KR101097864B1 - Phase change memory device and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 별도의 저항체를 형성하지 않고도 세트 트랜지스터와 리세트 트랜지스터에의 전류량이 서로 상이하도록 한 상변환 기억 소자 및 그의 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 상변환 기억 소자는, 각각 게이트와 제1도전형의 소오스영역을 구비하면서 제1도전형의 드레인영역을 공유하는 세트 트랜지스터 및 리세트 트랜지스터를 포함하는 상변환 기억 소자에 있어서, 상기 리세트 트랜지스터의 소오스영역은 제1농도를 갖는 제1도전형 불순물의 LDD 이온주입 및 상기 제1농도보다 높은 제2농도를 갖는 제1도전형 불순물 이온주입이 수행되는 반면에 상기 세트 트랜지스터의 소오스영역은 제1농도를 갖는 제1도전형 불순물의 LDD 이온주입만 수행되어,상기 세트 트랜지스터의 소오스영역이 상기 리세트 트랜지스터의 소오스영역보다 높은 저항을 갖는 것을 특징으로 한다. The present invention discloses a phase change memory device and a manufacturing method thereof in which the amount of current to the set transistor and the reset transistor is different from each other without forming a separate resistor. The disclosed phase conversion memory device includes a set transistor and a reset transistor each having a gate and a source region of the first conductivity type and sharing a drain region of the first conductivity type, wherein the phase conversion memory device comprises: In the source region of the reset transistor, LDD ion implantation of a first conductivity type impurity having a first concentration and a first conductivity type impurity ion implantation having a second concentration higher than the first concentration are performed, while a source of the set transistor is performed. In the region, only LDD ion implantation of the first conductivity type impurity having a first concentration is performed, so that the source region of the set transistor has a higher resistance than the source region of the reset transistor.

Description

상변환 기억 소자 및 그의 제조방법{Phase change memory device and method of manufacturing the same}Phase change memory device and method of manufacturing the same

도 1a은 종래 상변화 기억 소자에서의 상변환막의 상변화를 설명하기 위한 그래프. 1A is a graph for explaining a phase change of a phase change film in a conventional phase change memory element.

도 1b는 종래 상변환 기억 소자를 도시한 회로도. Fig. 1B is a circuit diagram showing a conventional phase change memory element.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 상변환 기억 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도. 2A to 2F are cross-sectional views of steps for explaining a method of manufacturing a phase change memory device according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

21 : 반도체기판 22 : 소자분리막21 semiconductor substrate 22 device isolation film

23a,23b : 게이트 24 : LDD 영역23a, 23b: gate 24: LDD region

25 : 할로 영역 26 : 스페이서25 halo area 26 spacer

27 : 감광막패턴 28a : 제1소오스영역27: photoresist pattern 28a: first source region

28b : 제2소오스영역 29 : 드레인영역28b: second source region 29: drain region

30 : 층간절연막 31 : 콘택홀30: interlayer insulating film 31: contact hole

32 : 금속배선 C : 세트 트랜지스터32: metal wiring C: set transistor

D : 리세트 트랜지스터D: reset transistor

본 발명은 상변환 기억 소자 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 세트(SET) 트랜지스터와 리세트(RESET) 트랜지스터 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase conversion memory element and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a method for manufacturing a set transistor and a reset transistor.

일반적으로 기억 소자는 전원이 차단되면 입력된 정보를 잃어버리는 휘발성의 램(Random Access Memory: RAM) 소자와 전원이 차단되더라도 입력된 정보의 저장 상태를 계속해서 유지하는 비휘발성의 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 메모리(Flash Memory)를 들 수 있다. Generally, a memory device is a volatile random access memory (RAM) device that loses input information when the power supply is turned off, and a nonvolatile ROM (Read Only Memory) that maintains the storage state of the input information even when the power supply is turned off. : It is divided into ROM) device. The volatile RAM devices may include DRAM and SRAM, and the nonvolatile ROM devices may include flash memory such as EEPROM (Elecrtically Erasable and Programmable ROM). .

그런데, 상기 디램은 잘 알려진 바와 같이 매우 우수한 기억 소자임에도 불구하고 높은 전하저장 능력이 요구되고, 이를 위해, 전극 표면적을 증가시켜야만 하므로 고집적화에 어려움이 있다. 또한, 상기 플래쉬 메모리는 두 개의 게이트가 적층된 구조를 갖는 것과 관련해서 전원전압에 비해 높은 동작전압이 요구되고, 이에 따라, 쓰기 및 소거 동작에 필요한 전압을 형성하기 위해 별도의 승압 회로를 필요로 하므로 고집적화에 어려움이 있다.However, although the DRAM has 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 since the electrode surface area must be increased. In addition, the flash memory requires a higher operating voltage than a power supply voltage in connection with a structure in which two gates are stacked, and thus requires a separate boost circuit to form a voltage required for write and erase operations. Therefore, there is a difficulty in high integration.

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 상변환 기억 소자(Phase Change memory device)가 제안되었다. Accordingly, many studies have been conducted to develop new memory devices having characteristics of the nonvolatile memory device and having a simple structure. For example, a phase change memory device has recently been developed. ) Has been proposed.

이러한 상변환 기억 소자는 하부전극과 상부전극 사이의 전류 흐름을 통해 상기 전극들 사이에 개재된 상변환막이 수 ㏀의 낮은 저항을 갖는 결정질 상태(crystalline state)와 수 ㏁의 높은 저항을 갖는 비정질 상태(amorphous state)의 두 가지 상태로 상변화가 일어나는 것으로부터 상기 결정질 상태와 비정질 상태간 저항 차이를 이용해서 셀에 저장된 정보를 판별한다. The phase change memory device has a crystalline state having a low resistance of several kW and an amorphous state having a high resistance of a few kW between the electrodes through the current flow between the lower electrode and the upper electrode. From the phase change occurring in two states (amorphous state), the information stored in the cell is determined using the difference in resistance between the crystalline state and the amorphous state.

다시말해, 상변환 기억 소자는 상변환막으로서 칼코제나이드(Chalcogenide)막을 이용하는데, 이러한 칼코제나이드막은 게르마늄(Ge), 스티비움(Sb) 및 텔루리움(Te)로 이루어진 화합물막으로서, 인가된 전류, 즉, 주울열(Joule Heat)에 의해 저항이 낮은 결정질 상태, 즉, 세트(SET) 상태와 저항이 높은 비정질 상태, 즉, 리세트(RESET) 사이에서 가역적으로 상변화가 일어나는 것으로부터, 쓰기 및 읽기 모드에서 상변환막을 통하여 흐르는 전류를 감지해서 상변환 기억 셀에 저장된 정보가 세트 상태의 데이터 '0'인지, 또는, 리세트 상태의 데이터 '1'인지를 판별한다.In other words, the phase conversion memory element uses a chalcogenide film as a phase conversion film. The chalcogenide film is a compound film composed of germanium (Ge), stevidium (Sb) and tellurium (Te). From reversible phase change between the crystalline state of low resistance, that is, the SET state, and the amorphous state of high resistance, that is, RESET, caused by the current, that is, Joule Heat. In the write and read modes, the current flowing through the phase change film is sensed to determine whether the information stored in the phase change memory cell is data '0' in the set state or data '1' in the reset state.

도 1a는 종래 상변화 기억 소자에서의 상변환막의 상변화를 설명하기 위한 그래프이다. 1A is a graph for explaining a phase change of a phase change film in a conventional phase change memory element.

도시된 바와 같이, 상변화막은 용융온도(Melting Temperature; Tm) 보다 높은 온도에서 짧은시간(제1동작구간; t1) 동안 가열한 후에 빠른 속도로 냉각시키는 것에 의해 비정질 상태로 변한다(곡선 "A" 참조). 반면, 상변화막은 용융온도(Tm) 보다 낮고 결정화 온도(Crystallization Temperature; Tc) 보다 높은 온도에서 제1동작구간(t1) 보다 긴시간(제2동작구간; t2) 동안 가열한 후 냉각시키는 것에 의해 결정 상태로 변한다.(곡선 "B" 참조). As shown, the phase change film is changed to an amorphous state by heating at a temperature higher than the melting temperature (Tm) for a short time (first operating period; t1) and then cooling at a high speed (curve "A"). Reference). On the other hand, the phase change film is heated after cooling for a longer time than the first operating section t1 (second operating section; t2) at a temperature lower than the melting temperature Tm and higher than the crystallization temperature Tc. Change to the crystalline state (see curve "B").

따라서, 상기 상변환막의 상변화에 필요한 쓰기 전류(writing current)에 있어서, 비정질 상태로 만들기 위해서는 하이 전류(High current)와 짧은 펄스(short pulse)를 필요로 하며, 결정질 상태로 만들기 위해서는 로우 전류(Low current)와 긴 펄스(long pulse)를 필요로 함을 알 수 있다. Therefore, in the writing current required for the phase change of the phase conversion film, a high current and a short pulse are required to make an amorphous state, and a low current to make a crystalline state. It can be seen that a low current and a long pulse are required.

한편, 상변환 기억 소자는 상기한 구동 특성 때문에, 도 1b에 도시된 바와 같이, 입력 데이터(input data)가 세트 트랜지스터(C) 또는 리세트 트랜지스터(D)를 통해 ⓐ노드에서 ⓑ노드, 또는, ⓐ노드에서 ⓒ노드로 전류경로(current path)를 형성하게 되며, 이때, 상기 ⓑ노드 및 ⓒ노드에는 저항체가 형성되어 전류량을 조절하게 된다. On the other hand, in the phase conversion memory element, because of the above-described driving characteristics, as shown in FIG. 1B, input data is inputted from the node ⓐ to the node ⓑ through the set transistor C or the reset transistor D, or A current path is formed from node ⓐ to node ⓒ. At this time, resistors are formed in the nodes ⓑ and ⓒ to control the amount of current.

여기서, 각각의 저항체는 서로 다른 저항 값을 갖도록 형성되며, 예컨데, 세트 트랜지스터(C)의 경우는 로우 전류를 필요로 하므로 높은 저항을 갖는 저항체가 형성되어야 하고, 리세트 트랜지스터(D)의 경우는 반대로 하이 전류를 필요로 하므로 낮은 저항을 갖는 저항체가 형성되어야 한다. Here, each resistor is formed to have a different resistance value, for example, in the case of the set transistor (C) requires a low current, a resistor having a high resistance should be formed, in the case of the reset transistor (D) On the contrary, since a high current is required, a resistor having a low resistance must be formed.

그런데, 이와 같이 종래 상변환 기억 소자의 경우는 세트 트랜지스터 및 리세트 트랜지스터 각각에 서로 다른 저항 값을 갖는 저항체를 형성해야 하는 바, 공정 측면에서 복잡할 뿐만 아니라, 열적 스트레스(thermal stress)와 후속 공정 등으로 인해 이미 형성된 저항체의 변형이 일어나는 등 상기 저항체를 안정적으로 형성하는데 어려움이 많다. However, in the case of the conventional phase change memory device, a resistor having a different resistance value must be formed in each of the set transistor and the reset transistor, which is not only complicated in terms of processing but also thermal stress and subsequent processing. It is difficult to stably form the resistor, such as deformation of the resistor that has already been formed due to the like.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으 로서, 별도의 저항체를 형성하지 않고도 세트 트랜지스터와 리세트 트랜지스터에의 전류량이 서로 상이하도록 한 상변환 기억 소자 및 그의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and provides a phase change memory device and a manufacturing method thereof in which the amount of current to the set transistor and the reset transistor is different from each other without forming a separate resistor. The purpose is to provide.

또한, 본 발명은 세트 트랜지스터와 리세트 트랜지스터에의 서로 다른 저항 값을 갖는 저항체의 형성을 생략함으로써 공정 단순화를 이룰 수 있는 상변환 기억 소자 및 그의 제조방법을 제공함에 그 다른 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a phase change memory device and a method of manufacturing the same, which can simplify the process by omitting the formation of resistors having different resistance values in the set transistor and the reset transistor.

게다가, 본 발명은 세트 트랜지스터와 리세트 트랜지스터에의 서로 다른 전류량이 안정적으로 인가되도록 한 상변환 기억 소자 및 그의 제조방법을 제공함에 그 다른 목적이 있다. In addition, another object of the present invention is to provide a phase change memory device and a method of manufacturing the same, which allow different amounts of current to be applied to the set transistor and the reset transistor stably.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 상변환 기억 소자는, 각각 게이트 및 제1도전형의 소오스영역을 구비하면서 드레인영역을 공유하는 세트 트랜지스터 및 리세트 트랜지스터를 포함하는 상변환 기억 소자에 있어서, 상기 리세트 트랜지스터의 소오스영역은 제1농도를 갖는 제1도전형 불순물의 LDD 이온주입포함하여 및 상기 제1농도보다 높은 제2농도를 갖는 제1도전형 불순물 이온주입이 수행되는 반면에 상기 세트 트랜지스터의 소오스영역은 제1농도를 갖는 제1도전형 불순물의 LDD 이온주입만 수행되어, 상기 세트 트랜지스터의 소오스영역이 리세트 트랜지스터의 소오스영역보다 높은 저항을 갖는 것을 특징으로 한다. The phase change memory device of the present invention for achieving the above object comprises a set transistor and a reset transistor each having a gate and a first conductive type source region and sharing a drain region. The source region of the reset transistor includes LDD ion implantation of a first conductivity type impurity having a first concentration and a first conductivity type impurity ion implantation having a second concentration higher than the first concentration is performed. In the source region of the set transistor, only LDD ion implantation of the first conductive impurity having a first concentration is performed, so that the source region of the set transistor has a higher resistance than the source region of the reset transistor.

여기서, 상기 제1도전형은 n형인 것을 특징으로 한다. Here, the first conductive type is characterized in that the n-type.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 상변환 기억 소자는, 활성영역을 한정하는 소자분리막을 구비한 반도체기판; 상기 기판 활성영역 상에 형성되며, 각각 게이트 및 제1도전형의 소오스영역을 구비하고 제1도전형의 드레인영역을 공유하는 세트 트랜지스터와 리세트 트랜지스터; 상기 세트 트랜지스터와 리세트 트랜지스터를 덮도록 기판 전면 상에 형성된 층간절연막; 및 상기 층간절연막에 세트 트랜지스터와 리세트 트랜지스터의 소오스영역 및 드레인영역과 콘택하도록 형성된 금속배선;을 포함하며, 상기 리세트 트랜지스터의 소오스영역과 상기 드레인영역은 제1농도를 갖는 제1도전형 불순물의 LDD 이온주입 및 상기 제1농도보다 높은 제2농도를 갖는 제1도전형 불순물 이온주입이 수행되는 반면, 상기 세트 트랜지스터의 소오스영역은 제1농도를 갖는 제1도전형 불순물의 LDD 이온주입만 수행되어, 상기 세트 트랜지스터의 소오스영역이 상기 리세트 트랜지스터의 소오스영역보다 높은 저항을 갖는 것을 특징으로 한다. In addition, a phase change memory device of the present invention for achieving the above object, the semiconductor substrate having an element isolation film defining an active region; A set transistor and a reset transistor formed on the substrate active region, each having a gate and a source region of a first conductivity type and sharing a drain region of the first conductivity type; An interlayer insulating film formed on an entire surface of the substrate to cover the set transistor and the reset transistor; And a metal wiring formed in the interlayer insulating layer to contact the source and drain regions of the set transistor and the reset transistor, wherein the source and drain regions of the reset transistor have a first concentration. LDD ion implantation and a first conductivity type impurity ion implantation having a second concentration higher than the first concentration are performed, whereas the source region of the set transistor is only LDD ion implantation of a first conductivity type impurity having a first concentration And the source region of the set transistor has a higher resistance than the source region of the reset transistor.

여기서, 상기 세트 트랜지스터 및 리세트 트랜지스터는 각각 게이트 아래의 LDD 이온주입 영역 외측에 할로 영역이 형성된 것을 특징으로 한다. Here, the set transistor and the reset transistor are each characterized in that a halo region is formed outside the LDD ion implantation region under the gate.

게다가, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 상변환 기억 소자의 제조방법은, 반도체기판 내에 활성영역을 한정하는 소자분리막을 형성하는 단계; 상기 활성영역 상에 제1게이트 및 제2게이트를 형성하는 단계; 상기 제1게이트와 제2게이트 양측의 활성영역 내에 제1농도를 갖는 제1도전형의 LDD이온을 주입하여 상기 제2게이트와 이웃하지 않는 제1게이트 일측의 활성영역에 세트 트랜지스터의 소오스영역을 형성하는 단계; 상기 제1게이트 및 제2게이트의 양측벽에 각각 스페이서를 형성하는 단계; 상기 제1게이트와 제2게이트 사이의 활성영역 및 상기 제1게이트와 이웃하지 않는 제2게이트 일측의 활성영역에 상기 제1농도보다 높은 제2농도를 갖는 제1도전형 불순물 이온주입을 수행하여 세트 트랜지스터와 리세트 트랜지스터에 의해 공유되는 드레인영역 및 리세트 트랜지스터의 소오스영역을 형성하는 단계; 상기 제1,제2 게이트, 세트 트랜지스터 및 리세트 트랜지스터의 소오스영역 및 드레인 영역을 포함한 전면 상에 층간절연막을 형성하는 단계; 및 상기 층간절연막에 세트 트랜지스터의 소오스영역 리세트 트랜지스터의 소오스영역 및 드레인영역에 각각 콘택되는 금속배선들을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, a method of manufacturing a phase change memory device of the present invention for achieving the above object comprises the steps of: forming a device isolation film defining an active region in a semiconductor substrate; Forming a first gate and a second gate on the active region; A source region of the set transistor is implanted into an active region of one side of the first gate that is not adjacent to the second gate by implanting a first conductive type LDD ion having a first concentration into the active regions of both the first gate and the second gate. Forming; Forming spacers on both sidewalls of the first and second gates, respectively; The first conductive type impurity ion implantation having a second concentration higher than the first concentration is performed in the active region between the first gate and the second gate and the active region on one side of the second gate that is not adjacent to the first gate. Forming a drain region shared by the set transistor and the reset transistor and a source region of the reset transistor; Forming an interlayer insulating film on an entire surface including a source region and a drain region of the first and second gates, the set transistors, and the reset transistors; And forming metal wires in the interlayer insulating layer, the metal wires being in contact with the source and drain regions of the source region reset transistor of the set transistor, respectively.

여기서, 본 발명의 방법은, 상기 LDD 영역을 형성하는 단계 후, 그리고, 스페이서를 형성하는 단계 전, 상기 제1게이트와 제2게이트 아래의 LDD 영역 외측에 각각 할로(Halo) 이온주입을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. Here, the method of the present invention, after the step of forming the LDD region, and before the step of forming a spacer, halo ion implantation is performed to the outside of the LDD region below the first gate and the second gate, respectively It further comprises a step.

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(실시예)(Example)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명의 기술적 원리를 간략하게 설명하면, 본 발명은 세트 트랜지스터와 리세트 트랜지스터의 모든 소오스영역과 드레인영역에 LDD 및 할로 이온주입을 수행한 후, 리세트 트랜지스터의 소오스영역에는 n+ 이온주입을 진행하는 반면에 세트 트랜지스터의 소오스영역에는 n+ 이온주입을 수행하지 않음으로써, 상기 세트 트랜지스터의 상대적으로 낮은 도핑에 의해서 낮은 전류량이 흐르게 한다. First, the technical principle of the present invention will be briefly described. In the present invention, LDD and halo ion implantation are performed in all the source and drain regions of the set transistor and the reset transistor, and then n + ion implantation is performed in the source region of the reset transistor. In contrast, n + ion implantation is not performed in the source region of the set transistor, so that a low amount of current flows due to relatively low doping of the set transistor.

이렇게 하면, 세트 트랜지스터와 리세트 트랜지스터에 서로 다른 저항체를 형성하기 위한 추가적인 공정을 진행할 필요가 없는 바, 공정 측면에서 잇점을 가질 수 있고, 특히, 열적 스트레스 및 후속 공정의 영향을 크게 받지 않음으로써 안정적인 저항체 형성을 이룰 수 있으며, 결국, 본 발명은 신뢰성있게 구동하는 상변환 기억 소자를 구현할 수 있다. This eliminates the need for further processing to form different resistors in the set transistors and the reset transistors, which can be advantageous in terms of processing, and is particularly stable by being free from significant effects of thermal stress and subsequent processing. Forming a resistor can be achieved, and consequently, the present invention can implement a phase change memory device that is reliably driven.

자세하게, 도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 상변환 기억 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다. In detail, FIGS. 2A to 2F are cross-sectional views illustrating processes of manufacturing a phase change memory device according to the present invention.

도 2a를 참조하면, 반도체기판(21) 내에 공지의 공정에 따라 활성영역을 한정하는 트렌치형의 소자분리막(22)을 형성한다. 그런다음, 상기 소자분리막(22)을 포함한 기판(21) 전면 상에 게이트절연막과 게이트도전막 및 하드마스크막을 차례로 형성한 후, 공지의 공정에 따라 상기 막들을 패터닝해서 활성영역 상에 제1게이트(23a)와 제2게이트(23b)를 형성한다. Referring to FIG. 2A, a trench type isolation layer 22 is formed in the semiconductor substrate 21 to define an active region according to a known process. Thereafter, a gate insulating film, a gate conductive film, and a hard mask film are sequentially formed on the entire surface of the substrate 21 including the device isolation film 22, and then the films are patterned according to a known process to form a first gate on the active region. 23a and the second gate 23b are formed.

여기서, 이후에 설명되겠지만, 상기 제1게이트(23a)는 세트 트랜지스터의 게이트에 해당하는 것이며, 상기 제2게이트(23b)는 리세트 트랜지스터의 게이트에 해당하는 것이다. 또한, 각 게이트(23a, 23b)에서, 상기 게이트절연막은 산화막 또는 질화막, 바람직하게, 산화막으로 이루어지며, 상기 게이트도전막은 폴리실리콘막과 금속막 또는 금속실리사이드막의 적층막으로 이루어지고, 그리고, 상기 하드마스크막은 질화막으로 이루어진다. Here, as will be described later, the first gate 23a corresponds to the gate of the set transistor, and the second gate 23b corresponds to the gate of the reset transistor. In each of the gates 23a and 23b, the gate insulating film is formed of an oxide film or a nitride film, preferably an oxide film, and the gate conductive film is formed of a laminated film of a polysilicon film and a metal film or a metal silicide film. The hard mask film is made of a nitride film.

도 2b를 참조하면, 상기 기판 결과물에 대해 게이트(23a, 23b)를 이온주입 마스크로 이용해서 P 또는 As와 같은 n형 불순물로 LDD(Lightly Doped Drain) 이온주입을 수행하고, 이를 통해, 상기 제1게이트(23a)와 제2게이트(23b) 양측의 기판 표면내에 n-, 즉, 저농도의 LDD 영역들(24)을 형성한다. Referring to FIG. 2B, LDD (Lightly Doped Drain) ion implantation is performed on n-type impurities such as P or As using the gates 23a and 23b as ion implantation masks to the substrate resultant. N-, that is, low concentration LDD regions 24 are formed in the substrate surface on both the first gate 23a and the second gate 23b.

도 2c를 참조하면, 전계를 줄일 목적으로 기판 결과물에 대해 연속해서 B와 같은 p형 불순물로 할로(Halo) 이온주입을 수행하고, 이를 통해, 게이트들(23a, 23b) 아래의 LDD 영역(24) 외측에 할로 영역(25)을 형성한다. Referring to FIG. 2C, halo ion implantation is performed on a substrate resultant with a p-type impurity such as B, in order to reduce an electric field, and thereby, an LDD region 24 under gates 23a and 23b. Halo region 25 is formed outside.

도 2d를 참조하면, 기판 결과물 상에 스페이서용 절연막을 증착한 후, 이를 블랭킷 식각하여 제1게이트(23a) 및 제2게이트(23b)의 양측벽에 각각 스페이서(26)를 형성한다. Referring to FIG. 2D, after the insulating film for the spacer is deposited on the substrate resultant, the spacer 26 is formed on both sidewalls of the first gate 23a and the second gate 23b by blanket etching the spacer.

도 2e를 참조하면, 결과물 상에 감광막을 도포한 후, 이를 노광 및 현상해서 세트 트랜지스터 형성 영역에서의 제1게이트(23a)를 포함한 소오스 예정 영역은 가리면서 리세트 트랜지스터 형성 영역에서의 제2게이트(23b)를 포함한 소오스 예정 영역과 상호 공유하는 드레인 예정 영역은 노출시키는 감광막패턴(27)을 형성한다. Referring to FIG. 2E, after the photoresist is coated on the resultant, the photoresist is exposed and developed to cover the source predetermined region including the first gate 23a in the set transistor formation region while the second gate in the reset transistor formation region. A drain predetermined region which is mutually shared with the source predetermined region including (23b) forms an exposed photoresist pattern 27.

그 다음, 상기 감광막패턴(27)을 이온주입 마스크로 이용해서 기판 결과물에 대해 소오스/드레인 이온주입, 즉, n형 불순물의 고농도 이온주입을 수행하고, 이를 통해, 제2게이트(23b)와 LDD 영역(24)을 포함한 고농도의 n형 불순물이 이온주입된 제2소오스영역(28a) 및 서로 공유하는 드레인영역(29)을 포함하는 리세트 트랜지스터(D)를 형성함과 아울러 상기 드레인영역(29) 및 제1게이트(23a)와 LDD 이온주입만이 이루어진 저농도의 제1소오스영역(28a)을 포함하는 세트 트랜지스터(C)를 형성한다. Subsequently, source / drain ion implantation, that is, high concentration ion implantation of n-type impurities, is performed on the substrate resultant using the photoresist pattern 27 as an ion implantation mask, whereby the second gate 23b and the LDD are performed. A reset transistor (D) including a second source region (28a) ion-implanted with a high concentration of n-type impurities including the region (24) and a drain region (29) shared with each other is formed, and the drain region (29) ) And a first transistor 23a and a set transistor C including a low concentration first source region 28a formed only of LDD ion implantation.

도 2f를 참조하면, 공지의 공정에 따라 이온주입 마스크로 이용된 감광막패턴을 제거한다. 그런다음, 상기 단계까지의 기판 결과물 상에 층간절연막(30)을 형 성한 후, 그 표면을 에치백 또는 CMP하여 평탄화시킨다. Referring to FIG. 2F, the photoresist pattern used as the ion implantation mask is removed according to a known process. Then, the interlayer insulating film 30 is formed on the substrate resultant up to the step, and then the surface is etched back or CMP to planarize.

이어서, 상기 층간절연막(30)을 식각하여 세트 트랜지스터(C) 및 리세트 트랜지스터(D)의 각 소오스영역(28a, 28b)과 상호 공유하는 드레인영역(29)을 각각 노출시키는 콘택홀들(31)을 형성한다. 그런다음, 상기 층간절연막(30) 상에 각 콘택홀(31)을 통해 상기 세트 트랜지스터(C) 및 리세트 트랜지스터(D)의 소오스영역(28a, 28b) 및 상호 공유하는 드레인영역(29)과 각각 콘택되는 금속배선들(32)을 형성한다. Subsequently, the interlayer insulating layer 30 is etched to expose contact holes 31 that expose drain regions 29 that are mutually shared with the source regions 28a and 28b of the set transistor C and the reset transistor D, respectively. ). Then, the source regions 28a and 28b of the set transistor C and the reset transistor D and the drain region 29 mutually shared with each other through the contact holes 31 on the interlayer insulating layer 30. Metal wires 32 are formed to contact each other.

이후, 도시하지는 않았으나, 하부전극과 상변환막 및 상부전극의 적층 구조로 이루어지는 상변환 셀의 형성을 포함한 공지된 일련의 후속 공정들을 차례로 수행하여 본 발명에 따른 상변환 기억 소자의 제조를 완성한다. Subsequently, although not shown, a series of well-known subsequent processes including a formation of a phase change cell including a stacked structure of a lower electrode, a phase change film, and an upper electrode are sequentially performed to complete the manufacture of the phase change memory device according to the present invention. .

상기한 바와 같은 본 발명의 상변환 기억 소자에 따르면, 리세트 트랜지스터의 제2소오스영역에는 n형 불순물의 고농도 이온주입을 수행하는 반면, 세트 트랜지스터의 소오스영역에는 n형 불순물의 고농도 이온주입을 수행하지 않으므로, 상기 세트 트랜지스터의 소오스영역이 리세트 트랜지스터의 제2소오스영역 보다 상대적으로 높은 저항을 갖도록 할 수 있다. According to the phase change memory device of the present invention as described above, high concentration ion implantation of n-type impurities is performed in the second source region of the reset transistor, while high concentration ion implantation of n-type impurities is performed in the source region of the set transistor. Therefore, the source region of the set transistor may have a resistance higher than that of the second source region of the reset transistor.

따라서, 본 발명에 따른 상변환 기억 소자의 경우는 세트 트랜지스터 및 리세트 트랜지스터 각각에 서로 다른 저항값의 저항체를 별도 형성하지 않고도 양자 트랜지스터간 서로 다른 저항을 갖도록 할 수 있으므로, 공정 상의 잇점을 가짐은 물론, 소오스/드레인 영역은 후속 공정들에 큰 영향을 받지 않으므로, 특성 측면에서의 잇점 또한 갖는다. Therefore, the phase change memory device according to the present invention can have different resistances between quantum transistors without separately forming resistors having different resistance values in each of the set transistors and the reset transistors. Of course, the source / drain regions are not significantly affected by subsequent processes, and therefore have advantages in terms of properties.

이상, 여기에서는 본 발명을 몇 가지 예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상에서 벗어나지 않으면서 많은 수정과 변형을 가할 수 있음을 이해할 것이다.Hereinbefore, the present invention has been described with reference to some examples, but the present invention is not limited thereto, and those skilled in the art to which the present invention pertains have many modifications and variations without departing from the spirit of the present invention. It will be appreciated that it can be added.

이상에서와 같이, 본 발명은 소오스/드레인 이온주입의 선택적 수행을 통해 세트 트랜지스터에서의 저항이 리세트 트랜지스터에서의 그것 보다 크게 되도록 함으로써, 별도의 추가 공정없이도 양자 트랜지스터간 저항 차이를 줄 수 있는 바, 공정 단순화를 이룰 수 있다. As described above, the present invention allows the resistance of the set transistor to be greater than that of the reset transistor through selective performance of source / drain ion implantation, thereby providing a difference in resistance between quantum transistors without any additional process. The process can be simplified.

또한, 본 발명의 상변환 기억 소자는 도핑 차이를 이용해서 트랜지스터간 저항 차이를 주기 때문에 후속 공정에 의한 영향이 크지 않으며, 따라서, 신뢰성있게 구동하는 상변환 기억 소자를 구현할 수 있다. In addition, since the phase change memory device of the present invention uses the doping difference to give a resistance difference between transistors, the influence of the subsequent process is not large, and thus, the phase change memory device can be reliably driven.

Claims (9)

각각 게이트 및 제1도전형의 소오스영역을 구비하면서 제1도전형의 드레인영역을 공유하는 세트 트랜지스터 및 리세트 트랜지스터를 포함하는 상변환 기억 소자에 있어서, A phase conversion memory device comprising a set transistor and a reset transistor each having a gate and a source region of the first conductivity type and sharing a drain region of the first conductivity type, 상기 리세트 트랜지스터의 소오스영역은 제1농도를 갖는 제1도전형 불순물의 LDD 이온주입 및 상기 제1농도보다 높은 제2농도를 갖는 제1도전형 불순물 이온주입이 수행되는 반면에 상기 세트 트랜지스터의 소오스영역은 제1농도를 갖는 제1도전형 불순물의 LDD 이온주입만 수행되어, 상기 세트 트랜지스터의 소오스영역이 리세트 트랜지스터의 소오스영역보다 높은 저항을 갖는 것을 특징으로 하는 상변환 기억 소자. In the source region of the reset transistor, LDD ion implantation of a first conductivity type impurity having a first concentration and a first conductivity type impurity ion implantation having a second concentration higher than the first concentration are performed. And source source of the first conductive impurity having a first concentration, so that the source region of the set transistor has a higher resistance than the source region of the reset transistor. 청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 2 has been abandoned due to the setting registration fee. 제 1 항에 있어서, 상기 제1도전형은 n형인 것을 특징으로 하는 상변환 기억 소자. The phase change memory device as claimed in claim 1, wherein the first conductivity type is n-type. 활성영역을 한정하는 소자분리막을 구비한 반도체기판; A semiconductor substrate having an isolation layer defining an active region; 상기 기판 활성영역 상에 형성되며, 각각 게이트 및 제1도전형의 소오스영역을 구비하고, 제1도전형의 드레인영역을 공유하는 세트 트랜지스터와 리세트 트랜지스터; A set transistor and a reset transistor formed on the substrate active region, each having a gate and a source region of a first conductivity type, and sharing a drain region of the first conductivity type; 상기 세트 트랜지스터와 리세트 트랜지스터를 덮도록 기판 전면 상에 형성된 층간절연막; 및 An interlayer insulating film formed on an entire surface of the substrate to cover the set transistor and the reset transistor; And 상기 층간절연막에 세트 트랜지스터와 리세트 트랜지스터의 소오스영역 및 드레인영역과 콘택하도록 형성된 금속배선;을 포함하며, And a metal wiring formed in the interlayer insulating layer to contact the source and drain regions of the set transistor and the reset transistor. 상기 리세트 트랜지스터의 소오스영역과 상기 드레인영역은 제1농도를 갖는 제1도전형 불순물의 LDD 이온주입 및 상기 제1농도보다 높은 제2농도를 갖는 제1도전형 불순물 이온주입이 수행되는 반면, 상기 세트 트랜지스터의 소오스영역은 제1농도를 갖는 제1도전형 불순물의 LDD 이온주입만 수행되어 상기 세트 트랜지스터의 소오스영역이 상기 리세트 트랜지스터의 소오스영역보다 높은 저항을 갖는 것을 특징으로 하는 상변환 기억 소자. While the source region and the drain region of the reset transistor are LDD ion implantation of a first conductive impurity having a first concentration and a first conductive impurity ion implantation having a second concentration higher than the first concentration, The source region of the set transistor is LDD ion implantation of the first conductive impurity having a first concentration only, so that the source region of the set transistor has a higher resistance than the source region of the reset transistor. device. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 4 was abandoned when the registration fee was paid. 제 3 항에 있어서, 상기 제1도전형은 n형인 것을 특징으로 하는 상변환 기억 소자. The phase change memory device according to claim 3, wherein the first conductivity type is n-type. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 5 was abandoned upon payment of a set-up fee. 제 3 항에 있어서, 상기 세트 트랜지스터 및 리세트 트랜지스터는 각각 게이트 아래의 LDD 이온주입 영역 외측에 할로 영역이 형성된 것을 특징으로 하는 상변환 기억 소자. 4. The phase change memory device as claimed in claim 3, wherein the set transistor and the reset transistor each have a halo region formed outside the LDD ion implantation region under the gate. 반도체기판 내에 활성영역을 한정하는 소자분리막을 형성하는 단계; Forming an isolation layer defining an active region in the semiconductor substrate; 상기 활성영역 상에 제1게이트 및 제2게이트를 형성하는 단계; Forming a first gate and a second gate on the active region; 상기 제1게이트와 제2게이트 양측의 활성영역내에 제1농도를 갖는 제1도전형의 LDD이온을 주입하여 상기 제2게이트와 이웃하지 않는 제1게이트 일측의 활성영역에 세트 트랜지스터의 소오스영역을 형성하는 단계; The source region of the set transistor is implanted into an active region of one side of the first gate that is not adjacent to the second gate by implanting a first conductive LDD ion having a first concentration into the active regions of both the first and second gates. Forming; 상기 제1게이트 및 제2게이트의 양측벽에 각각 스페이서를 형성하는 단계; Forming spacers on both sidewalls of the first and second gates, respectively; 상기 제1게이트와 제2게이트 사이의 활성영역 및 상기 제1게이트와 이웃하지 않는 제2게이트 일측의 활성영역에 상기 제1농도보다 높은 제2농도를 갖는 제1도전형 불순물 이온주입을 수행하여 세트 트랜지스터와 리세트 트랜지스터에 의해 공유되는 드레인영역 및 리세트 트랜지스터의 소오스영역을 형성하는 단계; The first conductive type impurity ion implantation having a second concentration higher than the first concentration is performed in the active region between the first gate and the second gate and the active region on one side of the second gate that is not adjacent to the first gate. Forming a drain region shared by the set transistor and the reset transistor and a source region of the reset transistor; 상기 제1, 제2 게이트, 세트 트랜지스터 및 리세트 트랜지스터의 소오스영역 및 드레인영역을 포함한 전면 상에 층간절연막을 형성하는 단계; 및 Forming an interlayer insulating film on an entire surface including a source region and a drain region of the first, second gate, set transistor, and reset transistor; And 상기 층간절연막에 세트 트랜지스터의 소오스영역, 리세트 트랜지스터의 소오스영역 및 드레인영역에 각각 콘택되는 금속배선들을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 상변환 기억 소자의 제조방법. And forming metal wirings on the interlayer insulating layer, the metal wires being in contact with the source region of the set transistor, the source region of the reset transistor, and the drain region, respectively. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 7 was abandoned upon payment of a set-up fee. 제 6 항에 있어서, 상기 LDD 영역을 형성하는 단계 후, 그리고, 스페이서를 형성하는 단계 전, 상기 제1게이트와 제2게이트 아래의 LDD 영역 외측에 각각 할로(Halo) 이온주입을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상변환 기억 소자의 제조방법.7. The method of claim 6, further comprising performing halo ion implantation outside the LDD regions below the first and second gates after forming the LDD region and before forming the spacer. The method of manufacturing a phase change memory device, characterized in that it further comprises. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 8 was abandoned when the registration fee was paid. 제 6 항에 있어서, 상기 제1도전형은 n형인 것을 특징으로 하는 상변환 기억 소자의 제조방법. 7. The method of claim 6, wherein the first conductivity type is n-type. 삭제delete
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