DE102005020079A1 - Hybrid memory cell for dynamic random access memory (DRAM), containing specified substrate with transistor structure(s) with drain, source, control contact and channel zone between drain and source, etc - Google Patents

Hybrid memory cell for dynamic random access memory (DRAM), containing specified substrate with transistor structure(s) with drain, source, control contact and channel zone between drain and source, etc Download PDF

Info

Publication number
DE102005020079A1
DE102005020079A1 DE102005020079A DE102005020079A DE102005020079A1 DE 102005020079 A1 DE102005020079 A1 DE 102005020079A1 DE 102005020079 A DE102005020079 A DE 102005020079A DE 102005020079 A DE102005020079 A DE 102005020079A DE 102005020079 A1 DE102005020079 A1 DE 102005020079A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
semiconductor memory
memory device
drain
contact
capacitor structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102005020079A
Other languages
German (de)
Inventor
Jörg Schweden
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE102005020079A priority Critical patent/DE102005020079A1/en
Publication of DE102005020079A1 publication Critical patent/DE102005020079A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/31DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor
    • H10B12/318DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor the storage electrode having multiple segments
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/37DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate
    • H10B12/377DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate having a storage electrode extension located over the transistor

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

Memory cell contains drain, source, control contact (18) and channel zone (20) between drain and source in its transistor structure on device plane (10). In lower region (14) of substrate (12) is formed first capacitor structure, with first memory electrode (28) coupled to drain. Counterelectrode (30) is separated from first memory electrode by first dielectric film (32) to form first capacity. In top region (16) of substrate is formed second capacitor structure, similar to first one, using second memory electrode (34), second counter electrode (36) and second dielectric film (38).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiterspeichervorrichtung mit einer hohen Flächenspeicherdichte.The The present invention relates to a semiconductor memory device with a high surface density.

Halbleiterspeicherchips und insbesondere DRAMs (dynamic random access memories) belegen auf dem Sektor der hoch integrierten Halbleiterschaltungen weltweit den größten Marktanteil. Hohe Kosteneffizienz spielt daher eine wesentliche Rolle bei der Herstellung von DRAMs. Wichtige Voraussetzungen hierfür sind die Erhöhung der Anzahl an Speicherchips pro Wafer, die Erhöhung der Ausbeute und die gleichzeitige Verringerung der Prozesskomplexität.Semiconductor memory chips and in particular DRAMs (Dynamic Random Access Memories) in the sector of highly integrated semiconductor circuits worldwide the largest market share. High cost efficiency therefore plays an essential role in the Production of DRAMs. Important prerequisites for this are the increase the number of memory chips per wafer, increasing the yield and the simultaneous Reduction of process complexity.

Die Erhöhung der Integrationsdichte erfordert eine Verkleinerung der von einzelnen Speicherzellen belegten Chipfläche, d.h. die laterale Ausdehnung einer einzelnen Speicherzelle.The increase The integration density requires a reduction of the individual Memory cells occupied chip area, i.e. the lateral extent of a single memory cell.

2A zeigt eine herkömmliche Speicherzelle mit einer planaren Kondensatorstruktur. Dabei ist an einer Substratgrenzfläche 102 eines Substrats 100 eine Transistorstruktur angeordnet. Diese Transistorstruktur umfasst einen ersten Kontaktbereich 104, an dessen Verlängerung eine Speicherelektrode 106 ausgebildet ist, einen zweiten Kontaktbereich 108, einen zwischen dem ersten Kontaktbereich 104 und dem zweiten Kontaktbereich 108 positionierten Kanalbereich 110 und einen Steuerkontakt 112. Die Transistorstruktur ist dabei als Feldeffekttransistor ausgestaltet, dessen Gateelektrode durch den Steuerkontakt 112 gebildet wird. 2A shows a conventional memory cell with a planar capacitor structure. It is at a substrate interface 102 a substrate 100 a transistor structure arranged. This transistor structure comprises a first contact region 104 , on whose extension a storage electrode 106 is formed, a second contact area 108 , one between the first contact area 104 and the second contact area 108 positioned channel area 110 and a control contact 112 , The transistor structure is designed as a field effect transistor whose gate electrode through the control contact 112 is formed.

In einem vollständigen Speicherchip mit einer Vielzahl solcher Speicherzellen wird der Steuerkontakt 112 von der Wortleitung (word line) gebildet oder steht mit dieser in elektrisch leitfähiger Verbindung. Der zweite Kontaktbereich 108 ist mit einer Bitleitung 114 elektrisch leitfähig verbunden.In a complete memory chip having a plurality of such memory cells, the control contact 112 formed by the word line (word line) or is in an electrically conductive connection with this. The second contact area 108 is with a bit line 114 connected electrically conductive.

Die Speicherelektrode 106 ist durch eine dielektrische Schicht 116 zu einer Gegenelektrode 118 elektrisch isoliert. Dabei bilden die Speicherelektrode 106 und die Gegenelektrode 118 zusammen mit der dielektrischen Schicht 116 einen Speicherkondensator, der über den Kanalbereich 110 beladen und entladen werden kann. Die Kapazität dieser Kondensatorstruktur bestimmt die speicherbare Ladung und ist proportional zur Kondensatorfläche.The storage electrode 106 is through a dielectric layer 116 to a counter electrode 118 electrically isolated. In this case, the storage electrode form 106 and the counter electrode 118 together with the dielectric layer 116 a storage capacitor over the channel area 110 can be loaded and unloaded. The capacitance of this capacitor structure determines the storable charge and is proportional to the capacitor area.

In dieser Struktur erfordert eine Reduzierung der Chipfläche auch eine Reduzierung der Fläche des Sprechertransistors. Eine zuverlässige Ladungsspeicherung erfordert eine gewisse Mindestladung, die auf dem Kondensator gespeichert werden kann. Bei einer gegebenen Ladespannung ist folglich eine gewisse Mindestkapazität erforderlich. Dadurch ergeben sich Grenzen bei der Reduzierung der Chipfläche pro Speicherzelle.In This structure also requires a reduction in chip area a reduction of the area of the Spokesman transistor. A reliable one Charge storage requires a certain minimum charge on can be stored in the capacitor. At a given charging voltage Consequently, a certain minimum capacity is required. This results there are limits in reducing the chip area per memory cell.

Eine Möglichkeit, die benötigte Chipfläche, also die laterale Ausdehnung einer Speicherzelle, zu reduzieren, ohne die Kapazität des Speicherkondensators zu verkleinern, ist eine Ausgestaltung des Kondensators als so genannte „trench cell" (oder „deep trench cell"). 2B zeigt eine solche „trench cell". Dabei ist die Kondensatorstruktur unterhalb der Substratgrenzfläche 102 in einer tunnel- oder grabenförmigen Ausnehmung im Substrat 100 ausgebildet. Damit kann die Grenzfläche zwischen der Speicherelektrode 106 und der Gegenelektrode 118, die im wesentlichen durch die dielektrische Schicht 116 gebildet wird, und somit die Kapazität des Speicherkondensators auch bei einer lateralen Reduzierung der Zellenfläche beibehalten werden. Allerdings ist es technologisch schwierig, die erforderlichen tiefen Gräben oder Tunnel im Substrat herzustellen. Reaktives Ionenätzen (RIE) eröffnet die Möglichkeit solche Tunnel bzw. Löcher auch mit hohen Aspektverhältnissen von vertikaler zu lateraler Dimensionierung dieser Tunnel herzustellen.One way of reducing the required chip area, that is to say the lateral extent of a memory cell, without reducing the capacitance of the storage capacitor is an embodiment of the capacitor as a so-called "trench cell" (or "deep trench cell"). 2 B shows such a "trench cell", where the capacitor structure is below the substrate interface 102 in a tunnel or trench-shaped recess in the substrate 100 educated. Thus, the interface between the storage electrode 106 and the counter electrode 118 essentially through the dielectric layer 116 is formed, and thus the capacity of the storage capacitor can be maintained even with a lateral reduction of the cell area. However, it is technologically difficult to produce the required deep trenches or tunnels in the substrate. Reactive Ion Etching (RIE) opens up the possibility of producing such tunnels or holes with high aspect ratios from vertical to lateral dimensioning of these tunnels.

Allerdings steigen mit fortschreitender Reduzierung der lateralen Ausdehnung einer Speicherzelle aufgrund der Reduzierung der Strukturgrößen nicht nur die technologischen Anforderungen an den Herstellungsprozess. Auch bezüglich der elektronischen Eigenschaften weist dieses Konzept Grenzen auf. So kann bei einer lateralen Verkleinerung der Kondensatorstruktur, also bei einer Reduzierung des Durchmessers dieser Tunnel in lateraler Richtung, durch eine entsprechende Erhöhung der vertikalen Ausdehnung dieser Struktur, also der Tiefe der Tunnel, zwar die elektrische Kapazität nicht aber der steigende elektrische Serienwiderstand ausgeglichen werden. Der effektive bzw. mittlere Serienwiderstand nimmt mit wachsender Tunnellänge sogar zu. Insbesondere steigt der gesamte elektrische Widerstand der Gegenelektrode 118 mit sinkendem Durchmesser des im Substrat 100 ausgebildeten Tunnels, was zu einer Erhöhung der Lade- und Entladezeiten des Kondensators führt.However, as the lateral expansion of a memory cell progressively reduces due to the reduction in feature sizes, not only the technological requirements of the manufacturing process increase. Also in terms of electronic properties, this concept has limitations. Thus, with a lateral reduction of the capacitor structure, ie with a reduction in the diameter of these tunnels in the lateral direction, by a corresponding increase in the vertical extent of this structure, ie the depth of the tunnel, the electrical capacitance but not the increasing electrical series resistance can be compensated. The effective or average series resistance actually increases with increasing tunnel length. In particular, the total electrical resistance of the counter electrode increases 118 with decreasing diameter of the substrate 100 formed tunnels, which leads to an increase in the charging and discharging of the capacitor.

Ein alternatives Konzept stellen so genannte „stacked cells" dar. 2C zeigt eine solche Zelle, bei der beispielsweise auch die vom Steuerkontakt 112 belegte laterale Fläche von der Kondensatorstruktur dadurch genutzt wird, dass diese in vertikaler Richtung (also senkrecht zur Substratgrenzfläche 102) über dem Steuerkontakt 112 gefaltet bzw. zumindest teilweise angeordnet wird. Durch eine mehrschichtige oder lamellenartige Ausgestaltung dieser Kondensatorstruktur kann die elektrische Kapazität weiter erhöht werden. Allerdings ist wegen der Entstehung unerwünscht hoher Stufen in der Chipoberfläche eine Vergrößerung der Kondensatorstruktur in lateraler Richtung nur eingeschränkt möglich. Dadurch sind auch der Vergrößerung der elektrischen Kapazität Grenzen gesetzt.An alternative concept is the so-called "stacked cells". 2C shows such a cell, for example, that of the control contact 112 occupied lateral surface of the capacitor structure is thereby used, that in the vertical direction (ie perpendicular to the substrate interface 102 ) above the control contact 112 folded or at least partially arranged. By a multilayer or lamellar configuration of this capacitor structure, the electrical capacitance can be further increased. However, because of the emergence of undesirably high levels in the chip top An enlargement of the capacitor structure in the lateral direction would only be possible to a limited extent. As a result, the increase in the electrical capacity limits are set.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleiterspeichervorrichtung bereitzustellen, die bei einer höheren Flächenspeicherdichte eine gleichzeitige Erhöhung der Ausbeute bei der Herstellung der Halbleiterspeichervorrichtung ermöglicht.It It is an object of the present invention to provide a semiconductor memory device to provide that at a higher level Surface density a simultaneous increase the yield in the production of the semiconductor memory device allows.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Halbleiterspeichervorrichtung mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These Task is solved by a semiconductor memory device having the features listed in claim 1. Preferred embodiments are the subject of the dependent Claims.

Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Halbleiterspeichervorrichtung bereitgestellt, umfassend ein Substrat mit einer Substratnormalenrichtung und dazu senkrechten lateralen Richtungen und eine zu den lateralen Richtungen parallele Vorrichtungsebene, die einen bezüglich der Substratnormalenrichtung unteren Bereich von einem bezüglich der Substratnormalenrichtung oberen Bereich trennt, und zumindest eine Speicherzelle, welche umfasst:

  • – zumindest eine Transistorstruktur mit zumindest einem ersten Kontaktbereich (DRAIN), einem zweiten Kontaktbereich (SOURCE), einem Steuerkontakt und einem zwischen dem ersten und zweiten Kontaktbereich positionierten Kanalbereich, der an der Vorrichtungsebene angeordneten ist;
  • – zumindest eine im wesentlichen im unteren Bereich angeordnete erste Kondensatorstruktur mit einer elektrisch leitfähigen ersten Speicherelektrode (storage node), die mit dem ersten Kontaktbereich (DRAIN) elektrisch leitfähig verbunden ist, und einer elektrisch leitfähigen ersten Gegenelektrode (cell plate), die durch eine erste dielektrische Schicht von der ersten Speicherelektrode getrennt ist, wodurch sich zwischen der ersten Speicherelektrode und der ersten Gegenelektrode eine erste elektrische Kapazität C1 ausbildet; und
  • – zumindest eine im wesentlichen im oberen Bereich angeordnete zweite Kondensatorstruktur, mit einer elektrisch leitfähigen zweiten Speicherelektrode (storage node), die mit dem ersten Kontaktbereich elektrisch leitfähig verbunden ist, und einer elektrisch leitfähigen zweiten Gegenelektrode (cell plate), die durch eine zweite dielektrische Schicht von der zweiten Speicherelektrode getrennt ist, wodurch sich zwischen der zweiten Speicherelektrode und der zweiten Gegenelektrode eine zweite elektrische Kapazität C2 ausbildet.
Thus, according to the present invention, there is provided a semiconductor memory device comprising a substrate having a substrate normal direction and lateral directions perpendicular thereto and a device plane parallel to the lateral directions separating a lower region relative to the substrate normal direction from an upper region relative to the substrate normal direction, and at least one memory cell which includes:
  • At least one transistor structure having at least a first contact region (DRAIN), a second contact region (SOURCE), a control contact and a channel region positioned between the first and second contact region, which is arranged at the device plane;
  • - At least one arranged substantially in the lower region of the first capacitor structure with an electrically conductive first storage electrode (storage node), which is electrically conductively connected to the first contact region (DRAIN), and an electrically conductive first counter electrode (cell plate) by a first dielectric layer is separated from the first storage electrode, whereby a first electric capacitance C 1 is formed between the first storage electrode and the first counter electrode; and
  • - At least one arranged substantially in the upper region of the second capacitor structure, with an electrically conductive second storage electrode (storage node), which is electrically conductively connected to the first contact region, and an electrically conductive second cell electrode (cell plate) through a second dielectric layer is separated from the second storage electrode, whereby a second electric capacitance C 2 is formed between the second storage electrode and the second counter electrode.

Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Halbleiterspeichervorrichtung auf einem flächigen Substrat, wie beispielsweise einem Halbleiterwafer, ausgebildet, das eine im wesentlichen planare Prozessoberfläche aufweist. Die Flächennormale dieser Oberfläche fällt dabei im wesentlichen mit der Substratnormalenrichtung zusammen. Vorzugsweise legt dabei die Prozessoberfläche im wesentlichen die Vorrichtungsebene fest. Vorzugsweise verläuft die Prozessoberfläche zumindest im wesentlichen parallel zur Vorrichtungsebene.Preferably becomes the semiconductor memory device according to the invention on a flat substrate, such as a semiconductor wafer formed, the one having substantially planar process surface. The surface normal this surface falls in the process essentially together with the substrate normal direction. Preferably sets the process surface essentially fixed the device level. Preferably, the process surface extends at least essentially parallel to the device plane.

Durch die Ausgestaltung einer Speicherzelle mit einer ersten und einer zweiten Kondensatorstruktur kann die elektrische Kapazität der Speicherzelle erhöht werden, ohne die technologischen Grenzen für die Herstellung der einzelnen Kondensatorstrukturen ausreizen zu müssen. Man erreicht somit eine Reduzierung der lateralen Chipfläche pro Speicherzelle und erhöht gleichzeitig die Zuverlässigkeit der einzelnen Prozessschritte, welche beispielsweise nicht mehr an der lithografischen Auflösungsgrenze betrieben werden müssen.By the embodiment of a memory cell having a first and a second capacitor structure, the electrical capacity of the memory cell can be increased, without the technological limits for the production of the individual To have to stretch capacitor structures. This achieves a reduction the lateral chip area per memory cell and increased at the same time the reliability the individual process steps, which, for example, no longer operated at the lithographic resolution limit Need to become.

Dadurch werden Unsicherheiten und Fehler bei der Herstellung reduziert, was die Ausbeute an Speicherzellen erhöht. Auch wenn die Anzahl von erforderlichen Prozessschritten zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Halbleiterspeichervorrichtung größer sein könnte als in herkömmlichen Speichervorrichtungen, können Herstellungskosten dadurch gesenkt werden, dass die technologischen Anforderungen in Bezug auf die Präzision einzelner Prozessschritte gesenkt werden können. Die erhöhte Ausbeute trägt ebenfalls zu einer Senkung der gesamten Herstellungskosten bei.Thereby reduce uncertainties and manufacturing errors which increases the yield of memory cells. Even if the number of required process steps for producing a semiconductor memory device according to the invention be greater could as in conventional Storage devices, can Production costs are lowered by the technological Requirements with regard to the precision of individual process steps can be lowered. The raised Yield carries also to a reduction in the total cost of production.

Außerdem können die einzelnen Kondensatorstrukturen in ihren elektrischen Eigenschaften unabhängig voneinander optimiert werden, um beispielsweise Serienwiderstände und dadurch die Be- und Entladezeiten zu reduzieren, also die möglichen Schaltgeschwindigkeiten der Speicherzellen zu erhöhen.In addition, the individual capacitor structures in their electrical properties independently be optimized from each other, for example, series resistors and thereby the loading and To reduce unloading times, so the possible switching speeds to increase the memory cells.

Vorzugsweise umfasst die zumindest eine Transistorstruktur einen Feldeffekttransistor, dessen Gatekontakt von dem Steuerkontakt gebildet wird. Dadurch kann die vorliegende Erfindung in Standardlogikschaltungen und insbesondere für DRAMs Anwendung finden.Preferably the at least one transistor structure comprises a field-effect transistor, whose gate contact is formed by the control contact. Thereby For example, the present invention may be implemented in standard logic circuits, and in particular for DRAMs Find application.

Weiter bevorzugt grenzt die erste und/oder die zweite Kondensatorstruktur direkt an den ersten Kontaktbereich. Dabei sind insbesondere die erste und/oder die zweite Speicherelektrode direkt mit dem ersten Kontaktbereich verbunden. Es sind somit weder elektrische Leitungen oder Verbreitungskanäle noch elektronischen Schaltungskomponenten zwischengeschaltet. Damit kann die Größe der Speicherzelle, beispielsweise in lateraler Richtung, sowie die Serienwiderstände zwischen den Kondensatorstrukturen und der Transistorstruktur klein gehalten werden.More preferably, the first and / or the second capacitor structure directly adjoins the first contact region. In particular, the first and / or the second storage electrode are connected directly to the first contact region. Thus, neither electrical lines or distribution channels nor electronic circuit components are interposed. Thus, the size of the memory cell, for example, in the lateral direction, as well the series resistances between the capacitor structures and the transistor structure are kept small.

Insbesondere ist die erste Kondensatorstruktur vorzugsweise zumindest teilweise so in der Substratnormalenrichtung unter dem ersten Kontaktbereich angeordnet, dass die erste Speicherelektrode und der erste Kontaktbereich in den lateralen Richtungen überlappen. Somit überlappen die Projektionen der ersten Speicherelektrode und des ersten Kontaktbereichs in Substratnormalenrichtung auf die Vorrichtungsebene. In Substratnormalenrichtung ist dabei die erste Speicherelektrode gegen den ersten Kontaktbereich versetzt. Damit kann die Chipfläche in lateralen Richtungen zumindest bereichsweise gleichzeitig von der ersten Kondensatorstruktur und der Transistorstruktur genutzt werden.Especially the first capacitor structure is preferably at least partially so in the substrate normal direction under the first contact area arranged that the first storage electrode and the first contact area overlap in the lateral directions. Thus, overlap the projections of the first storage electrode and the first contact region in the substrate normal direction to the device level. In substrate normal direction is the first storage electrode against the first contact area added. This allows the chip area in lateral directions at least partially simultaneously from the first capacitor structure and the transistor structure can be used.

Außerdem ist vorzugsweise die zweite Kondensatorstruktur zumindest teilweise so in der Substratnormalenrichtung über dem Steuerkontakt angeordnet, dass die zweite Speicherelektrode und der Steuerkontakt in den lateralen Richtungen überlappen. Dadurch überlappen die Projektionen der zweiten Steuerelektroden und des Steuerkontakt in Substratnormalenrichtung auf die Vorrichtungsebene. Die zweite Kondensatorstruktur nutzt damit einen Teil im oberen Bereich der Halbleiterspeichervorrichtung, der in Substratnormalenrichtung über dem Steuerkontakt liegt. Damit wird die laterale Chipfläche zumindest bereichsweise gleichzeitig von der zweiten Kondensatorstruktur und der Transistorstruktur genutzt.Besides that is Preferably, the second capacitor structure at least partially arranged in the substrate normal direction above the control contact, that the second storage electrode and the control contact in the lateral Overlap directions. This will overlap the projections of the second control electrodes and the control contact in the substrate normal direction to the device level. The second Capacitor structure thus uses a part in the upper part of the Semiconductor memory device, in the substrate normal direction above the Control contact is located. Thus, the lateral chip area is at least partially simultaneously from the second capacitor structure and used the transistor structure.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halbleiterspeichervorrichtung ist die erste Kondensatorstruktur in bekannter Weise als „trench cell" ausgebildet. Weiter bevorzugt ist die zweite Kondensatorstruktur als „stacked cell" ausgestaltet. Dabei können die bekannten Vorteile dieser Konzepte für Kondensatorstrukturen genutzt und gleichzeitig die bei herkömmlichen Speicherzellen im technologischen Grenzbereich auftretenden Nachteile reduziert werden.In a preferred embodiment the semiconductor memory device according to the invention the first capacitor structure in a known manner as "trench cell "trained. More preferably, the second capacitor structure is stacked cell "designed. It can used the known advantages of these concepts for capacitor structures and at the same time the conventional ones Memory cells occurring in the technological boundary area disadvantages be reduced.

Vorzugsweise liegt das Verhältnis C1/C2 der ersten zur zweiten Kapazität in einem Bereich zwischen 0,2 und 5, besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 2 und am meisten bevorzugt bei ungefähr 1. Somit tragen beide Kondensatorstrukturen einen wesentlichen Beitrag zur Gesamtkapazität und damit zur gesamten Ladungsspeicherung in der Speicherzelle bei. Dadurch können für beide Kondensatoren in vergleichbarer Weise die technologischen Anforderungen an den Herstellungsprozess gesenkt und deren elektrische Eigenschaften verbessert werden.Preferably, the ratio C 1 / C 2 of the first to second capacitance is in a range between 0.2 and 5, more preferably between 0.5 and 2, and most preferably at about 1. Thus both capacitor structures contribute significantly to the overall capacitance and thus contributing to the overall charge storage in the memory cell. As a result, the technological requirements for the manufacturing process can be reduced in a comparable manner for both capacitors and their electrical properties can be improved.

Vorzugsweise weist die erste Kondensatorstruktur eine in der Substratnormalenrichtung verlaufende Längsachse und zumindest bereichsweise im wesentlichen gleiche Querschnittsflächen senkrecht zur Längsachse auf. Die Querschnittsflächen können dabei Kreise, Rechtecke oder beliebige Polygone bilden. Insbesondere könnten die Querschnittsflächen einer Kristallstruktur des Substrats angepasst sein. Besonders bevorzugt weist die erste Kondensatorstruktur zumindest bereichsweise im wesentlichen eine Zylinderform auf.Preferably The first capacitor structure has a direction normal to the substrate extending longitudinal axis and at least partially substantially the same cross-sectional areas perpendicular to longitudinal axis on. The cross-sectional areas can do it Make circles, rectangles or any polygons. In particular, the Cross-sectional areas of a Be adapted crystal structure of the substrate. Especially preferred has the first capacitor structure at least partially substantially one Cylinder shape on.

Vorzugsweise liegt die Ausdehnung der ersten Kondensatorstruktur in der Substratnormalenrichtung in einem Bereich zwischen 200 nm und 5 μm, besonders bevorzugt zwischen 500 nm und 2 μm.Preferably is the extent of the first capacitor structure in the substrate normal direction in a range between 200 nm and 5 microns, more preferably between 500 nm and 2 μm.

Außerdem liegt die Ausdehnung der ersten Kondensatorstruktur in Richtungen parallel zur Vorrichtungsebene vorzugsweise in einem Bereich zwischen 10 nm und 250 nm, besonders bevorzugt zwischen 50 nm und 100 nm liegt.It also lies the extent of the first capacitor structure in directions parallel to the device level, preferably in a range between 10 nm and 250 nm, more preferably between 50 nm and 100 nm.

Vorzugsweise weist die erste dielektrische Schicht zumindest bereichsweise eine röhrenförmige Struktur auf, die einen Kernbereich und einen Mantelbereich voneinander trennt.Preferably The first dielectric layer has at least one area tubular structure on, which separates a core area and a cladding area from each other.

Dabei beinhaltet in einer bevorzugten Ausführungsform der Kernbereich die erste Speicherelektrode und der Mantelbereich die erste Gegenelektrode zumindest teilweise. Dieses Konzept wird als „burried plate" bezeichnet. Insbesondere könnte ein leitfähig dotiertes Substrat die erste Gegenelektrode bilden, die vorzugsweise mit einem vorbestimmten elektrischen Potenzial verbunden wird (grounded substrate).there In a preferred embodiment, the core region the first storage electrode and the cladding region the first counter electrode at least partially. This concept is referred to as a "burried plate." In particular could a conductive doped substrate forming the first counter electrode, preferably connected to a predetermined electrical potential (grounded substrate).

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform beinhaltet der Kernbereich die erste Gegenelektrode und der Mantelbereich die erste Speicherelektrode zumindest teilweise.In another preferred embodiment The core region includes the first counter electrode and the cladding region the first storage electrode at least partially.

Vorzugsweise weist die zweite Speicherelektrode und/oder die zweite Gegenelektrode Rippen bzw. Lamellen auf, an deren Rippenfläche zumindest bereichsweise die zweite dielektrische Schicht angeordnet ist. Die zweite Gegenelektrode weist dabei vorzugsweise ebenfalls Rippen bzw. Lamellen auf, die in die Rippen beziehungsweise Langwellen der ersten Speicherelektrode eingreifen und zusammen mit der zweiten dielektrischen Schicht eine große Kondensatorfläche bilden. Dadurch wird eine hohe elektrische Kapazität der zweiten Kondensatorstruktur erreicht. Vorzugsweise weisen die Rippen bzw. Lamellen eine Längsrichtung der Art auf, dass die zweite Kondensatorvorrichtung kammartige Querschnittsflächen senkrecht zu dieser Längsrichtung besitzt.Preferably has the second storage electrode and / or the second counter electrode Ribs or lamellae, at the rib surface at least partially the second dielectric layer is arranged. The second counterelectrode preferably also has ribs or fins, which in the ribs or long waves of the first storage electrode engage and together with the second dielectric layer a form large capacitor area. Thereby, a high electric capacitance of the second capacitor structure becomes reached. Preferably, the ribs or lamellae have a longitudinal direction the type that the second capacitor device comb-like cross-sectional areas perpendicular has to this longitudinal direction.

Vorzugsweise liegt die Ausdehnung der Kondensatorstruktur in Richtungen parallel zur Vorrichtungsebene in einem Bereich zwischen 50 nm und 500 nm, besonders bevorzugt zwischen 100 nm und 250 nm.Preferably, the extent of the Kon capacitor structure in directions parallel to the device plane in a range between 50 nm and 500 nm, more preferably between 100 nm and 250 nm.

Vorzugsweise umfasst die erste und/oder zweite Gegenelektrode Metall (z.B. Ti und/oder TiN). Weiter bevorzugt umfasst die erste und/oder zweite Speicherelektrode dotiertes Halbleitermaterial.Preferably For example, the first and / or second counter electrode comprises metal (e.g., Ti and / or TiN). More preferably, the first and / or second storage electrode comprises doped semiconductor material.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste und die zweite Gegenelektrode mittels einer die Vorrichtungsebene durchdringende Masseverbindung elektrisch leitfähig miteinander verbunden. Die Masseverbindung umfasst vorzugsweise leitfähig dotiertes Halbleitermaterial und/oder Metall. Mittels der Masseverbindung werden die beiden Gegenelektroden auf dem gleichen elektrischen Potenzial gehalten.In a preferred embodiment the first and the second counterelectrode are by means of a device plane penetrating ground connection electrically conductive interconnected. The ground connection preferably comprises conductively doped semiconductor material and / or metal. By means of the ground connection, the two counterelectrodes kept at the same electrical potential.

Vorzugsweise ist in der erfindungsgemäßen Halbleiterspeichervorrichtung eine Vielzahl von Speicherzellen vorgesehen, die besonders bevorzugt rasterartig in Zeilen und Spalten angeordnet sind. Dabei sind besonders bevorzugt die zweiten Kontaktbereiche innerhalb jeder Zeile und die Steuerkontakte innerhalb jeder Spalte elektrisch leitfähig miteinander verbunden. Dabei legen die elektrischen Verbindungen der zweiten Kontaktbereiche Bit-Leitungen und die elektrischen Verbindungen der Steuerkontakte Wortleitungen fest.Preferably is in the semiconductor memory device according to the invention a plurality of memory cells are provided, which are particularly preferred grid-like arranged in rows and columns. Here are special prefers the second contact areas within each row and the control contacts are electrically conductively connected within each column. In this case, the electrical connections of the second contact areas Bit lines and the electrical connections of the control contacts word lines firmly.

Vorzugsweise sind die Gegenelektroden einer Vielzahl von Speicherzellen elektrisch leitfähig miteinander verbunden. Dabei ist besonders bevorzugt für eine Vielzahl von Speicherzellen eine gemeinsame Masseverbindung vorgesehen.Preferably For example, the counter electrodes of a plurality of memory cells are electrically conductive with each other connected. It is particularly preferred for a plurality of memory cells provided a common ground connection.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf begleitende Zeichnungen bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. Dabei zeigen:The The invention will be described below with reference to the accompanying drawings preferred embodiments described by way of example. Showing:

1A1B: Querschnittansichten von Halbleiterspeichervorrichtung gemäß bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung; 1A - 1B FIG. 3: Cross-sectional views of a semiconductor memory device according to preferred embodiments of the invention; FIG.

2A2C: Querschnittansichten von herkömmlichen Halbleiterspeichervorrichtungen gemäß dem bisherigen Stand der Technik. 2A - 2C : Cross-sectional views of conventional semiconductor memory devices according to the prior art.

1A zeigt eine Halbleiterspeichervorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Halbleiterspeichervorrichtung weist eine Vorrichtungsebene 10 auf, die im wesentlichen mit einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats 12, auf dem die Halbleiterspeichervorrichtung ausgebildet wird, zusammenfallen kann. Die zur Vorrichtungsebene 10 senkrechte Richtung wird als Substratnormalenrichtung bezeichnet. Die Vorrichtungsebene 10 teilt die Halbleiterspeichervorrichtung in einen bezüglich der Substratnormalenrichtung unteren Bereich 14 und einen bezüglich der Substratnormalenrichtung oberen Bereich 16. An der Vorrichtungsebene 10 ist eine Transistorstruktur ausgebildet, die einen ersten Kontaktbereich (DRAIN), einen zweiten Kontaktbereich (SOURCE) und einem Steuerkontakt 18 umfasst. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Transistorstruktur als Feldeffekttransistor ausgelegt. Dabei ist zwischen dem ersten Kontaktbereich (DRAIN) und dem zweiten Kontaktbereich (SOURCE) ein Kanalbereich 20 ausgebildeten, der durch ein Gateoxid 22 vom Steuerkontakt 18 elektrisch isoliert ist. Der erste (DRAIN) und der zweite Kontaktbereich (SOURCE) sind als n+-dotierte, leitfähige Halbleiterbereich ausgelegt, die in eine p-dotierte Halbleiterschicht 24 (p-well) eingebettet sind. Der Kanalbereich 20 bildet sich ebenfalls in der Halbleiterschicht 24 aus. Vorzugsweise umfasst das Halbleitermaterial Silizium. 1A shows a semiconductor memory device according to a first preferred embodiment of the present invention. The semiconductor memory device has a device level 10 substantially with a surface of a semiconductor substrate 12 on which the semiconductor memory device is formed may coincide. The device level 10 vertical direction is referred to as substrate normal direction. The device level 10 divides the semiconductor memory device in a lower region relative to the substrate normal direction 14 and a range upper to the substrate normal direction 16 , At the device level 10 a transistor structure is formed, which has a first contact region (DRAIN), a second contact region (SOURCE) and a control contact 18 includes. In the present embodiment, the transistor structure is designed as a field effect transistor. In this case, a channel region is between the first contact region (DRAIN) and the second contact region (SOURCE) 20 trained by a gate oxide 22 from the tax contact 18 is electrically isolated. The first (DRAIN) and the second contact region (SOURCE) are designed as n + -doped, conductive semiconductor region, which in a p-doped semiconductor layer 24 (p-well) are embedded. The channel area 20 also forms in the semiconductor layer 24 out. Preferably, the semiconductor material comprises silicon.

Der zweite Kontaktbereich (SOURCE) ist elektrisch leitfähig mit einer Bit-Leitung 26 verbunden. Der Kanalbereich 20 ist erfindungsgemäß an der Vorrichtungsebene 10 angeordnet. Im vorliegenden Fall sind auch der erste Kontaktbereich (DRAIN) und der zweite Kontaktbereich (SOURCE) an der Vorrichtungsebene 10 angeordnet.The second contact area (SOURCE) is electrically conductive with a bit line 26 connected. The channel area 20 is according to the invention at the device level 10 arranged. In the present case, the first contact region (DRAIN) and the second contact region (SOURCE) are also at the device level 10 arranged.

Im unteren Bereich 14 ist eine erste Kondensatorstruktur ausgebildet. Diese Kondensatorstruktur umfasst eine erste Speicherelektrode 28 eine erste Gegenelektrode 30 und eine dazwischen angeordnete erste dielektrische Schicht 32. Dabei ist die erste Gegenelektrode 30 als n-dotierter leitfähiger Bereich des Substrats 12 ausgestaltet. Die erste dielektrische Schicht 32 isoliert die erste Speicherelektrode 28 elektrisch gegen die erste Gegenelektrode 30. Dabei bildet sich eine erste elektrische Kapazität C1 zwischen der ersten Speicherelektrode 28 und der ersten Gegenelektrode 30 aus.In the area below 14 a first capacitor structure is formed. This capacitor structure comprises a first storage electrode 28 a first counter electrode 30 and a first dielectric layer interposed therebetween 32 , Here is the first counter electrode 30 as n-doped conductive region of the substrate 12 designed. The first dielectric layer 32 isolates the first storage electrode 28 electrically against the first counterelectrode 30 , In this case, a first electrical capacitance C 1 is formed between the first storage electrode 28 and the first counter electrode 30 out.

Die erste dielektrische Schicht umfasst vorzugsweise Siliziumoxid. Die erste Speicherelektrode 28 ist im vorliegenden Fall als n+-dotierter, leitfähiger Halbleiterbereich ausgelegt, der vorzugsweise Polysilizium umfasst. Sie schließt unmittelbar an den ersten Kontaktbereich (DRAIN) an und ist mit diesem elektrisch leitfähig verbunden.The first dielectric layer preferably comprises silicon oxide. The first storage electrode 28 In the present case, it is designed as an n + -doped, conductive semiconductor region, which preferably comprises polysilicon. It connects directly to the first contact area (DRAIN) and is electrically conductively connected to it.

In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist die erste Kondensatorstruktur vollständig im unteren Bereich 14 angeordnet. Sie ist vollständig unterhalb der Vorrichtungsebene 10 positioniert und grenzt an diese an. Die erste Kondensatorstruktur weist eine im wesentlichen Zylinder förmige Struktur des mit einer Zylinderlängsachse in Substratnormalenrichtung auf. Insbesondere ist die erste Kondensatorstruktur als „deep trench"-Zelle ausgestaltet. Sie ist zumindest teilweise in Substratnormalenrichtung unterhalb des ersten Kontaktbereichs (DRAIN) angeordnet. Somit überlappen die Projektionen der ersten Kondensatorstruktur und des ersten Kontaktbereichs (DRAIN) in Substratnormalenrichtung auf die Vorrichtungsebene 10. Dadurch nutzen die Transistorstruktur und die erste Kondensatorstruktur Bereiche der lateralen Chipfläche gemeinsam.In the preferred embodiment shown, the first capacitor structure is completely in the lower region 14 arranged. It is completely below the device level 10 positioned and adjacent to this. The first capacitor structure has a substantially cylindrical structure of the cylinder with a longitudinal axis in the substrate normal direction. In particular, the first capacitor structure is designed as a "deep trench" cell is at least partially disposed in the substrate normal direction below the first contact region (DRAIN). Thus, the projections of the first capacitor structure and the first contact region (DRAIN) in the substrate normal direction overlap on the device plane 10 , As a result, the transistor structure and the first capacitor structure share regions of the lateral chip area.

Im oberen Bereich 16 weist die Halbleiterspeichervorrichtung eine zweite Kondensatorstruktur auf, welche eine zweite Speicherelektrode 34, eine zweite Gegenelektrode 36 und eine dazwischen angeordnete zweite dielektrische Schicht 38 umfasst. Die zweite Speicherelektrode 34 ist mittels einer elektrisch leitfähigen Durchkontaktierung 40 mit dem ersten Kontaktbereich (DRAIN) elektrisch leitfähig verbunden. In dieser bevorzugten Ausführungsform liegen die erste Gegenelektrode 30 und die zweite Gegenelektrode 36 auf dem selben elektrischen Potential. In einem Halbleiterspeicher, der eine Vielzahl erfindungsgemäßer Speicherzellen bzw. Halbleiterspeichervorrichtungen umfasst, muß nicht jede dieser Speicherzellen eine Durchführung 40 aufweisen. Die Durchführung 40 wird vorzugsweise dort vorgesehen, wo die regelmäßige Anordnung (array) von Speicherzellen unterbrochen ist, z.B. im Bereich eines sogenannten word line twist. Vorzugsweise sind im übrigen Bereich lediglich eine Vielzahl erster Gegenelektroden 30 und unabhängig davon eine Vielzahl zweiter Gegenelektroden 36 elektrisch leitfähig miteinander verbunden.In the upper area 16 The semiconductor memory device has a second capacitor structure, which is a second storage electrode 34 , a second counter electrode 36 and a second dielectric layer interposed therebetween 38 includes. The second storage electrode 34 is by means of an electrically conductive via 40 electrically conductively connected to the first contact region (DRAIN). In this preferred embodiment, the first counter electrode are located 30 and the second counter electrode 36 at the same electrical potential. In a semiconductor memory comprising a plurality of memory cells or semiconductor memory devices according to the invention, it is not necessary for each of these memory cells to be implemented 40 exhibit. The implementation 40 is preferably provided where the regular array of memory cells is interrupted, for example in the area of a so-called word line twist. Preferably, only a plurality of first counterelectrodes are in the remaining area 30 and independently a plurality of second counter electrodes 36 electrically conductive interconnected.

In der vorliegenden Ausführungsform ist die zweite Kondensatorstruktur vollständig im oberen Bereich 16 angeordnet. Sie ist zumindest teilweise in Substratnormalenrichtung über dem ersten Kontaktbereich (DRAIN) und dem Steuerkontakt 18 angeordnet. Das heißt, die Projektionen der zweiten Kondensatorstruktur und der Transistorstruktur in Substratnormalenrichtung auf die Vorrichtungsebene überlappen zumindest bereichsweise. Außerdem ist die zweite Kondensatorstruktur zumindest teilweise in Substratnormalenrichtung über der ersten Kondensatorstruktur angeordnet. Somit nutzen die erste Kondensatorstruktur, die zweite Kondensatorstruktur und die Transistorstruktur zumindest teilweise Bereiche der lateralen Chipfläche gemeinsam. Diese vorteilhafte Ausnutzung der lateralen Chipfläche ermöglicht eine hohe Flächenspeicherdichte, ohne beispielsweise die Ortsauflösung der lithographischen Schritte im Herstellungsverfahren bis an die derzeit technologisch möglichen Grenzen ausreizen zu müssen.In the present embodiment, the second capacitor structure is completely in the upper region 16 arranged. It is at least partially in the substrate normal direction above the first contact region (DRAIN) and the control contact 18 arranged. That is, the projections of the second capacitor structure and the transistor structure in the substrate normal direction to the device level overlap at least partially. In addition, the second capacitor structure is arranged at least partially in the substrate normal direction over the first capacitor structure. Thus, the first capacitor structure, the second capacitor structure, and the transistor structure share at least partially common areas of the lateral chip area. This advantageous utilization of the lateral chip area allows a high areal storage density, without having to exhaust the spatial resolution of the lithographic steps in the manufacturing process up to the currently technologically possible limits, for example.

Die zweite Speicherelektrode 34, die zweite dielektrische Schicht 38 und die zweite Gegenelektrode 36 sind jeweils als Schicht mit einer im wesentlichen konstanten Schichtdicke ausgebildet. Die Schichtfolge aus den einzelnen aufeinander liegenden Schichten ist dabei gewinkelt angeordnet, um weniger lateralen Fläche zu benötigen. Diese Schichtstruktur könnte auch mehrfach gefaltet sein, um die Kondensatorfläche weiter zu erhöhen.The second storage electrode 34 , the second dielectric layer 38 and the second counter electrode 36 are each formed as a layer having a substantially constant layer thickness. The layer sequence of the individual superimposed layers is arranged angled to require less lateral surface. This layer structure could also be folded several times in order to further increase the capacitor area.

Insgesamt umfasst die in 1A dargestellte Speicherzelle zwei Speicherkondensatoren, die über einen Feldeffekttransistor geladen und entladen werden können. Folglich sind in einer Speicherzelle einer erfindungsgemäßen Halbleiterspeichervorrichtung zumindest zwei Speicherkondensatoren parallel geschaltet. Dadurch ergibt sich als elektrische Kapazität der Speicherzelle die Summe der Kapazitäten der einzelnen Speicherkondensatoren. Dadurch, dass einer der beiden Kondensatoren im wesentlichen im unteren Bereich 14 und der andere im wesentlichen im oberen Bereich 16 angeordnet ist, können beide Kondensatoren zumindest bereichsweise eine gemeinsame lateralen Chipfläche nutzen. Dadurch kann bei geringem lateralen Flächenbedarf die Kapazität erhöht werden.Overall, the includes in 1A illustrated memory cell two storage capacitors, which can be charged and discharged via a field effect transistor. Consequently, at least two storage capacitors are connected in parallel in a memory cell of a semiconductor memory device according to the invention. As a result, the electrical capacitance of the memory cell is the sum of the capacitances of the individual storage capacitors. Characterized in that one of the two capacitors substantially in the lower region 14 and the other essentially at the top 16 is arranged, both capacitors can at least partially use a common lateral chip area. As a result, the capacity can be increased with a small lateral area requirement.

1B zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform weist die zweite Speicherelektrode 34 der zweiten Kondensatorstruktur Rippen 44 auf, an deren Rippenfläche die zweite dielektrische Schicht 38 angeordnet ist. Dadurch entsteht eine große effektive Kondensatorfläche, was zu einer hohen zweiten elektrischen Kapazität C2 führt. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die zweite dielektrische Schicht eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweisen um die zweite elektrische Kapazität C2 weiter zu erhöhen. 1B shows a second preferred embodiment of the present invention. In this embodiment, the second storage electrode 34 the second capacitor structure ribs 44 on, at the rib surface, the second dielectric layer 38 is arranged. This results in a large effective capacitor area, which leads to a high second electrical capacitance C 2 . In a preferred embodiment, the second dielectric layer may have a high dielectric constant in order to further increase the second electrical capacitance C 2 .

In der zweiten bevorzugten Ausführungsform grenzt die zweite Speicherelektrode 34 direkt an die erste Speicherelektrode 28 an. Außerdem weist diese Ausführungsform eine elektrisch leitfähige Masseverbindung 44 auf, die die zweite Gegenelektrode 36 mit der ersten Gegenelektrode 30 elektrisch leitfähig verbindet und dazu die Vorrichtungsebene 10 durchdringt.In the second preferred embodiment, the second storage electrode is adjacent 34 directly to the first storage electrode 28 at. In addition, this embodiment has an electrically conductive ground connection 44 on, which is the second counter electrode 36 with the first counterelectrode 30 electrically conductive connects and to the device level 10 penetrates.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkten. Insbesondere könnte die Transistorstruktur beispielsweise einen vertikal verlaufenden Kanalbereich aufweisen, das heißt der Ladestrom zwischen erstem Kontaktbereich (DRAIN) und zweiten Kontaktbereich (SOURCE) könnte im wesentlichen in Substratnormalenrichtung fließen. In einer weiteren Ausführungsform könnte die zweite Kondensatorstruktur in Substratnormalenrichtung im wesentlichen über der Bit-Leitung 26 angeordnet sein. Eine Durchkontaktierung 40 könnte dann die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der zweiten Speicherelektrode 34 und dem ersten Kontaktbereich (DRAIN) herstellen.The present invention is not limited to the embodiments shown. In particular, the transistor structure could, for example, have a vertically extending channel region, that is to say the charging current between the first contact region (DRAIN) and the second contact region (SOURCE) could flow essentially in the substrate normal direction. In another embodiment, the second capacitor structure could be in the substrate normal direction substantially above the bit line 26 be arranged. A via 40 could then be the electrically conductive connection between the second storage electrode 34 and the first contact area (DRAIN).

1010
Vorrichtungsebenedevice level
1212
Substratsubstratum
1414
unterer Bereichlower Area
1616
oberer Bereichupper Area
1818
Steuerkontaktcontrol contact
2020
Kanalbereichchannel area
2222
Gate-OxidGate oxide
2424
HalbleiterschichtSemiconductor layer
2626
Bitleitungbit
2828
erste Speicherelektrodefirst storage electrode
3030
erste Gegenelektrodefirst counter electrode
3232
erste dielektrische Schichtfirst dielectric layer
3434
zweite Speicherelektrodesecond storage electrode
3636
zweite Gegenelektrodesecond counter electrode
3838
zweite dielektrische Schichtsecond dielectric layer
4040
Durchkontaktierungvia
4242
Rippenribs
4444
Masseverbindungground connection
DRAINDRAIN
erster Kontaktbereichfirst contact area
SOURCESOURCE
zweiter Kontaktbereichsecond contact area
100100
Substratsubstratum
102102
SubstratgrenzflächeSubstrate interface
104104
erster Kontaktbereichfirst contact area
106106
Speicherelektrodestorage electrode
108108
zweiter Kontaktbereichsecond contact area
110110
Kanalbereichchannel area
112112
Steuerkontaktcontrol contact
114114
Bit-LeitungBit line
116116
dielektrische Schichtdielectric layer
118118
Gegenelektrodecounter electrode

Claims (17)

Halbleiterspeichervorrichtung umfassend ein Substrat (12) mit einer Substratnormalenrichtung und dazu senkrechten lateralen Richtungen und eine zu den lateralen Richtungen parallele Vorrichtungsebene (10), die einen bezüglich der Substratnormalenrichtung unteren Bereich (14) von einem bezüglich der Substratnormalenrichtung oberen Bereich (16) trennt, und zumindest eine Speicherzelle, welche umfasst: – zumindest eine Transistorstruktur mit zumindest einem ersten Kontaktbereich (DRAIN), einem zweiten Kontaktbereich (SOURCE), einem Steuerkontakt (18) und einem zwischen dem ersten (DRAIN) und zweiten Kontaktbereich (SOURCE) positionierten Kanalbereich (20), der an der Vorrichtungsebene (10) angeordneten ist; – zumindest eine im wesentlichen im unteren Bereich (14) angeordnete erste Kondensatorstruktur mit einer elektrisch leitfähigen ersten Speicherelektrode (28), die mit dem ersten Kontaktbereich (DRAIN) elektrisch leitfähig verbunden ist, und einer elektrisch leitfähigen ersten Gegenelektrode (30), die durch eine erste dielektrische Schicht (32) von der ersten Speicherelektrode (28) getrennt ist, wodurch sich zwischen der ersten Speicherelektrode (28) und der ersten Gegenelektrode (30) eine erste elektrische Kapazität C1 ausbildet; und – zumindest eine im wesentlichen im oberen Bereich (16) angeordnete zweite Kondensatorstruktur, mit einer elektrisch leitfähigen zweiten Speicherelektrode (34), die mit dem ersten Kontaktbereich (DRAIN) elektrisch leitfähig verbunden ist, und einer elektrisch leitfähigen zweiten Gegenelektrode (36), die durch eine zweite dielektrische Schicht (38) von der zweiten Speicherelektrode (34) getrennt ist, wodurch sich zwischen der zweiten Speicherelektrode (34) und der zweiten Gegenelektrode (36) eine zweite elektrische Kapazität C12 ausbildet.Semiconductor memory device comprising a substrate ( 12 ) with a substrate normal direction and lateral directions perpendicular thereto and a device plane parallel to the lateral directions ( 10 ) having a lower portion relative to the substrate normal direction ( 14 ) from an upper area relative to the substrate normal direction ( 16 ), and at least one memory cell comprising: - at least one transistor structure having at least a first contact region (DRAIN), a second contact region (SOURCE), a control contact ( 18 ) and a channel region positioned between the first (DRAIN) and second contact regions (SOURCE) ( 20 ) at the device level ( 10 ) is arranged; At least one substantially at the bottom ( 14 ) arranged first capacitor structure with an electrically conductive first storage electrode ( 28 ), which is electrically conductively connected to the first contact region (DRAIN), and an electrically conductive first counterelectrode ( 30 ) through a first dielectric layer ( 32 ) from the first storage electrode ( 28 ), whereby between the first storage electrode ( 28 ) and the first counterelectrode ( 30 ) forms a first electrical capacitance C 1 ; and - at least one substantially at the top ( 16 ) arranged second capacitor structure, with an electrically conductive second storage electrode ( 34 ), which is electrically conductively connected to the first contact region (DRAIN), and an electrically conductive second counterelectrode ( 36 ) through a second dielectric layer ( 38 ) from the second storage electrode ( 34 ) is separated, whereby between the second storage electrode ( 34 ) and the second counterelectrode ( 36 ) forms a second electrical capacitance C 12 . Halbleiterspeichervorrichtung nach 1, wobei die zumindest eine Transistorstruktur einen Feldeffekttransistor umfasst, dessen Gatekontakt von dem Steuerkontakt (18) gebildet wird.1. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the at least one transistor structure comprises a field-effect transistor, the gate contact of which is controlled by the control contact. 18 ) is formed. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste und/oder die zweite Kondensatorstruktur direkt an den ersten Kontaktbereich (DRAIN) angrenzt.A semiconductor memory device according to claim 1 or 2, wherein the first and / or the second capacitor structure directly adjacent to the first contact area (DRAIN). Halbleiterspeichervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die erste Kondensatorstruktur zumindest teilweise so in der Substratnormalenrichtung unter dem ersten Kontaktbereich (DRAIN) angeordnet ist, dass die erste Speicherelektrode (28) und der erste Kontaktbereich (DRAIN) in den lateralen Richtungen überlappen.Semiconductor memory device according to one of the preceding claims, wherein the first capacitor structure is at least partially disposed in the substrate normal direction below the first contact region (DRAIN) that the first storage electrode ( 28 ) and the first contact area (DRAIN) overlap in the lateral directions. Halbleiterspeichervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die zweite Kondensatorstruktur zumindest teilweise so in der Substratnormalenrichtung über dem Steuerkontakt (18) angeordnet ist, dass die zweite Speicherelektrode (34) und der Steuerkontakt (18) in den lateralen Richtungen überlappen.A semiconductor memory device according to any one of the preceding claims, wherein the second capacitor structure is at least partially so in the substrate normal direction above the control contact ( 18 ) is arranged, that the second storage electrode ( 34 ) and the tax contact ( 18 ) overlap in the lateral directions. Halbleiterspeichervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verhältnis C1/C2 der ersten zur zweiten Kapazität in einem Bereich zwischen 0,2 und 5, vorzugsweise zwischen 0,5 und 2, am meisten bevorzugt bei ungefähr 1 liegt.A semiconductor memory device according to any one of the preceding claims, wherein the ratio C 1 / C 2 of the first to second capacitance is in a range between 0.2 and 5, preferably between 0.5 and 2, most preferably about 1. Halbleiterspeichervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die erste Kondensatorstruktur eine in der Substratnormalenrichtung verlaufende Längsachse und zumindest bereichsweise im wesentlichen gleiche Querschnittsflächen senkrecht zur Längsachse aufweist.Semiconductor memory device according to one of the preceding Claims, wherein the first capacitor structure is one in the substrate normal direction extending longitudinal axis and at least partially substantially the same cross-sectional areas perpendicular to the longitudinal axis having. Halbleiterspeichervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die erste Kondensatorstruktur zumindest bereichsweise im wesentlichen eine Zylinderform aufweist.Semiconductor memory device according to one of the preceding Claims, wherein the first capacitor structure at least partially substantially has a cylindrical shape. Halbleiterspeichervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Ausdehnung der ersten Kondensatorstruktur in der Substratnormalenrichtung in einem Bereich zwischen 200 nm und 5 μm, vorzugsweise zwischen 500 nm und 2 μm liegt.Semiconductor memory device according to one of the preceding claims, wherein the exp tion of the first capacitor structure in the substrate normal direction in a range between 200 nm and 5 microns, preferably between 500 nm and 2 microns. Halbleiterspeichervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Ausdehnung der ersten Kondensatorstruktur in Richtungen parallel zur Vorrichtungsebene (10) in einem Bereich zwischen 10 nm und 250 nm, vorzugsweise zwischen 20 nm und 200 nm, am meisten bevorzugt zwischen 50 nm und 100 nm liegt.Semiconductor memory device according to one of the preceding claims, wherein the extent of the first capacitor structure in directions parallel to the device level ( 10 ) is in a range between 10 nm and 250 nm, preferably between 20 nm and 200 nm, most preferably between 50 nm and 100 nm. Halbleiterspeichervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die erste dielektrische Schicht (32) zumindest bereichsweise eine röhrenförmige Struktur aufweist, die einen Kernbereich und einen Mantelbereich voneinander trennt.Semiconductor memory device according to one of the preceding claims, wherein the first dielectric layer ( 32 ) has at least partially a tubular structure which separates a core region and a cladding region from each other. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Kernbereich die erste Speicherelektrode (28) und der Mantelbereich die erste Gegenelektrode (30) zumindest teilweise beinhaltet.A semiconductor memory device according to claim 11, wherein said core portion is said first memory electrode (15). 28 ) and the cladding region the first counterelectrode ( 30 ) at least partially. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Kernbereich die erste Gegenelektrode (30) und der Mantelbereich die erste Speicherelektrode (28) zumindest teilweise beinhaltet.A semiconductor memory device according to claim 11, wherein the core region is the first counter electrode (15). 30 ) and the cladding region the first storage electrode ( 28 ) at least partially. Halbleiterspeichervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die zweite Speicherelektrode (34) und/oder die zweite Gegenelektrode (36) Rippen (42) aufweist an deren Rippenfläche zumindest bereichsweise die zweite dielektrische Schicht (38) angeordnet ist.Semiconductor memory device according to one of the preceding claims, wherein the second memory electrode ( 34 ) and / or the second counterelectrode ( 36 ) Ribs ( 42 ) has on its rib surface at least partially the second dielectric layer ( 38 ) is arranged. Halbleiterspeichervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Ausdehnung der Kondensatorstruktur in Richtungen parallel zur Vorrichtungsebene (10) in einem Bereich zwischen 50 nm und 500 nm, vorzugsweise zwischen 100 nm und 250 nm liegt.Semiconductor memory device according to one of the preceding claims, wherein the extension of the capacitor structure in directions parallel to the device plane ( 10 ) is in a range between 50 nm and 500 nm, preferably between 100 nm and 250 nm. Halbleiterspeichervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die erste (30) und die zweite Gegenelektrode (36) mittels einer die Vorrichtungsebene (10) durchdringende Masseverbindung (44) elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind.Semiconductor memory device according to one of the preceding claims, wherein the first ( 30 ) and the second counterelectrode ( 36 ) by means of a device level ( 10 ) penetrating ground connection ( 44 ) are electrically conductively connected to each other. Halbleiterspeichervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine Vielzahl von Speicherzellen vorgesehen ist, die rasterartig in Zeilen und Spalten angeordnet sind, und die zweiten Kontaktbereiche (SOURCE) innerhalb jeder Zeile und die Steuerkontakte (18) innerhalb jeder Spalte elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind.Semiconductor memory device according to one of the preceding claims, wherein a plurality of memory cells are provided, which are arranged in raster-like rows and columns, and the second contact areas (SOURCE) within each row and the control contacts ( 18 ) are electrically conductively connected within each column.
DE102005020079A 2005-04-29 2005-04-29 Hybrid memory cell for dynamic random access memory (DRAM), containing specified substrate with transistor structure(s) with drain, source, control contact and channel zone between drain and source, etc Ceased DE102005020079A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005020079A DE102005020079A1 (en) 2005-04-29 2005-04-29 Hybrid memory cell for dynamic random access memory (DRAM), containing specified substrate with transistor structure(s) with drain, source, control contact and channel zone between drain and source, etc

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005020079A DE102005020079A1 (en) 2005-04-29 2005-04-29 Hybrid memory cell for dynamic random access memory (DRAM), containing specified substrate with transistor structure(s) with drain, source, control contact and channel zone between drain and source, etc

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005020079A1 true DE102005020079A1 (en) 2006-06-01

Family

ID=36371491

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102005020079A Ceased DE102005020079A1 (en) 2005-04-29 2005-04-29 Hybrid memory cell for dynamic random access memory (DRAM), containing specified substrate with transistor structure(s) with drain, source, control contact and channel zone between drain and source, etc

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102005020079A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220130800A1 (en) * 2020-10-27 2022-04-28 Mediatek Singapore Pte. Ltd. Semiconductor structure

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0376685A1 (en) * 1988-12-27 1990-07-04 Nec Corporation Semiconductor memory having an increased cell capacitance in a restricted cell area
DE4103596A1 (en) * 1990-10-11 1992-04-16 Samsung Electronics Co Ltd MISI-DRAM CELL AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION
US6018177A (en) * 1998-02-04 2000-01-25 Vanguard International Semiconductor Corporation DRAM cell and array to store two-bit data
DE10053966A1 (en) * 2000-10-31 2002-05-23 Infineon Technologies Ag DRAM memory cell
US20050082585A1 (en) * 2003-10-17 2005-04-21 Farrar Paul A. Digital data apparatuses and digital data operational methods

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0376685A1 (en) * 1988-12-27 1990-07-04 Nec Corporation Semiconductor memory having an increased cell capacitance in a restricted cell area
DE4103596A1 (en) * 1990-10-11 1992-04-16 Samsung Electronics Co Ltd MISI-DRAM CELL AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION
US6018177A (en) * 1998-02-04 2000-01-25 Vanguard International Semiconductor Corporation DRAM cell and array to store two-bit data
DE10053966A1 (en) * 2000-10-31 2002-05-23 Infineon Technologies Ag DRAM memory cell
US20050082585A1 (en) * 2003-10-17 2005-04-21 Farrar Paul A. Digital data apparatuses and digital data operational methods

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220130800A1 (en) * 2020-10-27 2022-04-28 Mediatek Singapore Pte. Ltd. Semiconductor structure
US11538793B2 (en) * 2020-10-27 2022-12-27 Mediatek Singapore Pte. Ltd. Semiconductor structure
US11996391B2 (en) 2020-10-27 2024-05-28 Mediatek Singapore Pte. Ltd. Semiconductor structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19525756B4 (en) Isolation structure for semiconductor devices with floating control connection and method for their production
EP1162663B1 (en) Method of forming DRAM memory cell
DE102006062958B3 (en) Method for producing an integrated DRAM memory circuit
DE19832795B4 (en) Static cell of a random access memory with optimized aspect ratio and semiconductor memory device that comprises at least one memory cell
EP1396026A2 (en) Dram cell arrangement with vertical mos transistors and method for the production thereof
DE3922456A1 (en) Semiconductor storage (memory) device and method of production thereof
DE3513034C2 (en) Method of manufacturing a semiconductor device
DE102012105871B4 (en) Adjustable meander line resistance
DE3940539A1 (en) SEMICONDUCTOR STORAGE DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING A SEMICONDUCTOR STORAGE DEVICE
DE10150503B4 (en) Semiconductor memory cell with deep trench capacitor and method for forming a semiconductor memory cell
DE10302377B4 (en) Method for producing a semiconductor device with metal-insulator-metal capacitors
DE10260770B4 (en) DRAM memory with vertically arranged select transistors and method of manufacture
EP0973201A1 (en) Stacked capacitor and method of making the same
DE10260769A1 (en) Dram semiconductor memory cell production process and cell arrangement has vertical select transistor with upper channel region enclosed by the word line
DE4129130C2 (en) Semiconductor memory device with a stacked capacitor
EP0648374A1 (en) Planarising process for integrated semiconductor circuits
EP1709681B1 (en) Semiconductor memory cell and corresponding method of producing the same
DE102009035926B4 (en) Compact storage arrays
DE10226583A1 (en) DRAM memory cell for fast read / write access
EP1352430B1 (en) Method for producing a DRAM or FeRAM memory with two capacitors per access transistor
DE69019414T2 (en) Semiconductor memory with high cell density.
DE102020129019B4 (en) HIGH DENSITY 3D DRAM CELL WITH SCALED CAPACITORS
DE102005020079A1 (en) Hybrid memory cell for dynamic random access memory (DRAM), containing specified substrate with transistor structure(s) with drain, source, control contact and channel zone between drain and source, etc
DE10257873B3 (en) Compact memory cell array, includes capacitors in trench with access transistors above them, interconnected by surface- and embedded semiconductor data lines
DE10057806B4 (en) Ferroelectric memory device and method for its production

Legal Events

Date Code Title Description
OAV Publication of unexamined application with consent of applicant
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection