DE3915438C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Halbleiterspeicher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Herstellungsverfahren dafür. Die Erfindung findet insbesondere Verwendung auf dem Gebiet der dynamischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (DRAM) vom gefalteten Bitleitungstyp.

Da die beste Wirkung erhalten werden kann, wenn diese Erfindung auf einen dynamischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (Dynamic Random Access Memory) verwendet wird, erfolgt die Beschreibung im weiteren des dynamischen Typs mit wahlfreiem Zugriff.

Ein dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff ist bereits bekannt. Fig.1 zeigt in einem Blockdiagramm eines der Beispiele des ganzen Aufbaues eines derartigen dynamischen Speichers mit wahlfreiem Zugriff (der im folgenden als DRAM bezeichnet wird).

Gemäß Fig.1 weist der DRAM ein Speicherzellenfeld 41 mit einer Mehrzahl von Speicherzellen, die als Speicherabschnitt dienen, einen mit einem Adreßpuffer zur Auswahl deren Adresse verbundenen Zeilendekoder 42, einen Spaltendekoder 43 und einen Eingangs-/ Ausgangsschnittstellenabschnitt, der einen mit einer Eingangs-/ Ausgangsschaltung verbundenen Leseverstärker aufweist, auf. Jede der Mehrzahl von Speicherzellen, die als Speicherabschnitt dienen, ist mit einem Schnittpunkt zwischen einer der mit dem Zeilendekoder 42 verbundenen Wortleitungen und einer der dem Spaltendekoder 43 zugeordneten Bitleitungen verbunden, wobei die Leitungen zur Bildung des Speicherzellenfeldes 41 matrixförmig angeordnet sind. Wenn ein extern angelegtes Zeilenadreß-Signal und ein Spaltenadreß-Signal empfangen werden, wählt der Zeilendekoder 42 und der Spaltendekoder 43 eine Speicherzelle aus, die bei dem Schnittpunkt zwischen der ausgewählten Wort- und Bitleitung angeordnet ist. Daten werden in die ausgewählte Speicherzelle geschrieben oder Daten werden von der Speicherzelle gelesen. Das Lesen/Schreiben der Daten wird durch ein an eine Steuerschaltung angelegtes Lesen/Schreiben-Steuersignal angezeigt.

Daten werden in dem N(=n×m)-Bitspeicherzellenfeld 41 gespeichert. Die Information, die der Adresse der Speicherzelle entspricht, in der der Lesen/Schreiben-Betrieb durchgeführt wird, wird in Zeilen- und Spaltenadreßpuffern gespeichert, und die m-Bitspeicherzelle wird durch Auswählen einer bestimmten Wortleitung (eine Wortleitung aus den n Wortleitungen) durch den Zeilendekoder 42 mit dem Leseverstärker verbunden. Dann wird durch Auswählen einer bestimmten Bitleitung (eine Bitleitung aus den m Bitleitungen) durch den Spaltendekoder 43 einer der Leseverstärker mit der Eingangs-/Ausgangsschaltung verbunden, wodurch der Lese- bzw. Schreibbetrieb entsprechend einem Befehl der Steuerschaltung durchgeführt wird.

Anhand Fig. 2, die ein äquivalentes Schaltungsdiagramm einer Speicherzelle 40 des DRAM darstellt, wird der Lese/Schreibbetrieb der Speicherzelle beschrieben. Gemäß Fig. 2 weist die Speicherzelle 40 einen Feldeffekttransistor Q und einen Kondensator Cs auf. Die Gateelektrode des Feldeffekttransistors Q ist mit einer Wortleitung 200 verbunden und die mit dem Kondensator Cs verbundene Source/Drainelektrode ist mit einer Bitleitung 300 verbunden. Beim Schreiben von Daten wird, da der Transistor Q vom Feldeffekttyp leitend wird, wenn eine vorbestimmte Spannung an die Wortleitung 200 angelegt ist, eine an die Bitleitung 300 angelegte elektrische Ladung im Kondensator Cs gespeichert. Andererseits wird beim Lesen von Daten, da der Feldeffekttransistor Q leitend wird, wenn eine vorbestimmte Spannung an die Wortleitung 200 angelegt ist, die im Kondensator Cs gespeicherte elektrische Ladung über die Bitleitung 300 herausgenommen.

Bei einer Halbleiterspeichereinrichtung, zum Beispiel bei dem in Fig.1 gezeigten DRAM, ist ein Verdrahtungsverfahren von Signalleitungen, die Information übertragen, von jeder Speicherzelle zum Leseverstärker als Bitleitungsverfahren (das als gefaltetes Bitleitungsverfahren bezeichnet wird) bekannt, bei dem ein Paar von zwei Bitleitungen von den Leseverstärkern in derselben Richtung angeordnet sind. Gemäß Fig. 3 erfolgt die Beschreibung eines der Beispiele.

Fig. 3 zeigt in einem schematischen Diagramm den äquivalenten Schaltungsaufbau der gefalteten Bitleitungen. Wie in Fig. 3 gezeigt, sind Paare von Bitleitungen (BL0, ), (BL1, ), . . ., (BLm, ) in derselben Richtung vom Leseverstärker SA angeordnet und die Mehrzahl von Speicherzellen ist mit jeder Bitleitung verbunden. Bei diesem Fall wird, falls beispielsweise eine weitere Verdrahtungsleitung wie zum Beispiel A benachbart zu einer Bitleitung BL0 als eine virtuelle Verdrahtungsleitung angeordnet ist, und der Kondensator C zwischen der Verdrahtungsleitung A und der Bitleitung BL0 groß ist, Rauschen erzeugt, wenn ein bestimmtes Potential an die Verdrahtungsleitung A angelegt ist, wodurch das Potential der Bitleitung BL0 beeinflußt wird. Auf der anderen Seite, da die Bitleitung von der Verdrahtungsleitung A entfernt ist, bewirkt das Potential der Verdrahtungsleitung A auf dieser Leitung einen kleineren Einfluß. Wenn der Vergleich zwischen den Potentialen bei den Bitleitungen BL0 und zum Erfassen einer dazwischen liegenden Potentialdifferenz durchgeführt wird, wird folglich eine Fehlfunktion der Umkehrung des Ergebnisses des Vergleiches zwischen den Potentialen bei der einen und der anderen Bitleitung BL0 und auf Grund der Tatsache verursacht, daß das Potential auf der Bitleitung fluktuiert.

Um dieses Problem zu lösen, wird ein gewundenes bzw. verdrilltes Bitleitungsverfahren vorgeschlagen, bei dem sich zwei Bitleitungen gegenseitig bei einer Mehrzahl von Stellen, wie in Fig. 4 gezeigt, überschneiden. Als ein Beispiel erfolgt die Beschreibung des Falles, bei dem die benachbarte Verdrahtungsleitung A als eine virtuelle Verdrahtungsleitung dargestellt wird. Das Rauschen von der Verdrahtungsleitung A beeinflußt gleichförmig die benachbarten Verdrahtungsleitungen, d. h. die Bitleitungen BL0 und (in diesem Fall wird angenommen, daß die Anzahl der überschneidenden Stellen, deren Abstände und dergleichen so gesetzt sind, daß die Ladekapazitäten C mit beiden Bitleitungen BL0 und gleich sind). Als Ergebnis ergibt sich, daß, wenn die Potentiale der Bitleitungen BL0 und zum Erfassen einer dazwischen liegenden Potentialdifferenz verglichen werden, sich insofern ein Vorteil ergibt, daß ein fehlerhafter Betrieb nicht mehr auftaucht, da der Einfluß des Rauschens vernachlässigt werden kann.

Entsprechend dem obenerwähnten verdrillten Bitleitungsverfahren wurden verschiedene Verdrahtungsstrukturierungen vorgeschlagen. Beispielsweise ist ein Verdrahtungsaufbau, der einen Satz von zwei Bitleitungen, die sich einmal überschneiden, aufweist, in Patrick W. Bosshart et al. "553k-Transistor LISP Processor Chip" ISSCC '87, Digest of Technical papers, S. 202, beschrieben. Die Japanese Patent Laying-Open Gazette Nr. 2 54 489/1985 offenbart einen Verdrahtungsaufbau, der zwei Bitleitungen enthält, die sich in der Mitte jedes anderen Bitleitungspaares überschneiden. Ferner offenbart die Japanese Patent Laying-Open Gazette Nr. 51096/1987 einen Verdrahtungsaufbau, der Bitleitungspaare enthält, die sich bei geradzahligen Positionen überschneiden und Bitleitungspaare, die sich bei ungeradzahligen Positionen überschneiden, und die abwechselnd angeordnet sind. U.S. Patent Nr. 39 42 164 offenbart einen Verdrahtungsaufbau, der einen Satz von zwei Signalleitungen enthält, die vom Leseverstärker in derselben Richtung führen und sich bei einer Position der Hälfte bzw. dem Viertel des Abstandes überschneiden. Ferner beschreibt die Japanese Patent Laying-Open Gazette Nr. 26 895/1988 einen Verdrahtungsaufbau, der ein Paar von Bitleitungen enthält, die mit dem Leseverstärker verbunden ist und eine Mehrzahl von überschneidenden Stellen aufweist, die nicht mit denen der benachbarten Paare von Bitleitungen übereinstimmen.

Obwohl wie oben beschrieben verschiedene Verdrahtungsverfahren entsprechend dem verdrillten Bitleitungsverfahren vorgeschlagen worden sind, wurde bisher jedoch kein Verdrahtungsaufbau zum Durchführen des Verfahrens, d. h. der planare Aufbau und der geschnittene Aufbau einer Verdrahtungsschicht, vorgeschlagen. Vor kurzem wurde ein Fortschritt bei einer Speicherzelle auf Grund einer verbesserten Integrationsdichte eines Speichers erzielt. Der Abstand zwischen Signalleitungen, wie etwa den mit jeder Speicherzelle verbundenen Bitleitungen, wurde ebenfalls verringert. Folglich erscheint es bemerkenswert, da die mit jeder Speicherzelle verbundene Signalleitung winzig wird, daß in einer Halbleiterspeichereinrichtung wie dem DRAM ein Fehler in der Informationsübertragung auf Grund des Rauschens von einer anderen Verdrahtungsleitung, und damit ein fehlerhafter Betrieb leicht auftreten kann. Es ist daher wünschenswert, daß eine konkrete Konfiguration und ein konkreter Aufbau der Verdrahtungsschicht zum Durchführen des verdrillten Bitleitungsverfahrens vorgeschlagen werden, bei dem eine fehlerhafte Informationsübertragung durch gleichförmiges Verteilen des Rauschens von einer anderen, benachbarten Verdrahtungsleitung auf ein Paar von Signalleitungen gesteuert werden kann.

Ein Halbleiterspeicher der eingangs beschriebenen Art ist aus der EP 01 67 281 A2 bekannt. Bei dem bekannten Halbleiterspeicher soll das durch elektrische Wechselwirkung zwischen benachbarten Bitlei­ tungen entstehende Rauschen reduziert werden. Dazu sind die Bit­ leitungen so ausgebildet, daß sie einander überschneiden. Die Bit­ leitungen sind als Aluminiumschichten auf einem isolierenden Film 4 ausgebildet. Eine der Bitleitungen ist durchgehend auf dem iso­ lierenden Film ausgebildet. Dieses hat den Vorteil, daß die Bit­ leitung relativ leicht hergestellt werden kann. Die andere Bitlei­ tung wird abschnittsweise unter der einen Bitleitung durchgeführt, indem unter der einen Bitleitung ein mit Fremdatomen diffundierter Bereich gebildet ist, der mit der anderen Bitleitung durch Kontakt­ löcher verbunden ist. Das hat zur Folge, daß die etwas vereinfachte Herstellung bewirkt, daß die beiden Bitleitungen unterschiedlich ausgebildet sind. Die eine Bitleitung ist nur auf der ebenen Ober­ fläche des isolierenden Filmes gebildet, während die andere Bit­ leitung erstens durch die Kontaktlöcher verlängert ist und zweitens in ihrem elektrischen Widerstand durch das diffundierte Gebiet ver­ ändert ist. Eine kapazitive Kopplung von Signalen auf benachbarten Bitleitungen wirkt also auf die beiden Bitleitungen des Bitleitungs­ paares unterschiedlich, dadurch können Verfälschungen der Signale hervorgerufen werden.

Aus IBM TDB, Band 30, Nr. 11, April 1988, Seiten 246-248, ist die Anordnung zweier Paare von Bitleitungen bekannt, bei der die Bit­ leitungen jeweils bezogen auf die Hauptoberfläche des Halbleitersub­ strates übereinanderliegen. Die Bitleitungen jeweils eines Paares sind mit jeweils einem Leseverstärker verbunden, der die Ladungs­ unterschiede auf den beiden Bitleitungen eines Paares erfaßt und verstärkt. Die Bitleitungen sind beim Eingang in den Leseverstärker in zwei verschiedenen Niveaus über dem Halbleitersubstrat angeord­ net. Etwa auf dem halben Weg zu dem anderen Leseverstärker für das andere Bitleitungspaar wechseln die Bitleitungen eines Paares je­ weils die Niveaus über dem Halbleitersubstrat. Sie vertauschen ebenfalls ihre seitliche Anordnung. Da jedoch die beiden Bitlei­ tungen des einen Paares zusammen mit den beiden Bitleitungen des anderen Paares jeweils übereinandergeführt werden, müssen beide Bit­ leitungen des Bitleitungspaares bei der seitlichen Versetzung auf ihrem Niveau bleiben. Jede Bitleitung eines Bitleitungspaares hat also eine bestimmte Länge und den Weg der seitlichen Versetzung auf einem Niveau und die bestimmte Länge allein auf dem anderen Niveau. Die beiden Bitleitungen erleiden also unterschiedliche kapazitive Kopplungen und haben unterschiedliche Widerstände. Dadurch wird der Einfluß von kapazitiver Signalübertragung von benachbarten Bitlei­ tungspaaren auf die beiden Bitleitungen eines Bitleitungspaares unterschiedlich, dadurch wird die Signalerfassung verfälscht.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Halbleiterspeicher vorzusehen, bei dem Übertragung von Information störungsfrei auf den Bitleitungen durchgeführt werden kann.

Aufgabe dieser Erfindung ist es weiterhin, ein Verfahren, das den Effekt des kapazitiven Koppelns von Signalen auf einem Bitleitungs­ paar verringern kann, vorzusehen.

Die Aufgabe wird durch einen Halbleiterspeicher gelöst, der durch die Merkmale des Anspruches 1 gekennzeichnet ist.

Es ist also ein Halbleiterspeicher mit einem Verdrahtungsaufbau vor­ gesehen, der das verdrillte Bitleitungsverfahren verwendet, ohne die Geschwindigkeit der Signalübertragung zu verringern.

Bevorzugte Weiterbildungen des Halbleiterspeichers sind in den Ansprüchen 2 bis 15 beschrieben.

Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Verringern der Kopplung der Spannungsunterschiede auf einem Bitleitungspaar ge­ löst, das durch die Merkmale der Patentansprüche 16 bzw. 17 gekennzeichnet ist.

Die entsprechenden Abschnitte der Bitleitungen von jedem Bitleitungspaar weisen jeweils die­ selbe Anzahl von Verbindungsabschnitten auf und werden seitlich gegenseitig auf dem Substrat vertauscht. Damit werden die ent­ sprechenden Abschnitte der Bitleitungen von jedem Bitleitungspaar unter denselben Bedingungen auf dem Substrat entlang der Länge des Bitleitungspaares gegenseitig seitlich vertauscht. Als Folge davon wird es möglich, einen Halbleiterspeicher mit einem Verdrahtungsaufbau vorzusehen, der es ermöglicht, einen Einfluß auf Grund des Rauschens von der benachbarten Verdrah­ tungsleitung zu minimalisieren.

Es folgt die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigt

Fig.1 ein Blockdiagramm des ganzen Aufbaues eines DRAM, der als ein Beispiel einer Halbleiterspeichereinrichtung mit einem Verdrahtungsaufbau dient,

Fig. 2 ein äquivalentes Schaltungsdiagramm entsprechend einer Speicherzelle des in Fig.1 gezeigten DRAM,

Fig. 3 eine schematische Ansicht des äquivalenten Schaltungsaufbaues, die ein gefaltetes Bitleitungsverfahren zeigt,

Fig. 4 eine schematische Ansicht des äquivalenten Schaltungsaufbaues, die ein verdrilltes Bitleitungsverfahren zeigt,

Fig. 5 eine teilweise Draufsicht eines Ausführungsbeispieles eines Halbleiterspeichers,

Fig. 6A und 6B entlang einer Linie VI-VI in Fig. 5 genommene Schnittansichten, die zwei Ausführungsbeispiele des Verdrahtungsaufbaues des Halbleiterspeichers zeigen,

Fig. 7 eine teilweise Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispieles des Verdrahtungsaufbaues,

Fig. 8A und 8B entlang einer Linie VIII-VIII genommene Schnittansichten, die zwei Beispiele des Verdrahtungsaufbaues zeigen,

Fig. 9 eine teilweise Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispieles einer Halbleiterspeichereinrichtung,

Fig.10A und 10B in teilweisen Draufsichten weitere Ausführungsbeispiele des Verdrahtungsaufbaues und eines Verdrahtungsaufbaues, der es ermöglicht, den Abstand zwischen zwei Signalleitungen sehr klein zu machen,

Fig.11A und 11B entlang einer Linie XIA-XIA und XIB-XIB in den Fig.10A und 10B genommene Schnittansichten,

Fig.12A, 12B, 12C und 12D Schnittansichten eines Herstellungsverfahrens in der Reihenfolge der Schritte des Verdrahtungsaufbaues mit dem in Fig. 8A gezeigten Abschnittes,

Fig.13A, 13B, 13C und 13D Schnittansichten eines Herstellungsverfahrens in der Reihenfolge der Schritte des Verdrahtungsaufbaues mit dem in Fig.11A gezeigten Abschnittes,

Fig.14A eine schematische Ansicht des äquivalenten Schaltungsaufbaues des Verdrahtungsaufbaues entsprechend der in den Fig. 6A und 6B gezeigten Schnittansichten,

Fig.14B eine schematische Ansicht des äquivalenten Schaltungsaufbaues des Verdrahtungsaufbaues entsprechend der in den Fig. 8A und 8B gezeigten Schnittansichten,

Fig.14C eine schematische Ansicht des äquivalenten Schaltungsaufbaues des Verdrahtungsaufbaues entsprechend der in den Fig.10A und 10B gezeigten Schnittansichten,

Fig.15 ein Blockdiagramm eines Beispieles des ganzen Aufbaues einer Halbleiterspeichereinrichtung, bei der der Verdrahtungsaufbau nach einem der obigen Ausführungsbeispiele angewendet werden kann.

Fig. 5 zeigt in einer Draufsicht ein Ausführungsbeispiel, das in einem DRAM als ein Beispiel einer Halbleiterspeichereinrichtung mit einem Verdrahtungsaufbau entsprechend dieser Erfindung verwendet wird. Nach Fig. 5 sind eine Bitleitung 3a und eine leitung 3b so gebildet, daß sie sich in der gleichen Richtung auf einer obersten Schicht erstrecken. Die Bitleitung 3a ist mit der Speicherzelle über ein Kontaktloch 10a verbunden. Die leitung 3b ist mit der Speicherzelle über ein Kontaktloch 10b verbunden. Jede Speicherzelle weist einen Satz von Feldeffekttransistoren Q1, Q2 und Q3 und Kondensatoren Cs1, Cs2 und Cs3 innerhalb eines aktiven Bereiches 100 auf. Die Gateelektroden bilden Teile der Transistoren Q1, Q2 und Q3 und dienen für die Wortleitungen 200. Die Bitleitung 3a und die leitung 3b überschneiden sich bei einem Bereich, der von der Speicherzelle entfernt ist. Die Fig. 6A und 6B zeigen in Schnittansichten entlang einer Linie VI-VI den Überschneidungsabschnitt.

Fig. 6A zeigt in einer Schnittansicht einen Fall, bei dem sich die Bitleitung 3a und die leitung 3b unter Verwendung einer zusätzlichen überbrückenden Verdrahtungsschicht überschneiden. Unter Bezugnahme auf diese Figur ist ein Siliziumoxidfilm 2 auf einem Siliziumsubstrat 1 gebildet. Die Bitleitung 3a und die leitung 3b sind zum Beispiel aus Aluminium hergestellt und über einen Zwischenschichtisolierfilm 4 auf dem Siliziumoxidfilm 2 gebildet. Eine überbrückende Verdrahtungsschicht 8 mit einem niedrigen Widerstandswert, die zum Beispiel aus einem hochschmelzenden Metallsilizid hergestellt ist, ist teilweise unterhalb der Bitleitung 3a durch den Zwischenschichtisolierfilm 4 gebildet, so daß sich eine Bitleitung 3a und eine leitung 3b überschneiden. Die leitung 3b ist über Kontaktlöcher 10c und 10d mit der überbrückenden Verdrahtungsschicht 8 verbunden. In diesem Fall kann die zusätzliche Kapazität des Verbindungsabschnittes des Zwischenschichtisolierfilmes 4 durch ein dickes Ausbilden des Isolierfilmes 4, der aus einem Material geringer Leitfähigkeit wie zum Beispiel SiO₂ hergestellt ist, minimiert werden.

Fig. 6B zeigt eine Schnittansicht eines Falles, bei dem die leitung 3b durch eine Verunreinigungsdiffusionsschicht auf dem Überschneidungsabschnitt überbrückt ist. Entsprechend dieser Figur ist zum Beispiel eine Verunreinigungsdiffusionsverdrahtungsschicht 9, die aus einem Verunreinigungsdiffusionsbereich vom N-Typ hergestellt ist, auf dem Siliziumsubstrat 1 vom P-Typ gebildet. Die Verunreinigungsdiffusionsverdrahtungsschicht 9 wird als die überbrückende Verdrahtungsschicht der leitung 3b verwendet. Die leitung 3b ist über die Kontaktlöcher 10c und 10d mit der Verunreiniungsverdrahtungsschicht 9 verbunden. Die Bitleitung 3a ist oberhalb der Verunreinigungsdiffusionsverdrahtungsschicht 9 über dem Zwischenschichtisolierfilm 4 gebildet. Auf diese Art und Weise ist es möglich, daß sich Bitleitungen unter Verwendung der Verunreinigungsdiffusionsverdrahtungsschicht überschneiden, ohne eine zusätzliche Schicht über dem Substrat zu bilden. Währenddessen ist es bei diesem Aufbau schwierig, den Bitleitungswiderstandswert zu verringern, und die zusätzliche Kapazität oder dergleichen zu steuern, da die Verunreinigungsdiffusionsschicht als die überbrückende Schicht verwendet ist. Daher wird es zur Erhöhung der Signalübertragungsrate vorgezogen, den in Fig. 6A gezeigten Verdrahtungsaufbau anzuwenden, wenn sich die Bitleitungen unter Verwendung lediglich einer überbrückenden Verdrahtungsschicht überkreuzen bzw. überschneiden.

Fig. 7 zeigt eine Draufsicht eines Ausführungsbeispieles eines weiteren Verdrahtungsaufbaues entsprechend dieser Erfindung. Gemäß dieser Figur überschneiden sich die Bitleitung 3a und die leitung 3b unter Verwendung zweier überbrückender Verdrahtungsschichten 5 und 7. Die entlang einer Linie VIII-VIII aus Fig. 7 genommenen Fig. 8A und 8B zeigen in Schnittansichten diesen Verdrahtungsaufbau.

Nach Fig. 8A sind die Bitleitung 3a und die leitung 3b auf dem Siliziumoxidfilm 2 gebildet, die auf dem Siliziumsubstrat gebildet ist. Um die leitung 3b und die Bitleitung 3a zu überschneiden, werden zum Beispiel überbrückende Verdrahtungsschichten 5 und 7, die aus Aluminium hergestellt sind, darauf gebildet. Die Verdrahtungsschicht 5 ist auf dem Zwischenschichtisolierfilm 4 gebildet und über ein Kontaktloch 10e mit der leitung 3b verbunden. Die überbrückende Verdrahtungsschicht 7 ist auf dem Zwischenschichtisolierfilm gebildet und über ein Kontaktloch 10f mit der Bitleitung 3a verbunden. Auf diese Art und Weise können die Bitleitungen unter Verwendung der überbrückenden Verdrahtungsschicht überkreuzt werden. Bei diesem Fall kann irgendeine der überbrückenden Verdrahtungsschichten 5 und 7 unterhalb der Bitleitungen gebildet sein. Die Fig. 8B zeigt in einer Schnittansicht einen Fall, bei dem die überbrückende Verdrahtungsschicht 5 unterhalb der leitung 3b gebildet ist und die überbrückende Verdrahtungsschicht 7 auf der Bitleitung 3a gebildet ist. In jedem Fall kann der Bitleitungswiderstandswert dadurch verringert werden, daß die überbrückende Verdrahtungsschicht aus einem Material mit einem geringeren Widerstandswert wie zum Beispiel Aluminium gebildet wird. Die zusätzliche Kapazität kann durch Verwenden des dicken Isolierfilmes als den Zwischenschichtisolierfilm 6 minimiert werden. Damit können zwei Bitleitungen überkreuzt werden, ohne die Signalübertragungsrate auf Grund der Leitungen zu verringern.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Verdrahtungsaufbau ist der überschneidende Abschnitt der Bitleitungen auf einem anderen Bereich als dem Bereich, wo die Speicherzelle gebildet ist, vorgesehen. Jedoch kann, wie in Fig. 9 gezeigt, der überschneidende Bereich der Bitleitungen über dem Bereich, wo die Speicherzelle gebildet ist, gebildet sein. Es ist unnötig zu erwähnen, daß derselbe Effekt erreicht werden kann, sogar wenn die überbrückende Verdrahtungsschicht 8 so gebildet ist, daß sich die Bitleitungen oberhalb dem Bereich überschneiden, wo die Speicherzelle auf diese Weise gebildet ist. Durch das Ausbilden der Verdrahtungsschicht derart, daß der überschneidende Abschnitt oberhalb des Bereiches, bei dem die Speicherzelle gebildet ist, liegt, ist es unnötig, zur Bildung des überschneidenden Abschnittes einen zusätzlichen Bereich vorzusehen, so daß eine hohe Integrationsdichte des Speichers vorgesehen werden kann.

Da es üblich ist, die Bitleitung 3a und die leitung 3b aus leitfähigen Schichten mit demselben Niveau in dem in Fig. 5, 7 oder 9 gezeigten Verdrahtungsaufbau zu bilden, wird ferner ein Abstand d zwischen den Leitungen bei diesem Fall auf Grund von Beschränkungen der fotolithograpischen Technik begrenzt. Entsprechend dem in den Fig. 6A, 6B, 8A und 8B gezeigten Verdrahtungsaufbau kann der Einfluß auf Grund des Rauschens von der benachbarten Verdrahtungsleitung lediglich durch Bewirken eines Effektes des zweidimensionalen parasitären Kopplungsäquivalentes minimalisiert werden. Daher ist der folgende Aufbau erwünscht, d. h. der Aufbau, der den fehlerhaften Betrieb der Informationsübertragung durch Verringern des Abstandes zwischen zwei Signalleitungen und gleichförmiges Verteilen des Rauschens von einer anderen benachbarten Verdrahtungsleitung steuern kann, insbesondere ein dreidimensionales parasitäres Koppeln zu jeder der beiden Signalleitungen.

Die Fig.10A, 10B und 11A, 11B zeigen weitere Ausführungsbeispiele eines Verdrahtungsaufbaues entsprechend dieser Erfindung. Die Fig.10A und 10B zeigen in teilweisen Draufsichten den Verdrahtungsaufbau, der es ermöglicht, den Abstand zwischen zwei Signalleitungen klein zu halten. Die Fig.11A und 11B sind entlang einer Linie XIA-XIA und XIB-XIB aus Fig.10A und 10B genommene Schnittansichten.

Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel ist irgendeine der Bitleitung 3a und der leitung 3b, zum Beispiel die Bitleitung 3a, beispielsweise aus einer ersten polykristallinen Siliziumschicht auf der Oberfläche des Siliziumoxidfilmes 2 gebildet, der auf dem Siliziumsubstrat 1, das die Speicherzellen und die peripheren Schaltungen aufweist, gebildet ist. Auf der Bitleitung 3a ist die aus einer zweiten polykristallinen Siliziumschicht gebildete leitung 3b durch den Zwischenschichtisolierfilm 4 wie zum Beispiel SiO₂ gebildet. Bei diesem Fall kann der Abstand d zwischen den Bitleitungen verringert werden, da die Bitleitung 3a und die leitung 3b aus einer leitfähigen Schicht gebildet sind, die verschiedene Niveaus aufweisen, und die durch eine untere und eine obere Schicht gebildet ist. Zwei Bitleitungen können so ausgebildet sein, daß deren Innenseiten sich angrenzen und auf einer gemeinsamen vertikalen Ebene liegen, was d =0 bedeutet, wie in Fig.10B und 11B gezeigt. Nach dem Überschneiden der Bitleitung 3a und der leitung 3b werden die Niveaus der leitfähigen Schichten, die die Bitleitungen bilden, über die in dem Zwischenschichtisolierfilm 4 vorgesehenen Kontaktlöchern 10g, 10h ausgetauscht. Wenn die Bitleitung 3a aus der polykristallinen Siliziumschicht gebildet ist, ist insbesondere die Bitleitung 3a mit der oberen Schicht der zweiten polykristallinen Siliziumschicht über das Kontaktloch 10g nach dem Überschneiden verbunden, während die aus einer zweiten polykristallinen Siliziumschicht gebildete leitung 3b über das Kontaktloch 10h nach dem Überschneiden mit der unteren Schicht der polykristallinen Siliziumschicht verbunden ist.

Entsprechend dem obenerwähnten Ausführungsbeispiel sind zwei Bitleitungen aus leitfähigen Schichten mit verschiedenen Niveaus aus ersten und zweiten polykristallinen Siliziumschichten gebildet, und diese überschneiden sich gegenseitig mehrmals in einem elektrisch getrennten Zustand. Die Niveaus der leitfähigen Schichten, die die beiden Bitleitungen bilden, werden über Kontaktlöcher vor und nach dieser Überschneidung gegenseitig ersetzt. Folglich wird zur Durchführung der in Fig. 4 gezeigten äquivalenten Schaltung der Verdrahtungsaufbau gebildet, und der Einfluß auf Grund des Rauschens von der benachbarten Verdrahtungsleitung kann durch Ausführen eines Effektes des dreidimensionalen parasitären Kopplungsäquivalentes minimiert werden, und ebenso kann der Abstand zwischen den Bitleitungen kleiner gemacht werden.

Es folgt eine Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung der Halbleiterspeichereinrichtung mit dem Verdrahtungsaufbau entsprechend dieser Erfindung. Fig.12A-12D zeigen in Schnittansichten, die entlang einer Linie VIII-VIII in Fig. 7 genommen sind, die Reihenfolge der Schritte. Es folgt nun die Beschreibung eines Verfahrens zur Bildung des Verdrahtungsaufbaues mit dem in Fig. 8A gezeigten Abschnitt.

Zuerst wird entsprechend Fig.12A ein Siliziumoxidfilm 2 auf einem Siliziumsubstrat 1 gebildet. Daran anschließend wird durch Bilden und Strukturieren beispielsweise einer polykristallinen Siliziumschicht auf dem Siliziumoxidfilm 2 eine Bitleitung 3a und eine leitung 3b gebildet.

Nach Fig.12B wird ein Zwischenschichtfilm 4, der aus SiO₂ oder dergleichen hergestellt ist, auf der ganzen Oberfläche gebildet. Dann wird ein Kontaktloch 10e auf der leitung 3b gebildet.

Gemäß Fig.12C wird eine überbrückende Verdrahtungsschicht 5 aus einem Material mit niedrigem Widerstandswert wie zum Beispiel Aluminium oder dergleichen entsprechend einer vorbestimmten Strukturierung gebildet.

Wie in Fig.12D gezeigt, wird ein Kontaktloch 10f geöffnet, nachdem ein Zwischenschichtisolierfilm 6 auf der ganzen Oberfläche gebildet wurde. Dann wird eine überbrückende Verdrahtungsschicht 7 aus einem Material mit einem niedrigen Widerstandswert entsprechend der vorbestimmten Strukturierung so gebildet, daß die Bitleitung 3a über das Kontaktloch 10f mit der überbrückenden Verdrahtungsschicht 7 verbunden wird. Auf diese Art und Weise wird der überschneidende Abschnitt der Bitleitung 3a und der leitung 3b unter Verwendung der beiden überbrückenden Verdrahtungsschichten 5 und 7 gebildet.

Die Fig.13A-13D zeigen Schnittansichten entlang einer Linie XIA-XIA in Fig.10A in der Reihenfolge der Schritte. Gemäß den Fig.13A-13D wird der Verdrahtungsaufbau mit dem in Fig.11A gezeigten Abschnitt durch einen ähnlichen Prozeß wie der Prozeß zur Bildung des in den Fig.12A-12D gezeigten Verdrahtungsaufbaues gebildet, wie oben beschrieben.

Die Fig.14A, 14B und 14C sind schematische Ansichten des äquivalenten Schaltungsaufbaues und zeigen den Verdrahtungsaufbau entsprechend der in den jeweiligen Fig. 6A und 6B, Fig. 8A und 8B, und Fig.10A und 10B gezeigten Schnittansichten. Unter Bezugnahme auf diese Figuren befinden sich die in durchgezogenen Linien gezeigten Bitleitungen BL und auf einem ersten Niveau des Substrates und die in gepunkteten Linien gezeigten Bitleitungen BL und befinden sich bei einem zweiten Niveau des Substrates. Die Bitleitungen BL und sind mit einem Leseverstärker SA verbunden. Die durch unterbrochene Linien gezeigten überbrückenden Verdrahtungsleitungen befinden sich bei einem zweiten Niveau oder einem dritten Niveau des Substrates. Wie in den Fig.14A und 14B gezeigt, sind die Bitleitungen BL und räumlich und gegenseitig durch Verbinden der Bitleitungen mit den überbrückenden Verdrahtungsleitungen über Kontaktlöcher 10 vertauscht. Gemäß Fig.14C sind die Bitleitungen BL und überkreuzt und gegenseitig vertikal zwischen dem ersten und zweiten Niveau des Substrates vertauscht, durch Verbinden der Bitleitungen mit den jeweiligen Abschnitten der Bitleitungen, die bei dem unterschiedlichen Niveau angeordnet sind, durch Kontaktlöcher 10. In jedem Fall weisen die entsprechenden Abschnitte der Bitleitungen von jedem Bitleitungspaar dieselbe Anzahl von Kontaktabschnitten 10 auf. Damit werden die entsprechenden Abschnitte der Bitleitungen von jedem Bitleitungspaar räumlich gegenseitig unter denselben Bedingungen auf dem Substrat entlang der Bitleitungspaarlänge vertauscht. Folglich ist es möglich, ein DRAM mit einem gefalteten Bitleitungsaufbau vorzusehen, das die Minimalisierung eines Einflusses auf Grund des Rauschens von der benachbarten Verdrahtungsleitung durch Verringern eines Effektes des parasitären Koppelns von externen Signalen ermöglicht.

Obwohl bei den erwähnten Herstellungsschritten die polykristalline Siliziumschicht als eine Bitleitung und eine Aluminiumschicht als eine überbrückende Verdrahtungsschicht als ein Beispiel verwendet wurden, kann ein anderes Material mit einem niedrigen Widerstandswert verwendet werden, und die Verdrahtungsschicht kann aus einer hochschmelzenden Metallschicht, einer hochschmelzenden Metallsilizidschicht, einem zusammengesetzten Film aus einer polykristallinen Siliziumschicht und einer hochschmelzenden Metallschicht, einer niedrigschmelzenden Metallschicht anders als aus Aluminium oder dergleichen hergestellt sein.

Obwohl die Beschreibung eines Falles erfolgte, bei dem der Verdrahtungsaufbau entsprechend dieser Erfindung auf einen Satz von Bitleitungen bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel angewendet ist, kann dieser natürlich auch auf eine Mehrzahl von Sätzen von Bitleitungen angewendet werden. Obwohl das oben beschriebene Ausführungsbeispiel einen Fall zeigt, bei dem sich die Bitleitungen bei einem Punkt überschneiden, kann es auf Bitleitungen angewendet werden, die eine Mehrzahl von überschneidenden Abschnitten aufweisen.

Obwohl bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ein auf Bitleitungen in dem DRAM bezogenes Beispiel gezeigt ist, bei dem der Verdrahtungsaufbau eine Kombination von signalübertragenden Signalleitungen ist, die miteinander verglichen werden, wie zum Beispiel eine Referenzleitung und eine Vergleichsleitung, kann diese Erfindung ferner auf verschiedene Verdrahtungsschichten angewendet werden, wobei derselbe Effekt erhalten werden kann. Zum Beispiel kann diese Erfindung auf einen Satz von Signale übertragende Signalleitungen angewendet werden, die miteinander auf einer anderen Halbleiterspeichereinrichtung als das DRAM verglichen werden.

Fig.15 zeigt in einem Blockdiagramm ein Beispiel des ganzen Aufbaues einer anderen Halbleiterspeichereinrichtung, bei dem der Verdrahtungsaufbau entsprechend dieser Erfindung angewendet werden kann. Fig.15 zeigt den ganzen Aufbau eines statischen Speichers mit wahlfreiem Zugriff (im folgenden als SRAM bezeichnet).

Gemäß Fig.15 weist das SRAM ein Speicherzellenfeld 41 mit einer Mehrzahl von Speicherzellen 40, die als Speicherabschnitt dienen, und einen mit einem Adreßpuffer verbundenen X-Dekoder 42 zur Auswahl der Adresse, einen Y-Dekoder 43, und einen Ein-/Ausgangsschnittstellenabschnitt, der einen mit einem Ausgangspuffer verbundenen Leseverstärker aufweist, auf. Die Mehrzahl der Speicherzellen 40, die als Speicherabschnitt dienen, sind mit überschneidenden Punkten zwischen mit dem X-Dekoder 42 verbundenen Wortleitungen und mit dem Y-Dekoder 43 verbundenen Bitleitungen verbunden, die matrixförmig ausgebildet sind und damit das Speicherzellenfeld 41 bilden. Durch Empfangen extern angelegter Zeilen- und Spaltenadreßsignale wird die Speicherzelle 40, die sich bei einem Kreuzungspunkt zwischen der Wortleitung und der Bitleitung, die jeweils durch den X-Dekoder 42 und den Y-Dekoder 43 ausgewählt sind, befindet, ausgewählt.

Wenn die in der Speicherzelle 40 gespeicherte Information gelesen wird, wird eine vorbestimmte Spannung an die Wortleitung angelegt. Als Folge davon erscheint entsprechend dem Zustand ein Potential auf der Bitleitung und der leitung. Wenn Information in die Speicherzelle 40 geschrieben wird, wird eine vorbestimmte Spannung an die Wortleitung angelegt. Bei diesem Zustand werden gewünschte Potentiale entsprechend der zu schreibenden Zustände an die Bitleitung und die leitung angelegt. Auf diese Art und Weise sind die Bitleitung und die leitung zur Übertragung von zwei zu vergleichenden Signalen vorgesehen. Damit kann der Verdrahtungsaufbau entsprechend dieser Erfindung auf die Bitleitungen in dem SRAM genauso wie auf die Bitleitungen in dem DRAM angewendet werden.

Wie oben beschrieben, ist es entsprechend dieser Erfindung möglich, einen Verdrahtungsaufbau vorzusehen, der den Einfluß auf Grund des Rauschens von der benachbarten Verdrahtungsleitung minimalisieren kann.

Claims (18)

1. Halbleiterspeicher mit:

• - einem Halbleitersubstrat (1) mit einer Hauptoberfläche;
• - Wortleitungen (200) und die Wortleitungen (200) auf der Hauptoberfläche schneidende Bitleitungen (3a, 3b), die in eine Mehrzahl verschiedener Abschnitte, die in einer ersten und einer zweiten parallelen Ebene des Halbleitersubstrates (1) angeordnet sind, unterteilt sind, und die in Form paralleler Bitleitungspaare angeordnet sind, die zum Bilden von aufeinanderfolgenden abwechselnden parallelen Abschnitten und von sich kreuzenden Verbindungsabschnitten (5, 7, 8, 9) unterteilt sind;
• - wobei die Bitleitungen (3a, 3b) in den parallelen Abschnitten parallel zueinander liegen, die sich kreuzenden Verbindungsabschnitte (5, 7, 8, 9) in verschiedenen Ebenen parallel zu der Hauptoberfläche angeordnet sind und einander so kreuzen, daß die Bitleitungen (3a, 3b) in benachbarten parallelen Abschnitten vertauscht sind;

dadurch gekennzeichnet, daß jede Bitleitung (3a, 3b) in jeder Ebene im wesentlichen die gleiche Länge wie die zu ihr gehörige Bitleitung (3b, 3a) des Bitleitungspaares aufweist.

2. Halbleiterspeicher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:
an den Überschneidungen der Wortleitungen (200) und der Bitleitungen (3a, 3b) vorgesehene Speicherzellen und
eine Leseverstärkereinrichtung (SA) zum Erfassen der Spannungsunterschiede auf den Bitleitungspaaren.

3. Halbleiterspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsabschnitte (5, 7, 8, 9) Kontaktlöcher (10c-10h) aufweisen, die in der Nachbarschaft des Bereiches, bei dem die entsprechenden Abschnitte der Bitleitungen (3a, 3b) sich überkreuzen, gebildet sind.

4. Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bitleitungen (3a, 3b) des Bitleitungspaares auf einem ersten Niveau des Substrates angeordnet sind,
daß das Bitleitungspaar zumindest einen kreuzenden Verbindungsabschnitt (5, 7, 8, 9) aufweist, und
daß der eine kreuzende Verbindungsabschnitt des Bitleitungspaares bei einem zweiten Niveau des Substrates (1), das unterschiedlich zu dem ersten Niveau ist, angeordnet ist.

5. Halbleiterspeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der kreuzende Verbindungsabschnitt des Bitleitungspaares einen Verunreinigungsbereich (9) aufweist.

6. Halbleiterbereich nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der kreuzende Verbindungsabschnitt des Bitleitungspaares eine zusätzliche Leitungsschicht (5, 7, 8) aufweist.

7. Halbleiterspeicher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Leitungsschicht eine Leitungsschicht (8) mit einem abgesenkten Niveau aufweist.

8. Halbleiterspeicher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Leitungsschicht eine Leitungsschicht (7) mit einem angehobenen Niveau aufweist.

9. Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bitleitungspaar seinen kreuzenden Verbindungsabschnitt in dem Bereich aufweist, bei dem die Speicherzellen gebildet sind.

10. Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bitleitungspaar seinen kreuzenden Verbindungsabschnitt in einem anderen Bereich als den Bereich, bei dem die Speicherzellen gebildet sind, aufweist.

11. Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechende Abschnitte der Bitleitungen (3a, 3b) des Bitleitungspaares gegenseitig vertikal zwischen einem ersten und einem zweiten Niveau des Substrates (1) vertauscht sind.

12. Halbleiterspeicher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechenden Abschnitte der Bitleitungen (3a, 3b) des Bitleitungspaares vertikal über Kontaktlöcher, (10g, 10h) vertauscht sind die in der Nachbarschaft des Bereiches gebildet sind, bei dem die entsprechenden Abschnitte vertauscht sind.

13. Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher eine dynamische Speichereinrichtung aufweist.

14. Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher eine statische Speichereinrichtung aufweist.

15. Halbleiterspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Seitenflächen zweier Bitleitungen (3a, 3b) eines Bitleitungspaares in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zum Substrat (1) liegen.

16. Verfahren zur Verringerung der kapazitiven Kopplung von Spannungsunterschieden auf einem Bitleitungspaar bei einem Halbleiterspeicher nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 mit den Schritten:

• - Anordnen der Bitleitungen (3a, 3b) des Bitleitungspaares auf einem ersten Niveau des Substrates (1);
• - Seitliches Vertauschen der Anordnung von entsprechenden Abschnitten der Bitleitungen (3a, 3b) des Bitleitungspaares auf dem Substrat (1) entlang der Länge des Bitleitungspaares, wobei das Bitleitungspaar zumindest einen kreuzenden Verbindungsabschnitt (5, 7, 8, 9) aufweist; und
• - Anordnen des kreuzenden Verbindungsabschnittes (5, 7, 8, 9) des Bitleitungspaares auf einem zweiten Niveau des Substrates, das von dem ersten Niveau unterschiedlich ist so, daß jede Bitleitung (3a, 3b) in jeder Ebene im wesentlichen die gleiche Länge wie die zu ihr gehörigen Bitleitungen (3b, 3a) des Bitleitungspaares aufweist.

17. Verfahren zur Verringerung der kapazitiven Kopplung von Spannungsunterschieden auf einem Bitleitungspaar bei einem Halbleiterspeicher nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 mit den Schritten:

• - Seitliches Vertauschen der Anordnung entsprechender Abschnitte der Bitleitungen (3a, 3b) des Bitleitungspaares auf dem Substrat (1) entlang der Linie des Bitleitungspaares; und
• - Vertauschen der Anordnung der entsprechenden Abschnitte der Bitleitungen (3a, 3b) des Bitleitungspaares vertikal zwischen einem ersten und einem zweiten Niveau des Substrates (1) so, daß jede Bitleitung (3a, 3b) in jeder Ebene im wesentlichen die gleiche Länge wie die zu ihr gehörigen Bitleitungen (3b, 3a) des Bitleitungspaares aufweist.