CN1310448A - 具有铁电电容器的铁电存储器件 - Google Patents

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Abstract

一种存储器件包括:第一开关晶体管,栅极连接到正字线,源极和漏极分别连接在位线和第一节点之间;铁电电容器,连接在第一节点和板极线之间;第二开关晶体管,栅极连接到负字线,源极和漏极分别连接到第一节点和板极线。第二开关晶体管的源极和板极线接触处的第二节点是在一个有源区域上形成的,该区域位于两条相邻的负字线之间;并且铁电电容器是在有源区域上形成的。本发明防止了铁电电容器上产生不希望的电位差并减少了制作电容器的过程中的步骤。

Description

具有铁电电容器的铁电存储器件
本发明涉及一种半导体存储器件，并且尤其是涉及一种铁电存储器件，这种存储器件通过利用铁电材料作为电容器的电介质而获得的铁电电容器作为数据存储装置。
众所周知，由于用铁电材料做成的电容器可用于检测由电容器上施加的电压所感应的电荷的变化并且可以将检测的值作为数据存储在其中，因此它被用作非易失性存储器件。
图1是一种常规的铁电存储器件的存储单元的布线图。在图1中显示出两个存储单元，其中每一个都有一个开关晶体管11和一个铁电电容器12。
参见图1，在一个存储单元中，开关晶体管11的栅极连接到控制开关晶体管11的一条字线WL1上，它的源极连接到一条位线BL上，它的漏极连接到铁电电容器12的一端(即存储电极)。铁电电容器12的另一端连接到一条板极线(plateline)PL上。在常规的DRAM中，在板极线PL上的电压是线路输入电压的一半，即Vcc/2。
在这样的结构中，在等待(备用)模式中，板极线PL和与存储电极相对应的节点A的初始电压分别维持Vcc/2。
然而，在这种等待模式中，节点A具有会引起漏电流的结电容和结电阻。漏电流使得节点A的电位逐渐降低。节点A的电位的降低使铁电电容器12上产生电位差，从而导致其中存储的电荷减少。为解决这一问题，已有技术所用的方式是，预先由Vcc/2给位线BL充电，然后接通字线WL，使节点A的电位恢复到Vcc/2。不幸的是，已有技术存在这样的缺点：节点A处(电位)的持续小幅波动会带来存储电荷的损耗。
图2是显示存储单元的结构的示意图，该结构已在韩国序列号为No.1997/051050的待审的申请中提出。
参见图2，存储单元包括：第一开关晶体管21，第一开关晶体管21的栅极连接到一条正字线WL1上，它的源极和漏极分别连接在位线BL和节点A之间；一个铁电电容器22，它连接在节点A和板极线PL之间；以及第二开关晶体管23，第二开关晶体管23的栅极连接到一条负字线 WL1，它的源极和漏极分别连接到接点A和板极线PL。由于第一开关晶体管21的栅极连接到正字线WL1上，而第二开关晶体管23的栅极连接到有与正字线相反符号的负字线 WL1上，那么这些晶体管是交替导通的。
即，在图2所示的存储单元中，加在板极线PL上的电压，即Vcc/2，总是传递给节点B的，并且负字线 WL1是在正字线WL1不启动时启动的，由此防止了铁电电容器22上产生电位差。
然而，尽管对这种结构的存储单元的布局已采用了多种方式，但在铁电电容器的阵列设置方面仍有许多缺点。
典型的是，电容器设置在用于器件或单元之间的分隔的元件隔离膜(场氧化膜)的顶部。这样，在制作完铁电电容器后就会导致实质上增加的步骤。另外，节点B处电阻的存在妨碍了与板极线PL相同的电压被传递到作为铁电电容器的存储电极的节点A，从而使铁电电容器上产生微小的电位差。
因此，本发明的主要目的是提供一种铁电存储器件，它能够防止铁电电容器上产生电位差，并且减少制作铁电电容器时所用的步骤。
根据本发明的一个方面，提供了一种铁电存储器件，它包括：第一开关晶体管，它的栅极连接到一条正字线上，它的源极和漏极分别连接在一条位线和第一节点之间；一个铁电电容器，它连接在第一节点和一条板极线之间；第二开关晶体管，它的栅极连接到一条负字线上，它的源极和漏极分别连接到第一节点和板极线；其中，第二开关晶体管的源极和板极线相接触处的第二节点是在一个有源区域上形成的，该区域位于两条相邻的负字线之间；铁电电容器是在该有源区域上形成的。
从结合附图给出的优选实施例的以下说明，本发明上述的和其它的目的和特征将变得更为清楚：
图1是一种常规的铁电存储器件的存储单元的线路图，此图只显示了两个存储单元，它们中每一个都包括一个开关晶体管和一个铁电电容器；
图2是显示存储单元的结构的示意图，这种结构已提出(专利)申请；
图3是实现图2的存储单元的布局示意图；
图4A到4D是根据本发明一个优选实施例的铁电存储器件的布局示意图；
图5是沿图4D中的线A-A’截取的剖视图。
参见图3，其中示出了实现图2的存储单元的布局示意图。
如图3所示，此图示出了在一个有源区域、一条正字线WL，一条负字线 WL和一个场氧化区域FOX之间的相对位置。在这种结构中，两条正字线和两条负字线穿过场氧化区域FOX，它们相互平行地设置并且由有源区域所分隔，两条正字线设置在两条负字线之间。一个接触到位线BL的节点C位于由两条正字线和两个场氧化区域FOX所围绕的位置处，一个节点A位于由一条正字线WL、一负字线 WL和两个场氧化区域FOX所围绕的位置处。一个节点B通过第二晶体管23将板极线PL的电压传递到节点A，节点B设置在两条相邻负字线之间的有源区域上。
图4A到4D是根据本发明的一个优选实施例的铁电存储器件的布局示意图，它们显示出在有源区域、正字线WL，负字线 WL、场氧化区域FOX、位线BL、铁电电容器和它们之间的连接线之间的相对位置。
在图4A中，场氧化区域FOX、正字线WL和负字线 WL之间的相对位置与前面结合图3描述的相类似，因此这里省略其进一步的说明。
图4B是设置在一个扩展的有源区域上的铁电电容器的详细示意图，该电容器具有一个底部电极和随后形成的一个顶部电极。即，底部电极对应于板极线PL。
图4C是一个详细的示意图，它显示出接触到节点C的位线BL和一条金属线M1。在图4C中，金属线M1的作用是作为节点A和铁电电容器的顶部电极之间的连接线，同时位线BL的延伸方向与场氧化区域相同。
图4D显示出根据本发明的一个优选实施例的铁电存储器件的完整布局。图5是沿图4D中的线A-A’截取的剖视图。
在上述图中，尽管节点B和板极线PL所接触的部分没有示出，但通过利用包括多个存储单元的一个模块的边缘，即，通过在穿过多个存储单元的板极线PL的末端实现铁电电容器的顶部电极和节点A之间的连接，可以连接板极线PL和节点B。
需要指出的是，扩展的有源区域是设置在两条相邻的负字线之间的，并且铁电电容器是在扩展的有源区域上形成的。
尤其是，由于节点B设置于一个相对宽阔的有源区域上，那么就有可能使节点B的电阻维持最小，由此精确地将与板极线PL相同的电压传递到存储节点A上。相应地，本发明具备了防止铁电电容器上产生电位差的能力。
另外，根据本发明，由于铁电电容器是在一个平坦的有源区域上形成的，因此可以基本上减少了在制作铁电电容器的过程中出现的底部台阶，从而使制作过程变得容易并可免除铁电电容器形成后产生的附加步骤。
此外，由于板极线PL和节点B是相邻设置的，那么就使得它们之间电容耦合增强，从而可以防止由于噪音导致在铁电电容器上产生暂时的电位差。
如上所述，本发明提供了一种存储单元，其中包含一个晶体管，晶体管用于补偿由结漏电流(该漏电流产生于存储单元的存储节点处)所引起的电荷损失；本发明扩展了一个有源区域，在此有源区域中一个节点A连接到晶体管的一端和一条板极线；并且本发明在扩展的有源区域上形成了一个铁电电容器，由此防止了铁电电容器上产生不希望的电位差并使得制作半导体存储器的过程既容易又简单。
尽管为描述之用途已公开了本发明的优选实施例，但本领域的普通技术人员将能理解，在不脱离所附权利要求中限定的本发明的范围和精神的情况下，可以进行多种修改、增设和替换。

Claims (4)

1．一种铁电存储器件，包括：
第一开关晶体管，它的栅极连接到一条正字线，它的源极和漏极分别连接在一条位线和第一节点之间；
一个铁电电容器，它连接在第一节点和一条板极线之间；
第二开关晶体管，它的栅极连接到一条负字线，它的源极和漏极分别连接到第一节点和板极线；
其中，第二开关晶体管的源极和板极线相接触处的第二节点是在一个有源区域上形成的，该区域位于两条相邻的负字线之间；并且
铁电电容器是在有源区域上形成的。
2．根据权利要求1的铁电存储器件，其中，有源区域是宽范围地形成的，以防止产生第二节点的电阻。
3．根据权利要求1的铁电存储器件，其中，正字线和负字线是相互平行设置的，它们穿过一个场氧化区域，并且两条正字线由两条负字线所围绕；而且
位线接触到有源区域，它由两条正字线和两个场氧化区域围绕并穿过场氧化区域。
4．根据权利要求3的铁电存储器件，其中，铁电电容器通过一根连接线与有源区域接触，此有源区域位于由正字线、负字线和两个场氧化区域围绕的一个部分上。
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