JP2008124475A - セルダイオードを備えた不揮発性メモリ素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1導電型の第1半導体領域を有する基板と、基板上に第1半導体領域内のリセスに対向するように延びる開口部を有する電気的絶縁膜と、第1半導体領域内のリセスの側壁上に位置する第1絶縁スペーサと、開口部内に位置し、第1半導体領域のリセスの底部に電気的に接続する第1ターミナルを有するダイオードと、ダイオードの第2ターミナルに電気的に接続する抵抗変化物質領域と、を備えた集積回路メモリセルである。
【選択図】図4C
Description
12 活性領域
WL,WL2 ワードライン(第1信号線)
18 電気的絶縁膜
18a セルコンタクトホール
18aa リセス部
19,19_1a 側壁絶縁膜
21 第1型半導体
21_1 第1型高濃度半導体
21_2 第1型低濃度半導体
23 第2型半導体
27 セルダイオード電極
28 絶縁スペーサ
31 下部電極
35 相変化物質パターン
37 上部電極
40 層間絶縁膜
45 コンタクトプラグ
50 第2信号線
L_BJT バイポーラ接合トランジスタ
D 垂直セルダイオード
BL1,BL2 ビットライン
Claims (38)
- 第1導電型の第1半導体領域を有する基板と、
前記基板上に前記第1半導体領域内のリセスに対向するように延伸した開口部を有する電気的絶縁膜と、
前記第1半導体領域内の前記リセスの側壁上に位置する第1絶縁スペーサと、
前記開口部内に位置し、前記第1半導体領域の前記リセスの底部に電気的に接続する第1ターミナルを有するダイオードと、
前記ダイオードの第2ターミナルに電気的に接続する抵抗変化物質領域と、を備えていることを特徴とする集積回路メモリセル。 - 前記抵抗変化物質領域は、相変化物質領域であることを特徴とする請求項1に記載の集積回路メモリセル。
- 前記第1半導体領域は、ワードラインであることを特徴とする請求項1に記載の集積回路メモリセル。
- 前記絶縁膜と前記第1絶縁スペーサとは、異なる物質で形成されたことを特徴とする請求項1に記載の集積回路メモリセル。
- 前記ダイオードは、前記第1半導体領域に電気的に連結された第1導電型のカソード、及び前記抵抗変化物質領域に電気的に接続する第2導電型のアノードを備えるP−N接合ダイオードであることを特徴とする請求項1に記載の集積回路メモリセル。
- 前記カソードは、前記第1半導体領域内のリセスの底部と非整流接合を形成することを特徴とする請求項5に記載の集積回路メモリセル。
- 前記開口部内に前記抵抗変化物質領域と電気的に接触する下部電極をさらに備えることを特徴とする請求項6に記載の集積回路メモリセル。
- 前記抵抗変化物質領域に電気的に接触する上部電極、及び前記上部電極に電気的に接続するビットラインをさらに備えていることを特徴とする請求項7に記載の集積回路メモリセル。
- 前記抵抗変化物質領域は、前記電気的絶縁膜の上面に配置されたことを特徴とする請求項8に記載の集積回路メモリセル。
- 前記下部電極と前記開口部の側壁との間に延伸した第2絶縁スペーサをさらに備えていることを特徴とする請求項7に記載の集積回路メモリセル。
- 前記ダイオードは、P−i−Nダイオードであることを特徴とする請求項1に記載の集積回路メモリセル。
- 前記抵抗変化物質領域上に位置し、ビットラインコンタクト開口部を有する層間絶縁膜と、
前記ビットラインコンタクト開口部内に延伸し、前記抵抗変化物質領域に電気的に接続するコンタクトプラグと、
前記コンタクトプラグに電気的に接続するビットラインと、をさらに備えていることを特徴とする請求項1に記載の集積回路メモリセル。 - 半導体基板上に配置された不純物領域の信号線と、
前記信号線を備えた基板上に形成された電気的絶縁膜と、
前記電気的絶縁膜を貫通して前記信号線の上部の一部内に延伸したセルコンタクトホールと、
前記セルコンタクトホールの側壁に露出された前記信号線上に形成された側壁絶縁膜と、
前記セルコンタクトホール内に配置された垂直セルダイオードと、を備えていることを特徴とする相変化メモリ素子。 - 前記側壁絶縁膜は、前記セルコンタクトホールの側壁に露出された前記電気的絶縁膜上に配置されるように延伸していることを特徴とする請求項13に記載の相変化メモリ素子。
- 前記側壁絶縁膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜またはシリコン酸窒化膜であることを特徴とする請求項14に記載の相変化メモリ素子。
- 前記側壁絶縁膜は、熱酸化膜であることを特徴とする請求項13に記載の相変化メモリ素子。
- 前記信号線は、第1型不純物領域であり、
前記垂直セルダイオードは、順次に積層された第1型半導体と第2型半導体とを備えていることを特徴とする請求項13に記載の相変化メモリ素子。 - 前記第1型半導体は、順次に積層された第1型高濃度半導体と第1型低濃度半導体とを備えることを特徴とする請求項17に記載の相変化メモリ素子。
- 第1型不純物領域は、n型不純物領域であり、第1型半導体は、n型半導体であり、第2型半導体は、p型半導体であることを特徴とする請求項17に記載の相変化メモリ素子。
- 前記垂直セルダイオードは、前記セルコンタクトホールの下部領域内に配置され、
前記セルコンタクトホールの上部領域内に前記垂直セルダイオードと電気的に接続する下部電極をさらに備えていることを特徴とする請求項13に記載の相変化メモリ素子。 - 前記セルコンタクトホールの上部領域の側壁上に形成されて、前記下部電極を取り囲む絶縁スペーサをさらに備えていることを特徴とする請求項20に記載の相変化メモリ素子。
- 前記電気的絶縁膜上に前記下部電極を覆う相変化物質パターンと、前記相変化物質パターン上に配置された上部電極とをさらに備えていることを特徴とする請求項20に記載の相変化メモリ素子。
- 半導体基板上に不純物領域の信号線を形成し、
前記信号線を含む前記基板上に電気的絶縁膜を形成し、
前記電気的絶縁膜を貫通して前記信号線の上部の一部内に延伸したセルコンタクトホールを形成し、
前記セルコンタクトホールの側壁に露出された前記信号線上に側壁絶縁膜を形成し、
前記側壁絶縁膜が形成された前記セルコンタクトホール内に垂直セルダイオードを形成することを含むことを特徴とする相変化メモリ素子の製造方法。 - 前記側壁絶縁膜を、前記セルコンタクトホールの側壁に露出された前記信号線及び前記電気的絶縁膜上に形成することを特徴とする請求項23に記載の相変化メモリ素子の製造方法。
- 前記側壁絶縁膜を、前記セルコンタクトホールが形成された基板上に絶縁膜を積層し、前記積層された絶縁膜を異方性エッチングして形成することを特徴とする請求項24に記載の相変化メモリ素子の製造方法。
- 前記側壁絶縁膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜またはシリコン酸窒化膜であることを特徴とする請求項23に記載の相変化メモリ素子の製造方法。
- 前記側壁絶縁膜を、前記セルコンタクトホール内に露出された前記信号線を熱酸化して熱酸化膜を形成し、前記熱酸化膜を異方性エッチングして形成することを特徴とする請求項23に記載の相変化メモリ素子の製造方法。
- 前記信号線は、第1型不純物をドーピングして形成された第1型不純物領域であり、
前記垂直セルダイオードを形成することは、前記側壁絶縁膜が形成されたセルコンタクトホール内に半導体層を形成した後、前記半導体層の下部領域に第1型不純物をドーピングして第1型半導体を形成し、前記半導体層の上部領域に第2型不純物をドーピングして第2型半導体を形成することを含むことを特徴とする請求項23に記載の相変化メモリ素子の製造方法。 - 前記第1型半導体を形成することは、順次に積層された第1型高濃度半導体と第1型低濃度半導体とを形成することを含むことを特徴とする請求項28に記載の相変化メモリ素子の製造方法。
- 第1型不純物は、n型不純物であり、第2型不純物は、p型不純物であることを特徴とする請求項28に記載の相変化メモリ素子の製造方法。
- 前記垂直セルダイオードは、前記セルコンタクトホールの下部領域内に形成され、
前記セルコンタクトホールの上部領域内に前記垂直セルダイオードと電気的に接続する下部電極を形成することをさらに含むことを特徴とする請求項23に記載の相変化メモリ素子の製造方法。 - 前記下部電極を形成する前に、前記セルコンタクトホールの上部領域の側壁上に絶縁スペーサを形成することをさらに含み、
前記下部電極を、前記絶縁スペーサによって取り囲まれた前記セルコンタクトホールの上部領域内に形成することを特徴とする請求項31に記載の相変化メモリ素子の製造方法。 - 前記電気的絶縁膜上に前記下部電極を覆う相変化物質パターンを形成し、
前記相変化物質パターン上に上部電極を形成することをさらに含むことを特徴とする請求項31に記載の相変化メモリ素子の製造方法。 - 半導体基板上に配置された第1型不純物領域の信号線と、
前記信号線を備える基板上に形成された電気的絶縁膜と、
前記電気的絶縁膜を貫通して前記信号線の上部の一部内に延伸したセルコンタクトホールと、
前記セルコンタクトホールの側壁に露出された前記信号線上に形成された側壁絶縁膜と、
前記側壁絶縁膜が形成された前記セルコンタクトホールの下部領域内に配置された、順次に積層された第1型高濃度半導体、第1型低濃度半導体及び第2型半導体を備える垂直セルダイオードと、
前記セルコンタクトホールの上部領域内に配置され、前記垂直セルダイオードと電気的に接続する下部電極と、
前記電気的絶縁膜上に前記下部電極を覆う相変化物質パターンと、
前記相変化物質パターン上に配置された上部電極と、を備えていることを特徴とする相変化メモリ素子。 - 前記側壁絶縁膜は、前記セルコンタクトホールの側壁に露出された前記電気的絶縁膜上に配置されるように延伸していることを特徴とする請求項34に記載の相変化メモリ素子。
- 前記側壁絶縁膜は、熱酸化膜であることを特徴とする請求項34に記載の相変化メモリ素子。
- 第1型不純物領域は、n型不純物領域であり、第1型高濃度半導体は、n型高濃度半導体であり、第1型低濃度半導体は、n型低濃度半導体であり、第2型半導体は、p型半導体であることを特徴とする請求項34に記載の相変化メモリ素子。
- 前記セルコンタクトホールの上部領域の側壁上に形成されて前記下部電極を取り囲む絶縁スペーサをさらに備えていることを特徴とする請求項34に記載の相変化メモリ素子。
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