KR100709455B1 - 불휘발성 강유전체 메모리 장치 및 그 형성 방법 - Google Patents

불휘발성 강유전체 메모리 장치 및 그 형성 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100709455B1
KR100709455B1 KR1020060015662A KR20060015662A KR100709455B1 KR 100709455 B1 KR100709455 B1 KR 100709455B1 KR 1020060015662 A KR1020060015662 A KR 1020060015662A KR 20060015662 A KR20060015662 A KR 20060015662A KR 100709455 B1 KR100709455 B1 KR 100709455B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nonvolatile ferroelectric
storage nodes
memory device
nonvolatile
ferroelectric memory
Prior art date
Application number
KR1020060015662A
Other languages
English (en)
Inventor
강희복
Original Assignee
주식회사 하이닉스반도체
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 하이닉스반도체 filed Critical 주식회사 하이닉스반도체
Priority to KR1020060015662A priority Critical patent/KR100709455B1/ko
Priority to US11/525,136 priority patent/US7842990B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100709455B1 publication Critical patent/KR100709455B1/ko
Priority to US12/905,706 priority patent/US8129200B2/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47JKITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J37/00Baking; Roasting; Grilling; Frying
    • A47J37/04Roasting apparatus with movably-mounted food supports or with movable heating implements; Spits
    • A47J37/049Details of the food supports not specially adapted to one of the preceding types of food supports
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47JKITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J37/00Baking; Roasting; Grilling; Frying
    • A47J37/06Roasters; Grills; Sandwich grills
    • A47J37/07Roasting devices for outdoor use; Barbecues
    • A47J37/0745Roasting devices for outdoor use; Barbecues with motor-driven food supports
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47JKITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J37/00Baking; Roasting; Grilling; Frying
    • A47J37/06Roasters; Grills; Sandwich grills
    • A47J37/07Roasting devices for outdoor use; Barbecues
    • A47J37/0754Roasting devices for outdoor use; Barbecues with blowers providing forced air circulation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47JKITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J37/00Baking; Roasting; Grilling; Frying
    • A47J37/06Roasters; Grills; Sandwich grills
    • A47J37/07Roasting devices for outdoor use; Barbecues
    • A47J37/0786Accessories

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

본 발명은 불휘발성 강유전체 메모리 장치 및 그 형성 방법에 관한 것으로서, 특히, 불휘발성 강유전체 메모리를 멀티-스플리트(Multi-Split) 트랜치 커패시터로 구현하고 커패시터의 공정 구조를 개선하여 트랜치 커패시터의 면적을 최소화시킬 수 있도록 하는 기술을 개시한다. 이러한 본 발명은 복수개의 불휘발성 강유전체 커패시터와 복수개의 스위칭 소자를 포함하는 단위 셀 어레이 블록을 포함하고, 복수개의 불휘발성 강유전체 커패시터는 복수개의 스위칭 소자의 상측에 구비되어 각각의 콘택노드를 통해 복수개의 스위칭 소자와 연결되는 복수개의 저장 노드와, 복수개의 저장 노드의 상부에 형성된 강유전체층, 및 강유전체층의 상부에 형성된 플레이트 라인을 포함하되, 하나의 단위 셀 어레이 블록에서 복수개의 불휘발성 강유전체 커패시터는 플레이트 라인과 강유전체층을 공유하고, 복수개의 저장 노드가 상호 분리된다.

Description

불휘발성 강유전체 메모리 장치 및 그 형성 방법{Non-volatile ferroelectric memory device and method for manufacturing the same}
도 1은 종래의 불휘발성 강유전체 메모리 장치에 관한 회로도.
도 2는 도 1의 셀 어레이 블록의 커패시터에 관한 평면도 및 단면도.
도 3은 본 발명의 불휘발성 강유전체 메모리 장치에 관한 회로도.
도 4는 도 3의 불휘발성 강유전체 메모리 장치에 관한 평면도 및 단면도.
도 5 내지 도 10은 본 발명에 따른 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 형성 방법에 관한 공정 순서를 나타낸 도면.
도 11은 본 발명에 따른 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 다른 실시예.
도 12는 도 11의 불휘발성 강유전체 메모리 장치에 관한 평면도.
도 13은 본 발명에 따른 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 또 다른 실시예.
본 발명은 불휘발성 강유전체 메모리 장치 및 그 형성 방법에 관한 것으로서, 특히, 불휘발성 강유전체 메모리를 멀티-스플리트(Multi-Split) 트랜치 커패시터로 구현하고 커패시터의 공정 구조를 개선하여 트랜치 커패시터의 면적을 최소화 시킬 수 있도록 하는 기술이다.
일반적으로 불휘발성 강유전체 메모리 즉, FeRAM(Ferroelectric Random Access Memory)은 디램(DRAM;Dynamic Random Access Memory) 정도의 데이터 처리 속도를 갖고, 전원의 오프시에도 데이타가 보존되는 특성 때문에 차세대 기억 소자로 주목받고 있다.
이러한 FeRAM은 디램과 거의 유사한 구조를 갖는 기억소자로써 커패시터의 재료로 강유전체를 사용하여 강유전체의 특성인 높은 잔류 분극을 이용한 것이다. 이와 같은 잔류 분극 특성으로 인하여 전계를 제거하더라도 데이터가 지워지지 않는다.
상술된 FeRAM에 관한 기술내용은 본 발명과 동일 발명자에 의해 출원된 대한민국 특허 출원 제 2001-57275호에 개시된 바 있다. 따라서, FeRAM에 관한 기본적인 구성 및 그 동작에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
최근에는 FeRAM의 커패시터 형성 방법으로 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 기술이 발전하면서 커패시터의 3차원 구조의 기술 개발이 빠르게 진행되고 있다. 또한, 셀의 사이즈가 작아지고 셀 어레이 용량을 증가시키기 위해 3차원 강유전체 커패시터를 이용한 강유전체 셀 구조의 개발이 필요하게 된다.
또한, 3차원 커패시터의 구조로써 트랜치 식각(Tench Etch) 구조를 이용한 3차원 트랜치 커패시터가 일반적으로 많이 연구되고 있는 추세이다.
도 1은 종래의 불휘발성 강유전체 메모리 장치에 관한 상세 회로도이다.
종래의 불휘발성 강유전체 메모리 장치는 센스앰프 S/A를 기준으로 하여 센스앰프 S/A의 상부에 배치된 상부 셀 어레이 블록 TCA과, 센스앰프 S/A의 하부에 배치된 하부 셀 어레이 블록 BCA을 포함한다.
여기서, 상부 셀 어레이 블록 TCA과, 하부 셀 어레이 블록 BCA은 각각 복수개의 단위 셀 C을 포함한다.
각각의 단위 셀 C은 워드라인 WL의 상태에 따라 스위칭 동작하여 비트라인 BL과 불휘발성 강유전체 커패시터 FC를 연결시키는 하나의 스위칭 소자 T와, 스위칭 소자 T의 일단과 플레이트 라인 PL 사이에 연결된 하나의 불휘발성 강유전체 커패시터 FC를 구비한다. 여기서, 종래의 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 스위칭 소자 T는 게이트 제어 신호에 의해 스위칭 동작이 제어되는 NMOS트랜지스터를 주로 사용한다.
즉, 스위칭 트랜지스터 T의 한쪽 드레인 단자는 비트라인 BL과 연결되고 다른 쪽 소스 단자는 불휘발성 강유전체 커패시터 FC의 한쪽 전극, 즉, 라이트된 차지가 저장되는 저장 노드(Storage Node) SN와 연결된다. 그리고, 불휘발성 강유전체 커패시터 FC의 또 다른 한쪽 단자는 플레이트 전압이 인가되는 플레이트 단자 PL에 연결된다.
또한, 래치형 센스앰프 S/A의 양쪽 출력단은 각각 비트라인 BL,/BL과 연결된다. 이에 따라, 워드라인 WL0이 활성화되어 비트라인 BL에 셀 데이터가 전달될 경우 비트라인 /BL은 레퍼런스 전압(REF)을 공급하게 된다. 반면에, 워드라인 WL1이 활성화되어 비트라인 /BL에 셀 데이터가 전달될 경우 비트라인 BL은 레퍼런스 전압 (REF)을 공급하게 된다. 그리고, 센스앰프 S/A는 글로벌 비트라인 GBL,GBLB을 통해 데이터 버퍼(미도시)와 데이터를 상호 교환한다.
도 2는 도 1의 셀 어레이 블록(TCA,BCA)의 트랜치 커패시터를 A-A' 방향으로 자른 단면도이다.
종래의 불휘발성 강유전체 커패시터 FC는 평면 구조상에서 최외곽으로 "ㅁ"자 형태의 저장 노드 SN이 형성된다. 그리고, 저장 노드 SN의 안쪽 방향으로 저장 노드 SN 보다 더 작은 수직/수평 길이를 갖는 "ㅁ" 자 형태의 강유전체층 FL이 형성된다. 또한, 강유전체층 FL의 안쪽 방향으로 강유전체층 FL 보다 더 작은 수직/수평 길이를 갖는 "ㅁ"자 형태의 플레이트 라인 PL이 형성된다.
그리고, 각각의 단위 불휘발성 강유전체 커패시터 FC는 일정 간격을 가지며 수직 및 수평 방향으로 복수개 구비된다.
이러한 구성을 갖는 불휘발성 강유전체 커패시터 FC의 형성 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 반도체 기판상에 워드라인 WL 및 비트라인 BL을 포함하는 스위칭 소자 T를 형성한다. 그리고, 워드라인 WL 및 비트라인 BL의 상측에 콘택노드 CN를 통해 스위칭 소자 T와 연결되는 불휘발성 강유전체 커패시터 FC의 버텀 전극인 저장 노드 SN를 형성한다. 여기서, 각각의 콘택 노드 CN와 연결되는 저장 노드 SN는 단면 구조상에서 "∪"자 형태의 구조를 갖는다. 그리고, 하나의 콘택노드 CN 당 하나의 트랜치가 형성되는 구조를 갖는다. 이후에, 저장 노드 SN의 상부에 강유전체층 FL을 형성한 후, 강유전체층 FL의 상부에 플레이트 라인 PL을 형성한다.
이러한 종래의 트랜치 커패시터의 구조를 풀(Full)-트랜치 커패시터로 정의한다. 그리고, 종래의 3차원 트랜치(Trench) 커패시터의 최소 레이아웃 면적은 2×(버텀 전극막 SN의 두께+강유전체막 FL의 두께+탑 전극막 PL의 두께)에 의해 결정된다. 또한, 종래의 트랜치 커패시터는 하나의 스위칭 트랜지스터 T 당 하나의 트랜치가 형성되는 구조를 갖는다.
그런데, 일반적인 셀의 사이즈는 이러한 트랜치의 크기에 따라 결정되는데, 트랜치의 크기가 크거나 트랜치의 개수가 많을 경우 커패시터의 면적이 증가하여 전체적인 칩 사이즈를 줄이는데 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 불휘발성 강유전체 메모리를 멀티-스플리트(Multi-Split) 트랜치 커패시터로 구현하고 커패시터의 공정 구조를 개선하여 트랜치 커패시터의 면적을 최소화시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 불휘발성 강유전체 메모리 장치는, 복수개의 불휘발성 강유전체 커패시터와 복수개의 스위칭 소자를 포함하는 단위 셀 어레이 블록을 포함하고, 복수개의 불휘발성 강유전체 커패시터는 복수개의 스위칭 소자의 상측에 구비되어 각각의 콘택노드를 통해 복수개의 스위칭 소자와 연결되는 복수개의 저장 노드와, 복수개의 저장 노드의 상부에 형성된 강유전체층, 및 강유전체층의 상부에 형성된 플레이트 라인을 포함하되, 하나의 단위 셀 어레이 블록에 서 복수개의 불휘발성 강유전체 커패시터는 플레이트 라인과 강유전체층을 공유하고, 복수개의 저장 노드가 상호 분리됨을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 형성 방법은, 복수개의 불휘발성 강유전체 커패시터와 복수개의 스위칭 소자를 포함하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 형성 방법에 있어서, 반도체 기판상에 워드라인, 비트라인 및 콘택노드를 포함하는 복수개의 스위칭 소자를 형성하는 단계; 복수개의 스위칭 소자의 상측에 제 1절연막을 형성하고, 제 1절연막을 선택적으로 식각하여 트랜치 영역을 형성하는 단계; 제 1절연막을 포함하는 구조물의 전면에 콘택 노드와 연결되는 복수개의 저장 노드를 형성하되, 복수개의 불휘발성 강유전체 커패시터의 저장 노드가 상호 분리되도록 형성하는 단계; 및 복수개의 저장 노드를 포함하는 구조물의 전면에 강유전체층을 형성하고, 강유전체층의 상부 전면에 플레이트 라인을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명의 불휘발성 강유전체 메모리 장치에 관한 회로도이다.
본 발명은 센스앰프 S/A를 기준으로 하여 센스앰프 S/A의 상부에 배치된 상부 셀 어레이 블록 TCA과, 센스앰프 S/A의 하부에 배치된 하부 셀 어레이 블록 BCA을 포함한다.
그리고, 상부 셀 어레이 블록 TCA과, 하부 셀 어레이 블록 BCA은 각각 복수개의 단위 셀 C을 포함한다. 이때, 본 발명에서는 각각의 셀 어레이 블록이 4-스 플리트(Split) 트랜치 커패시터 구조의 단위 셀 C을 포함하는 것을 그 실시예로 설명한다.
여기서, 상부 셀 어레이 블록 TCA은 센스앰프를 기준으로 일측에 구비된 셀 어레이 블록을 의미하고, 하부 셀 어레이 블록 BCA은 센스앰프를 기준으로 타측에 구비된 셀 어레이 블록을 의미한다. 본 발명에서는 그 설명의 편의를 위해 동일한 평면 구조상에서 센스앰프의 상측에 구비된 셀 어레이 블록을 상부 셀 어레이 블록 TCA이라 지칭하고, 센스앰프의 하측에 구비된 셀 어레이 블록을 하부 셀 어레이 블록 BCA이라 지칭한다.
각각의 단위 셀 C은 워드라인 WL의 상태에 따라 스위칭 동작하여 비트라인 BL과 불휘발성 강유전체 커패시터 FC를 연결시키는 하나의 스위칭 소자 T와, 스위칭 소자 T의 일단과 플레이트 라인 PL 사이에 연결된 하나의 불휘발성 강유전체 커패시터 FC를 구비한다. 여기서, 종래의 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 스위칭 소자 T는 게이트 제어 신호에 의해 스위칭 동작이 제어되는 NMOS트랜지스터를 주로 사용한다.
즉, 스위칭 트랜지스터 T의 한쪽 드레인 단자는 비트라인 BL과 연결되고 다른 쪽 소스 단자는 불휘발성 강유전체 커패시터 FC의 한쪽 전극, 즉, 라이트된 차지가 저장되는 저장 노드(Storage Node) SN와 연결된다. 그리고, 불휘발성 강유전체 커패시터 FC의 또 다른 한쪽 단자는 플레이트 전압이 인가되는 플레이트 라인 PL에 연결된다.
또한, 래치형 센스앰프 S/A의 양쪽 출력단은 각각 비트라인 BL,/BL과 연결된 다. 이에 따라, 워드라인 WL0이 활성화되어 비트라인 BL에 셀 데이터가 전달될 경우 비트라인 /BL은 레퍼런스 전압(REF)을 공급하게 된다. 반면에, 워드라인 WL1이 활성화되어 비트라인 /BL에 셀 데이터가 전달될 경우 비트라인 BL은 레퍼런스 전압(REF)을 공급하게 된다. 그리고, 센스앰프 S/A는 글로벌 비트라인 GBL,GBLB을 통해 데이터 버퍼(미도시)와 데이터를 상호 교환한다.
도 4는 도 3의 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 상부 셀 어레이 블록 TCA을 B-B' 방향으로 자른 단면도이다.
본 발명의 불휘발성 강유전체 커패시터 FC1,FC2는 평면 구조상에서 최외곽으로 저장 노드 SN가 형성된다. 각각의 저장 노드 SN는 불휘발성 강유전체 커패시터 FC1와 이웃하는 불휘발성 강유전체 커패시터 FC2에 각각 구비되어, 절연막(110)을 기준으로 "ㄱ"자 형태의 대칭 구조를 갖는다.
그리고, 불휘발성 강유전체 커패시터 FC3,FC4는 평면 구조상에서 최외곽으로 저장 노드 SN가 형성된다. 각각의 저장 노드 SN는 불휘발성 강유전체 커패시터 FC3와 이웃하는 불휘발성 강유전체 커패시터 FC4에 각각 구비되어, 절연막(110)을 기준으로 "ㄴ"자 형태의 대칭 구조를 갖는다.
또한, 저장 노드 SN의 안쪽에서 수직 방향으로 연장된 길이를 갖는 "ㅁ" 자 형태의 강유전체층 FL이 형성되고, 강유전체층 FL은 하나의 상부 셀 어레이 블록 TCA에 포함된 이웃하는 4개의 불휘발성 강유전체 커패시터 FC1~FC4와 공통 연결된다.
또한, 강유전체층 FL의 안쪽 방향으로 강유전체층 FL 보다 더 작은 수직/수 평 길이를 갖는 "ㅁ"자 형태의 플레이트 라인 PL이 형성된다. 여기서, 플레이트 라인 PL은 하나의 상부 셀 어레이 블록 TCA에 포함된 이웃하는 4개의 불휘발성 강유전체 커패시터 FC1~FC4와 공통 연결된다.
그리고, 각각의 단위 불휘발성 강유전체 커패시터 FC는 일정 간격을 가지며 수직 및 수평 방향으로 복수개 구비된다. 이때, 이웃하는 2개의 단위 불휘발성 강유전체 커패시터 FC1,FC2의 저장 노드 SN는 절연막(110)을 통해 상호 분리된다. 그리고, 이웃하는 2개의 단위 불휘발성 강유전체 커패시터 FC3,FC4의 저장 노드 SN는 절연막(110)을 통해 상호 분리된다. 또한, 불휘발성 강유전체 커패시터 FC1,FC2와 불휘발성 강유전체 커패시터 FC3,FC4의 저장 노드 SN는 절연막(120)을 통해 상호 분리된다.
이에 따라, 상부 셀 어레이 블록 TCA과, 하부 셀 어레이 블록 BCA 각각은 플레이트 라인 PL과 강유전체층 FL이 공통 연결되고, 저장 노드 SN가 절연막(110,120)을 통해 분리되어 상호 절연된다. 그리고, 이러한 본 발명의 트랜치 커패시터의 구조를 스플리트(Split)-트랜치 커패시터로 정의한다.
도 5 내지 도 10은 본 발명에 따른 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 형성 방법에 관한 공정 순서를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 반도체 기판상에 워드라인 WL 및 비트라인 BL을 포함하는 스위칭 소자 T와, 스위칭 소자 T와 불휘발성 강유전체 커패시터 FC를 연결하는 콘택노드 CN를 형성한다.
즉, NMOS트랜지스터로 이루어진 스위칭 소자 T와 트랜치 커패시터의 버텀 전 극을 연결하기 위한 플러그(Plug) 공정을 수행하게 된다. 여기서, 플러그 공정은 소자 분리층, 게이트, 게이트 스페이서, 층간절연막, 비트라인 등을 통상적인 반도체 메모리 소자의 제조 공정을 통해 형성한 것이다.
이후에, 도 6에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자 T의 상측에 트랜치 커패시터를 형성하기 위한 절연막(100)을 형성한다. 그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 절연막(100)을 포토 및 식각 공정을 실시하여 선택적으로 제거하고, 비트라인 BL의 상측에 형성된 절연막(100_1)만 남도록 절연막(100)을 패터닝함으로써 소정 깊이를 갖는 트랜치 영역을 형성한다.
이어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 절연막(100_1)을 포함한 구조물의 전면에 저장 노드 SN를 증착하여, 워드라인 WL 및 비트라인 BL의 상측에 콘택노드 CN를 통해 스위칭 소자 T와 연결되는 불휘발성 강유전체 커패시터 FC의 버텀 전극인 저장 노드 SN를 형성한다. 그리고, 다마신(Damascene) 공정 또는 에치백(Etch back) 공정을 이용하여 이웃하는 저장 노드 SN1,SN2가 서로 분리될 수 있도록 식각한다. 또한, 평탄화 공정을 수행하여 절연막(100_1) 상부 표면이 노출되도록 한다.
여기서, 저장 노드 SN1,SN2는 하나의 콘택노드 당 하나의 저장 노드 SN가 연결되며, 하나의 저장 노드 SN는 단면 구조상에서 "L"자 형태를 갖는다. 이에 따라, 하나의 콘택 노드 당 하나의 트랜치를 갖는 종래 기술에 비해, 본 발명은 2개의 콘택 노드 당 하나의 트랜치 영역이 형성되어 종래 기술에 비해 트랜치에 의해 소요되는 면적을 반으로 줄일 수 있게 된다.
다음에, 도 9에 도시된 바와 같이, 저장 노드 SN의 상부 전면에 트랜치 커패 시터의 강유전체막을 형성하기 위한 강유전체층 FL을 일정 두께로 형성한다. 이때, 이웃하는 4개의 불휘발성 강유전체 커패시터 FC1~FC4의 강유전체층 FL은 공통 연결된다.
여기서, 이웃하는 저장 노드 SN1,SN2 사이의 영역에는 각 저장 노드 SN1,SN2 사이를 분리하기 위한 별도의 절연막(110)이 매립될 수도 있고, 각 저장 노드 SN1,SN2의 연결 간격이 작을 경우 강유전체층 FL이 그대로 홀에 매립될 수도 있다.
이에 따라, 이웃하는 불휘발성 강유전체 커패시터 FC1~FC4의 저장 노드 SN1,SN2는 절연막(110,120)을 통해 상호 분리된다. 즉, 각각의 콘택 노드 CN와 연결되는 저장 노드 SN1,SN2는 단면 구조상에서 절연막(110)을 기준으로 "L"자 형태의 대칭 구조를 갖게 된다.
이어서, 도 10에 도시된 바와 같이, 강유전체층 FL을 포함한 구조물의 전면에 트랜치 커패시터의 탑 전극인 플레이트 라인 PL을 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition), 또는 원자층증착방식(Atomic Layer Deposition)을 이용해서 증착한다. 그리고, 화학기계연마 또는 에치백(Etch Back) 공정을 플레이트 라인 PL을 식각한다.
이때, 이웃하는 4개의 불휘발성 강유전체 커패시터 FC1~FC4의 플레이트 라인 PL은 공통 연결된다. 그리고, 플레이트 라인 PL은 하나의 로오(Row) 영역에서 공통 연결되는 것이 바람직하다.
도 11은 본 발명에 따른 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 다른 실시예이다.
본 발명은 센스앰프 S/A를 기준으로 하여 센스앰프 S/A의 상부에 배치된 상 부 셀 어레이 블록 TCA과, 센스앰프 S/A의 하부에 배치된 하부 셀 어레이 블록 BCA을 포함한다.
여기서, 상부 셀 어레이 블록 TCA과, 하부 셀 어레이 블록 BCA은 각각 복수개의 단위 셀 C을 포함한다. 이때, 도 11의 실시예에서는 각각의 셀 어레이 블록이 8-스플리트(Split) 트랜치 커패시터 구조의 단위 셀 C을 포함하는 것이 도 3과 상이하다.
이러한 8-스플리트(Split) 트랜치 커패시터 구조의 단위 셀 C을 포함하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 평면 구조는 도 12에 도시된 바와 같다. 즉, 하나의 상부 셀 어레이 블록 TCA은 절연막(110,120)을 통해 분리된 8개의 저장 노드 SN를 통해 각 단위 셀 C이 분리된다.
여기서, 8개의 저장 노드 SN는 평면 구조상에서 이웃하는 불휘발성 강유전체 커패시터에 각각 구비되어 좌우 상하 방향으로 "1"자 형태의 대칭 구조를 갖는다. 그리고, 하나의 상부 셀 어레이 블록 TCA은 플레이트 라인 PL과 강유전체층 FL이 공통 연결된다.
한편, 도 13은 본 발명에 따른 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 또 다른 실시예이다. 본 발명의 불휘발성 강유전체 메모리 장치는 상부 셀 어레이 블록 TCA과, 하부 셀 어레이 블록 BCA이 각각 복수개의 단위 셀 C을 포함한다. 이때, 도 13의 실시예에서는 각각의 셀 어레이 블록이 멀티-스플리트(Multi-Split) 트랜치 커패시터 구조의 단위 셀 C을 포함하는 것이 도 3의 구성과 상이하다.
이러한 경우 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 평면 구조상에서 하나의 셀 어레이 블록은 절연막을 통해 분리된 복수개의 멀티-스플리트 트랜치 커패시터를 포함하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 불휘발성 강유전체 메모리를 멀티-스플리트(Multi-Split) 트랜치 커패시터로 구현하고 커패시터의 공정 구조를 개선하여 트랜치 커패시터의 면적을 최소화시킬 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (25)

  1. 복수개의 불휘발성 강유전체 커패시터와 복수개의 스위칭 소자를 포함하는 단위 셀 어레이 블록을 포함하고,
    상기 복수개의 불휘발성 강유전체 커패시터는
    상기 복수개의 스위칭 소자의 상측에 구비되어 각각의 콘택노드를 통해 상기 복수개의 스위칭 소자와 연결되는 복수개의 저장 노드;
    상기 복수개의 저장 노드의 상부에 형성된 강유전체층; 및
    상기 강유전체층의 상부에 형성된 플레이트 라인을 포함하되,
    하나의 상기 단위 셀 어레이 블록에서 상기 복수개의 불휘발성 강유전체 커패시터는 상기 플레이트 라인과 상기 강유전체층을 공유하고, 상기 복수개의 저장 노드가 상호 분리됨을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 복수개의 저장 노드는 상기 하나의 단위 셀 어레이 블록에 포함된 단위 셀의 개수와 동일한 개수로 분리됨을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 복수개의 저장 노드는 절연막에 의해 상호 분리됨을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 복수개의 저장 노드는 상기 강유전체층에 의해 상호 분리됨을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 복수개의 저장 노드는 평면 구조상에서 이웃하는 불휘발성 강유전체 커패시터에 각각 구비되어 "ㄱ"자 형태의 대칭 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 복수개의 저장 노드는 평면 구조상에서 각각의 불휘발성 강유전체 커패시터의 외곽 에지 부분에 형성됨을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 복수개의 저장 노드는 평면 구조상에서 이웃하는 불휘발성 강유전체 커패시터에 각각 구비되어 좌우 상하 방향으로 "1"자 형태의 대칭 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 복수개의 저장 노드는 스위칭 소자당 하나의 저장 노드가 구분되어 연결됨을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 강유전체층은 평면 구조상에서 상기 복수개의 저장 노드의 안쪽에 형성되어 수직 방향으로 연장된 길이를 가지며 "ㅁ" 형태의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 플레이트 라인은 평면 구조상에서 상기 강유전체층의 안쪽에 형성되며 "ㅁ" 형태의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 복수개의 불휘발성 강유전체 커패시터는 평면 구조상에서 수직 및 수평 방향으로 복수개 구비되며 절연막에 의해 각각 분리되는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 복수개의 저장 노드는 스위칭 소자당 하나의 저장 노드가 연결되며, 단면 구조상에서 "ㄴ"자 형태의 대칭 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치.
  13. 복수개의 불휘발성 강유전체 커패시터와 복수개의 스위칭 소자를 포함하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 형성 방법에 있어서,
    반도체 기판상에 워드라인, 비트라인 및 콘택노드를 포함하는 복수개의 스위칭 소자를 형성하는 단계;
    상기 복수개의 스위칭 소자의 상측에 제 1절연막을 형성하고, 상기 제 1절연막을 선택적으로 식각하여 트랜치 영역을 형성하는 단계;
    상기 제 1절연막을 포함하는 구조물의 전면에 상기 콘택 노드와 연결되는 복수개의 저장 노드를 형성하되, 상기 복수개의 불휘발성 강유전체 커패시터의 저장 노드가 상호 분리되도록 형성하는 단계; 및
    상기 복수개의 저장 노드를 포함하는 구조물의 전면에 강유전체층을 형성하고, 상기 강유전체층의 상부 전면에 플레이트 라인을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 형성 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 강유전체층과 상기 플레이트 라인은 동일한 로오 영역상에 형성된 상기 복수개의 불휘발성 강유전체 커패시터에 의해 공유됨을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 형성 방법.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 복수개의 저장 노드는 평면 구조상에서 이웃하는 불휘발성 강유전체 커패시터에 각각 구비되어 "ㄱ"자 형태의 대칭 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 형성 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 복수개의 저장 노드는 평면 구조상에서 각각의 불휘발성 강유전체 커패시터의 외곽 에지 부분에 형성됨을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 형성 방법.
  17. 제 13항에 있어서, 상기 복수개의 저장 노드는 평면 구조상에서 이웃하는 불 휘발성 강유전체 커패시터에 각각 구비되어 좌우 상하 방향으로 "1"자 형태의 대칭 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 형성 방법.
  18. 제 13항에 있어서, 상기 콘택 노드와 연결되는 저장 노드는 단면 구조상에서 "L"자 형태의 대칭 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 형성 방법.
  19. 제 13항에 있어서, 상기 복수개의 저장 노드는 제 2절연막에 의해 상호 분리됨을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 형성 방법.
  20. 제 13항에 있어서, 상기 복수개의 저장 노드는 상기 강유전체층에 의해 상호 분리됨을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 형성 방법.
  21. 제 13항에 있어서, 상기 복수개의 저장 노드는 다마신 공정에 의해 상호 분리됨을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 형성 방법.
  22. 제 13항에 있어서, 상기 저장 노드는 에치백 공정에 의해 상호 분리됨을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 형성 방법.
  23. 제 13항에 있어서, 상기 강유전체층은 평면 구조상에서 상기 복수개의 저장 노드의 안쪽에 형성되어 수직 방향으로 연장된 길이를 가지며 "ㅁ" 형태의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 형성 방법.
  24. 제 13항에 있어서, 상기 플레이트 라인은 평면 구조상에서 상기 강유전체층의 안쪽에 형성되며 "ㅁ" 형태의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 형성 방법.
  25. 제 13항에 있어서, 상기 복수개의 불휘발성 강유전체 커패시터는 평면 구조상에서 수직 및 수평 방향으로 복수개 구비되며 상기 제 1절연막에 의해 각각 분리되는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 형성 방법.
KR1020060015662A 2006-02-17 2006-02-17 불휘발성 강유전체 메모리 장치 및 그 형성 방법 KR100709455B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060015662A KR100709455B1 (ko) 2006-02-17 2006-02-17 불휘발성 강유전체 메모리 장치 및 그 형성 방법
US11/525,136 US7842990B2 (en) 2006-02-17 2006-09-22 Nonvolatile ferroelectric memory device including trench capacitor
US12/905,706 US8129200B2 (en) 2006-02-17 2010-10-15 Nonvolatile ferroelectric memory device and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060015662A KR100709455B1 (ko) 2006-02-17 2006-02-17 불휘발성 강유전체 메모리 장치 및 그 형성 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100709455B1 true KR100709455B1 (ko) 2007-04-18

Family

ID=38181822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060015662A KR100709455B1 (ko) 2006-02-17 2006-02-17 불휘발성 강유전체 메모리 장치 및 그 형성 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100709455B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010010654A (ko) * 1999-07-21 2001-02-15 김영환 불휘발성 강유전체 메모리 장치
KR20030064136A (ko) * 2002-01-26 2003-07-31 주식회사 하이닉스반도체 불휘발성 강유전체 메모리 장치 및 그 구동방법
KR20040050181A (ko) * 2002-12-09 2004-06-16 주식회사 하이닉스반도체 불휘발성 강유전체 메모리 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010010654A (ko) * 1999-07-21 2001-02-15 김영환 불휘발성 강유전체 메모리 장치
KR20030064136A (ko) * 2002-01-26 2003-07-31 주식회사 하이닉스반도체 불휘발성 강유전체 메모리 장치 및 그 구동방법
KR20040050181A (ko) * 2002-12-09 2004-06-16 주식회사 하이닉스반도체 불휘발성 강유전체 메모리 장치

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1020010010654
1020030064136
1020040050181

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7842990B2 (en) Nonvolatile ferroelectric memory device including trench capacitor
US7816717B2 (en) Semiconductor memory device
KR101842237B1 (ko) 3차원 반도체 메모리 소자 및 이를 제조하는 방법
US7297997B2 (en) Semiconductor memory device with dual storage node and fabricating and operating methods thereof
US7595262B2 (en) Manufacturing method for an integrated semiconductor structure
US8809929B2 (en) Microelectronic memory devices having flat stopper layers
JP2008085178A (ja) 半導体装置及びその製造方法
KR20120123943A (ko) 반도체 소자, 반도체 모듈, 반도체 시스템 및 반도체 소자의 제조 방법
CN105390542A (zh) 具有旁路栅极的半导体器件及其制备方法
US20120211715A1 (en) Semiconductor device including phase change material and method of manufacturing same
JP2012186424A (ja) 半導体装置の製造方法
CN112470274A (zh) 用于3D FeRAM的架构、结构、方法和存储阵列
KR100471183B1 (ko) 오프 세트 트랜지스터를 갖는 반도체 기억소자 및 그제조방법
US9812641B2 (en) Non-volatile memory device and methods for fabricating the same
CN113629054A (zh) U型晶体管阵列及其形成方法、半导体器件及其形成方法
KR100720265B1 (ko) 불휘발성 강유전체 메모리 장치 및 그 형성 방법
KR100709455B1 (ko) 불휘발성 강유전체 메모리 장치 및 그 형성 방법
US20240172411A1 (en) Transistor array and method for manufacturing same, semiconductor device and method for manufacturing same
CN112437959B (zh) 用于实现3D铁电非易失性数据储存的3D FeFET的架构、结构、方法和存储阵列
US20120236620A1 (en) Nonvolatile Memory Device and Manufacturing Method Thereof
US8129766B2 (en) Semiconductor memory device comprising shifted contact plugs
JP2010080520A (ja) 半導体記憶装置およびその製造方法
JP2014220356A (ja) 半導体装置及びその製造方法
CN113611665A (zh) 晶体管阵列及其制造方法、半导体器件及其制造方法
CN113506738A (zh) T型双沟道晶体管及制造方法、半导体器件及制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120323

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee