KR101052869B1 - Phase change memory device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다이오드의 전류 흐름을 증가시키고, 콘택 저항을 개선할 수 있는 상변화 기억 소자 및 그의 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명에 따른 상변화 기억 소자는, 일 방향으로 연장하고, 상기 일 방향과 수직하는 타 방향으로 이격해서 다수개가 배열되며, 다이오드 형성 영역 부분이 나머지 부분보다 넓은 폭을 갖는 활성 영역을 포함한다.The present invention discloses a phase change memory device capable of increasing the current flow of a diode and improving contact resistance, and a method of manufacturing the same. The phase change memory device according to the present invention includes a plurality of active regions extending in one direction, spaced apart from each other in a direction perpendicular to the one direction, and having a wider width than the remaining portion of the diode formation region. .
Description
본 발명은 상변화 기억 소자 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 다이오드의 전류 흐름을 증가시키고, 콘택 저항을 개선할 수 있는 상변화 기억 소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase change memory device and a method of manufacturing the same, and to a phase change memory device capable of increasing the current flow of a diode and improving contact resistance.
기억 소자는 전원이 차단되면 입력된 정보를 잃어버리는 휘발성의 램(Random Access Memory : RAM) 소자와 전원이 차단되더라도 입력된 정보의 저장 상태를 계속해서 유지하는 롬(Read Only Memory : ROM) 소자로 크게 구분된다. 상기 휘발성의 램 소자로는 디램(DRAM) 및 에스램(SRAM)을 들 수 있으며, 상기 비휘발성의 롬 소자로는 EEPROM(Elecrtically Erasable and Programmable ROM)과 같은 플래쉬 기억(Flash Memory) 소자를 들 수 있다. The memory device is a volatile random access memory (RAM) device that loses input information when the power is cut off, and a read only memory (ROM) device that maintains the storage state of the input information even when the power is cut off. It is largely divided. The volatile RAM devices may include DRAM and SRAM, and the nonvolatile ROM devices may include flash memory devices such as EEPROM (Elecrtically Erasable and Programmable ROM). have.
그런데, 상기 디램은 잘 알려진 바와 같이 매우 우수한 기억 소자임에도 불구하고 높은 전하 저장 능력이 요구되고, 이를 위해, 전극 표면적을 증가시켜야만 하므로 고집적화에 어려움이 있다. 또한, 상기 플래쉬 기억 소자는 두 개의 게이트가 적층된 구조를 갖는 것과 관련해서 전원 전압에 비해 높은 동작 전압이 요구되 고, 이에 따라, 쓰기 및 소거 동작에 필요한 전압을 형성하기 위해 별도의 승압 회로를 필요로 하므로 고집적화에 어려움이 있다.However, although the DRAM is a very good memory device as is well known, high charge storage capability is required, and for this purpose, it is difficult to achieve high integration because the electrode surface area must be increased. In addition, the flash memory device requires a high operating voltage compared to a power supply voltage in connection with a structure in which two gates are stacked, so that a separate boost circuit may be used to form a voltage required for write and erase operations. There is a difficulty in high integration because it is necessary.
이에, 상기 비휘발성 기억 소자의 특성을 가지면서 고집적화를 이룰 수 있고, 또한, 구조가 단순한 새로운 기억 소자를 개발하기 위한 많은 연구들이 진행되고 있으며, 그 한 예로 최근 상변화 기억 소자(Phase Change RAM)가 제안되었다.Accordingly, many studies have been conducted to develop a new memory device having the characteristics of the nonvolatile memory device and having a simple structure. For example, recently, a phase change RAM device has been developed. Was proposed.
상기 상변화 기억 소자는 하부 전극과 상부 전극 사이의 전류 흐름을 통해서 상기 전극들 사이에 개재된 상변화막이 결정(Crystal) 상태에서 비정질(Amorphous) 상태로 상변화가 일어나는 것으로부터 결정질과 비정질에 따른 저항 차이를 이용하여 셀에 저장된 정보를 판별하는 기억 소자이다. 이때, 비정질 상태를 갖는 상변화막의 비저항이 결정질 상태를 갖는 상변화막의 비저항 보다 높다는 것으로부터, 읽기 모드에서 상변화막을 통하여 흐르는 전류를 감지하여 상변환 기억 셀에 저장된 정보가 논리 '1'인지 또는 논리 '0'인지를 판별하게 된다. In the phase change memory device, a phase change film interposed between the electrodes through a current flow between the lower electrode and the upper electrode is changed from a crystal state to an amorphous state. It is a memory element for determining information stored in a cell by using a resistance difference. At this time, since the specific resistance of the phase change film having an amorphous state is higher than that of the phase change film having a crystalline state, the current flowing through the phase change film in the read mode is sensed so that the information stored in the phase change memory cell is logical '1' It is determined whether the logic is '0'.
한편, 512Mb급 이상의 상변화 기억 소자의 제조시 스위칭 소자로서 수직형 PN 다이오드를 적용하는 방법이 제안된 바 있다. 상기 수직형 PN 다이오드를 적용하는 경우에는 셀 사이즈를 6F2 이하로 줄일 수 있다는 장점이 있다. On the other hand, a method of applying a vertical PN diode as a switching element in the manufacture of a phase change memory device of 512Mb or more has been proposed. In the case of applying the vertical PN diode, the cell size can be reduced to 6F 2 or less.
그러나, 전술한 종래 기술의 경우에는 반도체 소자의 고집적화 추세에 따라 상기 수직형 PN 다이오드가 형성되는 활성 영역의 면적이 감소하게 된다. 그 결과, 전술한 종래 기술의 경우에는 면적에 대한 의존도가 큰 PN 다이오드의 전류가 낮아지게 되며, 이러한 다이오드 면적의 감소로 인해 콘택 저항이 저하된다.However, in the above-described prior art, the area of the active region in which the vertical PN diode is formed is reduced according to the trend of higher integration of semiconductor devices. As a result, in the above-described prior art, the current of the PN diode which is highly dependent on the area is lowered, and the contact resistance is lowered due to the reduction of the diode area.
본 발명은 다이오드의 전류 흐름을 증가시킬 수 있는 상변화 기억 소자 및 그의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a phase change memory device capable of increasing the current flow of a diode and a method of manufacturing the same.
또한, 본 발명은 콘택 저항을 개선할 수 있는 상변화 기억 소자 및 그의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a phase change memory device capable of improving contact resistance and a method of manufacturing the same.
본 발명의 실시예에 따른 상변화 기억 소자는, 일 방향으로 연장하고, 상기 일 방향과 수직하는 타 방향으로 이격해서 다수개가 배열되며, 다이오드 형성 영역 부분이 나머지 부분보다 넓은 폭을 갖는 활성 영역을 포함한다.The phase change memory device according to the embodiment of the present invention includes an active region extending in one direction, spaced apart from each other in a direction perpendicular to the one direction, and having a diode width in a portion where the diode formation region is wider than the rest. Include.
상기 활성 영역의 상기 다이오드 형성 영역 부분은 상기 활성 영역의 일측으로 돌출된다.The diode forming region portion of the active region protrudes to one side of the active region.
상기 다이오드 형성 영역 부분은 상기 활성 영역의 일측으로 10∼100㎚ 돌출된다.The portion of the diode forming region protrudes 10 to 100 nm toward one side of the active region.
상기 활성 영역의 상기 다이오드 형성 영역 부분은 상기 활성 영역의 양측으로 돌출된다.The diode forming region portion of the active region protrudes to both sides of the active region.
상기 다이오드 형성 영역 부분은 상기 활성 영역의 양측으로 각각 10∼50㎚ 돌출된다.The diode forming region portions protrude 10 to 50 nm on both sides of the active region, respectively.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 상변화 기억 소자는, 일 방향으로 연장하고, 상기 일 방향과 수직하는 타 방향으로 이격해서 다수개가 배열되며, 다이오드 형성 영역 부분이 나머지 부분보다 넓은 폭을 갖는 활성 영역, 상기 활성 영역의 다이오드 형성 영역 상에 형성된 다이오드, 상기 다이오드 상에 형성된 상변화 기억 셀 및 상기 상변화 기억 셀 상에 형성된 비트 라인을 포함한다.In addition, a plurality of phase change memory elements according to an embodiment of the present invention are arranged in one direction and spaced apart from each other in a direction perpendicular to the one direction, and the diode forming region portion has a wider width than the remaining portion. A region formed on the diode forming region of the active region, a phase change memory cell formed on the diode, and a bit line formed on the phase change memory cell.
상기 활성 영역의 상기 다이오드 형성 영역 부분은 상기 활성 영역의 일측으로 돌출된다.The diode forming region portion of the active region protrudes to one side of the active region.
상기 다이오드 형성 영역 부분은 상기 활성 영역의 일측으로 10∼100㎚ 돌출된다.The portion of the diode forming region protrudes 10 to 100 nm toward one side of the active region.
상기 활성 영역의 상기 다이오드 형성 영역 부분은 상기 활성 영역의 양측으로 돌출된다.The diode forming region portion of the active region protrudes to both sides of the active region.
상기 다이오드 형성 영역 부분은 상기 활성 영역의 양측으로 각각 10∼50㎚ 돌출된다.The diode forming region portions protrude 10 to 50 nm on both sides of the active region, respectively.
상기 활성 영역의 표면 내에 형성된 불순물 영역을 더 포함한다.The semiconductor device may further include an impurity region formed in the surface of the active region.
상기 다이오드는 수직형 PN 다이오드이다.The diode is a vertical PN diode.
상기 상변화 기억 셀은 상변화막을 포함하는 구조를 갖는다.The phase change memory cell has a structure including a phase change film.
본 발명의 실시예에 따른 상변화 기억 소자의 제조방법은, 반도체 기판 내에 일 방향으로 연장하고, 상기 일 방향과 수직하는 타 방향으로 이격해서 다수개가 배열되며, 다이오드 형성 영역 부분이 나머지 부분보다 넓은 폭을 갖는 활성 영역을 정의하는 단계, 상기 활성 영역의 다이오드 형성 영역 상에 다이오드를 형성하는 단계, 상기 다이오드 상에 상변화 기억 셀을 형성하는 단계 및 상기 상변화 기억 셀 상에 비트 라인을 형성하는 단계를 포함한다.In the method for manufacturing a phase change memory device according to an embodiment of the present invention, a plurality of phase change memory elements extend in one direction, spaced apart from each other in a direction perpendicular to the one direction, and the diode formation region is wider than the remaining portion. Defining an active region having a width, forming a diode on the diode forming region of the active region, forming a phase change memory cell on the diode and forming a bit line on the phase change memory cell Steps.
상기 활성 영역은 상기 다이오드 형성 영역 부분이 상기 활성 영역의 일측으로 돌출되도록 정의된다.The active region is defined such that a portion of the diode forming region protrudes to one side of the active region.
상기 다이오드 형성 영역 부분은 상기 활성 영역의 일측으로 10∼100㎚ 돌출된다.The portion of the diode forming region protrudes 10 to 100 nm toward one side of the active region.
상기 활성 영역은 상기 다이오드 형성 영역 부분이 상기 활성 영역의 양측으로 돌출되도록 정의된다.The active region is defined such that a portion of the diode forming region protrudes to both sides of the active region.
상기 다이오드 형성 영역 부분은 상기 활성 영역의 양측으로 각각 10∼50㎚ 돌출된다.The diode forming region portions protrude 10 to 50 nm on both sides of the active region, respectively.
상기 활성 영역을 정의하는 단계 후, 그리고, 상기 다이오드를 형성하는 단계 전, 상기 활성 영역의 표면 내에 불순물 영역을 형성하는 단계를 더 포함한다.And forming an impurity region within the surface of the active region after defining the active region and before forming the diode.
상기 다이오드는 수직형 PN 다이오드로 형성한다.The diode is formed of a vertical PN diode.
상기 상변화 기억 셀은 상변화막을 포함하도록 형성한다.The phase change memory cell is formed to include a phase change film.
본 발명은 다이오드 형성 영역이 나머지 다른 부분보다 넓은 폭을 갖는 활성 영역을 정의하고, 상기 활성 영역 상에 종래보다 넓은 면적을 갖는 다이오드를 형성함으로써, 상기 다이오드의 전류 흐름을 증가시키고, 콘택 저항을 개선할 수 있다.The present invention defines an active region in which the diode forming region has a wider width than the other portions, and forms a diode having a larger area on the active region than the conventional one, thereby increasing the current flow of the diode and improving the contact resistance. can do.
따라서, 본 발명은 상기 다이오드의 안정적인 특성을 확보하여 소자 특성 및 신뢰성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.Therefore, the present invention can secure the stable characteristics of the diode can effectively improve the device characteristics and reliability.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상변화 기억 소자의 활성 영역을 보여주는 평면도이다.1 is a plan view illustrating an active region of a phase change memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 반도체 기판(100) 내에 일 방향으로 연장하고, 상기 일 방향과 수직하는 타 방향으로 이격해서 다수개가 배열되는 활성 영역(102)들을 정의하는 소자분리막(104)이 형성되어 있다. 상기 활성 영역(102)은 다이오드 형성 영역(D)을 포함하며, 상기 활성 영역(102)의 다이오드 형성 영역(D)은 상기 활성 영역(102) 내에서 10∼150㎚의 길이(L1)를 갖고, 10∼200㎚의 간격(L2)으로 배치된다.As illustrated, an
여기서, 상기 활성 영역(102)은 상기 다이오드 형성 영역(D)이 나머지 부분보다 넓은 폭을 갖도록 정의되어 있다. 예컨대, 상기 활성 영역(102)의 상기 다이오드 형성 영역(D) 부분은 상기 활성 영역(102)의 일측으로 제1 폭(W1)만큼 돌출되어 있으며, 상기 제1 폭(W1)은, 바람직하게, 10∼100㎚이다. Here, the
또한, 상기 다이오드 형성 영역(D) 부분이 돌출된 방향으로 마주보는 한 쌍의 활성 영역(102)을 하나의 그룹(G)으로 할때, 상기 활성 영역(102)은 하나의 그룹(G) 안에서는 제2 폭(W2)만큼 이격되어 있으며, 이웃하는 다른 그룹(G)의 활성 영역(102)과는 제3 폭(W3)만큼 이격되어 있다. 상기 제2 폭(W2)과 상기 제3 폭(W3)은 각각, 바람직하게, 10∼100㎚이다.In addition, when the pair of
한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 활성 영역이 상기 다이오드 형성 영역이 활성 영역의 양측으로 돌출되도록 정의되는 것도 가능하다.Meanwhile, as another embodiment of the present invention, the active region may be defined such that the diode forming region protrudes to both sides of the active region.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상변화 기억 소자의 활성 영역을 보여주는 평면도이다.2 is a plan view illustrating an active region of a phase change memory device according to another exemplary embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 반도체 기판(100) 내에 정의되어 있는 활성 영역(102)은 다이오드 형성 영역(D)을 포함하며, 상기 활성 영역(102)의 다이오드 형성 영역(D)은 상기 활성 영역(102) 내에서 10∼150㎚의 길이(L1)를 갖고, 10∼200㎚의 간격(L2)으로 배치된다.As shown, the
여기서, 상기 활성 영역(102)은 상기 다이오드 형성 영역(D)이 나머지 부분보다 넓은 폭을 갖도록 정의되어 있다. 예컨대, 상기 활성 영역(102)의 상기 다이오드 형성 영역(D) 부분은 상기 활성 영역(102)의 양측으로 각각 제4 폭(W4)만큼 돌출되어 있으며, 상기 제4 폭(W1)은, 바람직하게, 10∼50㎚이다. Here, the
또한, 상기 활성 영역(102)은 이웃하는 다른 활성 영역(102)과 제5 폭(W5)만큼 이격되어 있으며, 상기 제5 폭(W5)은, 바람직하게, 10∼100㎚이다.In addition, the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상변화 기억 소자를 설명하기 위한 평면도이고, 도 4는 도 3의 A―A′에 대응하는 본 발명의 실시예에 따른 상변화 기억 소자를 설명하기 위한 단면도이며, 도 5는 도 3의 B―B′선에 대응하는 본 발명의 실시예에 따른 상변화 기억 소자를 설명하기 위한 단면도이다.3 is a plan view illustrating a phase change memory device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a phase change memory device according to an embodiment of the present invention corresponding to AA ′ of FIG. 3. 5 is a cross-sectional view for describing a phase change memory device according to an exemplary embodiment of the present invention, which corresponds to line B-B 'of FIG. 3.
도 3, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(100) 내에 일 방향으로 연장하고, 상기 일 방향과 수직하는 타 방향으로 이격해서 다수개가 배열되는 활성 영역(102)들을 정의하는 소자분리막(104)이 형성되어 있다. 상기 활성 영역(102)은 다이오드 형성 영역(D)을 포함하며, 상기 다이오드 형성 영역(D)은 나머지 부분보다 넓은 폭을 갖도록 정의되어 있다. 3, 4, and 5, elements defining
예컨대, 상기 활성 영역(102)의 상기 다이오드 형성 영역(D) 부분은 상기 활성 영역(102)의 일측으로 제1 폭(W1)만큼 돌출되어 있으며, 상기 제1 폭(W1)은, 바람직하게, 10∼100㎚이다. 한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 다이오드 형성 영역(D) 부분은 상기 활성 영역(102)의 양측으로 각각 10∼50㎚만큼 돌출되는 것도 가능하다. For example, a portion of the diode forming region D of the
상기 활성 영역(102)의 표면 내에는 불순물 영역(106)이 형성되어 있으며, 상기 다이오드 형성 영역(D)의 불순물 영역(106) 상에는 다이오드, 예컨대, 수직형 PN 다이오드(114)가 형성되어 있다. 상기 수직형 PN 다이오드(114)는, N 영역(110)과 P 영역(112)을 포함하는 구조로 이루어진다.An
그리고, 상기 수직형 PN 다이오드(114) 상에는 하부 전극(118), 상변화막(120), 상부 전극(122) 및 상부 전극 콘택(126)을 포함하는 상변화 기억 셀(128)이 형성되어 있으며, 상기 상변화막(120)과 상부 전극(122)은 상기 활성 영역(102)과 수직하는 방향으로 연장되는 라인 타입으로 형성되어 있다. In addition, a phase
상기 상변화 기억 셀(128) 상에는 상기 활성 영역(102)과 수직하는 방향, 즉, 상기 상변화막(120) 및 상부 전극(122)과 평행하는 방향으로 연장하는 비트 라인(130)이 형성되어 있으며, 상기 비트 라인(130) 상부에는 상기 비트 라인(130)과 수직하는 방향으로 연장하는 워드 라인(132)이 형성되어 있다.The
도 6a 내지 도 6h는 본 발명의 실시예에 따른 상변화 기억 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 평면도이고, 도 7a 내지 도 7h는 도 6a 내지 도 6h의 A―A′선에 각각 대응하는 본 발명의 실시예에 따른 상변화 기억 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이며, 도 8a 내지 도 8h는 도 6a 내지 도 6h의 B―B′선에 각각 대응하는 본 발명의 실시예에 따른 상변화 기억 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.6A to 6H are plan views illustrating processes for manufacturing a phase change memory device according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 7A to 7H respectively correspond to lines AA ′ of FIGS. 6A to 6H. 8 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a phase change memory device according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 8A to 8H illustrate embodiments of the present invention corresponding to lines B-B 'of FIGS. It is sectional drawing by process for demonstrating the manufacturing method of the phase change memory device which concerns.
도 6a, 도 7a 및 도 8a를 참조하면, 반도체(100) 기판 내에 일 방향으로 연장하고, 상기 일 방향과 수직하는 타 방향으로 이격해서 다수개가 배열되는 활성 영역(102)이 정의되도록 소자분리막(104)을 형성한다. 상기 활성 영역(102)은 다이오드 형성 영역(D)을 포함한다.6A, 7A, and 8A, the device isolation layer may be formed in the
여기서, 상기 활성 영역(102)은 상기 다이오드 형성 영역(D)이 나머지 부분보다 넓은 폭을 갖도록 정의된다. 예컨대, 상기 활성 영역(102)의 상기 다이오드 형성 영역(D) 부분은 상기 활성 영역(102)의 일측으로 제1 폭(W1)만큼 돌출되며, 상기 제1 폭(W1)은, 바람직하게, 10∼100㎚이다. Here, the
한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 활성 영역(102)을 다이오드 형성 영역(D) 부분이 활성 영역(102)의 양측으로 각각 돌출되도록 형성하는 것도 가능하며, 이때, 상기 다이오드 형성 영역(D) 부분은 상기 활성 영역(102)의 양측으로 각각 10∼50㎚ 돌출된다. (도 2 참조)Meanwhile, as another embodiment of the present invention, the
도 6b, 도 7b 및 도 8b를 참조하면, 상기 다이오드 형성 영역(D)을 포함하는 상기 활성 영역(102)의 표면 내에 불순물 영역(106)을 형성한다. 상기 불순물 영 역(106)은, 바람직하게, 이온주입 공정으로 형성하며, 상기 이온주입 공정은, 예컨대, N형 불순물을 사용하여 수행한다.6B, 7B, and 8B, an
도 6c, 도 7c 및 도 8c를 참조하면, 상기 불순물 영역(106)이 형성된 반도체 기판(100)의 결과물 상에 제1 절연막(108)을 형성한 후, 상기 제1 절연막(108)을 식각하여 상기 다이오드 형성 영역(D)의 불순물 영역(106)을 노출시키는 다수개의 콘택홀을 형성한다. 상기 콘택홀 내에 상기 불순물 영역(106)과 콘택하는 다이오드, 예컨대, 수직형 PN 다이오드(114)를 형성한다. 6C, 7C, and 8C, after forming the first insulating
상기 수직형 PN 다이오드(114)는 상기 콘택홀 내에 차례로 적층되는 N 영역(110) 및 P 영역(112)을 포함하며, 상기 N 영역(110) 및 P 영역(112)은, 예컨대, 에피 실리콘층으로 이루어진다. 한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 수직형 PN 다이오드(114)를 먼저 형성한 후에, 제1 절연막(108)을 형성하는 방법도 가능하다.The
여기서, 본 발명은 활성 영역(102)의 다이오드 형성 영역(D)의 폭이 종래보다 증가하였으므로, 종래보다 큰 면적을 갖는 수직형 PN 다이오드(114)를 형성할 수 있다. 그러므로, 본 발명은 상기 수직형 PN 다이오드(114)의 전류 흐름을 증가시키고 콘택 저항을 개선하여, 안정적인 다이오드 특성을 확보할 수 있다.Here, in the present invention, since the width of the diode forming region D of the
상기 수직형 PN 다이오드(114)는, 바람직하게, 길이와 폭이 각각 10∼150㎚인 직사각형, 또는, 정사각형 형상으로 형성한다. 또한, 상기 수직형 PN 다이오드(114)는 상기 다이오드 형성 영역(D) 내에서 사방으로 1∼50㎚만큼의 간격(a)을 갖도록 형성한다. The
도 6d, 도 7d 및 도 8d를 참조하면, 상기 수직형 PN 다이오드(114)를 포함하 는 제1 절연막(108) 상에 제2 절연막(116)을 형성한다. 그리고 나서, 상기 제2 절연막(116)을 식각하여 상기 수직형 PN 다이오드(114)를 각각 노출시키는 홀을 형성한 다음, 상기 홀을 도전막으로 매립하여 하부 전극(118)을 형성한다. 6D, 7D, and 8D, a second insulating
상기 하부 전극(118)은 상기 수직형 PN 다이오드(114)로부터 후속으로 형성되는 상변화막에 주울 열을 발생시켜 상변화막의 상변화가 일어나도록 하는 히터 역할을 하며, 바람직하게, 10∼100㎚의 길이와 폭을 갖도록 형성한다.The
도 6e, 도 7e 및 도 8e를 참조하면, 상기 하부 전극(118)을 포함하는 제2 절연막(116) 상에 상변화막(120)과 상부 전극용 도전막을 차례로 형성한다. 이어서. 상기 상부 전극용 도전막과 상변화막(120)을 패터닝하여 상기 하부 전극(118)과 콘택하는 상변화막(120)과 상부 전극(122)을 형성한다.6E, 7E, and 8E, the
여기서, 상기 상변화막(120)과 상부 전극(122)은 상기 활성 영역(102)과 수직하는 방향으로 연장하는 라인 타입으로 패터닝되며, 이를 통해, 본 발명은 상기 상변화막(120)의 패터닝시 그 가장자리 부분에서 발생되는 식각 손실을 감소시킬 수 있다.Here, the
도 6f, 도 7f 및 도 8f를 참조하면, 상기 상변화막(120)과 상부 전극(122)을 덮도록 제2 절연막(116) 상에 제3 절연막(124)을 형성한 다음, 상기 제3 절연막(124)을 식각하여 상기 상부 전극(122)을 각각 노출시키는 다수개의 콘택홀을 형성한다. 상기 콘택홀 내에 도전막을 매립하여 상기 상부 전극(122)과 콘택하는 상부 전극 콘택(126)을 형성한다. 6F, 7F, and 8F, after forming the third insulating
그 결과, 상기 수직형 PN 다이오드(114) 상에는 하부 전극(118), 상변화 막(120), 상부 전극(122) 및 상부 전극 콘택(126)을 포함하는 구조의 상변화 기억 셀(128)이 형성된다.As a result, a phase
도 6g, 도 7g 및 도 8g를 참조하면, 상기 상변화 기억 셀(128)을 포함하는 제3 절연막(124) 상에 비트 라인용 도전막을 증착한다. 그리고 나서, 상기 비트 라인용 도전막을 상기 활성 영역(102)과 수직하는 방향, 즉, 상기 상변화막(120) 및 상부 전극(122)과 평행하는 방향으로 연장하도록 식각하여, 상기 상변화 기억 셀(128)과 콘택하는 비트 라인(130)을 형성한다.6G, 7G, and 8G, a bit line conductive film is deposited on the third
도 6h, 도 7h 및 도 8h를 참조하면, 상기 비트 라인(130)을 포함하는 제3 절연막(124) 상에 상기 비트 라인(130)을 덮도록 제4 절연막(132)을 형성한다. 그런 다음, 상기 제4 절연막(132) 상에 워드 라인용 도전막을 증착한 후, 상기 워드 라인용 도전막을 상기 비트 라인(130)과 수직하는 방향으로 연장하도록 식각하여, 워드 라인(134)을 형성한다.6H, 7H, and 8H, a fourth insulating
이후, 도시하지는 않았지만 공지된 일련의 후속 공정들을 차례로 수행하여 본 발명의 실시예에 따른 상변화 기억 소자의 제조를 완성한다.Thereafter, although not shown, a series of subsequent known processes are sequentially performed to complete the manufacture of the phase change memory device according to the embodiment of the present invention.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 다이오드 형성 영역 부분이 나머지 다른 부분들보다 큰 폭을 갖는 활성 영역을 정의하며, 이를 통해, 본 발명은 상기 활성 영역의 다이오드 형성 영역에 종래보다 큰 면적을 갖는 다이오드를 형성할 수 있다.As described above, in the embodiment of the present invention, the diode forming region portion defines an active region having a larger width than the other portions, and accordingly, the present invention provides a larger area than the prior art in the diode forming region of the active region. The diode can be formed.
따라서, 본 발명은 상기 다이오드의 전류 흐름을 높일 수 있으며, 스탠 바이 시 워드 라인의 높은 전압에 의해 유발되는 리버스 전류를 차단할 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 다이오드와 불순물 영역 간의 접촉 면적을 증가시켜 콘택 저항을 개선할 수 있다. Therefore, the present invention can increase the current flow of the diode and can block reverse current caused by the high voltage of the standby word line. In addition, the present invention can improve the contact resistance by increasing the contact area between the diode and the impurity region.
그러므로, 본 발명은 다이오드의 안정적인 특성을 확보할 수 있으며, 이에 따라, 상변화 기억 소자의 특성 및 신뢰성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.Therefore, the present invention can secure stable characteristics of the diode, thereby effectively improving the characteristics and reliability of the phase change memory device.
이상, 여기에서는 본 발명을 특정 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.As mentioned above, although the present invention has been illustrated and described with reference to specific embodiments, the present invention is not limited thereto, and the following claims are not limited to the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention. It can be easily understood by those skilled in the art that can be modified and modified.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상변화 기억 소자의 활성 영역을 보여주는 평면도.1 is a plan view showing an active region of a phase change memory device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상변화 기억 소자의 활성 영역을 보여주는 평면도.2 is a plan view showing an active region of a phase change memory device according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상변화 기억 소자를 설명하기 위한 평면도.3 is a plan view for explaining a phase change memory device according to an embodiment of the present invention;
도 4는 도 3의 A―A′에 대응하는 본 발명의 실시예에 따른 상변화 기억 소자를 설명하기 위한 단면도.4 is a cross-sectional view illustrating a phase change memory device according to an embodiment of the present invention corresponding to AA ′ in FIG. 3.
도 5는 도 3의 B―B′선에 대응하는 본 발명의 실시예에 따른 상변화 기억 소자를 설명하기 위한 단면도.FIG. 5 is a cross-sectional view for illustrating a phase change memory device according to an embodiment of the present invention, corresponding to line B-B ′ of FIG. 3. FIG.
도 6a 내지 도 6h는 본 발명의 실시예에 따른 상변화 기억 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 평면도.6A to 6H are plan views of processes for explaining a method of manufacturing a phase change memory device according to an embodiment of the present invention.
도 7a 내지 도 7h는 도 6a 내지 도 6h의 A―A′선에 각각 대응하는 본 발명의 실시예에 따른 상변화 기억 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.7A to 7H are cross-sectional views illustrating processes of manufacturing a phase change memory device according to an exemplary embodiment of the present invention, respectively, corresponding to lines AA ′ of FIGS. 6A to 6H.
도 8a 내지 도 8h는 도 6a 내지 도 6h의 B―B′선에 각각 대응하는 본 발명의 실시예에 따른 상변화 기억 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.8A to 8H are cross-sectional views illustrating processes of manufacturing a phase change memory device according to an exemplary embodiment of the present invention, which respectively correspond to lines B-B 'of FIGS. 6A to 6H.
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