KR20070069766A - Phase change ram device - Google Patents

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장헌용
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Abstract

A phase change memory device is provided to increase the number of contacts of a source terminal more than that of a drain terminal by forming an active region in a diamond shape. An isolation film is formed on a semiconductor substrate(20) to define a diamond-shaped active region(22). Two gates(23) are disposed in the active region comprising the isolation film. A source region(24) is formed in the active region between the gates, and a drain region(25) is formed in the active region outside each gate. Plural first contact plugs are arranged in row on the source region, and plural second contact plugs are arranged in row on the drain region. A first bar-type metal pad(28) is in contact with the first contact plugs, and second bar-type metal pad(29) is in contact with the second contact plug. A phase change cell(31) is formed on the second contact plug, and has a lower electrode and an upper electrode(31). A third contact plug is formed on the phase change upper electrode, and a metal wiring(32) is in contact with the third contact plug.

Description

상변환 기억 소자{Phase change RAM device}Phase change memory device

도 1a 내지 도 1d는 종래의 상변환 기억 소자를 설명하기 위한 평면도. 1A to 1D are plan views illustrating a conventional phase change memory device.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일실시예에 따른 상변환 기억 소자를 설명하기 위한 평면도. 2A to 2F are plan views illustrating a phase change memory device according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상변환 기억 소자를 설명하기 위한 평면도. 3 is a plan view for explaining a phase change memory device according to another embodiment of the present invention;

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

20 : 반도체기판 21 : 소자분리막20 semiconductor substrate 21 device isolation film

22 : 액티브영역 23 : 게이트22: active area 23: gate

24 : 소오스영역 25 : 드레인영역24 source region 25 drain region

26,26a : 제1콘택플러그 27,27a : 제2콘택플러그26,26a: first contact plug 27,27a: second contact plug

28 : 제1금속패드 29 : 제2금속패드28: first metal pad 29: second metal pad

30 : 하부전극 31 : 상부전극30: lower electrode 31: upper electrode

32 : 금속배선32: metal wiring

본 발명은 상변환 기억 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 액티브영역의 모양을 변경하여 전류량을 크게 증가시킨 상변환 기억 소자에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase change memory element, and more particularly, to a phase change memory element in which the amount of current is greatly increased by changing the shape of the active region.

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 supply is cut off, and a read only memory (ROM) device that maintains the storage state of the input information even when the power supply is turned 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 전하저장 능력이 요구되고, 이를 위해, 전극 표면적을 증가시켜야만 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.

또한, 상기 플래쉬 기억 소자는 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.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, 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 예로서 상변환 기억 소자(Phase Change RAM)가 제안되었다. Accordingly, many studies are being conducted to develop a new memory device having a characteristic of the nonvolatile memory device and having a simple structure, and as an example, a phase change memory device (Phase Change RAM) Was proposed.

상변환 기억 소자는 하부전극과 상부전극 사이의 전류 흐름을 통해서 상기 전극들 사이에 개재된 상변환막이 결정 상태에서 비정질 상태로 상변화가 일어나는 것으로부터 결정질과 비정질에 따른 저항 차이를 이용하여 셀에 저장된 정보를 판별하는 기억 소자이다. 다시말해, 상기 상변환 기억 소자는 상변환막으로 칼코제나이드(Chalcogenide)막을 이용하는데, 이러한 칼코제나이드막은 게르마늄(Ge), 스티비움(Sb) 및 텔루리움(Te)로 이루어진 화합물막으로서, 인가된 전류, 즉, 주울 열에 의해 비정질(Amorphouse) 상태와 결정질(Crystalline) 상태 사이에서 상변화가 일어나며, 이때, 비정질 상태를 갖는 상변환막의 비저항이 결정질 상태를 갖는 상변환막의 비저항 보다 높다는 것으로부터, 읽기 모드에서 상변환막을 통하여 흐르는 전류를 감지하여 상변환 기억 셀에 저장된 정보가 논리 '1'인지 또는 논리 '0'인지를 판별하게 된다.The phase change memory device utilizes a difference in resistance between crystalline and amorphous phases due to the phase change of the phase conversion film interposed between the electrodes from the crystal state to the amorphous state through the current flow between the lower electrode and the upper electrode. It is a storage element for determining stored information. In other words, the phase conversion memory device uses a chalcogenide film as a phase conversion film. The chalcogenide film is a compound film made of germanium (Ge), stevidium (Sb), and tellurium (Te). A phase change occurs between the amorphous state and the crystalline state due to the applied current, that is, the joule heat, from which the resistivity of the phase change film having an amorphous state is higher than that of the phase change film having a crystalline state. In the read mode, the current flowing through the phase change layer is sensed to determine whether the information stored in the phase change memory cell is logic '1' or logic '0'.

이하에서는 도 1a 내지 도 1d를 참조하여 종래의 상변환 기억 소자를 간략하게 설명하도록 한다. Hereinafter, a conventional phase change memory device will be briefly described with reference to FIGS. 1A to 1D.

도 1a는 콘택플러그가 형성된 상태를 도시한 평면도로서, 도시된 바와 같이, 소자분리막(2)에 의해 한정된 반도체기판(1)의 액티브영역(3) 상에 게이트들(3)이 형성되어져 있고, 상기 게이트(4) 양측의 기판 표면 내에는 소오스/드레인 영역(5a, 5b)이 형성되어 있다. 그리고, 소오스영역(5a) 및 드레인영역(5b) 상에는 각각 홀 타입으로 수 개의 제1 및 제2콘택플러그(6a, 6b)가 형성되어져 있다. FIG. 1A is a plan view showing a state where a contact plug is formed, and as shown, gates 3 are formed on an active region 3 of a semiconductor substrate 1 defined by an isolation layer 2, Source / drain regions 5a and 5b are formed in the substrate surface on both sides of the gate 4. On the source region 5a and the drain region 5b, several first and second contact plugs 6a and 6b are formed in hole types, respectively.

도 1b는 금속패드가 형성된 상태를 도시한 평면도로서, 도시된 바와 같이, 소오스영역(5a) 상부 및 드레인영역(5b) 상부 각각에는 각 영역에 형성된 콘택플러그들(6a, 6b)과 동시에 콘택하도록 바 타입의 금속패드(7a, 7b)가 형성되어져 있다. FIG. 1B is a plan view showing a state where a metal pad is formed. As shown in the drawing, the upper portion of the source region 5a and the upper portion of the drain region 5b may be in contact with the contact plugs 6a and 6b formed at each region. Bar type metal pads 7a and 7b are formed.

도 1c는 하부전극이 형성된 상태를 도시한 평면도로서, 도시된 바와 같이, 상변환 셀이 형성될 드레인영역(5b)의 금속패드(7b) 상에 플러그 형태의 하부전극(8)이 형성되어져 있다. FIG. 1C is a plan view illustrating a state in which a lower electrode is formed, and as shown, a plug-type lower electrode 8 is formed on a metal pad 7b of a drain region 5b in which a phase change cell is to be formed. .

도 1d는 상변환 셀 및 금속배선이 형성된 상태를 도시한 평면도로서, 도시된 바와 같이, 각 하부전극 상에 패턴의 형태로 상변환막(도시안됨)과 상부전극(9)이 차례로 형성되어 있으며, 이 결과로, 플러그 형태의 하부전극과 그 위에 차례로 형성된 상변환막 및 상부전극(9)을 포함하는 상변환 셀이 구성되어 있다. 그리고, 각 상변환 셀의 상부전극들(9)과 콘택하도록 제3콘택플러그(도시안됨)를 포함하여 비트라인에 해당하는 금속배선(10)이 형성되어져 있다. FIG. 1D is a plan view illustrating a state in which a phase change cell and a metal wiring are formed, and as illustrated, a phase change film (not shown) and an upper electrode 9 are sequentially formed on each lower electrode in a pattern form. As a result, a phase change cell including a plug type lower electrode and a phase change film and an upper electrode 9 formed thereon in turn is constituted. In addition, a metal wiring 10 corresponding to the bit line is formed to include the third contact plug (not shown) to contact the upper electrodes 9 of each phase conversion cell.

이와 같은 구조를 갖는 종래의 상변환 기억 소자는 상변환막의 상변화에 높은 전류량을 필요로 하므로 트랜지스터 폭을 크게 형성할 수 밖에 없다. 여기서, 상기 트랜지스터의 전류량에 영향을 미치는 인자들은 많이 있겠지만, 특별히, 소오스단의 콘택저항이 크게 영향을 미친다. 예컨데, 트랜지스터의 폭이 동일한 경우, 소오스단의 저항이 작을수록 전류량은 커지게 된다. The conventional phase change memory device having such a structure requires a large amount of current to change the phase of the phase change film, so that the transistor width is large. Here, there will be many factors that affect the amount of current in the transistor, but in particular, the contact resistance of the source terminal greatly affects. For example, when the widths of the transistors are the same, the smaller the resistance of the source terminal, the larger the amount of current.

그러나, 전술한 종래의 상변환 기억 소자는 액티브영역이 직사각(rectangle) 모양, 즉, 폭 방향이 길게 되어 있는 모양이므로, 소오스단의 콘택저항과 드레인단의 콘택저항이 동일할 수 밖에 없고, 이에 따라, 상기 소오스단의 콘택저항을 드레인단에서의 그것 보다 상대적으로 낮추는 효과를 전혀 얻을 수 없으며, 그래서, 종래의 상변환 기억 소자의 구조로는 상변환막의 상변화에 필요한 전류량을 높이는데 어려움이 있다. However, in the conventional phase change memory device described above, since the active region has a rectangular shape, that is, a shape in which the width direction is long, the contact resistance of the source terminal and the contact resistance of the drain terminal have to be the same. Therefore, the effect of lowering the contact resistance of the source terminal relatively lower than that of the drain terminal is not obtained at all. Therefore, the structure of the conventional phase conversion memory device has difficulty in increasing the amount of current required for the phase change of the phase conversion film. have.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 소오스단의 콘택저항을 드레인단의 그것 보다 상대적으로 낮출 수 있는 상변환 기억 소자를 제공함에 그 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a phase change memory device capable of reducing the contact resistance of a source terminal relatively lower than that of a drain terminal.

또한, 본 발명은 소오스단의 콘택저항을 드레인단의 그것 보다 낮춤으로써 상변환막의 상변화에 필요한 전류량을 효과적으로 높일 수 있는 상변환 기억 소자를 제공함에 그 다른 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a phase change memory device capable of effectively increasing the amount of current required for the phase change of the phase change film by lowering the contact resistance of the source end than that of the drain end.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 반도체기판; 상기 반도체기판 내에 마름모 모양의 액티브영역을 한정하도록 형성된 소자분리막; 상기 소자분리막을 포함한 액티브영역 상에 두 개가 배치되도록 형성된 게이트; 상기 게이트들 사이의 액티브영역 부분 내에 형성된 소오스영역 및 각 게이트 외측의 액티브영역 부분 내에 형성된 드레인영역; 상기 게이트 방향을 따라, 소오스영역 상에 일렬로 형성된 수 개의 제1콘택플러그 및 드레인영역 상에 일렬로 형성된 수 개의 제2콘택플러그; 상기 소오스영역 상에 수 개의 제1콘택플러그와 콘택하도록 형성된 바 타입의 제1금속패드 및 드레인영역 상에 수 개의 제2콘택플러그와 콘택하도록 형성된 바 타입의 제2금속패드; 상기 제2금속패드 상에 형성되며 하부전극과 상변환막 및 상부전극의 적층 구조로 이루어진 상변환 셀; 상기 상변환 상부전극 상에 형성된 제3콘택플러그; 및 상기 제3콘택플러그와 콘택하도록 형성된 금속배선;을 포함하는 상변환 기억 소자를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention, a semiconductor substrate; An isolation layer formed in the semiconductor substrate to define an active region having a rhombus shape; A gate formed such that two are disposed on an active region including the device isolation layer; A source region formed in an active region portion between the gates and a drain region formed in an active region portion outside each gate; A plurality of first contact plugs formed in a row on the source region and several second contact plugs formed in a row on the drain region along the gate direction; A bar type first metal pad formed to contact the first contact plugs on the source region and a bar type second metal pad formed to contact the second contact plugs on the drain region; A phase conversion cell formed on the second metal pad and formed of a stacked structure of a lower electrode, a phase conversion film, and an upper electrode; A third contact plug formed on the phase change upper electrode; And a metal wiring formed to contact the third contact plug.

여기서, 상기 제1콘택플러그는 제2콘택플러그 보다 더 많은 수가 형성된다. Here, the number of the first contact plugs is greater than that of the second contact plugs.

상기 하부전극은 플러그 형상으로 형성되며, 제2금속패드의 중간 부분 상에 배치되도록 형성된다. The lower electrode is formed in a plug shape and is formed to be disposed on an intermediate portion of the second metal pad.

상기 상변환막을 포함한 상부전극은 하부전극 및 게이트와 중첩되게 형성된다. The upper electrode including the phase change layer is formed to overlap the lower electrode and the gate.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 반도체기판; 상기 반도체기판 내에 마름모 모양의 액티브영역을 한정하도록 형성된 소자분리막; 상기 소자분리막을 포함한 액티브영역 상에 두 개가 배치되도록 형성된 게이트; 상기 게이트들 사이의 액티브영역 부분 내에 형성된 소오스영역 및 각 게이트 외측의 액티브영역 부분 내에 형성된 드레인영역; 상기 게이트 방향을 따라 소오스영역 상에 바 타입으로 형성된 제1콘택플러그 및 드레인영역 상에 바 타입으로 형성된 제2콘택플러그; 상기 제1콘택플러그 상에 형성된 제1금속패드 및 드레인영역 상에 형성된 제2금속패드; 상기 제2금속패드 상에 형성되며 하부전극과 상변환막 및 상부전극의 적층 구조로 이루어진 상변환 셀; 상기 상변환 상부전극 상에 형성된 제3콘택플러그; 및 상기 제3콘택플러그와 콘택하도록 형성된 금속배선;을 포함하는 상변환 기억 소자를 제공한다. In addition, in order to achieve the above object, the present invention, a semiconductor substrate; An isolation layer formed in the semiconductor substrate to define an active region having a rhombus shape; A gate formed such that two are disposed on an active region including the device isolation layer; A source region formed in an active region portion between the gates and a drain region formed in an active region portion outside each gate; A first contact plug formed in a bar type on the source region along the gate direction and a second contact plug formed in a bar type on the drain region; A first metal pad formed on the first contact plug and a second metal pad formed on the drain region; A phase conversion cell formed on the second metal pad and formed of a stacked structure of a lower electrode, a phase conversion film, and an upper electrode; A third contact plug formed on the phase change upper electrode; And a metal wiring formed to contact the third contact plug.

(실시예)(Example)

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

먼저, 본 발명의 기술적원리를 설명하면, 본 발명은 액티브영역을 한정하는 소자분리막을 형성함에 있어서 상기 액티브영역이 종래의 직사각형 모양 대신에 마름모 모양으로 한정되도록 형성한다. First, the technical principle of the present invention will be described. In the present invention, in forming an isolation layer for defining an active region, the active region is formed to have a diamond shape instead of a conventional rectangular shape.

이 경우, 본 발명의 상변환 기억 소자는 트랜지스터 폭을 크게 하면서 상변환 셀이 형성되지 않는 영역에 해당하는 소오스단의 콘택수를 상기 상변환 셀이 형성되는 영역에 해당하는 드레인단에서의 콘택수 보다 많게 할 수 있으며, 이에 따라, 소오스의 콘택저항을 드레인단의 콘택저항 보다 상대적으로 낮게 할 수 있고, 결과적으로, 상변환막의 상변화에 필요한 트랜지스터의 전류량을 크게 할 수 있다. In this case, the phase change memory device of the present invention increases the contact width of the source terminal corresponding to the region where the phase change cell is not formed while increasing the transistor width, and the contact number at the drain terminal corresponding to the region where the phase change cell is formed. In this case, the contact resistance of the source can be made relatively lower than the contact resistance of the drain terminal, and as a result, the amount of current of the transistor required for the phase change of the phase conversion film can be increased.

특별히, 본 발명에서와 같이 액티브영역을 마름모 모양으로 한정하는 경우, 액티브영역의 폭이 종래와 동일하다고 가정할 때, 액티브영역의 크기를 작게 하여도 동일한 전류량을 확보할 수 있어서 단위 셀 크기를 작게 하여 셀 효율을 높일 수 있으며, 또한, 액티브영역의 크기를 종래와 동일하게 하면, 트랜지스터의 폭이 커지게 되는 바, 동작전압을 비교적 낮게 하여도 전류량을 동일하게 할 수 있는 잇점을 갖게 된다. In particular, in the case where the active region is limited to a rhombus shape as in the present invention, assuming that the width of the active region is the same as before, the same amount of current can be ensured even if the size of the active region is reduced, so that the unit cell size is reduced. As a result, the cell efficiency can be increased, and the size of the active region is the same as in the prior art, and the width of the transistor is increased, so that the current amount can be equalized even when the operating voltage is relatively low.

자세하게, 도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 상변환 기억 소자를 설명하기 위한 평면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다. 2A to 2F are plan views illustrating the phase change memory device according to the present invention.

먼저, 도 2a는 트랜지스터가 형성된 상태를 도시한 평면도로서, 도시된 바와 같이, 반도체기판(20) 내에 소자분리막(21)이 형성되어 액티브영역(22)이 한정되는데, 이때, 상기 액티브영역(22)은 종래의 직사각형 모양이 아닌 마름모 모양을 갖도록 한정된다. 상기 소자분리막(21)을 포함한 마름모 모양의 액티브영역(22) 상에 두 개가 배치되도록 수 개의 게이트(23)가 형성된다. First, FIG. 2A is a plan view illustrating a state in which a transistor is formed, and as shown, an isolation layer 21 is formed in a semiconductor substrate 20 to define an active region 22. In this case, the active region 22 is defined. ) Is defined to have a rhombus shape rather than a conventional rectangular shape. Several gates 23 are formed on the rhombic active region 22 including the device isolation layer 21 so as to be disposed two.

상기 게이트(23) 양측의 기판 액티브영역(22)의 표면 내에 소오스영역(24)과 드레인영역(25)이 형성된다. 보다 구체적으로, 상기 소오스영역(24)은 상변환 셀이 형성되지 않는 영역으로서, 게이트들(23) 사이의 기판 액티브영역 부분에 형성되며, 상기 드레인영역(25)은 상변환 셀이 형성될 영역으로서 게이트들(23) 외측의 기판 액티브영역 부분에 각각 형성된다. 이때, 액티브영역(22)이 마름모 모양을 갖는 것으로 인해 상기 소오스영역(24)은 드레인영역(25)에 비해 그 크기가 크다. The source region 24 and the drain region 25 are formed on the surface of the substrate active region 22 on both sides of the gate 23. More specifically, the source region 24 is a region where no phase change cell is formed, and is formed in a portion of the substrate active region between the gates 23, and the drain region 25 is a region where the phase change cell is to be formed. As shown in FIG. 3, the substrates are formed in portions of the substrate active region outside the gates 23. At this time, since the active region 22 has a rhombus shape, the source region 24 has a larger size than the drain region 25.

다음으로, 도 2b는 콘택플러그가 형성된 상태를 도시한 평면도로서, 도시된 바와 같이, 소오스영역(24) 및 드레인영역(25) 상에 각각 수 개의 제1콘택플러그(26)와 수 개의 제2콘택플러그(27)가 형성된다. 이때, 액티브영역(22)이 마름모 모양을 갖는 것으로 인해 소오스영역(24)에 형성되는 제1콘택플러그(26)는 드레인영역(25)에 형성되는 제2콘택플러그(27)에 비해 더 많은 수가 형성된다. 이에 따라, 본 발명의 상변환 기억 소자는 소오스영역(24)에서의 콘택수가 드레인영역(25)에서의 콘택수 보다 많은 것으로 인해 상기 소오스영역(24)에서의 콘택저항을 상대적으로 낮출 수 있으며, 그래서, 트랜지스터의 전류량을 효과적으로 높일 수 있게 된다. Next, FIG. 2B is a plan view illustrating a state in which contact plugs are formed, and as illustrated, several first contact plugs 26 and several second contacts on the source region 24 and the drain region 25, respectively. The contact plug 27 is formed. At this time, since the active region 22 has a rhombus shape, the number of first contact plugs 26 formed in the source region 24 is larger than that of the second contact plugs 27 formed in the drain region 25. Is formed. Accordingly, the phase change memory device of the present invention can relatively lower the contact resistance in the source region 24 because the number of contacts in the source region 24 is larger than the number of contacts in the drain region 25. Thus, the amount of current in the transistor can be effectively increased.

도 2c를 금속패드가 형성된 상태를 도시한 평면도로서, 도시된 바와 같이, 소오스영역(24) 상에 형성된 제1콘택플러그들(26) 및 드레인영역(25) 상에 형성된 제2콘택플러그들(27)과 콘택하도록 각각 바 타입(Bar type)의 금속패드(28, 29)가 형성된다. 이때, 소오스영역(24) 상에 형성된 제1콘택플러그(26)의 수가 드레인영역(25) 상에 형성된 제2콘택플러그(27)의 수 보다 많은 것과 관련해서 상기 제1콘 택플러그들(26)과 콘택하도록 형성되는 제1금속패드(28)는 제2콘택플러그들(27)과 콘택하도록 형성되는 제2금속패드(29) 보다 큰 크기를 갖게 된다. 2C is a plan view illustrating a metal pad formed therein, and as illustrated, the first contact plugs 26 formed on the source region 24 and the second contact plugs formed on the drain region 25 (FIG. 2C). The bar type metal pads 28 and 29 are formed to contact the 27. In this case, the number of the first contact plugs 26 formed on the source region 24 is greater than the number of the second contact plugs 27 formed on the drain region 25. ) And the first metal pad 28 formed to contact the second metal pad 28 has a larger size than the second metal pad 29 formed to contact the second contact plugs 27.

그다음, 도 2d는 하부전극이 형성된 상태를 도시한 평면도로서, 도시된 바와 같이, 상변환 셀이 형성될 드레인영역(25) 상의 제2금속패드(29) 상에 하부전극(30)이 형성된다. 이때, 상기 하부전극(30)은 플러그 형태로 형성하며, 그 크기는 100㎚ 이하, 바람직하게, 50∼100㎚의 크기를 갖도록 한다. 아울러, 상기 하부전극(30)은 전류를 집중시킬 수 있도록 바 타입 제2금속패드(29)의 중간 부분에 배치되도록 형성한다. Next, FIG. 2D is a plan view showing a state in which a lower electrode is formed, and as shown, a lower electrode 30 is formed on the second metal pad 29 on the drain region 25 where the phase change cell is to be formed. . In this case, the lower electrode 30 is formed in a plug shape, the size of which is 100 nm or less, preferably 50 to 100 nm. In addition, the lower electrode 30 is formed to be disposed in the middle portion of the bar type second metal pad 29 so as to concentrate current.

도 2e는 상변환 셀이 구성된 상태를 도시한 평면도로서, 도시된 바와 같이, 각 하부전극 상에 상변환막(도시안됨)과 상부전극(31)이 차례로 형성되고, 이에 따라, 각 드레인단에 하부전극과 상변환막 및 상부전극(31)의 적층 구조로 이루어지는 상변환 셀(31)이 구성된다. FIG. 2E is a plan view showing a state in which phase change cells are configured. As shown in FIG. 2, a phase change film (not shown) and an upper electrode 31 are sequentially formed on each lower electrode, and thus, at each drain terminal. The phase change cell 31 which consists of a laminated structure of the lower electrode, the phase conversion film, and the upper electrode 31 is comprised.

도 2f는 금속배선이 형성된 상태를 도시한 평면도로서, 도시된 바와 같이, 각 드레인단에 형성된 상변환 셀(31)의 상부전극과 콘택하도록 비트라인에 해당하는 금속배선(32)이 게이트(23)와 수직하는 방향으로 형성된다. FIG. 2F is a plan view showing a state in which metal wirings are formed, and as shown in FIG. 2F, the metal wirings 32 corresponding to the bit lines are connected to the upper electrodes of the phase change cells 31 formed at the respective drain ends thereof. It is formed in the direction perpendicular to).

전술한 바와 같이, 본 발명은 액티브영역을 마름모 모양으로 한정함으로써 소오스단의 콘택저항을 드레인단의 그것 보다 낮출 수 있으며, 그래서, 상변환막의 상변화에 필요한 전류를 효과적으로 높일 수 있다. As described above, according to the present invention, by limiting the active region to a rhombus shape, the contact resistance of the source terminal can be lower than that of the drain terminal, so that the current required for the phase change of the phase conversion film can be effectively increased.

한편, 전술한 본 발명의 실시예에서는 소오스영역 및 드레인영역 상에 형성되는 콘택프러그를 홀 타입으로 형성하였지만, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 소 오스영역(24) 및 드레인영역(25) 상의 각 콘택플러그들(26a, 27a)을 바 타입으로 형성하는 것도 가능하다. Meanwhile, in the above-described embodiment of the present invention, although the contact plugs formed on the source region and the drain region are formed in the hole type, as illustrated in FIG. 3, the source plug 24 on the source region 24 and the drain region 25 is formed. It is also possible to form the contact plugs 26a and 27a in a bar type.

이 경우, 현재 상변환 기억 소자에서의 콘택플러그 물질로 텅스텐을 사용하고 있는 것과 관련해 심(seam)이 발생되는 등의 단점이 있기는 하지만, 홀 타입으로 콘택플러그를 형성하는 경우에 비해 콘택저항을 더욱 감소시킬 수 있으며, 그래서, 트랜지스터의 전류량을 더욱 효과적으로 높일 수 있다. In this case, although there are disadvantages in that seams are generated in relation to the use of tungsten as the contact plug material in the phase-change memory device, the contact resistance is increased compared to the case of forming a contact plug in the hole type. It can further reduce, so that the amount of current in the transistor can be increased more effectively.

여기서, 자세하게 도시하고 설명하지는 않지만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 상변환 기억 소자에서의 상기 콘택플러그들(26a, 27a)을 제외한 나머지 구성들은 이전 실시예의 그것들과 동일하다. Here, although not shown and described in detail, other configurations except for the contact plugs 26a and 27a in the phase change memory device according to another embodiment of the present invention are the same as those of the previous embodiment.

이상에서와 같이, 본 발명은 액티브영역을 마름모 모양으로 한정함으로써 소오스단의 콘택수를 드레인단의 그것 보다 많게 할 수 있어서 상기 소오스의 콘택저항을 드레인단의 그것 보다 상대적으로 낮게 할 수 있다. 따라서, 본 발명은 상변환막의 상변화에 필요한 트랜지스터의 전류량을 크게 할 수 있으며, 이에 따라, 동작전압을 낮출 수 있는 등, 상변환 기억 소자의 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, by limiting the active region to a rhombus shape, the number of contacts of the source terminal can be made larger than that of the drain terminal, and the contact resistance of the source can be made relatively lower than that of the drain terminal. Therefore, the present invention can increase the amount of current required for the phase change of the phase change film, thereby lowering the operating voltage, thereby improving the characteristics and reliability of the phase change memory element.

또한, 본 발명은 액티브영역을 마름모 모양으로 한정함으로써 액티브영역의 크기를 줄일 수 있으며, 이에 따라, 셀 효율을 높일 수 있다. In addition, the present invention can reduce the size of the active region by limiting the active region to a rhombus shape, thereby increasing the cell efficiency.

이상, 여기에서는 본 발명을 몇 가지 예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자 라면 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 a person skilled in the art to which the present invention pertains has many modifications and variations without departing from the spirit of the present invention. It will be appreciated that it can be added.

Claims (9)

반도체기판; Semiconductor substrates; 상기 반도체기판 내에 마름모 모양의 액티브영역을 한정하도록 형성된 소자분리막; An isolation layer formed in the semiconductor substrate to define an active region having a rhombus shape; 상기 소자분리막을 포함한 액티브영역 상에 두 개가 배치되도록 형성된 게이트; A gate formed such that two are disposed on an active region including the device isolation layer; 상기 게이트들 사이의 액티브영역 부분 내에 형성된 소오스영역 및 각 게이트 외측의 액티브영역 부분 내에 형성된 드레인영역; A source region formed in an active region portion between the gates and a drain region formed in an active region portion outside each gate; 상기 게이트 방향을 따라, 소오스영역 상에 일렬로 형성된 수 개의 제1콘택플러그 및 드레인영역 상에 일렬로 형성된 수 개의 제2콘택플러그; A plurality of first contact plugs formed in a row on the source region and several second contact plugs formed in a row on the drain region along the gate direction; 상기 소오스영역 상에 수 개의 제1콘택플러그와 콘택하도록 형성된 바 타입의 제1금속패드 및 드레인영역 상에 수 개의 제2콘택플러그와 콘택하도록 형성된 바 타입의 제2금속패드; A bar type first metal pad formed to contact the first contact plugs on the source region and a bar type second metal pad formed to contact the second contact plugs on the drain region; 상기 제2금속패드 상에 형성되며 하부전극과 상변환막 및 상부전극의 적층 구조로 이루어진 상변환 셀; A phase conversion cell formed on the second metal pad and formed of a stacked structure of a lower electrode, a phase conversion film, and an upper electrode; 상기 상변환 상부전극 상에 형성된 제3콘택플러그; 및 A third contact plug formed on the phase change upper electrode; And 상기 제3콘택플러그와 콘택하도록 형성된 금속배선;A metal wire formed to contact the third contact plug; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 상변환 기억 소자. Phase change memory device comprising a. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1콘택플러그는 제2콘택플러그 보다 더 많은 수가 형성된 것을 특징으로 하는 상변환 기억 소자. And the number of the first contact plugs is larger than that of the second contact plugs. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 하부전극은 플러그 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 상변환 기억 소자. And the lower electrode is formed in a plug shape. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 하부전극은 제2금속패드의 중간 부분 상에 배치되도록 형성된 것을 특징으로 하는 상변환 기억 소자. And the lower electrode is formed to be disposed on an intermediate portion of the second metal pad. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 상변환막을 포함한 상부전극은 하부전극 및 게이트와 중첩되게 형성된 것을 특징으로 하는 상변환 기억 소자. And the upper electrode including the phase change layer is formed to overlap the lower electrode and the gate. 반도체기판; Semiconductor substrates; 상기 반도체기판 내에 마름모 모양의 액티브영역을 한정하도록 형성된 소자분리막; An isolation layer formed in the semiconductor substrate to define an active region having a rhombus shape; 상기 소자분리막을 포함한 액티브영역 상에 두 개가 배치되도록 형성된 게이트; A gate formed such that two are disposed on an active region including the device isolation layer; 상기 게이트들 사이의 액티브영역 부분 내에 형성된 소오스영역 및 각 게이트 외측의 액티브영역 부분 내에 형성된 드레인영역; A source region formed in an active region portion between the gates and a drain region formed in an active region portion outside each gate; 상기 게이트 방향을 따라 소오스영역 상에 바 타입으로 형성된 제1콘택플러그 및 드레인영역 상에 바 타입으로 형성된 제2콘택플러그; A first contact plug formed in a bar type on the source region along the gate direction and a second contact plug formed in a bar type on the drain region; 상기 제1콘택플러그 상에 형성된 제1금속패드 및 드레인영역 상에 형성된 제2금속패드; A first metal pad formed on the first contact plug and a second metal pad formed on the drain region; 상기 제2금속패드 상에 형성되며 하부전극과 상변환막 및 상부전극의 적층 구조로 이루어진 상변환 셀; A phase conversion cell formed on the second metal pad and formed of a stacked structure of a lower electrode, a phase conversion film, and an upper electrode; 상기 상변환 상부전극 상에 형성된 제3콘택플러그; 및 A third contact plug formed on the phase change upper electrode; And 상기 제3콘택플러그와 콘택하도록 형성된 금속배선;A metal wire formed to contact the third contact plug; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 상변환 기억 소자. Phase change memory device comprising a. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 하부전극은 플러그 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 상변환 기억 소자. And the lower electrode is formed in a plug shape. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 하부전극은 제2금속패드의 중간 부분 상에 배치되도록 형성된 것을 특 징으로 하는 상변환 기억 소자. And the lower electrode is formed to be disposed on an intermediate portion of the second metal pad. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 상변환막을 포함한 상부전극은 하부전극 및 게이트와 중첩되게 형성된 것을 특징으로 하는 상변환 기억 소자. And the upper electrode including the phase change layer is formed to overlap the lower electrode and the gate.
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