專利名稱：具有低電阻共同源極及高電流可驅(qū)動(dòng)性的內(nèi)存單元陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系大致有關(guān)內(nèi)存器件，且詳言之，系有關(guān)包含多個(gè)電阻式 內(nèi)存器件之內(nèi)存陣列。
背景技術(shù)：
圖1系對(duì)一兆位(l-mega-bit)等級(jí)密度所提議之DRAM內(nèi)存陣列 100之部分概略圖式。該陣列100包含復(fù)數(shù)條字符線(兩條顯示在WLO, WL1處)及復(fù)數(shù)條位線(一條顯示在BLO)。該陣列包含大量類似的內(nèi)存 單元(兩個(gè)內(nèi)存單元MC0,MC1顯示于圖1中)。該內(nèi)存單元MCO包含 具有連接至位線BL0之一極板(plate)COPl的電容C0，及連接至MOS 晶體管TO之汲極DO的另一極板C0P2。該字符線WLO系連接至該晶 體管TO之柵極G0。同樣地，該內(nèi)存單元MCI包含具有連接至位線 BLO之一極板C1P1之電容CI及連接至MOS晶體管Tl之汲極Dl的 另一極板C1P2。這些晶體管TO, Tl之源極SO, SI系連接一起，造成所 謂的共同源極(CS)內(nèi)存陣列100。應(yīng)了解，所顯示及描述之該二單元之 MC0,MC1為在該陣列100中之大量此種內(nèi)存單元之部分。
各內(nèi)存單元之資料儲(chǔ)存機(jī)制系根據(jù)累積于電容中之電荷的存在或 缺乏。在電容中該電荷的存在或缺乏可藉由在該位線BLO中感測(cè)電流 之感測(cè)放大器SA(連接至位線BLO)來(lái)感測(cè)。
圖2系圖1之結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式的剖面圖。如圖所示，圖2之結(jié)構(gòu) 包含P型硅半導(dǎo)體基板SS，其具有隔開(kāi)n+個(gè)擴(kuò)散區(qū)域n+l， n+2, n+3 于半導(dǎo)體中。該區(qū)域n+1及該區(qū)域n+2組成包含柵極氧化物與柵極 WLO(GO)之晶體管TO之汲極與源極，而該區(qū)域n+3與該區(qū)域n+2組成 包含柵極氧化物與柵極WL1(G1)之晶體管Tl之汲極與源極。多晶硅層 C0P2, C1P2系設(shè)置與該晶體管T0， Tl之個(gè)別的汲極區(qū)域n+l， n+3接 觸，且設(shè)置如圖所示之介電膜I將該層C0P2, C1P2從該晶體管T0， Tl 之柵極WLO與WL1隔開(kāi)。金屬層BLO在該介電膜I上形成。該介電膜I將該金屬層BL0從該多晶硅層C0P2， C1P2隔開(kāi)，使得金屬層BLO 與層COP2形成電容C0，而金屬層BL0與層C1P2形成電容Cl。該晶 體管TO, Tl共同使用之中央n+之區(qū)域n+2作為該晶體管TO, Tl之共同源極。
圖3系根據(jù)在晶體管之柵極至源極電壓(VGS)中增加的步驟而圖 標(biāo)通過(guò)如上述陣列的晶體管之典型汲極至源極(IDS)之電流的圖，用于 增加汲極至源極的電壓(VDS)。若VDS及VGS維持相當(dāng)?shù)?例如VGS 限制到2V，而VDS限制到3V)，通過(guò)該晶體管之電流系限制為30微 安培(ua)。
圖4圖標(biāo)兩端金屬-絕緣體-金屬(metal-insulator -metal, MIM)電阻 式半導(dǎo)體器件130。該內(nèi)存器件130包含金屬(例如銅電極132)、例如 在該電極132上且與該電極132接觸之氧化銅的主動(dòng)層134、以及例如 在該主動(dòng)層134上且與該主動(dòng)層134接觸之銅電極136的金屬。參考 圖5，最初假設(shè)該內(nèi)存器件130系未程序化，為了程序化該內(nèi)存器件 130，將接地施加至電極132，而正電壓施加至電極136，這樣就能將 電位V^(程序化電位)施加跨越內(nèi)存器件130從較高至較低電位而與電 極136至電極132同方向。 一旦移除此種電位，該內(nèi)存器件130維持 導(dǎo)電或具有接通電阻(on-state resistance)之低電阻狀態(tài)。
在內(nèi)存器件130處于其程序化(導(dǎo)電)狀態(tài)之讀取歩驟中，將電位 Vr("讀取"電位)施加跨越內(nèi)存器件130從較高至較低電位而與電極136 至電極132同方向。此電位系低于施加跨越用于程序化之內(nèi)存器件 130(見(jiàn)上述)的該電位Vpg。在此情況下，該內(nèi)存器件130將立即導(dǎo)通電 流，此乃指示該內(nèi)存器件130系處于程序化狀態(tài)下。
為了抹除內(nèi)存器件130，將正電壓施加至電極132，而將電極136 接地，這樣就能將電位VJ"抹除"電位)施加跨越該內(nèi)存器件130，從較 高至較低電位而與電極132至電極136同方向。
在內(nèi)存器件130處于其抹除(幾乎不導(dǎo)電)狀態(tài)之讀取步驟中，將電 位Vr("讀取"電位)再次施加跨越內(nèi)存器件130從較高至較低電位而如 上述與電極136至電極132同方向。由于主動(dòng)層134(和內(nèi)存器件130) 處于高電阻或幾乎不導(dǎo)電的狀態(tài)，該內(nèi)存器件130將不會(huì)明顯導(dǎo)通電 流，其乃指示該內(nèi)存器件130系處于抹除狀態(tài)下。圖6系典型的電阻式內(nèi)存器件陣列200之部分的概略圖式。該陣 列200包含復(fù)數(shù)條字符線(在WL0， WL1處顯示兩條)及復(fù)數(shù)條位線(在 BL0處顯示一條)。該陣列200包含許多的類似內(nèi)存單元(圖6中顯示兩 個(gè)內(nèi)存單元M0, Ml)。該內(nèi)存單元MO包含如上所述電阻式內(nèi)存器件 RM0且如圖4所示，其具有連接至位線BL0之一電極RM0E1，及連 接至MOS晶體管TO之汲極DO之另一電極RM0E2。該字符線WLO 系連接至晶體管TO之柵極GO。同樣地，該內(nèi)存單元Ml包含電阻式 內(nèi)存器件RM1，其具有連接至位線BLO之一電極RM1E1，及連接至 MOS晶體管T1之汲極D1之另一電極RM1E2。這些晶體管T0,T1之 源極SO, Sl均連接一起，產(chǎn)生共同源極(CS)內(nèi)存陣列。應(yīng)該了解，所 顯示及描述之兩個(gè)單元Ml, M2系許多在陣列200中的此種內(nèi)存單元的 部分。感測(cè)放大器SA系連接至位線。
應(yīng)該可看出圖6之結(jié)構(gòu)類似于圖1之結(jié)構(gòu)，但以電阻式內(nèi)存器件 取代電容。
圖7圖標(biāo)圖6之陣列200的較大部分，且該共同源極CS連接接地。 典型地，該陣列200的電阻式內(nèi)存器件之程序化及抹除比上述DRAM 單元電流需要實(shí)質(zhì)上更大的電流流過(guò)。此外，且參考圖7，由于許多位 線連接至各字符線(例如，連接至字符線WLO之位線BLO至BL7或 于實(shí)際的實(shí)施方式中，連接至相同區(qū)塊驅(qū)動(dòng)線路超過(guò)256條位線以將 陣列區(qū)最小化)，可看出一但選取字符線(例如字符線WLO)，所有在位 線BLO至BL7中的電流將流經(jīng)該共同源極CS用以接地。這些條件導(dǎo) 致該共同源極CS傳送高位準(zhǔn)的電流。在此種情況下，提供低共同源極 電阻是高度需要的，以減少其中的電壓降(voltagedrop)，才能在適當(dāng)?shù)?位準(zhǔn)下維持操作速度，且同樣提供歸因于該接地源極偏壓條件之高晶 體管可驅(qū)動(dòng)性，用以確保該陣列之高效能。
因此，需要電阻式內(nèi)存器件陣列，包含低電阻共同源極與高可驅(qū) 動(dòng)性特征。

發(fā)明內(nèi)容
大體而言，本發(fā)明之半導(dǎo)體器件包括基板、在基板中的多個(gè)源極 區(qū)域、以及連接該多個(gè)源極區(qū)域的狹長(zhǎng)導(dǎo)體，該狹長(zhǎng)導(dǎo)體沿著其長(zhǎng)度定位在相鄰于該基板，以與該多個(gè)源極區(qū)域一起形成共同源極。
根據(jù)考慮以下之詳細(xì)說(shuō)明并結(jié)合附加的圖式會(huì)更佳了解本發(fā)明。 從以下描述，在此技術(shù)領(lǐng)域具有通常技藝者將立即明了，本發(fā)明所顯 示及說(shuō)明的實(shí)施例僅藉由最佳模式的示范來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。將如所了解， 在不脫離本發(fā)明之范疇下，本發(fā)明可有其它實(shí)施例，且其數(shù)個(gè)細(xì)節(jié)系 可修改及有各種明顯之態(tài)樣。因此，該等圖式及詳細(xì)說(shuō)明在本質(zhì)上將 視為舉例說(shuō)明且不作為限制。


本發(fā)明之新穎特征據(jù)信的特性系如附加的申請(qǐng)專利范圍所述。然 而，本發(fā)明本身(以及使用該較佳模式)及其進(jìn)一歩目的與優(yōu)點(diǎn)于藉由當(dāng) 讀取伴隨附加圖式時(shí)參考以下示范實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明將會(huì)最佳了解，
圖1系DRAM內(nèi)存陣列部分之概略圖式；
圖2系圖1之陣列之實(shí)施方式的剖面圖3系經(jīng)過(guò)圖1之陣列之晶體管，圖標(biāo)典型的汲極至源極 (drain-to-source, IDS)圖4系本發(fā)明之用于實(shí)作的電阻式內(nèi)存器件的剖面圖； 圖5系圖標(biāo)圖4之內(nèi)存器件之操作特性之電流對(duì)電壓的繪圖； 圖6系本電阻式內(nèi)存陣列之部分之概略圖式； 圖7系圖6的電阻式內(nèi)存陣列之較大部分的概略圖式； 圖8系如以上所顯示及說(shuō)明整合內(nèi)存元的電阻式內(nèi)存器件陣列之 本實(shí)施例之概略圖式；
圖9至圖23系根據(jù)圖8圖標(biāo)用于制造陣列的第一實(shí)施例的制程步
驟；
圖24至圖33系根據(jù)圖8圖標(biāo)用于制造陣列的第二實(shí)施例的制程 步驟；
圖34系如上所顯示及說(shuō)明整合內(nèi)存單元的電阻式內(nèi)存器件陣列之 另一實(shí)施例的概略圖式；以及
圖35至圖55系根據(jù)圖34圖標(biāo)用于制造陣列之實(shí)施例的制程步驟。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)對(duì)本發(fā)明之特定實(shí)施例詳細(xì)參考，其闡明最佳模式系為發(fā)明人 目前所深思熟慮，用于實(shí)行本發(fā)明。.在所示及說(shuō)明的平面圖中，為了 清晰起見(jiàn)，而將一些結(jié)構(gòu)移除。
圖8系根據(jù)本發(fā)明所作的電阻式內(nèi)存器件陣列300之概略圖式。 應(yīng)該會(huì)了解，圖8圖標(biāo)該整體陣列非常小的部分。該陣列300包含復(fù) 數(shù)條字符線WL0、 WL1、 WL2、 WL3、 WL4、…及垂直該字符線之復(fù) 數(shù)條位線BL0、 BL1、…。如圖所示，共同源極線CS0系設(shè)置在字符 線WL0、 WL1之間，共同源極線CS1系設(shè)置在WL2、 WL3之間等。 如圖所示，字符線WLl.、 WL2被隔離區(qū)域ISO0所分隔、字符線WL3、 WL4被絕緣區(qū)域ISO 1所分隔。設(shè)有多個(gè)內(nèi)存單元M0 、 M1 、 M2 、 M3 、…， 各內(nèi)存單元包含電阻式內(nèi)存器件(分別為RM0、 RM1、 RM2、 RM3、…)， 其可采用上面有關(guān)圖3與圖4所顯示及描述的形式，以及與相關(guān)電阻 式內(nèi)存器件串聯(lián)之存取MOS晶體管(T0、 Tl、 T2、 T3 )。也就是，例 如，內(nèi)存單元M0包含具有連接至位線BL0之一電極RM0E1的電阻式 內(nèi)存器件RM0，及另一電極RM0E2，其連接至晶體管T0之汲極D0， 和連接至該共同源極線CS0之晶體管TO的源極S0。同樣地，內(nèi)存單 元Ml包含具有連接至位線BL0之一電極RM1E1的電阻式內(nèi)存器件 RM1，及另一電極RM1E2，其連接至晶體管T1之汲極D1，使該晶體 管之源極Sl連接至該共同源極線CS1。絕緣區(qū)域ISOO、 IS01…分割 內(nèi)存器件之鄰近對(duì)?？煽闯鲆呀M構(gòu)之該陣列300之另一內(nèi)存單元且以 所示及描述之方式連接。
制造圖8之陣列300的方法系圖標(biāo)于圖9至圖23。剛開(kāi)始參考圖 9與圖10，.設(shè)有P型硅半導(dǎo)體基板302，且經(jīng)由使用已知的技術(shù)，將多 個(gè)隔離n+擴(kuò)散區(qū)域304至334設(shè)在該基板302中。如所示，將隔開(kāi)的 氧化物帶(oxide strip)336至348設(shè)置在該基板302上，設(shè)置在該氧化物 帶336至348上方及上面的為個(gè)別的多晶硅帶350至362。下一步，參 考圖11與圖12，將介電層364設(shè)在所產(chǎn)生結(jié)構(gòu)之上方，光阻層 (photoresist)366設(shè)在該介電層364之上方，且將該光阻層366圖案化以 在該光阻層366之間設(shè)置具有狹長(zhǎng)開(kāi)口 367、 369、 371之光阻體366A、 366B、 366C、 366D。使用剩余的光阻作為屏蔽，將該介電層364蝕刻以在那里設(shè)置狹長(zhǎng)開(kāi)口 368、 370、 372至下方之n+區(qū)域。于移除該光 阻后(圖13)，將金屬層374設(shè)在所產(chǎn)生結(jié)構(gòu)之上方，該金屬層374接 觸該個(gè)別n+區(qū)域306、 312、 318、 322、 328、 334。參考圖14與圖15， 將光阻層376設(shè)在該金屬層374上方，且如圖所示，將該光阻層376 圖案化以設(shè)置狹長(zhǎng)的光阻體376A、 376B、 376C。使用剩余的光阻作為 屏蔽，將該金屬層374蝕刻，而移除光阻以提供圖16與圖17所示之 結(jié)構(gòu)。此步驟提供分隔開(kāi)的狹長(zhǎng)金屬導(dǎo)體378、 380、 382，其平行于多 晶硅帶350至362，狹長(zhǎng)金屬導(dǎo)體378接觸且連接該n+區(qū)域306、 322， 狹長(zhǎng)金屬導(dǎo)體380接觸且連接該n+區(qū)域312、 328，以及狹長(zhǎng)金屬導(dǎo)體 382接觸且連接該n+區(qū)域318與334。
接著，參考圖18與圖19，將附加的介電質(zhì)設(shè)置在所產(chǎn)生結(jié)構(gòu)之上 方以形成介電層383，光阻層384設(shè)置在該介電層383上方，且如圖所 示，該光阻層384被圖案化。使用剩余的光阻作為屏蔽，將該介電層 383蝕刻以提供那里開(kāi)口至個(gè)別n+區(qū)域(以下說(shuō)明參考開(kāi)口 386、 388、 390、 392及n+區(qū)域324、 326、 330、 332，但應(yīng)了解此說(shuō)明亦適用于 n+區(qū)域308、 310、 314、 316)。將導(dǎo)電金屬栓(metal plug)394、 396、 398、 400設(shè)置在藉由此蝕刻而形成之開(kāi)口 ，以分別接觸該暴露n+區(qū)域324、 326、 330、 332。將介電層402于所產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上方來(lái)形成且以上述方式 圖案化，用以在那里提供開(kāi)口至該個(gè)別的栓394、 396、 398、 400(圖19)。 參考圖20與圖21，該介電層402中的開(kāi)口 404、 406、 408、 410部分 地填充銅412、 414、 416、 418，而與該個(gè)別的栓394、 396、 398、 400 接觸。然后將該開(kāi)口 404、 406、 408、 410填充主動(dòng)材料層，例如氧化 銅420、 422、 424、 426。將所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)平坦化，且將例如銅帶428、 430之金屬于垂直該多晶硅帶350至362之所產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上方形成，如圖 所示，各帶428、 430與連續(xù)的氧化銅主動(dòng)層接觸(圖22與圖23)。
該多晶硅帶350、 352、 356、 358、 362系個(gè)別存取晶體管(access transistor)434、 436、 438、 440、 442之柵極(在該柵極氧化物下方)且組 成該陣列300之字符線，而該金屬帶428、 430組成其位線。舉例，該 存取晶體管434包含n+汲極區(qū)域320、柵極350以及n+源極區(qū)域322， 而該存取晶體管436包含n+汲極區(qū)域324、柵極352、以及n+汲極區(qū) 域322。該栓394接觸存取晶體管436之汲極區(qū)域324，連接其汲極區(qū)
9域324至銅體412、氧化銅體420、以及銅位線430所組成之該電阻式 內(nèi)存器件450。同樣地，該存取晶體管438包含n+汲極326、柵極356 以及n+源極區(qū)域328，而該存取晶體管440包含n+汲極區(qū)域330、柵 極358以及n+源極區(qū)域328。此栓396接觸存取晶體管438之汲極區(qū) 域326，連接其汲極區(qū)域326至由銅體414、氧化銅體422、以及銅位 線430組成之該電阻式內(nèi)存器件452。該電阻式內(nèi)存器件450、 452然 后定位于該源極區(qū)域306、 322與該源極區(qū)域312、 328之間，且依序 定位于該導(dǎo)體378與該導(dǎo)體380之間。該相鄰內(nèi)存器件間之結(jié)構(gòu)C例如 在內(nèi)存器件450、 452之間)作用為陣列300中的絕緣區(qū)域。
如將看到的，各狹長(zhǎng)金屬導(dǎo)體378、 380、 382系定位與該基板302 相鄰且在該基板302上，且連接以源極區(qū)域之行而配置的多個(gè)隔開(kāi)源 極區(qū)域。就其本身而言，各狹長(zhǎng)金屬導(dǎo)體378、 380、 382形成具有連 接至共同源極之源極區(qū)域。各導(dǎo)體378、 380、 382沿著其長(zhǎng)度實(shí)質(zhì)上 是直的，且該等導(dǎo)體378、 380、 382實(shí)質(zhì)上平行且處于隔開(kāi)關(guān)系。各 導(dǎo)體在剖面上通常是T型的，即各導(dǎo)體包含較窄的第一部分(例如導(dǎo)體 378之部分378A)而與源極區(qū)域(306, 322)接觸，該第一部分378A在剖 面寬度上系較窄于各該相關(guān)源極區(qū)域306、 322的剖面寬度。各導(dǎo)體進(jìn) 一步包含連接至第一部分(378A)且與基板302隔開(kāi)之較寬的第二部分 (例如導(dǎo)體378之部分378B)，其在剖面之寬度上比該第一部分的剖面 寬度更寬，使得該第一部分與第二部分合起來(lái)定義其大致T型剖面。 各導(dǎo)體的第二部分的部分在相鄰晶體管之柵極之部分的上面(例如導(dǎo)體 378之部分378B之部分在該柵極350、 352之部分的上面)。
包含如連接連續(xù)的源極區(qū)域而所組構(gòu)之導(dǎo)體378、 380、 382大幅 減少共同源極電阻。各該導(dǎo)體378、 380、 382在剖面上系相當(dāng)大的， 而對(duì)流經(jīng)其間的電流提供最小的電阻。有了如顯示及描述之各導(dǎo)體 378、 380、 382之特定剖面，因?yàn)榕c該基板302接觸之區(qū)相當(dāng)窄，所以 各導(dǎo)體占用最小的基板區(qū)。同時(shí)，該導(dǎo)體系遠(yuǎn)寬于遠(yuǎn)離該基板之部分， 其中，其它未使用的區(qū)系可利用的。因此，設(shè)有符合如上述電阻式內(nèi) 存器件之相當(dāng)高電流需求之共同源極，同時(shí)使用最小基板區(qū)。
制造圖8之陣列300的第二方法系圖標(biāo)于圖24至圖33中。參考 圖24與圖25，類似于圖9與圖10，設(shè)有p型硅半導(dǎo)體基板302，且經(jīng)由使用己知的技術(shù)，將多個(gè)隔離n+擴(kuò)散區(qū)域304至334設(shè)置在基板302 中。如圖所示，將隔開(kāi)之氧化物帶336至348設(shè)置在該基板302上， 在該氧化物帶336至348之上方及上面設(shè)置個(gè)別的多晶硅帶350至 362。在進(jìn)行類似于以上有關(guān)圖11至圖13所示及描述的制程步驟后， 在該金屬層374(圖26與圖27)上方設(shè)置光阻層600。該光阻層600如 圖所示而圖案化，其中設(shè)有狹長(zhǎng)體600A、 600B、 600C，類似于先前實(shí) 施例的狹長(zhǎng)體376A、 376B、 376C(圖14與圖15)。除此之外，作為相 同微影(UthograpWc)制程的部分，大致矩形體600D至600K亦如圖所 示而維持。使用剩余的光阻作為屏蔽，將金屬層374蝕刻且移除光阻， 以設(shè)置如圖28與圖29所示之結(jié)構(gòu)。此步驟設(shè)置平行于該多晶硅帶350 至362之分隔開(kāi)狹長(zhǎng)金屬導(dǎo)體602、 604、 606，狹長(zhǎng)金屬導(dǎo)體602接觸 與連接該n+區(qū)域306、 322，狹長(zhǎng)金屬導(dǎo)體604接觸與連接該n+區(qū)域 312、 328，以及狹長(zhǎng)金屬導(dǎo)體606接觸與連接該n+區(qū)域318、 334，類 似于先前的實(shí)施例。此外，此制程形成導(dǎo)電金屬基座(pedesta1)608至 622，而與該基板302中的個(gè)別n+區(qū)域308、 310、 314、 316、 324、 326、 330、 332接觸。各基座(雖然不是狹長(zhǎng)的)在構(gòu)造上與剖面系類似于導(dǎo) 體602、 604、 606。也就是說(shuō)，各基座在剖面上系大致T形的，亦即， 各基座包含相當(dāng)窄的第一部分(例如與汲極區(qū)域(324)接觸之基座616的 第一部分616A)，該第一部分616A在剖面上寬度系較窄于該相關(guān)汲極 區(qū)域324的剖面寬度。各基座進(jìn)一步包含相當(dāng)寬的第二部分(例如連接 至該第一部分616A之基座616的第二部分616B),其與該基板302分 隔開(kāi)，而在剖面寬度上較寬于該第一部分616A的剖面寬度，使得該第 一與第二部分合起來(lái)定義其大致T型的剖面。
接著(圖30與圖31)，在所產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上方設(shè)置介電層628，且將介 電層628圖案化，用以對(duì)該基座(圖31所示之開(kāi)口 630至636)設(shè)置開(kāi) 口 。銅電極640至646與主動(dòng)區(qū)域648至654系形成于如前所示及描 述的開(kāi)口中，且設(shè)有銅位線656、 658(圖32與圖33)。
將可看到該基座608至622取代先前實(shí)施例之導(dǎo)電栓，且使用如 形成該導(dǎo)電體378至382之相同屏蔽歩驟來(lái)形成。因此，本發(fā)明方法 比先前方法需要更少的制程歩驟。
圖34系根據(jù)本發(fā)明而作出電阻式內(nèi)存器件700之另一實(shí)施例之概
ii略圖式。將會(huì)了解，圖34圖標(biāo)該整個(gè)陣列之非常小的部分。該陣列700 包含復(fù)數(shù)條字符線WLO、 WL1、 WL2、…，以及垂直該字符線之復(fù)數(shù) 條位線BL0、 BL1、 BL2、 BU、 BL4、 BL5、 BL6、 BL7、…。設(shè)有多 個(gè)內(nèi)存單元MEMO、 MEM1、 MEM2、 MEM3…，各內(nèi)存單元包含可采 用以上關(guān)于圖3與圖4所顯示及描述的形式(包含第一與第二隔開(kāi)電極 及其間和與之接觸之主動(dòng)區(qū)域)的電阻式內(nèi)存器件(例如，內(nèi)存單元 MEM0的電阻式內(nèi)存器件RM0等)、與之串聯(lián)之二極管(例如，與內(nèi)存 器件RM0串聯(lián)之二極管DIO等)、以及存取晶體管(例如，存取晶體管 TR0)。該內(nèi)存器件MEMO、 MEM1、 MEM2、 MEM3連接至該個(gè)別位 線BL0、 BL]、 BL2、 BL3，且二極管DIO、 DIl、 DI2、 DI3經(jīng)由共同 線CL與該晶體管TR0之汲極D0連接個(gè)別的內(nèi)存器件MEM0、MEM1 、 MEM2、 MEM3，且各二極管系向前而指向與從其相關(guān)位線至該晶體管 TRO之汲極DO同方向。將如所看到的，多組位線與電阻式內(nèi)存器件-二極管(device-diode)的結(jié)構(gòu)系結(jié)合單一、大區(qū)之晶體管(在本例子中， 四組內(nèi)存器件與結(jié)合晶體管之串聯(lián)二極管)，且各此種內(nèi)存器件-二極管 的結(jié)構(gòu)與晶體管之汲極連接位線。該字符線WLO系連接至該晶體管 TRO之柵極。位線BLO、 BL1、 BL2、 BL3之群組系藉由開(kāi)關(guān)晶體管 ST1來(lái)存取，該開(kāi)關(guān)晶體管ST1將感測(cè)與寫入放大器SA、 WA連接至 可被個(gè)別開(kāi)關(guān)晶體管ST2、 ST3、 ST4、 ST5連接至個(gè)別位線BLO、 BL1、 BL2、 BL3之線路。例如，為了選擇內(nèi)存單元MEM1，選取了字符線 WLO，關(guān)閉開(kāi)關(guān)ST1，關(guān)閉開(kāi)關(guān)ST3，而打開(kāi)開(kāi)關(guān)ST2、 ST4、 ST5， 使得位線BL1被選取。于程序化內(nèi)存單元MEM1之內(nèi)存器件RMO中， 電壓系經(jīng)由開(kāi)關(guān)ST1與開(kāi)關(guān)ST3施加至位線BL1，且該晶體管TRO之 源極SO系接地，亦即，將共同源極CS接地。然后相對(duì)大的電流通過(guò) 該內(nèi)存器件MEM1與該二極管DI1(與此種電流同方向之前向偏壓)至 該晶體管TRO之汲極DO，并且至其接地源極SO。
在此高電流程序化情況下，大晶體管TRO提供高電流可驅(qū)動(dòng)性以 便達(dá)成該內(nèi)存器件適當(dāng)與快速的程序化。此大晶體管TRO(可操作連接 此群組中之其它單元)對(duì)該群組之任何內(nèi)存單元提供相同的優(yōu)點(diǎn)。
該未選取的內(nèi)存單元之二極管確保流動(dòng)于該共同線CL中(從該選 取的內(nèi)存單元MEM1)的電流不能經(jīng)由其它電阻式內(nèi)存器件流回，該電流(若允許該電流流動(dòng))可能不需要改變此種內(nèi)存器件之狀態(tài)。
圖34之陣列700的制造系圖標(biāo)于圖35至圖55中。最初參考圖35 與圖36,設(shè)有p型硅半導(dǎo)體基板701，且經(jīng)由使用已知的技術(shù)，使用 氮化硅屏蔽(702， 704, 706, 708, 710)，設(shè)置隔開(kāi)的柵極氧化物帶712、 714、 716、 718、 720，及金屬帶722、 724、 726、 728、 730，以及多個(gè) 隔離n+擴(kuò)散區(qū)域732至754設(shè)置于基板701中，該n+擴(kuò)散區(qū)域732至 742系藉由硅溝槽絕緣區(qū)域756將該n+擴(kuò)散區(qū)域744至754分隔開(kāi)。 接著，參考圖37與圖38，將氮化硅層758設(shè)置在所產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上方，并 且將氮化硅層758平坦化以提供實(shí)質(zhì)上平坦的上表面。將光阻層760 設(shè)置在該氮化物層758上方，且如圖所示圖案化該光阻層760(圖39與 圖40)。使用剩余的光阻作為屏蔽，將氮化層758蝕刻以設(shè)置其間狹長(zhǎng) 開(kāi)口 762、 764，該開(kāi)口 762暴露n+區(qū)域736、 748，該開(kāi)口 764暴露 n+區(qū)域742、 754(圖41與圖42)。于移除該光阻760后，將例如鎢之金 屬層766設(shè)置在所產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上，該金屬層766接觸且連接該n+區(qū)域736、 748、 742、 754(圖43與圖44)。將光阻層768設(shè)置在該金屬層766上 方，且如圖所小-將該光阻層768圖案化(圖45與圖46)。使用剩余的光 阻作為屏蔽，將該金屬層766蝕刻以對(duì)氮化層758(圖47與圖48)設(shè)置 其間的開(kāi)口 780至802，將該金屬層766圖案化同時(shí)保持該金屬層766 之碟狀(plate-like)構(gòu)造。
參考圖49與圖50，將另一氮化硅層804設(shè)置于所產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上，且 使用適當(dāng)?shù)墓庾杵帘渭夹g(shù)，將開(kāi)口 806至822蝕刻穿過(guò)該氮化層804 及該氮化層758至該基板701中的n+區(qū)域(圖50所示之開(kāi)口 812、814、 816，其將作為所有開(kāi)口 806至822的例子，且至此之相關(guān)制程)。P型 硅區(qū)域824、 826、 828系成長(zhǎng)于該基板701之個(gè)別n+區(qū)域734、 738、 740上的開(kāi)口812、 814、 816中(圖51)。鴇栓830、 832、 834系分別形 成于該個(gè)別的開(kāi)口812、 814、 816中，并且分別在該p型硅區(qū)域824、 826、 828之上且與之接觸，以及將銅體836、 838、 840設(shè)置于該開(kāi)口 812、 814、 816中，且在該個(gè)別的鎢栓830、 832、 834之上且與之接觸 (圖52與圖53)。進(jìn)行氧化制程以在該個(gè)別銅體836、 838、 840上形成 氧化銅842、 844、 846，且銅位線850(復(fù)數(shù)條銅位線848、 850、 852 之其中一者，系形成于之前所描述之結(jié)構(gòu)上方)接觸該暴露的氧化銅842、 844、 846(圖54與圖55)(金屬帶724、 726、 728系如先前所示出 及描述之該字符線)。
在與圖34 —致的此實(shí)施例中，各內(nèi)存器件-二極管的結(jié)構(gòu)系由n+ 區(qū)域和與之(二極管)接觸之p型硅區(qū)域、和銅體、氧化銅部分、以及銅 位線(內(nèi)存器件)、串聯(lián)連接該二極管與內(nèi)存器件之該鎢栓所組成。
該n+區(qū)域736、 748、 742、 754均為該碟狀金屬導(dǎo)體766所共同連 接的源極區(qū)域，該碟狀金屬導(dǎo)體766具有與這些源極區(qū)域接觸的部分， 和將該基板701分隔開(kāi)之其它部分，以及連接至與該源極區(qū)域接觸之 部分。如將看到的，該碟狀導(dǎo)體766與源極區(qū)域736、 748、 742、 754 一起形成共同源極。如上所示及描述的碟狀導(dǎo)體766經(jīng)由將該基板701 分隔開(kāi)之部分定義開(kāi)口 780至802，其中，該電阻式內(nèi)存器件經(jīng)由該碟 狀導(dǎo)體766中的個(gè)別開(kāi)口與該基板701相通。類似于先前的實(shí)施例， 將絕緣區(qū)域(例如絕緣區(qū)域756)設(shè)置于相鄰多個(gè)源極區(qū)域之間。
如上所述使用屏蔽技術(shù)，將會(huì)看到該基板701之接點(diǎn)系自行對(duì)準(zhǔn) 于該個(gè)別n+源極區(qū)域(使用氮化硅作為屏蔽)，使得這些接點(diǎn)以有效方 式達(dá)成適當(dāng)?shù)呐渲谩?br> 本發(fā)明之實(shí)施例之前面描述已提出用于示范及說(shuō)明的目的。該描 述并非要徹底或?qū)⒈景l(fā)明限制成揭露之精確形式。鑒于以上教示，其 它的修改或變化是可能的。
所選擇及描述的實(shí)施例系用以提供本發(fā)明之原理的最佳示范及其 實(shí)際應(yīng)用，從而使在此技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識(shí)者能在各種實(shí)施例中利 用本發(fā)明且使用各種修改如適用于深思過(guò)的特定使用。所有此種修改 與變化均在本發(fā)明之范疇內(nèi)，而如附加的申請(qǐng)專利范圍所決定，同時(shí) 根據(jù)其所賦予之正當(dāng)、合法及平等之廣度來(lái)詮釋。
權(quán)利要求
1、一種半導(dǎo)體器件，包括基板(302)；在該基板(302)中的多個(gè)源極區(qū)域；以及連接該多個(gè)源極區(qū)域的狹長(zhǎng)導(dǎo)體(378)，該狹長(zhǎng)導(dǎo)體(378)沿著其長(zhǎng)度相鄰于該基板(302)被定位，從而與該多個(gè)源極區(qū)域一起形成共同源極。
2、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，該導(dǎo)體(378)包含與各該多 個(gè)源極區(qū)域接觸的第一部分(378A)，以及連接至該第一部分(378A)以及 與該基板(302)分隔開(kāi)的第二部分(378B)，該第二部分(378B)的剖面寬度 比該第一部分(378A)寬。
3、 一種半導(dǎo)體器件，包括基板(302);在該基板(3 02)中的第 一 多個(gè)源極區(qū)域； 在該基板(302)中的第二多個(gè)源極區(qū)域；連接該第一多個(gè)源極區(qū)域以及定位在該基板(302)上的第一導(dǎo)體 (378);以及連接該第二多個(gè)源極區(qū)域以及定位在該基板(302)上的第二導(dǎo)體 (380)。
4、 如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其中，各該第一與第二導(dǎo)體(378， 380)具有狹長(zhǎng)的實(shí)質(zhì)上筆直的配置。
5、 如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其中，該第一與第二導(dǎo)體(378, 380) 是實(shí)質(zhì)上平行以及為分隔開(kāi)的關(guān)系。
6、 一種半導(dǎo)體器件，包括基板(701);在該基板(701)中的第一多個(gè)源極區(qū)域； 在該基板(701)中的第二多個(gè)源極區(qū)域；碟狀導(dǎo)體(766)，包括第一多個(gè)部分，該第一多個(gè)部分的其中一部分連接該第一多個(gè)源極區(qū)域以及定位在該基板(701)上，該第一多個(gè)部分的其中另一部分連接該第二多個(gè)源極區(qū)域以及定位在該基板(701)上；該碟狀導(dǎo)體(766)進(jìn)一歩包括連接該第一多個(gè)部分的第二多個(gè)部 分，該第二多個(gè)部分與該基板(701)分隔開(kāi)。
7、 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其中，該碟狀導(dǎo)體(766)定義穿通 其中的開(kāi)口，以及該半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括在該基板(701)上方的電阻 式內(nèi)存器件，該電阻式內(nèi)存器件通過(guò)該碟狀導(dǎo)體(766)中的該開(kāi)口與該 基板(701)相通。
8、 一種內(nèi)存陣列(700)，包括字符線CWL);多個(gè)位線(BL);晶體管(TR)，包括第一與第二端以與柵極，該字符線(WL)將該柵 極連接至該晶體管CTR:);將第一位線(BL)與該晶體管(TR)的該第一端互連的第一結(jié)構(gòu)，該 第一結(jié)構(gòu)包括電阻式內(nèi)存器件(RM);將第二位線(BL)與該晶體管(TR)的該第一端互連的第二結(jié)構(gòu)，該 第二結(jié)構(gòu)包括電阻式內(nèi)存器件(RM)。
9、 如權(quán)利要求8所述的內(nèi)存陣列(700)，其中，該第一結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括 與該電阻式內(nèi)存器件(RM)串聯(lián)的二極管(DI)，以及該第二結(jié)構(gòu)包括與 該電阻式內(nèi)存器件(RM)串聯(lián)的二極管(Di:)。
全文摘要
在本發(fā)明的電阻式內(nèi)存陣列中，包含的有基板、于該基板中的多個(gè)源極區(qū)域、以及連接該多個(gè)源極區(qū)域之導(dǎo)體，該導(dǎo)體系定位在相鄰于該基板，以與多個(gè)源極區(qū)域一起形成共同源極。在一實(shí)施例中，該導(dǎo)體具有T形剖面的狹長(zhǎng)金屬體(elongated metal body)(378)。在另一實(shí)施例中，該導(dǎo)體系碟狀(plate-like)金屬體(766)。
文檔編號(hào)H01L27/10GK101449379SQ200780018096
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2007年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月27日
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