DE2255529B2 - Integrierte schaltung in einer feldeffekt-(mis)-technologie, insbesondere speicherschaltung mit ein- transistor-elementen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Schaltung in einer Feldeffekt-(MIS)-Technologie mit zwei oder mehr Leiterbahnebenen, bei der ein Halbleitersubstrat vorgesehen ist, in das Diffusionsgebiete, die die '5 Source- bzw. Drainelektroden wenigstens eines Feldeffekttransistors darstellen, eindiffundiert sind, wobei jeweils Source- bzw. Drainelektroden von Feldeffekttransistoren jeweils über gemeinsame Diffusionsgebiete miteinander verbunden sind, wobei auf das HaIb-

*> leitersubsirat eine elektrisch isolierende Schicht aufgebracht ist, auf die in einer ersten Ebene wenigstens eine elektrische Belegung oberhalb des Substrats zwischen den Diffusionsgebieten angeordnet ist, die die Gateelektrode des Feldeffekttransistors darstellt, wobei auf

*S die elektrische Belegung und auf die freiliegenden Oberflächenteile der Schicht eine weitere elektrisch isolierende Schicht mit wenigstens einer Aussparung aufgebracht ist, und wobei zwischen dieser Gateelektrode jeweils eines Feldeffekttransistors in der ersten Ebene und einer Leiterbahn in der zweiten Ebene ein elektrischer Kontakt vorgesehen ist.

In der älteren Patentanmeldung P 21 48 948.5 (vgl. die entsprechende DT-OS 2148 948) ist ein solches Ein-Transistor-Speicherelement beschrieben. In der F i g. 4 dieser Patentanmeldung ist die Aufsicht auf eine dieser Anmeldung gemäße spezielle Ausführungsform einer Speicheranordnung dargestellt, die aus einzelnen Speicherelementen, mit jeweils einem Feldeffekttransistor und mit einem, diesem Transistor zugeordneten Kondensator, besteht. Dabei ist dort der Kontakt zwischen jeweils einer Gateelektrode eines Feldeffekttransistors und einer Digitleiterbahn konstruktiv außerhalb des Kanalbereiches des Feldeffekttransistors hergestellt.

In der GB-PS 12 02 515 ist eine Anordnung mit Feldeffekttransistoren beschrieben, bei der sich der Kontakt zwischen der als Gateelektrode vorgesehenen Belegung und der in der Ebene oberhalb der Gateelektrode verlaufenden Leiterbahn, ebenfalls nicht über dem Kanalbereich des Feldeffekttransistors, befindet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung anzugeben, bei der eine noch größere Pakkungsdichte der Speicherelemente als bei den obengenannten, bekannten Anordnungen erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch eine integrierte Schaltung in einer MIS-Technologie gelöst, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Aussparung wenigstens teilweise über dem Kanalbereich des Feldeffekttransistors angeordnet ist, und daß sich der Kontakt

zwischen der in der ersten Ebene als Gateelektrode vorgesehenen Belegung und der in der zweiten Ebene oberhalb der Gateelektrode verlaufenden Leiterbahn in dieser Aussparung wenigstens teilweise über dem Kanalbereich des Transistors befindet.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen integrierten Schaltung besteht darin, daß sich mit ihr, gegenüber den Schaltungen des Standes der Technik, ein beträchtlicher Flächengewinn erzielen läßt.

Weitere Erläuterungen der Erfindung gehen aus der Beschreibung und den Figuren bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihrer Weiterbildungen hervor.

F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine integrierte Schaltung;

F i g. 2 zeigt in schematischer Darstellung die Aufsicht auf eine integrierte Schaltung nach F i g. 1;

F i g. 3 zeigt in schematischer Darstellung eine Speicheranordnung.

In der F i g. 1 ist das Halbleitersubstrat, beispielsweise ein η-leitendes Silizium-Halbleitersubstrat, mit 1 bezeichnet. An Stelle des Halbleitersubstrates 1 kann aber auch ein sonstiges Substrat mit einer darauf befindlichen n- oder p-leitenden Halbleiterschicht, die vorzugsweise epitaxial aufgewachsen ist, verwendet werden. In dem Substrat befinden sich die Diffusionsgebiete 2 und 3. Diese Gebiete sind bei der Verwendung eines η-leitenden Substrats p-dotiert und bei der Verwendung eines p-leitenden Subs^ates n-dotiert. Das Diffusionsgebiet 3 stellt beispielsweise das Sourcegebiet eines Feldeffekttransistors und das Gebiet 2 dann das Draingebiet dieses Feldeffekttransistors dar. Auf dem Substrat 1 ist die aus elektrisch isolierendem Material bestehende Schicht 4 aufgebracht. Vorzugsweise besteht diese Schicht aus Siliziumdioxid. Auf dieser Schicht 4 wiederum sind in einer ersten Leiterbahnebene elektrisch leitende Belegungen aufgebracht. Dabei stellt die weitere Belegung 6 eine Elektrode eines mit dem Gebiet 2 des Feldeffekttransistors elektrisch verbundenen Kondensators dar. Die zweite Elektrode des Kondensators ist die Inversionsschicht 66. die sich unterhalb der Elektrode 6 in dem Halbleitersubstrat ausbildet, wenn Spannung zwischen die Elektrode 61, die mit der Belegung 6 verbunden ist und das Substrat 1 angelegt wird. Ein Anschluß, zum Anlegen eines Potentials an das Substrat, ist mit 11 bezeichnet. Die zwischen den beiden Kondensatoren 6 und 66 befindliche elektrisch isolierende Schicht 4 wirkt als Dielektrikum. Die Belegung 5, die oberhalb des Bereiches zwischen den Diffusionsgebieten 2 und 3 angeordnet ist, stellt die Gateelektrode des Feldeffekttransistors dar. Vorzugsweise bestehen die Belegungen 5 und 6 aus einem Leitermaterial, das bei "Temperaturen von mehr als 1000°C beständig ist, beispielsweise aus polykristallinem, dotiertem Silizium. Ein so beschaffenes Material hat den Vorteil, bei Verfahrensschritten, die bei mehr als 1000⁰C ablaufen, beständig zu sein.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Belegungen in der ersten Ebene aus Molybdän.

Oberhalb der Belegungen der ersten Ebene und der von den Belegungen freigelassenen Überflächen der elektrisch isolierenden Schicht 4 befindet sich die ebenfalls elektrisch isolierende Schicht 44. Diese Schicht besteht vorzugsweise ebenfalls aus Siliziumdioxid. In dieser Schicht 44 befindet sich eine Aussparung, die so angeordnet ist, daß ein Teil der Gaieelektrode 5 des Feldeffekttransistors nicht mit isolierendem Material bedeckt ist. Gemäß eines Merkmals der Erfindung besteh! ein direkter Kontakt zwischen der Gateelektrode 5 und der oberhalb dieser Elektrode, auf der Schicht 44 in der zweiten Leiterbahnebene verlaufenden Leiterbahn 7. Dabei befindet sich dieser Kontakt wenigstens

ίο teilweise über dem Kanalbereich des Transistors.

Die in der zweiten Ebene angeordnete Leiterbahn 7 besteht aus einem Metall für eine an sich bekannte Leiterbahnschicht, oder einer Schichtfolge Vorzugsweise besteht die Leiterbahn 7 aus Aluminium.

!5 In der F i g. 2 ist eine Aufsicht auf die integrierte Schaltung der F i g. 1 dargestellt. Dabei kann die Elektrode des Kondensators über die elektrisch leitende Verbindung 61 mit einem Potential verbunden werden. Das gleiche gilt für das Diffusionsgebiet 3, das vorzugsweise als ein Diffusionskanal ausgebildet ist. Die Kontaktstelle zwischen der Leiterbahn 7 und der Gateelektrode 5 des Feldeffekttransistors, die sich wenigstens teilweise im Kanalbereich 8 des Transistors befindet, ist mit 55 bezeichnet. Der Kanalbereich entspricht dem schraffierten Bereich der F i g. 2.

In der F 1 g. 3 ist eine Speicheranordnung dargestellt. Einzelheiten der F i g. 3, die bereits in den anderen Figuren beschrieben wurden, tragen die entsprechenden Bezugszeichen. Die Speicheranordnung besteht aus einzelnen Speicherelementen, die wiederum jeweils aus einem Feldeffekttransistor und einem dazu in Reihe geschalteten Kondensator bestehen. Source- bzw. Drainelektroden einzelner Feldeffekttransistoren sind über gemeinsame Diffusionsgebiete 3 (Digit Lines) miteinander verbunden. Ebenso sind Belegungen 6, die Elektroden einzelner Kondensatoren darstellen, über gemeinsame Leitungen 61 miteinander verbunden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Kontaktstellen zwischen den Leiterbahnen 7 (Word Lines) und den Gateelektroden der Feldeffekttransistoren 5 wenigstens teilweise über den Kanalbereichen der Transistoren ergibt sich eine größere Packungsdichte der einzelnen Elemente auf einer vorgegebenen Fläche, als dies bei bekannten Speicheranordnungen der Fall ist. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Kontaktstellen wird nämlich erreicht, daß Kontaktstellen außerhalb der Bereiche der einzelnen Feldeffekttransistoren überflüssig werden. Die bei den Anordnungen des Standes der Technik dafür vorgesehenen Flächenbereiche können bei den erfindungsgemäßen integrierten Schaltungen, insbesondere Speicheranordnungen, zum Aufbau von Kondensatoren bzw. Feldeffekttransistoren verwendet werden, woraus sich ein beträchtlicher Flächengewinn ergibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Integrierte Schaltung in einer Feldeffekt-(MIS)-Technologie mit zwei oder mehr Leiterbahnebenen, bei der ein I iaibieitersubstrat vorgesehen ist, in das Diffusionsgebiete, die die Source- bzw. Drainelektroden wenigstens eines Feldeffekt-Transistors darstellen, eindiffundiert sind, wobei jeweils Source- bzw. Drainelektroden von Feldeffekt-Transistoren jeweils über gemeinsame Diffusionsgebeite miteinander verbunden sind, wobei auf das Halbleitersubstrat eine elektrisch isolierende Schicht aufgebracht ist, auf die in einer ersten Ebene wenigstens eine elektrische Belegung oberhalb des Bereiches zwischen den Diffusionsgebieten angeordnet ist, die die Gate-Elektrode des Feldeffekt-Transistors darstellt, wobei auf die elektrische Belegung und auf die freiliegenden Oberflächenteile der Schicht eine weitere elektrische isolierende Schicht mi! wenigstens einer Aussparung aufgebracht ist, und wobei zwischen dieser Gate-Elektrode jeweils eines Feldeffekt-Transistors in der ersten Ebene und einer Leiterbahn in der zweiten Ebene ein elektrischer Kontakt vorgesehen isi, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung wenigstens teilweise über dem Kanalbereich des Feldeffekt-Transistors angeordnet ist, und daß sich der Kontakt zwischen der in der ersten Ebene als Gate-Elektrode vorgesehenen Belegung (5) und der in der zweiten Ebene oberhalb der Gate-Elektrode verlaufenden Leiterbahn (7) in dieser Aussparung wenigstens teilweise über dem Kanalbereich des Transistors befindet.

2. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Ebene auf der elektrisch isolierenden Schicht (4) zusätzlich wenigstens eine weitere elektrische Belegung (6) aufgebracht ist, die die Elektrode eines Kondensators darstellt, wobei dieser Kondensator mit jeweils einem Feldeffekt-Transistor in Reihe geschaltet ist. und mit diesem ein Speicherelement bildet.

3. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Speicherelemente, bestehend aus einem Kondensator und einem dazu in Reihe geschalteten Feldeffekt-Transistor, vorgesehen sind, wobei Belegungen (6) über elektrisch leitende Verbindungen (61) miteinander verbunden sind.

4. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch leitende Belegungen (5, 6) in der ersten Ebene aus einem Leitermaterial, das bei einer Temperatur von Ober 1000⁰C beständig ist und elektrisch leitende Belegungen (7) in der zweiten Ebene aus einem für Leiterbahnschichten oder Schichtfolgen an sich bekannten Metall bestehen.

5. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Belegungen (5, 6) in der ersten Ebene aus polykristallinem, dotiertem Silizium und in der zweiter) Ebene (7) aus Aluminium bestehen.

6. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Belegungen (5,6) in der ersten Ebene aus Molybdän und in der zweiten Ebene (7) aus Aluminium bestehen.

7. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste elektrisch isolierende Schicht (4) aus Siliziumdioxid besteht.

8. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite elektrisch isolierende Schicht (44) aus Siliziumdioxid besteht.