KR100846506B1 - Pn 다이오드를 포함하는 상변화 메모리 소자와 그 제조및 동작 방법 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (18)
- 반도체 기판;반도체 기판이 노출되는 홀을 포함하는 제1 층간 절연막;홀 내부의 하부 영역을 채운 다이오드;상기 다이오드 상에 형성된 제1 층간 절연막의 상부면보다 낮은 표면을 갖는 다이오드 전극;상기 다이오드 전극 상에서 형성되고 홀의 일부를 채우며 상기 다이오드 전극과 평탄하지 않은(non-planar) 계면을 갖는 하부 전극;상기 하부전극 상에 형성되고 홀의 나머지를 채운 상변화층; 및상기 상변화층 상에 형성된 상부전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 홀의 측벽과 상기 하부 전극 및 상기 상변화층 사이에 스페이서가 더 구비된 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 다이오드 전극과 상기 하부전극 사이의 계면은 오목한 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 다이오드 전극과 상기 하부전극 사이의 계면은 볼록한(embossed) 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 다이오드 전극은 금속 실리사이드 전극인 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자.
- 제 5 항에 있어서, 상기 다이오드 전극은 TiSi2, CoSi2, 및 NiSi2로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성된 전극인 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 다이오드 전극의 상부 면적이 상기 하부전극의 하부 면적과 동일한 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 하부전극은 티타늄 질화물 전극 또는 티타늄 알루미늄 질화물 전극인 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자.
- 반도체 기판 상에 제1 층간 절연막을 형성하는 단계;상기 제1 층간 절연막에 상기 반도체 기판이 노출되는 홀을 형성하는 단계;상기 홀의 하부영역에 다이오드를 형성하는 단계;상기 다이오드 상에, 노출된 면이 평탄하지 않도록 다이오드 전극을 형성하는 단계;상기 다이오드 전극의 노출된 면을 덮는 하부전극을 형성하는 단계; 및상기 하부전극 상에 상변화층 및 상부전극을 순차적으로 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 다이오드를 형성하는 단계는,상기 홀의 하부영역을 반도체층으로 채우는 단계;상기 반도체층의 하부영역을 제1 도전형 불순물로 도핑하는 단계; 및상기 반도체층의 상부영역을 제2 도전형 불순물로 도핑하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 제조방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 홀의 하부 영역을 상기 반도체층으로 채우는 단계는,선택적 에피택시얼 성장기술을 사용하여 상기 홀을 채우는 단결정 반도체층을 형성하는 단계;상기 제1 층간 절연막의 상부면이 노출될 때까지 상기 단결정 반도체층의 상부면을 평탄화하는 단계; 및상기 홀에서 상기 평탄화된 단결정 반도체층의 일부를 제거하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 다이오드 전극을 형성하는 단계는,상기 다이오드와 접촉되고 상기 홀의 측벽을 덮는 스페이서를 형성하는 단계;상기 스페이서 안쪽의 상기 다이오드를 일부 에치 백하여 상기 다이오드의 상부면에 홈을 형성하는 단계; 및상기 홈의 표면을 도전막으로 덮는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 다이오드 전극은 금속 실리사이드로 형성하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 제조방법.
- 제 13 항에 있어서, 상기 금속 실리사이드는 TiSi2, CoSi2, 및 NiSi2로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 제조 방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 상변화층 및 상부전극을 순차적으로 형성하는 단계는,상기 제1 층간 절연막 상으로 상기 홀을 채우는 상변화층 및 상부전극을 순차적으로 형성하는 단계; 및상기 상변화층 및 상부전극을 패터닝하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 상변화층 및 상기 상부전극을 순차적으로 형성하는 단계는,상기 하부전극 상에 상기 홀을 채우는 상변화층을 형성하는 단계;상기 제1 층간 절연층 상에 상기 상변화층을 덮는 상부전극을 형성하는 단계; 및패터닝 결과물이 상기 상변화층을 덮도록 상기 상부전극을 패터닝하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 제조 방법.
- PN 다이오드와 이에 연결된 스토리지 노드를 포함하는 상변화 메모리 소자의 동작 방법에 있어서,상기 PN 다이오드가 턴 온(turn on) 되는 방향으로 상기 스토리지 노드에 동작 전압을 인가하는 단계를 포함하되,상기 스토리지 노드는 다이오드 전극을 매개로 하여 상기 PN 다이오드에 접촉되고, 상기 스토리지 노드와 상기 다이오드 전극의 계면은 곡면인 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 동작 방법.
- 제 17 항에 있어서, 상기 동작 전압은 쓰기 전압, 읽기 전압 및 소거 전압 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상변화 메모리 소자의 동작 방법.
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