專利名稱：具有鐵電電容器的鐵電存儲(chǔ)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，并且尤其是涉及一種鐵電存儲(chǔ)器件，這種存儲(chǔ)器件通過(guò)利用鐵電材料作為電容器的電介質(zhì)而獲得的鐵電電容器作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。
眾所周知，由于用鐵電材料做成的電容器可用于檢測(cè)由電容器上施加的電壓所感應(yīng)的電荷的變化并且可以將檢測(cè)的值作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在其中，因此它被用作非易失性存儲(chǔ)器件。


圖1是一種常規(guī)的鐵電存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元的布線圖。在圖1中顯示出兩個(gè)存儲(chǔ)單元，其中每一個(gè)都有一個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管11和一個(gè)鐵電電容器12。
參見(jiàn)圖1，在一個(gè)存儲(chǔ)單元中，開(kāi)關(guān)晶體管11的柵極連接到控制開(kāi)關(guān)晶體管11的一條字線WL1上，它的源極連接到一條位線BL上，它的漏極連接到鐵電電容器12的一端(即存儲(chǔ)電極)。鐵電電容器12的另一端連接到一條板極線(plateline)PL上。在常規(guī)的DRAM中，在板極線PL上的電壓是線路輸入電壓的一半，即Vcc/2。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，在等待(備用)模式中，板極線PL和與存儲(chǔ)電極相對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)A的初始電壓分別維持Vcc/2。
然而，在這種等待模式中，節(jié)點(diǎn)A具有會(huì)引起漏電流的結(jié)電容和結(jié)電阻。漏電流使得節(jié)點(diǎn)A的電位逐漸降低。節(jié)點(diǎn)A的電位的降低使鐵電電容器12上產(chǎn)生電位差，從而導(dǎo)致其中存儲(chǔ)的電荷減少。為解決這一問(wèn)題，已有技術(shù)所用的方式是，預(yù)先由Vcc/2給位線BL充電，然后接通字線WL，使節(jié)點(diǎn)A的電位恢復(fù)到Vcc/2。不幸的是，已有技術(shù)存在這樣的缺點(diǎn)節(jié)點(diǎn)A處(電位)的持續(xù)小幅波動(dòng)會(huì)帶來(lái)存儲(chǔ)電荷的損耗。
圖2是顯示存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)的示意圖，該結(jié)構(gòu)已在韓國(guó)序列號(hào)為No.1997/051050的待審的申請(qǐng)中提出。
參見(jiàn)圖2，存儲(chǔ)單元包括第一開(kāi)關(guān)晶體管21，第一開(kāi)關(guān)晶體管21的柵極連接到一條正字線WL1上，它的源極和漏極分別連接在位線BL和節(jié)點(diǎn)A之間；一個(gè)鐵電電容器22，它連接在節(jié)點(diǎn)A和板極線PL之間；以及第二開(kāi)關(guān)晶體管23，第二開(kāi)關(guān)晶體管23的柵極連接到一條負(fù)字線WL1，它的源極和漏極分別連接到接點(diǎn)A和板極線PL。由于第一開(kāi)關(guān)晶體管21的柵極連接到正字線WL1上，而第二開(kāi)關(guān)晶體管23的柵極連接到有與正字線相反符號(hào)的負(fù)字線WL1上，那么這些晶體管是交替導(dǎo)通的。
即，在圖2所示的存儲(chǔ)單元中，加在板極線PL上的電壓，即Vcc/2，總是傳遞給節(jié)點(diǎn)B的，并且負(fù)字線WL1是在正字線WL1不啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)的，由此防止了鐵電電容器22上產(chǎn)生電位差。
然而，盡管對(duì)這種結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)單元的布局已采用了多種方式，但在鐵電電容器的陣列設(shè)置方面仍有許多缺點(diǎn)。
典型的是，電容器設(shè)置在用于器件或單元之間的分隔的元件隔離膜(場(chǎng)氧化膜)的頂部。這樣，在制作完鐵電電容器后就會(huì)導(dǎo)致實(shí)質(zhì)上增加的步驟。另外，節(jié)點(diǎn)B處電阻的存在妨礙了與板極線PL相同的電壓被傳遞到作為鐵電電容器的存儲(chǔ)電極的節(jié)點(diǎn)A，從而使鐵電電容器上產(chǎn)生微小的電位差。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種鐵電存儲(chǔ)器件，它能夠防止鐵電電容器上產(chǎn)生電位差，并且減少制作鐵電電容器時(shí)所用的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種鐵電存儲(chǔ)器件，它包括第一開(kāi)關(guān)晶體管，它的柵極連接到一條正字線上，它的源極和漏極分別連接在一條位線和第一節(jié)點(diǎn)之間；一個(gè)鐵電電容器，它連接在第一節(jié)點(diǎn)和一條板極線之間；第二開(kāi)關(guān)晶體管，它的柵極連接到一條負(fù)字線上，它的源極和漏極分別連接到第一節(jié)點(diǎn)和板極線；其中，第二開(kāi)關(guān)晶體管的源極和板極線相接觸處的第二節(jié)點(diǎn)是在一個(gè)有源區(qū)域上形成的，該區(qū)域位于兩條相鄰的負(fù)字線之間；鐵電電容器是在該有源區(qū)域上形成的。
從結(jié)合附圖給出的優(yōu)選實(shí)施例的以下說(shuō)明，本發(fā)明上述的和其它的目的和特征將變得更為清楚圖1是一種常規(guī)的鐵電存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元的線路圖，此圖只顯示了兩個(gè)存儲(chǔ)單元，它們中每一個(gè)都包括一個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管和一個(gè)鐵電電容器；圖2是顯示存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)的示意圖，這種結(jié)構(gòu)已提出(專利)申請(qǐng)；圖3是實(shí)現(xiàn)圖2的存儲(chǔ)單元的布局示意圖；圖4A到4D是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的鐵電存儲(chǔ)器件的布局示意圖5是沿圖4D中的線A-A’截取的剖視圖。
參見(jiàn)圖3，其中示出了實(shí)現(xiàn)圖2的存儲(chǔ)單元的布局示意圖。
如圖3所示，此圖示出了在一個(gè)有源區(qū)域、一條正字線WL，一條負(fù)字線WL和一個(gè)場(chǎng)氧化區(qū)域FOX之間的相對(duì)位置。在這種結(jié)構(gòu)中，兩條正字線和兩條負(fù)字線穿過(guò)場(chǎng)氧化區(qū)域FOX，它們相互平行地設(shè)置并且由有源區(qū)域所分隔，兩條正字線設(shè)置在兩條負(fù)字線之間。一個(gè)接觸到位線BL的節(jié)點(diǎn)C位于由兩條正字線和兩個(gè)場(chǎng)氧化區(qū)域FOX所圍繞的位置處，一個(gè)節(jié)點(diǎn)A位于由一條正字線WL、一負(fù)字線WL和兩個(gè)場(chǎng)氧化區(qū)域FOX所圍繞的位置處。一個(gè)節(jié)點(diǎn)B通過(guò)第二晶體管23將板極線PL的電壓傳遞到節(jié)點(diǎn)A，節(jié)點(diǎn)B設(shè)置在兩條相鄰負(fù)字線之間的有源區(qū)域上。
圖4A到4D是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的鐵電存儲(chǔ)器件的布局示意圖，它們顯示出在有源區(qū)域、正字線WL，負(fù)字線WL、場(chǎng)氧化區(qū)域FOX、位線BL、鐵電電容器和它們之間的連接線之間的相對(duì)位置。
在圖4A中，場(chǎng)氧化區(qū)域FOX、正字線WL和負(fù)字線WL之間的相對(duì)位置與前面結(jié)合圖3描述的相類似，因此這里省略其進(jìn)一步的說(shuō)明。
圖4B是設(shè)置在一個(gè)擴(kuò)展的有源區(qū)域上的鐵電電容器的詳細(xì)示意圖，該電容器具有一個(gè)底部電極和隨后形成的一個(gè)頂部電極。即，底部電極對(duì)應(yīng)于板極線PL。
圖4C是一個(gè)詳細(xì)的示意圖，它顯示出接觸到節(jié)點(diǎn)C的位線BL和一條金屬線M1。在圖4C中，金屬線M1的作用是作為節(jié)點(diǎn)A和鐵電電容器的頂部電極之間的連接線，同時(shí)位線BL的延伸方向與場(chǎng)氧化區(qū)域相同。
圖4D顯示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的鐵電存儲(chǔ)器件的完整布局。圖5是沿圖4D中的線A-A’截取的剖視圖。
在上述圖中，盡管節(jié)點(diǎn)B和板極線PL所接觸的部分沒(méi)有示出，但通過(guò)利用包括多個(gè)存儲(chǔ)單元的一個(gè)模塊的邊緣，即，通過(guò)在穿過(guò)多個(gè)存儲(chǔ)單元的板極線PL的末端實(shí)現(xiàn)鐵電電容器的頂部電極和節(jié)點(diǎn)A之間的連接，可以連接板極線PL和節(jié)點(diǎn)B。
需要指出的是，擴(kuò)展的有源區(qū)域是設(shè)置在兩條相鄰的負(fù)字線之間的，并且鐵電電容器是在擴(kuò)展的有源區(qū)域上形成的。
尤其是，由于節(jié)點(diǎn)B設(shè)置于一個(gè)相對(duì)寬闊的有源區(qū)域上，那么就有可能使節(jié)點(diǎn)B的電阻維持最小，由此精確地將與板極線PL相同的電壓傳遞到存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)A上。相應(yīng)地，本發(fā)明具備了防止鐵電電容器上產(chǎn)生電位差的能力。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于鐵電電容器是在一個(gè)平坦的有源區(qū)域上形成的，因此可以基本上減少了在制作鐵電電容器的過(guò)程中出現(xiàn)的底部臺(tái)階，從而使制作過(guò)程變得容易并可免除鐵電電容器形成后產(chǎn)生的附加步驟。
此外，由于板極線PL和節(jié)點(diǎn)B是相鄰設(shè)置的，那么就使得它們之間電容耦合增強(qiáng)，從而可以防止由于噪音導(dǎo)致在鐵電電容器上產(chǎn)生暫時(shí)的電位差。
如上所述，本發(fā)明提供了一種存儲(chǔ)單元，其中包含一個(gè)晶體管，晶體管用于補(bǔ)償由結(jié)漏電流(該漏電流產(chǎn)生于存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)處)所引起的電荷損失；本發(fā)明擴(kuò)展了一個(gè)有源區(qū)域，在此有源區(qū)域中一個(gè)節(jié)點(diǎn)A連接到晶體管的一端和一條板極線；并且本發(fā)明在擴(kuò)展的有源區(qū)域上形成了一個(gè)鐵電電容器，由此防止了鐵電電容器上產(chǎn)生不希望的電位差并使得制作半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的過(guò)程既容易又簡(jiǎn)單。
盡管為描述之用途已公開(kāi)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能理解，在不脫離所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以進(jìn)行多種修改、增設(shè)和替換。
權(quán)利要求
1．一種鐵電存儲(chǔ)器件，包括第一開(kāi)關(guān)晶體管，它的柵極連接到一條正字線，它的源極和漏極分別連接在一條位線和第一節(jié)點(diǎn)之間；一個(gè)鐵電電容器，它連接在第一節(jié)點(diǎn)和一條板極線之間；第二開(kāi)關(guān)晶體管，它的柵極連接到一條負(fù)字線，它的源極和漏極分別連接到第一節(jié)點(diǎn)和板極線；其中，第二開(kāi)關(guān)晶體管的源極和板極線相接觸處的第二節(jié)點(diǎn)是在一個(gè)有源區(qū)域上形成的，該區(qū)域位于兩條相鄰的負(fù)字線之間；并且鐵電電容器是在有源區(qū)域上形成的。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的鐵電存儲(chǔ)器件，其中，有源區(qū)域是寬范圍地形成的，以防止產(chǎn)生第二節(jié)點(diǎn)的電阻。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的鐵電存儲(chǔ)器件，其中，正字線和負(fù)字線是相互平行設(shè)置的，它們穿過(guò)一個(gè)場(chǎng)氧化區(qū)域，并且兩條正字線由兩條負(fù)字線所圍繞；而且位線接觸到有源區(qū)域，它由兩條正字線和兩個(gè)場(chǎng)氧化區(qū)域圍繞并穿過(guò)場(chǎng)氧化區(qū)域。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的鐵電存儲(chǔ)器件，其中，鐵電電容器通過(guò)一根連接線與有源區(qū)域接觸，此有源區(qū)域位于由正字線、負(fù)字線和兩個(gè)場(chǎng)氧化區(qū)域圍繞的一個(gè)部分上。
全文摘要
一種存儲(chǔ)器件包括:第一開(kāi)關(guān)晶體管,柵極連接到正字線,源極和漏極分別連接在位線和第一節(jié)點(diǎn)之間;鐵電電容器,連接在第一節(jié)點(diǎn)和板極線之間;第二開(kāi)關(guān)晶體管,柵極連接到負(fù)字線,源極和漏極分別連接到第一節(jié)點(diǎn)和板極線。第二開(kāi)關(guān)晶體管的源極和板極線接觸處的第二節(jié)點(diǎn)是在一個(gè)有源區(qū)域上形成的,該區(qū)域位于兩條相鄰的負(fù)字線之間;并且鐵電電容器是在有源區(qū)域上形成的。本發(fā)明防止了鐵電電容器上產(chǎn)生不希望的電位差并減少了制作電容器的過(guò)程中的步驟。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1310448SQ00120670
公開(kāi)日2001年8月29日 申請(qǐng)日期2000年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月28日
發(fā)明者金宰煥 申請(qǐng)人:現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社