[发明专利]带有每位线栓柱四个节点和两级字线布局的61/4f2DRAM单元结构

说明书

由于持续开发密集存储器的压力，DRAM单元的尺寸总是目前最关心的。目前的设计表明字线和位线相互垂直设置，存储器单元每两个成对排列，共用一个接触两个存储器单元位线的位线栓柱。图1示出了常规沟槽DRAM存储器单元布局的俯视局部示意图，图2示出了根据图1布局的三维局部剖面图。每对存储器单元与两个沟槽电容器1和由漏(源)以及埋置带2组成的两个有源存取通路相连，栅3与一个BL栓柱和下面的一个漏(源)区4相连。作为第一级金属线，字线5设置在有源存取器件上，同时形成器件的栅。位线栓柱连接到设置在垂直于字线的第二级金属上的各位线6，BL_n，其中n为整数。存储器单元的尺寸通常由制备存储器单元中定义的最小特征尺寸限定。通常，最小特征尺寸等于存储器单元栅的宽度。测量常规的DRAM存储器单元为每单元8f²。按比例缩小显示在图1中，其中4个单元包围在8f×4f的区域内。由此，(32f²/4单元)＝8f²/单元。例如，0.15微米最小特征尺寸的DRAM包括每单元0.3μm×0.6μm＝0.18(μm)²芯片面积。以相互垂直的布局方式，在每一个单元的一个方向中设置2个单元，得到矩形排列取向。因此需要新的布局，能更紧密地排列，由此存在方形排列取向。

图1示出了常规存储器单元布局的俯视局部示意图。

图2示出了根据图1的布局的三维局部剖面图。

图3示出了本发明的DRAM的单元布局的俯视图，提供了具有每位线栓柱四个节点和两级字线的61/4f²DRAM单元结构。

图4示出了使用单元电容器作为沟槽电容器的本发明的布局的三维局部剖面图。

使用了相同的参考数字和符号。

图3示出了本发明的DRAM的单元布局的俯视图，提供了带有每位线栓柱四个节点(单元)和两级字线的61/4f²DRAM单元结构。位线(BL)栓柱和漏/源区10显示在4个单元的中心，每个都与俯视剖面图中示为圆形的单元电容器7相连。漏/源埋置带8将电容器7与它的各存储单元的漏/源相连。显示出在相连的漏/源区8和10之间的栅9以及各埋置带和BL栓柱。四个栅共享一个公共的BL栓柱和漏/源区10，漏/源区10将共享的漏/源区与四个栅和位线13相连。每个四栅结构称做四柱型单元，通常由参考数字15表示。如图所示，5f乘5f的特征尺寸将四个单元约束在一个平面的方形区域中。因此每个单元占据表面积为25f²/4＝6.25f²。通过和使用0.15微米最小特征尺寸的以上例子比较，本发明的布局占据的表面积为0.1406...(μm²)，小于8f²的常规单元的0.18(μm)²的表面积。更紧密的尺寸还表示稍微不同的位线和字线取向。在所述布局中，一些字线平行于位线，导体提供了到存储器单元的存取，在READ和WRITE期间和REFRESH期间将信息输入和输出到单元，操作周期性地存储单元信息，以补偿电容器的泄露。

图4示出了使用沟槽电容器作为单元电容器的本发明的布局的三维局部剖面图。沿易于示出结构的平面截取显示出图4中的许多元件(字线和位线)。沟槽电容器7向下延伸到芯片衬底内，这里显示为圆柱形。显示的电容器7仅为示例。此外，电容器可以为叠置电容器或沟槽与叠置电容器的一些组合。第0级金属级(称做0级字线)上的字线11，图3中显示的两个字线分别为字线_n和字线_n+1(其中n在这里代表整数)，连接到每个四节点结构15的两个栅9，在第2级金属中平行于位线13(两个位线分别显示为位线_n+1和位线_n)，第2级金属通过通孔连接到各位线栓柱和下面的漏/源区10。第二个第1级金属(称做1级字线)12上的字线服务于每个四节点结构(或四柱)15中的两个单元，通过类似于位线栓柱4的栓柱，通孔(也称做字线栓柱14)将栅9连接到第1级金属中的字线12。金属1中的字线12(由WL_n+2和WL_n+3表示)垂直于金属级0中的字线11。位线13平行(如以上的介绍中所使用)或垂直于0级金属中的字线11。

虽然与常规的存储器结构相比，通过对附加的金属级的介绍，所示的结构显示出附加的工艺复杂性，这不是必须的，因为位线可以制备在金属级上，也可以用在常规的存储器设计中。