DE19750895C2 - Halbleitereinrichtung mit Speicherzellen und Herstellungsverfahren derselben - Google Patents
Halbleitereinrichtung mit Speicherzellen und Herstellungsverfahren derselbenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitereinrichtung und ein Her
stellungsverfahren derselben. Speziell betrifft sie eine Halbleitereinrichtung
mit Speicherzellen und ein Herstellungsverfahren derselben.
Ein SRAM (statischer Direktzugriffsspeicher) ist als eine Art einer flüchti
gen Halbleitereinrichtung bekannt. In dem SRAM sind die Speicherzellen an
Kreuzungen zwischen Datenleitungen des komplementären Typs (Bitleitun
gen) und Wortleitungen, die in einer Matrixform (d. h. in Zeilen und Spalten)
angeordnet sind, angeordnet. Fig. 59 ist ein Ersatzschaltbild, das eine Spei
cherzelle in einem SRAM zeigt. Fig. 60 zeigt ein planares Layout der
Speicherzelle in dem SRAM. Mit Bezug zu Fig. 59 und 60 ist die Speicher
zelle des SRAM aus zwei Zugriffstransistoren A1 und A2, zwei Treibertran
sistoren D1 und D2 und zwei Lastelementen R1 und R2 hohen Widerstands
gebildet.
Die zwei Lastelemente R1 und R2 hohen Widerstandes und die zwei Treiber
transistoren D1 und D2 bilden eine Flip-Flop-Schaltung. Diese Flip-Flop-
Schaltung bildet zwei kreuzverbundene Speicherknoten N1 und N2. Die
Speicherknoten N1 und N2 weisen eine Bistabilität von High (N1) und Low
(N2) oder ein Bistabilität von Low (N1) und High (N2) auf. Dieser bistabile
Zustand wird solange gehalten, wie die Knoten mit einer vorbestimmten
Stromversorgungsspannung versorgt werden.
Einer der Source-/Drainbereiche von jedem der Zugriffstransistoren A1 und
A2 ist mit dem Speicherknoten N1 oder N2, der ein I/O-Anschluß der Flip-
Flop-Schaltung ist, verbunden. Der andere Source-/Drainbereich von jedem
der Zugriffstransistoren A1 und A2 ist mit der Bitleitung verbunden. Die
Gateelektroden der Zugriffstransistoren A1 und A2 sind mit der Wortleitung
verbunden. Die Wortleitung steuert das Einschalten/Ausschalten der Zu
griffstransistoren A1 und A2.
Ein Drainbereich von jedem der Treibertransistoren D1 und D2 ist mit einem
der Source-/Drainbereiche der Zugriffstransistoren A1 oder A2 verbunden.
Die Sourcebereiche der Treibertransistoren D1 und D2 sind mit einer GND-
Leitung (VEE-Leitung) verbunden. Die Gateelektrode des Treibertransistors
D1 ist mit dem Source-/Drainbereich des Zugriffstransistors A2 verbunden.
Die Gateelektrode des Treibertransistors D2 ist mit dem Source-/Drain
bereich des Zugriffstransistors A1 verbunden. Die Lastelemente R1 und R2
hohen Widerstandes sind mit dem entsprechenden Source-/Drainbereich der
Zugriffstransistoren A1 und A2 verbunden. Die Lastelemente R1 und R2 ho
hen Widerstands sind ebenfalls mit ihren anderen Enden mit einer Stromver
sorgungsleitung (Vcc-Leitung) verbunden.
Bei einem Betrieb zum Schreiben eines Datenwertes wird eine Wortleitung
(WL) derart ausgewählt, daß die Zugriffstransistoren A1 und A2 eingeschal
tet werden. Entsprechend mit einem gewünschten Logikwert wird eine Span
nung zwangsweise an das Bitleitungspaar angelegt, so daß die Flip-Flop-
Schaltung in einen der vorhergehenden bistabilen Zustände gesetzt wird.
Zum Lesen eines Datenwertes werden die Zugriffstransistoren A1 und A2
eingeschaltet. Die Potentiale an den Speicherknoten N1 und N2 werden zu
den Bitleitungen übertragen.
Heutzutage gibt es eine Tendenz, die durch die Speicherzellen in dem SRAM
belegte Fläche zum Reduzieren der Kosten zu reduzieren, wie es ebenfalls
bei anderen Einrichtungen gewünscht ist. Mit der Reduzierung der belegten
Fläche der Speicherzellen wird jedoch die Verschlechterung der Wider
standsfähigkeit gegen sog. Softerrors verfestigt. Der Softerror stellt das folgende
Phänomen dar. Es werden Elektronen-Loch-Paare durch einfallende Alpha
strahlen, die durch das Gehäusematerial hindurchgehen, und durch anderes
erzeugt und die Elektronen werden zu den Speicherknoten der Speicherzellen
hingezogen. Daher wird die Speicherinformation der Speicherzelle derart
invertiert, daß ein zufälliger Fehler auftritt. Dieser Fehler wird Softerror ge
nannt. So wie die durch die Speicherzelle belegte Fläche verringert wird,
wird die Speicherkapazität des Speicherknotenabschnittes in der Speicher
zelle verringert. Daher wird die Anzahl der Ladungen (Q = C × V), die in dem
Speicherknotenteil angesammelt werden können, ebenfalls verringert. Die
Reduzierung der angesammelten Ladungen in dem Speicherknotenabschnitt
resultiert in einer Schwierigkeit, daß es wahrscheinlicher ist, daß ein Softer
ror auftritt.
Fig. 61 zeigt ein planares Layout von polykristallinem Silizium und aktiven
Bereichen in einer ersten Ebene oder Schicht der Speicherzellen, die in Fig.
60 gezeigt sind. Fig. 62 ist ein planares Layout von polykristallinem Silizi
um in einer zweiten Ebene. Mit Bezug zu Fig. 61 und 62 werden zwei Spei
cherzellen gezeigt, die symmetrisch in Bezug zu einer Linie sind und die
entlang den Wortleitungen 105a und 105d angeordnet sind. Entsprechend
dem Layout der polykristallinen Siliziumschichten 111a-111f in der zweiten
Ebene weisen zwei Abschnitte 111a hohen Widerstandes von benachbarten
Speicherzellen jeweils ein Ende auf, das mit einer gemeinsamen Vcc-
Verbindung 111f verbunden ist. Daher ist ein Bereich, der durch die zwei
Abschnitte 111a hohen Widerstandes und die Vcc-Verbindung 111f umgeben
ist, an seinem einen Ende geschlossen und weist eine Sackgassenform auf.
Es ist bekannt, daß das Muster in der Sackgassenform eine solche Schwie
rigkeit erzeugt, daß ein Abschnitt eines Photoresists nahe dem geschlossenen
Ende nicht ohne Schwierigkeit genau bemustert werden kann.
Genauer verursacht ein Muster mit einem stark geänderten Abschnitt, wie
z. B. ein Muster, das an einem Ende geschlossen ist, eine Reduzierung der
Auflösung eines optischen Fokusiersystemes, da das optische Fokusiersystem
eine solche starke Änderung nicht übertragen kann. Wenn eine Bemusterung
derart durchgeführt wird, daß eine Form mit einem starkgeänderten Ab
schnitt, wie z. B. einem geschlossenen Abschnitt, erzeugt wird, weist daher
der bemusterte Abschnitt 111a hohen Widerstandes eine übermäßig große
Breite an einem Abschnitt, der ein stark geändertes Muster benötigt, auf, wie
in Fig. 62 gezeigt ist. Genauer weist, wie in Fig. 62 gezeigt ist, der Ab
schnitt 111a hohen Widerstandes nachteilig eine übermäßig große Breite
WHE nahe einem geschlossenen Ende auf, so daß ein ein Wider
standswert des Abschnittes 111a hohen Widerstandes sich verringert.
Zum Lösen dieser obigen Schwierigkeit muß der Abschnitt 111a hohen Wi
derstandes eine große Länge LHR aufweisen. Wenn der Abschnitt 111a hohen
Widerstandes eine große Länge LHR aufweist, weist der Speicherknotenab
schnitt 111c in der Speicherzelle der gleichen Größe eine kleinere Länge
LNODE auf. Als Ergebnis weist der Speicherknotenabschnitt 111c eine kleine
re planare Fläche auf und weist daher eine kleinere Kapazität auf. Die klei
nere Kapazität des Speicherknotenabschnittes 111e bedingt eine Schwierig
keit, daß es wahrscheinlich ist, daß der Softerror auftritt, wie schon be
schrieben wurde.
Bei dem Layout, das in Fig. 62 gezeigt ist, wird ein Abstand D1 zwischen
den Speicherknotenabschnitten 111c der benachbarten Speicherzellen benö
tigt und für diesen Zweck muß ein Abstand der Hälfte der minimal verarbeit
baren Größe oder mehr mit Bezug zu der Grenze zwischen den benachbarten
Speicherzellen eingehalten werden. Dies beschränkt einen zulässigen maxi
malen Wert der Breite WNODE des Speicherknotenabschnittes 111c. Dies ver
hindert ebenfalls ein einfaches Erhöhen der Kapazität des Speicheknotenab
schnittes 111c.
Entsprechend dem planaren Layout der Speicherzellen in dem SRAM, das in
Fig. 60 bis 62 gezeigt ist, ist es schwierig, eine große Fläche für den Spei
cherknotenabschnitt 111c vorzusehen, wie schon beschrieben wurde, und
folglich ist es schwierig, die Kapazität des Speicherknotenabschnittes 111c
zu erhöhen. Daher ist es schwierig, die Widerstandsfähigkeit gegen Soft
errors zu erhöhen, wenn die Größe der Speicherzelle reduziert wird.
Wenn zwei benachbarte Speicherzellen symmetrisch mit Bezug zu einer
Linie, wie in Fig. 61 gezeigt ist, angeordnet sind, muß ein geeigneter Ab
stand D3 zwischen den Gateelektroden 105e der zwei Treibertransistoren der
benachbarten Speicherzellen eingehalten werden. Als ein Ergebnis ist es
schwierig einen Raum zwischen den benachbarten Speicherzellen zu reduzie
ren.
Bei dem in Fig. 60 und 61 gezeigten planaren Layout sind der GND-Bereich
108d und eine Wortleitung 105d miteinander überlappend in einer Drauf
sicht. Aufgrund diesem ist eine große parasitäre Kapazität zwischen der
Wortleitung 105d und dem GND-Bereich 108d vorhanden, so daß eine große
RC-Verzögerung auf der Wortleitung 105d auftritt.
Aus der US 5,536,674 ist eine Halbleitereinrichtung mit Speicherzellen be
kannt, mit einer Erstverbindungsschicht, die auf einem Halbleitersubstrat
gebildet ist und einen Verbindungsabschnitt hohen Widerstandes und einen
Speicherknotenabschnitt aufweist, und einer Verbindungsschicht, die auf
dem Speicherknotenabschnitt mit einem dielektrischen Film dazwischen ge
bildet ist, bei der der Speicherknotenabschnitt der ersten Verbindungs
schicht, die Verbindungsschicht und der dielektrische Film ein kapazitives
Element des Speicherknotenabschnittes bilden, und die Mehrzahl von Spei
cherzellen das gleiche Layout aufweisen und zueinander in einer Richtung
einer Wortleitung benachbart sind.
Darüber hinaus ist aus J.R. Pfiester u. a., "A symmetric Vss cross-under bit
cell technology for 64 Mb SRAMs", IEEE IEDM 94, Seiten 623-626 (1994)
eine Halbleitereinrichtung mit Speicherzellen bekannt, die eine symmetri
sche SRAM-Zelle bilden.
Aus der US 4,849,801 ist eine Halbleitereinrichtung mit Speicherzellen be
kannt, bei der ein Kondensatorelement aus einem Speicherknotenabschnitt,
einer GND-Verbindungsschicht und einem dielektrischen Film gebildet ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Halbleitereinrichtung vorzusehen,
die eine Widerstandsfähigkeit gegen einen Softerror verbessern kann, sogar
wenn die Speicherzellen eine verringerte Größe aufweisen, dabei soll die
Speicherkapazität eines Speicherknotenabschnittes erhöht werden und eine
RC-Verzögerung auf einer Wortleitung verringert werden, ebenso soll ein
Herstellungsverfahren für eine derartige Halbleitereinrichtung angegeben
werden, das eine leichte Herstellung der Halbleitereinrichtung erlaubt, die
den Softerror unterdrücken kann, sogar wenn Speicherzellen einer induzier
ten Größe vorgesehen werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Halbleitereinrichtung mit den Merk
malen des Anspruchs 1 oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des An
spruchs 15.
Der Speicherknotenabschnitt der ersten Verbindungsschicht, die GND-
Verbindungsschicht und der dazwischen vorgesehene dielektrische Film bil
den das kapazitive Element des Speicherknotenabschnittes. Daher kann der
Speicherknotenabschnitt eine bemerkenswert erhöhte Kapazität aufweisen,
sogar wenn die Speicherzelle eine reduzierte Größe aufweist. Folglich kann
eine Widerstandsfähigkeit gegen einen Softerror deutlich erhöht werden, so
gar wenn die Speicherzelle eine reduzierte Größe aufweist. Da die erste Ver
bindungsschicht, die den Verbindungsabschnitt hohen Widerstandes und den
Speicherknotenabschnitt aufweist, symmetrisch um den Mittelpunkt der
Speicherzelle angeordnet ist, kann eine gute Balance zwischen dem linken
und dem rechten Inverter, die die Speicherzelle bilden, erhalten werden.
Folglich kann ein Datenwert stabil gespeichert und gehalten werden. Da die
Mehrzahl der Speicherzellen, die das gleiche Layout aufweisen, zueinander
in der Richtung der Wortleitung benachbart sind, weist ein Muster keine
Sackgassenform oder eine Form mit einem geschlossenen Ende auf und weist
eine kontinuierlich offene Form auf. Dies verhindert eine Schwierigkeit beim
Bemustern eines Photoresists im Gegensatz zu dem Fall des Bemusterns ei
nes Photoresists mit einer Sackgassenform. Daher kann das Bemustern akku
rat durchgeführt werden. Folglich kann ein solcher Nachteil verhindert wer
den, daß ein Abschnitt hohen Widerstandes einen übermäßig breiten Ab
schnitt aufweist und daher einen niedrigen Widerstandswert aufweist, in Ge
gensatz zu dem Fall eines Musters mit einer Sackgassenform. In dem Fall, in
dem eine Sackgassenform in dem Muster vorhanden ist, muß der Abschnitt
hohen Widerstandes eine große Länge zum Verhindern der Verringerung des
Widerstandswertes des Abschnittes hohen Widerstands aufweisen. Hier ist es
jedoch nicht notwendig, eine Länge des Abschnittes hohen Widerstandes zu
erhöhen, so daß es nicht notwendig ist, eine Länge des Speicherknotenab
schnittes, der mit dem Abschnitt hohen Widerstandes verbunden ist, zu redu
zieren. Daher kann eine Verringerung der Kapazität des Speicherknotenab
schnittes effektiv verhindert werden.
Durch Verwenden des ersten Kontaktloches mit dem Durchmesser, der grö
ßer ist als das Doppelte der Summe der Dicken der ersten Verbindungs
schicht und des dielektrischen Filmes sind der Speicherknotenabschnitt und
der dielektrische Film entlang der inneren Oberfläche des ersten Kontaktlo
ches derart vorgesehen, daß das kapazitive Element des Speicherknotens
entlang der inneren Seitenoberfläche des ersten Kontaktloches gebildet ist.
Folglich kann der Speicherknotenabschnitt eine bemerkenswert erhöhte Ka
pazität aufweisen. Durch Verwenden des ersten Kontaktloches mit dem
Durchmesser, der kleiner ist als das Doppelte der Summe der Dicken der er
sten Verbindungsschicht, des dielektrischen Filmes und der GND-
Verbindungsschicht, kann die GND-Verbindungsschicht derart gebildet sein,
daß sie das erste Kontaktloch mit der GND-Verbindungsschicht komplett
füllt. Dadurch kann die obere Oberfläche der GND-Verbindungsschicht eine
verbesserte Ebenheit aufweisen. Dies vereinfacht das Bemustern einer oberen
Schicht, die in einem späteren Schritt gebildet wird.
Aufgrund der Struktur der Halbleitereinrichtung von Anspruch 2, bei der der erste und der zweite
Dotierungsbereich, die den GND-Bereich bilden, unabhängig von dem UND-
Bereich in der benachbarten Speicherzelle gebildet sind, ist es möglich, ei
nen Fluß eines Spaltenstromes in der benachbarten Speicherzelle (d. h. einen
Strom, der durch die benachbarte Speicherzelle fließt) in dem ersten und
zweiten Dotierungsbereich zu verhindern. Daher ist es möglich, einen An
stieg des Potentials an dem GND-Bereich zu unterdrücken, so daß das Po
tential an dem GND-Bereiech stabilisiert werden kann.
Entsprechend der Struktur nach Anspruch 3 kann eine parasitäre Kapazität
zwischen der Wortleitung und dem ersten und dem zweiten Dotierungsbe
reich kleiner sein als die in der Struktur, die die Wortleitung überlappend
mit dem ersten und dem zweiten Dotierungsbereich in einem planaren Layout
aufweist. Daher kann eine RC-Verzögerung auf der Wortleitung reduziert
werden.
Nach Anspruch 6 kann die GND-Verbindungsschicht in dem zweitem Kon
taktloch derart gebildet werden, daß die GND-Verbindungsschicht das zweite
Kontaktloch komplett füllt. Dadurch kann die obere Oberfläche der GND-
Verbindungsschicht weiter geebnet werden. Dies vereinfacht die Bemuste
rung einer oberen Schicht, die später gebildet wird.
Entsprechend der Struktur nach Anspruch 7 kann die Kapazität des Speicher
knotenabschnittes durch Verwenden des dünnen elektrischen Filmes erhöht
werden und der dielektrische Film an dem anderen Abschnitt kann eine ver
besserte Funktion als ein Ätzstoppfilm aufgrund der erhöhten Dicke aufwei
sen. Somit kann der dicke Abschnitt des dielektrischen Filmes effektiv als
Ätzstopper dienen, wenn die auf dem dielektrischen Film gebildete GND-
Verbindungsschicht bemustert wird. Dadurch kann ein solcher Nachteil, daß
der dielektrische Film abgetragen wird und daß die erste Verbindungsschicht
aufgrund eines Überätzens in dem Prozeß der Bemusterung der GND-Ver
bindungsschicht gebrochen wird, effektiv verhindert werden.
Aufgrund der Struktur nach Anspruch 8 können nicht nur die obere Oberflä
che und die Seitenoberfläche des Speicherknotenabschnittes sondern kann
ebenfalls die untere Oberfläche davon als die Kapazität bzw. als der Konden
sator verwendet werden. Dies kann eine Kapazität des Speicherknotenab
schnittes erhöhen.
Entsprechend der Struktur nach Anspruch 10 ist die erste Verbindungs
schicht, die den Speicherknotenabschnitt aufweist, aus der Zweischicht
struktur, die die untere und obere Schicht aufweist, gebildet und die Seiten
endoberflächen der unteren und oberen Schicht sind mit der GND-Verbin
dungsschicht mit dielektrischen Film dazwischen bedeckt. Dadurch können
die Seitenendoberflächen der unteren und oberen Schicht der ersten Verbindungsschicht
als der Kondensator des Speicherknotenabschnittes verwendet
werden. Da die Oberflächenfläche des Speicherknotenabschnittes um eine
Größe entsprechend zu den Längen der Seitenendoberflächen der unteren und
oberen Schicht erhöht ist, kann der Speicherknoten eine weiter erhöhte Ka
pazität aufweisen. Dies erhöht die Widerstandsfähigkeit gegen Softerrors.
Entsprechend der Struktur nach Ansprüchen 11 bis 13 kann die dünne obere
Schicht den Widerstandswert des Verbindungsabschnittes hohen Widerstan
des erhöhen und die Kapazität des Speicherknotens kann aufgrund der
Seitenendoberflächen der dicken unteren Schicht und der dünnen oberen
Schicht erhöht werden. Entsprechend der Struktur nach Anspruch 14 können
die untere Schicht der ersten Verbindungsschicht und die Bitleitungszufüh
relektrode gleichzeitig durch Bemustern der einzelnen Schicht gebildet wer
den, so daß der Herstellungsprozeß vereinfacht werden kann.
Bei dem Herstellungsverfahren nach Anspruch 15 wird die GND-Ver
bindungsschicht auf der ersten Verbindungsschicht, die den Speicherknoten
abschnitt aufweist, mit dem dielektrischen Film dazwischen gebildet, wie
oben beschrieben wurde. Dadurch bilden der Speicherknotenabschnitt, die
GND-Verbindungsschicht und der dielektrische Film ein kapazitives Element
des Speicherknotenabschnittes. Daher kann die Kapazität des Speicherkno
tenabschnittes bemerkenswert erhöht werden. Da die erste Verbindungs
schicht symmetrisch um den Mittelpunkt der Speicherzelle angeordnet wird,
kann eine gute Balance zwischen dem linken und rechten Inverter, die die
Speicherzelle bilden, eingehalten werden. Folglich können die Speicher- und
Halteeigenschaften stabil sein. Da die Speicherzellen, die das gleiche Layout
aufweisen, in der Richtung der Wortleitung benachbart sind, weist ein damit
gebildetes Muster eine kontinuierlich offene Form auf. Dies vereinfacht die
Bemusterung eines Photoresists verglichen mit dem Fall der Bemusterung
eines Photoresists mit einer Sackgassenform. Folglich kann ein solcher
Nachteil, daß ein übermäßig breiter Abschnitt an einem Abschnitt hohen Wi
derstandes durch die Bemusterung gebildet wird, verhindert werden.
Durch Bilden der ersten GND-Verbindungsschicht vor dem Bilden des Kon
taktloches nach Anspruch 16 kann der erste GND-Film den dielektrischen
Film während dem Ätzen, das zum Entfernen eines natürlichen Oxidfilmes
auf der Oberfläche des Substrates nach dem Bilden des Kontaktloches durch
geführt wird, beschützen. Dadurch wird es möglich, eine Reduzierung der
Filmdicke des dielektrischen Filmes zu verhindern, die durch das Ätzen ver
ursacht werden kann, und daher kann die Kapazität des Speicherknotens
stabil sein.
Aufgrund des Herstellungsverfahrens nach Anspruch 17, bei der der erste und zweite Dotie
rungsbereich in jeder Speicherzelle unabhängig von dem ersten und zweiten
Dotierungsbereich in der benachbarten Speicherzelle gebildet ist, fließt ein
Strom nicht in den ersten und zweiten Dotierungsbereich der Speicherzelle
von der benachbarten Speicherzelle, so daß ein Anstieg des GND-Potentials
unterdrückt werden kann.
Es folgt die Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung anhand der
Figuren. Von den Figuren zeigen
Fig. 1 ein planares Layout einer Speicherzelle in einem SRAM entsprechend
einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2 ein Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100 in Fig. 1;
Fig. 3 ein planares Layout von 16 Speicherzellen, die jeweils die gleiche
Struktur wie die der ersten Ausführungsform, die in Fig. 1 und 2 ge
zeigt ist, aufweisen;
Fig. 4 ein planares Layout von 16 Speicherzellen, die jeweils die gleiche
Struktur wie die der ersten Ausführungsform, die in Fig. 1 und 2 ge
zeigt ist, aufweisen;
Fig. 5 ein planares Layout und speziell einen polykristallinen Siliziumfilm
und einen aktiven Bereich in einer ersten Ebene in einer Struktur, die
zwei Speicherzellen mit dem gleichen Layout, die jeweils die gleiche
Struktur, wie die in Fig. 1 und 2 gezeigte, aufweisen, aufweist;
Fig. 6 ein planares Layout und speziell einen polykristallinen Siliziumfilm in
einer zweiten Ebene in der Struktur, die zwei Speicherzellen mit dem
gleichen
Layout, die jeweils die gleiche Struktur, wie die in Fig. 1 und 2 ge
zeigte, aufweisen, aufweist;
Fig. 7 ein planares Layout und speziell einen Herstellungsprozeß der Speicher
zelle in dem SRAM der ersten Ausführungsform;
Fig. 8 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100 in Fig. 7;
Fig. 9 ein planares Layout und speziell einen Herstellungsprozeß der Speicher
zelle in dem SRAM der ersten Ausführungsform;
Fig. 10 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100 in Fig. 9,
Fig. 11 ein planares Layout und speziell einen Herstellungsprozeß der
Speicherzelle in dem SRAM der ersten Ausführungsform;
Fig. 12 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100 in
Fig. 11;
Fig. 13 ein planares Layout und speziell einen Herstellungsprozeß der
Speicherzelle in dem SRAM der ersten Ausführungsform;
Fig. 14 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100 in
Fig. 13,
Fig. 15 ein planares Layout und speziell einen Herstellungsprozeß der
Speicherzelle in dem SRAM der ersten Ausführungsform;
Fig. 16 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100 in
Fig. 13,
Fig. 17 ein planares Layout und speziell einen Herstellungsprozeß einer
Speicherzelle in einem SRAM einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 18 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100 in
Fig. 17;
Fig. 19 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100 in
Fig. 17;
Fig. 20 ein planares Layout der Speicherzelle in dem SRAM der zweiten
Ausführungsform;
Fig. 21 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100 in
Fig. 20;
Fig. 22 ein planares Layout und speziell einen Herstellungsprozeß einer
Speicherzelle in einem SRAM einer dritten Ausführungsform;
Fig. 23 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100 in
Fig. 22;
Fig. 24 ein planares Layout der Speicherzelle in dem SRAM der dritten
Ausführungsform;
Fig. 25 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100 in
Fig. 24;
Fig. 26 ein planares Layout und speziell einen Herstellungsprozeß einer
Speicherzelle in einem SRAM einer vierten Ausführungsform;
Fig. 27 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100 in
Fig. 26;
Fig. 28 ein planares Layout und speziell einen Herstellungsprozeß der
Speicherzelle in dem SRAM der vierten Ausführungsform;
Fig. 29 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100 in
Fig. 28;
Fig. 30 ein planares Layout der Speicherzelle in dem SRAM der vierten
Ausführungsform;
Fig. 31 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100 in
Fig. 30;
Fig. 32 ein planares Layout und speziell einen Herstellungsprozeß einer
Speicherzelle in einem SRAM einer fünften Ausführungsform;
Fig. 33 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100
in Fig. 32;
Fig. 34 ein planares Layout und speziell einen Herstellungsprozeß der
Speicherzelle in dem SRAM der fünften Ausführungsform;
Fig. 35 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100 in
Fig. 34;
Fig. 36 ein planares Layout der Speicherzelle in dem SRAM der fünften
Ausführungsform;
Fig. 37 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100 in
Fig. 36;
Fig. 38 ein planares Layout und speziell einen Herstellungsprozeß einer
Speicherzelle in einem SRAM einer sechsten Ausführungsform;
Fig. 39 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100
in Fig. 38;
Fig. 40 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100
in Fig. 38;
Fig. 41 ein planares Layout der Speicherzelle in dem SRAM der sechsten
Ausführungsform;
Fig. 42 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100 in
Fig. 41;
Fig. 43 ein planares Layout und speziell einen Herstellungsprozeß einer
Speicherzelle in einem SRAM einer siebten Ausführungsform;
Fig. 44 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100 in
Fig. 43;
Fig. 45 ein planares Layout der Speicherzelle in dem SRAM der siebten
Ausführungsform;
Fig. 46 einen Querschnitt der Speicherzelle der siebten Ausführungsform
der Linie 100-100 in Fig. 45;
Fig. 47 ein planares Layout und speziell einen Herstellungsprozeß einer
Speicherzelle in einer achten Ausführungsform;
Fig. 48 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100 in
Fig. 47;
Fig. 49 ein planares Layout und speziell einen Herstellungsprozeß der
Speicherzelle in einem SRAM der achten Ausführungsform;
Fig. 50 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100
in Fig. 49;
Fig. 51 ein planares Layout der Speicherzelle in dem SRAM der achten
Ausführungsform;
Fig. 52 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100 in
Fig. 51;
Fig. 53 ein planares Layout und speziell einen Herstellungsprozeß einer
Speicherzelle in einem SRAM einer neunten Ausführungsform;
Fig. 54 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100 in
Fig. 53;
Fig. 55 ein planares Layout und speziell einen Herstellungsprozeß der
Speicherzelle in dem SRAM der neunten Ausführungsform;
Fig. 56 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100
in Fig. 55;
Fig. 57 ein planares Layout der Speicherzelle in dem SRAM der neunten
Ausführungsform;
Fig. 58 einen Querschnitt der Speicherzelle entlang der Linie 100-100 in
Fig. 57;
Fig. 59 eine Ersatzschaltung, die eine Speicherzelle in einem der Anmelderin
bekannten SRAM zeigt;
Fig. 60 ein planares Layout, das einen polykristallinen Siliziumfilm und einen
aktiven Bereich in einer ersten Ebene der Speicherzelle in dem der
Anmelderin bekannten SRAM zeigt;
Fig. 61 ein planares Layout einer Struktur, bei der die in Fig. 60 gezeigten
der Anmelderin bekannten Speicherzellen symmetrisch in Bezug zu einer
Linie angeordnet sind; und
Fig. 62 ein planares Layout das einen polykristallinen Siliziumfilm in einer
zweiten Ebene in der Struktur, die die der Anmelderin bekannte
Speicherzellen, die symmetrisch bezüglich einer Linie angeordnet sind,
aufweist, zeigt.
Mit Bezug zu Fig. 1 und 2 wird eine Querschnittsstruktur einer Speicherzelle
in einem SRAM einer ersten Ausführungsform im folgenden beschrieben.
Es ist eine Speicherzelle mit einem P--Wannenbereich 4 an einer Oberfläche
eines N--Siliziumsubstrates 1 in der ersten Ausführungsform vorgesehen. Es ist
ein Feldisolierfilm 2 zur Elementtrennung in einem vorbestimmten Bereich
einer Oberfläche des P--Wannenbereiches gebildet. Es sind N+-Source-
/Drainbereiche 8a, 8b, 8c und 8d, die voneinander um einen vorbestimmten
Abstand angeordnet sind, in einem aktiven Bereich, der durch den Feldisolier
film 2 umgeben ist, gebildet. Es sind N--Source-/Drainbereiche 6, die zu den
entsprechenden Kanälen benachbart sind, nahe den Seiten der N+-Source-
/Drainbereiche 8a-8d gebildet. Die N--Source-/Drainbereiche 6 und die N+-
Source-/Drainbereiche 8a-8d bilden Source-/Drainbereiche einer LDD-Struktur
(schwachdotierter Drain).
Es ist eine Wortleitung 5a auf dem Kanalbereich, der zwischen den Source-
/Drainbereichen 8a und 8b angeordnet ist, mit einem Gateisolierfilm 30 da
zwischen gebildet. Eine Gateelektrode 5b eines Treibertransistors ist auf dem
Kanalbereich, der zwischen den N+-Source-/Drainbereichen 8b und 8c ange
ordnet ist, mit einem Gateisolierfilm 30 dazwischen gebildet. Es ist eine
Gateelektrode 5c eines Treibertransistors auf dem Kanalbereich, der zwischen
den N--Source-/Drainbereichen 8C und 8D angeordnet ist, mit einem Gateiso
lierfilm 30 dazwischen gebildet. Es ist eine Wortleitung 5d auf dem Feldisolierfilm
2 mit einem Gateisolierfilm 30 dazwischen gebildet. Es sind Seiten
wandoxidfilme 7 an Seitenoberflächen der Wortleitungen 5a und 5d sowie an
Seitenoberflächen der Gateelektroden 5b und 5c gebildet. Die gesamte Ober
fläche ist mit einem aus einem SiO2-Film gebildeten Zwischenschichtisolierfilm
9 bedeckt. Es sind Kontaktlöcher 13a, 10a und 10c in vorbestimmten Bereichen
des Zwischenschichtisolierfilmes 9 gebildet.
In dem Kontaktloch 13a ist eine Bitleitungskontaktanschlußfläche 14a, die in
Kontakt mit dem N+-Source-/Drainbereich 8a ist und das Kontaktloch 13a füllt,
gebildet. Entlang der inneren Seitenoberfläche des Kontaktloches 10a ist ein
Speicherknotenabschnitt 11c, der in Kontakt mit dem N+-Source-/Drainbereich
8b und der Gateelektrode 5b ist, gebildet. Es ist ein Abschnitt 11a hohen
Widerstandes kontinuierlich mit dem Speicherknotenabschnitt 11c gebildet. Es
sind Vcc-Verbindungsabschnitte 11e und 11f, die den Abschnitt 11a hohen
Widerstandes und den Speicherknotenabschnitt 11c fortsetzen, auf der oberen
Oberfläche des Zwischenschichtisolierfilmes 9 gebildet. Der Speicherknotenab
schnitt 11c, der Abschnitt 11a hohen Widerstandes und die Vcc-Verbindungs
abschnitte 11e und 11f sind aus einem einzelnen polykristallinen Siliziumfilm
mit einer Dicke von ungefähr 20,0 bis ungefähr 100,0 nm
gebildet.
Ein dielektrischer Film 12 ist über der oberen Oberfläche des Speicherknoten
abschnittes 11c, des Abschnittes 11a hohen Widerstandes und des Zwischen
schichtisolierfilmes 9 gebildet. Der dielektrische Film 12 ist aus zwei Schichten
gebildet, d. h. ein Siliziumnitridfilm (Si3N4) 12a und ein Siliziumoxidfilm (SiO2
oder SiON) 12b. Es ist eine GND-Verbindung 14b, die das Kontaktloch 10a
füllt und die einen Abschnitt aufweist, der in dem Kontaktloch 13c zum elek
trischen Kontakt mit dem N+-Source-/Drainbereich 8d angeordnet ist, gebildet.
Die Bitleitungskontaktanschlußfläche 14a und die GND-Verbindung 14b sind
durch Bemustern eines einzelnen polykristallinen Siliziumfilmes mit einer
Filmdicke von ungefähr 100,0 nm bis ungefähr 200,0 nm
gebildet.
Es ist ein Zwischenschichtisolierfilm 16 über der Bitleitungkontaktanschluß
fläche 14a, der GND-Verbindung 14b und dem dielektrischen Film 12 gebildet.
Es ist ein Bitleitungskontaktloch 17a in einem Bereich des Zwischenschichtiso
lierfilmes 16 gebildet, der oberhalb der Bitleitungskontaktanschlußfläche 14a
angeordnet ist. Eine Bitleitung 18a erstreckt sich entlang der oberen Ober
fläche des Zwischenschichtisolierfilmes 16. Die Bitleitung 18a weist einen Ab
schnitt auf, der in dem Bitleitungskontaktloch 17a angeordnet ist und der in
elektrischen Kontakt mit der Bitleitungskontaktanschlußfläche 14a ist. Die
Bitleitung 18a ist aus einer ersten Metallverbindung, die aus Aluminium oder
ähnlichem gebildet ist, gebildet. Obwohl Fig. 2 nur eine Bitleitung 18a zeigt,
sind aktuell zwei parallele, voneinander beabstandete Bitleitungen 18a und 18b
für eine Speicherzelle vorgesehen, wie in Fig. 1 gezeigt ist.
Wie oben beschrieben wurde, ist die Speicherzelle in dem SRAM der ersten
Ausführungsform mit dem Speicherknotenabschnitt 11c, der entlang der inne
ren Seitenoberfläche des Kontaktloches 10a gebildet ist, und ebenfalls mit dem
dielektrischen Film 12, der die Oberfläche des Speicherknotenabschnittes 11c
bedeckt, vorgesehen. Weiterhin bedeckt die GND-Verbindung 14b die Ober
fläche des dielektrischen Filmes 12, der in dem Kontaktloch 10a angeordnet ist.
Dadurch bilden der Speicherknotenabschnitt 11c, der dielektrische Film 12 und
die GND-Verbindung 14b den Kondensator, der entlang der inneren Sei
tenoberfläche des Kontaktloches 10a angeordnet ist. Als Ergebnis kann die
Kapazität des Speicherknotenabschnittes 11c bemerkenswert erhöht werden.
Folglich kann die Widerstandsfähigkeit gegen einen weichen Fehler bemer
kenswert erhöht werden, sogar wenn die Speicherzellengröße reduziert wird.
Entsprechend der Struktur der ersten Ausführungsform, wie in Fig. 3 und 4
gezeigt ist, sind die Mehrzahl von Speicherzellen, die die gleiche Anordnung
(Layout) aufweisen und die zueinander benachbart sind, entlang der Wortlei
tungen 5a und 5d angeordnet. Dies kann einen Effekt bewirken, der im folgen
den mit Bezug zu Fig. 5 und 6 beschrieben wird. Fig. 5 zeigt eine Anordnung
der Wortleitungen und Gateelektroden, die aus der polykristallinen Silizium
schicht der ersten Ebene gebildet sind. Fig. 6 zeigt eine Anordnung der
Speicherknotenabschnitte, der Abschnitte hohen Widerstandes und des Strom
versorgungsverbindungsabschnittes, die aus dem polykristallinen Silizium der
zweiten Ebene gebildet sind. Wie in Fig. 5 und 6 gezeigt ist, sind die Speicher
zellen, die das gleiche Layout aufweisen und die zueinander benachbart sind,
entlang der Wortleitungen 5a und 5d angeordnet. Dadurch weist das Muster
des polykristallinen Siliziums der zweiten Ebene kein geschlossenes Ende an
dem Abschnitt hohen Widerstandes auf sondern weist eine kontinuierlich offene
Form im Gegensatz zu dem in Fig. 61 und 62 gezeigten Stand der Technik auf.
Dies vereinfacht das Bemustern eines Photoresists im Gegensatz zu dem in Fig.
62 gezeigten Stand der Technik.
Genauer weist das Muster entsprechend der Anordnung der Speicherzellen der
ersten Ausführungsform, wie in Fig. 6 gezeigt ist, keine Sackgassenform auf
sondern weist eine kontinuierlich offene Form auf, so daß eine nachteilige
Verringerung der Auflösung verhindert werden kann. Folglich kann eine gute
Bemusterung durchgeführt werden. Folglich können der Abschnitt 11a hohen
Widerstandes sowie andere Abschnitte entsprechend dem Entwurf genau gebil
det werden, ohne nachteilhafte Verringerung des Widerstandwertes des Ab
schnittes hohen Widerstandes, wie schon in Verbindung mit Fig. 62 beschrieben
wurde. Folglich ist es möglich einen Speicherknotenabschnitt 11c einer größe
ren Fläche vorzusehen. Folglich kann die Verringerung der Kapazität des
Speicherknotenabschnittes effektiv verhindert werden.
In der oben erwähnten Ausführungsform sind, wie in Fig. 6 gezeigt ist, die
Speicherknotenabschnitte 11c und 11d sowie die Abschnitte 11a und 11b hohen
Widerstandes symmetrisch um den Mittelpunkt der Speicherzelle angeordnet,
so daß eine gute Balance zwischen einem linken und einem rechten Inverter,
die die Speicherzelle bilden, eingehalten wird. Dies kann die Speicher- und
Halteeigenschaften stabilisieren. In dieser Ausführungsform sind, wie in Fig. 6
gezeigt ist, die Speicherzellen des gleichen Layouts zueinander in der lateralen
Richtung benachbart, so daß ein Abstand D2 zwischen dem Speicherknotenab
schnitt 11c und dem Abschnitt 11b hohen Widerstands der benachbarten
Speicherzellen gleich der minimal verarbeitbaren bzw. herstellbaren Größe sein
kann. Es ist daher im Gegensatz zu dem in Fig. 62 gezeigten Stand der Technik
nicht notwendig, einen Zwischenraum zwischen den Speicherknotenabschnitten
111c der benachbarten Speicherzellen durch Beschränken der Länge WNODE des
Speicherknotenabschnittes 111b einzuhalten. Daher kann der in Fig. 6 gezeigte
Speicherknotenabschnitt 111c eine größe laterale Breite WNODE als der des in
Fig. 62 gezeigten Standes der Technik aufgrund der in Fig. 6 gezeigten Anord
nung aufweisen. Daher ist es möglich, eine Fläche des Speicherknotenabschnit
tes 11c zu erhöhen und daher kann die Kapazität des Speicherknotens erhöht
werden.
Aufgrund der planaren Anordnung des aktiven Bereiches 3 in der in Fig. 5 ge
zeigten ersten Ausführungsform kann der Treibertransistor den aktiven Bereich
einer großen Breite WD aufweisen. Dies erhöht die Stromflußrate des Treiber
transistors, so daß ein Konduktanzverhältnis (Stromverhältnis) zwischen dem
Treibertransistor und dem Zugriffstransistor, was ein sogenanntes
"Zellenverhältnis" ist, erhöht werden kann. Dadurch kann die Verstärkung des
Inverters groß sein und ein Übergangsabschnitt der Inverterausgabe kann einen
steilen bzw. hohen Gradienten aufweisen, so daß die Speicherzelle stabil arbei
ten kann.
Entsprechend dem in Fig. 6 gezeigten Layout wird der Speicheknotenabschnitt
11c in der Speicherzelle von dem Speicherknotenabschnitt 11d in der benach
barten Speicherzelle im Gegensatz zu der in Fig. 62 gezeigten Struktur ver
schoben. Daher liegen sich der Abschnitt des Speicherknotenabschnittes 11c in
der Speicherzelle und der Abschnitt des Speicherknotenabschnittes 11d in der
benachbarten Speicherzelle, die voneinander durch den minimalen Abstand
entfernt sind, über bzw. in einer reduzierten Fläche gegenüber. Folglich ist es
möglich, eine Wahrscheinlichkeit eines Kurzschlusses zwischen dem Speicher
knotenabschnitt 11c in der Speicherzelle und dem Speicherknotenabschnitt 11d
in der benachbarten Speicherzelle z. B. aufgrund von feinen Fremdpartikeln, die
eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen, oder aufgrund eines durch eines Ent
wicklungsfehlers eines Photoresists bedingten Bemusterungsfehlers zu reduzie
ren, und daher können diese Fehler verhindert werden.
In dieser Ausführungsform stellt die in Fig. 1 gezeigte GND-Verbindung 14b
eine Verbindung zwischen den longitudinal benachbarten Speicherzellen sowie
eine Verbindung zwischen den lateral benachbarten Speicherzellen her. Daher
kann das GND-Potential der Speicherzellen weiter stabilisiert werden, so daß
der Speicherzellenbetrieb stabilisiert werden kann.
In dieser Ausführungsform ist der N+-Source-/Drainbereich 8d, der den GND-
Bereich bildet, unabhängig in einer Speicherzelle gebildet, wie in Fig. 5 gezeigt
ist, und der GND-Bereich in der benachbarten Speicherzelle ist ebenfalls unab
hängig gebildet. Dadurch wird der GND-Bereich nicht gemeinsam durch die
benachbarten Speicherzellen verwendet, so daß der Spaltenstrom der benach
barten Speicherzelle (d. h. ein Strom, der durch die benachbarte Speicherzelle
fließt) nicht in den N+-Source-/Drainbereich 8d, der den GND-Bereich bildet,
fließt. Dadurch kann ein Anstieg des GND-Potentials effizient unterdrückt
werden, so daß das GND-Potential stabilisiert werden kann.
In dieser Ausführungsform weist, wie in Fig. 2 gezeigt ist, das Kontaktloch 10a
einen Durchmesser auf, der größer ist als das Doppelte der Summe der Dicke
des Speicherknotenabschnittes 11c und der Dicke des dielektrischen Filmes 12
und der kleiner ist als das Doppelte der Summe der Dicke des Speicherknoten
abschnittes 11c, der Dicke des dielektrischen Filmes 12 und der Dicke der
GND-Verbindungsschicht 14b. Aufgrund dieser Struktur, bei der der Durch
messer des Kontaktloches 10a größer ist als das Doppelte der Summe der
Dicken des Speicherknotenabschnittes 11c und des dielektrischen Filmes 12,
sind der Speicherknotenabschnitt 11c und der dielektrische Film 12 entlang der
inneren Seitenoberfläche des Kontaktloches 10a gebildet. Folglich kann der
Kondensator, der aus dem Speicherknotenabschnitt 11c, dem dielektrischen
Film 12 und der GND-Verbindung 14b gebildet ist, entlang der inneren
Seitenoberfläche des Kontaktloches 10a gebildet werden, so daß die Kapazität
des Speicherknotenabschnittes 11c bemerkenswert erhöht werden kann.
Weiterhin ist der Durchmesser des Kontaktloches 10a kleiner als das Doppelte
der Summe der Dicken des Speicherknotenabschnittes 11c, des dielektrischen
Filmes 12 und der GND-Verbindungsschicht 14b, so daß die GND-Verbindung
14b derart gebildet werden kann, daß das Kontaktloch 10a mit der GND-Ver
bindung 14b gefüllt wird. Dadurch kann die obere Oberfläche der GND-Ver
bindung 14b geebnet werden, was das Bemustern zum Bilden der oberen
Schicht der GND-Verbindung 14b vereinfacht.
Der Durchmesser des in Fig. 2 gezeigten Kontaktloches 13c ist bemerkenswert
kleiner als das Doppelte der Dicke der GND-Verbindung 14b. Dies erlaubt ein
Bilden der GND-Verbindung 14b, die das Kontaktloch 13c komplett füllt.
Folglich kann die obere Schicht leicht bemustert werden.
In dieser Ausführungsform überlappt die Wortleitung 5d nicht mit dem N+-
Source-/Drainbereich 8d, der den GND-Bereich bildet, in einem planaren Lay
out, wie in Fig. 2 und 5 gezeigt ist. Somit wird der Feldisolierfilm 2 nicht
unterhalb der Wortleitung 5b gebildet. Daher kann die parasitäre Kapazität der
Wortleitung 5d verglichen mit dem Fall, bei dem der N+-Source-/Drainbereich
8d unterhalb der Wortleitung 5d mit einem Gateisolierfilm dazwischen gebildet
ist, reduziert werden. Folglich kann eine RC-Verzögerung auf der Wortleitung
5d reduziert werden.
Es ist wünschenswert, daß der in Fig. 2 gezeigte Zwischenschichtisolierfilm 9,
der aus dem SiO2-Film gebildet ist, eine möglichst große Filmdicke aufweist.
Ein Anstieg der Filmdicke des Zwischenschichtisolierfilmes 9 resultiert in
einem Längenanstieg des Speicherknotenabschnittes 11c, der entlang der
Seitenoberfläche des Kontaktloches 10a gebildet ist, und folglich kann die
Kapazität des Speicherknotenabschnittes 11c erhöht werden.
Mit Bezug zu Fig. 7 bis 16 wird nun die Beschreibung eines Herstellungspro
zesses der Speicherzellen in dem SRAM der ersten Ausführungsform ange
geben. Fig. 8, 10, 12, 14 und 16 sind Querschnittsansichten entlang der Linie
100-100 in Fig. 7, 9, 11, 13 oder 15. Wie in Fig. 7 und 8 gezeigt ist, wird ein
Feldisolierfilm 2, der aus einem SiO2-Film gebildet ist und eine Filmdicke von
ungefähr 200,0 nm bis ungefähr 500,0 nm aufweist, auf dem N-
-Siliziumsubstrat 1 z. B. durch ein LOCOS-Verfahren (lokale Oxidation des
Siliziums) gebildet. Der Feldisolierfilm 2 wird durch selektive thermische Oxi
dation unter Verwendung des SiO2-Filmes (nicht gezeigt) als ein Anschluß
flächenfilm und des Si3N4-Filmes (nicht gezeigt), der darauf als eine Antioxita
tionsmaske abgeschieden ist, gebildet.
Danach werden der Anschlußflächenfilm und der Si3N4-Film derart entfernt,
daß der aktive Bereich 3 an der Oberfläche des N--Siliziumsubstrates 1 freige
legt wird. Danach wird eine P-Dotierung, wie z. B. Bor, in die Hauptoberfläche
des N--Siliziumsubstrates 1 unter den Bedingungen von ungefähr 200-700 KeV
und ungefähr 1 × 1012-1 × 1013 cm-2 implantiert. Weiter wird eine P-Dotierung, wie
z. B. Bor, unter den Bedingungen von ungefähr 30-70 KeV und ungefähr
3 × 1012 cm-2 implantiert. Dadurch werden die Schwellenspannungen des
Zugriffstransistors und des Treibertransistors eingestellt. In dieser Art wird ein
P--Wannenbereich 4 mit einer Dotierungskonzentration von ungefähr 1016-
1018/cm3 in der Hauptoberfläche des N--Siliziumsubstrates 1 gebildet.
Wie in Fig. 9 und 10 gezeigt ist, wird die Oberfläche des N--Siliziumsubstrates
1 derart thermisch behandelt, daß ein Gateisolierfilm 30, der aus dem SiO2-
Film gebildet ist und eine Filmdicke von ungefähr 4,0-10,0 nm (40-100 Å) auf
weist, gebildet wird. Ein Gas von beispielsweise Phosphin (PH3) wird derart
geliefert, daß ein phosphordotierter Siliziumfilm, der eine Phosphorkonzen
tration von ungefähr 1,0-8,0 × 1020 cm-3 und eine Dicke von ungefähr 50,0-
200,0 nm aufweist, auf dem Gateisolierfilm 30 durch ein LPCVD-
Verfahren (chemisches Abscheiden aus der Gasphase mit niedrigem Druck) ab
geschieden wird. Dieser phosphordotierte polykristalline Siliziumfilm bildet
den polykristallinen Siliziumfilm in der ersten Ebene.
Der vorher erwähnte phosphordotierte polykristalline Siliziumfilm und der
untenliegende Gateisolierfilm werden durch eine Photolithographietechnik und
ein reaktives Ionenätzverfahren (RIE) bemustert. Dadurch werden die Wortlei
tungen 5a und 5d, die Gateelektroden 5b und 5c der Treibertransistoren und
der Gateisolierfilm 30 gebildet. Die Wortleitungen 5a und 5d sowie die
Gateelektroden 5b und 5c können aus einer sogenannten Polyzidverbindung,
die aus einem Metallsilizidfilm, wie z. B. ein Wolframsilizid-Film (WSi2), und
einem phosphordotierten polykristallinen Siliziumfilm gebildet ist, gebildet
sein.
Danach wird Arsen (As) mit einer Dosis von 1,0-5,0 × 1013 cm-2 in den sich
drehenden Wafer implantiert und spezieller wird es mit einem Implantations
winkel von 45° mit 30-70 KeV in die Oberfläche des N--Siliziumsubstrates 1,
das mit den Gateelektroden 5b und 5c sowie mit den Wortleitungen 5a und 5d
maskiert ist, implantiert. Dadurch werden N--Source-/Drainbereiche 6 mit einer
Dotierungskonzentration von ungefähr 1017-1019/cm3 gebildet. Weiterhin wird
ein SiO2-Film (nicht gezeigt) mit einer Dicke von ungefähr 50,0-200,0 nm
auf der gesamten Oberfläche durch das LPCVD-Verfahren abgeschie
den und dann durch das RIE-Verfahren anisotrop geätzt. Dadurch werden die
Seitenwandoxidfilme 7 mit einer Breite von ungefähr 50,0-200,0 nm
auf den Seitenoberflächen der Wortleitungen 5a und 5b sowie auf den
Seitenoberflächen der Gateelektroden 5b und 5c gebildet.
Danach wird Arsen (As) mit einer Dosis von ungefähr 1,0-5,0 × 1015 cm-2 mit
50 KeV in die Hauptoberfläche des N--Siliziumsubstrates 1, das mit den
Gateelektroden 5b und 5c, den Wortleitungen 5a und 5d und dem Seiten
wandoxidfilm 7 maskiert ist, implantiert. Dadurch werden N+-Source-
/Drainbereiche 8a-8d gebildet. Die so gebildeten N+-Source-/Drainbereiche
weisen eine Dotierungskonzentration von ungefähr 1020-1021/cm3 auf. In dieser
Art werden die Source-/Drainbereiche der LDD-Struktur, die aus den schwach
dotierten N--Source-/Drainbereichen 6 und den stark dotierten N+-Source-
/Drainbereichen 8a-8d gebildet ist, gebildet.
Wie in Fig. 11 und 12 gezeigt ist, wird der Zwischenschichtisolierfilm 9, der
aus einem SiO2-Film gebildet ist und eine Dicke von ungefähr 100,0 nm
bis ungefähr 1000 nm aufweist, auf der gesamten Ober
fläche durch das LPCVD-Verfahren gebildet. Vorbestimmte Bereiche des
Zwischenschichtisolierfilmes 9 werden selektiv durch die Photolithographie und
das RIE-Verfahren derart entfernt, daß die Kontaktlöcher 10a und 10b, die die
N+-Source-/Drainbereiche 8b und die Gateelektroden 5b und 5c teilweise frei
legen, gebildet werden.
Natürliche Oxidfilme, die auf den freigelegten oberen Oberflächen der
Gateelektroden 5b und 5c und den Oberflächen der Source-/Drainbereiche 8b
gebildet sind, werden mit Flußsäure (HF) oder ähnlichem entfernt.
Danach wird ein polykristalliner Siliziumfilm (nicht gezeigt) mit eine Dicke von
ungefähr 20,0-100,0 nm in der zweiten Ebene durch das LPCVD-
Verfahren abgeschieden und wird dann durch die Photolithographie und das
RIE-Verfahren bemustert. Danach werden Ionen von z. B. Phosphor (P) in den
polykristallinen Siliziumfilm in der zweiten Ebene mit 30 KeV und einer Dosis
von ungefähr 1,0 × 1012 cm-2 bis ungefähr 1,0 × 1014 cm-2 implantiert.
Wie in Fig. 13 und 14 gezeigt ist, wird eine Bearbeitung derart durchgeführt,
daß ein Photoresist 19, der in eine vorbestimmte Anordnung durch die Photo
lithographie bemustert ist, gebildet wird. Unter Verwendung des Photoresists
19 als Maske wird eine Dotierung, wie z. B. Arsen (As), in den polykristallinen
Siliziumfilm in der zweiten Ebene mit 20 KeV und einer Dosis von ungefähr
1,0 × 1014 bis ungefähr 1,0 × 1015 cm-2 derart implantiert, daß die Speicherknoten
abschnitte 11c und 11d sowie die Vcc-Verbindungsabschnitte 11e und 11f, die
einen niedrigen Widerstandswert aufweisen, gebildet werden. Abschnitte, die
mit dem Photoresist 19 bedeckt sind, werden nicht mit Arsen dotiert, so daß
diese Abschnitte Abschnitte 11a und 11b hohen Widerstandes, die einen hohen
Widerstandswert aufweisen, bilden. Die Abschnitte 11a und 11b hohen Wider
stands weisen einen Widerstandswert von ungefähr 100 Megaohm (MΩ) pro
Leitung bis ungefähr 10 Teraohm (TΩ) pro Leitung bzw. pro Länge (line) auf
und die Abschnitte niedrigen Widerstands (Speicherknotenabschnitte 11c und
11d und Vcc-Verbindungsabschnitte 11e und 11f) weisen einen Flächenwider
standswert von ungefähr 1 Kiloohm (KΩ) pro Fläche bzw. Einheitsfläche bis
ungefähr 100 Kiloohm pro Fläche auf. Über die Speicherknotenabschnitte 11c
und 11d sind die Gateelektroden 5b und 5c der Treibertransistoren mit den N+-
Source-/Drainbereichen 8b verbunden.
Danach wird, wie in Fig. 15 und 16 gezeigt ist, ein Siliziumnitridfilm (Si3N4)
12a mit einer Dicke von ungefähr 5,0-20,0 nm durch z. B. das
LPCVD-Verfahren abgeschieden. Bei einer Temperatur von ungefähr 750 bis
ungefähr 900°C wird die Oberfläche des Siliziumoxidfilmes 12a in einer
Wasserstoffatmosphäre derart oxidiert, daß ein Siliziumoxidfilm (SiO2 oder
SiON) 12b gebildet wird. Dadurch wird der dielektrische Film 12, der aus dem
Siliziumnitridfilm 12a und dem Siliziumoxidfilm 12b gebildet ist, gebildet. Der
dielektrische Film 12 kann aus einem Einschichtfilm, wie z. B. ein SiO2-Film
oder ein Si3N4-Film, anstatt dem Zweischichtfilm, der den Si3N4-Film 12a und
den SiO2-Film 12b aufweist, gebildet sein. Ein zusammengesetzter Film, der
aus SiO2/Si3N4/SiO2-Filmen gebildet ist, oder ein anderer dielektrischer Film,
der eine hohe dielektrische Konstante aufweist, können verwendet werden.
Danach wird eine Verarbeitung derart durchgeführt, daß direkte Bitleitungs
kontaktlöcher 13a und 13b sowie direkte GND-Kontaktlöcher 13c und 13d
durch die Photolithographie und das RIE-Verfahren gebildet werden.
Die Verarbeitung wird mit Flußsäure (HF) oder ähnlichem derart durchgeführt,
daß natürliche Oxidfilme, die auf den N+-Source-/Drainbereichen 8a, die in den
direkten Bitleitungskontaktlöchern 13a und 13b freigelegt sind, sowie auf den
N+-Source-/Drainbereichen 8b, die in den direkten GND-Kontaktlöchern 13c
und 13d freigelegt sind, gebildet sind, entfernt werden. Danach wird das
LPCVD-Verfahren derart durchgeführt, daß der phosphordotierte polykri
stalline Siliziumfilm (nicht gezeigt), der den polykristallinen Siliziumfilm der
dritten Ebene bildet, gebildet wird. Der phosphordotierte polykristalline Sili
ziumfilm, der so gebildet ist, weist eine Dicke von ungefähr 100,0-200,0 nm
und eine Phosphorkonzentration von ungefähr 1,0-8,0 × 1020 cm-3
auf. Der phosphordotierte polykristalline Siliziumfilm wird durch die Photo
lithographie und das RIE-Verfahren derart bemustert, daß die Bitleitungskontaktanschlußflächen
14a und 14c sowie die GND-Verbindung 14b gebildet
werden.
In dieser Ausführungsform werden die Bitleitungskontaktanschlußflächen 14a
und 14c sowie die GND-Verbindung 14b nur aus dem phosphordotierten
polykristallinen Siliziumfilm gebildet. Alternativ können die Ausführungs
formen eine sogenannte Polyzidverbindung, die aus einem Metallsilizidfilm, wie
z. B. einem Wolframsilizidfilm, und einem phosphordotierten polykristallinen
Siliziumfilm gebildet ist, verwenden.
Danach wird, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, der Zwischenschichtisolierfilm 16
gebildet und die Bitleitungskontaktlöcher 17a und 17b werden in vorbestimm
ten Bereichen des Zwischenschichtisolierfilmes 16 durch einen Prozeß, der
ähnlich zu dem für ein gewöhnliches LSI ist, gebildet. Es wird dann eine Ver
arbeitung derart durchgeführt, daß die Bitleitungen 18a und 18b, die aus Alu
miniumverbindungen gebildet sind und die elektrisch durch die Bitleitungskon
taktlöcher 17a bzw. 17b mit den N+-Source-/Drainbereichen 8a verbunden sind,
gebildet werden.
In der oben beschriebenen Art werden die Speicherzellen in dem SRAM der
ersten Ausführungsform fertiggestellt.
Mit Bezug zuerst zu Fig. 21 wird eine Struktur einer zweiten Ausführungsform
im folgenden beschrieben. Die Struktur der zweiten Ausführungsform weist im
wesentlichen die gleiche Struktur wie die der ersten in Fig. 2 gezeigten Aus
führungsform auf. Die Struktur der zweiten Ausführungsform ist jedoch mit
einem SiO2-Film 20, der die Vcc-Verbindungen 11e und 11f bedeckt, vorge
sehen. Der SiO2-Film 20 ist mit dem dielektrischen Film 12 bedeckt. Wie oben
beschrieben wurde, bedecken der SiO2-Film 20 und der dielektrische Film 12
den polykristallinen Siliziumfilm in der zweiten Ebene, d. h. die Vcc-Verbin
dungen 11e und 11f, so daß der dielektrische Film 12 und der SiO2-Film Ätzstoppfilme
bilden, wenn während dem Ätzen zum Bemustern des dritten poly
kristallinen Siliziumfilmes, der auf dem dielektrischen Film 12 gebildet ist, ein
Überätzen auftritt. In diesem Fall kann die Entfernung des Ätzstoppfilmes
durch das Überätzen effektiver verhindert werden als in dem Fall, bei dem nur
der dielektrische Film 12 als der Ätzstoppfilm dient. Daher kann eine solche
Schwierigkeit verhindert werden, daß der Ätzstoppfilm aufgrund dem Über
ätzen verschwindet und dadurch der polykristalline Siliziumfilm in der zweiten
Ebene bricht.
Mit Bezug zu Fig. 17 bis 19 wird im folgenden ein Herstellungsprozeß der
Speicherzellen in der zweiten Ausführungsform beschrieben. Der Herstel
lungsprozeß der Speicherzellen der zweiten Ausführungsform verwendet den
gleichen Prozeß wie der der ersten Ausführungsform, der in Fig. 7 bis 14 ge
zeigt ist. Danach wird, wie in Fig. 17 und 18 gezeigt ist, der SiO2-Film mit
einer Dicke von ungefähr 20,0-100,0 nm auf der gesamten Ober
fläche abgeschieden. Ein Photoresist 21, das durch Photolithographie in eine
vorbestimmte Anordnung bemustert ist, wird auf einem vorbestimmten Bereich
auf dem SiO2-Film 20, wie in Fig. 19 gezeigt ist, gebildet. Unter Verwendung
des Photoresists 21 als Maske wird der SiO2-Film 20 durch das RIE-Verfahren
derart trockengeätzt, daß der in Fig. 19 gezeigte bemusterte SiO2-Film 20 ge
bildet wird. Danach wird der Photoresist 21 entfernt.
Ähnlich zu der schon beschriebenen ersten Ausführungsform wird der dielek
trische Film 12, wie in Fig. 21 gezeigt ist, gebildet. Ein polykristalliner Sili
ziumfilm in der dritten Ebene wird auf dem dielektrischen Film 12 gebildet und
dann wird er bemustert. Dadurch werden die GND-Verbindung 14b und die
Bitleitungskontaktanschlußfläche 14a gebildet. Während dem Atzen zum Be
mustern der Bitleitungskontaktanschlußfläche 14a und der GND-Verbindung
14b dienen die beiden Filme, d. h. der SiO2-Film 20 und der dielektrische Film
12, als die Ätzstoppfilme. Dadurch wird das Entfernen des Ätzstoppfilmes
verglichen mit dem Fall der ersten Ausführungsform, bei dem nur der dielek
tische Film 12 als der Ätzstoppfilm dient, unterdrückt. Folglich kann der Bruch
der Vcc-Verbindungen 11e und 11f, die aus den polykristallinen Siliziumfilm in
der zweiten Ebene gebildet sind, effektiv verhindert werden.
Mit Bezug zu Fig. 24 und 25 wird im folgenden eine Struktur einer dritten
Ausführungsform beschrieben. Diese dritte Ausführungsform ist mit dem SiO2-
Film 20, der die Vcc-Verbindungen 11e und 11f, ähnlich zu der zweiten Aus
führungsform, bedeckt, vorgesehen. In dieser dritten Ausführungsform wird
eine GND-Verbindung 240b entlang der oberen Oberfläche, der Seitenober
fläche und der unteren Oberfläche des Speicherknotenabschnittes 11c und des
Abschnittes 11a hohen Widerstandes, die den polykristallinen Siliziumfilm in
der zweiten Ebene bilden, mit dem dielektrischen Film 12 dazwischen gebildet.
Dies erhöht die Oberflächenfläche des Kondensators, der aus dem Speicherkno
tenabschnitt 11a, dem dielektrischen Film 12 und der GND-Verbindung 240b
gebildet ist, verglichen mit der ersten und zweiten Ausführungsform. Folglich
kann die Speicherknotenkapazität weiter erhöht werden und daher kann die
Widerstandsfähigkeit gegen einen weichen Fehler weiter verbessert werden. Da
die dritte Ausführungsform mit dem SiO2-Film 20, ähnlich zu der schon be
schriebenen zweiten Ausführungsform, vorgesehen ist, legt ein Überätzen, daß
während dem Bemustern der GND-Verbindung 240b, d. h. des polykristallinen
Siliziumfilmes in der dritten Ebene, auftritt, die Oberflächen der untenliegen
den Vcc-Verbindungen 11e und 11f nicht frei und daher bricht es sie nicht.
Mit Bezug zu Fig. 22 und 23 wird im folgenden ein Herstellungsprozeß der
dritten Ausführungsform beschrieben. Bei dem Herstellungsprozeß der dritten
Ausführungsform werden Schritte ähnlich zu denen der zweiten Ausführungs
form, die in Fig. 18 und 19 gezeigt sind, durchgeführt. Dann werden, wie in
Fig. 22 und 23 gezeigt ist, der SiO2-Film 20 und der Zwischenschichtisolierfilm
9, der aus dem SiO2-Film gebildet ist, die mit einem Photoresist 21 maskiert
sind, selektiv mit Flußsäure (HF) oder ähnlichem entfernt. Dadurch werden
Hohlräume 9a und 9b in dem Zwischenschichtisolierfilm 9 derart gebildet, daß
die Seiten- und Bodenoberfläche des Speicherknotenabschnittes 11c und des
Abschnittes 11a hohen Widerstandes, die den polykristallinen Siliziumfilm in
der zweiten Ebene bilden, freigelegt werden. Danach wird der Photoresist 21
entfernt. Dann wird die Struktur der in Fig. 25 gezeigten dritten Ausführungs
form durch den Prozeß, der ähnlich zu denen der ersten und zweiten Ausfüh
rungsform, die schon beschrieben wurden, ist, fertiggestellt. In dieser Ausfüh
rungsform werden der dielektrische Film 12 und die GND-Verbindung 240b
derart entlang der Seitenoberfläche, der unteren Oberfläche und der oberen
Oberfläche des freigelegten Speicherknotenabschnittes 11c und des Abschnittes
11a hohen Widerstandes gebildet, daß der Speicherknotenabschnitt 11c eine
bemerkenswert erhöhte Speicherkapazität aufweisen kann.
Bei der Struktur einer in Fig. 30 und 31 gezeigten vierten Ausführungsform
weist der polykristalline Siliziumfilm in der dritten Ebene eine Zwei
schichtstruktur auf. Dieser Zweischichtfilm wird derart bemustert, daß eine
Bitleitungskontaktanschlußfläche, die aus den polykristallinen Siliziumfilmen
140a und 14a gebildet ist, und eine GND-Verbindung, die aus den poly
kristallinen Siliziumfilmen 140b und 14b gebildet ist, gebildet werden. Auf
grund der Zweischichtstruktur des polykristallinen Siliziumfilmes in der dritten
Ebene wird der dielektrische Film 12 durch die untere Schicht des poly
kristallinen Siliziumfilmes in der dritten Ebene während dem Betrieb des Ent
fernens natürlicher Oxidfilme, die auf den Oberflächen der N+-Source-
/Drainbereichen 8a und 8b in den Kontaktlöchern 13a und 13c gebildet sind,
vor dem Bilden der oberen Schicht des polykristallinen Siliziumfilmes in der
dritten Ebene geschützt. Daher ist es möglich die Dickenreduzierung des
dielektrischen Filmes 12, die aufgrund des Prozesses des Entfernens der natür
lichen Oxidfilme mit Flußsäure (HF) oder ähnlichem vor dem Abscheiden der
oberen Schicht des polykristallinen Siliziumfilmes in der dritten Ebene auf
treten kann, zu verhindern. Daher kann ein solcher Nachteil, daß der Ätz
stoppfilm während dem Bemustern des polykristallinen Siliziumfilmes in der
dritten Ebene verschwindet und daß dadurch der polykristalline Siliziumfilm in
der zweiten Ebene gebrochen wird, verhindert werden. Es ist ebenfalls möglich
die Filmdicke des dielektrischen Filmes 12 derart zu stabilisieren, daß die
Speicherknotenkapazität stabilisiert werden kann.
Mit Bezug zu Fig. 26 bis 29 wird im folgenden ein Herstellungsverfahren der
vierten Ausführungsform beschrieben. Bei dem Herstellungsverfahren der vier
ten Ausführungsform wird ein Prozeß ähnlich zu dem der vierten Ausführungs
form, der in Fig. 13 und 14 gezeigt ist, derart durchgeführt, daß die in Fig. 14
gezeigte Struktur gebildet wird. Dann wird, wie in Fig. 26 und 27 gezeigt ist,
der dielektrische Film 12 gebildet. Ein phosphordotierter polykristalliner Sili
ziumfilm 140, der die untere Schicht des polykristallinen Siliziumfilmes in der
dritten Ebene bilden wird und der eine Filmdicke von ungefähr 10,0-50,0 nm
(100-500 Å) aufweist und eine Phosphorkonzentration von ungefähr 1,0-
8,0 × 1020 cm-3 aufweist, wird auf dem dielektrischen Film 12 gebildet. Es wird
ein Photoresist 22 in einem vorbestimmten Bereich auf dem phosphordotierten
polykristallinen Siliziumfilm 140 durch Photolithographie gebildet. Der
Zwischenschichtisolierfilm 9, der aus dem phosphordotierten polykristallinen
Siliziumfilm 140, dem dielektrischen Film 12 und dem SiO2-Film gebildet ist,
wird durch z. B. das RIE-Verfahren mit einer aus einem Photoresist 22 gebilde
ten Maske kontinuierlich geätzt. Dadurch werden, wie in Fig. 28 und 29 ge
zeigt ist, direkte Bitleitungskontaktlöcher 13a und 13b sowie direkte GND-
Kontaktlöcher 13c und 13d gebildet. Nach dem Entfernen der natürlichen
Oxidfilme, die an den Oberflächen der Kontaktlöcher 13a-13d gebildet sind,
mit Flußsäure (HF) oder ähnlichem wird der phosphordotierte polykristalline
Siliziumfilm 14 auf der gesamten Oberfläche abgeschieden. Der so gebildete
phosphordotierte polykristalline Siliziumfilm 14 weist eine Dicke von ungefähr
100,0-200,0 nm und eine Phosphorkonzentration von ungefähr
1,0-8,0 × 1020 cm-3 auf. Wie oben beschrieben wurde, bedeckt der phosphordo
tierte polykristalline Siliziumfilm 140 den dielektrischen Film 12 während dem
Prozeß des Entfernens der natürlichen Oxidfilme mit Flußsäure (HF) oder ähn
lichem, bevor der phosphordotierte polykristalline Siliziumfilm 14 abgeschie
den wird. Daher kann ein solcher Nachteil, daß die Filmdicke des dielektri
schen Filmes 12 durch die Flußsäure (HF) oder ähnlichem reduziert wird, ver
hindert werden. Folglich ist es möglich, einen solchen Nachteil, daß der polykristalline
Siliziumfilm in der zweiten Ebene aufgrund der Reduzierung der
Dicke des dielektrischen Filmes, wie oben beschrieben wurde, gebrochen wird,
zu verhindern, und es ist möglich, den dielektrischen Film mit einer stabilen
Dicke zu bilden.
Danach wird, wie in Fig. 29 gezeigt ist, ein Photoresist 23 in einem vorbe
stimmten Bereich auf dem phosphordotierten polykristallinen Siliziumfilm 14
gebildet. Unter Verwendung des Photoresists 23 als Maske werden die phos
phordotierten polykristallinen Siliziumfilme 14 und 140 derart bemustert, daß
die Bitleitungskontaktanschlußfläche, die aus den phosphordotierten polykri
stallinen Siliziumfilmen 140a und 14a gebildet ist, so wie die GND-Verbin
dung, die aus den phosphordotierten polykristallinen Siliziumfilmen 14b und
140b gebildet ist, gebildet werden, wie in Fig. 31 gezeigt ist. Danach wird ein
Prozeß ähnlich zu dem der schon beschriebenen ersten Ausführungsform derart
durchgeführt, daß die Speicherzellen der in Fig. 30 und 31 gezeigten vierten
Ausführungsform fertiggestellt werden.
Mit Bezug zu Fig. 36 und 37 weist eine Speicherzelle in einer fünften Ausfüh
rungsform einen Speicherknotenabschnitt und einen Vcc-Verbindungsabschnitt
auf, die jeweils eine Zweischichtstruktur aufweisen. Genauer ist der Speicher
knotenabschnitt aus einem phosphordotierten polykristallinen Siliziumfilm 24c
mit einer Dicke von ungefähr 50,0-100,0 nm und einem über
liegenden polykristallinen Siliziumfilm 11c mit einer Dicke von ungefähr 20,0-
100,0 nm gebildet. Die Vcc-Verbindungen sind aus den phosphor
dotierten polykristallinen Siliziumfilmen 24a bzw. 24b und den überliegenden
polykristallinen Siliziumfilmen 11f, 11e gebildet. Die GND-Verbindung 14b
bedeckt die obere Oberfläche und die Seitenoberfläche des Speicherknotenab
schnittes, der aus dem phosphordotierten polykristallinen Siliziumfilm 24c und
dem polykristallinen Siliziumfilm 11c gebildet ist. Daher kann der an der
Seitenwand des Speicherknotenabschnittes gebildete Kondensator länger sein
als der in der Struktur, bei der der Speicherknotenabschnitt nur aus dem
polykristallinen Siliziumfilm gebildet ist. Dadurch kann der Speicherknotenab
schnitt eine erhöhte Kondensatorkapazität aufweisen.
Entsprechend einem Herstellungsverfahren der Speicherzellen der fünften
Ausführungsform wird ein Prozeß ähnlich zu dem der in Fig. 11 und 12 gezeig
ten ersten Ausführungsform durchgeführt und dann werden die Kontaktlöcher
10a und 10b, wie in Fig. 32 und 33 gezeigt ist, gebildet. Danach werden natür
liche Oxidfilme mit Flußsäure (HF) oder ähnlichem entfernt. Das LPCVD-Ver
fahren wird derart durchgeführt, daß der phosphordotierte polykristalline Sili
ziumfilm, der den polykristallinen Siliziumfilm in der zweiten Ebene bilden
wird und der eine Dicke von ungefähr 50,0-100,0 nm und eine
Phosphorkonzentration von ungefähr 1,0-8,0 × 1020 cm-3 aufweist, abgeschieden
wird. Der so abgeschiedene polykristalline Siliziumfilm wird durch die Photo
lithographie und das RIE-Verfahren derart bemustert, daß die Vcc-Verbindun
gen 24a und 24b sowie die mit dem Speicherknoten verbundenen Verbindungen
24c und 24d gebildet werden.
Danach werden natürliche Oxidfilme mit Flußsäure (HF) oder ähnlichem ent
fernt und danach wird der polykristalline Siliziumfilm in der dritten Ebene mit
einer Dicke von ungefähr 20,0-100,0 nm durch das LPCVD-Ver
fahren abgeschieden. Danach wird ein Photoresist 25 in einem vorbestimmten
Bereich auf dem polykristallinen Siliziumfilm in der dritten Ebene, wie in Fig.
35 gezeigt ist, gebildet und dann wird ein Ätzen des polykristallinen Silizium
filmes in der dritten Ebene, der mit dem Photoresist 25 maskiert ist, durch das
RIE-Verfahren durchgeführt. Dadurch wird der bemusterte polykristalline Sili
ziumfilm 11 der dritten Ebene, wie in Fig. 35 gezeigt ist, gebildet. Nach dem
Entfernen des Photoresists 25 wird ein Prozeß ähnlich zu dem der bereits be
schriebenen ersten Ausführungsform derart durchgeführt, daß die Speicherzel
len der fünften Ausführungsform, die in Fig. 37 gezeigt ist, fertiggestellt wer
den.
Bei der fünften Ausführungsform ist, wie oben beschrieben wurde, die
Filmdicke des Speicherknotenabschnittes gleich zu der Summe der Dicken der
Speicherknotenverbindung 24c (24d), die aus dem polykristallinen Siliziumfilm
in der zweiten Ebene gebildet ist, und des Speicherknotenverbindungsabschnit
tes 11c (11d), der aus dem polykristallinen Siliziumfilm in der dritten Ebene
gebildet ist. Daher wird die Oberflächenfläche des Kondensators, der aus dem
Speicherknotenabschnitt, dem dielektrischen Film 12 und der GND-Verbindung
14 gebildet ist, um ein Ausmaß entsprechend der Dicke der mit dem Speicher
knoten verbundenen Verbindung 24c (24d) erhöht. Folglich kann die Kapazität
des Speicherknotenabschnittes weiter erhöht werden. Da die Filmdicke der
Vcc-Verbindung gleich zu der Summe der Dicken der Vcc-Verbindung 24a
(24b) und des Vcc-Verbindungsabschnittes 11e (11f) ist, kann der Verbin
dungswiderstand reduziert werden.
In dieser fünften Ausführungsform weist jedes Kontaktloch 10a und 10b einen
Durchmesser auf, der größer ist als das Doppelte der Summe der Filmdicke der
mit dem Speicherknoten verbundenen Verbindung 24c oder 24d und der Dicke
des mit dem Speicherknoten verbundenen Abschnittes 11c und der kleiner ist
als das Doppelte der Summe der Filmdicke der mit dem Speicherknoten verbun
denen Verbindung 24c oder 24d, der Filmdicke des mit dem Speicherknoten
verbundenen Abschnittes 11a oder 11c, der Filmdicke des dielektrischen Filmes
12 und der Filmdicke der GND-Verbindung 14b. Wie oben beschrieben wurde,
weist jedes der Kontaktlöcher 10a und 10b einen Durchmesser auf, der größer
ist als das Doppelte der Summe der Filmdicke der mit dem Speicherknoten ver
bundenen Verbindung 24c oder 24d und der Dicke des mit dem Speicherknoten
verbundenen Abschnittes 11a oder 11c. Dadurch werden die mit dem Speicher
knoten verbundenen Abschnitte 11c und 11d und der dielektrische Film 12
entlang der inneren Wandoberflächen der Kontaktlöcher 10a und 10b gebildet.
Dadurch ist es möglich, die Kapazität des Kondensators, der aus dem mit dem
Speicherknoten verbundenen Abschnitt 11c, dem dielektrischen Film 12 und der
GND-Verbindung 14 gebildet ist, bemerkenswert zu erhöhen. Weiterhin weist
jedes der Kontaktlöcher 10a und 10b einen Durchmesser auf, der kleiner ist als
das Doppelte der Summe der Filmdicke der mit dem Speicherknoten verbunde
nen Verbindung 24c oder 24d, der Filmdicke des mit dem Speicherknoten ver
bundenen Abschnittes 11a oder 11c, der Filmdicke des dielektrischen Filmes 12
und der Filmdicke der GND-Verbindung 14b. Dadurch kann die GND-Verbin
dung 14b derart gebildet werden, daß die Kontaktlöcher 10a und 10b mit der
GND-Verbindung 14b gefüllt werden. Dadurch wird die Oberfläche der GND-
Verbindung 14b geebnet, so daß die Bitleitungen 18a und 18b auf der oberen
Ebene leicht bemustert werden können.
Jedes der direkten GND-Kontaktlöcher 13c und 13d weist bevorzugt einen
Durchmesser auf, der kleiner ist als das Doppelte der Filmdicke der GND-Ver
bindung 14b. Entsprechend dieser Struktur können die direkten GND-Kontakt
löcher 13c und 13d mit der GND-Verbindung 14b derart gefüllt werden, so daß
die GND-Verbindung 14b weiter eine flache bzw. abgeflachte Oberfläche auf
weist. Dies erlaubt ein leichtes Bemustern von z. B. Bitleitungen 18a und 18b in
der oberen Ebene.
Es ist bevorzugt, die Filmdicke des polykristallinen Siliziumfilmes der zweiten
Ebene, der die mit den Speicherknoten verbundenen Verbindungen 24c und 24d
bildet, zu erhöhen. Durch Erhöhen der Filmdicke des polykristallinen Sili
ziumfilmes in der zweiten Ebene kann die Kapazität des Speicherknotens um
ein Ausmaß entsprechend zu der erhöhten Dicke erhöht werden.
Mit Bezug zu Fig. 41 und 42 verwendet eine Struktur einer Speicherzelle einer
sechsten Ausführungsform eine Struktur ähnlich zu der der schon beschriebe
nen fünften Ausführungsform und verwendet zusätzlich den SiO2-Film 20 der
zweiten Ausführungsform. Daher kann die sechste Ausführungsform beide
Effekte der zweiten und fünften Ausführungsform erreichen.
Entsprechend einem Herstellungsprozeß der sechsten Ausführungsform wird
ein Prozeß ähnlich zu dem der fünften Ausführungsform, der in Fig. 32 bis 35
gezeigt ist, durchgeführt. Danach wird der SiO2-Film 20 mit einer Dicke von
ungefähr 20,0-100,0 nm auf der gesamten Oberfläche, wie in Fig.
39 gezeigt ist, abgeschieden. Es wird ein Photoresist 21, der in Fig. 40 gezeigt
ist, in einem vorbestimmten Bereich auf dem SiO2-Film 20 durch die Photo
lithographie gebildet und dann wird der SiO2-Film 20 teilweise und selektiv
durch das RIE-Verfahren unter Verwendung des Photoresists 21 als Maske
entfernt. Dadurch wird der bemusterte SiO2-Film 20, wie in Fig. 40 gezeigt ist,
gebildet. Danach wird der Photoresist 21 entfernt. Durch einen Prozeß ähnlich
zu dem der fünften Ausführungsform wird eine Speicherzellenstruktur der
sechsten Ausführungsform, wie in Fig. 42 gezeigt ist, fertiggestellt.
In dieser sechsten Ausführungsform können der SiO2-Film 20 und der dielek
trische Film 12 beide als Ätzstopper während dem Bilden der GND-Verbindung
14b dienen. Daher verschwindet der Ätzstoppfilm nicht, sogar wenn während
dem Bilden der GND-Verbindung 14b ein Überätzen auftritt, und daher können
Nachteile, wie z. B. ein Bruch der VCC-Verbindung 11f, verhindert werden.
Somit kann ein Effekt ähnlich zu dem der zweiten Ausführungsform erreicht
werden.
Mit Bezug zu Fig. 45 und 46 verwendet eine Struktur der siebten Ausführungs
form die Struktur der fünften Ausführungsform und zusätzlich die Struktur der
dritten Ausführungsform. Genauer weist der Speicherknoten eine Zwei
schichtstruktur auf, die aus der mit dem Speicherknoten verbundenen Verbin
dung 24c und dem Speicherknotenabschnitt 11c gebildet ist, und der dielek
trische Film 12 ist nicht nur auf der oberen Oberfläche und der Seitenober
fläche des Speicherknotenabschnittes gebildet sondern ebenfalls auf der unteren
Oberfläche davon. Diese Struktur kann die Speicherkapazität des Speicher
knotenabschnittes erhöhen und dadurch kann die Widerstandsfähigkeit gegen
einen weichen Fehler verbessert werden.
Entsprechend einem Herstellungsverfahren der Speicherzelle der siebten Aus
führungsform wird zuerst ein Prozeß ähnlich zu dem der in Fig. 39 und 40 ge
zeigten sechsten Ausführungsform durchgeführt. Danach werden der SiO2-Film
20 und der Zwischenschichtisolierfilm 9, der aus dem SiO2-Film gebildet ist,
partiell und selektiv mit Flußsäure (HF) oder ähnlichem unter Verwendung des
Photoresists 21 als Maske entfernt. Dadurch werden Hohlräume 9a und 9b
derart gebildet, daß die äußere Seitenoberfläche und die untere Oberfläche der
mit dem Speicherknoten verbundenen Verbindung 24c, die den Speicherknoten
abschnitt bildet, freigelegt. Nach dem der dielektrische Film 12 entlang der
freigelegten unteren Oberfläche und Seitenoberfläche, wie in Fig. 46 gezeigt
ist, gebildet ist, werden die Hohlräume 9a und 9b mit der GND-Verbindung
240b gefüllt, so daß der Speicherknotenabschnitt eine bemerkenswert erhöhte
Kapazität aufweisen kann. Somit kann ein Effekt ähnlich zu dem der dritten
Ausführungsform erreicht werden. Der SiO2-Film 20 kann eine solche Schwie
rigkeit verhindern, daß der Ätzstoppfilm verschwindet und daß dadurch der
polykristalline Siliziumfilm der zweiten Ebene während dem Ätzen zum Bemu
stern der GND-Verbindung 240b gebrochen wird.
Mit Bezug zu Fig. 51 und 52 ist eine achte Ausführungsform eine Modifikation
der schon beschriebenen fünften Ausführungsform. Bei der fünften Ausfüh
rungsform weist die Vcc-Verbindung und der Speicherknotenabschnitt jeweils
die Zweischichtstruktur auf. Bei der achten Ausführungsform ist jedoch jede
der Vcc-Verbindungen 11e und 11f aus einer einzelnen Schicht gebildet und
der Speicherknotenabschnitt weist eine Zweischichtstruktur auf, die aus der mit
dem Speicherknoten verbundenen Verbindung 24c und dem Speicherknotenab
schnitt 11c gebildet ist. Entsprechend der Struktur, bei der nur der Speicher
knotenabschnitt die Zweischichtstruktur aufweist, wird die Länge der
Seitenoberfläche an dem oberen Abschnitt des Speicherknotenabschnittes der
Zweischichtstruktur erhöht und daher kann der Speicherknoten eine erhöhte
Kapazität ähnlich zu der fünften Ausführungsform aufweisen.
Ein Herstellungsverfahren der achten Ausführungsform unterscheidet sich von
dem der in Fig. 34 und 35 gezeigten fünften Ausführungsform darin, daß das
Bemustern des polykristallinen Siliziumfilmes in der zweiten Ebene derart
durchgeführt wird, daß nur die mit dem Speicherknoten verbundenen Verbindungen
24c und 24d gebildet werden, ohne die Vcc-Verbindungen 24a und 24b
zu bilden. Danach werden die natürlichen Oxidfilme auf der oberen Oberfläche
der mit dem Speicherknoten verbundenen Verbindungen 24c und 24d mit Fluß
säure (HF) oder ähnlichem entfernt und dann wird das LPCVD-Verfahren
derart durchgeführt, daß der polykristalline Siliziumfilm mit ungefähr 20,0-
100,0 nm in der dritten Ebene gebildet wird. Ein Photoresist 25
wird in einem vorbestimmten Bereich auf dem polykristallinen Siliziumfilm in
der dritten Ebene durch Photolithographie, wie in Fig. 50 gezeigt ist, gebildet.
Unter Verwendung des Photoresists 25 als Maske wird ein Trockenätzen auf
dem polykristallinen Siliziumfilm in der dritten Ebene durch das RIE-Verfahren
derart durchgeführt, daß der bemusterte polykristalline Siliziumfilm 11 in der
dritten Ebene gebildet wird, wie in Fig. 50 gezeigt ist. Danach wird der
Photoresist 25 entfernt und eine Dotierung wird in einen vorbestimmten Be
reich des polykristallinen Siliziumfilmes in der dritten Ebene derart implantiert,
daß die Vcc-Verbindungen 11e und 11f, der Speicherknotenabschnitt 11c und
der Abschnitt 11a hohen Widerstandes gebildet werden, wie in Fig. 52 gezeigt
ist. Danach wird ein Prozeß ähnlich zu dem der fünften Ausführungsform derart
durchgeführt, daß die Speicherzelle der achten Ausführungsform, wie in Fig.
52 gezeigt ist, fertiggestellt wird.
Mit Bezug zu Fig. 57 und 58 entspricht eine Speicherzellenstruktur einer
neunten Ausführungsform Modifikationen der fünften bis achten Ausführungs
form. Genauer verwendet die neunte Ausführungsform den Speicherknotenab
schnitt, der eine Zweischichtstruktur aufweist, die aus der mit dem Speicher
knoten verbundenen Verbindung 24c und dem mit dem Speicherknoten verbun
denen Abschnitt 11c besteht, ähnlich zu der fünften Ausführungsform. Ähnlich
zu der achten Ausführungsform weist jede der Vcc-Verbindungen 11e und 11f
eine Einschichtstruktur auf. Weiterhin verwendet die neunte Ausführungsform
einen Bitleitungskontaktanschlußflächenabschnitt, der aus zwei Bitleitungskon
taktanschlußflächen gebildet ist, d. h. eine erste Bitleitungskontaktanschluß
fläche 24e, die aus der gleichen Verbindungsschicht wie die mit dem Speicherknoten
verbundene Verbindung 24c gebildet ist, und eine zweite Bitleitungs
kontaktanschlußfläche 14a, die aus der gleichen Schicht wie die GND-Verbin
dung 14b gebildet ist. Es wird ein SiO2-Film 50 an der Oberfläche des
Zwischenschichtisolierfilmes 9 gebildet und ein dielektrischer Film 12 wird auf
dem SiO2-Film 50 gebildet.
Bei dieser neunten Ausführungsform wird die obere Seitenoberfläche des
Speicherknotenabschnittes aus den Seitenoberflächen der beiden Schichten,
d. h. der mit den Speicherknoten verbundenen Verbindung 24c und dem mit dem
Speicherknoten verbundenen Abschnitt 11c, gebildet, so daß der Speicher
knoten eine erhöhte Oberflächenfläche aufweist. Daher kann der Speicher
knoten eine erhöhte Kapazität ähnlich zu den vorhergehenden Ausführungs
formen aufweisen. Da der erste Bitleitungskontaktanschlußflächenabschnitt 24e
aus der gleichen Schicht wie die mit dem Speicherknoten verbundene Verbin
dung 24c gebildet ist und die zweite Bitleitungskontaktanschlußfläche 14a aus
der gleichen Schicht wie die GND-Verbindung 14b gebildet ist, kann daher die
obere Oberfläche des zweiten Bitleitungskontaktanschlußflächenabschnittes 14a
im wesentlichen fluchtend mit der oberen Oberfläche der GND-Verbindung
14b, die auf dem Speicherknotenabschnitt angeordnet ist, sein. Daher kann die
Ebenheit weiter verbessert werden.
Entsprechend einem Herstellungsverfahren der neunten Ausführungsform wird
ein Prozeß ähnlich zu dem der in Fig. 32 und 33 gezeigten fünften Ausfüh
rungsform zum Bemustern des polykristallinen Siliziumfilmes in der zweiten
Ebene in einer solchen Art durchgeführt, daß die Bitleitungskontaktanschluß
flächen 24e und 24f, die in Fig. 53 und 54 gezeigt sind, zusammen mit den mit
den Speicherknoten verbundenen Verbindungen 24c und 24d gebildet werden.
In diesem Prozeß werden die Vcc-Verbindungen 24a und 24b (siehe Fig. 33) im
Gegensatz zu der fünften Ausführungsform nicht gebildet.
Wie in Fig. 55 und 56 gezeigt ist, wird der SiO2-Film 50 mit einer Dicke von
ungefähr 10,0-50,0 nm gebildet und dann werden nur vorbe
stimmte Bereiche des SiO2-Filmes 01422 00070 552 001000280000000200012000285910131100040 0002019750895 00004 0130350, die oberhalb der mit dem Speicherknoten
verbundenen Verbindungen 24c und 24d angeordnet sind, entfernt. Da
nach wird ein natürlicher Oxidfilm auf der oberen Oberfläche der mit dem
Speicherknoten verbundenen Verbindung 24c mit Flußsäure (HF) oder ähn
lichem entfernt. Nach dem Abscheiden des polykristallinen Siliziumfilmes mit
einer Dicke von ungefähr 20,0-100,0 nm in der dritten Ebene
durch das LPCVD-Verfahren wird ein Photoresist 25 auf einem vorbestimmten
Bereich auf dem polykristallinen Siliziumfilm in der dritten Ebene gebildet.
Unter Verwendung des Photoresists 25 als Maske wird ein Trockenätzen auf
dem polykristallinen Siliziumfilm in der dritten Ebene durch das RIE-Verfahren
derart durchgeführt, daß bemusterte polykristalline Siliziumfilme 11 (11a-11f)
gebildet werden, wie in Fig. 56 gezeigt ist. Danach wird der Photoresist 25
entfernt. Durch einen Prozeß ähnlich zu der fünften Ausführungsform wird die
Speicherzelle der neunten Ausführungsform fertiggestellt, wie in Fig. 57 und
58 gezeigt ist.
Die vorhergehende erste bis neunte Ausführungsform können beliebig mitein
ander kombiniert werden.
Claims (17)
1. Halbleitereinrichtung mit Speicherzellen, mit
einer ersten Verbindungsschicht (11), die auf einem Halbleitersubstrat (1) gebildet ist und einen Verbindungsabschnitt (11a, 11b) hohen Widerstandes und einen Speicherknotenabschnitt (11c, 11d) aufweist,
einer GND-Verbindungsschicht (14b, 140b), die auf dem Verbindungsabschnitt (11a, 11b) und dem Speicherknotenabschnitt der ersten Verbindungsschicht (11) mit einem dielektrischen Film (12) dazwischen gebildet ist, und mit einer zweiten Verbindungsschicht, die eine Gateelektrode (5b, 5c) aufweist und die auf dem Halbleitersubstrat (1) gebildet ist und unterhalb der ersten Verbindungsschicht (11) angeordnet ist, und einem auf der zweiten Verbindungsschicht und dem Halbleitersubstrat (1) gebildeten ersten Zwischenschichtisolierfilm (9), der unterhalb der ersten Verbindungsschicht (11) angeordnet ist und ein erstes Kontaktloch (10a) aufweist, wobei ein erster Leiter in dem ersten Kontaktloch (10a) die zweite Verbindungsschicht und das Halbleitersubstrat (1) mit der ersten Verbindungsschicht (11) verbindet,
bei der der Speicherknotenabschnitt (11c, 11d) der ersten Verbindungsschicht (11), die GND-Verbindungsschicht (114b, 140b) und der dielektrische Film (12) ein kapazitives Element des Speicherknotenabschnittes (11c, 11d) bilden,
die erste Verbindungsschicht (11) symmetrisch um den Mittelpunkt der Speicherzelle angeordnet ist und
die Mehrzahl von Speicherzellen das gleiche Layout aufweisen und zueinander in einer Richtung einer Wortleitung (5a, 5b) benachbart sind, und bei der das erste Kontaktloch (10a) einen Durchmesser aufweist, der größer ist als das Doppelte der Summe der Dicke der ersten Verbindungsschicht (11) und der Dicke des dielektrischen Filmes (12) und der kleiner ist als das Doppelte der Summe der Dicke der ersten Verbindungsschicht (11), der Dicke des dielektrischen Filmes (12) und der Dicke der GND-Verbindungsschicht (14b).
einer ersten Verbindungsschicht (11), die auf einem Halbleitersubstrat (1) gebildet ist und einen Verbindungsabschnitt (11a, 11b) hohen Widerstandes und einen Speicherknotenabschnitt (11c, 11d) aufweist,
einer GND-Verbindungsschicht (14b, 140b), die auf dem Verbindungsabschnitt (11a, 11b) und dem Speicherknotenabschnitt der ersten Verbindungsschicht (11) mit einem dielektrischen Film (12) dazwischen gebildet ist, und mit einer zweiten Verbindungsschicht, die eine Gateelektrode (5b, 5c) aufweist und die auf dem Halbleitersubstrat (1) gebildet ist und unterhalb der ersten Verbindungsschicht (11) angeordnet ist, und einem auf der zweiten Verbindungsschicht und dem Halbleitersubstrat (1) gebildeten ersten Zwischenschichtisolierfilm (9), der unterhalb der ersten Verbindungsschicht (11) angeordnet ist und ein erstes Kontaktloch (10a) aufweist, wobei ein erster Leiter in dem ersten Kontaktloch (10a) die zweite Verbindungsschicht und das Halbleitersubstrat (1) mit der ersten Verbindungsschicht (11) verbindet,
bei der der Speicherknotenabschnitt (11c, 11d) der ersten Verbindungsschicht (11), die GND-Verbindungsschicht (114b, 140b) und der dielektrische Film (12) ein kapazitives Element des Speicherknotenabschnittes (11c, 11d) bilden,
die erste Verbindungsschicht (11) symmetrisch um den Mittelpunkt der Speicherzelle angeordnet ist und
die Mehrzahl von Speicherzellen das gleiche Layout aufweisen und zueinander in einer Richtung einer Wortleitung (5a, 5b) benachbart sind, und bei der das erste Kontaktloch (10a) einen Durchmesser aufweist, der größer ist als das Doppelte der Summe der Dicke der ersten Verbindungsschicht (11) und der Dicke des dielektrischen Filmes (12) und der kleiner ist als das Doppelte der Summe der Dicke der ersten Verbindungsschicht (11), der Dicke des dielektrischen Filmes (12) und der Dicke der GND-Verbindungsschicht (14b).
2. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Speicherzellen
einen ersten und zweiten Source-/Drain-Dotierungsbereich (8d, Fig. 5), die
mit der GND-Verbindungsschicht (14b, 140b) verbunden sind und einen
GND-Bereich bilden, aufweisen,
wobei in jeder Speicherzelle der erste Dotierungsbereich (8d) und der zweite Dotierungsbereich (8d) voneinander getrennt gebildet sind und
der erste und der zweite Dotierungsbereich (8d, 8d) in jeder Speicherzelle getrennt von dem GND-Bereich in der benachbarten Speicherzelle gebildet sind.
wobei in jeder Speicherzelle der erste Dotierungsbereich (8d) und der zweite Dotierungsbereich (8d) voneinander getrennt gebildet sind und
der erste und der zweite Dotierungsbereich (8d, 8d) in jeder Speicherzelle getrennt von dem GND-Bereich in der benachbarten Speicherzelle gebildet sind.
3. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 2,
bei der sich der erste und der zweite Dotierungsbereich (8d) in einem
planaren Layout nicht mit der Wortleitung (5a, 5d) überlappen.
4. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Speicherzellen
einen ersten und zweiten Source-/Drain-Dotierungsbereich (8d, Fig. 5), die
mit der GND-Verbindungsschicht (14b, 140b) verbunden sind und einen
GND-Bereich bilden,
bei der sich der erste und der zweite Dotierungsbereich (8d) in einem
planaren Layout nicht mit der Wortleitung (5a, 5d) überlappen.
5. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
bei der die erste Verbindungsschicht (11) zusätzlich zu dem Verbindungsab
schnitt (11a, 11b) hohen Widerstandes und dem Speicherknotenabschnitt
(11c, 11d) einen VCC-Versorgungsverbindungsabschnitt (11e, 11f) aufweist.
6. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 5, bei der
der erste Zwischenschichtisolierfilm (9) ein zweites Kontaktloch (13c) aufweist, wobei ein zweiter Leiter in dem zweiten Kontaktloch (13c) die GND-Verbindungsschicht (14b) mit dem ersten und dem zweiten Dotierungsbereich (8d, 8d) verbindet, und
das zweite Kontaktloch (13c) einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als das Doppelte der Dicke der GND-Verbindungsschicht (14b).
der erste Zwischenschichtisolierfilm (9) ein zweites Kontaktloch (13c) aufweist, wobei ein zweiter Leiter in dem zweiten Kontaktloch (13c) die GND-Verbindungsschicht (14b) mit dem ersten und dem zweiten Dotierungsbereich (8d, 8d) verbindet, und
das zweite Kontaktloch (13c) einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als das Doppelte der Dicke der GND-Verbindungsschicht (14b).
7. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der
ein Abschnitt (12) des dielektrischen Filmes (12), der das kapazitive
Element des Speicherknotenabschnittes (11c, 11d) bildet, eine Dicke
aufweist, die kleiner ist als die des übrigen Abschnittes (12, 20).
3. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der
der dielektrische Film (12) einen sich erstreckenden Abschnitt aufweist, der
zumindest auf der oberen Oberfläche, der Seitenoberfläche und der unteren
Oberfläche des Speicherknotenabschnittes (11c, 11d) der ersten
Verbindungsschicht (11) angeordnet ist.
9. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem
die GND-Verbindungsschicht eine Zweischichtstruktur (14b, 140b) aufweist.
10. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
bei der die erste Verbindungsschicht eine untere Schicht (24c, 24d) in Kontakt mit dem Halbleitersubstrat (1) und der zweiten Verbindungsschicht und eine obere Schicht (11c, 11d), die auf der unteren Schicht gebildet ist, aufweist und
die GND-Verbindungsschicht (14b) Seitenendoberflächen der unteren und der oberen Schicht mit dem dielektrischen Film (12) dazwischen bedeckt.
bei der die erste Verbindungsschicht eine untere Schicht (24c, 24d) in Kontakt mit dem Halbleitersubstrat (1) und der zweiten Verbindungsschicht und eine obere Schicht (11c, 11d), die auf der unteren Schicht gebildet ist, aufweist und
die GND-Verbindungsschicht (14b) Seitenendoberflächen der unteren und der oberen Schicht mit dem dielektrischen Film (12) dazwischen bedeckt.
11. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 10, bei der
die untere Schicht einen VCC-Versorgungsverbindungsabschnitt (24a, 24b)
aufweist.
12. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 10, bei der
die obere Schicht einen VCC-Versorgungsverbindungsabschnitt (11e, 11f)
aufweist.
13. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der
die obere Schicht den Abschnitt (11a, 11b) hohen Widerstandes aufweist und
die untere Schicht dicker ist als die obere Schicht.
14. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, mit
einer Bitleitungsverbindungselektrode (24e, 24f), die aus der gleichen
Schicht wie die untere Schicht gebildet ist.
15. Herstellungsverfahren einer Halbleitereinrichtung mit Speicherzellen
nach einem der Ansprüche 1 bis 14 mit den Schritten
Bilden einer ersten Verbindungsschicht, die auf einem Halbleitersubstrat (1) angeordnet ist, die einen Abschnitt (11a, 11b) hohen Widerstandes und einen Speicherknotenabschnitt (11c, 11d) aufweist und die um den Mittelpunkt der Speicherzelle symmetrisch ist,
Bilden einer GND-Verbindungsschicht (14b, 140b) auf dem Abschnitt (11a, 11b) hohen Widerstands und dem Speicherknotenabschnitt (11c, 11d) der ersten Verbindungsschicht mit einem dielektrischen Film (12) dazwischen, wobei der Speicherknotenabschnitt (11c, 11d), die GND-Verbindungsschicht (14b, 140b) und der dielektrische Film (12) ein kapazitives Element des Speicherknotenabschnittes (11c, 11d) bilden,
Bilden der Mehrzahl von Speicherzellen, die das gleiche Layout aufweisen und zueinander in einer Richtung einer Wortleitung (5a, 5d) benachbart sind.
Bilden einer ersten Verbindungsschicht, die auf einem Halbleitersubstrat (1) angeordnet ist, die einen Abschnitt (11a, 11b) hohen Widerstandes und einen Speicherknotenabschnitt (11c, 11d) aufweist und die um den Mittelpunkt der Speicherzelle symmetrisch ist,
Bilden einer GND-Verbindungsschicht (14b, 140b) auf dem Abschnitt (11a, 11b) hohen Widerstands und dem Speicherknotenabschnitt (11c, 11d) der ersten Verbindungsschicht mit einem dielektrischen Film (12) dazwischen, wobei der Speicherknotenabschnitt (11c, 11d), die GND-Verbindungsschicht (14b, 140b) und der dielektrische Film (12) ein kapazitives Element des Speicherknotenabschnittes (11c, 11d) bilden,
Bilden der Mehrzahl von Speicherzellen, die das gleiche Layout aufweisen und zueinander in einer Richtung einer Wortleitung (5a, 5d) benachbart sind.
16. Herstellungsverfahren der Halbleitereinrichtung nach Anspruch 15,
bei dem
der Schritt des Bildens der ersten Verbindungsschicht und der GND- Verbindungsschicht die Schritte
Bilden eines Zwischenschichtisolierfilmes (9) auf dem Halbleitersubstrat (1), nacheinander Bilden der ersten Verbindungsschicht und des dielektrischen Filmes (12) auf dem Zwischenschichtisolierfilm (9) und danach Bilden einer ersten GND-Verbindungsschicht (140) auf dem dielektrischen Film (12), Bemustern der ersten GND-Verbindungsschicht (140), des dielektrischen Filmes (12) und des Zwischenschichtisolierfilmes (9) derart, daß ein Kontaktloch (13c) gebildet wird, das die Oberfläche des Halbleitersubstrates (1) erreicht, und
Bilden einer zweiten GND-Verbindungsschicht (14b), die das Kontaktloch (13c) füllt und die obere Oberfläche der ersten GND-Verbindungsschicht (140) bedeckt,
aufweist.
der Schritt des Bildens der ersten Verbindungsschicht und der GND- Verbindungsschicht die Schritte
Bilden eines Zwischenschichtisolierfilmes (9) auf dem Halbleitersubstrat (1), nacheinander Bilden der ersten Verbindungsschicht und des dielektrischen Filmes (12) auf dem Zwischenschichtisolierfilm (9) und danach Bilden einer ersten GND-Verbindungsschicht (140) auf dem dielektrischen Film (12), Bemustern der ersten GND-Verbindungsschicht (140), des dielektrischen Filmes (12) und des Zwischenschichtisolierfilmes (9) derart, daß ein Kontaktloch (13c) gebildet wird, das die Oberfläche des Halbleitersubstrates (1) erreicht, und
Bilden einer zweiten GND-Verbindungsschicht (14b), die das Kontaktloch (13c) füllt und die obere Oberfläche der ersten GND-Verbindungsschicht (140) bedeckt,
aufweist.
17. Herstellungsverfahren der Halbleitereinrichtung nach Anspruch 15
oder 16, weiter mit
den vor dem Bilden der ersten Verbindungsschicht auszuführenden Schritten des
Bildens eines ersten Dotierungsbereiches (8d) und eines zweiten Dotierungsbereiches (8b) in der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates (1) voneinander getrennt, wobei der erste und der zweite Dotierungsbereich (8d, 8d) einen GND-Bereich bilden, und
Bildens des ersten und des zweiten Dotierungsbereiches (8d, 8d) in jeder Speicherzelle derart, daß sie von dem ersten und zweiten Dotierungsbereich (8d, 8d) in der benachbarten Speicherzelle getrennt sind.
den vor dem Bilden der ersten Verbindungsschicht auszuführenden Schritten des
Bildens eines ersten Dotierungsbereiches (8d) und eines zweiten Dotierungsbereiches (8b) in der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates (1) voneinander getrennt, wobei der erste und der zweite Dotierungsbereich (8d, 8d) einen GND-Bereich bilden, und
Bildens des ersten und des zweiten Dotierungsbereiches (8d, 8d) in jeder Speicherzelle derart, daß sie von dem ersten und zweiten Dotierungsbereich (8d, 8d) in der benachbarten Speicherzelle getrennt sind.
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