[发明专利]存储单元阵列以及形成该存储单元阵列的方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有多个存储单元的存储单元阵列，所述存储单元诸如动态随机存取存储器(DRAM)单元。

背景技术

动态随机存取存储器(DRAM)的存储单元通常包括用于存储代表待存储信息的电荷的存储电容器，以及与存储电容器相连接的存取晶体管。存取晶体管包括第一和第二源/漏极区、连接第一和第二源/漏极区的沟道、以及控制在第一和第二源/漏极区之间流动的电流的栅电极。栅电极通过栅极介电质与沟道电绝缘。该晶体管通常部分地形成于半导体衬底(诸如硅衬底)中。晶体管形成有其中的部分通常表示为有源区。

在传统的DRAM存储单元阵列中，栅电极形成字线的部分。通过由相应的字线对存取晶体管寻址，而读出存储在存储电容器中的信息。

在通常使用的DRAM存储单元中，存储电容器作为沟槽式电容器实施，在该沟槽式电容器中，两个电容器电极设置在沟槽中，该沟槽在垂直于衬底表面的方向上延伸至衬底。根据DRAM存储单元的另一个实施方案，电荷储存在叠层电容器中，该叠层电容器形成在衬底表面的上方。

通常，需要其中存储单元的区域减小的DRAM存储单元阵列。而且，存储电容器的电容应该超过最小值。

由于这些和其他的原因，需要本发明。

发明内容

本发明提供了一种存储单元阵列和形成存储单元阵列的方法。在一个实施例中，根据本发明，存储单元阵列包括：多个存储单元，每个存储单元包括存储电容器和存取晶体管；多条定向于第一方向的位线；多条定向于第二方向的字线，第二方向垂直于第一方向；具有表面的半导体衬底，多个有源区形成在半导体衬底中，每个有源区在第二方向上延伸；所述存取晶体管部分形成在有源区中且将相应的存储电容器电连接于相应位线，其中每个存取晶体管的栅电极连接于相应的字线，该存储电容器的电容器介电质具有大于8的介电常数，并且字线设置在位线的上方。

在另一个实施例中，存储单元阵列包括：多个存储单元，每个存储单元包括存储电容器和存取晶体管；多条定向于第一方向的位线；多条定向于第二方向的字线，第二方向垂直于第一方向；具有表面的半导体衬底，多个有源区形成在半导体衬底中，每个有源区在第二方向上延伸；存取晶体管部分形成在有源区中且将相应的存储电容器电连接于相应的位线，每个晶体管具有：连接于该存储电容器的电极的第一源/漏极区、邻近于衬底表面的第二源/漏极区、将第一和第二源/漏极区连接的沟道，沟道区设置在有源区中、以及沿着沟道区设置的栅电极，所述栅电极控制在第一和第二源/漏极区之间流动的电流，该栅电极连接于一条字线，其中每个栅电极包括底侧，每条字线包括底侧，栅电极的底侧设置在字线底侧的下方，并且字线设置在位线的上方，其中，每个存储电容器包括第一和第二电容器电极，以及设置在第一和第二电容器电极之间的介电层，电容器介电质具有大于8的相对介电常数。

在另一实施例中，本发明提供了一种存储单元阵列，包括多个存储单元，每个存储单元包括：存储电容器和存取晶体管；多条定向于第一方向的位线；多条定向于第二方向的字线，第二方向垂直于第一方向；具有表面的半导体衬底，多个有源区形成在半导体衬底中，每个有源区在第二方向上延伸；存取晶体管部分形成在有源区中且将相应的存储电容器电连接于相应的位线，其中电容器的电极通过设在半导体衬底上方的导电结构与存取晶体管连接，其中每个存取晶体管的栅电极连接于相应的字线，并且其中字线设置在位线的上方。

在另一实施例中，本发明提供了一种存储单元阵列，包括多个存储单元，每个存储单元包括：存储电容器和存取晶体管；多条定向于第一方向的位线；多条定向于第二方向的字线，第二方向垂直于第一方向；具有表面的半导体衬底，多个有源区形成在半导体衬底中，每个有源区在第二方向上延伸；存取晶体管部分形成在有源区中且将相应的存储电容器电连接于相应的位线，其中每个晶体管的栅电极设置于在半导体衬底中延伸的凹槽中，栅电极包括盘状部分，从而栅电极在晶体管沟道的三侧围起晶体管沟道，每个存取晶体管的栅电极连接于相应的字线，并且其中字线设置在位线的上方。

在另一实施例中，本发明提供一种形成存储单元阵列的方法，该方法包括：提供具有表面的半导体衬底；提供存储电容器；在半导体衬底中限定有源区；在相应的有源区中提供存取晶体管；提供多条在第一方向上延伸的位线；以及提供多条在第二方向上延伸的字线，每条字线连接于多个栅电极，其中有源区在第二方向上延伸，其中提供位线发生在提供字线之前，并且其中提供存储电容器的电容器介电质发生在提供位线之后。