DE2730202C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft einen Halbleiterspeicher der im Oberbegriff der im Patentanspruch 1 angegebenen Gattung.
Ein derartiger Halbleiterspeicher ist aus IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 15, Nr. 12, Mai 1973, Seiten 3585 und 3586 bekannt. Dort sind die Source- und Drain- Zonen der Feldeffekttransistoren als in das Substrat separat eindiffundierte Zonen ausgebildet, wobei die Source-Zone mit der Datenleitung verbunden ist. Der die Gate-Elektrode bildende erste Leiter ist mit der Wort­ leitung verbunden. Eine den dritten, in der Gesamtanordnung obersten Leiter bildende Metallschicht, die eine Elektrode des Speicherkondensators bildet, dient zum Anschluß an ein Bezugspotential.
Die genannte Textstelle aus dem IBM Technical Disclosure Bulletin nimmt auf die US-Patentschrift 33 87 286 Bezug, in der näher gezeigt ist, wie der­ artige einen Feldeffekttransistor und einen Speicher­ kondensator enthaltende einzelne Speicherzellen zu einer Speichermatrix zusammengeschaltet sind. Insbesondere ist dort gezeigt, daß die Source-Zonen sämtlicher Feld­ effekttransistoren, die zu den Speicherzellen einer Zeile oder Spalte der Matrix gehören, als zusammenhängende Datenleitung ausgebildet sind.
Die Verwendung einer durch Eindiffundieren von Stör­ stoffen in einen Bereich des Halbleitersubstrats ge­ bildeten Zone als Datenleitung bedeutet, daß an dieser hohe parasitäre Kapazitäten gegenüber dem Substrat auf­ treten. Derartige Kapazitäten beeinträchtigen die Schalt­ geschwindigkeit und die jeweils am Ausgang zur Verfügung stehende Signalgröße. Außerdem ist es erforderlich, zu jeder an der Substratoberfläche verlaufenden Daten­ leitung durch den gesamten darüber befindlichen Schichten­ aufbau hindurch eine Kontaktierung vorzusehen, um die Datenleitung extern anschließen zu können. Der mit derartigen Kontakten verbundene Flächenbedarf führt zu einer Verringerung der Integrationsdichte der gesamten Speichermatrix.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Halbleiterspeicher der eingangs bezeichneten Gattung anzugeben, der eine hohe Zugriffsgeschwindigkeit, geringe Verluste und eine hohe Integrationsdichte aufweist.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 angegeben. Danach stellen die Datenleitungen die in dem Schichtenaufbau obersten dritten Leiter dar, die zum externen Anschluß ohne weiteres zugänglich sind und zu ihrer Kontaktierung keinerlei Platz benötigen. Außerdem können durch ent­ sprechende Dimensionierung des unter dem dritten Leiter vorgesehenen zweiten Isolierfilms unerwünschte parasitäre Kapazitäten in einem besseren Ausmaß vermieden werden. Das sämtlichen Feldeffekttransistoren gemeinsame, unter dem Schichtenaufbau befindliche Substrat steht zur Verbindung mit dem Bezugspotential zur Verfügung, wobei - bezogen auf die gesamte Speichermatrix - nur eine einzige Kontaktierung erforderlich ist. Der erfindungs­ gemäße Halbleiterspeicher weist somit gegenüber dem Stand der Technik höhere Schaltgeschwindigkeit, geringere kapazitive Verluste und verringerten Platzbedarf auf.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, in der
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Speicher­ zelle eines Halbleiterspeichers,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie X-X nach Fig. 1, und
Fig. 3 ein schematisches Schaltbild eines derartigen Halbleiterspeichers zeigt.
Gemäß Fig. 1 und 2 ist in einem fremdatomdotierten Substrat 5 eine fremdatomdotierte Zone 22, die bezüglich des Substrats den entgegengesetzten Leit­ fähigkeitstyp aufweist, und in der Zone 22 eine fremd­ atomdotierte Zone 10 mit dem gleichen Leitfähigkeits­ typ wie das Substrat angeordnet.
Das Substrat 5 dient als an Masse angeschlossene gemeinsame Source-Zone und die fremdatomdotierte Zone 10 als Drain-Zone. Sie bilden zusammen mit weiterhin vorgesehenen Gate-Elektroden 12 einen Schalttransistor 1. Die Gate- Elektroden 12 liegen hinsichtlich der fremdatomdotierten Zone 22 auf der anderen Seite einer Gate-Isolier­ schicht 7. Eine Elektrode 25 steht mit der Drain-Zone 10 des Schalttransistors 1 in direktem Kontakt. Eine Gegen­ elektrode 23, die auch als Datenleitung dient, liegt über der Elektrode 25, wobei zwischen der Gegenelektrode 23 und der Elektrode 25 eine Isolierschicht 24 vorgesehen ist. Die Elektroden 25 und 23, sowie die Isolierschicht 24 bilden zusammen einen Speicherkondensator 2.
In Fig. 3 ist eine Schaltungsanordnung gemäß der vor­ liegenden Ausführungsform gezeigt. Darin sind mit 31 Wort­ leitungen bezeichnet, die jeweils Verlängerungen der Gate-Elektroden 12 darstellen. In Fig. 3 ist ferner ein Verstärker ge­ zeigt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Speicherkondensator 2 über den Schalttransistor 1 ge­ schichtet. Darüber hinaus können der Speicherkonden­ sator 2 und der Schalttransistor 1 durch Selbstausrichtung gebildet werden. Daher ist der Speicherzellenbereich pro Bit gering. Es sei beispielsweise angenommen, daß der Durchmesser eines Kontaktloches 2 µm, die Maskenaus­ richtungstoleranz 1 µm, die Breite der polykristallinen Silicium- Gate-Elektrode 2 µm, die Breite der diffundierten Schicht 3 µm, das Intervall der Elemente 2 µm, die Dicke der Gate- Isolierschicht 100 nm, die Dicke der Isolierschicht 24 50 nm und die Kapazität des Speicherkondensators 0,04 pF beträgt. Dann ist der Speicherzellenbereich pro Bit 100 µm2 groß. Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist das Substrat 5 ein Siliciumsubstrat vom N-Typ mit einem spezifischen Widerstand von 3 Ω · cm. Darüber hinaus weist die Oxidationsschicht für die Isolation 6 eine Dicke von 1 µm, die polykristalline Silicium­ schichten 12 und 25 Dicken von 350 nm und die Al-Elektrode 23 eine Dicke von 600 nm auf. Die Isolierschichten 24 und 26 sind eine 50 nm dicke, durch thermische Oxidation gebildete Schicht bzw. eine 300 nm dicke Phosphorsilikatglasschicht.

Claims (3)

1. Halbleiterspeicher aus einer Matrix von Speicherzellen mit jeweils
einem Feldeffekttransistor (1), enthaltend an der Oberfläche eines Halbleitersubstrats vorgesehene Source (5)-, Gate (22)- und Drain (10)-Zonen, eine auf der Gate-Zone (22) liegende Gate-Isolierschicht (7), einen auf der Gate- Isolierschicht (7) angeordneten, die Gate-Elektrode bildenden ersten Leiter (12) und einen auf dem ersten Leiter (12) angeordneten ersten Isolierfilm (26) sowie
einem Speicherkondensator (2), enthaltend einen zweiten Leiter (25), der unter Zwischenschaltung des ersten Isolierfilms (26) über dem ersten Leiter (12) angeordnet ist und die Drain-Zone (10) des Feldeffekttran­ sistors durch eine Öffnung in dem ersten Isolier­ film (26) kontaktiert, einen auf dem zweiten Leiter (25) angeordneten zweiten Isolierfilm (24) und einen auf dem zweiten Isolierfilm (24) angeordneten dritten Leiter (23),
wobei die ersten Leiter (12) aller Speicherzellen derselben Matrix-Zeile mit einer Wortleitung (31) ver­ bunden sind, dadurch gekennzeichnet,
daß das Halbleitersubstrat die gemeinsame Source-Zone (5) der Feldeffekttransistoren (1) bildet und der dritte Leiter (23) als Datenleitung dient.
2. Halbleiterspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gate-Zone (22) eine in das Substrat (5) eindiffundierte Zone und die Drain-Zone (10) eine in die Gate-Zone (22) eindiffundierte Zone ist.
3. Halbleiterspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein dritter Leiter (23) über den zweiten Leiter (25) aller Speicherzellen derselben Matrixspalte verläuft.
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