專利名稱：具有縱向晶體管的存儲單元的布圖和布線圖的制作方法
背景1.技術(shù)領(lǐng)域本公開涉及半導體布圖，更具體地說，涉及具有縱向晶體管的半導體存儲單元的布圖。
2.相關(guān)技術(shù)的描述在半導體存儲器件中，通過存儲陣列形成柵導體，以通過給存儲節(jié)點充電和放電激發(fā)存取晶體管讀和寫到存儲節(jié)點，所述存儲節(jié)點設(shè)置在深溝槽中。在先有技術(shù)體系中，存取晶體管設(shè)置在芯片的表面上，并且需要大量的芯片面積。通過線導體激發(fā)這些具有平面型晶體管的存儲單元，所述線導體形成了平面型晶體管的柵導體。由于線寬也限定了晶體管的柵長，因此對于這些先有技術(shù)的存儲單元設(shè)計來說，該柵導體的線寬是很關(guān)鍵的。
由于柵導體(GC)一般具有高的電阻(它通常是由多晶硅和硅化鎢形成的)，因此由于其高電阻而提供了改進柵導體的使用的方法。關(guān)于柵導體的高電阻的一種方法是形成縫合的或橋接的圖形。該縫合的圖形包含金屬層之間的交替柵導體以促使線電阻降到低水平，這樣將線電阻減小到柵導體值的十分之一。
采用縱向晶體管來減少用于存儲單元的布圖面積，柵導體層只用于布線，不再采用柵導體來限定柵長。因此柵導體寬度不再是關(guān)鍵的。
因此，需要改進布圖和布線圖，利用柵導體為縱向晶體管定向。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明具有縱向晶體管的存儲器件包含在所有面上與相鄰有源區(qū)焊盤隔離的有源區(qū)焊盤，并且具有與其相結(jié)合的一組溝槽電容器。該組溝槽電容器通過縱向晶體管與有源區(qū)焊盤連接。構(gòu)成的有源區(qū)焊盤連接該組溝槽電容器與第一觸點。在一組有源區(qū)焊盤之間設(shè)置柵導體焊盤，用來激發(fā)與柵導體焊盤相鄰的每個有源區(qū)焊盤中的至少一個縱向晶體管。通過第二觸點激發(fā)每個柵導體焊盤，使得當通過第二觸點激發(fā)了柵導體焊盤時，每個有源區(qū)焊盤中的所述至少一個縱向晶體管導電以提供進入溝槽電容器的通道，有源區(qū)焊盤傳輸?shù)谝挥|點和溝槽電容器之間的狀態(tài)。
具有縱向存取晶體管的半導體存儲器包含基本上是正方形的有源區(qū)焊盤，在有源區(qū)焊盤的每個角處形成有溝槽電容器。溝槽電容器通過縱向晶體管與有源區(qū)焊盤連接。構(gòu)成有源區(qū)焊盤以便當縱向晶體管導通時連接該組溝槽電容器和第一觸點。在四個有源區(qū)焊盤之間設(shè)置基本上是正方形的柵導體焊盤，使得柵導體焊盤的角與四個有源區(qū)焊盤的相鄰角重疊。采用柵導體焊盤來激發(fā)一個縱向晶體管，該縱向晶體管和與柵導體焊盤重疊的每個有源區(qū)焊盤的角相應(yīng)。通過第二觸點激發(fā)柵導體焊盤，使得當柵導體焊盤通過第二觸點激發(fā)時，每個有源區(qū)中的一個縱向晶體管導通以便提供進入溝槽電容器的通道，并且傳輸?shù)谝挥|點和溝槽晶體管之間的狀態(tài)。
具有縱向存取晶體管的另一個半導體存儲器包含多個基本上是正方形的有源區(qū)焊盤。每個有源區(qū)焊盤具有溝槽電容器，溝槽電容器形成在有源區(qū)焊盤的每個角處。溝槽電容器通過縱向晶體管與有源區(qū)焊盤連接。構(gòu)成有源區(qū)焊盤，以便當導通縱向晶體管時連接溝槽電容器組和第一觸點。多個基本上是正方形的柵導體焊盤中的每個都設(shè)置在四個有源區(qū)焊盤之間，以便在柵導體焊盤和有源區(qū)焊盤之間形成棋盤圖形。每個柵導體焊盤具有與四個有源區(qū)焊盤的相鄰角重疊的角。柵導體焊盤的每個角都用于激發(fā)一個縱向晶體管，該縱向晶體管和與柵導體焊盤重疊的每個有源區(qū)焊盤的角相應(yīng)。通過第二觸點激發(fā)每個柵導體焊盤，使得當柵導體焊盤通過第二觸點激發(fā)時，每個有源區(qū)焊盤中的一個縱向晶體管導通以提供進入溝槽電容器的通道，并且傳輸?shù)谝挥|點和溝槽電容器之間的狀態(tài)。第一金屬層與第一觸點連接，第二金屬層與第一金屬層垂直分隔。第二金屬層與第二觸點連接，用于激發(fā)柵導體焊盤。
在可選擇的實施例中，有源區(qū)焊盤和柵導體焊盤的形狀可以是正方形、圓形和三角形之一。第一觸點最好與第一金屬化層連接，第二觸點最好與第二金屬化層連接。第一金屬化層最好包含第一金屬線，第二金屬化層最好包含第二金屬線，其中第一金屬線和第二金屬線具有基本上相等的間距，并以之字圖形設(shè)置。有源區(qū)焊盤和柵導體焊盤可以設(shè)置為棋盤圖形。第一觸點可以與位線連接，第二觸點可以與字線連接。該器件或存儲器可分為存儲單元，使得存儲單元可以具有大約4F2或大約6F2的面積。
通過下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的詳細說明，本發(fā)明的上述和其它的目的、特征和優(yōu)點將變得更顯而易見。
附圖的簡要說明通過下面參考下圖對最佳實施例的詳細描述來說明本公開。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的布形的頂視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明圖1所示的、表示為區(qū)域2的區(qū)域的放大圖；圖3是在圖2的剖面線3-3處得到的截面圖，顯示了本發(fā)明的縱向晶體管；圖4是本發(fā)明的一個實施例的布圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明進入柵導體的M1金屬化層；圖5是圖4的布圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明在深溝槽之間用于傳輸數(shù)據(jù)狀態(tài)的M0金屬化層；和圖6是圖5的布局，顯示了根據(jù)本發(fā)明具有更大的存儲單元面積的實施例。
最佳實施例的詳細描述本發(fā)明涉及用于存儲單元的存儲單元布圖和布線，所述存儲單元包含縱向晶體管。本發(fā)明提供了具有通過柵導體島或焊盤連接的有源區(qū)島或焊盤的實施例。該柵導體島具有用于將柵導體島連接到更高金屬層的觸點連線。每個有源區(qū)島與柵導體島的一部分重疊。采用該柵導體島來激發(fā)縱向晶體管，給深溝槽存儲節(jié)點充電和放電。參考下面的詳細描述，本發(fā)明的細節(jié)將更清楚。
現(xiàn)在參考對附圖的詳細說明，其中在幾個附圖中相同的標號表示相似或相同的部件，首先圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的半導體存儲器件10的一個說明性實施例的頂視圖。器件10包含有源區(qū)12，該有源區(qū)12包含從有源區(qū)到金屬層觸點16的源區(qū)，該源區(qū)用于實現(xiàn)到深溝槽14的導電通路。有源區(qū)12是具有觸點16的焊盤或島。每個觸點16最好連接到有源區(qū)12，因此提供進入四個深溝槽14的通路。深溝槽14設(shè)置在有源區(qū)12的角處。然而，預(yù)計可以采用其它的有源區(qū)形狀，并且能夠進入更大量或更少量的深溝槽。
在有源區(qū)12之間設(shè)置的是柵導體(GC)焊盤或島18。GC焊盤18包含與有源區(qū)12重疊部分20。在圖1所示的實施例中，GC焊盤18和有源區(qū)12是矩形的，最好是正方形，GC焊盤18和有源區(qū)12在角處重疊。也可以采用其它的形狀，并通過本發(fā)明來實現(xiàn)。例如，有源區(qū)和GC焊盤可以是圓形或三角形。GC焊盤18和有源區(qū)12最好以棋盤圖形設(shè)置。
在本實施例中，每個GC焊盤18激發(fā)四個縱向晶體管22(看圖3)。觸點24將GC焊盤18連接到更高的金屬層，例如M0或M1(看圖5)。以這種方式，GC焊盤18通過觸點24得到電壓。這就激發(fā)了與激發(fā)的GC焊盤18相鄰的縱向晶體管22?，F(xiàn)在可以將來自與觸點16連接的位線(未示出)的數(shù)據(jù)通過縱向晶體管22存儲或從深溝槽14取出。
參考圖2，更詳細地示出了圖1的區(qū)域2的放大圖。GC焊盤18和有源區(qū)12在部分20處重疊。深溝槽14延伸到GC焊盤18和有源區(qū)12下面的面中。柵絕緣體材料30環(huán)繞GC焊盤18以防止泄漏電流。
參考圖3，示出了在圖2的剖面線3-3處得到的截面圖。深溝槽14包含通過掩埋帶34進入的存儲節(jié)點32。掩埋帶34通過襯底36的一部分與有源區(qū)12分離。這個區(qū)主要是縱向晶體管22的溝道46。柵氧化物38將柵導體的部分40與溝道46分離。部分40與GC焊盤18連接。部分40通過溝槽頂部的隔離層42與存儲節(jié)點32隔離。還可以采用溝槽隔離44(例如，淺溝槽隔離)。
當激發(fā)了GC焊盤18時，部分40上加電位以允許通過溝道46傳導。這樣根據(jù)操作是讀操作還是寫操作并基于將要存儲或取出的數(shù)據(jù)允許存儲節(jié)點32的充電或放電。
參考圖4，根據(jù)本發(fā)明示出了布圖和局部布線圖。在更大的布圖區(qū)域中示出了GC焊盤18和有源區(qū)12。在最佳實施例中，深溝槽14包含最小的結(jié)構(gòu)尺寸F并且為圓形。圖中示出了金屬化層50，用于與觸點24連接，其中觸點24與GC焊盤18連接。金屬化層50可以包含以之字圖形排列或者以直線圖形排列的金屬線52。圖4所示的圖形只是說明性地示出了四個金屬線52，然而，該圖形連續(xù)遍及整個器件10。為了清楚，沒有示出用于與觸點24連接的金屬線。這在圖5中示出了。
參考圖5，示出了根據(jù)本發(fā)明的布圖和局部布線圖。在4F2圖形中示出了GC焊盤18和有源區(qū)12，其中F是已給技術(shù)的最小結(jié)構(gòu)尺寸。在最佳實施例中，深溝槽14包含最小結(jié)構(gòu)尺寸F并且為圓形。圖中示出了金屬化層50，用于與觸點24連接，其中觸點24與GC焊盤18連接。金屬化層50可以包含以之字圖形排列或者以直線圖形排列的金屬線52。還示出了另一個金屬化層54。
金屬化層54置于金屬化層50和GC焊盤18之間。金屬化層54通過圍繞這些觸點而容納觸點24。對于4F2單元，在蝕刻接觸孔之后，通過淀積薄的隔離襯墊將觸點24與金屬線54隔離。因為在觸點周圍不需要邊界，所以這種觸點稱為無邊界觸點。通過用于金屬線54的金屬化掩模的光刻結(jié)構(gòu)和觸點24之間的距離提供隔離。如上所述，金屬化層54與觸點16連接。在一個實施例中，當金屬化層50是M1層，具有作為位線的金屬線56時，金屬化層54是M0層并具有金屬線52，金屬線52作為字線。金屬線56可以是之字圖形或直線圖形。
參考圖6，示出了本發(fā)明的另一個實施例。圖6顯示了6F2布形。也可以設(shè)想其它的單元區(qū)。該實施例在有源區(qū)112之間提供了更大的空間，用于連接觸點116和金屬化層104中的金屬線102。金屬化層104最好是M0層。以這種方式，可以采用有邊界的觸點作為觸點116。本實施例與先有技術(shù)的縱向和平面晶體管單元更兼容。深溝槽114最好是圓形，并包含最小的結(jié)構(gòu)尺寸直徑。
由于這種布圖，給金屬化層104提供了更大的空間以使觸點124適應(yīng)金屬化層106。金屬化層106包含與觸點124連接的金屬線108。觸點124與GC焊盤連接。金屬線102和108可以是所示的直線或之字線(未示出)。
在該布圖中，金屬線102和108是直線，觸點116偏離有源區(qū)焊盤112的中心。觸點124偏移到GC焊盤118的中心。在該例中，與之字圖象相比，對金屬線102和108的光刻圖形密度的要求更寬松。
根據(jù)通過所示的非限定性實施例說明的本發(fā)明，在深溝槽114之間提供了均勻的空間分布。這樣就避免了在蝕刻深溝槽114過程中的微加載效應(yīng)(即由于因與要蝕刻的相鄰結(jié)構(gòu)非常接近而導致的蝕刻劑消耗而減小的結(jié)構(gòu)蝕刻比)。對于有源區(qū)和GC焊盤來說，本發(fā)明允許最小寬度和/或空間尺寸比最小結(jié)構(gòu)尺寸大。本發(fā)明還提供了基本上相等的字線和位線間距分布。應(yīng)理解盡管是可以轉(zhuǎn)換的，但對于所描述的各個實施例來說，位線通常與M1金屬化相結(jié)合，而字線通常與M0金屬化相結(jié)合。即使對于4F2面積的單元，本發(fā)明不需要光刻掩模上的結(jié)構(gòu)(形狀寬度和形狀距離)，所述光刻掩模位于可印刷的最小結(jié)構(gòu)尺寸(F)之下。
已經(jīng)描述了具有縱向晶體管的存儲單元的新的布圖和布線圖的最佳實施例，注意在上述教導的啟示下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以作出修改和變化。因此應(yīng)理解在通過所附的權(quán)利要求所概括的本發(fā)明的范圍和精神實質(zhì)內(nèi)，可以對本發(fā)明所公開的特定實施例作出改變。這樣已經(jīng)詳細地并且根據(jù)專利法的要求描述了本發(fā)明，在所附的權(quán)利要求中提出了所要求和希望通過專利保護的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種具有縱向晶體管的存儲器件，包括在所有面上與相鄰有源區(qū)焊盤隔離的有源區(qū)焊盤，該有源區(qū)焊盤具有與其相結(jié)合的一組溝槽電容器，該組溝槽電容器通過縱向晶體管與有源區(qū)焊盤連接，構(gòu)成的有源區(qū)焊盤連接該組溝槽電容器與第一觸點；和設(shè)置在一組有源區(qū)焊盤之間的柵導體焊盤，用來激發(fā)與柵導體焊盤相鄰的每個有源區(qū)焊盤中的至少一個縱向晶體管，通過第二觸點激發(fā)每個柵導體焊盤，使得當通過第二觸點激發(fā)柵導體焊盤時，每個有源區(qū)焊盤中的所述至少一個縱向晶體管導通以提供進入溝槽電容器的通道，并傳輸?shù)谝挥|點和溝槽電容器之間的狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，有源區(qū)焊盤和柵導體焊盤的形狀是正方形、圓形和三角形之一。
3.如權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，第一觸點與第一金屬化層連接，第二觸點與第二金屬化層連接。
4.如權(quán)利要求3所述的器件，其特征在于，第一金屬化層包含第一金屬線，第二金屬化層包含第二金屬線，其中第一金屬線和第二金屬線具有實質(zhì)上相等的間距。
5.如權(quán)利要求3所述的器件，其特征在于，第一金屬化層包含第一金屬線，第二金屬化層包含第二金屬線，其中第一金屬線和第二金屬線都設(shè)置為之字圖形。
6.如權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，有源區(qū)焊盤和柵導體焊盤設(shè)置為棋盤圖形。
7.如權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，第一觸點與位線連接，第二觸點與字線連接。
8.如權(quán)利要求1的器件，其特征在于，該器件可分為存儲單元，使得存儲單元具有大約4F2和大約6F2的面積。
9.一種具有縱向晶體管的存儲器件，包括基本上是正方形的有源區(qū)焊盤，在有源區(qū)焊盤的每個角處形成有溝槽電容器，溝槽電容器通過縱向晶體管與有源區(qū)焊盤連接，構(gòu)成有源區(qū)焊盤以便當縱向晶體管導通時連接溝槽電容器和第一觸點；和在四個有源區(qū)焊盤之間設(shè)置實質(zhì)上是正方形的柵導體焊盤，使得柵導體焊盤的角與四個有源區(qū)焊盤的相鄰角重疊，采用柵導體焊盤來激發(fā)一個縱向晶體管，該縱向晶體管和與柵導體焊盤重疊的每個有源區(qū)焊盤的角相應(yīng)，通過第二觸點激發(fā)柵導體焊盤，使得當柵導體焊盤通過第二觸點激發(fā)時，每個有源區(qū)焊盤中的一個縱向晶體管導通以便提供進入溝槽電容器的通道，并且傳輸?shù)谝挥|點和溝槽晶體管之間的狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求9所述的存儲器，其特征在于，第一觸點與第一金屬化層連接，第二觸點與第二金屬化層連接。
11.如權(quán)利要求10所述的存儲器，其特征在于，第一金屬化層和第二金屬化曾具有實質(zhì)上相等的間距。
12.如權(quán)利要求10所述的存儲器，其特征在于，第一金屬化層和第二金屬化層都以之字圖形設(shè)置。
13.如權(quán)利要求9所述的存儲器，其特征在于，有源區(qū)焊盤和柵導體焊盤都以棋盤圖形設(shè)置。
14.如權(quán)利要求9所述的存儲器，其特征在于，第一觸點與位線連接，第二觸點與字線連接。
15.如權(quán)利要求9所述的存儲器，其特征在于，該存儲器可分為存儲單元，使得存儲單元具有大約4F2和大約6F2之一的面積。
16.一種具有縱向進入晶體管的半導體存儲器，包括多個基本上是正方形的有源區(qū)焊盤，每個有源區(qū)焊盤具有溝槽電容器，溝槽電容器形成在有源區(qū)焊盤的每個角處，溝槽電容器通過縱向晶體管與有源區(qū)焊盤連接，構(gòu)成有源區(qū)焊盤，以便當導通縱向晶體管時連接溝槽電容器和第一觸點；多個實質(zhì)上是正方形的柵導體焊盤中的每個都設(shè)置在四個有源區(qū)焊盤之間，以便在柵導體焊盤和有源區(qū)焊盤之間形成棋盤圖形，每個柵導體焊盤具有與四個有源區(qū)焊盤的相鄰角重疊的角，柵導體焊盤的每個角都用于激發(fā)一個縱向晶體管，該縱向晶體管和與柵導體焊盤重疊的每個有源區(qū)焊盤的角相應(yīng)，通過第二觸點激發(fā)每個柵導體焊盤，使得當柵導體焊盤通過第二觸點激發(fā)時，每個有源區(qū)焊盤中的一個縱向晶體管導通以提供進入溝槽電容器的通道，并且傳輸?shù)谝挥|點和溝槽電容器之間的狀態(tài)；第一金屬層與第一觸點連接，用于提供所述狀態(tài)；和第二金屬層與第一金屬層垂直分隔，第二金屬層與第二觸點連接，用于激發(fā)柵導體焊盤。
17.如權(quán)利要求16所述的存儲器，其特征在于，第一金屬層和第二金屬層具有實質(zhì)上相等的間距。
18.如權(quán)利要求16所述的存儲器，其特征在于，第一金屬層和第二金屬層都以之字圖形設(shè)置。
19.如權(quán)利要求16所述的存儲器，其特征在于，第一金屬化層包含位線，第二金屬化層包含字線。
20.如權(quán)利要求16所述的存儲器，其特征在于，該存儲器可分為存儲單元，使得存儲單元具有大約4F2和大約6F2之一的面積。
全文摘要
一種具有根據(jù)本發(fā)明的縱向晶體管的存儲器(10)包括在其各側(cè)與相鄰有源區(qū)焊盤(12)隔離開的有源區(qū)焊盤(12),并且具有一組與之相關(guān)的溝槽電容(14)。該組溝槽電容(14)經(jīng)縱向晶體管(22)與有源區(qū)焊盤(12)相耦合。有源區(qū)焊盤將一組溝槽電容與第一觸點(6)相連接。在一組有源區(qū)焊盤之間設(shè)有一柵極導體焊盤(18),并用于激勵與柵極導體焊盤相鄰的每個有源區(qū)焊盤相鄰的至少一個縱向晶體管。每個柵極導體焊盤都由第二觸點(24)激勵,這樣,當通過第二觸點激勵柵極導體焊盤時,在每個有源區(qū)焊盤中的至少一個縱向晶體管導通,提供進入溝槽電容并傳輸?shù)谝挥|點與溝槽電容之間的狀態(tài)。
文檔編號H01L27/108GK1355937SQ00808639
公開日2002年6月26日 申請日期2000年5月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月7日
發(fā)明者R·拉蒂烏斯 申請人:因芬尼昂技術(shù)北美公司