專利名稱：電阻性的鐵電存儲單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由一只選擇晶體管和一只存儲電容器組成的一種電阻性鐵電存儲單元，該存儲電容器的一電極處于固定的單元極板電壓，而其另一電極與具有導(dǎo)電類型的選擇晶體管的第一區(qū)連接，其中在與第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底內(nèi)提供選擇晶體管和存儲電容器。
其單元極板電壓固定地處于存儲器陳列的半電源電壓(Vcc/2)的鐵電存儲器陳列的特征為快速存儲器運(yùn)行。然而這種存儲器陳列出現(xiàn)在存儲電容器內(nèi)儲存的數(shù)據(jù)可能丟失的問題因?yàn)閱卧?jié)點(diǎn)懸浮在存儲電容器上，只要選擇晶體管阻塞，并且這些單元節(jié)點(diǎn)對半導(dǎo)體襯底形成寄生的pn結(jié)，經(jīng)這些pn結(jié)出現(xiàn)的漏電引起不可避免的，單元節(jié)點(diǎn)電壓降低到地電壓Vss。這時(shí)鐵電存儲電容器的其它節(jié)點(diǎn)仍然處于固定的單元極板電壓Vcc/2。因此鐵電存儲電容器的存儲內(nèi)容可能受程序重調(diào)破壞。
為了避免這種數(shù)據(jù)丟失，與DRAM情況類似，在其內(nèi)容受毀壞之前再生存儲器單元。這種再生通過以下方式實(shí)現(xiàn)，即存儲器單元的位線預(yù)充電到半電源電壓Vcc/2，以及單元節(jié)點(diǎn)通過接通字線同樣充電到半電源電壓Vcc/2，使得存儲器電容上的電壓降為0伏。
這種再生是費(fèi)錢的，并且要求附加操作，應(yīng)盡可能避免。
因此本發(fā)明的任務(wù)是創(chuàng)立一種電阻性的鐵電存儲單元，它是如此構(gòu)成的，使得在單元節(jié)點(diǎn)上的漏電不再能引起存儲單元程序重調(diào)，所以可以舍棄存儲單元的再生。
在本文開始所述類型的電阻性鐵電存儲單元上，根據(jù)本發(fā)明此項(xiàng)任務(wù)通過以下方式解決，即在存儲電容器的另一電極和固定單元極板電壓之間提供一電阻，其阻值R2是這樣安排的，即R3＜＜R2＜＜1，其中R1=在選擇晶體管的第一區(qū)和半導(dǎo)體襯底之間的pn結(jié)的反向電阻值，和R3=在接通狀態(tài)選擇晶體管第一區(qū)和具有第一導(dǎo)電類型的第二區(qū)之間的電阻值。
因此在本發(fā)明的存儲單元上，在存儲電容器懸浮的單元節(jié)和另一節(jié)之間產(chǎn)生一電阻連接，所以補(bǔ)償了寄生pn結(jié)的漏電，單元極板電壓(Vcc/2)近似地被加在存儲電容器的兩電極上。因此，可以不再執(zhí)行不愿作的存儲電容器的程序重調(diào)。還必須看到反向的、關(guān)斷的選擇晶體管的電阻值在這里還可以并聯(lián)。但是這電阻值通常極小。
本發(fā)明的存儲單元主要點(diǎn)有a)該電阻的電阻值顯著小于pn結(jié)的反向電阻，以及b)懸浮的單元節(jié)點(diǎn)在比否則需要的再生時(shí)間更短的時(shí)間內(nèi)拉到單元極板電壓上來。
在本發(fā)明電阻性的鐵電存儲單元上保證，一方面讀、寫過程幾乎不受電阻干擾，而另一方面寄生pn結(jié)的漏電電流通過電阻被補(bǔ)償，在鐵電存儲電容器的兩面上的電壓接近單元極板電壓。因此可以不再執(zhí)行存儲電容器的不愿作的程序重調(diào)。
選擇晶體管的第一區(qū)優(yōu)先是漏區(qū)，但在必要時(shí)也可以是源區(qū)。
本發(fā)明的一項(xiàng)擴(kuò)展在于在選擇晶體管的第一區(qū)和半導(dǎo)體襯底第一導(dǎo)電類型高摻雜區(qū)之間的厚氧化物晶體管充當(dāng)電阻。
本發(fā)明另一項(xiàng)擴(kuò)展的特征為在選擇晶體管的第一區(qū)和半導(dǎo)體襯底內(nèi)第一導(dǎo)電類型的高摻雜區(qū)之間第一導(dǎo)電類型的弱摻雜區(qū)充當(dāng)電阻。
對電阻的上述兩實(shí)施例中，優(yōu)先第一導(dǎo)電類型高摻雜區(qū)，經(jīng)由例如摻雜多晶硅或鋁構(gòu)成的接觸塞(“插塞”)與存儲電容器的這一電極連接。
但是以有利方式直接在存儲電容器的這一電極和另一電極之間形成電阻也是可能的。這時(shí)電阻可以是高歐姆多晶電阻。
本發(fā)明的電阻性存儲器單元具有特殊的優(yōu)點(diǎn)，即可以排除由于通過在第一區(qū)和包圍該區(qū)的區(qū)域，即例如半導(dǎo)體襯底，之間的寄生pn結(jié)的漏電引起的其存儲器內(nèi)容的無意的程序重調(diào)。此外，應(yīng)用正常的字線解碼器是完全可能的。字線的容量也不增加。最終，即使在斷開供電電壓情況下，也可以不出現(xiàn)存儲器單元的存儲內(nèi)容的無意的程序重調(diào)。
本發(fā)明依靠附圖詳細(xì)解釋如下，即

圖1示出具有本發(fā)明存儲器單元的存儲器單元陣列的電路圖，圖2示出具有用厚氧化物晶體管作電阻的本發(fā)明第一實(shí)施例的簡圖，圖3示出具有用在半導(dǎo)體襯底表面的反摻雜作電阻的本發(fā)明第二圖1示出適合于由選擇晶體管T和鐵電存儲電容器Cferro構(gòu)成的單晶體管-單電容器(ITIC)的存儲器單元的、以字線WL0,WL1,WL2和WL3以及以具有電容CB的位線BL0,bBL0,BL1和bBL1的折疊位線結(jié)構(gòu)布局的存儲器單元陣列。
固定的單元極板電壓加到存儲電容器Cferro的該一個(gè)電極上，該電壓根據(jù)本發(fā)明各自經(jīng)電阻R也輸送到存儲電容器的另一電極上。
該電阻R的電阻值R2是如此確定的，使得R3＜＜R2＜＜R1，其中R1表示選擇晶體管pn結(jié)的反向電阻，R3表示在接通狀態(tài)選擇晶體管的漏和源之間的電阻值。
存儲電容器兩電極的連接是這樣經(jīng)電阻R實(shí)現(xiàn)的，即該電阻的電阻值R2顯著小于pn結(jié)的反向電阻的電阻值R1，而在比其它情況下必要的再生時(shí)間更短的時(shí)間內(nèi)懸浮電極被拉到單元極板電壓。
一些形成電阻的可能性依靠圖2到4說明如下，其中彼此相當(dāng)?shù)牟考哂邢嗤膮⒖挤?，圖2示出在例如由硅構(gòu)成的p型導(dǎo)電半導(dǎo)體襯底內(nèi)例如一個(gè)n型導(dǎo)電的漏區(qū)1和同樣也是n型導(dǎo)電的源區(qū)2。所述的導(dǎo)電類型，下面也如此顯然可以是相反的。在這里半導(dǎo)體襯底也應(yīng)了解為包圍該區(qū)1,2的區(qū)域，其中也可以涉及一個(gè)槽或其類似物。此外顯然除硅之外也可以用其它半導(dǎo)體材料。
漏區(qū)1，在由例如氧化硅和/或氮化硅構(gòu)成的絕緣層9內(nèi)，經(jīng)由例如摻雜多晶硅或鋁制成的接觸塞(“插塞”)4與鐵電存儲電容器的一個(gè)電極SN連接，其另一電極PL處于固定的單元極板電壓上，并具有鐵電介質(zhì)5。位線BL經(jīng)由例如摻雜多晶硅構(gòu)成的接觸塞8與源區(qū)2連接，而用于形成選擇晶體管柵電極的、在漏區(qū)1和源區(qū)2之間的區(qū)域，并在由氧化硅構(gòu)成的場氧化物FOX之上的字線WL嵌入到絕緣層9內(nèi)。
電極PL經(jīng)由例如摻雜多晶硅構(gòu)成的接觸塞6與在半導(dǎo)體襯底的表面區(qū)內(nèi)的n-導(dǎo)電的、高摻雜區(qū)7連接。由此在場氧化物FOX之下形成厚氧化物晶體管，它在閾下電流范圍內(nèi)起著電阻作用，并具有電阻值R2，該電阻值按上述方式確定。因此電極PL經(jīng)接觸塞6連接到區(qū)7，該區(qū)7經(jīng)厚氧化物晶體管、漏區(qū)1和接觸塞4與分離狀態(tài)的浮置電極SN相連。厚氧化物晶體管的閾電壓例如通過在場氧化物FOX下相應(yīng)的摻雜調(diào)整得如此之高，以至于對所有出現(xiàn)的字線電壓而言，厚氧化物晶體管的電阻值R2滿足上述給定條件。
圖3示出本發(fā)明的另一實(shí)施例，它與圖2的實(shí)施例的區(qū)別在于，電阻R通過在場氧化物FOX下的弱反摻雜的n導(dǎo)電區(qū)10形成。
最后，圖4示出一實(shí)施例，其中電阻R通過由在電極PL和浮置電極SN之間例如多晶硅構(gòu)成的高歐姆連接11實(shí)現(xiàn)。
在圖2到圖4的所有上述實(shí)施例，電阻R的電阻值R2是如此確定的，它滿足上述給定條件。因此建立一種電阻性鐵電存儲單元，其中，即使沒有“再生”存儲電容器內(nèi)容，也可以不被程序重調(diào)毀壞。
權(quán)利要求
1．由一只選擇晶體管和一只存儲電容器構(gòu)成的電阻性鐵電存儲器單元，該電容器的一電極(PL)處于一固定的單元極板電壓，而其另一電極(SN)與選擇晶體管的具有第一導(dǎo)電類型的第一區(qū)(1)連接，其中在與第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底內(nèi)，提供選擇晶體管和存儲電容器，其特征為在存儲電容器的另一電極(SN)和固定的單元極板電壓之間提供一電阻(FOX；FOX,10；11)其電阻值R2這樣確定，使R3＜＜R2＜＜R1，其中R1=在選擇晶體管的第1區(qū)(1)和半導(dǎo)體襯底之間的pn結(jié)的反向電阻值，R3=在接通狀態(tài)選擇晶體管的第1區(qū)(1)和具有第1導(dǎo)電類型的第2區(qū)之間的電阻值。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻性鐵電存儲器單元，其特征為選擇晶體管的第1區(qū)(1)是漏區(qū)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電阻性鐵電存儲器單元，其特征為在半導(dǎo)體襯底內(nèi)，在選擇晶體管的第1區(qū)(1)和第1導(dǎo)電類型的高摻雜區(qū)(7)之間的原氧化物晶體管充當(dāng)電阻。
4．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電阻性鐵電存儲器單元，其特征為在半導(dǎo)體襯底內(nèi)，在選擇晶體管的第1區(qū)(1)和第1導(dǎo)電類型的高摻雜區(qū)(7)之間的第一導(dǎo)電類型的弱摻雜區(qū)充當(dāng)電阻。
5．根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的鐵電存儲器單元，其特征為第1導(dǎo)電類型的高摻雜區(qū)(7)經(jīng)接觸塞(6)與存儲電容器的該一個(gè)電極(PL)連接。
6．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鐵電存儲器單元，其特征為電阻直接在存儲電容器的該一個(gè)電極(PL)和另一電極(SN)之間形成。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的鐵電存儲器單元，其特征為電阻是高歐姆多晶電阻。
全文摘要
本發(fā)明涉及由一只選擇晶體管和一只存儲電容器構(gòu)成的一種電阻性鐵電存儲器單元,該電容器的一電極(PL)處于固定的單元極板電壓,而其另一電極(SN)與選擇晶體管的具有第1導(dǎo)電類型的第1區(qū)(1)連接,其中在與第1導(dǎo)電類型相反的第2導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底內(nèi)提供選擇晶體管和存儲電容器。該存儲器單元的特征為:在存儲電容器的另一電極(SN)和固定的單元極板電壓之間提供一電阻(FOX;FOX,10,11),其電阻值R2是這樣確定的,使R3《R2《R1,其中R1=在選擇晶體管的第1區(qū)(1)和半導(dǎo)體襯底之間的pn結(jié)的反向電阻值,R3=在接通狀態(tài)選擇晶體管的第1區(qū)和具有第1導(dǎo)電類型的第2區(qū)之間的電阻值。
文檔編號H01L21/8246GK1310845SQ99808989
公開日2001年8月29日 申請日期1999年3月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月22日
發(fā)明者O·科瓦里克, K·霍夫曼 申請人:因芬尼昂技術(shù)股份公司