TW307870B - - Google Patents

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Description

307870 B7 經濟部中央梂準局員工消費合作社印裝 五、發明説明(1 ) 【發明之詳細說明】 【產業上之利用範圍】 本發明係有關半導體積體電路裝置及其製造方法,尤 其係有關適用於記憶機能的有效技術者。 【以往之技術】 半導體記憶體之一的RAM(隨機存取記慷體)中,有動 態 RAM (DRAM),和靜態 RAM (SRAM)。 DRAM之記億格係由做爲開關工作之MiSFET( Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)和 存蓄資訊電荷的電容器所成,此MISFET係將電容器和記億 格的資訊,選擇性結合於傳送於周邊電路之資料線。因爲 此簡單之構造,可令DRAM之記憶格以小面積,高密度地加 以製造。 但是,上述MISFET之ρπ接合中有洩漏電流之故,最初 供予電容器的資訊電荷置係由於洩漏電流而消失。即,記 億資訊會被破壞。在此,於電荷量完全消失之前,需由記 憶格讀取,再根據該讀取資訊周期性地進行起始之充分電 荷量供予電容器動作(更新動作)。 SRAM係在於經由無需進行上述更新動作之記億格所構 成之處與DRAM不同。SRAM之記憶格係由記憶資訊之觸發電 路和2個傳送用MISFET所成,經由將傳送用MISFET呈開啓 狀態,於資料對線(DL,,DL2)和觸發電路間接受資訊。 於寫入時,施加於資料對線之一方爲高電壓("Η "), (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 --9 線 本紙張尺度適用t國國家標率(CNS ) Λ4規格(2丨0X 297公釐) 經濟部中央梯準局員工消費合作社印裝 _____B7 五、發明説明(2 ) / 另一方施加低電壓("L"),雖將此供予一對之記億節點, 但令該2種供予型之組合(DU,DU各爲"H’1,"L1或"L”, "Η "),對應於2進位之寫入資訊。 讀取係對應一對之記憶節點電壓高低之組合,進行撿 出於資料對線出現之電壓。於記憶節點有泄放電流時,只 要有觸發電路電源之施加,減少電荷量的分量則透過負荷 由電源加以供給之故,無需更新動作。 但是,SRAM之記憶格元件數較多之故,較DRAM之記憶 格其格面積爲大,因此,無法於半導體晶片上做高密度之 實裝。 有一種具不論DRAM,SRAM皆可隨機存取優點之揮發性 記憶格。即,將電源由記憶格切斷時資訊則會消失。DRAM 中,存蓄於記憶格內之電容器電荷則消失,於SR AM中,保 持記憶格內之觸發狀態之電壓會下降至0V之故,觸發會令 該資訊消失。 在此,使用經由令開關之工作的MISFET和强鐵電體電 容器構成之記憶格的RAM被加以開發。此FRAM係不揮發性 記憶體,令電源由記憶格也斷時,鐵電體材料之分極狀態 不會變化之故,資訊則被持績記億。 鐵電體材料係具有2個不同安定之分極狀態,此2個 狀態係對施加電壓而言,標記分極,經由磁滯回線決定。 令電壓供給鐵電體電容器時,經由測定電荷,可決定鐵電 體材料之分極狀態。 經由令2進位値之1 〇"分配至一方之分極狀態,令2進 本紙张尺度適用中國國家標導(CNS ) Λ4規格(210 X 297公慶) J 裝 訂-----f ·線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本百) A 7 B7 J07870 五、發明説明(3 ) 位値之"1_’分配至另一方之分極狀態,可令鐵電體電容器 使用於2詮位資訊之蓄集。但是,令鐵電體電容器使用於 記憶格之資訊記憶用元件時,由鐵電體電容器爲一方之分 極狀態向另一方分極狀態重覆反轉之故,該鐵電體電容器 會因疲勞而劣化,分極電荷則會減少。 在此,提供使用鐵電體電容器,可解決上述鐵電體材 料之分極疲勞問題,得以隨機存取所得高速度的長壽命不 揮發性半導體。 例如,USP4809225所記載者係組合SRAM之揮發性記億 格和鐵電體電路的不揮發性半導體記憶體。此半導體記憶 體係於構成SRAM之記憶格的觸發電路的各記憶節點,介由 結合電晶體,經由連接鐵電體電路的記憶格MC加以構成。 記憶格MC之常規動作中係令結合電晶體呈關閉狀態, 切離觸發電路和鐵電體電路。因此,記憶格MC則做爲SRAM 之記憶格完全地被動作,經由該資料線和字元線加以存取 ,可於觸發電路寫入、讀取資訊。 但是,電源由記憶格切斷之狀態時,令結合電晶體呈 開啓狀態,連接於觸發電路和鐵電體電路,於鐵電體電路 讀取觸發電路之資訊,記憶資訊。 因此,對於上述記憶格之動作特性加以說明。維持於 觸發電路之電源電壓Vcc:時,各別之記憶節點之電壓係高 準位(Vcc)和低準位(基準電壓VSS )。基準電壓vss係例如 0V(接地電位),電源電壓Vcc係例如5V。 令連接於高準位(U之記憶節點的結合電晶體呈開
— 1! (請先閱讀背面之注意事^ί 填寫本I ,ιτ 線 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標窣(CNS ) Λ4現格(210χ 公釐) 經濟部中央標準局貝工消资合作社印震 B7 ___五、發明説明(4 ) 啓狀態時,連接此記憶節點之鐵電體電容器之上側極板的 電壓上昇至Vcc。此時,令鐵電體電容器之下側極板的電 壓呈Vss時,鐵電體電容器驅動呈一方分極狀態(稱爲"高" 分極狀態)。 另一方面,連接於低準位(Vss)之記億節點的結合電 晶體呈開啓狀態時,連接此記億節點之鐵電體電容器之上 側極板的電壓則呈Vss。此時,令鐵電體電容器之下側極 板的電壓呈Vcc時,鐵電體電容器驅動呈另一方分極狀態( 稱爲"低’‘分極狀態)。 如此,觸發電路之記憶節點的高準位係於連接於此記 憶節之鐵電體電容器呈‘'高"分極狀態地加以記憶,記憶節 點之低電平係於連接於此記憶節點之鐡電體電容器呈’低’1 分極狀態地加以記憶。電源由記憶格MC切斷之時,鐵電體 電容器之分極狀態仍然存在之故,資訊則會保持於鐵電體 電路。 於記憶格MC再供給電源時,令結合電晶體呈開啓狀態 ,連接觸發電路和鐵電體電路,由鐵電體電路的資訊被加 以回收,寫入觸發電路。 首先,觸發電路之一對記慷節點係共同的預備充電至 0V。其後,令鐵電體電容器之下側極板之電壓設定於1。 ,接著,令結合電晶體呈開啓狀態。此時,"高’分極狀態 之鐵電體電容器係產生分極反轉。 產生此分極反轉之鐵電體電容器係將較寫入另一方之 "低’'分極狀態的鐵電體電容器爲大之電流,供予觸發電路 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4t見格( (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 -5 經濟部中央標準局員工消资合作杜印製 B7五、發明説明(5 ) 對應之記憶節點。利用此電流之不均衡,高電流側之記憶 節點則對應高準位地,設定觸發電路之各記憶節點。 •如此地,鐵電體電容器之1高’‘分極狀態係令連接於此 鐵電體電容器之觸發電路的記憶節點呈高準位(VCC)。鐵 電體電容器之"低"分極狀態係令連接於此鐵電體電容器之 記憶格的記憶節點呈低準位() ° 【欲解決發明之課題】 但是,經由組合觸發電路和鐵電體電容器所得前述不 揮發半導體記憶體,本發明人等發現了有以下之問題點。 即,於觸發電路和鐵電體電容器間,配置結合電晶體 ,觸發電路之一對記憶節點係經由一對結合電晶體之源極 範圍一漏極範圍分支,結合於一對之鐵霉體電容器的上側 極板。 經由此結合電晶體呈開啓狀態,觸發電路係由鐵電體 電路切離,產生於記憶節點之電壓遷移係未直接傅達至鐵 電體電容器,記憶格MC係做爲SRAM之記憶格加以動作。又 經由令結合電晶體呈開啓狀態,可進行觸發電路和鐵電體 電路間之資訊的處理。 因此,上述結合電晶體係爲動作記億格MC之重要閘極 者。但是,經由設置結合電晶體,記憶格MC之面稹會變大 ,難以實現半導體記憶體之高積體化。 本發明之目的係提供可實現具有不揮發記憶體機能之 高積體RAM的技術。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -線· 本紙浪尺度通用中國國家梂準(CNS ) Λ4現格(210 2(>7公釐) 經濟部中央標準局負工消费合作社印裝 3〇787〇 _______
五、發明説明(6 ) V 本發明之前述以及其他目的的新穎特徵係由本說明書 之記述以及附件圖面可明白得知。 【爲解決課題之手段】 於本發明所揭示之發明中,簡單說明代表性之概要時 ,如以下所述。即, (1) 本發明之半導體積雔電路裝置係具有具備經由以字元 線控制之俥送用MISFET和觸發電路所成SRAM記憶格及連 接於各具有觸發電路之2個記億節點之2個鐵電體電容器( 元件)所構成之不揮發性機能的記憶格。 (2) 又,本發明之半導體稹體電路裝置係(1)所記載之半導 體積體電路裝置,觸發電路係經由負荷用MISFET和驅動 用MISFET所成一對交差結合CMOS電晶體所構成,更且,具 有結合於第1之動作電壓源之第1節,結合於基準電壓源之 第2節及2個記憶節點,又,2個之鐵電體電容器之各一方 極板電極係各別連接於觸發電路之記憶節點,2個之鐵電 體電容器之另一方極板電極係結合於第2動作電壓源之第2 節者。又,經由控制施加於第1節及第3節的電壓,進行由 觸發電路至鐵電體電容器的寳訊寫入,由觸發電路至觸發 電路的資訊讀取。 (3) 又,本發明之半導體稹體電路裝置係(1)所記載之半導 體積體電路裝匱中,由構成傳送用M1SFKT及觸發電路之負 荷用Ml SFET和於驅動用MISFET之上方形成鐵電體電容器者 本紙乐尺度適用中國國家標隼(CNS ) Λ4规格(210,..21>7公釐) :---^-----"S裝------訂------鍊 肩 ί {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 __B7 _五、發明説明(7 ) '〆 (4) 又,本發明之半導體積體電路裝置之製造方法係(3)所 記載半導體積體電路裝匱之製造方法,首先於半導體基板 之主面上形成傳送用M1SFET及驅動用MISFET後,於前述驅 動用MISFET之上方,形成底閘構造之負荷用MISFET。接著 於負荷用MISFET之漏極範圍構成之矽膜上所堆積之絕緣膜 中,形成到達上述矽膜之連接孔。接著,於半導體基板上 ,堆叠第1之導電膜後,加工此第1導電膜,形成連接於上 述矽膜鐵電體電容器一方之極板。接著,於半導體基板上 ,順序堆叠鐵電體膜及第2之導電膜後,加工上述第2導電 膜,形成鐵電體電容器另一方之極板,其後,加工鐵電體 膜,形成鐵電體電容器。 (5) 又,本發明之半導體積體電路裝置之製造方法係(3)所 記載半導體積體電路裝置之製造方法中,首先於半導體基 板之主面上形成具傅送用Μ I SFET及共通之閛電極之驅動用 MISFET和負荷用MISFET。接著於構成驅動用MISFET和負荷 用MISFET之共通電極之矽膜上堆積之絕緣膜上,形成到達 上述矽膜之連接孔。接著,於半導體基板上,堆叠第1之 導電膜後,加工此第1導電膜,形成連接於上述矽膜鐵電 體電容器一方之極板。接著,於半導體基板上,順序堆叠 鐵電體膜及第2之導電膜後,加工上述第2導電膜’形成鐵 電體電容器另一方之極板,其後,加工鐵電體膜’形成鐵 電體電容器。 【作用】 本紙张尺度適用中國國掌搞準(CNS ) Λ4规格(21 ϋ X 21./7公,t ) ^ 裝 訂 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印«. 五、發明説明(8 ) 根據上述之手段時,可實現於觸發電路之各記憶節點 ,以鐵電體電容器直接連接之構成,具備不揮發機能的記 憶格,又,可於構成傳送用M [SFET,觸發電路之負荷用MI SFET和於驅動用MISFET之上方形成鐵電體電容器之故,可 防止設置鐵電體電容器造成之記憶格面稹之增加。因此, 可無需增加面積地,電源被切斷時,可形成保持觸發電路 之記憶節點之資訊的鐵電體電容器之故,可實現具不揮發 性記憶體機能的髙稹體化之RAM。又,鐵電體電容器係可 增加記憶節點之容量之故,做爲SRAM之記憶格的動作中, 可減低α線等之軟體錯誤。 【實施例】 以下,令本發明之實施例以圖面爲根據詳細加以說明 〇 具本發明之一實施例的不揮發性記憶體機能的RAM及 將該製造方法使用圚1〜圖2 2加以說明。然而,於說明實 施例之全圖中,具有同一機能者則附止同一之符號,省略 該重覆之說明。 (實施例1 ) 圖1係顯示組合經由傳送用MISFETQU,QU和觸發電 路所構成之SRAM記憶格和嫌電體電容器(元件)Cf:,Ch的 記億格MC之等價電路圖。如同圖所示’記憶格M C係含有2 個之π通道M1SFET(驅動用MlSFET)Qd i ’(}(^和2個之ρ通道 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(21〇Χ2(>7公,f ) (請先閱讀背面之注意事項再填莴本頁) 裝- *va 線 307870 A 7 B7 經濟部中央標率局貝工消費合作社印製 五、發明説明(9 ) MISFET(負荷用MISFET)QPl,Qp2所構成一對交差結合 CMISFET(Coraplementary MISFET)所構成之觸發電路者。 傳送用MISFETQh,Qt2係將觸發電路之記憶節點L, N2各別結合於資料線DU,DU。傳送用SHSFETQti,Qt22 閘電極係結合於字元線。 又,記憶節點Nl,N2係各別結合於鐵電體電容器Cf i ,Cf2的一方極板(電極),鐵電體電容器Cf:,Cf2的另一 方極板(電極)係以節N3電氣性結合,於節N3中,施加板電 壓(VP)。即,鐵電體電容器Ch,Cf2的一方之電極和記憶 節點Νχ,N2係相互電氣性連接,且爲同電位者。又,板電 壓(V P )係經由後述之板電極加以供給。 然而,鐵電體電容器Cfi,Cf2係以一方之極板和另一 方極板,和此等極板間形成之鐵電體膜加以構成。負荷用 MISFETQU,Qt2之源極或漏極之一方中,施加電源電壓( VL),驅動用MISFETQh,Qd2之源極或漏極的一方中,則 施加有基準電壓(Vss)。然而,電源電壓d.)及板電壓(VP )係如後述由V s s大變化至V c C ’。 首先,對於記憶格MC之動作特性使用圖2〜圖8所示之 等價電路圖加以說明。然而,於圈2〜圓8中,省略了傳送 用 Μ 1SFETQt ^,Qt2 ° 又,圚9中顯示觸發電路之電源電壓(Vd及板電壓(Vt、 )之開關定時圖,圖10中顯示記憶節點!^及記憶節點!<2之 各電壓變化。 瞬時“至!^的常規動作中,於觸發電路之電源中施加 i券 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -* 本紙张尺度適用中國國家標準(CNS〉八4規格(2丨0X297公釐) -12 - 經濟部中央標隼局員工消費合作社印裝 A 7 ___ίίΖ__v£__ 五、發明説明(10 ) vcc。由此,觸發電路一方之記憶節點係呈高準位(vcc), 另一方之記憶節點係呈低準位(V S S )。V C C係較V S S高之電 壓。 此時,電源電壓VCC係連接於記憶節點於鐵電體電容 器設定不產生分極反轉之電壓範圍,又,於鐵電體電容器 C f i,C f 2的一方極板施加之板電壓係設定於接地電位。因 此,即使一方之記億節點上昇至高準位(he)時,於連接 此之锇電體電容器Cfi,(:丨2中,’'高”分極狀態者則保持於 "高"分極狀態,’’低"分極狀態亦不分極反轉,保持於"低" 分極狀態。 即,如圖23所示,電源電壓Vcc所成電場Εν係設定呈 較分極反轉所產生之電場Εκ爲小。然而,圖23係顯示鐵電 體電容器之鐵電體膜之磁滯回線,橫軸係顯示電場Ε,縱 軸係顯示分極R。 即,令觸發電路以電源電壓Vcc加以動作之狀態中, 記憶格MC則做爲SRAM之記憶格加以工作,經由該資料線 DU,DL2及字元線WL加以存取,於觸發電路可進行讀取, 寫入。又,鐵電體電容器Cf!, Cf2係令記憶節點h 之容量增加地工作,做爲SR AM之記憶格動作中,可減低α 線等之軟體錯誤。 然而,雖未特別加以限定,於常規之動作中,鐵電體 電容器C f 1,C f 2中,一方保持於"高"分極狀態,另—方保 持於"低"分極狀態。 接著,對於由觸發電路至鐵電體電容器Cf,,的資 13 - 本紙張尺度適用t國國家標準(CNS ) Λ4规格(2丨Οχ 2)7公釐) --^------^ ί 裝------訂-----^1線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) »"'Μ» Wi!iii;i<HMuiii,ni.||j( Λ 7 Β7 經濟部中央標準局貝工消费合作社印装 五、發明説明(11 ) - 訊寫入方法加以說明。(圖2及圖3)(a)於瞬時tl,需將蓄 存於觸發電路之資訊向鐵電體電容器Cil’ cf 2轉記時,令 板電極保持於Vss狀態,令觸發電路之電源電壓由Vcc上昇 至Vcc,。爲加以說明,蓄存於瞬時t1之觸發電路的資訊係 於記憶節點N i爲高準位(v C C,),於記憶節點N 2爲低準位( Vss)。 Vcc,係爲分極反轉鐵電體電容器Cfi,Cf2時之充分電 壓者。即,Vcc1所成電場係較分極反轉所產生電場爲大 。記憶節點N3爲低準位(VSS)之故’經由記憶節點I之電 壓上昇,如圖2所示,於連接於記憶節點Ni之鐵電體電容 器Cfi施加_'vcc”,於鐵電體電容器Cf:寫入"高‘‘分極狀態 。於鐵電體電容器Cf2未施加電壓。 鐵電體電容器於瞬時to之狀態爲"高’'分極狀態 時,則直接維持"高’'分極狀態(圖2 4 ( a ))。瞬時U之狀態 爲"低"分極狀態時,雖產生分極反轉改寫爲’'高"分極狀態 (圖24(b)),此時分極反轉電流則由負荷用MISFETQPl流至 記憶節點iU,於記憶節點h之電壓則會變動。 但是,記憶節點幻之電壓(VJ係經由鐵電體電容器 C f τ之容量(C i )和負荷用Μ〖S F E T Q p,及記慷節點N i之寄生容 量(C 2 )決定,雖以下式(U加以顯示 式(1 ) V 1 = ( C 1 / ( C a + C ^ ) ) V c c:' 但通常較C2而言Cx非常大之故,Vi幾近呈Vcc’。如圖24(a (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -5 本紙張尺度適用中國國家橾準(CNS ) Λ4規格(2丨0> 2㈤公% ) μ 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 A 7 __ {Π _______________ __________五、發明説明(12 ) ),24(b)所示,於磁滯回線中,鐵電體電容器Cf:係由瞬 時t〇之1〇轉移至瞬時utw,鐵電體電容器0丨2係固定於 II η 或 II 1。 (b)接著,需於連接記億節點Ν2之鐵電體電容器Cf2轉記資 訊。瞬時t2中,設定令觸發電路之電源電壓保持於Vcc’, 令板電壓由Vss上昇至Vcc ’,令記憶節點N3上昇至高準位( Vcc’)。如圖3所示記憶節點1爲低準位(Vss)之故,於連 接於記憶節N3之鐵電體電容器C f 2寫入"低‘分極狀態。 與(a)之"高"寫入狀態同樣地,鐵電體電容器〇{2爲瞬 時t i狀態呈"低11分極狀態時,則直接維持"低"分極狀態( 圖24(c))。瞬時1^之狀態爲_’高_分極狀態時,雖產生分極 反轉改寫爲"低”分極狀態(圓24(b)),此時分極反轉電流 則由負荷用MISFETQPl流至記憶節點,於記憶節點1之 電壓則會變動。 但是,記憶節點N2之電壓(V2)係經由鐵電體電容器 Cf2之容量(C2)和負荷用MISFETQd2及記憶節點卩2之寄生容 量(C3)決定,雖以下式(2)加以顯示 式(2) V2=(Ci/(Ci+C3))Vss 但通常較C3而言Ci非常大之故,V2幾近呈yss。 經由瞬時U、t2的動作,觸發電路之資訊則蓄存於鐵 電體電容器C f 1,C f 2。一方之記憶節點N 2之高準位(V c c,) 係對應寫入連接此之鐵電體電容器Cfi之‘高"分極狀態, 本紙張尺度通用中國國家標率(CNS ) A4規格(210V 公筇) ~~ -15 - I ^ 裝 n 腺 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 30787ο Λ 7 _ Β7__五、發明説明(13 ) 另—方之記憶節點Ν2之低準位(VSS)係對應寫入連接此之 鐵電體電容器Cf2之"低"分極狀態。 如圖24(c),24(d)所示,於磁滯回線中,經由瞬時ti 、t 2之動作,鐵電體電容器C f 2係由II h或II 1移至II 2,鐵 電體電容器Cfx係由Π :移至Π 2。 (c) 於瞬時t3中,所有之電壓呈0V,記憶節點Nl,N2之資 訊即使失去,鐵電體電容器Ch,C“之分極狀態仍在存在 之故,可令觸發電路之資訊於鐵電體電容器Cf:,0〖2加以 保持。如圖24(e)所示,於磁滯回線中,於瞬時t3,鐵電 體電容器0丨1係固定於13,鐵電體電容器〇£2係固定於113 0 接著,使用圖4〜圖8,對由鐵電體電容器Cfi,。“至 觸發電路資訊的述取方法加以說明。 (d) 於瞬時t4,需令保存於鐵電體電容器Ch,Cf2之資訊 ,轉記於觸發電路時,令觸發電路之電源電壓保持於Vss 之狀態下,令板電壓由Vss上昇至’。電源電壓係設定 於Vss之故,負荷用MISFETQPl,Qp2則經常呈關閉狀態。 但是,於瞬時U中,由負荷用们5?£1〇?1及驅動用 MISFETQth至記憶節點1流入電流,記憶節點1^之電壓係 瞬間上昇至VN1。同樣地,由負荷用从丨5卩£1〇口2及驅動用 1从15卩£了9“至記憶節點卩2流入電流,記憶節點1\2之電壓係 瞬間上昇至V N ,。V N i係經由鐵電體電容器c ,C f 2之容量 和負荷用MISFETQPl,(}{)2及驅動用MISFETQdi,Qd2的寄生 容量決定之電.壓準位。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Λ4現格(21(.) X 公缝)~ ^ * 16 ~ -'裝 i 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾隼局貝工消费合作社印裂 ____ R7___ 五、發明説明(14 ) 記憶節點1,N2之電壓上昇至VN,,Vs·:較驅動用 MISFETQdi,Qd2的閾値電壓爲高時,驅動用MISFETQdi, Qd2則呈開啓狀態。由此,電流由記憶節點h流至驅動用 MISFETQdi,記億節點之電壓則下降,幾近呈〇V。同樣 地’電流由記億節點N’12流至驅動用MiSFETQcK,記億節點 Ιΰ之電壓則下降,幾近呈0V。 結果,於瞬時U中,瞬時u之狀態爲‘‘高‘'分極狀態的 鐵電體電容器Cfa係改寫於呈1低"分極狀態。然而,瞬時 t4之狀態爲"低‘'分極狀態的嫌電體電容器cf2係直接維持 於"低M分極狀態。如圓2 4 ( f )所示,於磁滯回線中,於瞬 時ts,鐵電體電容器CfjS移至丨5,鐵電體電容器Cf2係移 至 II 5。 鐵電體電容器Cf :於分極反轉時,流入分極反轉電流 ’記憶節點Ni之電壓(νΝ2)會較記憶節點ν2之電壓(VN3)爲 高’於記憶節點Να和記憶節點Ji2間產生電位差。此狀態下 於瞬時te中,令觸發電路之電源電壓上昇至Vcc,時,對此 觸發電路造成正返回,記憶節點1^係設定於高準位(Vcc,) ,記憶節點1係設定於低準位(Vss)。如圖24(g)所示,於 磁滯回線中,於瞬時U,鐵電體電容器Ci、係移至16,鐵 電體電容器Cfz係保持於II 6。(e)接著,於瞬時卜令板電 壓下降至Vss’令瞬時u之狀態爲"低“分極狀態之鐵電體 電容器Cfi改寫爲"高’'分極狀態後(圖24(h)),令瞬時tH之 觸發電路之電源電壓下降呈Vce (圚24(i))。由此,記憶節 點N :之DA係由Vcc ’設定至v c(:,回到正常之動作狀態。如 本紙浪尺度適用中國國家標隼(cns ) λ4從格(2丨《 ------—- --------^ —裝------訂-----^1線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Λ 7 Β7 經濟部中央橾準局負工消費合作社印掣 五、發明説明(15 ) 圖24(h)所示,於磁滯回線中,於瞬時t7,鐵電體電容器 Cf i係移至U,鐵電體電容器C“係移至u 7。如圖24(丨)所 示,於磁滯回線中,於瞬時【8’鐵電體電容器Cfi係移至 18,鐵電體電容器Cf2係保持於π8。 經由上述方法,進行觸發電路之正常動作,由觸發電 路至鐵電體電容器Cfi,Cf2資訊的寫入,以及由鐵電體電 容器Cfi,〇纟2至觸發電路資訊的讀取的一連動作。 接著,將上述記憶格MC之具體第1構成(記憶格MCi ), 使用圖1 1〜圖1 6加以說明。 圖12〜圖16係顯示具備鐵電體電容器Ch,Cf2之記憶 格MCxi平面圖(顯示記憶格MG之一個分之半導體基板平 面圖),圖11係顯示圖16(a)-(a)’線之半導體基板的截面 圖。然而,記憶格之觸發電路構成係與使用於TFT ( Thin Film Transistor)型SRAM之記憶格的觸發電路相同 。然而,記憶格祕^係於行方向及列方向複數配置,呈陣 列狀地加以配置。 如圖11所示,η —型矽單結晶或型矽單結晶所成半導 體基板(半導體晶片)1之主面中,形成P —型井區2,此p —型 井區2之非活性範圍之主面中,形成由氧化矽膜所成元件 分離用之場區絕緣膜4。於場區絕緣膜4下,形成防止反轉 用之p型通道溝道截斷環範圍5。 構成記億格之驅動用Mi SFETQd ,,QcU、傅送用 MISFETQtt,Qt2及負荷用 JiUSFHTQpi ’ 中,各驅動用 Μ I SFETQd :,Qd2及傳送用Μ丨SFGTQt 1,係形成於以前 ^^^1 I^n - »-1 1^1 nn Kn I.....J·:. ϋ . "I _ (請先閱讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 本紙掁尺度適用中國國家橾準(CNS ) Λ4规格(2丨0 .< 續 18 - 307870 Λ 7 87 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明説明(16 ) 述場區絕緣膜4所包圍之型井區2之活性範園的主面。 上述各驅動用MISFETQdi,(id2係以閘極絕緣膜6,閘 極電極7,源極範園及洩極範圍所構成。閘極電極7係以第 1層之閘極材料形成工程加以形成,例如以多結晶矽膜加 以形成。此多結晶矽膜中,爲減低該阻抗値,導入η型之 不純物(例如磷(Ρ ))。 於上述驅動用MISFETQch,Qd2之閘極電極7的上部中 ,形成絕緣膜8。此絕緣膜8係例如由氣化矽膜所成。又, 閘極電極7之閘極長方向之側壁中,形成側壁隔離層9。此 側壁隔離層9係例如由氧化矽膜所成。 上述驅動用MISFETQh,Qd2之各源極範圍及洩極範圍 係以低不純物漉度之rT型半導體範園10和設於該上部之高 不純物濃度之n +型半導體範圍11構成。即,驅動用 MISFETQdi,Qd2係各源極範園及洩極範圍呈所謂2重擴散 洩極構造(D 〇 u b 1 e D i f f u s e d D r a i η )所構成。 令形成於半導體基板1之主面之前述場區絕緣膜4及驅 動用MISFETQch,Qd2之閘極電極7的圖案布局示於圖12。 圖中,以場區絕緣膜4所包圍之2個L字狀範圍3爲記憶格 Mhil個分之活性範圍者。 如圖12所示,上述驅動用Μ 1 SFETQd、,Qd2之閘極電極 7的一端側,係至少相當足以製造步驟之光罩配置的尺寸 份,突出於場區絕緣膜4上。又,驅動用Ml SFETQdi之閘電 極7 ( Qd ^ )之另端側係介由場區絕綠膜4,突出至驅動用 IISFETQd2之洩極範園上,驅動用M[SFETQ“2閘電極7( f $ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) *τ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Λ4规格.(2丨U x 21卩公t〉 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 B7五、發明説明(17 ) Qd2)之另端側係介由場區絕緣膜4,突出至驅動用 MI SFETQh之洩極範圍7上。 如圖11所示,各記憶格MCti傳送用MiSFETQU,Qt2 係以閘極絕緣膜12,閘極電極13A,源極範園及洩極範圍 所構成。 閘極電極13A係以第2層之閘極材料形成工程加以形成 ,例如以多結晶矽膜和高融點金靥矽石膜之堆積膜(多晶 膜)所構成。下層之多結晶矽膜中,爲減低該阻抗値,導 入η型之不純物(例如磷(P))。上層之高融點金屬矽石膜係 例如以 WS i X,MoS U,T i S i x,TaS i χ等所構成。 上述傳送用MISFETQh,Qt2之閘極電極13Α之上部中 ,形成有絕緣膜15。此絕緣膜15係例如由氧化矽膜所構成 0 上述傳送用MISFETQU,Qt2之各源極及洩極範圍係以 低不純物濃度之IT型半導體範国17和高不純物濂度之n +型 半導體範圍18所構成。即,傳送用MISFETQU,QU之源極 範圍及洩極範圍係以LDD(lightly Doped Drain)構造構成 〇 令形成於半導體基板1之主面的上述傅送用MISFETQU ,Qt2之閘極電極13A之圚案布局顯示於圖13。如同圖所示 ,傳送用MISFETQU,之閘極電極13 4係該閘長(1^)方 向與驅動用MISFETQdi,QcU之閘極電極7之閘長Ug)方向 呈交差狀態地加以配置。 如圖13所示,傅送用Ml SFETQti之源極範圓至洩極範 本紙張尺度適用中國國家梯準(CNS ) Λ4规格(2h)x' 公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝' 訂 線 -20 - A? Β7 經濟部申央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(18 ) 圍的一方係與驅動用MISFETQdi之洩極範圍呈一體地構成 。同樣地,傳送用MISFETQt2之源極範圍至洩極範圍的一 方係與驅動用MISFETQd2之洩極範圍呈一體地構成。 傳送用MISFETQh,QC2之閘極電極13A中,連接有字 元線WL,傳送用MISFETQh,QU之閘極電極13A係與字元 線WL呈一體構成。字元線WL係延長至列方向地加以配置, 與鄰接列方向之記憶格傅送用M1SFETQU,Qt2之閘極電極 呈一體地加以形成。 平行於上述字元線WL,配置做爲共通於2個驅動用 MISFETQdi,Qd2之源極線構成之基準電壓線(VSS)13B。基 準電壓線(VSS)13B係以傳送用MISFETQt,,Qt2之閘極電極 13 A及與字元線WL相同之第2層閘極材料形成工程加以形成 ,令場區絕緣膜4上與字元線同一方向(列方向)地延長。 基準電壓線(VSS)13B係共通使用於鄰接於列方向之記憶格 0 又,基準電壓線(VSS)13B係於與驅動用MISFETQdi, Qd 2之閘極絕緣膜6同一之絕緣膜上,透過開孔之連接孔14 ,連接於驅動用MiSFETQh,QfU之各源極範圍(n +型半導 體範圍1 1 )。 記憶格MCi之2個負荷用MISFETQpi,Qp2中,負荷用 配置於驅動用MiSFETQd2之範圍上,負荷用 MISFETQpz係配置於驅動用MISFETQdi之範圍上。各負荷用 MISFETQPl,係以閘極電極23A,閙極絕緣膜24,通 道範圍26Ν,源極範圍26Ρ及洩極範圍26Ρ加以構成。 I---;-----「裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -* 本紙張尺度適周中國國家標準(CNS ) Λ4现格(2丨Ocm公瘦) 21 Λ 7 87 經濟部中央標準局員工消費合作杜印裝 五、發明説明(19 ) 上述負荷用MISFETQp:,Qp2之閘極電極23A係以第3層 之閘極材料形成工程加以形成,例如以多結晶矽膜加以形 成。此多結晶矽膜中,爲減低該阻抗値,導入η型之不純 物(例如磷)。令負荷用MISFETQp:,Qp2之閘極電極23Α之 圖案布局示於圖14。 如圖11及圖14所示,上述負荷用MISFETQpi之閘極電 極23A係透過絕緣膜21及開孔於絕緣膜8之連接孔22,連接 於驅動用MISFETQI之閘極電極7及傳送用MISFETQt2之源 極範圍至洩極範圍的一方。 同樣地,負荷用M[SFETQp2之閘極電極23A係透過絕緣 膜21及開孔於絕緣膜8之連接孔22,連接於驅動用 MISFETQd2之閘極電極7及傳送用MISFETQU之源極範園至 洩極範圍的一方。 上述傳送用MISFETQU,Qt2之源極範園至洩極範圍之 另一方的上部中,配置有與負荷用MISFETQPl,Qp2之閘極 電極23A同樣之第3層閘材形成工程所形成之墊片層23B 。 此墊片層23B係透過開孔於絕緣膜21之連接孔22,連接於 傳送用MISFETQU,Qt2之源極範圍至洩極範圍之另一方。 如圖11所示,上述負荷用M[SFETQPl,Qp2之閘極電極 23A之上部中,形成有上述負荷用M丨SFETQp1,Qp2之閘極 絕緣膜2 4。此絕緣膜2 4係例如由氧化矽膜所構成。 上述負荷用MISFETQpt,Qp2之閘極絕緣膜24之上部中 ,形成負荷用MISFETQpi,之通道範圍26N,源極範圍 26P及洩極範圍26P。通道範圍26N係以第4層之閘極材料形 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -* 本紙張尺擁中國國細叫、视格U丨〇χ靖.) 經濟部中央橾準局員工消费合作社印裝 307870 A7 _____ Η 7五、發明説明(20 ) 成工程所形成,例如由多結晶矽膜所構成。 此多結晶矽膜中,爲使負荷用MISFETQpi,Qp2之閾値 電壓呈增强型之故,導入η型不純物(例如磷)。令負荷用 MISFETQPl,Qp2之通道範圍26Ν,源極範圍26Ρ及洩極範圍 26P之圖案布局示於圚丨4。 如圖15所示,上述負荷用MISFETQpi,Qp2之通道範園 26N之一端側中形成洩極範圍26P,他端側中則形成源極範 圍26P。洩極範圍26P及源極範園26P係以與通道範園26N相 同第4靥之閘極材料(多結晶矽)形成工程加以形成,與通 道範圍26N—體構成。構成洩極範園26P及源極範圍26P之 多結晶矽膜中,導入p型之不純物(例如BF2)。 如此地,本實施例之記憶格MC之負荷用MISFETQPl, (^2係於以第3層之閛極材料形成工程所形成之閛極電極 23A之上部,配置以第4層之閘極材料形成工程形成之通道 範圍26N、源極範園26P及洩極範圍2 6P,以所謂底閘極構 造加以構成。 如圖15所示,上述負荷用M[SFETQPl之洩極範圍26P通 道型MOSFET係透過閘極絕緣膜24和開孔於同一層之絕緣膜 的連接孔25,連接於負荷用MISFETQpi之閘極電極23A。 上述負荷用MiSFETQp:,Qp2之源極範圍26P中,連接 有電源電壓線(U26P。電源電壓線(h )26P係以與通道 範圍26N,洩極範圍26P及源極範圍26P之同樣第4層閘極材 料(多結晶矽)形成工程所形成,與此等一體構成。透過電 源電壓線2 6 P,電源電壓V L係供予記憶格MC t。 I---------「裝------訂------^線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家榡準(CNS )八4规格(2n) V :別公绻) 23 A 7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 五、發明説明(21 ) 如圖11所示,上述負荷用M〖SFETQPl,Qp2之上部中, 形成第1層之層間絕緣膜27。此層間絕緣膜2 7係例如由氧 化矽膜和BPSG膜所成。 上述層間絕緣膜2 7之上部中,形成第1層之配線2 9 A, 2 9B。第1層之配線29 A係透過開孔於層間絕緣膜27之連接 孔28A,連接於負荷用MISFETQpi,Qp2之洩極範圍26P。 第1層之配線294係構成鐵電體電容器ChfCG—方之電極 ( 294 )。 又,第1層之配線29B係透過閘極絕緣膜24及開孔於層 間絕緣膜27之連接孔28B,連接於形成於傳送用MISFETQU ,Qt2之源極範圍至洩極範圍上部的墊片層23B。上述第1 層之配線29A,29 B係以第1層之配線材料形成工程加以形 成,例如以鎢等之高融點金屬膜加以構成。 令第1層之配線29A之園案布局示於圖16。然而,同圖 中,爲使圖面容易視得,第1層之配線29A,29B之下層導 電層中,僅圖示第4層之閘極材料(負荷用MISFETQPl,Qp2 之通道範圍26N,源極範圍26P,洩極範圍26P及電源電壓( VL)26P),和第3層之閘極材料(負荷用MISFETQp:,Qp22 閘極電極23A及墊片層23B)。 如圖1 1所示,上述第1層之配線29A上層中,介由第1 阻擋層30,形成鐵電體膜3 1。第1阻擋層30係例如氧化銥 膜,鐵電體膜31係例如?2了(:?卜2「1'丨03)膜。鐵電體膜31係 構成鐵電體電容器CG,CG的鐵電體膜。 更且,上述鐵電栅膜3 1之上層中,介由第2阻擋層3 2 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -6 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS ) Λ4规格(2丨0 (2'H) -24 - 經濟部中央樣隼局員工消費合作社印製 307870 A7 B7五、發明説明(22 ) ,形成板電極33。第2之阻擋層32係例如氧化銥膜’板電 極33係例如W等之高融點金靥膜。前述第1之阻擋層30及第 2之阻擋層32係防止鐵電體膜31和位於該下層之第1層配線 29A,及鐵電體膜31和位於該上靥之板電極33會反應者。 板電極3 3係於延長於列方向,與鄰接於列方向之記憶格所 對應板電極33呈一體加以形成。透過板電極33,板電壓( VP)則供予鐵電體電容器Cf i,Cf 2。 於上述板電極33及第I層之電極29B的上層中,介由第 2層之層間絕緣膜34,配置第2層之配線(資料線DL)36。資 料線DL係透過開孔之連接孔35,連接於第1層之配線29B, 介由第1層之配線29B及墊片餍23B,連接於傳送用 MISFETQU,Qt2之源極範圍至洩極範圍之一方。 上述第2靥之配線36係由順序堆叠阻擋金屬膜,鋁合 金膜,阻擋金靥膜的3層金屬膜所成。阻擋金屬係例如以 T i W所構成,鋁合金係如例如添加銅及矽之鋁所構成。層 間絕緣膜34係例如順序堆®氧化矽膜,S0G膜,氧化矽膜 的3層絕緣膜者。 上述第2層之配線36之上層中,形成最終鈍化膜37 ° 此最終鈍化膜37係例如由氧化矽膜和氮化矽膜之積層膜所 成。 接著,令上述構成之本實施例之記憶格MCi的製造方 法,使用圖11,圖17及圖18加以說明。 如圖1 7所示,以公知之方法形成ιΤ型矽單結晶所成半 導體基板1之記憶格陣列的形成範圈及於未圖示周邊電路 本紙張尺度通/fl中國國家標芈(CNS M4吡格(:M0 v 公釐: 〇 r_ -2;) (請先閲讀背面之注意事項再填离本頁) A7 ______ 五、發明説明(23 ) 之形成範圍的一部分形成p-型井區2。接著,於p-型井區2 之非活性範圍之主面,形成元件分離用之場區絕緣膜4。 此時,於場區絕綠膜4之下,形成反轉防止用之p型通道阻 擋範圍5。 接著,於p —型井區2之活性範圍之主面,將調整驅動 用MISFETQcK,Qd2之閾値電壓的BF2離子注入後,形成驅 動用MISFETQdx,Qd2之閘極絕緣膜6。此閘極絕緣膜4係以 熱氧化法形成。 接著,於半導體基板1之整面,將導入磷之多結晶矽 膜(未圖示)以CVD法堆叠。此多結晶矽膜係第1靨之閛材料 者。接著,於多結晶矽膜上令氧化矽膜所成絕緣膜8,以 CVD法加以堆叠。絕緣膜8係令驅動用MISFETQdi,卩(]2之閘 電極7和形成於該上層的導電屠爲電氣性分離而形成者。 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 ——— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .1 接著,將光阻膜呈光罩,經由順序刻蝕絕緣膜8及該 下層之多結晶矽膜,形成驅動用MISFETQch,Qd2之閘極電 極7。接著,令於半導體基板1整面堆®之氧化矽膜(未圖 示),以R I E等之向異性刻蝕加以刻蝕,於驅動用 MISFETQch,Qd2之閘極電極7之側壁形成側壁隔離層9。 接著,於半導體基板1之主面形成光阻膜後,將此罩 蓋,於上述驅動用MISFETQch,之形成範圍之r型井區 2之主面,將磷及砷做離子注入,經由引出擴散此p及As, 形成驅動用MlSFETQd!,Qda之 η —型半導體範圍10及n +型 半導體範圍11°由此完成具2重擴散洩極構造之源極範圍 及洩極範圍的驅動用MlSFETQd^,〇“。 本紙张尺度適用中國國家標準(CNS ) Λ4规格(_210 X 公錯..) ~ " -26 - _______87307870 A7 經濟部中央橾隼局員工消费合作社印裝 五、發明説明(24 ) 接著,令活性範圍之主面以稀氟酸溶液之蝕刻洗淨, 形成傳送用MISFETQU,Qt2之閘極絕緣膜12。接著,於半 導體基板1之主面形成光阻劑膜,將此罩蓋,經由蝕刻驅 動用MISFETQdp Qd2之n +型半導體範圍11上之絕緣膜(與 閘極絕緣膜12同一層之絕緣膜),形成連接孔14。 接著,於半導體基板1之整面堆曼第2之閘極材料(未 圖示)。此閘極材料係由導入P之多結晶矽膜和鎢矽石膜之 堆叠膜(多晶膜)所成。 接著,於上述鎢矽石膜上,堆叠氧化矽所成絕緣膜。 此絕緣膜15係令傅送用MISFETQU,Qt2之閘絕緣膜12及形 成於該上層的導電厝.爲電氣性分離而形成者。 接著,於上述絕緣膜1 5上形成光阻劑膜,將此罩盖, 令絕緣膜15及該下層之前述第2閘材料(多晶膜)順序蝕刻 ,各形成傳送用MISFETQU,以2之閘電極13A,字元線WL 及基準電壓線(Vss) 13B。 接著,於半導體基板1之主面形成光阻膜後,將此罩 蓋,於上述傳送用MISFETQU,QU之形成範園之Ρ·型井區 2之主面,將磷做離子注入,經由引出擴散此P,形成傳送 .用MISFETQt :,Qt22 η ·型半導體範圍17。 接著,令於半導體基板丨整面堆鲞之氧化矽膜(未圖示 ),以R丨Ε等之向異性刻蝕加以刻蝕,於傳送用Μ丨S P E T Q t τ ,QU之閘極電極13A,字元線WL及基準電壓線(Vss)之側 壁形成側壁隔離層1 6。 接著,將半導體基板1之主面形成光阻膜加以罩蓋, 表紙张尺度適用中國國家橾準(CNS ) Λ4规格(210 X ymW) ' 27 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •袭- 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 B.7 _______五、發明説明(25 ) 於上述傳送用MISFETQh,Qt :a之形成範園之P —型井區2之 主面,將砷做離子注入,形成傳送用MI SFETQt t,卩1:2之ιΓ 型半導體範圍18。 於傳送用MISFETQU,Qt2之形成範圍之f型井區2之 主面,已事先形成型半導體範圍之故,經由ιΤ型半導體 範圍18之形成,完成具有LDD構造之源極範圍及洩極範圍 之傳送用MISFETQU,QU。 接著,如圖18所示,於半導體基板]之聱面,令氧化 膜所成絕緣膜21以CVD法堆叠。接著,於絕緣膜21上形成 光阻膜,以此爲罩體,經由絕緣膜21及絕緣膜8之蝕刻, 於驅動用MISFETQdii閘電極7(9(^)和傳送用MISFETQui 源極範圍至洩極範圍之一方上部,及於驅動用MlSFETQd2 之閘電極7(Qd2)和傳送用MISFETQu之源極範圍至洩極範 圍之一方上部,形成連接孔22。 又,同時地,令光阻膜呈罩體,經由蝕刻絕緣膜21, 於傳送用MISFETQU,Qt2之源極範圍至洩極範圍之另一方 上部,形成連接孔2 2。 接著,於半導體基板1之整面,將導入磷之多結晶矽 膜(未圖示)以CVD法堆叠。此多結晶矽膜係第3靥之閘極材 料者。接著,經由將形成於此多結晶矽膜上的光阻膜加以 罩蓋蝕刻多結晶矽膜,各形成負荷用Ml SFETQPl,Qp.2之閘 極電極2 3 A及墊片層2 3 B。 接著,於半導體基板1之整面,將負荷用MISFETQPl, Qp 2之閘極絕緣膜24以CVD法堆叠後,於此閘極絕緣膜24上 本紙悵尺度適用中阁圏家橾隼(CNS ) ΛΊ规格(210X297公雄;) --------裝------訂------^ - f ( (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -28 - 經濟部中央標隼局員工消費合作社印装 A 7 B7五、發明説明(26 ) 形成光阻膜,以此爲罩體經由蝕刻閘極絕緣膜24,於負荷 用MISFETQPl,Qp2之閘極電極23A上部,形成連接孔25。 接著,於半導體基板1之整面,將第4層閘極材料之多 結晶矽膜(未圖示)以CVD法堆叠。接著,以形成於此多結 晶矽膜上的光阻膜爲罩體,於形成於負荷用MISFETQPl, Qp2之通道範圍26N範圍之多結晶矽膜,注入離子。 接著,以於多結晶矽膜上新形成之光阻膜爲罩體,刻 蝕多結晶矽膜,經由各形成負荷用MISFETQp:,Qp2之通道 範圍26N,源極範圍26P,洩極範圍26P及電源電壓線(VL) 26P,完成負荷用 MISFETQPl,Qp2。 接著,如圖1 1所示,於半導體基板]之整面,將氧化 膜及BPSG所成層間絕緣膜27以CVD法堆ft。接著,於上述 層間絕緣膜27上形成光阻膜爲軍體,蝕刻層間絕緣膜27, 於負荷用MISFETQPl,Qp2之洩極範圍26P上部,形成連接 孔 2 8 A。 同時,令層間絕緣膜27及絕綠膜(負荷用MISFETQPl, Qp2之閘極絕緣膜24)順序蝕刻,於配置於傳送用 MISFETQU,Qt2之源極範圍至洩極範園的一方上層的前述 墊片層23B上部,形成連接孔28B。 接著,於半導體基板1之整面,堆疊第1層之配線材料 (未圖示)。此第1層之配線材料係例如鎢膜者。接著,以 形成於此鎢膜上的光阻膜爲罩體,蝕刻鎢膜,形成第1層 之配線2 9A,29B。 上述第1層之配線29A係於負荷用Ml SFETQPl,Qht》曳 本紙张尺度適用中國國家橾準(CNS ) Α4规格(2U)X2()7公t ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} Γ 裝_ ,1Τ ,.泉 29 307870 A 7 B7 五、發明説明(27 ) 極範圍,透過前述連接孔28A加以連接,又,上述第1層之 配線29B係於傳送用MISFETQU,Qt2之上層的墊片層23B, 透過前述連接孔28B加以連接。 接著,如圖11所示,將第1之阻擋層30於半導體基板1 之整面堆叠後,堆叠呈鐵電體電容器Cf,,Cf2之鐵電體材 料的鐵電體膜31。第1之阻擋層30係例如爲Ir〇2膜,鐵電 體膜3 1係例如爲P Z T膜。P Z T膜係例如以濺射法或旋轉塗布 法加以形成,其膜厚爲300nm之程度。 接著,堆叠第2之阻擋餍32及導電膜(未圖示)。此導 電膜係例如爲W,呈構成鐵電體電容器Ch,Cf2之另一方 的極板板電極33。前述第2之阻擋層32係例如爲丨r02膜。 接著,以於上述導電膜上形成之光阻膜爲罩體,經由 蝕刻此導電膜,形成板電極33 ϋ接著,將相同光阻膜使用 於罩體,順序蝕刻第2阻擋層32、鐵電儘膜31及第1阻擋層 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •τ 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 30 ° 由此,令連接於負荷用MUSFETQPl,Qp2之洩極範圍之 第1層配線29A呈一方之極板’令板電極3 3呈另一方之極板 ,將位於第1層之配線29A和板電極33間’完成鐵電體膜31 呈鐵電體材料的鐵電體電容器Ch’ Cf2。 接著,如圖11所示,於半導體基板1之整面堆®氧化 砂膜,S0G膜,氧化矽膜被順序堆積之3層膜所成層間絕緣 膜34 ° 接著,令形成於上述層間絕緣膜34上之光阻膜爲軍體 ,蝕刻層間絕緣膜34’於鐵電體電容器Ch ’ Cf2 —方極板 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Λ4規格(2丨(),:97公後5 經濟部中央標準局貝工消费合作社印袋 A7 _ B7 五、發明説明(28 ) 之板電極33及配置於傅送用MISFETQU,Qt2之源極範圍至 洩極範圍一方之上層之第1層配線29B上部,形成連接孔35 後,於半導體基板1之整面堆叠第2層配線材料(未圚示)。 此配線材係順序堆叠T iW膜、鋁合金膜、T i W膜之3層 膜所成。接著,將形成於TiW膜上之光阻膜做爲罩體,經 由順序蝕刻TiW膜、鋁合金膜、TiW膜,形成第2層之配線 36(資料線DL)。 最後,如圓11所示,經由於半導體基板上堆叠最終鈍 化膜37,完成本實施例之記憶格MCa。 根據本實施例時,於半導體基板上,形成傅送用 MISFETQU,Qt2及驅動用MISFETQcK,卩“後,於傳送用 MISFETQU,Qt2和驅動用MISFETQl,Qd2之上層,形成負 荷用 MISFETQPl,Qp2,更且,於負荷用 MISFETQPl,Qp22 洩極範圍26P,連接鐵電體電容器Cfi,Cf2—方之電極( 29A),於傳送用 MISFETQU,Qt2、驅動用 MiSFETQcU,Qd2 和負荷用MISFETQPl,Qp2之上層可形成鐵電體電容器Cf: ,Cf 2之故,無需令TFT型SR AM之記憶格面褙變大地,得具 不揮發性記憶機能的記億格。 (實施例2 ) 接著,令圖1所示之記憶格MC的具體第2構成(記憶格 MC2),使用圖19〜圖2 2加以說明。 圖19〜21係顯示具備鐵電體電容器Cfi,Cf 2之記憶格 MC2之平面圖(顯示記憶格MC 2之略一個分之半導體基板平 本紙浪尺度適用中國國家榡筚(CNS >人4规格(21〇x 公蜷) --------Ί裝-- •-* (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 31 307870 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(29 ) 面圖),圖22係顯示圖21(b)-(b)’線之半導體基板的截面 圖。然而,記憶格MC22觸發電路構成係完全相同於COMS 型SRAM之記憶格的觸發電路相同。 構成記憶格之6個MISFET係以p_型之半導體基板101之 場區絕緣膜102,包圍周圍之活性範圍加以形成。各η通道 型所構成之驅動用MISFETQd:,Qd2和傳送用MISFETQh, Qt2則形成於各p型井ffi 103的活性範圍,以p型構成之負荷 用MISFETQPl,9口2係形成於η型井區104的活性範園。各p 型井區103、 η型井區104係形成於形成於半導體基板上之 Ρ型外延成長矽層105之主面。 如圖1 9所示,傳送用Μ I S F E T Q t χ,Q t 2係具有與字元線 WL —體構成之閘極電極106。此閘極電極106(字元線WL)係 以多結晶矽膜(或多結晶矽膜和高融點金屬矽石膜所堆積 的多晶膜)所構成。形成於以氧化矽膜所構成之閘極絕緣 膜107上。字元線WL係設置呈延長於列方向者。 上述驅動用MISFETQcK,Qd22各源極、洩極範圍係以 形成於ρ型井區103活性範圍之低不純物濃度之γΓ型半導體 範圍108和高不純物漉度之η —型半導體範園109所構成。即 ,驅動用MISFETQch,Qd2之各源極範圍、洩極範圍係以 LDD構造構成。 上述負荷用M[SFETQPl,Qp2之各源極、洩極範圍雖未 圖示,係以形成於η型井區104活性範圍之低不純物濃度之 ρ -型半導體範圍和高不純物漉度之ρ -型半導體範圍所構成 。即,負荷用Μ丨S F E T Q p t,Q ρ 2之各源極範圍、洩極範圍係 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格 ( 210:<297公聲ΓΊ — ' -32 - Ί神衣-- f (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 7 經濟部中央標準局員工消f合作杜印製 A7 _____B7 五、發明説明(30 ) 以LDD構造構成。 於上述閘極電極(字元線)106及閘極電極U0A、:π〇Β 之上層,形成絕緣膜111。此絕緣膜]11係例如由氧化矽膜 所成。如圖2 0及圖2 2所示,位於場區絕緣膜1 0 2上之驅動 用MISFETQdi&負荷用MISFETQPl2共通閛極電極u〇A之上 部中,形成鐵電體電容器Cfi 一方極板所成導電膜Π4Α。 同樣地,位於場通絕緣膜102上之驅動用MISFETQd2及 負荷用MISFETQp2之共通閘極電極110B之上部中,形成鐵 電體電容器Ch—方極板所成導電膜114B。導電膜114A , 114B係順序堆叠例如導入N型不純物之多結晶矽膜和鎢等 之髙融點金羼膜之堆叠膜所構成。 如圖22所示,鐵電體電容器CG之一方的極板的導電 膜114A之上層及鐵電體電容器Cf22—方的極板的導電膜 I 14B之上層中,介由第1阻擋層115,形成鐵電體膜116。 第1阻擋層1 15係例如I Γ〇2膜,鐵電體膜1 i6係例如PZT膜。 更且,上述鐵電體膜116之上層中,介由第2阻擋層 117,形成鐵電體電容器Cf:.,(:〖2之另一方的極板的板電 極1 18。第2阻擋層1 17係例如I 1*02膜,板電極1 18係例如以 W等之高融點金靥膜所構成。板電極Π8係設置呈延長於列 方向者。 前述第1阻擋層115及第2阻擋層117係防止鐵電體膜 II 6和位於該下層之導電膜114A,114 B反應及防止鐵電體 膜116和位於該上層之板電極Π8反應而設置者。 如圖21及圖22所示,於板電極Π8之上層’介由第1層 本紙浪尺度逋用中國國家標隼(CNS ) Λ4规格(210X29?公雜) ^·ι裝 訂------^泉 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 07870 A 7 __B7 五、發明説明(31 ) 之層間絕緣膜119,配置第1層之配線121A,121B。層間絕 綠膜119係例如以氧化矽膜和BPSG膜之堆疊膜所構成,第1 層之配線1 2 1 A,1 2 1 B係例如以W膜構成。 於驅動用祕15?^了9(11之洩極範圍上之層間絕緣膜119係 連接孔120A被開孔,又,於負荷用MISFETQPl之洩極範圍 及驅動用MISFETQdjCI負荷用MISFETQP2的共通閘極電極 110B上之層間絕緣膜1 19中,連接孔120B被開孔。 於驅動用MISFETQd2之洩極範圍及驅動用 負荷用MISFETQPl&共通閘極電極110A上之層間絕緣膜119 中,連接孔120C被開孔,又,於負荷用MiSFETQPl之洩極 範圍上之層間絕緣膜1 19中,連接孔120D被開孔。 因此,經由形成於上述餍間絕緣膜H9上的第1靥配線 121A,驅動用MISFETQda之洩極範園,負荷用MISFETQPl2 洩極範圍,驅動用们5[£1〇(^和負荷用MISFETQp.2之共通閘 極電極110B及傳送用MISFETQU之源極範圍至洩極範圍的 一方則被電氣連接。 同樣地,經由第1層之配線121B,驅動用MISFETQd22 洩極範圍,負荷用MISFETQp2之洩極範圍,驅動用 MISFETQd1和負荷用MISFETQPl2共通閘極電極110A及傅送 用MISFETQt22源極範園至洩極範圍的一方則被電氣連接 Ο 又,第1層之配線係以基準電壓線12! C(VSS)構成,透 過開孔於間絕緣膜119之連接孔122B,連接於驅動用 MlSFETQdt,Qd2之源極範圍。更且,第1層之配線係以電 本紙張尺度適用中國國家橾隼(CNS ) Λ4規格ί 210 公埯) —^------;丨裝------訂-----τ忒 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 34 經濟部中央標準局員工消资合作社印取 A7 _ B? 五、發明説明(32 ) 源電壓線1 2 1 D ( V i)構成,透過開孔於間絕緣膜1 1 9之連接 孔122B,連接於驅動用MISFETQd:,Qd2之源極範圍。基準 電壓線1 2 1 C ( Vss )及電源電壓線1 2 1 D ( Vt )係於列方向延長 設置。 上述第1層之配線121A,12 1 B之上層中,雖未圖示, 介由第2層之層間絕緣膜,形成第2層之配線。第2層之配 線係構成資料線DU,DU,此資料線DU,DL2係透過開孔 於第2層之層間絕緣膜的連接孔130,連接於傳送用 MISFETQU,Qt2之源極範圈至洩極範園。資料線DU,DL2 係延長設於行方向。 接著,說明如上述構成之本實施例之記憶格MC2的製 造方法。然而,顯示此記憶格之製造方法的圖2 2截面圖係 對應於前述圔21之(b)-(b)’線。 首先,於P —型單結晶矽所成半導體基板101上,成長 P型外延成長矽層10 5後,於半導體基板101之主面上,形 成場區絕緣膜102。接著,以公知之方法,於半導體基板 101形成p型井區103及η型井區104之各主面,形成以薄氧 化矽膜所構成之閘極絕緣膜107。 接著,形成傳送用MISFETQU,Qt2之閘極電極106(字 元線WL)、及驅動用MISFETQd,,以2和負荷用MISFETQPl, Q P 2之閘極電極11 〇 A,1 1 0 B。 閘極電極106(字元線WL)及閘極電極ΠΟΑ,110B係於 半導體基板1之整面,以CVD法堆曼導入磷之多結晶矽膜後 ,於其上以CVD法堆叠氧化矽之絕緣膜111,令光阻膜爲罩 本紙张尺度i4用中國國家標隼(CMS ) Μ规格(210x2<n公释) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 涑 35 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 307870 Α7 ___87_ 五、發明説明(33 ) 體,以乾蝕刻圖案化此絕緣膜111及多結晶矽膜加以形成 〇 接著,經由罩蓋光阻膜之離子注入,於p型井區103導 入η型不純物(P、As),於η型井區104導入p型不純物(BF2) 。接著,除去上述光阻膜後,於半導體基板101之整面, 將以CVD堆叠之氧化矽膜以Rt E加以圇案化。於閘極電極 106(字元線WL)及閘極電極1 10A,1 10B之各側壁,形成側 壁隔離層1 12。 接著,除去上述光阻膜後,熱擴散上述η型不純物及 Ρ型不純物,於Ρ型井區103之主面,形成傳送用 MISFETQU,Qt2、驅動用MISFETQd:,卩(12之各源極範圍, 洩極範圍(η —型半導體108、rT型半導體109),雖未圖示, 於η型井區104之主面,形成負荷用Μ 1 SFETQp i,Qp2之源極 範圍,洩極範圍(p —型半導體範圍、p +型半導體範圍)。 接著,覆蓋於位於場區絕緣膜102之上部之驅動用 負荷用MISFETQPlt共通閘極電極110A及驅動 用1<115?£19(12和負荷用MISFETQp2之共通閘極電極110B的前 述絕緣膜111,形成乾蝕刻連接孔113A,113B,露出閘極 電極1 1 0 A,1 1 0 B之各一部分。 接著,如圖2 2所示,於半導體基板1 0 1之整面,堆疊 構成鐵電體電容器C f i,C f 2之一方極板的鎢膜。接著,令 於此鎢膜上形成之光阻膜爲罩體,將鎢膜蝕刻,各形成導 電膜 114Α» 1 14B ° 前述導電膜114A係於驅動用負荷用 本紙張尺度逋用中國國家標隼(CNS ) Λ4规格(2丨0 < 2(Π/^Τ~ 「装 訂 ^泉 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -36 - 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 Λ7 B7五、發明説明(34 ) MISFETQpii共通閘極電極110A,透過連接孔113A加以連 接。又,前述導電膜114B係於驅動用!(113卩£了9£12和負荷用 MISFETQpa之共通閘極電極UOB,透過連接孔113B加以連 接。 接著,令第1阻擋層115堆叠於半導體基板101之整面 後,將鐵電體電容器Ch,Cf2之鐵電體材料之鐵電體膜 116堆叠於半導體基板101之整面。第1阻擋層Π5係例如 I r〇2膜,鐵電體膜係例如PZT膜。 前述ΡΖΤ膜係以例如濺射法或旋轉塗布法加以形成, 該膜厚係300ηιη之程度。前述第1阻擋層Π5係防止鐵電體 膜116和導電膜114Α,114Β之反應所設置者。 接著,堆叠第2阻擋層117及導電膜(未圖示)°此導電 膜係構成鐵電雔電容器Cfi,Cf 2之另一方的極板的板電極 118。前述第2之阻擋層117係例如11"〇2膜,又,前述導電 膜係鎢所成者。第2阻擋層1! 7係與第1阻擋層115同樣地, 防止鐵電體膜116和板電極11 8之反應而設置者。 接著,令形成於上述導電膜上之光阻膜爲罩體’經由 蝕刻此導電膜,完成板電極Π8。 接著,使用同樣之光阻膜爲罩體,順序蝕刻第2阻檔 層117、鐵電體膜116及第1阻擋層Π5。由此’令連接於驅 動用们5?£7〇(31和負荷用MiSFETQptt共通閘極電極Π0Α的 導電膜114Α爲一方之極板,板電極Π8爲另一方之極板’ 完成令位於導電膜U4A和板電極118間的鐵電體膜116呈鐵 電體材料之鐵電體電容器Cf 2° 本紙張疋度適用中國國家橾隼(CNf; ) Λ4规格(210 公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝· -va 30787ο Α7 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 Β7五、發明説明(35 ) 同樣地,令連接於驅動用城15卩£了9彳2和負荷用 MISFETQp2之共通閘極電極11〇β的導電膜1丨48爲—方之極 板,板電極118爲另一方之極板’完成令位於導電膜Η4Β 和板電極11 8間的鐵電體膜11 6呈鐵電體材料之鐵電體電容 器 Cf α。 接著,於半導體基板之整面,順序堆叠氧化膜和 BPSG膜之層間絕緣膜1丨9。接著,令形成於上述層間絕緣 膜119的光阻膜爲罩體,蝕刻層間絕緣膜】丨9。由此’負荷 用MISFETQPl之洩極範圍上,於驅動用MlSFETQh和負荷用 MISFETQp22共通閘極電極110B上,形成共通之連接孔 120B ° 同樣地,驅動用MISFETQd2之洩極範圍上’於驅動用 負荷用MiSFETQp^t共通閘極電極Π0Α上,形 成共通之連接孔120C。又,驅動用MISFETQd:之洩極範園 及負荷用MISFETQp2之洩極範圍上,亦形成共通之連接孔 120A,120D。又,於層間絕緣膜199形成連接孔122A, 122B,122C。此連接孔122 4係形成於傳送用1»1丨5?£?(^1, Q t 2之源極範圍至洩極範圍的一方上部,又,連接孔1 2 2 B 係形成於驅動用MISFETQcK,Qd2之源極範圍上部,連接孔 1 2 2 C係形成於驅動用Μ丨S F E T Q p :,Q p 2之源極範圍上部。 接著,於半導體基板101之整面,堆曼導電膜(未圖示 )。此導電膜係例如鎢膜。將形成於此導電膜上之光阻膜 做爲罩體,刻蝕導電膜。由此,形成驅動用 MiSFETQdii 洩極範圍、和負荷用MISFETQpi之洩極範圍、連接驅動用 (請先閲請背面之注意事項再填寫本頁) 本紙浪尺度適用中國國家標準(<:NS ) Λ4%格(210X.2V7公缝) 38 經濟部中央樣準局員工消費合作社印裝 A? B?五、發明说明(36 ) 115?£了(3(12和負荷用M[SFETQp2t共通閘極電極110B之第1 層配線121Α。 同樣地,形成驅動用MISFETQd2之洩極範圍、負荷用 MISFETQp2之洩極範圍 '連接驅動用。3?£]'〇6和負荷用 MISFETQpai共通閘極電極110A之第1層配線121B。同樣地 ,電源電壓線HIDUu),基準電壓線121C(VSS)。 接著,於半導體基板1之整面堆*順序堆叠氧化矽膜 、SOG膜、氧化矽膜之3層膜所成第2層之層間絕緣膜(未圖 式)。 接著,於半導體基板1之整面堆叠第2層之配線材料( 未圖示)。此配線材料係例如鋁合金膜者。接著,令光阻 膜爲罩體,以乾蝕刻將鋁合金膜加以圖案化,形成資料線 DLi » DL2 0 最後,於第2層之配線上,經由堆叠最終鈍化膜,完 成本實施例之記憶格MC2。 根據本實施例,於驅動用Μ i SFETQd 1和負荷用 MISFETQpa之共通閘極電極110A,連接鐵電體電容器ch™ 方之極板的導電膜114A,於驅動用負荷用 MISFETQPl2共通閘極電極ll()A上層,可形成鐵電體電容 器Cfl之故,又,同樣地,於驅動用MISFETQdda負荷用 MISFETQp2之共通閘極電極il()B,連接鐵電體電容器cf2-方之極板的導電膜114B,於驅動用11{15卩£了〇(32和負荷用 MISFETQp2之共通閘極電極110B上層,可形成鐵電體電容 器Cf 2之故,無SRAM之記憶格面積變大地,得具不揮發性 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --e 本紙张尺度適用中國國家標準·( CNS〉八4坭樁(210_Χ297公釐) 39 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 B7五、發明説明(37 ) 記億機能的記憶格。 以上,將經由本發明人所成發明,根據實施例加以具 體說明。本發明則未限定於前述實施例,可在不脫離要旨 之範圍下,做種種之改變。 例如,前述實施例1中,雖令負荷用MISFETQPl,Qp2 以底閘極構造加以構成,但不限於此,呈閘極電極設於通 道範圍之上部,即頂閘極構造之構成亦可。此時,平面之 布局係與圖14、15同樣,以第3之閘極材料,形成通道範 圍,源極範圍,洩極範圍,電源電壓(VL)線,以第4層之 閘極材料形成工程,形成閘極電極即可。 又,前述實施例中,雖做爲防止鐵電體電容器之鐵電 體材料和電極之反應的阻擋層*使用11"02膜,但並非限於 此。使用鉑膜或鉑膜和Tin膜之堆叠膜等亦可。又,前述 實施例中,令記憶格MC做爲SRAM之記憶格動作時,雖令板 電極保持於Vss,但非限定於此,保持於電源電壓Vcc或 Vcc/2亦可。此時,於觸發電路之鐵電體電容器Ch,Cf2 ,寫入資訊時,令板電壓呈Vss後,移至實施例1之瞬時ti 即可。 【發明之效果】 由本案揭示之發明中,由代表者所得之效果加以簡單 則如下所述。 根據本發明時,無需增加記憶格之面稂,將可保持觸 發電路記億節點的資訊的鐵堪體電容器連接於觸發電路之 本紙張尺度適用中國國家梯準(CNS ) A4规格(sioxsq公聲) 一一~' -40 - --------jr —裝------訂-----『 ' 威 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本百) ^07870 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A7 B7五、發明説明(38 ) 故,可實現具不揮發性記億體機能的高積體化之RAM。 【圖面之簡單說明】 【圖1】 顯示本發明之一實施例的半導體積體電路裝置的記憶格等 價電路圖。 【圖2】 顯示本發明之一實施例的半導體積體電路裝置的記憶格等 價電路圖。 【圖3】 顯示本發明之一實施例的半導體稹體電路裝置的記憶格等 價電路圖。 【圖4】 顯示本發明之一實施例的半導體積體電路裝置的記憶格等 價電路圖。 【圖5】 顯示本發明之一實施例的半導體積體電路裝置的記憶格等 價電路圖。 【圖6】 顯示本發明之一實施例的半導體積體電路裝置的記憶格等 價電路圖。 【圖7】 顯示本發明之一實施例的半導體積體電路裝置的記憶格等 價電路圖。 _ —裝 : 訂 7务 > 為 令 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS ) Λ4現格(2丨Ο X ::()7公缝) 4 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 307870 Μ Β7五、發明説明(39 ) 【圖8】 顯示本發明之一實施例的半導體積體電路裝置的記憶格等 價電路圖。 【圖9】 觸發電路之電源電壓及板電壓之開關時間圖。 【圖1 0】 顯示觸發電路之記憶節點之電壓變化園。 【圖11】 顯示本發明之一實施例之半導體積體電路裝置的記憶格之 半導體基板之要部截面圖(圖16之(a)- Ur線之半導體基 板要部截面圖)。 【圖12】 顯示本發明之一實施例之半導體積體電路裝置的記憶 格圖案布局的要部平面圖。 【圓13】 顯示本發明之一實施例之半導體積體電路裝置的記憶 格圖案布局的要部平面圖。 【圖1 4】 顯示本發明之一實施例之半導體積體電路裝置的記憶 格圖案布局的要部平面圖。 【圖15】 顯示本發明之一實施例之半導體積體電路裝置的記憶 格圖案布局的要部平面圖。 【圖1 6】 : : ^ : 裝 訂 「線 - f f (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家橾隼(CNS ) Λ4规格(2丨.公鑲) 42 經濟部中央橾隼局員工消費合作社印製 A7 __B7 _ 一 五、發明説明(40 ) 顯示本發明之一實施例之半導體積體電路裝置的旨己懷 格圖案布局的要部平面圖。 【圖17】 顯示本發明之一實施例之半導體積體電路裝置的記憶格之 製造方法的半導體基板之要部截面圖(圓16之(a)-(a)’線 之半導體基板要部截面圖)。 【圖18】 顯示本發明之一實施例之半導體稹體電路裝置的記憶格之 製造方法的半導體基板之要部截面圓(圖16i(a)-(a)’線 之半導體基板要部截面圓)。 【圖19】 顯示本發明之其他實施例之半導體積體電路裝置的記 億格圖案布局的要部平面圖。 【圖20】 顯示本發明之其他實施例之半導體稹體電路裝置的記 億格圖案布局的要部平面圓。 【圓21】 顯示本發明之其他實施例之半導體積體電路裝置的記 憶格圖案布局的要部平面圖。 【圖22】 顯示本發明之其他實施例之半導體積體電路裝匱的記 憶格的半導體基板要部截面圖。 【圖23】 顯示本發明之實施例的半導髒稹體電路裝匱的磁滯回線圖 I - I n I ;.成 , f 、\ 一婧先開读背面之注意事項再填寫本頁) -4 Λ
307870 A7 B7 五、發明説明(41 ) 〇 【圖24(a )〜圖24(1)】 顯示本發明之一實施例的半導體積體電路裝置的鐵電體膜 磁滯回線晒。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 、-° 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 本紙張尺度適用令國國家梯準(CNS ) A4规格(2丨0X297公釐) 44

Claims (1)

  1. » . ' g« . V.'.|__ ... . . -· - ' - ' -.·_.. 六、申請專利範圍 第85 1 00098號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國85年8月修正 1種半導體稹體電路裝置,爲具有記憶格之半導 體稹體電路裝置,其特徵係在於 前記憶格係具有觸發電路,和一對鐵電體電容器元件 ,於前述觭發電路之2個記憶節點中之一方,一方之鐵電 體電容器元件被電氣性連接,且前述觸發電路之2個記憶 節點中之另一方,另一方之鐵電《電容器元件被電氣性連 接, 前述鐵電體電容器元件之一方電極和前述記億節點經 常呈同《位者》 2.如申請專利範圍第1項之半導髏穣體電路裝置, 其中,前述觸發電路係經由負荷用MISFET和驅動用MISFET 所成一對交差結合之互補MISFET所構成, 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 於前述負荷用MISFET之源極或洩極之一方施加第1動 作電壓, 相互電氣性連接前述負荷用MISFET之源極或洩極之另 一方,和前述驅動用MISFET源極或洩極的一方,且做爲記 憶節點作用, 於前述鐵電體電容器元件之另一方儷極施加第2動作 電壓, 經由控制第1動作電壓及第2動作電懕,設定前述鐵 -i-----—---- 本紙耗尺度通用中國國家樣隼(CNS ) Λ4现格(2丨OX29?公廣} 1 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 * D8六、申請專利範園 電體電容器元件之分極方向者· 3. 如申請專利範園第2項之半導《積髏電路裝置* 其中,於前述驅動用M ISFET之源極或洩極之一方施加基準 電源電壓者》 4. 如申請專利範圓第2項之半導體積體電路裝置, 其中,於前述鐵電髏電容器元件係構成於前述驅動用 MISFET之上部者· 5. 如申請專利範園第3項之半導髏稹體竃路裝置, 其中,做爲前述第1之動作電壓*構成前述鐵電體電容器 元件的鐵電體膜則經由設定不產生分極反轉的第1電壓, 令前述觸發電路動作, 做爲前述第1之動作電壓或前述第2之動作電壓,經 由前述鐵電體膜設定產生分極反轉的第2電壓或前述基準 電壓,控制前述鐵電體膜之分極狀態,於前述觸發電路和 前述鐵電體電容器元件間,進行資訊之讀取,寫入者。 6. 如申請專利範國第5項之半導髓稜髏鬣路裝置* 其中,記憶於各電氣性連接於前述觸發電路之前述2個記 憶節點的前述鐵電體電容器元件的資訊,係根據前述鐵電 體膜之分極方向加以設定者。 7. 如申請專利範園第5項之半導體積體電路裝置, 其中,記憶於各電氣性連接於前述觸發電路之前述2個記 憶節點的前述鐵電體電容器元件的賫訊*係經由增幅經由 一方之前述鐵電釐電容器元件的反轉所產生前述觸發電路 之前述2個記憶節點間的電位差,各別傅送至電氣性連接 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(cns ) λ4规格(2ΐ〇χ2«τ公釐) 307870 ^ CB * D8 六、申請專利範圍 於各鐵電體電容器元件的前述觸發電路之記慷節點者。 8.如申請專利範園第5項之半導體積體電路裝置, 其中,各菴稹於前述觸發電路之2個記憶節酤的寳訊係當 前述記憶格之電源切斷時,寫入於前述記億節點電氣性連 接之各鐵電體電容器元件, 各蓄稹於前述鐵電體電容器的資訊係當前述記億格之 電源開啓時,由電氣性連接於前述鐵電髏電容器之前述觸 發電路之記憶節點讀取者* 9 .如申請專利範匾第5項之半導《積體電路裝置, 其中,前述第2電壓係較第1電壓爲大者。 1 0 .如申請專利範園第8項之半導體稹體電路裝置. ,其中,前述鐵電髏膜係PbZrTi〇3膜、PbLaZrTi〇3膜或 BaTi〇3膜者。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背而之注意事項再填寫本頁) 1 1 . 一種半導體稹體電路裝置,爲具有不揮發性記 億體機能,其特徽係在於具有各電氣性連接於觸發電路, 和前述觸發電路之2個記慷節點的2個鐵電體電容器元件 所構成之記憶格,前述鐵電體電容器元件係構成於前述觸 發電路上部者。 1 2 .如申請專利範園第1 1項之半導體稹體電路裝 置,其中,前述觸發電路係經由負荷用Ml SFET和冁動用 MISFET所,成一對交差結合之互補MISFET所構成, 於前述負荷用MISFET之源極或洩極之一方施加第1動 作電壓* 於前述驅動用MISFET之源極或洩極之一方施加基準電 本紙張尺度適用中國國家橾準(CNS > Λ·4規格(210x 2W公釐) 8 8 88 ABCD 經濟部中央操隼局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 源電壓, 於前述驅動用MISFET之源極或洩極之另一方,和前述 負荷用MISFET之源極或洩極之另一方相互電氣性連接,且 做爲前述記憶節點加以作用, 於前述鐵電體電容器元件之另一方電極施加第2動作 電應, 經由控制第1動作電壓及第2動作電壓,設定控制鐵 電體膜之分極狀態,設定前述鐵電體電容器元件之分極方 向者。 13.如申請專利範圍第12項之半導髗稹髏電路裝 置’其中,做爲前述第1之動作電壓,構成前述鐵m饉電, 容器元件的鐵電體膜則經由設定不產生分極反轉的第1電 壓,令前述觸發電路動作, 做爲前述第1之動作電壓或前述第2之動作電壓,經 由前述鐵電體膜設定產生分極反轉的第2 m壓或前述基準 電壓,控制前述鐵電讎膜之分極狀態*於前述觸發電路和 前述鐵電髖電容器元件間,進行資訊之讀取,寫入者。 1 4 . 一種半導體積體電路裝置之製造方法,其特徴 係具有在於半導體基板之主面上形成傅送用M ISFET及驅動 用MISFET後,於前述驅動用MISFET之上方•形成前述負荷 用MISFET之工程,前述負荷用MISFET之洩極範圓構成之 矽膜上所堆稹之絕緣膜中,形成到達上述矽膜之連接孔的 工程,於半導體基板上,堆叠第1之導電膜後,加工前述 第1導電膜,形成連接於前述矽膜前述鐵電體竃容器元件 本紙張尺度適用中國國家樣準(CNS〉AW見格(21 Ox 297公釐} (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -Λ 訂 307870 ___ 08 六、申請專利範圍 & —方電極之工程,於半導鼸基板上,順序堆叠鐵電體膜 及第2之導電膜後,加工前述第2導電膜,形成鐵電體電 容器元件之另一方之電極,其後,加工前述鐵電體膜之工 程者。 1 5 . —種半導體積體電路裝置之製造方法,其特徵 係具有於半導髓基板之主面上形成具前述傳送用MISFET及 共通之閘電極之前述驅動用M1SFET和前述負荷用MISFET之 工程’構成前述驅動用MISFET和前述負荷用MISFET之共通 電極之矽膜上堆積之絕緣膜上,形成到達前述矽膜之連接 孔工程,於半導體基板上,堆叠第1之導電膜後,加工前 述第1導電膜,形成連接於前述矽膜之前述鐵電镰電容器. 元件一方之電極工程,於前述半導髖基板上,順序堆叠鐵 電體膜及第2之導電膜後,加工前述第2導電膜*形成前 述嫌電體電容器元件另一方之電極,其後,加工前述嫌電 體膜之工程者。 經濟,邵中央標準局員工消費合作社印裂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1、.方.一種半導體積體電路,針對具有記億格之半導 體稹體m路,其特徵係前述記憶格係具有爾發電路,和第 1鐵電體電容器元件*和第2鐵電體電容器元件, 前述觸發電路係具有第1MISFET、和第2M1SFET, 前述第1及第2 MISFET係各具有形成於半導體基板主 面上部的閘極,和形成於前述半導體基板內之一對半導體 範圍, 前述一對之半導體範園,係構成前述MISFET之源極及 洩極, 木紙張尺度逍用中國國家梯隼(CNS ) Λ4ΑΙΙ格(210X2Q7公f ) -5 - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 AS BB C8 # D8 六、申請專利範圍 前述第1及第2鐵電髏電容器元件係各具有第1電極 、和第2電極,和鐵電體膜* 第1電極係構成於前述MISFET之閘極電極之上部, 第2電極係構成於前述第1電極之上, 前述鐵電體膜係構成於前述第1電極和前述第2電極 間, 前述第1 MISFET之一方之半導髏範園係電氣連接於前 述第2 MISFET之閘極電極及前述第1鐵鼇髖電容器元件之 第1電極的同時,做爲前述觸發電路一方之記慵節黏加以 作用, 前述第2 MISFET之一方之半導體範園係電氣連接於前. 述第1 MISFET之閘極電極及前述第2鐵電體電容器元件之 第1電極的同時,做爲前述觸發電路另一方之記憶節點加 以作用者。 1 v7 .如申請專利範圓第1 6項之半導體稹《電路, 其中,前述第1 MISFET的一方半導鼉範園和前述第1鐵電 體電容器元件之第1電極經常呈同電位,前述第2 MISFET 的一方半導體範圈和前述第2鐵電體電容器元件之第1電 極則經常呈同電位者* 14.如申請專利範麵第16項或第17項之半導體 積體電路,其中,前述第1嫌電體電容器元件之第2電極 ,和前述第2鐵電體電容器元件之第2電極係呈一體_成 者。 本紙張尺度適用中國國家梯準(CNS )八4規格(210X 2们公簷) (请先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
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