及封装及组装过程(步骤160)，从而最终产生制成的集成电路芯片(结果170)。

[0027] EDA软件设计过程(步骤110)实际上包括若干个步骤112-130，为简单起见而以线性方式示出。在实际的集成电路设计过程中，特定设计可能需要回到先前步骤，直到通过某些测试。类似地，在任何实际设计过程中，这些步骤可能以不同的顺序及组合发生。因此，本描述是以背景及总体说明的方式而非作为针对特定集成电路的具体的或者建议的设计流程来提供的。

[0028] 现在将要提供对EDA软件设计过程(步骤110)的组成步骤的简要描述。

[0029] 系统设计(步骤112)：设计者描述他们想要实现的功能，他们可以进行假定推测规划以完善功能、检查成本等。在该阶段可以产生硬件-软件架构划分。来自Synopsys，Inc.的可以在该步骤中使用的示例EDA软件产品包括Model Architect、Saber、System Studio和DesignWare 产品。

[0030] 逻辑设计与功能验证(步骤114)：在该阶段，编写针对系统中模块的VHDL或Verilog代码，并且针对功能精确性对设计进行检查。更具体而言，对设计进行检查以确保其响应于特定输入激励而产生正确输出。来自Synopsys，Inc.的可在该步骤中使用的示例EDA软件产品包括VCS、VERA、DesignWare 、Magellan、Formality、ESP和LEDA产品。

[0031] 针对测试的综合及设计(步骤116)：在此，将VHDL/Verilog转换成网表。可以针对目标技术对该网表进行优化。此外，进行对测试的设计及实现，以允许对制成的芯片进行检查。来自Synopsys，Inc.的可在该步骤中使用的示例EDA软件产品包括Design Complier 、Physical Compiler、DFT Complier、Power Compiler、FPGA Complier、TetraMax和DesignWare 产品。

[0032] 网表验证(步骤118)：在该步骤中，针对与时序约束的符合性以及针对与VHDL/Verilog源代码的对应性对网表进行检查。来自Synopsys，Inc.的可在该步骤中使用的示例EDA软件产品包括Formality、PrimeTime和VCS产品。

[0033] 设计规划(步骤120)：在此，针对时序和顶层布线构建和分析芯片的整体平面布置。来自Synopsys，Inc.的可在该步骤中使用的示例EDA软件产品包括Astro和IC Compiler产品。

[0034] 物理实现(步骤122)：在该步骤进行放置(电路元件的定位)和布线(电路元件的连接)。来自Synopsys，Inc.的可在该步骤中使用的示例EDA软件产品包括Astro和IC Compiler产品。

[0035] 分析及提取(步骤124)：在该步骤中，在晶体管级上对电路功能进行验证，这继而允许假定推测修正。来自Synopsys，Inc.的可在该步骤中使用的示例EDA软件产品包括AstroRail、PrimeRail、PrimeTime和Star-RCXT产品。

[0036] 物理验证(步骤126)：在该步骤中执行各种检查功能以确保针对制造、电气问题、光刻问题以及电路的正确性。来自Synopsys，Inc.的可在该步骤中使用的示例EDA软件产品包括Hercules产品。

[0037] 流片(步骤127)：该步骤提供用于生产用于光刻用途的掩模的“流片”数据，以生产定型的芯片。来自Synopsys，Inc.的可在该步骤中使用的示例EDA软件产品包括CATS(R)系列产品。

[0038] 分辨率增强(步骤128)：该步骤涉及对版图的几何操纵以提高设计的可制造性。来自Synopsys，Inc.的可在该步骤中使用的示例EDA软件产品包括Proteus、ProteusAF和PSMGen产品。

[0039] 掩模数据准备(步骤130)：该步骤提供用于生产用于光刻用途的掩模的“流片”数据，以生产定型的芯片。来自Synopsys，Inc.的可在该步骤中使用的示例EDA软件产品包括CATS(R)系列产品。

[0040] TSV的应力影响

[0041] TSV的应力影响可以根据相对于晶片材料的晶向的晶片及光刻取向而改变。本文所使用的“晶片取向”由其法线方向所定义，并且当前在半导体制造中{100}方向族是标准方向。由于晶体对称，{100}族中的所有特定方向都具有相同的压电电阻性质。虽然在此以花括号表示晶片取向方向族，但是如果在此参考特定方向，则该特定方向被包含在圆括号中，比如(100)。在此所使用的“晶片”还具有“主平面”方向。一直以来，晶片一般为碟形，除了沿圆周的一个扁平部分以外。晶片的“主平面”方向在此限定为与该扁平部分平行的方向。大多数现代晶片不再具有扁平部分，而是使用某些其他特征(比如凹口)来限定“主平面”方向；尽管已经不再有扁平部分，但由该特征所限定的方向在此仍然称为“主平面方向”。另外，大多数现代光刻工艺将所有的晶体管定向成使得它们的纵向方向处于晶体方向的<110>族中。这些方向通常平行于晶片的主平面方向。定向在<110>方向上的晶体管有时在此本称为具有“标准取向”。再一次，如本文中所使用的，虽然以尖括号表示光刻取向方向族，但是如果在此参考特定方向，则该特定方向被包含在方括号中，比如[110]。所有<110>族中的特定方向均具有相同的压电电阻性质。

[0042] 图2A、图2B和图2C(统称图2)图示了包含4个TSV 212、214、216和218的硅衬底210的区域的简化结构。图2A是该区域的平面图。在该实施方式中，晶片定向于(001)晶向上，并且主平面定向为与[110]方向平行，该方向与如图中所示的x轴相同。每个TSV在平面图中由被SiO2绝缘阻挡层包围的环形铜过孔所表示，但是在其他一些实施方式中可以针对导体及绝缘阻挡层二者使用其他材料。在制造具有TSV的硅晶片的过程中，结构经受从比如250摄氏度降至室温(～25摄氏度)的冷却。随着结构冷却，硅材料和铜材料二者均会收缩，但是铜比硅收缩的更多。这导致硅中在与TSV圆周垂直的方向上(即，径向)的拉伸应力，而该拉伸应力继而导致硅中在与TSV圆周相切的方向上的压缩应力。应力的大小随着离TSV边缘的距离的增大而减小。

[0043] 为了理解这些应力对载流子迁移率(以及因此对晶体管性能)的影响，可以使用基于有限元方法(FEM)的3D仿真器对应力进行建模和分析。在本文所描述的一些仿真中TSV是铜，而在其他一些仿真中TSV则是钨。在一种简化中，如箱体220所表示，假设了反射边界条件，该条件允许对一个TSV 212的仅四分之一的应力影响进行仿真。在箱体220的线上标识了x和y方向。图2B是箱体220下方三维空间的透视图。该视图标识了x、y和z方向。在箱体220上方是顶部部分222，该顶部部分222是仿真的涂抹材料，用于对晶片顶上的互连结构的机械效应进行近似，其中机械性质根据其成分的机械性质得出。如果TSV节距例如为15微米，则TSV直径可以是3微米，并且阻挡层厚度可以是0.18微米。图2C为图2B的结构中z法线平面的平面图，如图2B中的虚线224所指示，该z垂直平面位于顶部硅表面220下方2nm处。

[0044] 在仿真中，针对[001]晶片取向和 主平面取向确定图2C的平面中的载流子迁移率。发现在n型硅晶片的有源区域中的载流子迁移率变化明显小于在P型硅晶片的有源区域中的载流子迁移率变化。还发现在有源硅区域中载流子迁移率的改变对于钨TSV远小于铜TSV。

[0045] 图3A为沿图2C中的线226的载流子迁移率变化的标绘图，该线226位于图2C的z法线平面之中并且平行于x轴并距xy平面10nm(即，y＝10nm)。图3B为图2C中的线228的载流子迁移率变化的标绘图，该线228位于图2C的z法线平面之中并且平行于y轴并距yz平面10nm(即，x＝10nm)。在每个图中示出了4个标绘图：每个针对n型硅或p型硅晶片材料以及铜TSV材料或钨TSV材料的每种组合。在两幅图中均将载流子迁移率变化标绘为取决于从阻挡层边缘到距阻挡层边缘约10微米处的距离。

[0046] 可以看出，载流子迁移率中由于机械应力而造成的变化取决于位置。越接近TSV的位置的载流子迁移率影响越高，而距离TSV的位置越远则载流子迁移率影响越低。另外，载流子迁移率影响在n型硅和p型硅中不同，根据自TSV的方向而不同，并且根据TSV的材料性质而不同。在n型硅中，在自TSV的任何方向和距离中仅稍微影响载流子迁移率。最为显著的是铜TSV在p型硅中的载流子迁移率上所具有的影响。p型硅中沿x方向的载流子迁移率在从紧邻TSV之处大约25％的减小到距TSV约5微米的距离处仅5％的减小的范围内变动。另一方面，沿y方向的载流子迁移率在从紧邻TSV之处大约25％的增大到距TSV约5微米处仅5％的增大的范围内变动。尽管在图3A或图3B中未示出，但是仿真还揭示了载流子迁移率中的改变沿着以TSV的中心为中心的固定半径弧逐渐地从x轴上的负值过渡到y轴上的正值。

[0047] 图4为硅衬底的示例区域的平面图，其同时示出了TSV和晶体管。如在本文中所使用的，并不意欲在布置于衬底主体本身中或者布置在上覆层中的集成电路的实质之间加以区分。例如，集成电路的所有特征，包括阱、扩散、栅导体和互连全都在此等同地被描述为在衬底“上”或者在衬底“中”，并且并不意欲在这两个词语之间加以区分。

[0048] 参照图4，每个TSV由诸如410之类的圆圈表示，而每个晶体管(比如412)由分隔第一扩散区416与第二扩散区418的栅极层叠414所表示。根据晶体管通往电路中的互连，扩散区中的一个充当晶体管的源极，而另一个充当漏极。晶体管沟道位于栅极层叠下方。图4和图5的绘图在此用于讨论n型沟道晶体管和p型沟道晶体管这两者，因此图4和图5中晶体管的类型在对它们做出参考的本文每个讨论的上下文内标识。在图4中，版图在x维度和y维度二者中在每对TSV之间仅设一个晶体管。图5为硅衬底的另一示例区域的平面图，其中许多晶体管位于TSV之间。在两个示例附图中，TSV和晶体管这两者都放置在规则的网格中。这种规则性对于像存储器阵列之类的高度重复电路可能是典型的，但对于在其中晶体管放置将显得随机得多的逻辑电路则是非典型的。并且，在两个示例中所有的扩散区具有相同宽度并且每对扩散区仅用于单个晶体管。在许多版图中，扩散区往往被共享于不止一个晶体管之间，并且可以具有不同宽度。然而，图4和图5的规则版图将服务于本讨论。

[0049] 在图4和图5二者的版图示例中，所有晶体管都定向在标准方向上。这与现代集成电路光刻相符，至少对于数字电路而言是如此。具体而言，晶体管全都定向成使得它们的纵向方向与衬底的x维度一致。如本文中所使用的，晶体管的取向被认为是其“纵向”方向的取向，而其纵向方向在此继而被认为是当晶体管接通时从源极到漏极的电流的方向。“横向”方向垂直于纵向方向，并且垂直于电流的方向。晶体管的纵向方向和横向方向二者在此均被认为是“侧向”方向，意思是平行于衬底表面的方向。其他“侧向”方向包括那些平行于所述表面但以一定角度与横向方向和纵向方向相交的方向(未示出)。“垂直”方向与沟道的表面正交，并且因此而垂直于所有可能的侧向方向。如本文中所使用，版图中结构的“长度”是其在纵向方向上的长度，而其“宽度”是其在横向方向上的宽度。从晶体管412的版图可以看出，其沟道的长度明显小于其宽度，这对于逻辑电路中所使用的晶体管是典型的。在图4和图5中还示出了x坐标轴和y坐标轴。

[0050] 在图4和图5的版图中可以看到，不同晶体管将根据它们与附近TSV的距离以及它们在以TSV的中心为中心的极坐标系中的角位置而受到不同的影响。由于在非常靠近TSV之处对迁移率的影响可能很显著，因此现有技术一般会规定“远离区”或“禁区”，在其中要避免放置晶体管。例如，在通过引用并入于此的由Vandevelde等人 所 著 的“Thermo-mechanics of 3D-Wafer Level and 3D Stacked IC Packaging Technologies”(9th Int.Conf.on Therm.，Mech.and Multi-Physics Simulations and Exper.in Microelec.and Micro-Systems，(EuroSimE)，2008，pp.1-7)中，单独地针对p型沟道晶体管和n型沟道晶体管以及单独地针对与[110]晶向平行及横切的晶体管电流方向位置规定远离区。远离区看上去是被限定成与TSV的中心为中心的圆圈，并且半径等于(在所有角度位置中)从TSV的中心到使迁移率改变幅度超过5％的最大距离。对于Vandevelde等人所研究的特定材料，发现针对p型沟道晶体管的远离区在从针对1.5微米半径铜TSV的约2微米到针对4微米半径铜TSV的约9微米的范围中变动。对于n型沟道晶体管，发现远离区在从针对3微米半径铜TSV的约4微米到针对5微米铜TSV的约6.5微米的范围中变动。对于具有2.5微米半径或者更小半径的铜TSV，Vandevelde会允许紧邻TSV放置n型沟道晶体管。在图5中，以虚线528说明性地示出了按现有技术针对TSV 518限定的远离区。

[0051] 然而，如从图3A和图3B中可见，虽然对于沿相对于TSV的x轴并靠近该TSV存在的标准取向p型沟道晶体管而言载流子迁移率显著降低，但是如果p型沟道晶体管沿相对于TSV的y轴存在则迁移率显著增强。因此，假设图5中的晶体管是p型沟道晶体管，则晶体管510和晶体管514显著增强，而晶体管512和晶体管516则显著降低。晶体管520、522、524和526不受到TSV所导致的应力的显著影响，这是因为它们相对于TSV 518在与x轴成45度、135度、225度和315度的角位置处，在其中由TSV所引起的迁移率的改变接近于零。事实上，即使在刚刚超出TSV的边缘的半径上，对于距x轴超过大约45度(根据TSV的材料和尺寸，大约相差±8度)的角位置，迁移率变化为正值或者不大于5％的负值。因此如果p型沟道晶体管位于距x轴足够远的角位置，则没有理由从按现有技术限定的“远离”半径排除该p型沟道晶体管。并且实际上如果p型沟道晶体管位于y轴上或者靠近y轴之处，则将它们放置在该半径内可能是有利的。因此，在本发明的一个方面，在比从TSV的中心起使迁移率改变幅度超过5％的最大距离(在所有角位置上)更加靠近TSV的距离上，以距x轴偏离超过53度(45度+8度)的角位置来放置标准取向p型沟道晶体管。在图5中，这些晶体管包括被放置在位置510、514、520、522、524和526处的p型沟道晶体管。
如本文中所使用的，晶体管的用于确定其与TSV的距离或者其与轴的角位移的目的的位置被认为是晶体管的沟道区域的中心的位置。

[0052] 对于n型沟道晶体管而言，对迁移率的影响较小，但是如前所述，现有技术仍然针对一些材料和材料尺寸规定远离区。同样地，远离区是半径与(在所有角位置上)从TSV的中心起使迁移率改变幅度超过5％的最大距离相等的圆圈。因此，与针对p型沟道晶体管类似，在本发明的另一方面，在比从TSV的中心起使迁移率改变幅度超过5％的最大距离(在所有角位置上)更加靠近TSC的距离上，以距y轴偏离超过53度(45度+8度)的角位置来放置标准取向n型沟道晶体管。在图5中，这些晶体管包括被放置在位置512、516、520、522、524和526处的n型晶体管。

[0053] 另外，虽然如果应力的取向与晶体管沟道相切则该压缩应力会降低p型沟道晶体管中的载流子迁移率，但是如果该应力的取向与晶体管沟道成纵向则压缩应力会增强载流子迁移率。因此，由于TSV所引起的径向应力分量是拉伸性的并且TSV所引起的切向应力分量是压缩性的，所以在本发明的一个方面中，在xy平面中旋转靠近TSV的p型沟道晶体管从而使得它们的纵向方向与TSV的切向方向一致。作为一种特定情况，将相对于TSV沿x轴放置的p型沟道晶体管旋转90度，以便使其定向为与径向应力分量相切。这可以在图6中看到，其中晶体管512和516已被旋转90度。可以对在极坐标系上位于315度与45度之间或者位于135度与225度之间的p型沟道晶体管做出相同的90度旋转，并且将会获得一些性能增强。通过旋转得到的性能增强对于位于上文限定的所谓远离区内的晶体管是最大的，但在该区之外仍然具有一些益处。

[0054] 注意，与标准取向的晶体管相切的晶体管取向并不是在所有的现代CAD软件工具中都得到支持，而与标准取向成±45度的晶体管取向在更少的CAD软件工具中得到支持。甚至更少的CAD软件工具支持不是与标准取向的±45度的整数倍的晶体管取向。因此，如本文中所使用的，如果晶体管定向在最接近软件所支持的切向方向的角度上，则该晶体管相对于TSV“基本上切向地”定向。

[0055] 此外，即使对于迁移率降低的那些晶体管，也不需要规避TSV周围的区域。对于给定的应力分布和晶体取向，对晶体管性能的影响是可表征的。只要迁移率变化可被表征，则仍然可以成功地将此类晶体管包含到设计中。因此，本发明的又一方面为在TSV附近即使在n型沟道晶体管和p型沟道晶体管的迁移率降低的距离、取向和角位置处仍然包括n型沟道晶体管和p型沟道晶体管两者。

[0056] 通常，电路设计者以针对开关速度的预定裕量来设计逻辑电路，并且以针对检索速度的预定裕量来设计存储器电路。这些裕量转化为迁移率中根据标称量的具体百分比偏离，并且因此基于禁区区域理念，将会建议不将晶体管放置在其中迁移率变化大于这些具体百分比偏离的充分靠近TSV之处。但是由于迁移率变化可被表征，因此本发明的另一方面为在迁移率变化超过这些具体百分比偏离的充分靠近TSV之处包括n型沟道晶体管和p型沟道晶体管。以另一种方式来讲，本发明的一个方面为在充分靠近TSV之处包括如下n型沟道晶体管和p型沟道晶体管，即在晶体管沟道中由TSV所引起的应力会将晶体管的开关速度改变超过开关速度设计裕量或者检索速度设计裕量(视情况而定)。

[0057] 对TSV附近晶体管的表征

[0058] 由于原型集成电路设计的制造是昂贵和耗时的，因此对于电路设计者而言典型的是首先使用计算机仿真工具来对他们的设计进行仿真。以这种方式，可以在招致原型制造的时间和费用之前做出更正。对于模拟性能验证以及行为预测特别有用的电路仿真器的一种流行系列被统称为SPICE(重点为集成电路的仿真程序)。该系列包括原始的SPICE程序、该程序的众多后续版本以及可从其他来源获得的众多分支。电路仿真器经常用于但不限于预测及验证电路的稳态模拟行为、电路的瞬态模拟行为以及电路的RF行为。

[0059] 一般而言，模拟电路仿真器通过在节点及器件方面描述电路来进行工作。器件的每个端子构成电路的节点。不同的节点可以连接在一起。每个器件由器件“模型”来描述，该器件“模型”根据公式或者算法来定义性能度量，比如器件对其端子施加的电流/电压关系。对特定种类的器件的性能度量进行定义往往有若干种不同的模型可供使用。例如，有大量模型可用于描述金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，有些是针对快速计算而设计的而其他一些则是针对更好的精确性以及针对将特定的半导体效应考虑在内而设计的。通常，模型要求用户指定应用于该模型所表示的所有晶体管的若干个全局参数的取值，并且可选地还允许用户设定将应用于仅一个特定晶体管实例的若干个实例参数的取值。一些模型基于要由用户明确输入的参数值，比如VTO和ION，但是大多数都基于诸如沟道长度和宽度之类的晶体管版图特性。

[0060] SPICE电路仿真器可以执行若干类型的电路分析。每种类型的电路分析在给定来自一个或多个电路器件(比如时变电压或电流源)的电激励的情况下对一个或多个节点处电路的电特性进行计算。分析类型包括但不限于：

[0061] 非线性DC分析：计算DC转移曲线。

[0062] 非线性瞬态分析：计算当施加大信号时根据时间的电压及电流。

[0063] 线性AC分析：计算根据频率的输出。生成波特图(bode plot)。

[0064] 噪声分析：计算噪声特性。

[0065] 敏感性分析：计算一个或多个电特性对一个或多个输入中变化的敏感性。

[0066] 失真分析：计算一个或多个节点处相对于一个或多个输入处信号的失真特性。

[0067] 傅里叶分析：计算并标绘一个或多个节点处的频谱。

[0068] 技术型计算机辅助设计(TCAD)模型经常用于在单个的晶体管级上对集成电路器件的行为进行建模。在该级上表征的行为可被反馈用于改进电路版图或者制造工艺，或者它们可以用于推导器件的电路级参数(例如，SPICE参数)以供在宏观级上进行后续分析。TCAD分析早已能够将应力效应考虑在内，但仅仅是通过执行单个晶体管或者芯片的很小分段的3维有限元分析。然而，获得精确结果所需的计算时间将对此类分析的利用限于仅包含若干个晶体管的芯片版图的小区域。例如，执行TCAD分析以获得针对大于约12个晶体管或者大约2-3个扩散区的版图区域的合理精确的电路级参数尚不切实际。即使如此，获得合理准确的结果仍需要平均每个晶体管高达数小时的巨量CPU时间。即使计算能力会提高，但所需的计算时间仍会继续使这种方法对于芯片版图的任何大分段而言过度昂贵。

[0069] SPICE中经简化的晶体管模型被提供用于针对在其中完整有限元分析的精确性并不关键的情况大幅降低对电路进行仿真所必需的计算能力。简化模型正不断经历改进，所作的努力通常是在继续避免完整的有限元分析的同时改善仿真精确性。在R.A.Bianchi等人所著的“Accurate Modeling of Trench Isolation Induced Mechanical Stress Effects on MOSFET Electrical Performance”(IEEE IEDM Tech.Digest，pp.117 120(Dec.2002))和美国专利公布号2002/0173588(2003)中描述了一种已开发出的用于将对电子和空穴迁移率的应力效应考虑在内的简化模型，上述文献全都通过引用并入于此。该模型的具有一些附加拟合项以及参数的变体被包含在Berkeley BSIM标准模型修改版4.3.0中。参见通过引用并入于此的、可从http://www.device.eecs.berkeley.edu/ ～ bsim3/BSIM4/BSIM430/doc/BSIM430_Enhancement.pdf(the Length of Diffusion(LOD)model)获得的、由Xuemei(Jane)Xi等人所著的“BSIM4.3.0 Model，Enhancements and Improvements Relative to BSIM4.2.1”(University of California at Berkeley(2003))。还提出了其他的简化模型，比如在通过引用并入于此的于2005年12月1日提交的标题为“Analysis Of Stress Impact On Transistor Performance”的美国专利申请号为11/291,294律师案号为SYNP 0693-1中所描述的模型。

[0070] 伴随SPICE的各种实现方式而原生地提供了大量的晶体管模型。此外，大多数半导体制造承包商，比如TSMC，为它们的客户提供包含用于在不同情况下使用的数百种或者数千种不同的SPICE晶体管模型的“技术文件”。像SPICE程序本身那样，该技术文件存储在计算机可读介质中，以供以该形式交付给客户。备选地或者附加地，该技术文件可以以电子方式传输给客户，客户继而将其存储在它们自己的计算机可读介质上。如本文中所使用的，计算机可读介质是在其上可以存储信息并由计算机系统读取的介质。示例包括软盘、硬盘驱动器、RAM、CD、DVD、闪存、USB驱动器等。计算机可读介质可以以编码格式存储信息，其被解码用于在特定数据处理系统中的实际使用。在本文中所使用的术语“单个计算机可读介质”还可以包括不止一个物理项，诸如多个CD-ROM或者RAM的多个区段，或者若干种不同种类介质的组合。

[0071] 现有SPICE晶体管模型并未明确地将源自TSV的应力考虑在内。然而，有可能使用TVS未认知(TVS-unaware)晶体管模型，其器件实例参数中的一个或多个基于特定晶体管中由TSV引起的应力而被适当地修改。许多晶体管模型将它们的输入参数分成：“全局”参数，适用于所调用的模型所针对的所有晶体管；以及“实例”参数，仅适用于一个或几个特定的指定晶体管。对于一些种类的模型，实例参数可以完全地凌驾于对应的全局参数之上。亦即，如果针对特定晶体管指定了实例参数值，则模式使用该实例参数值代替对应的全局参数的值来执行其计算。对于其他一些种类的模型，实例参数可能仅仅调整对应的全局参数。亦即，如果针对特定晶体管指定了实例调整参数值，则模型使用由针对实例参数指定的值进行调整的对应全局参数值来执行其计算。对于各种模型中的各种参数而言，调整可以是加法性的、乘法性的或者以某种其他形式施加。例如，实例调整参数DELVTO是加法性的(添加至全局参数VTO(零偏置阈值电压))，而实例调整参数MULU0则是乘法性的(全局参数U0(零偏置表面迁移率系数)的倍数)。

[0072] 因此，在本发明的一个方面中，创建估算TSV周围的三维应力分布的资源。可以使用制造工艺流程的TCAD仿真来估算每个点处的应力。该资源在机器可读介质上以表格形式或者公式形式存储应力分布。可以随后查询该资源以确定在靠近TSV的每个晶体管的沟道中由TSV引起的应力，并且继而可以使用公知的压电电阻公式将应力转换成针对该晶体管的所需器件实例参数。例如，如果资源在TSV附近的每个特定点处指定三个应力分量σxx、σyy和σzz，则可以随后根据以下公式计算针对位于该特定点处的特定晶体管的器件实例参数μstressed/μunstressed：

[0073] μstressed/μunstressed＝1+pxσxx+pyσyy+pzσzz，

[0074] 其中μstressed是半导体中的在应力(σxx、σyy和σzz)下的载流子迁移率，μunstressed是在无应力半导体中的载流子迁移率，并且px、py和pz是针对特定半导体类型、特定晶体管的载流子类型(空穴或电子)以及特定晶体管的沟道表面的晶体取向和电流方向的压电系数。

[0075] 备选地，一旦估算了TSV周围的应力分布，则可以先行计算对器件实例参数值的转换并将其存储在资源中。在这种情况下，该资源应当不仅根据晶体管相对于TSV的位置而是还根据晶体管类型(p型沟道或n型沟道)、相对于TSV的取向以及任何其他所期望的参数(诸如特定晶体管的沟道表面的晶体取向以及电流方向)来报告器件实例参数值。

[0076] 在又一备选中，使用制造工艺来制造实际的测试结构，并且对它们的电性质进行测量。在统计归约后，使用曲线拟合或者其他数值建模技术来表达针对位于TSV附近每个点处的晶体管的所需器件实例参数值。再一次，资源根据晶体管相对于TSV的位置、晶体管类型(p型沟道或n型沟道)、相对于TSV的取向等等来报告器件实例参数值，并将关系存储在数据库中或者以公式形式存储在机器可读介质上。

[0077] 考虑TSV接近性的版图的修改

[0078] 可以迭代地修改包括靠近TSV的晶体管的电路或者版图，以便更好地实现所设计的特性。图7为图示在实现本发明的一些方面中涉及的步骤100和112-124(图1)的各部分的流程图。这些步骤中的大多数步骤可以在软件的控制下由计算机系统执行。像在此的所有流程图的情况那样，应当理解图7中的许多步骤可以结合起来，并行地执行或者以不同顺序执行，而不影响所实现的功能。在大致与图1中的步骤100和112-120对应的步骤710中，设计者指定电路设计。如本文中所使用的，“集成电路设计”是在从VHDL综合之后以及在版图之前的晶体管级设计。设计者可以通过在晶体管级上指定集成电路设计，或者通过在更高的级上指定集成电路设计并且通过一个或多个子步骤将其手动地或自动地(例如，通过计算机)转换成晶体管级，来“指定”集成电路设计。此外，本文中所使用的术语“电路”无需为“完整”电路；电路部分就足以构成本文所使用的术语“电路”。

[0079] 出于本发明一些方面的目的，在步骤710中的集成电路设计中，设计者已经(明确地或者隐含地)指定了针对每个晶体管所期望的沟道长度/宽度(L/W)比率。由于在典型的集成电路技术中大多数晶体管沟道长度都相同，因此实际上对L/W的指定还是对每个晶体管的沟道宽度对于每个其他晶体管的沟道宽度所具有的比率的指定。在L/W比率的选择中考虑到许多因素，其中之一是处于导通状态中的晶体管的最低要求的运载电流的能力Ion。特别是，已知在不考虑应力时，晶体管的Ion大致与其沟道宽度成比例。亦即，一个晶体管的Ion对第二晶体管的Ion的比率大致等于它们的沟道宽度的比率。因此如果要求一个晶体管向下游电路供应的电流是要求第二晶体管供应的电流的2倍，则第一晶体管将被指定2倍于第二晶体管的沟道宽度。基于该原理，可以根据指定给集成电路设计中不同晶体管的相对沟道宽度确定设计者针对这些晶体管所想要的Ion比率。通常，设计在文件或数据库中表示，并且存储在计算机系统可以访问的计算机可读介质上。数据库包括“网表”，其为电路设计中所用的所有器件以及它们之间的互连的列表。对于许多晶体管而言，该网表还指定要在SPICE仿真中使用的晶体管模型，以及针对每个晶体管的任何器件实例参数值。器件实例参数值伴随其他事项指示出L/W，但是不指示任何由TSV引起的晶体管性能变化。

[0080] 在步骤712中，电路设计经历“放置”以及可选地还经历“布线”，从而产生“版图”。步骤712大致对应于步骤122(图1)的部分，并且在软件控制下由计算机系统执行。如本文中所使用的，“版图”限定了一组掩模，当这组掩模在制造工艺中应用时，一同限定集成电路器件的物理特征。这些特征可以包括但不限于晶体管源极、漏极以及沟道区域、扩散区域、STI区域、TSV等，并且这些特征一同限定电路结构，比如在集成电路设计中所指定的晶体管。如在本文中所使用的那样，由“版图”限定的术语掩模可以(并且通常会)在它们被定型用于生产之前经历一个或多个后处理步骤，比如步骤126-130(图1)。虽然版图通常针对所有制造工艺步骤限定掩模，但是应当明白，对于本发明的一些方面，仅需将集成电路设计编译到版图限定比所有这些掩模更少的掩模的地步。例如，对于一些方面而言，版图尚不需要限定针对所谓“后端”制造步骤(比如布线层和过孔层的形成)的掩模。版图通常在另一标准格式文件或数据库中表示，例如使用标准GDSII格式，并且存储在计算机可读介质上。
版图文件指定芯片设计的各层上的各个元件(包括晶体管特征和TSV)的几何结构(2维形状、尺寸、位置和取向)，但不限于此。

[0081] 在步骤714中，以下文所描述的方式由计算机系统执行TSV-认知电路仿真。计算电路的期望电特性，并且在步骤718中计算机系统确定电路或电路分段的电特性是否匹配目标值。如果不匹配，则可以修改版图(步骤720)或者可以修改电路设计本身(步骤721)。如果要在步骤720中修改版图，则有若干种不同的技术可用于此，以处置性能参数的应力修改。在一种实施方式中，这些修改可以由设计者手动地进行，而在另一实施方式中，它们可以在软件控制下由计算机自动地完成。即使是在手动完成的情况中，通常设计者使用计算机来执行修改。在一方面，可以将晶体管移动到相对于TSV的不同位置。例如，其可以被移动到距TSV更大或更小的距离，或者移动到相对于TSV的不同角位置。在另一方面，可以旋转晶体管以使其纵向维度被定向为与TSV相切，或者其可以如图6所示被简单地旋转90度。在又一示例中，可以调整晶体管沟道宽度，以更好地匹配设计者想要的强度比率。例如，如果在版图中第一晶体管的沟道宽度大约为第二晶体管的沟道宽度的3倍，则可以假设设计者想要使第一晶体管的Ion是第二晶体管的Ion的3倍。这种3∶1的强度比率在此称为目标比率，并且在将应力效应考虑在内之前，在版图上造成3∶1的沟道宽度比率。然而，一旦考虑到由TSV引起的应力效应，则在步骤714中的分析可能指示出实际的强度比率显著不同于3∶1。因此，在步骤720中，设计者或者计算机系统可以增大晶体管中一个的沟道宽度(即，扩散宽度)，或者减小另一个的沟道宽度，或者二者相结合，以实现3∶1的目标强度比率。

[0082] 注意，在最后提到的版图修改技术中，仅仅修改所讨论的特定晶体管的沟道宽度往往是不够的。增大的沟道宽度还导致增大的电容，这往往要求增强上游驱动电路以作出适应。另一方面，减小的沟道宽度减弱了晶体管的驱动能力，这可能要求对下游电路的调整。因此，在做出版图修改后，建议针对受影响的晶体管计算新的SPICE模型参数并且重新运行电路仿真，以确保电路仍将按预期工作。

[0083] 如果修改了版图(步骤720)，则过程返回到步骤714以进行经修改版图的新的TSV认知仿真。如果修改了电路设计本身(步骤721)，则过程返回到步骤721以对电路设计或者其经修改的部分再次构图。另一方面，如果在步骤718中确定电路行为可以接受，则在一种实施方式中，可以考虑该确定以构成整个过程的输出。该输出优选地用于批准根据该版图的掩模组以及随后的实际器件的制造(步骤728)，并且过程的输出是掩模组或者实际器件。制造步骤728包括图1中EDA过程的后续步骤，比如分析及提取步骤124等。如本文中所使用的，针对由TSV引起的应力效应而修改的版图有时在此被称为是“根据”单独的步骤712、714、718、720和721中的每一个而形成的。

[0084] 图8为图7中TSV认知仿真步骤714的细节。在步骤810中，通过电路中或者电路的分段中的所有晶体管执行循环。这可以是全面得多的循环的一部分，除用于TSV建模之外还用于出于许多其他目的对网表进行反向标注。在步骤812中，确定晶体管是否位于到TSV的阈值距离内。如果不是，则循环进行到电路中的下一晶体管(或者进行到循环中对于理解本发明而言并不重要的其他步骤)。步骤812中的阈值距离可以预定义，比如10微米或20微米，并且针对p型沟道晶体管的阈值距离可以大于针对n型沟道晶体管的阈值距离。阈值距离还可以根据诸如相对于TSV的角位置之类的其他特征而定。步骤812在图8中以虚线示出，这是因为在一种实施方式中不执行距离测试并且所有晶体管经历随后的步骤。

[0085] 如果当前晶体管位于到TSV的阈值距离内，则在步骤814中确定针对当前晶体管的TSV认知器件实例参数值。这些参数可以包括如上所述的MULU0和/或DELVTO，但不限于此。注意，在该步骤中还可将对器件实例参数值的除因TSV的接近性而造成的应力以外的其他影响考虑在内。如本文中所使用的，“认知”也不排除其他一些影响。在步骤816中，用刚确定的TSV认知器件实例参数值来反向标注针对当前晶体管的网表条目，并且过程返回到循环步骤810以考虑下一晶体管。

[0086] 在循环完成并且已考虑电路或电路的期望分段中的所有晶体管并根据需要反向标注之后，继而在步骤818中使用经反向标注的网表以及某版本的SPICE或其他电路仿真器对电路进行仿真。

[0087] 根据何种TSV引发应力资源在特定实施方式中可用而不同地执行对针对特定晶体管的TSV认知器件实例参数值进行确定的步骤814。在其中资源根据晶体管相对于TSV的位置(以及可选的其他选择因素)报告器件实例参数值的实施方式中，该步骤814只涉及查找针对当前晶体管的选择因素，将它们提供给资源，以及接收由资源所报告的器件实例参数。备选地，在其中资源仅报告晶体管相对于TSV的每个位置上的二维或三维应力向量的实施方式中，可以使用图9的过程来确定针对特定晶体管的TSV认知器件实例参数值。

[0088] 参照图9，在步骤910中，首先确定在当前晶体管的沟道中的应力向量是什么。这当然取决于晶体管和TSV的位置、取向和其他几何特征。这些因素从版图文件912获得。继而对TSV引发应力资源做出参考，以确定在晶体管沟道中或者在沟道内的多点处的TSV引发的应力向量。

[0089] 在步骤914中，将沟道中的应力转换成器件实例参数。优选地但并非必要地，使用通过引用并入于此的于2005年12月1日提交的标题为“Analysis of Stress Impact on Transistor Performance”的美国专利申请号11/291,294(案卷号SYNP 0693-1)中所描述的技术来完成转换。这些技术成为优选是因为可以使它们在多版图修改迭代中以足够的速度并且以足够的精确性对大版图区域中的晶体管进行分析。大体而言，该技术涉及首先针对要分析的每个晶体管在该晶体管的沟道中选择若干个采样点。继而对每个采样点处的应力向量进行近似(或者其已从步骤910中获知)。这些应力向量不仅可以将由TSV引起的应力考虑在内，而且还可以将来自其他来源的应力考虑在内。根据应力向量确定对所关注的晶体管特性的影响，比如在特定采样点处的迁移率由应力引起的变化。继而在沟道中所有采样点处对这些特性的值取平均以对整个沟道的平均应力调整值做出近似，并继而变换成用作器件实例参数所需的任何形式。

[0090] TSV宏单元

[0091] 还可以预先设计包含与TSV靠近的晶体管的电路或版图并将其作为宏单元(如本文中所使用的，可以是标准单元)提供给设计者。集成电路设计者对已针对特定种类电路(诸如，逻辑门、较大的逻辑功能、存储器以及甚至整个处理器或系统)设计的宏单元加以利用是很常见的。这些宏单元被提供在库中，该库可以获得自诸如代工厂、ASIC公司、半导体公司、第三方IP提供商以及甚至EDA公司之类的多种来源，并且由设计者在设计更大的电路时使用。每个宏单元通常包含下列信息，诸如：用于示意图的图形符号；用于如Verilog之类硬件描述语言的文本；对所包含的电路中的器件、它们之间的互连以及输入及输出节点做出描述的网表；以诸如GDSII之类的一种或多种几何描述语言的电路的版图(物理表示)；供放置及布线系统使用的所包含的几何结构的摘要；设计规则检查组；供逻辑仿真器和电路仿真器使用的仿真模型；等等。一些库可以包括针对每个宏单元的较少信息，而其他一些库则可以包含较多信息。在一些库中，在单独的文件中提供条目，而在其他一些库中条目则被结合在单个文件中，或者被结合进包含针对多个不同宏单元的条目的一个文件中。在所有情况中，文件存储并分布在计算机可读介质上，或者以电子形式送达用户并由用户存储在计算机可读介质上。宏单元库往往包含同一逻辑功能在面积、速度和/或功耗上有所不同的多个版本，以便允许设计者或者自动化工具具有在这些特性之间进行折衷的选项。宏单元库还可以被认为是宏单元的数据库。本文中所使用的术语“数据库”并不一定意味着任何单一结构。例如，2个或更多个单独的数据库在被一并考虑时仍然构成“数据库”，如该术语在本文中所使用的那样。就此而言，定义每个单个宏单元的条目也可以被认为是“数据库”。

[0092] 在集成电路的设计期间，设计者通常根据宏单元包含系统的多大部分而在图1的步骤112、114或116中并入宏单元。其继而顺流而沿着设计流程的剩余部分执行并且在步骤118-126中的每个步骤中被引用。

[0093] 由于在给定晶体管相对于TSV的位置、类型和取向的情况下，可以预先针对特定制造工艺表征由TSV引起的应力对靠近TSV放置的晶体管的影响，因此本发明的一个方面为在单个宏单元中一同包括晶体管和TSV。图10A、图10B和图10C(统称图10)图示了2x输入缓冲器的示例中的某些信息，该2x输入缓冲器可以用于缓冲来自TSV 1008的、用于驱动3D集成器件的特定晶片级上的电路的输入信号。通常许多此类缓冲器并联连接，但是为描述简洁起见而仅在此示出了2x缓冲器。

[0094] 图10A图示了宏单元的电路符号，而图10B是宏单元的晶体管级示图。如在图10B中可见，宏单元包括三个P型沟道晶体管T1010P、T1012P和T1014P以及三个N型沟道晶体管T1010N、T1012N和T1014N。TSV 1008连接至晶体管T1010P和T1010N二者的栅极。晶体管T1010P和T1010N的漏极连接在一起并且连接至晶体管T1012P、T1012N、T1014P和T1014N的栅极。晶体管T1012P、T1012N、T1014P和T1014N的漏极全都连接在一起并且形成2x缓冲器宏单元的输出端。三个P型沟道晶体管T1010P、T1012P和T1014P的源极全都连接至POWER导体1024，并且三个N型沟道晶体管T1010N、T1012N和T1014N的源极全都连接至GROUND导体1026。

[0095] 图10C图示了宏单元的版图。(在此的所有版图示图均应被认为是图示在使用版图制成的掩模组上以及在使用版图制成的集成电路器件上存在的特征。)所有的P型沟道晶体管T1010P、T1012P和T1014P都位于P型扩散区1020中，而所有的N型沟道晶体管T1010N、T1012N和T1014N都位于N型扩散1022中。晶体管全都定向成与图中所示的x轴平行，其在图10的实施方式中处于距TSV1008的<110>方向(标准方向)上。然而，如先前所说明，如果2x缓冲器的晶体管过于靠近TSV 1008，则在晶体管的沟道中所引起的应力可能显著改变迁移率。尽管如此，在图10的宏单元中晶体管位于使晶体管沟道载流子迁移率改变5％以上的充分靠近TSV 1008之处。因为还向宏单元提供以将每个晶体管到TSV的距离考虑在内的方式限定电路参数的仿真模型的事实而可能做到这一点。优选地，其还将每个晶体管距x轴的角位移考虑在内，并且优选地还将每个晶体管相对于x轴的取向考虑在内。通过这样的表征，即使2x缓冲器的晶体管位于远比先前被认为是明智的情况更加靠近TSV 1008之处，仍然能够将宏单元用在更大的电路设计中。

[0096] 在图10C中，所有的P型沟道晶体管T1010P、T1012P和T1014P都沿x轴放置并且与x轴纵向地定向。如先前所说明的，可以通过将P型沟道晶体管移动到y轴来提高它们的性能。这在图11的宏单元版图中示出。在图11的实施方式中，所有的P型沟道晶体管现在都定向成与TSV 1008相切，并且被放置在使耦合到沟道中的由TSV引起的压缩应力为最大值的对x轴的角位移处。可以看到，N型沟道晶体管T1010N、T1012N和T1014N也已经被移动到不是最佳的位置和取向，但是如前所述，N型沟道晶体管对由附近TSV所引起的应力的敏感性要小得多。

[0097] 还如先前所说明的，可以备选地通过就地旋转P型沟道晶体管以使它们定向成与TSV 1008相切而提高它们的性能。这在图12的宏单元版图中示出。另外如图13的宏单元版图中所示，缓冲器电路可以被放置在距x轴的任何角位移处，并且优选地被定向成相切(或者“基本上”相切)。

[0098] 计算机系统

[0099] 图14是可以用于实现包含本发明各方面的软件的计算机系统1410的简化框图。计算机系统1410通常包括处理器子系统1414，该处理器子系统1414经由总线子系统1412与若干个外围设备进行通信。这些外围设备可以包括存储子系统1424(包括存储器子系统
1426和文件存储子系统1428)、用户接口输入设备1422、用户接口输出设备1420以及网络接口子系统1416。输入设备和输出设备允许用户与计算机系统1410进行交互。网络接口子系统1416提供通往外部网络的接口，其包括通往通信网络1418的接口，并且网络接口子系统1416经由通信网络1418耦合至其他计算机系统中相应接口设备。通信网络1418可以包括许多互连的计算机系统以及通信链路。这些通信链路可以是有线链路、光链路、无线链路或者用于信息通信的任何其他机制。虽然在一种实施方式中通信网络1418是因特网，但在其他一些实施方式中通信网络1418可以是任何合适的计算机网络。

[0100] 网络接口的物理硬件组件有时被称为网络接口卡(NIC)，但是它们并不必须具有卡的形式：例如，它们可以是直接安装在母板上的集成电路(IC)和连接器的形式，或者在单个集成电路上伴随计算机系统的其他组件一同制造的宏单元的形式。

[0101] 用户接口输入设备1422可以包括键盘、诸如鼠标、轨迹球、触摸板或者绘图板之类的指点设备、扫描仪、集成在显示器中的触摸屏、诸如语音识别系统、麦克风之类的音频输入设备以及其他类型的输入设备。总体而言，对术语“输入设备”的使用旨在包括用以向计算机系统1410中或者向计算机网络1418上输入信息的所有可能的设备类型和方式。

[0102] 用户接口输出设备1420可以包括显示器子系统、打印机、传真机或者非可视化显示器，比如音频输出设备。显示器子系统可以包括阴极射线管(CRT)、诸如液晶显示器(LCD)之类的平板设备、投影设备或者用于创建可视图像的一些其他机制。显示器子系统还可以比如经由音频输出设备提供非可视化显示。总体而言，对“输出设备”的使用旨在包括从计算机系统1410向用户或向另一机器或计算机系统输出信息的所有可能的设备类型和方式。

[0103] 存储子系统1424存储提供本发明某些方面的功能性的基本编程及数据架构。例如，实现图1以及图7至图9中电路仿真器和计算机实现步骤的功能的各种模块可以存储在存储系统1424中。这些软件模块一般由处理器子系统1414所执行。存储在存储子系统1424中的数据架构可以包括任何技术文件、宏单元库、版图文件以及本文所提及的任何其他数据库。注意，在一些实施方式中，这些中的一个或多个可以存储在其他位置但是可由计算机系统1410例如经由通信网络1418进行访问。

[0104] 存储器子系统1426通常包括若干个存储器，其包括用于在程序执行期间存储指令及数据的主随机访问存储器(RAM)1430，以及在其中存储固化指令的只读存储器(ROM)1432。文件存储子系统1428为程序及数据文件提供持久性存储，并且可以包括硬盘驱动器、软盘驱动器连同相关联的可移动介质、CD ROM驱动器、光驱动器或者可移动介质盒。实现本发明某些实施方式的功能的数据库和模块可能已被提供在诸如一个或多个CD-ROM之类的计算机可读介质上(或者可能已经由通信网络1418被传输至计算机系统1410)，并且可能由文件存储子系统1428所存储。主机存储器1426包含但不限于当由处理器子系统1414执行时使计算机系统如本文所描述那样工作或执行功能的计算机指令。如本文中所使用，被称为在“主机”或“计算机”中或“主机”或“计算机”上运行的过程和软件响应于主机存储器子系统1426中的计算机指令和数据而在处理器子系统1414上执行，该主机存储器子系统1426包括用于此类指令和数据的任何其他本地或远程存储。

[0105] 总线子系统1412提供用于让计算机系统1410的各种组件及子系统按照预期彼此进行通信的机制。虽然总线子系统1412被示意性地示为单一总线，但是总线子系统的备选实施方式可以使用多个总线。

[0106] 计算机系统1410本身可以是包括个人计算机、便携式计算机、工作站、计算机终端、网络计算机、电视机、大型机或者任何其他数据处理系统或用户设备在内的不同类型。由于计算机和网络的不断变化的性质，因此对图14中所描绘的计算机系统1410的描述旨在仅作为用于说明本发明优选实施方式目的的特定示例。计算机系统1410的比图14中所描绘的计算机系统具有更多或更少组件的许多其他配置都是可能的。

[0107] 如本文中所使用的，对信息项的“标识”并不一定要求对该信息项的直接指定。信息可以在字段中通过简单地经过一个或多个层次的间接迂回来引用实际信息，或者通过对一起足以用于确定实际信息项的不同信息的一个或多个项进行标识而“被标识”。此外，在此所使用的术语“指示”的意思与“标识”相同。

[0108] 并且如本文中所使用的，如果前驱值影响到给定值，则该给定值“响应”于该前驱值。如果存在中间处理元素、步骤或时段，则该给定值仍然可以“响应”于前驱值。如果中间处理元素或步骤结合了不止一个值，则处理元素或步骤的输出被认为是“响应”于每个值输入。如果给定值与前驱值相同，则这仅仅是一种简并情况，在其中给定值仍被认为是“响应”于前驱值。给定值对于另一值的“依赖性”以类似方式定义。

[0109] 已经出于说明及描述的目的而提供了本发明优选实施方式的前文描述。其并不旨在称为穷尽性或者将本发明限于所公开的精确形式。明显地，许多修改和变形对于本领域中从业人员都将是显而易见的。具体地但非限制性地而言，在本专利申请的背景技术部分中所描述、建议或者通过引用并入其中的任何及全部变形均明确地通过引用而并入本发明实施方式在此的描述之中。在此所描述的实施方式被选择及描述用以最好地解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域中技术人员能够针对各种实施方式并且伴随适合于所设想的特定用途的各种修改而理解本发明。本发明的范围旨在由以下权利要求及其等同条款所限定。