KR100822800B1 - 상변화 기억소자 및 그 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
상변화 물질막에 접촉하는 전극의 상부면이 닫힌 루프 형태를 나타내는 상변화 기억소자 형성 방법이 제공된다. 기판상에 서로에 대해서 식각 선택성을 나타내며 개구부를 갖는 제1절연막 및 희생막이 형성되고, 개구부의 측면에 예비 제1도전체가 형성된다. 개구부를 채우며 상기 제희생막에 대해서 식각 선택성을 나타내는 예비 제2절연막이 형성된다. 희생막이 그리고 상기 제1절연막의 상부면 위쪽으로 형성된 예비 제1도전체 및 예비 제2절연막이 제거되어, 예비 제1도전체로부터 제1도전체가 형성되고 예비 제2절연막으로부터 제2절연막이 형성된다. 제1도전체, 제1절연막 그리고 제2절연막 상에 상변화물질막과 제2도전체가 형성된다.
상변화 기억소자, 상변화 물질
Description
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상변화 기억소자를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 상변화 기억소자를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 상변화 기억소자를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 다른 상변화 기억소자를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 5 내지 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상변화 기억소자를 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 상변화 기억소자를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 상변화 기억소자를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 상변화 기억소자를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 상변화 기억소자를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 17 내지 도 20은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 상변화 기억소자를 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 21 내지 도 22는 본 발명의 또 다른 실시 예에 다른 상변화 기억소자를 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 23은 본 발명의 상변화 기억소자를 사용하는 메모리를 포함하는 데이터 처리 시스템을 개략적으로 도시한다.
본 발명은 기억소자에 관련된 것으로서, 더욱 상세하게는 상변화 물질을 이용한 기억소자 및 그 형성 방법에 관련된 것이다.
상변화 물질은 서로 구별 가능한 적어도 두 상태를 나타낼 수 있어 메모리로 사용될 수 있다. 이 상태들은 결정질 상태, 비정질 상태 그리고 이들 사이의 적어도 하나 이상의 중간 상태들을 포함한다. 비정질 상태는 결정질 상태보다 상대적으로 높은 비저항을 나타내며, 중간상태들은 비정질 상태 및 결정질 상태 사이의 비저항을 나타내기 때문에 이들 상태들은 서로 구별이 가능하다.
이 상태들 사이의 전환은 가역적으로 발생할 수 있기 때문에, 상변화 물질은 비정질 상태에서 결정질 상태로 전환될 수 있고 이후 다시 이전 상태인 비정질 상태로 전환될 수 있다. 또는 그 반대로 결정질 상태에서 비정질 상태로 전환된 후 다시 이전 상태인 결정질 상태로 전환될 수 있다. 따라서, 상변화 물질은 높은 저항 상태 및 낮은 저항 상태 사이에서 가역적으로 전환될 수 있는 프로그램가능한 저항체로 생각될 수 있다.
상변화 물질의 상태 전환은 온도 변화에 대응하여 발생할 수 있는 데, 이 온도 변화는 저항 가열에 의해서 유도될 수 있다. 저항 가열은 상변화 물질의 양단에 전기적인 신호, 예를 들어 전류를 흘려보내는 것에 의해 달성될 수 있다. 저항은 접촉 면적과 관련이 있는 데, 접촉 면적이 작을 수록 저항이 높다. 저항이 높을 수록 동일한 전류하에서 보다 효과적으로 상변화 물질을 가열할 수 있다. 따라서, 낮은 전력으로 동작하는 상변화 기억소자를 위해서는 상변화 물질과 전극 사이의 접촉 면적을 가능한 작게하는 것이 요구된다.
본 발명의 실시 예들은 접촉 면적이 감소된 상변화 기억소자 및 그 형성 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 상변화 기억소자 형성 방법은 기판상에 서로에 대해서 식각 선택성을 나타내며 개구부를 갖는 제1절연막 및 희생막을 형성하는 것; 상기 개구부의 측면에 예비 제1도전체를 형성하는 것; 상기 희생막에 대해서 식각 선택성을 나타내며 상기 개구부를 채우는 예비 제2절연막을 형성하는 것; 상 기 희생막을 그리고 상기 제1절연막의 상부면 위쪽으로 형성된 예비 제1도전체 및 예비 제2절연막을 제거하여, 상기 예비 제1도전체로부터 제1도전체를 형성하고 상기 예비 제2절연막으로부터 제2절연막을 형성하는 것; 그리고 상기 제1도전체, 상기 제1절연막 그리고 상기 제2절연막 상에 상변화 물질막과 제2도전체를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
이 실시 예에 있어서, 상기 희생막을 그리고 상기 제1절연막의 상부면 위쪽으로 형성된 예비 제1도전체 및 예비 제2절연막을 제거하는 것은: 상부면이 적어도 상기 제1절연막의 상부면이상이 되도록 상기 예비 제2절연막의 일부를 선택적으로 식각하는 것; 상기 희생막을 선택적으로 식각하는 것; 그리고 상부면이 상기 제1절연막의 상부면과 동일하도록 상기 예비 제1도전체와 선택적으로 식각된 예비 제2절연막을 평탄화식각하는 것을 포함할 수 있다.
이 실시 예에 있어서, 상기 예비 제1도전체는 상기 개구부의 바닥 상에 그리고 상기 희생막의 상부면 상에도 형성될 수 있다. 이때, 상기 희생막을 그리고 상기 제1절연막의 상부면 위쪽으로 형성된 예비 제1도전체 및 예비 제2절연막을 제거하는 것은: 상부면이 적어도 상기 제1절연막의 상부면이상이 되도록 상기 예비 제2절연막을 선택적으로 식각하는 것; 상기 희생막 상부면 상의 예비 제1도전체를 식각하는 것; 상기 희생막을 선택적으로 식각하는 것; 그리고 상부면이 상기 제1절연막의 상부면과 동일하도록 상기 식각된 예비 제1도전체와 선택적으로 식각된 예비 제2절연막을 평탄화식각하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 상변화 기억소자 형성 방법은: 기판상에 서 로에 대해서 식각 선택성을 나타내며 개구부를 갖는 제1절연막 및 희생막을 형성하는 것; 상기 개구부의 바닥 상에, 측면 상에 그리고 상부면 상에 예비 제1도전체를 형성하는 것; 상기 제희생막에 대해서 식각 선택성을 나타내며 상기 개구부를 채우는 예비 제2절연막을 상기 예비 제1도전체 상에 형성하는 것; 상기 희생막을 그리고 상기 제1절연막의 상부면 위쪽으로 형성된 예비 제1도전체 및 예비 제2절연막을 제거하여, 상기 예비 제1도전체로부터 제1도전체를 형성하고 상기 예비 제2절연막으로부터 제2절연막을 형성하는 것; 그리고 상기 제1도전체 상에, 상기 제1절연막 상에 그리고 상기 제2절연막 상에 상변화물질막과 제2도전체를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
이 실시 예에 있어서, 상기 희생막을 그리고 상기 제1절연막의 상부면 위쪽으로 형성된 예비 제1도전체 및 예비 제2절연막을 제거하는 것은: 상기 개구부밖의 예비 제1도전체가 노출되록 상기 예비 제2절연막의 일부를 선택적으로 식각하는 것; 상기 희생막 및 상기 선택적으로 식각된 예비 제2절연막을 평탄화저지층으로 하여 상기 개구부밖의 예비 제1도전체를 평탄화식각하는 것; 상기 희생막을 선택적으로 식각하는 것; 그리고 상부면이 상기 제1절연막의 상부면과 동일하도록 평탄화 식각된 예비 제1도전체와 선택적으로 식각된 예비 제2절연막을 평탄화식각하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 상변화 기억소자는: 기판상에 형성되고 개구부를 갖는 제1절연막; 상기 개구부의 측면 및 바닥 중에서 적어도 상기 개구부의 측면에 형성된 제1도전체; 상기 개구부를 채우는 제2절연막; 그리고, 상기 제1 도전체, 상기 제1절연막 그리고 상기 제2절연막 상에 형성된 상변화 물질막 그리고 제2도전체를 포함할 수 있는 데, 상기 제1절연막 및 제2절연막은 각각 실리콘질화막, 실리콘산화질화막, 그리고 이들의 조합 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
이 실시 예에 있어서, 상기 상변화 물질막에 접촉하는 제1도전체의 상부면의 기하학적 형태는 닫힌 루프 형태를 나타낼 수 있다.
이 실시 예에 있어서, 상기 제1도전체의 상부면은 상기 제1절연막 및 상기 제2절연막의 상부면과 실질적으로 동일한 높이를 가질 수 있다.
이 실시 예에 있어서, 상기 제1도전체는 상기 제1절연막 그리고/또는 상기 제2절연막의 상부면 위쪽으로 돌출할 수 있는 데, 상기 제1절연막 그리고/또는 상기 제2절연막의 상부면 위쪽으로 돌출한 제1도전체의 측면에 상기 제1절연막 그리고 상기 제2절연막에 대해서 식각 선택성을 갖는 물질로 형성된 보호스페이서가 구비되고, 상기 상변화 물질막은 제1절연막 그리고/또는 상기 제2절연막의 상부면 위쪽으로 돌출한 제1도전체의 상부면에 접촉할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 데이터 처리 장치는: 프로세서; 그리고, 상기 프로세서에 동작상 결합한 상변화 기억소자를 포함할 수 있는 데, 상기 상변화 기억소자는: 기판상에 형성되고 개구부를 갖는 제1절연막; 상기 개구부의 측면 및 바닥 중에서 적어도 상기 개구부의 측면에 형성된 제1도전체; 상기 개구부를 채우는 제2절연막; 그리고, 상기 제1도전체, 상기 제1절연막 그리고 상기 제2절연막 상에 형성된 상변화 물질막 및 제2도전체를 포함하며, 상기 제1절연막 및 제2절연막은 각각 실리콘질화막, 실리콘산화질화막, 그리고 이들의 조합 중 어느 하나로 형 성될 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 설명한다. 본 발명의 다른 목적(들), 특징(들) 및 이점(들)은 첨부된 도면과 관련된 이하의 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에서 동일한 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기하였다.
본 명세서에서, 도전성막, 반도체막, 또는 절연성막 등의 어떤 물질막이 다른 물질막 또는 기판상에 있다고 언급되는 경우에, 그 어떤 물질막은 다른 물질막 또는 기판상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 또 다른 물질막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또, 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 물질막 또는 공정 단계를 기술하기 위해서 사용되었지만, 이는 단지 어느 특정 물질막 또는 공정 단계를 다른 물질막 또는 다른 공정 단계와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이며, 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다.
본 명세서에 사용된 용어 '그리고/또는'은 이 용어의 앞과 뒤에 언급되는 두 물질막 중 어느 하나 또는 둘 모두를 가리킨다. 예를 들어 '도전막 그리고/또는 절연막'은 도전막을 가리키거나 또는 절연막을 가리키거나 또는 도전막과 절연막을 가리킨다.
본 명세서에서 '기판'은 실리콘 표면을 가지는 임의의 반도체 근거 구 조(semiconductor based structure)를 포함한다. 이와 같은 반도체 근거 구조는 실리콘, 절연체 상의 실리콘(SOI), 도핑 또는 도핑 되지 않은 실리콘, 반도체 구조에 의해 지지가 되는 실리콘 에피탁시얼층, 또는 다른 반도체 구조물들을 가리킨다. 또한, 반도체 구조는 실리콘-게르마늄(SiGe), 게르마늄, 또는 갈륨-아세나이드(GaAs)일 수 있다. 또한, '기판'은 절연막 그리고/또는 도전막이 형성되어 있는 기판을 가리킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 상변화 기억소자 형성 방법은 도전막 그리고/또는 절연막이 형성된 기판상에 도전막 또는 절연막을 형성한 후, 도전막 또는 절연막의 일부분을 적절한 식각제, 예를 들어 식각용액 또는 식각가스를 사용하여 제거하는 것을 포함할 수 있다. 특히 본 발명의 실시 예에 따른 상변화 기억소자 형성 방법은 어떤 도전막 또는 절연막을 인접하는 도전막 그리고/또는 절연막은 거의 식각하지 않고 어떤 도전막 또는 절연막만을 선택적으로 식각하는 것을 포함할 수 있다. 이 같이 그 물질막에 인접한 다른 물질막들은 거의 식각하지 않으면서 어떤 물질막만을 선택적으로 식각할 수 있을 때, '식각선택성이 있는'이라는 용어가 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1물질막에 대해서 식각 선택성을 가지는 제2물질막'이라는 언급은 주어진 식각제를 사용하여 제1물질막은 거의 식각하지 않고 제2물질막만을 선택적으로 식각할 수 있거나 또는 제2물질막은 거의 식각하지 않고 제1물질막만을 선택적으로 식각할 수 있는 것을 가리킬 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 상변화 기억소자 및 그 형성 방법에 관련된다. 특히 본 발명의 실시 예들은 상변화 물질막과 전극 사이에 아주 작은 접촉 면적을 나타 내는 상변화 기억소자 및 그 형성 방법에 관련된다. 본 발명의 실시 예들에 따른 상변화 기억소자에 따르면, 상변화 물질막과 전극 사이의 접촉에 의해 형성되는 접촉 영역은 고리(ring) 같은 닫힌 루프 형태(closed loop)를 나타낼 수 있다. 예를 들어 전극의 상부면이 평면도로 보여질 때 (전극이 형성된 기판의 상부면을 위쪽에서 바라볼 때), 닫힌 루프 형태를 나타내며 이 같은 닫힌 루프 형태의 전극의 상부면 전체에 상변화 물질막이 접촉할 수 있다.
닫힌 루프 형태는 예를 들어 원형 고리, 타원형 고리 등의 곡선 형태 또는 사각형 고리 등의 다각형 형태를 나타낼 수 있다. 단지 예시적인 측면에서 그 상부면이 원형 고리의 닫힌 루프 형태를 나타내는 전극을 갖는 상변화 기억소자 및 그 형성 방법에 대해서 설명을 하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상변화 기억소자를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 상변화 기억소자(185)는 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 상변화 기억소자(185)는 제1도전체(145), 제2도전체(180), 그리고 이들 도전체(145, 180) 사이에 위치하는 상변화 물질막(160)을 포함한다. 제1도전체(145)는 상변화 기억소자(185)의 하부전극으로 작용하며 기판(100)에 형성된 제1배선(110)에 전기적으로 연결된다. 제2도전체(180)는 상변화 기억소자(185)의 상부전극으로 작용하며 제2배선(190)에 전기적으로 연결된다.
제1도전체(145)는 제1배선(110) 상에 형성된 제1절연막(120)의 개구부(133) 내에 한정된다. 예를 들어 제1도전체(145)는 개구부(133)의 바닥 및 측면에 배치된다. 따라서, 제1도전체(145)는 기판(100) 상부면을 기준으로 위쪽으로 뻗는 수직 부(145a)와 옆으로 뻗는 수평부(145b)를 포함할 수 있다. 그리고, 제1도전체(145)에 의해 채워지지 않은 개구부(133)의 나머지 부분을 제2절연막(155)이 채운다. 다시 말해서, 제1도전체(145)의 외벽 (수직부(145a)의 외벽)은 제1절연막(120)과 접촉하고, 제1도전체(145)의 내벽 (수직부(145a)의 내벽)과 제1도전체의 바닥 (수평부(145b)의 상부면)은 제2절연막(155)과 접촉한다. 한편, 제1도전체(145)의 상부면 (수직부(145a)의 상부면)은 상변화 물질막(160)과 접촉하고, 제1도전체(145)의 수평부(145b)의 하부면은 제1배선(110)과 접촉한다.
상변화 물질막(160)은 제1도전체(145)의 상부면, 제1절연막(120)의 상부면 그리고 제2절연막(155)의 상부면과 접촉한다. 상변화 물질막(160)과 접촉하는 제1도전체(145)의 상부면(145au)의 기하학적 형태는 도 2의 평면도로부터 알 수 있듯이 원형 고리 같은 닫힌 루프 형태를 나타낸다. 따라서 본 발명의 일 실시 예에 따르면 제1도전체(145)와 상변화 물질막(160) 사이의 접촉 면적이 아주 작게 형성될 수 있다.
상변화 물질막(160)은 두 도전체(145, 180)를 통해서 인가되는 전기적인 신호, 예를 들어 전류 펄스에 의해서 가역적으로 적어도 두 상태들 사이에서 전환될 수 있는 물질이면 어떠한 물질이라도 사용될 수 있다. 예를 들어 상변화 물질막(160)은 칼코겐 화합물로 형성될 수 있다. 칼코겐 화합물은 예를 들어 Ge-Sb-Te, As-Sb-Te, As-Ge-Sb-Te, Sn-Sb-Te, In-Sn-Sb-Te, Ag-In-Sb-Te, 5A족 원소-Sb-Te, 6A족 원소-Sb-Te, 5A족 원소-Sb-Se, 6A족 원소-Sb-Se, Ge-Sb-Te-Si, As-Sb-Te-Si, As-Ge-Sb-Te-Si, Sn-Sb-Te-Si, In-Sn-Sb-Te-Si, Ag-In-Sb-Te-Si, 5A족 원소-Sb-Te- Si, 6A족 원소-Sb-Te-Si, 5A족 원소-Sb-Se-Si, 6A족 원소-Sb-Se-Si 를 포함할 수 있다.
도 1에는 상변화 물질막(160)이 인접한 상변화 기억소자들 사이에서 서로 분리되어 있으나, 서로 연결될 수 있다. 예를 들어 특정 행 그리고/또는 열에 배열된 상변화 기억소자들의 상변화 물질막이 서로 연결될 수 도 있다.
제1도전체(145)는 질소 원소를 함유하는 도전성 물질, 탄소 원소를 함유하는 도전성 물질, 티타늄, 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈륨, 티타늄 실리사이드, 탄탈륨 실리사이드, 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다. 질소 원소를 함유하는 도전성 물질은 질화티탄(TiN), 질화탄탈륨(TaN), 질화몰리브덴(MoN), 질화니오븀(NbN), 질화실리콘티타늄(TiSiN), 질화알루미늄티탄(TiAlN), 질화보론티탄(TiBN), 질화실리콘지르코늄(ZrSiN), 질화실리콘텅스텐(WSiN), 질화보론텅스텐(WBN), 질화알루미늄지르코늄(ZrAlN), 질화실리콘몰리브덴(MoSiN), 질화알루미늄몰리브덴(MoAlN), 질화실리콘탄탈륨(TaSiN), 질화알루미늄탄탈륨(TaAlN), 질화산화티탄(TiON), 질화산화알루미늄티탄(TiAlON), 질화산화텅스텐(WON), 질화산화탄탈륨(TaON), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 탄소 원소를 함유하는 도전성 물질로서, 그라파이트(graphite)와 같은 도전성 탄소를 포함할 수 있다.
제2도전체(180)는 알루미늄(Al), 알루미늄구리 합금(Al-Cu), 알루미늄-구리-실리콘 합금(Al-Cu-Si), 텅스텐 실리사이드(WSi), 구리(Cu), 텅스텐티타늄(TiW), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다.
제1배선(110) 및 제2배선(190)은 각각 알루미늄(Al), 알루미늄구리 합금(Al- Cu), 알루미늄-구리-실리콘 합금(Al-Cu-Si), 텅스텐 실리사이드(WSi), 구리(Cu), 텅스텐티타늄(TiW), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다.
제2배선(190)은 상변화 물질막(160)이 간직하는 논리 정보를 실어 나르는 데이터 라인, 즉, 비트 라인으로 작용할 수 있고, 제1배선(110)은 상변화 물질막(160)을 선택하는 선택라인으로 작용할 수 있다.
제1절연막(120) 및 제2절연막(155)은 각각 실리콘질화막, 실리콘산화질화막 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다. 일 실시 예에 있어서 제1절연막(120) 및 제2절연막(155)은 동일한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어 제1절연막(120) 및 제2절연막(155)은 실리콘질화막 또는 실리콘산화질화막으로 형성될 수 있다. 제1절연막(120) 및 제2절연막(155)가 여러 층의 절연막으로 형성될 경우, 제1절연막(120) 및 제2절연막(155)이 동일한 물질로 형성된다는 것은, 상변화 물질막(160)에 접촉하는 절연막이 동일한 물질로 형성되는 것을 가리킬 수 있다.
제1도전체(145) 및 상변화 물질막(160) 사이의 접촉 면적을 최소화하기 위해서, 상변화 물질막(160)은 제1도전체(145)의 상부면 (수직부의 상부면)과 접촉하고 제1도전체(145)의 측면 (수직부의 내벽 및 외벽)과는 접촉하지 않는 것이 좋다. 이를 위해, 도 1 및 도 2에 도시된 상변화 기억소자에서는 제1절연막(120) 및 제2절연막(155)은 실질적으로 제1도전체(145)의 상부면과 동일한 높이를 가지는 것이 좋다. 예를 들어 제1절연막(120)이 제1도전체(145)의 외벽을 완전히 덮고 제2절연막(155)이 제1도전체(145)의 내벽을 완전히 덮는 것이 좋다.
전술한 실시 예에서, 제1도전체(145)와 제1배선(110) 사이의 접촉 저항 특성을 향상시키기 위해서, 도 3에 도시된 바와 같이 낮은 저항의 도전막(139)이 제1도전체(145)와 제1배선(110) 사이에 더 구비될 수 있다.
또, 도 4에 도시된 바와 같이 절연성 스페이서(137)가 제1절연막(120)과 제1도전체(145) 사이에, 즉, 제1도전체(145)의 수직부와 제1절연막(120) 사이에, 더 구비될 수 있다. 이 절연성 스페이서(137)는 예를 들어 실리콘질화막 또는 실리콘산화질화막으로 형성될 수 있다. 이 절연성 스페이서(137)로 인해서 제1도전체(145)와 상변화 물질막(160) 사이의 접촉 면적을 더욱 더 줄일 수 있다.
도 5 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 상변화 기억소자를 형성하는 방법에 대해서 설명을 한다. 도 5를 참조하여 기판(100) 상에 제1배선(110)을 형성한다. 제1배선(110)은 알루미늄(Al), 알루미늄구리 합금(Al-Cu), 알루미늄-구리-실리콘 합금(Al-Cu-Si), 텅스텐 실리사이드(WSi), 구리(Cu), 텅스텐티타늄(TiW), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다. 실리콘질화막, 실리콘산화질화막 또는 이들의 조합으로 제1절연막(120)이 형성된다. 제1절연막(120)에 대해서 식각 선택성을 갖는 희생막(130)이 제1절연막(120) 상에 형성된다. 예를 들어 희생막(130)은 실리콘산화막, 실리콘, 알루미늄산화막, 티타늄 산화막, 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다. 희생막(130) 및 제1절연막(120)을 패터닝하는 것에 의해서 제1배선(110)을 드러내는 개구부(133)가 형성된다.
계속해서 도 5를 참조하여, 개구부(133)의 측벽에 절연성 스페이서(135)가 형성된다. 이 절연성 스페이서(135)는 희생막(130)에 대해서 식각 선택성을 갖는 물질로 형성된다. 예를 들어 실리콘질화막 또는 실리콘산화질화막을 형성한 후 에치백 공정을 진행하는 것에 의해서 절연성 스페이서(135)가 형성될 수 있다.
도 6을 참조하여, 개구부(133)의 바닥 및 측벽 그리고 희생막(130) 상에 제1도전체를 위한 예비 제1도전체(140)가 형성된다. 이 예비 제1도전체(140)는 질소 원소를 함유하는 도전성 물질, 탄소 원소를 함유하는 도전성 물질, 티타늄, 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈륨, 티타늄 실리사이드, 탄탈륨 실리사이드, 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다. 질소 원소를 함유하는 도전성 물질은 질화티탄(TiN), 질화탄탈륨(TaN), 질화몰리브덴(MoN), 질화니오븀(NbN), 질화실리콘티타늄(TiSiN), 질화알루미늄티탄(TiAlN), 질화보론티탄(TiBN), 질화실리콘지르코늄(ZrSiN), 질화실리콘텅스텐(WSiN), 질화보론텅스텐(WBN), 질화알루미늄지르코늄(ZrAlN), 질화실리콘몰리브덴(MoSiN), 질화알루미늄몰리브덴(MoAlN), 질화실리콘탄탈륨(TaSiN), 질화알루미늄탄탈륨(TaAlN), 질화산화티탄(TiON), 질화산화알루미늄티탄(TiAlON), 질화산화텅스텐(WON), 질화산화탄탈륨(TaON), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 탄소 원소를 함유하는 도전성 물질로서, 그라파이트(graphite)와 같은 도전성 탄소를 포함할 수 있다.
예를 들어, TiN으로 예비 제1도전체(140)을 형성할 경우 TiCl4 (사염화티타늄)을 사용하는 기상증착법 또는 Ti(N(CH3)2)4 (테트라키스디메틸아미노티타늄:TDMAT) 금속유기물 전구체를 사용하는 금속유기 화학기상증착법(MOCVD)이 사용 될 수 있다.
도 7을 참조하여 개구부(133)를 채우도록 예비 제1도전체(140) 상에 예비 제2절연막(150)이 형성된다. 예비 제2절연막(150)은 희생막(130)에 대해서 식각 선택성을 갖는 물질로 형성된다. 예를 들어 예비 제2절연막(150)은 실리콘질화막, 실리콘산화질화막 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다. 바람직하게는 예비 제2절연막(150)은 제1절연막(120)과 동일한 물질로 형성된다.
제1절연막(120)의 상부면 위쪽으로 형성된 예비 제1도전체 및 예비 제2절연막 그리고 희생막(130)이 제거되어 도 11에 도시된 바와 같이, 실질적으로 동일한 높이의 상부면을 갖는 제1도전체(145), 제1절연막(120) 및 제2절연막(155)이 형성된다. 이에 대해서 도 8 내지 도 11을 참조하여 보다 상세히 설명을 한다.
도 8을 참조하여, 예비 제2절연막(150)의 상부면이 제1절연막(120)의 상부면보다 더 높도록 예비 절연막(150)의 일부분을 제거한다. 예를 들어 적절한 식각가스 또는 식각용액을 사용하여 개구부(133)밖의 예비 제2절연막을 식각하여 개구부(133) 내에 예비 제2절연막(153)이 남도록 한다.
도 9를 참조하여, 개구부(133)밖의 예비 제1도전체를 제거하여 개구부(133) 내에 예비 제1도전체(143)가 남도록 한다. 예를 들어 제1평탄화 공정을 진행하는 것에 의해서 개구부(133)밖의 예비 제1도전체가 제거될 수 있다. 제1평탄화 공정으로 예를 들어 화학적기계적연마(CMP) 또는 전면 식각(etch-back)이 적용될 수 있다. 희생막(130) 및 예비 제2절연막(153)이 제1평탄화 공정에서 평탄화 저지층으로 작용할 수 있다.
도 10을 참조하여, 적절한 식각가스 또는 식각용액을 사용하는 것에 의해서 희생막(130)이 선택적으로 제거된다.
도 11을 참조하여 제1절연막(120)의 상부면 위쪽으로 돌출한 절연성 스페이서, 예비 제1도전체 및 예비 제2절연막이 제거되어, 실질적으로 동일한 상부면을 갖는 제1도전체(145), 제1절연막(120) 및 제2절연막(155)이 형성된다. 예를 들어, 제2평탄화 공정이 진행되어 제1절연막(120)의 상부면 위쪽으로 돌출한 절연성 스페이서, 예비 제1도전체 및 예비 제2절연막이 제거될 수 있다. 제2평탄화 공정으로 예를 들어 화학적기계적연마 또는 전면 식각이 적용될 수 있다. 제1절연막(120)이 제2평탄화 공정에서 평탄화 저지층으로 작용할 수 있다. 제1절연막(120), 제2절연막(155) 및 절연성 스페이서(137)는 식각율이 거의 동일하기 때문에 그 상부면이 거의 동일한 높이가 될 수 있다.
도 12를 참조하여, 제1도전체(145)의 상부면, 제1절연막(120)의 상부면 및 제2절연막(155)의 상부면에 접촉하는 상변화 물질막(160)이 형성된다. 제3절연막(170)이 형성되고, 제3절연막(170)을 관통하여 상변화 물질막(160)에 연결되는 제2도전체(180)가 형성된다. 제3절연막(170)은 예를 들어 실리콘산화막, 실리콘질화막 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제2도전체(180)에 전기적으로 연결되는 제2배선(190)이 제3절연막(170) 상에 형성된다.
제2도전체(180) 및 제2배선(190)은 각각, 알루미늄(Al), 알루미늄구리 합금(Al-Cu), 알루미늄-구리-실리콘 합금(Al-Cu-Si), 텅스텐 실리사이드(WSi), 구리(Cu), 텅스텐티타늄(TiW), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다.
상술한 상변화 기억소자 형성 방법에 따르면, 제2절연막(155)이 제1절연막(120)에 대해서 거의 동일한 식각율을 나타내는 물질막, 또는 동일한 계열의 절여막, 예를 들어 실리콘질화막 또는 실리콘산화질화막 또는 이들의 조합막으로 형성된다. 따라서, 제1절연막(120)의 상부면 위쪽으로 돌출한 절연성 스페이서, 예비 제1도전체 및 예비 제2절연막을 제거하기 위한 제2평탄화 공정에서 제2절연막(155)이 과식각되는 것이 방지되고, 제1절연막(120), 제1도전체(145) 및 제2절연막(155)의 상부면이 거의 동일한 높이를 갖도록 형성된다. 이로써, 상변화 물질막(160)은 평면도로 보여질 때 고리 형태를 나타내는 제1도전체(145)의 상부면에 접촉하며 제1도전체(145)의 측면에는 거의 접촉하지 않으며, 상변화 물질막(160)과 제1도전체(145) 사이의 접촉 면적을 가능한 줄일 수 있다.
상술한 상변화 기억소자 형성 방법에서, 제2평탄화 공정은 생략될 수 있다. 즉, 희생막(130)이 제거된 이후에 제2평탄화 공정을 진행하지 않고 상변화 물질막이 형성될 수 있다.
또, 상술한 상변화 기억소자 형성 방법에서, 희생막을 제거하는 공정 및 제2평탄화 공정이 생략될 수 있다. 즉, 개구부(133)밖의 예비 제1도전체에 대한 제1평탄화 공정이 진행된 후에, 희생막(130), 절연성 스페이서(135) 및 예비 제1도전체(143) 상에 상변화 물질막(160)이 형성될 수 있다.
또, 상술한 방법에서 희생막(130)이 형성되지 않을 수도 있다. 이 경우에는 희생막 제거 공정 및 제2평탄화 공정이 생략될 것이다. 이때의 상변화 기억소자 형 성 방법은 제1배선 상에 개구부를 갖는 제1절연막을 형성하고, 절연성 스페이서를 형성하고, 예비 제1도전체를 개구부 측면 및 바닥 그리고 제1절연막 상에 형성하고, 개구부를 채우도록 예비 제2절연막을 형성하고, 개구부 밖의 예비 제2절연막을 제거하고, 제1평탄화 공정을 진행하는 것에 의해서 개구부 밖의 예비 제1도전체를 제거하고, 상변화 물질막을 형성하고, 제2도전체를 형성하는 것을 포함할 것이다. 더 나아가 이 방법에서, 제1절연막 및 예비 제2절연막은 각각 실리콘산화막, 실리콘질화막, 실리콘산화질화막 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다. 더 나아가 이 방법에서, 개구부 밖의 예비 제1도전체를 제거할 때, 제1절연막 그리고/또는 개구부 내의 예비 제2절연막이 제거되어, 제1절연막 그리고/또는 제2절연막의 상부면이 제1도전체의 상부면보다 더 낮을 수도 있다.
상술한 여러 실시 예들에 따른 상변화 기억소자 형성 방법들에서 제1절연막 그리고/또는 제2절연막의 상부면이 제1도전체의 상부면보다 더 낮을 경우, 보호 스페이서를 제1도전체의 측면에 형성하여, 상변화 물질막이 제1도전체의 측면과 접촉하는 것을 방지한다. 이에 대해서는 도 13 내지 도 15를 참조하여 설명을 한다.
도 13을 참조하여, 본 실시 예에서는 제2절연막(255)의 상부면은 제1도전체(145)의 상부면보다 더 낮다. 상변화 물질막(260)이 제1도전체(145)의 상부 측면 (수직부의 상부 내벽)과 접촉하는 것을 방지하기 위하여 보호 스페이서(238)가 더 구비된다. 따라서 본 실시 예에서도 상변화 물질막(260)은 제1도전체(145)의 상부면과 접촉하며 제1도전체(145)의 측면 (수직부의 내벽 및 외벽)과는 접촉하지 않는다.
도 14를 참조하여, 본 실시 예에서는 제1절연막(220)의 상부면은 제1도전체(145)의 상부면보다 더 낮다. 상변화 물질막(360)이 제1도전체(145)의 상부 측면 (수직부의 상부 외벽)과 접촉하는 것을 방지하기 위하여 보호 스페이서(338)가 더 구비된다. 따라서 본 실시 예에서도 상변화 물질막(360)은 제1도전체(145)의 상부면과 접촉하며 제1도전체(145)의 측면 (수직부의 내벽 및 외벽)과는 접촉하지 않는다.
도 15를 참조하여, 본 실시 예에서는 제1 절연막(320) 및 제2절연막(355)의 상부면은 제1도전체(145)의 상부면보다 더 낮다. 상변화 물질막(460)이 제1도전체(145)의 상부 측면 (수직부의 상부 내벽 및 상부 외벽)과 접촉하는 것을 방지하기 위하여 보호 스페이서(438)가 더 구비된다. 따라서 본 실시 예에서도 상변화 물질막(460)은 제1도전체(145)의 상부면과 접촉하며 제1도전체(145)의 측면 (수직부의 내벽 및 외벽)과는 접촉하지 않는다.
도 13 내지 도 15를 참조하여 설명을 한 실시 예들에서, 제1절연막 및 제2절연막은 실리콘산화막으로 형성될 수 있다. 또한, 제1절연막 및 제2절연막은 각각 실리콘산화막, 실리콘질화막, 실리콘산화질화막 또는 이들의 조합막으로 형성될 수 있다.
또한 도 13 내지 도 15를 참조하여 설명을 한 실시 예에서도 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 절연성 스페이서(137) 그리고/또는 도전막(139)이 더 구비될 수 있다.
지금까지 설명을 한 실시 예들에서 제1도전체는 수평부 및 수직부를 구비하 였으나, 도 16에 도시된 바와 같이 제1도전체는 수평부를 구비하지 않을 수 있다. 도 16을 참조하여, 제1도전체(245)는 제1절연막(120)의 개구부(133)의 측벽에 형성된 수직부(245a)를 구비한다. 본 실시 예에서도 상변화 물질막(160)과 접촉하는 제1도전체(245)의 상부면은 고리 형태를 나타낸다.
도 17 내지 도 20을 참조하여 도 16에 도시된 상변화 기억소자를 형성하는 방법을 설명한다. 도 17을 참조하여, 기판(100) 상에 제1배선(110)이 형성된 후, 개구부(133)를 구비하는 제1절연막(120) 및 희생막(130)이 제1배선(110) 상에 형성된다.
도 18을 참조하여, 개구부(133)의 측면에 절연성 스페이서(135) 및 스페이서 형태의 예비 제1도전체(243)를 순차적으로 형성한다. 절연성 스페이서(135)는 절연막을 형성한 후 전멱 식각 공정을 진행하는 것에 의해서 형성될 수 있다. 마찬가지로, 스페이서 형태의 예비 제1도전체(243)도 도전막을 형성한 후 전면 식각 공정을 진행하는 것에 의해 형성될 수 있다.
도 19를 참조하여 개구부(133) 내에 채우도록 예비 제2절연막(153)를 형성한다. 개구부(133) 내부 및 희생막(130) 상에 절연막을 형성한 후 개구부(133)밖에 형성된 예비 절연막을 제거하는 것에 의해 예비 절연막(153)은 개구부(133) 내에 잔존한다.
도 20을 참조하여, 희생막(130)이 제거되고, 제1평탄화 공정을 진행하는 것에 의해서 제1절연막(120) 상부면 위쪽으로 돌출한 예비 제1도전체, 절연성 스페이서 및 예비 제2절연막이 제거되어 제1도전체(245), 절연성 스페이서(137) 및 제2절 연막(155)이 형성된다.
후속 공정으로 상변화 물질막, 제3절연막, 제2배도전체 그리고 제2배선 공정이 진행된다.
이상에서 설명을 한 여러 실시 예들에서, 제1평탄화 공정 그리고/또는 제2평탄화 공정을 진행한 후에에, 그리고 상변화 물질막을 형성하기 전에, 그 상부면이 제1절연막 그리고/또는 제2절연막보다 더 낮아지도록 제1도전체의 일부가 제거될 수도 있다. 이에 대해서는 도 21 및 도 22를 참조하여 설명을 한다.
도 21을 참조하여, 상부면이 거의 동일한 높이를 나타내는 제1절연막(120), 제1도전체(145) 및 제2절연막(155)을 형성한 후, 제1도전체(145)의 일부분을 선택적으로 제거하여 그 상부면이 제1절연막(120) 및 제2절연막(155)보다 낮은 제1도전체(345)가 형성된다. 예를 들어 적절한 식각 가스를 사용하여 제1도전체(145)를 식각할 수 있다. 이에 따라 제1도전체(145)의 일부분이 제거된 영역에 의해서 고리 형태의 개구부(301)가 정의된다.
도 22를 참조하여 고리 형태의 개구부(301)를 채우도록 제1절연막(120) 및 제2절연막(155) 상에 상변화 물질막(560)이 형성된다.
따라서 본 실시 예에 따르면 상변화 물질막(560) 및 제1도전체(245) 사이의 접촉은 고리 형태의 개구부(301) 내에서 이루어지고, 이 고리 형태의 개구부(301) 내에서 상변화가 발생한다.
도 23은 본 발명의 상변화 기억소자를 사용하는 메모리(1100)를 포함하는 전형적인 프로세서 기반 데이터 처리 장치(1000)을 개략적으로 도시한다. 데이터 처 리 시스템(1000)은 마이크로 프로세서, 디지털 신호 프로세서 또는 다른 프로그램가능 디지털 로직 장치 같은 프로세서(1200)를 포함하며, 버스(1400)를 통해서 입출력 장치(1300)와 통신한다. 메모리(1100)는 메모리 제어기를 통해 버스(1400) 상에서 시스템과 통신한다. 예를 들어 데이터 처리 시스템(1000)은 하드 드라이브, 플로피 디스크 드라이브, 콤팩트 디스크 롬 드라이브 같은 주변 장치(1500)를 포함하며, 이들 주변 장치(1500)는 버스(1400) 상에서 프로세서(1200)와 통신한다. 메모리(1100)는 하나 또는 그 이상의 상변화 기억소자를 포함한다. 필요에 따라서, 메모리(1100)는 프로세서(1200)와 결합해 하나의 집적회로를 형성할 수 있다.
또, 데이터 처리 장치(1000)는 개인용 무선 통신이 지원되는 휴대 단말기(PDA), 휴대 컴퓨터, 휴대폰, 디지털 음악 재생기, 디지털 카메라 또는 무선으로 정보를 주고 받을 수 있는 장치와 같은 무선 장치에 적용될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 상변화 물질막 및 제1도전체 사이의 접촉 면적을 최소화할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하고 설명하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 전술한 바와 같이 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있으며, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (20)
- 기판상에 서로에 대해서 식각 선택성을 나타내며 개구부를 갖는 제1절연막 및 희생막을 형성하는 것;상기 개구부의 측면에 예비 제1도전체를 형성하는 것;상기 희생막에 대해서 식각 선택성을 나타내며 상기 개구부를 채우는 예비 제2절연막을 형성하는 것;상기 희생막을 그리고 상기 제1절연막의 상부면 위쪽으로 형성된 예비 제1도전체 및 예비 제2절연막을 제거하여, 상기 예비 제1도전체로부터 제1도전체를 형성하고 상기 예비 제2절연막으로부터 제2절연막을 형성하는 것; 그리고상기 제1도전체, 상기 제1절연막 그리고 상기 제2절연막 상에 상변화 물질막과 제2도전체를 형성하는 것을 포함하는 상변화 기억소자 형성 방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 희생막을 그리고 상기 제1절연막의 상부면 위쪽으로 형성된 예비 제1도전체 및 예비 제2절연막을 제거하는 것은:상부면이 적어도 상기 제1절연막의 상부면이상이 되도록 상기 예비 제2절연막의 일부를 선택적으로 식각하는 것;상기 희생막을 선택적으로 식각하는 것; 그리고상부면이 상기 제1절연막의 상부면과 동일하도록 상기 예비 제1도전체와 선 택적으로 식각된 예비 제2절연막을 평탄화식각하는 것을 포함하는 상변화 기억소자 형성 방법.
- 청구항 2에 있어서,상기 제1절연막 및 상기 제2절연막은 실리콘질화막, 실리콘산화질화막, 또는 이들의 조합으로 형성되고 상기 희생막은 실리콘산화막, 실리콘막, 알루미늄 산화막, 티타늄 산화막 또는 이들의 조합으로 형성되는 상변화 기억소자 형성 방법.
- 청구항 3에 있어서,상기 제1도전체는 티타늄질화막, 탄탈륨질화막, 티타늄알루미늄질화막, 티타늄실리콘질화막, 탄탈륨실리콘질화막, 탄탈륨알루미늄질화막, 텅스텐실리사이드, 티타늄텅스텐, 또는 이들의 조합막으로 형성되는 상변화 기억소자 형성 방법.
- 청구항 3에 있어서,상기 예비 제1도전체를 형성하기 전에 상기 개구부의 측면에 상기 희생막에 대해서 식각 선택성을 가지는 물질로 절연성 스페이서를 형성하는 것을 더 포함하는 상변화 기억소자 형성 방법.
- 청구항 2에 있어서,상기 예비 제1도전체는 상기 개구부의 바닥 상에 그리고 상기 희생막의 상부 면 상에도 형성되며,상기 희생막을 그리고 상기 제1절연막의 상부면 위쪽으로 형성된 예비 제1도전체 및 예비 제2절연막을 제거하는 것은:상부면이 적어도 상기 제1절연막의 상부면이상이 되도록 상기 예비 제2절연막을 선택적으로 식각하는 것;상기 희생막 상부면 상의 예비 제1도전체를 식각하는 것;상기 희생막을 선택적으로 식각하는 것; 그리고상부면이 상기 제1절연막의 상부면과 동일하도록 상기 식각된 예비 제1도전체와 선택적으로 식각된 예비 제2절연막을 평탄화식각하는 것을 포함하는 상변화 기억소자 형성 방법.
- 청구항 6에 있어서,상기 제1절연막 및 상기 제2절연막은 실리콘질화막, 실리콘산화질화막, 또는 이들의 조합으로 형성되고 상기 희생막은 실리콘산화막, 실리콘막, 알루미늄 산화막, 티타늄 산화막 또는 이들의 조합으로 형성되는 상변화 기억소자 형성 방법.
- 청구항 7에 있어서,상기 제1도전체는 티타늄질화막, 탄탈륨질화막, 티타늄알루미늄질화막, 티타늄실리콘질화막, 탄탈륨실리콘질화막, 탄탈륨알루미늄질화막, 텅스텐실리사이드, 티타늄텅스텐, 또는 이들의 조합막으로 형성되는 상변화 기억소자 형성 방법.
- 기판상에 서로에 대해서 식각 선택성을 나타내며 개구부를 갖는 제1절연막 및 희생막을 형성하는 것;상기 개구부의 바닥 상에, 측면 상에 그리고 상부면 상에 예비 제1도전체를 형성하는 것;상기 희생막에 대해서 식각 선택성을 나타내며 상기 개구부를 채우는 예비 제2절연막을 상기 예비 제1도전체 상에 형성하는 것;상기 희생막을 그리고 상기 제1절연막의 상부면 위쪽으로 형성된 예비 제1도전체 및 예비 제2절연막을 제거하여, 상기 예비 제1도전체로부터 제1도전체를 형성하고 상기 예비 제2절연막으로부터 제2절연막을 형성하는 것; 그리고상기 제1도전체 상에, 상기 제1절연막 상에 그리고 상기 제2절연막 상에 상변화물질막과 제2도전체를 형성하는 것을 포함하는 상변화 기억소자 형성 방법.
- 청구항 9에 있어서,상기 희생막을 그리고 상기 제1절연막의 상부면 위쪽으로 형성된 예비 제1도전체 및 예비 제2절연막을 제거하는 것은:상기 개구부밖의 예비 제1도전체가 노출되록 상기 예비 제2절연막의 일부를 선택적으로 식각하는 것;상기 희생막 및 상기 선택적으로 식각된 예비 제2절연막을 평탄화저지층으로 하여 상기 개구부밖의 예비 제1도전체를 평탄화식각하는 것;상기 희생막을 선택적으로 식각하는 것; 그리고상부면이 상기 제1절연막의 상부면과 동일하도록 평탄화식각된 예비 제1도전체와 선택적으로 식각된 예비 제2절연막을 평탄화식각하는 것을 포함하는 상변화 기억소자 형성 방법.
- 청구항 9에 있어서,상기 제1절연막 및 상기 제2절연막은 실리콘질화막, 실리콘산화질화막, 또는 이들의 조합으로 형성되고, 상기 희생막은 실리콘산화막, 실리콘막, 알루미늄 산화막, 티타늄 산화막 또는 이들의 조합으로 형성되는 상변화 기억소자 형성 방법.
- 청구항 11에 있어서,상기 제1도전체는 티타늄질화막, 탄탈륨질화막, 티타늄알루미늄질화막, 티타늄실리콘질화막, 탄탈륨실리콘질화막, 탄탈륨알루미늄질화막, 텅스텐실리사이드, 티타늄텅스텐, 또는 이들의 조합막으로 형성되는 상변화 기억소자 형성 방법.
- 청구항 10에 있어서,상기 예비 제1도전체를 형성하기 전에 상기 개구부의 측면에 상기 희생막에 대해서 식각 선택성을 갖는 물질로 절연성 스페이서를 형성하는 것을 더 포함하는 상변화 기억소자 형성 방법.
- 기판상에 형성되고 개구부를 갖는 제1절연막;상기 개구부의 측면 및 바닥 중에서 적어도 상기 개구부의 측면에 형성된 제1도전체;상기 개구부를 채우는 제2절연막; 그리고,상기 제1도전체, 상기 제1절연막 그리고 상기 제2절연막 상에 형성된 상변화 물질막 및 제2도전체를 포함하며,상기 제1절연막 및 제2절연막은 각각 실리콘질화막, 실리콘산화질화막, 그리고 이들의 조합 중 어느 하나로 형성되는 상변화 기억소자.
- 청구항 14에 있어서,상기 상변화 물질막에 접촉하는 제1도전체의 상부면의 기하학적 형태는 닫힌 루프 형태를 나타내는 상변화 기억소자.
- 청구항 15에 있어서,상기 닫힌 루프 형태는 원형 고리, 타원형 고리, 또는 다각형 고리인 상변화 기억소자.
- 청구항 14 내지 청구항 16중 어느 한 청구항에 있어서,상기 제1도전체의 상부면은 상기 제1절연막 및 상기 제2절연막의 상부면과 실질적으로 동일한 높이를 갖는 상변화 기억소자.
- 청구항 14에 있어서,상기 제1도전체는 상기 제1절연막 및 상기 제2절연막중 적어도 어느 하나의 상부면 위쪽으로 돌출하며,상기 제1절연막 및 상기 제2절연막중 적어도 어느 하나의 상부면 위쪽으로 돌출한 제1도전체의 측면에 상기 제1절연막 및 상기 제2절연막에 대해서 식각 선택성을 갖는 물질로 형성된 보호스페이서가 구비되고,상기 상변화 물질막은 상기 제1절연막 및 상기 제2절연막중 적어도 어느 하나의 상부면 위쪽으로 돌출한 제1도전체의 상부면에 접촉하는 상변화 기억소자.
- 청구항 14에 있어서,상기 제1도전체의 상부면은 상기 제1절연막 및 상기 제2절연막 상부면보다 더 낮은 상변화 기억소자.
- 프로세서; 그리고,상기 프로세서에 동작상 결합하며 적어도 하나의 상변화 기억소자를 포함하는 메모리를 포함하며,상기 상변화 기억소자는:기판상에 형성되고 개구부를 갖는 제1절연막;상기 개구부의 측면 및 바닥 중에서 적어도 상기 개구부의 측면에 형성된 제 1도전체;상기 개구부를 채우는 제2절연막; 그리고,상기 제1도전체, 상기 제1절연막 그리고 상기 제2절연막 상에 형성된 상변화 물질막 및 제2도전체를 포함하며,상기 제1절연막 및 제2절연막은 각각 실리콘질화막, 실리콘산화질화막, 그리고 이들의 조합중 어느 하나로 형성되는 데이터 처리 장치.
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