專利名稱：具有位于互連上的單元圖案的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明構(gòu)思涉及一種制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的方法，更具體而言，涉及一種具有形成在互連上的單元圖案的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
一般地，存儲(chǔ)器件中的單元區(qū)、核心區(qū)以及外圍區(qū)的制造工藝是分開執(zhí)行的。然而，單元區(qū)、核心區(qū)以及外圍區(qū)彼此相關(guān)地操作。因此，應(yīng)形成圖案和疊層的結(jié)構(gòu)，以保證在單元區(qū)、核心區(qū)以及外圍區(qū)中的相關(guān)電路之間的操作和特性的關(guān)聯(lián)。圖1是說明半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件例如相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(PCRAM)的結(jié)構(gòu)的截面圖。在分別限定了單元區(qū)、核心區(qū)以及外圍區(qū)的半導(dǎo)體襯底101上形成有隔離層103。在半導(dǎo)體襯底101的單元區(qū)和核心區(qū)上形成有被配置成選擇字線的開關(guān)105。此時(shí)，還在外圍區(qū)中形成電路圖案，以與在單元區(qū)和核心區(qū)以及外圍區(qū)之間的圖案或結(jié)構(gòu)的高度匹配。在具有開關(guān)105的半導(dǎo)體襯底上形成有導(dǎo)線107。導(dǎo)線107可以利用諸如鎢(W)的金屬材料來形成，并且在單元操作中用作字線。在單元區(qū)和核心區(qū)中的導(dǎo)線107與形成在導(dǎo)線107之下的開關(guān)105電連接。在外圍區(qū)中的導(dǎo)線107可以與下方的電路圖案接觸，以用作互連。在單元區(qū)和核心區(qū)中的導(dǎo)線107上形成有單元圖案。具體地，在PCRAM器件中，單元圖案經(jīng)由諸如二極管的存取元件與導(dǎo)線107耦接。作為存取元件的二極管可以包括勢(shì)壘金屬層109和N型半導(dǎo)體層111 ;并且還包括通過將N型半導(dǎo)體層11的表面硅化而形成的硅化物層，以減小接觸電阻。然而，二極管不限于此。另外，經(jīng)由本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的一般工藝來在存取元件109和111 (或113)上形成下電極115、相變材料圖案117、上電極119以及位線121。圖2是圖1中所示的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的布局。圖2示出多個(gè)單位存儲(chǔ)器單元MC形成在單元區(qū)中，字線接觸WC形成在核心區(qū)中。另外，用于外圍電路與單元區(qū)之間連接的接觸形成在外圍區(qū)中。存儲(chǔ)器件的單位存儲(chǔ)器單元應(yīng)具有保證其操作特性的尺寸。然而，隨著半導(dǎo)體器件高度地集成，字線尺寸(或?qū)挾?，即導(dǎo)線107的臨界尺寸減小，使得導(dǎo)線107的串聯(lián)電阻增加。導(dǎo)線107的增加的串聯(lián)電阻引起電壓下降，由此減小感測(cè)余量。為了解決上述問題，應(yīng)將字線選擇開關(guān)105設(shè)計(jì)成對(duì)導(dǎo)線107提供充足的驅(qū)動(dòng)電流。然而，需要大晶體管來提高開關(guān)105的驅(qū)動(dòng)能力，這導(dǎo)致芯片尺寸的增加。作為解決上述問題的另一種方法，可以考慮一種形成針對(duì)導(dǎo)線107的深溝槽的方法。然而，因?yàn)榛诎雽?dǎo)體存儲(chǔ)器件的集成度的限制，所以難以應(yīng)用此方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)示例性實(shí)施例的一個(gè)方面，提出了一種半導(dǎo)體器件。所述半導(dǎo)體器件可以包括:半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底中限定有單元區(qū)、核心區(qū)以及外圍區(qū)，并形成有底結(jié)構(gòu)；導(dǎo)線，所述導(dǎo)線形成在半導(dǎo)體襯底的整個(gè)結(jié)構(gòu)上；存儲(chǔ)器單元圖案，所述存儲(chǔ)器單元圖案形成在單元區(qū)中的導(dǎo)線上；以及虛設(shè)導(dǎo)電圖案，所述虛設(shè)導(dǎo)電圖案形成在核心區(qū)和外圍區(qū)中的導(dǎo)線中的任何一個(gè)上。根據(jù)示例性實(shí)施例的另一個(gè)方面，提出一種制造具有形成在互連上的單元圖案的存儲(chǔ)器件的方法。所述方法可以包括以下步驟:在限定有單元區(qū)、核心區(qū)以及外圍區(qū)的半導(dǎo)體襯底的整個(gè)結(jié)構(gòu)上形成導(dǎo)線；以及在單元區(qū)中的導(dǎo)線上形成單元圖案，并在核心區(qū)和外圍區(qū)中的導(dǎo)線上形成虛設(shè)導(dǎo)電圖案。一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件包括:在單元區(qū)中的字線；以及在核心區(qū)和外圍區(qū)中的虛設(shè)圖案，其中，所述字線和所述虛設(shè)圖案具有相同的結(jié)構(gòu)，且距半導(dǎo)體襯底水平具有相同的高度。在以下標(biāo)題為“具體實(shí)施方式
”的部分描述這些和其它的特點(diǎn)、方面以及實(shí)施例。


從如下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中將更加清楚地理解本發(fā)明的主題的以上和其它的方面、特征和其它優(yōu)點(diǎn):圖1是說明一般的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖2是圖1所示的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的布局；圖3是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的結(jié)構(gòu)的截面圖；以及圖4是圖3所示的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的布局。
具體實(shí)施例方式在下文中，將參照附圖更詳細(xì)地描述示例性實(shí)施例。本文參照截面圖來描述示例性實(shí)施例，截面圖是示例性實(shí)施例(以及中間結(jié)構(gòu))的示意性圖示。照此，可以預(yù)料到圖示的形狀變化是例如制造技術(shù)和/或公差的結(jié)果。因而，示例性實(shí)施例不應(yīng)被解釋為限于本文所說明的區(qū)域的特定形狀，而是可以包括例如來自于制造的形狀差異。在附圖中，為了清楚起見，可能對(duì)層和區(qū)域的長(zhǎng)度和尺寸進(jìn)行了夸大。相同的附圖標(biāo)記在附圖中表示相同的元件。也可以理解當(dāng)提及一層在另一層或襯底“上”時(shí)，其可以直接在另一層或襯底上，或還可以存在中間層。圖3是說明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的結(jié)構(gòu)的截面圖。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件包括單元圖案，所述單元圖案形成在導(dǎo)線207(優(yōu)選地，字線)上。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件可以包括PCRAM，但是半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件不限于此。單元圖案形成在單元區(qū)中的導(dǎo)線207上。虛設(shè)導(dǎo)電圖案223和225可以形成在核心區(qū)和/或外圍區(qū)中的導(dǎo)線207上。在下文中，以下將詳細(xì)地描述半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的結(jié)構(gòu)。在限定有單元區(qū)、核心區(qū)以及外圍區(qū)的半導(dǎo)體襯底201中形成有隔離層203。在包括隔離層203的半導(dǎo)體襯底201的單元區(qū)和核心區(qū)上形成有用于字線選擇的開關(guān)205。此時(shí)，也可以在外圍區(qū)中形成電路圖案，用于將外圍區(qū)的結(jié)構(gòu)高度與單元區(qū)和核心區(qū)的結(jié)構(gòu)高度匹配。隨后，在形成有開關(guān)205的半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面上形成與開關(guān)205電連接的導(dǎo)線207。包括諸如鎢(W)的金屬材料的導(dǎo)線207可以用作字線。單元圖案和虛設(shè)導(dǎo)電圖案223形成在單元區(qū)和核心區(qū)的導(dǎo)線207上，并且虛設(shè)導(dǎo)電圖案225同時(shí)形成在外圍區(qū)的導(dǎo)線207上。即，盡管包括層209和211的存取元件形成在單元區(qū)的導(dǎo)線207上，但是虛設(shè)導(dǎo)電圖案223和225與存取元件一樣，也通過形成相同的材料和圖案化相同的材料，而形成在核心區(qū)和外圍區(qū)中。具體地，用于存取元件的層被順序形成在形成有導(dǎo)線207的半導(dǎo)體襯底的整個(gè)結(jié)構(gòu)之上，然后，刻蝕所述層用于圖案化。存取元件可以起二極管的作用。作為存取元件，二極管可以具有勢(shì)壘金屬層209和N型半導(dǎo)體層211的層疊結(jié)構(gòu)，但是二極管不限于此。另夕卜，硅化物層213可以通過對(duì)形成在單元區(qū)中的存取元件的上表面執(zhí)行硅化來形成。此外，盡管圖3示出虛設(shè)導(dǎo)電圖案223和225形成在核心區(qū)和外圍區(qū)上，但是本發(fā)明構(gòu)思不限于此。即，虛設(shè)導(dǎo)電圖案可以選擇性地形成在核心區(qū)或外圍區(qū)上。接著，包括下電極215、相變材料層217以及上電極219的單元圖案可以形成在存取元件上，并且位線可以形成在單元圖案上。用于單元圖案和位線的詳細(xì)制造方法對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是已知的。虛設(shè)導(dǎo)電圖案223和225分別形成在核心區(qū)的導(dǎo)線207上和外圍區(qū)的導(dǎo)線207上。虛設(shè)導(dǎo)電圖案223和225可以具有與存取元件相同的結(jié)構(gòu)。參見圖3的實(shí)例，與包括勢(shì)壘金屬層209和N型半導(dǎo)體層211的二極管起存取元件的作用一樣，虛設(shè)導(dǎo)電圖案223和225也具有勢(shì)壘金屬層209和N-型半導(dǎo)體層211的層疊結(jié)構(gòu)。圖4是圖3所示的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的布局。參見圖4，虛設(shè)導(dǎo)電圖案223和225形成在核心區(qū)和外圍區(qū)上。虛設(shè)導(dǎo)電圖案223和225形成在導(dǎo)線207上，以用作與導(dǎo)線207的并聯(lián)電阻部分?？梢哉J(rèn)識(shí)到導(dǎo)線207的電阻比導(dǎo)線207的原始電阻小，因?yàn)榭梢钥闯鰧?dǎo)線207與虛設(shè)導(dǎo)電圖案223和225的兩種相似的電阻為并聯(lián)。當(dāng)導(dǎo)線207在記錄操作中用作字線時(shí)，經(jīng)由字線的電壓降減小。因而，可以減小施加用于存儲(chǔ)器件的操作的電壓；與以相同的施加電壓操作的現(xiàn)有的存儲(chǔ)器件相比，可以改
善感測(cè)余量。另外，可以減小字線的電阻部分，而不用增加用于控制字線的開關(guān)的驅(qū)動(dòng)能力，使得減小在大晶體管的驅(qū)動(dòng)能力上的負(fù)擔(dān)，可以防止尺寸增加，以及可以減小芯片尺寸。在工藝上不需要形成用于字線的深溝槽；且因而可以減小工藝開發(fā)的負(fù)擔(dān)。單元區(qū)和核心區(qū)與外圍區(qū)之間的高度差減小，使得可以改善單元區(qū)和核心區(qū)與外圍區(qū)之間的高度平衡，并且可以增加制造產(chǎn)量。盡管以上已經(jīng)描述了某些實(shí)施例，但是將會(huì)理解的是描述的實(shí)施例僅僅是示例性的。因此，不應(yīng)基于所描述的實(shí)施例來限定本文描述的器件和方法。更確切地說，應(yīng)當(dāng)僅根據(jù)所附權(quán)利要求并結(jié)合以上描述和附圖來限定本文描述的系統(tǒng)和方法。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，包括: 半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底中限定有單元區(qū)、核心區(qū)以及外圍區(qū)并形成有底結(jié)構(gòu)； 導(dǎo)線，所述導(dǎo)線形成在所述半導(dǎo)體襯底的整個(gè)結(jié)構(gòu)上； 存儲(chǔ)器單元圖案，所述存儲(chǔ)器單元圖案形成在所述單元區(qū)中的導(dǎo)線上；以及虛設(shè)導(dǎo)電圖案，所述虛設(shè)導(dǎo)電圖案形成在所述核心區(qū)和所述外圍區(qū)中的導(dǎo)線中的任何一個(gè)上。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，所述單元圖案包括與所述單元區(qū)中的導(dǎo)線電連接的存取元件，以及 所述虛設(shè)導(dǎo)電圖案具有與所述存取元件相同的結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，所述單元圖案具有層疊結(jié)構(gòu)，且所述單元圖案的底結(jié)構(gòu)具有與所述虛設(shè)導(dǎo)電圖案相同的結(jié)構(gòu)。
4.一種制造半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法，所述方法包括以下步驟: 在限定有單元區(qū)、核心區(qū)以及外圍區(qū)的半導(dǎo)體襯底的整個(gè)結(jié)構(gòu)上形成導(dǎo)線；以及在所述單元區(qū)中的導(dǎo)線上形成單元圖案，并且在所述核心區(qū)或所述外圍區(qū)中的導(dǎo)線上形成虛設(shè)導(dǎo)電圖案。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述單元圖案包括與所述單元區(qū)中的導(dǎo)線電連接的存取元件，以及 所述虛設(shè)導(dǎo)電圖案與所述存取元件同時(shí)形成。
6.一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，包括: 字線，所述字線在單元區(qū)中；以及 虛設(shè)圖案，所述虛設(shè)圖案在核心區(qū)或外圍區(qū)中， 其中，所述字線和所述虛設(shè)圖案具有相同的結(jié)構(gòu)，并距半導(dǎo)體襯底的平面具有相同的高度。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，還包括存儲(chǔ)器單元圖案，所述存儲(chǔ)器單元圖案位于所述單元區(qū)中的所述字線上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有形成在互連上的單元圖案并能減小互連電阻的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件及其制造方法。所述半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底中限定有單元區(qū)、核心區(qū)以及外圍區(qū)并形成有底結(jié)構(gòu)；導(dǎo)線，所述導(dǎo)線形成在半導(dǎo)體襯底的整個(gè)結(jié)構(gòu)上；存儲(chǔ)器單元圖案，所述存儲(chǔ)器單元圖案形成在單元區(qū)中的導(dǎo)線上；以及虛設(shè)導(dǎo)電圖案，所述虛設(shè)導(dǎo)電圖案形成在核心區(qū)和外圍區(qū)中的導(dǎo)線中的任何一個(gè)上。
文檔編號(hào)H01L45/00GK103117358SQ20121040565
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者李章旭 申請(qǐng)人:愛思開海力士有限公司