JP2007311791A5 - - Google Patents
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- 半導体基板上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜内に提供された第1電極及び第2電極と、
前記第1電極と第2電極との間に提供され、ゲルマニウム(Ge)、ビスマス(Bi)及びテルル(Te)の頂点を具備する三角形の組成図上の座標によって示される4点(A1(Ge21.43、Bi16.67、Te61.9)、A2(Ge44.51、Bi0.35、Te55.14)、A3(Ge59.33、Bi0.5、Te40.17)及びA4(Ge38.71、Bi16.13、Te45.16))で囲まれた範囲内の組成比を有するアンドープトGeBiTe膜、前記三角形の組成図上の座標によって示される4点(D1(Ge10、Bi20、Te70)、D2(Ge30、Bi0、Te70)、D3(Ge70、Bi0、Te30)及びD4(Ge50、Bi20、Te30))で囲まれた範囲内の組成比を有しながら不純物を含むドープトGeBiTe膜、または前記点(D2、D3)間の直線上の座標に相応する組成比を有しながら不純物を含むドープトGeTe膜である相変化物質パターンと、
前記層間絶縁膜上に配置され、前記第2電極に電気的に接続されたビットラインと、
を含むことを特徴とする相変化記憶セル。 - 前記半導体基板上に形成されて前記第1電極に電気的に接続されたセルスイッチング素子をさらに含み、
前記セルスイッチング素子は、セルダイオードであり、
前記セルダイオードは、前記層間絶縁膜内に順に積層されたn型半導体及びp型半導体を具備する垂直セルダイオードであり、前記p型半導体は前記第1電極に電気的に接続されたことを特徴とする請求項1に記載の相変化記憶セル。 - 前記第1電極は、窒化チタン膜(TiN)または窒化チタンアルミニウム膜(TiAlN)であることを特徴とする請求項1または2に記載の相変化記憶セル。
- 前記第2電極は、窒化チタン膜(TiN)であることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の相変化記憶セル。
- 前記アンドープトGeBiTe膜または前記ドープトGeBiTe膜は、ゲルマニウム(Ge)、ビスマス(Bi)及びテルル(Te)の頂点を具備する三角形の組成図上の座標によって示される4点(B1(Ge30.77、Bi15.38、Te53.85)、B2(Ge48.7、Bi1.0、Te50.3)、B3(Ge59.3、Bi0.5、Te40.2)及びB4(Ge38.7、Bi16.1、Te45.2))で囲まれた範囲内の組成比を有することを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の相変化記憶セル。
- 前記アンドープトGeBiTe膜または前記ドープトGeBiTe膜は、ゲルマニウム(Ge)、ビスマス(Bi)及びテルル(Te)の頂点を具備する三角形の組成図上の座標によって示される6点(C1(Ge33.33、Bi13.34、Te53.33)、C2(Ge48.7、Bi1.0、Te50.3)、C3(Ge54.43、Bi0.47、Te45.1)、C4(Ge59.3、Bi0.5、Te40.2)、C5(Ge47.1、Bi9.8、Te43.1)及びC6(Ge44、Bi9、Te47))で囲まれた範囲内の組成比を有することを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の相変化記憶セル。
- 前記不純物は、窒素(N)、炭素(C)、セレン(Se)、インジウム(In)、酸素(O)、ガリウム(Ga)、シリコン(Si)、錫(Sn)、鉛(Pb)、リン(P)、砒素(As)、アンチモン(Sb)及び硫黄(S)からなる群の少なくとも1つの元素を含むことを特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載の相変化記憶セル。
- 前記不純物の含量は、0.01at%〜20at%の範囲内であることを特徴とする請求項1から7の何れか一項に記載の相変化記憶セル。
- プロセッサ、前記プロセッサとデータ通信を行う入/出力装置及び前記プロセッサとデータ通信を行う相変化記憶素子を有する電子システムにおいて、
前記相変化記憶素子は、
セルアレイ領域及び周辺回路領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された層間絶縁膜と、
前記セルアレイ領域内の前記層間絶縁膜内に提供された第1電極及び第2電極と、
前記第1電極と第2電極との間に提供され、ゲルマニウム(Ge)、ビスマス(Bi)及びテルル(Te)の頂点を具備する三角形の組成図上の座標によって示される4点(A1(Ge21.43、Bi16.67、Te61.9)、A2(Ge44.51、Bi0.35、Te55.14)、A3(Ge59.33、Bi0.5、Te40.17)及びA4(Ge38.71、Bi16.13、Te45.16))で囲まれた範囲内の組成比を有するアンドープトGeBiTe膜、前記三角形の組成図上の座標によって示される4点(D1(Ge10、Bi20、Te70)、D2(Ge30、Bi0、Te70)、D3(Ge70、Bi0、Te30)及びD4(Ge50、Bi20、Te30))で囲まれた範囲内の組成比を有しながら不純物を含むドープトGeBiTe膜、または前記点(D2、D3)間の直線上の座標に相応する組成比を有しながら不純物を含むドープトGeTe膜である相変化物質パターンと、
前記層間絶縁膜上に配置されて前記第2電極に電気的に接続されたビットラインと、
を含むことを特徴とする電子システム。 - 前記第1電極は、窒化チタン膜(TiN)または窒化チタンアルミニウム膜(TiAlN)であることを特徴とする請求項9に記載の電子システム。
- 前記アンドープトGeBiTe膜または前記ドープトGeBiTe膜は、ゲルマニウム(Ge)、ビスマス(Bi)及びテルル(Te)の頂点を具備する三角形の組成図上の座標によって示される4点(B1(Ge30.77、Bi15.38、Te53.85)、B2(Ge48.7、Bi1.0、Te50.3)、B3(Ge59.3、Bi0.5、Te40.2)及びB4(Ge38.7、Bi16.1、Te45.2))で囲まれた範囲内の組成比を有することを特徴とする請求項9または10に記載の電子システム。
- 前記アンドープトGeBiTe膜または前記ドープトGeBiTe膜は、ゲルマニウム(Ge)、ビスマス(Bi)及びテルル(Te)の頂点を具備する三角形の組成図上の座標によって示される6点(C1(Ge33.33、Bi13.34、Te53.33)、C2(Ge48.7、Bi1.0、Te50.3)、C3(Ge54.43、Bi0.47、Te45.1)、C4(Ge59.3、Bi0.5、Te40.2)、C5(Ge47.1、Bi9.8、Te43.1)及びC6(Ge44、Bi9、Te47))で囲まれた範囲内の組成比を有することを特徴とする請求項9または10に記載の電子システム。
- 半導体基板上に下部層間絶縁膜を形成する段階と、
前記下部層間絶縁膜内に第1電極を形成する段階と、
前記下部層間絶縁膜上に前記第1電極と接触する相変化物質パターン及び前記相変化物質パターン上に積層された第2電極を形成する段階であって、前記相変化物質パターンはゲルマニウム(Ge)、ビスマス(Bi)及びテルル(Te)の頂点を具備する三角形の組成図上の座標によって示される4点(A1(Ge21.43、Bi16.67、Te61.9)、A2(Ge44.51、Bi0.35、Te55.14)、A3(Ge59.33、Bi0.5、Te40.17)及びA4(Ge38.71、Bi16.13、Te45.16))で囲まれた範囲内の組成比を有するアンドープトGeBiTe膜、前記三角形の組成図上の座標によって示される4点(D1(Ge10、Bi20、Te70)、D2(Ge30、Bi0、Te70)、D3(Ge70、Bi0、Te30)及びD4(Ge50、Bi20、Te30))で囲まれた範囲内の組成比を有しながら不純物を含むドープトGeBiTe膜、または前記点(D2、D3)間の直線上の座標に相応する組成比を有しながら不純物を含むドープトGeTe膜で形成される段階と、
前記相変化物質パターン及び前記第2電極を有する基板上に上部層間絶縁膜を形成する段階と、
前記上部層間絶縁膜をパターニングして前記第2電極を露出させるビットラインコンタクトホールを形成する段階と、
前記上部層間絶縁膜上に前記ビットラインコンタクトホールを介して前記第2電極に電気的に接続されたビットラインを形成する段階と、
を含むことを特徴とする相変化記憶セルの製造方法。 - 前記下部層間絶縁膜を形成する前に前記半導体基板内に、または前記半導体基板上にワードラインを形成する段階と、
前記第1電極を形成する前に前記下部層間絶縁膜内に順に積層されたn型半導体及びp型半導体を具備するセルダイオードを形成する段階と、をさらに含み、
前記セルダイオードの前記n型半導体は前記ワードラインに電気的に接続されて前記第1電極は前記セルダイオードの前記p型半導体上に形成されることを特徴とする請求項13に記載の相変化記憶セルの製造方法。 - 前記不純物は、窒素(N)、炭素(C)、セレン(Se)、インジウム(In)、酸素(O)、ガリウム(Ga)、シリコン(Si)、錫(Sn)、鉛(Pb)、リン(P)、砒素(As)、アンチモン(Sb)及び硫黄(S)からなる群の少なくとも1つの元素を含み、前記不純物の含量は、0.01at%〜20at%の範囲内であることを特徴とする請求項13または14に記載の相変化記憶セルの製造方法。
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