KR20080050099A - Phase change ram device and method of manufacturing the same - Google Patents
Phase change ram device and method of manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20080050099A KR20080050099A KR1020060120921A KR20060120921A KR20080050099A KR 20080050099 A KR20080050099 A KR 20080050099A KR 1020060120921 A KR1020060120921 A KR 1020060120921A KR 20060120921 A KR20060120921 A KR 20060120921A KR 20080050099 A KR20080050099 A KR 20080050099A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- contact
- common source
- source line
- interlayer insulating
- film
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims abstract description 73
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 55
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 6
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 6
- MAKDTFFYCIMFQP-UHFFFAOYSA-N titanium tungsten Chemical compound [Ti].[W] MAKDTFFYCIMFQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000012782 phase change material Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004770 chalcogenides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/20—Multistable switching devices, e.g. memristors
- H10N70/231—Multistable switching devices, e.g. memristors based on solid-state phase change, e.g. between amorphous and crystalline phases, Ovshinsky effect
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/011—Manufacture or treatment of multistable switching devices
- H10N70/061—Shaping switching materials
- H10N70/063—Shaping switching materials by etching of pre-deposited switching material layers, e.g. lithography
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
- H10N70/821—Device geometry
- H10N70/826—Device geometry adapted for essentially vertical current flow, e.g. sandwich or pillar type devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
- H10N70/881—Switching materials
- H10N70/882—Compounds of sulfur, selenium or tellurium, e.g. chalcogenides
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
Description
도 1은 종래 기술에 따른 상변환 기억 소자를 나타낸 사진. 1 is a photograph showing a phase change memory device according to the prior art.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상변환 기억 소자를 나타낸 단면도.2 is a cross-sectional view showing a phase change memory device according to an embodiment of the present invention.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 실시예에 따른 상변환 기억 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도. 3A to 3G are cross-sectional views illustrating processes for manufacturing a phase change memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
200,300: 반도체기판 201,301: 소자분리막200,300: semiconductor substrate 201,301: device isolation film
202a,302a: 불순물 도핑 영역 202b,302b: 드레인202a and 302a impurity doped
203,303: 매립형 공통 소오스 라인 204,304: 게이트 203,303: buried common source line 204,304: gate
205,305: 스페이서 206,306: 콘택플러그205,305: spacer 206,306: contact plug
207,307: 하부전극 208,308: 하부전극콘택207,307: lower electrode 208,308: lower electrode contact
209,309: 상변환막 210,310: 상부전극209, 309:
211,311: 상부전극콘택 212,312: 비트라인211,311: Upper electrode contact 212,312: Bit line
291,391: 제1층간절연막 292,393: 제2층간절연막291,391: first interlayer insulating film 292,393: second interlayer insulating film
293,393: 제3층간절연막 H1: 제1콘택홀293,393: third interlayer insulating film H1: first contact hole
H2: 제2콘택홀H2: 2nd contact hole
본 발명은 상변환 기억 소자 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 드레인과 소오스간의 전류량을 증가시킬 수 있는 상변환 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 element and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a phase change memory element capable of increasing the amount of current between a drain and a source, and a manufacturing method thereof.
일반적으로 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. Generally, a memory device is a volatile random access memory (RAM) device that loses input information when the power is cut off, and a ROM that keeps the input data stored even when the power is cut off. ) Are largely divided into elements. 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 있 고, 또한, 구조가 단순한 새로운 기억 소자를 개발하기 위한 많은 연구들이 진행되고 있으며, 그 한 예로 최근들어 상변환 기억 소자(Phase Change RAM)가 제안되었다. Accordingly, many studies have been conducted to develop new memory devices having the characteristics of the nonvolatile memory device and having a simple structure. For example, a phase change memory device has recently been developed. RAM) has been 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. 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.
다시말해, 상변환 기억 소자는 상변환막으로 칼코제나이드(Chalcogenide)막을 이용하는데, 이러한 칼코제나이드막은 게르마늄(Ge), 스티비움(Sb) 및 텔루리움 (Te)로 이루어진 화합물막(이하, GST막)으로서, 인가된 전류, 즉, 주울 열(Joule Heat)에 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. In other words, the phase-conversion memory device uses a chalcogenide film as a phase-conversion film, which is a compound film composed of germanium (Ge), stevidium (Sb), and tellurium (Te). GST film), a phase change occurs between an amorphous state and a crystalline state by an applied current, that is, Joule heat, wherein the resistivity of the phase change film having an amorphous state is in a crystalline state. Since it is higher than the specific resistance of the phase change film having a value, the current flowing through the phase change film in the read mode is sensed to determine whether the information stored in the phase change memory cell is logic '1' or logic '0'.
한편, 이러한 상변환 기억 소자에 있어서, GST막의 상변화를 위해서는 전류 흐름이 1㎃ 이상이 요구되므로, GST막과 전극과의 접촉 면적을 작게 하여 상기 GST막의 상변화에 필요한 전류를 낮추어야 한다. On the other hand, in the phase change memory device, since a current flow is required to be 1 ㎃ or more for the phase change of the GST film, the current required for the phase change of the GST film must be reduced by reducing the contact area between the GST film and the electrode.
도 1은 종래의 상변환 기억 소자의 구조를 보여주는 도면으로서, 반도체기판 상에 게이트들이 형성되어져 있고, 상기 게이트 양측의 기판 표면 내에는 소오스/ 드레인이 형성되어 있다. 상기 소오스/드레인 상에 각각 콘택플러그이 형성되어 있다. 1 is a view illustrating a structure of a conventional phase change memory device, in which gates are formed on a semiconductor substrate, and sources / drains are formed in the substrate surfaces on both sides of the gate. Contact plugs are formed on the source / drain, respectively.
상기 기판의 드레인 상에 형성된 콘택플러그 상에 하부전극이 형성되어 있고, 상기 기판의 소오스 상에 형성된 콘택플러그 상에 공통 소오스 라인이 형성되어 있다. A lower electrode is formed on the contact plug formed on the drain of the substrate, and a common source line is formed on the contact plug formed on the source of the substrate.
상기 하부전극 상에 하부전극 콘택(Bottom electrode contact)이 형성되어 있고, 상기 하부전극 콘택 상에 GST막과 상부전극이 적층되어 있다.A bottom electrode contact is formed on the lower electrode, and a GST film and an upper electrode are stacked on the lower electrode contact.
상기 상부전극 상에 상부전극 콘택(Top electrode contact)이 형성되고 있고, 상기 상부전극 상에 비트라인이 형성되어 있다.A top electrode contact is formed on the upper electrode, and a bit line is formed on the upper electrode.
한편, 전술한 바와 같이, 종래의 상변환 기억 소자는, 기판의 소오스 상에 하부전극과 전기적으로 연결하는 콘택플러그가 형성되는데, 칩의 사이즈가 작아짐에 따라, 이에 대응하여, 상기 콘택플러그가 작아지게 되면서 콘택플러그와 소오스간의 접촉 면적이 작아지게 되어 접촉 저항이 높아지고 있다.On the other hand, as described above, in the conventional phase change memory device, a contact plug is formed on the source of the substrate to electrically connect with the lower electrode. As the size of the chip decreases, the contact plug becomes smaller. As a result, the contact area between the contact plug and the source becomes smaller, resulting in higher contact resistance.
이러한, 접촉 저항의 증가는 드레인에서 소오스로 흐르는 전류량을 감소시켜, 이로 인해, 하부전극 콘택과 상변환막 사이에서 주울 열(Joule Heat)이 낮아지게 되면서 불안정한 상변화를 일어나게 된다.This increase in contact resistance decreases the amount of current flowing from the drain to the source, resulting in unstable phase change while lowering Joule heat between the lower electrode contact and the phase change film.
본 발명은 드레인에서 소오스로 흐르는 전류량을 증가시킬 수 있는 상변환 기억 소자 및 그의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a phase change memory device capable of increasing the amount of current flowing from a drain to a source, and a method of manufacturing the same.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 표면 내에 소자분리막이 구비되고, 공통 소오스 라인 형성 영역에 트렌치가 형성된 반도체기판; 상기 트렌치 내에 형성된 매립형 공통 소오스 라인; 상기 기판 상에 배치되며, 상기 매립형 공통 소오스 라인 사이에 형성된 게이트; 상기 매립형 공통 소오스 라인이 형성되지 않은 게이트 측면의 기판 표면 내에 트랜지스터를 구성하도록 형성된 드레인; 상기 트랜지스터를 덮도록 기판 상에 형성된 제1층간절연막; 상기 제1층간절연막 내에 드레인과 콘택하도록 형성된 콘택플러그를 포함한 하부전극; 상기 하부전극을 덮도록 제1층간절연막 상에 형성된 제2층간절연막; 상기 제2층간절연막 내에 하부전극과 콘택하도록 형성된 하부전극콘택; 상기 하부전극콘택 상에 적층된 상변환막과 상부전극; 상기 제2층간절연막 상에 상부전극 및 상변환막을 덮도록 형성된 제3층간절연막; 상기 제3층간절연막 내에 상부전극과 콘택하도록 형성된 상부전극콘택; 및 상기 상부전극콘택을 포함한 제3층간절연막 상에 형성된 비트라인;을 포함하는 상변환 기억 소자를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a semiconductor substrate provided with a device isolation film in the surface, the trench formed in the common source line forming region; A buried common source line formed in said trench; A gate disposed on the substrate and formed between the buried common source lines; A drain formed to form a transistor in the substrate surface on the side of the gate where the buried common source line is not formed; A first interlayer insulating film formed on the substrate so as to cover the transistor; A lower electrode including a contact plug formed to contact the drain in the first interlayer insulating film; A second interlayer insulating film formed on the first interlayer insulating film to cover the lower electrode; A lower electrode contact formed to contact the lower electrode in the second interlayer insulating film; A phase conversion layer and an upper electrode stacked on the lower electrode contact; A third interlayer dielectric layer formed on the second interlayer dielectric layer to cover an upper electrode and a phase change layer; An upper electrode contact formed in contact with the upper electrode in the third interlayer insulating film; And a bit line formed on the third interlayer insulating layer including the upper electrode contact.
여기서, 상기 매립형 공통 소오스 라인이 형성된 트렌치 표면 내측에 형성된 불순물 도핑 영역을 더 포함한다.The semiconductor device may further include an impurity doped region formed inside the trench surface on which the buried common source line is formed.
상기 매립형 공통 소오스 라인은 소자분리막 보다 얕은 깊이로 형성된 것을 포함한다.The buried common source line may include a shallower depth than the device isolation layer.
상기 매립형 공통 소오스 라인은 알루미늄막, 텅스텐막, 구리막, 티타늄질화막 및 티타늄텅스텐막 중에서 어느 하나로 이루어진 것을 포함한다.The buried common source line includes one made of an aluminum film, a tungsten film, a copper film, a titanium nitride film, and a titanium tungsten film.
상기 게이트는 매립형 공통 소오스 라인과 오버랩되게 형성된 것을 포함한 다.The gate includes one formed to overlap the buried common source line.
상기 콘택플러그를 포함한 하부전극은 듀얼 다마신 공정에 따라 형성된 것을 포함한다.The lower electrode including the contact plug includes one formed by a dual damascene process.
상기 제1층간절연막 내에 매립형 공통 소오스 라인과 콘택하도록 형성된 금속플러그를 포함한 금속라인;을 더 포함한다.And a metal line including a metal plug formed to contact the buried common source line in the first interlayer insulating layer.
또한, 본 발명은, 표면 내에 소자분리막이 구비되고, 공통 소오스 라인 형성 영역에 트렌치가 형성된 반도체기판을 마련하는 단계; 상기 트렌치 내에 매립형 공통 소오스 라인을 형성하는 단계; 상기 매립형 공통 소오스 라인 상의 기판 상에 게이트를 형성하는 단계; 상기 매립형 공통 소오스 라인이 형성되지 않은 기판에 대해 불순물 이온주입을 수행하여 게이트 측면의 기판 표면 내에 트랜지스터가 구성되도록 드레인을 형성하는 단계; 상기 트랜지스터를 덮도록 기판 상에 제1층간절연막을 형성하는 단계; 상기 제1층간절연막 내에 드레인과 콘택하도록 콘택플러그를 형성함과 아울러 하부전극을 형성하는 단계; 상기 하부전극을 덮도록 제1층간절연막 상에 제2층간절연막을 형성하는 단계; 상기 제2층간절연막을 식각하여 하부전극을 노출시키는 제1콘택홀을 형성하는 단계; 상기 제1콘택홀 내에 하부전극과 콘택하는 하부전극콘택을 형성하는 단계; 상기 하부전극콘택 상에 상변환막과 상부전극을 형성하는 단계; 상기 제2층간절연막 상에 상부전극 및 상변환막을 덮도록 제3층간절연막을 형성하는 단계; 상기 제3층간절연막을 식각하여 상부전극을 노출시키는 제2콘택홀을 형성하는 단계; 상기 제2콘택홀 내에 상부전극과 콘택하는 상부전극콘택을 형성하는 단계; 및 상기 상부전극콘택을 포함한 제3층간절연막 상에 비트 라인을 형성하는 단계;를 포함하는 상변환 기억 소자의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention includes the steps of providing a semiconductor substrate having a device isolation film in the surface, the trench formed in the common source line forming region; Forming a buried common source line in the trench; Forming a gate on a substrate on the buried common source line; Performing impurity ion implantation on the substrate on which the buried common source line is not formed to form a drain such that a transistor is formed in the substrate surface on the side of the gate; Forming a first interlayer insulating film on the substrate so as to cover the transistor; Forming a contact plug in the first interlayer dielectric layer to contact the drain and forming a lower electrode; Forming a second interlayer insulating film on the first interlayer insulating film to cover the lower electrode; Etching the second interlayer insulating layer to form a first contact hole exposing a lower electrode; Forming a lower electrode contact in contact with the lower electrode in the first contact hole; Forming a phase conversion film and an upper electrode on the lower electrode contact; Forming a third interlayer dielectric layer on the second interlayer dielectric layer to cover an upper electrode and a phase change layer; Etching the third interlayer insulating layer to form a second contact hole exposing an upper electrode; Forming an upper electrode contact in contact with the upper electrode in the second contact hole; And forming a bit line on the third interlayer insulating film including the upper electrode contact.
여기서, 상기 트렌치가 형성된 반도체기판을 마련하는 단계 후, 상기 매립형 공통 소오스 라인을 형성하는 단계 전, 상기 트렌치가 형성된 기판에 대해 불순물 이온주입을 수행하여 상기 트렌치 표면 내측에 불순물 도핑 영역을 형성하는 단계;를 더 포함한다.Here, after preparing the trench-formed semiconductor substrate, prior to forming the buried common source line, impurity ion implantation is performed on the substrate on which the trench is formed to form an impurity doped region inside the trench surface. It further includes;
상기 매립형 공통 소오스 라인은 소자분리막 보다 얕은 깊이를 갖도록 형성하는 것을 포함한다.The buried common source line may include forming a shallower depth than the device isolation layer.
상기 매립형 공통 소오스 라인은 알루미늄막, 텅스텐막, 구리막, 티타늄질화막 및 티타늄텅스텐막 중에서 어느 하나의 막으로 형성하는 것을 포함한다.The buried common source line includes forming one of an aluminum film, a tungsten film, a copper film, a titanium nitride film, and a titanium tungsten film.
상기 게이트는 매립형 공통 소오스 라인과 오버랩되도록 형성하는 것을 포함한다.The gate includes forming overlapping with the buried common source line.
상기 제1층간절연막 내에 드레인과 콘택하는 콘택플러그 및 하부전극은 듀얼 다마신 공정에 따라 형성하는 것을 포함한다.The contact plug and the lower electrode in contact with the drain in the first interlayer insulating layer may be formed by a dual damascene process.
(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.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 상변환 기억 소자를 도시한 도면으로서, 이를 참조하면 다음과 같다.2 is a diagram illustrating a phase change memory device according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명의 상변환 기억 소자는, 표면 내에 소자분리막(201)이 구비되며, 공통 소오스 라인 형성 영역에 트렌치가 형성된 반도체기 판(200)과, 상기 트렌치 내에 형성된 매립형 공통 소오스 라인(buried common soure line, 203)과, 상기 기판 상에 배치되며, 상기 매립형 공통 소오스 라인(203) 사이에 형성된 게이트(204)와, 상기 매립형 공통 소오스 라인이 형성되지 않은 게이트(204) 측면의 기판 표면 내에 트랜지스터를 구성하도록 형성된 드레인(202b)과, 상기 트랜지스터를 덮도록 기판 상에 형성된 제1층간절연막(291)과, 상기 제1층간절연막(291) 내에 드레인(202b)과 콘택하도록 형성된 콘택플러그(206)를 포함한 하부전극(207)과, 상기 하부전극(207)을 덮도록 제1층간절연막(291) 상에 형성된 제2층간절연막(292)과, 상기 제2층간절연막(292) 내에 하부전극(207)과 콘택하도록 형성된 하부전극콘택(208)과, 상기 하부전극콘택(208) 상에 적층된 상변환막(209)과 상부전극(210)과, 상기 제2층간절연막(292) 상에 상부전극(210) 및 상변환막(209)을 덮도록 형성된 제3층간절연막(293)과, 상기 제3층간절연막(293) 내에 상부전극(210)과 콘택하도록 형성된 상부전극콘택(211), 및 상기 상부전극콘택(211)을 포함한 제3층간절연막(293) 상에 형성된 비트라인(212)을 포함한다.As illustrated, the phase change memory device of the present invention includes a
여기서, 상기 매립형 공통 소오스 라인(203)이 형성된 트렌치 표면 내측에 형성된 불순물 도핑 영역(202a)이 형성되어 있다.The impurity doped
그리고, 상기 매립형 공통 소오스 라인(203)은 소자분리막(201) 보다 얕은 깊이로 형성되어 있으며, 상기 매립형 공통 소오스 라인(203)은 알루미늄막, 텅스텐막, 구리막, 티타늄질화막 및 티타늄텅스텐막 중에서 어느 하나로 이루어진다.The buried
그리고, 상기 콘택플러그(206)를 포함한 하부전극(207)은 듀얼 다마신 공정에 따라 형성되어 있다.The
미설명된 도면 부호 205는 스페이서를 나타낸다.
이와 같이, 본 발명의 상변환 기억 소자는 반도체기판의 소오스에 매립형 공통 소오스 라인(buried common soure line)이 형성됨으로써, 상기 소오스에서의 저항을 감소시킬 수 있고, 이로 인해, 상기 소오스의 저항 감소를 통한 드레인과 소오스간의 전류량을 증가시킬 수 있다.As described above, in the phase change memory device of the present invention, a buried common source line is formed in the source of the semiconductor substrate, thereby reducing the resistance of the source, thereby reducing the resistance of the source. The amount of current between the drain and the source can be increased.
구체적으로는, 종래에서의 공통 소오스 라인(common soure line)은 기판의 소오스 상에 형성된 콘택플러그 상에 형성되는데, 점차적인 디자인 룰(design rule)의 감소에 따라 이에 대응하여 상기 콘택플러그가 감소하게 되면서, 상기 소오스와 콘택플러그간의 접촉 면적이 작아지게 되어 접촉 저항은 증가하고 있다.Specifically, a common soure line in the related art is formed on a contact plug formed on a source of a substrate, so that the contact plug decreases correspondingly with a gradual decrease in design rules. As the contact area between the source and the contact plug becomes smaller, the contact resistance increases.
이에, 본 발명에서는 상기 콘택플러그를 기판의 소오스 상에 형성하지 않고, 상기 기판 내의 소오스에 매립형 공통 소오스 라인이 형성됨에 따라 상기 소오스에서의 저항은 낮아지게 되면서 드레인과 소오스간의 전류량을 증가시킬 수 있다.Thus, in the present invention, the contact plug is not formed on the source of the substrate, and as the buried common source line is formed in the source in the substrate, the resistance in the source is lowered, and the amount of current between the drain and the source can be increased. .
이와 같이, 본 발명은 드레인과 소오스간의 전류량을 증가시킬 수 있어 상변환 기억 소자의 동작 전압을 낮출 수 있는 효과를 갖게 된다.As described above, the present invention can increase the amount of current between the drain and the source, thereby having the effect of lowering the operating voltage of the phase conversion memory element.
또한, 본 발명은, 상기 게이트가 매립형 공통 소오스 라인과 오버랩되게 형성됨에 따라, 디자인 룰이 작아지는 경우에도 게이트를 크게 안정적으로 형성할 수 있으며, 아울러, 채널 길이가 짧게 형성되면서 전류 흐름을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, since the gate is formed to overlap the buried common source line, even when the design rule is small, the gate can be formed largely stably, and the channel length is shortened to improve current flow. Can be.
자세하게는, 도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 실시예에 따른 상변환 기억 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다. In detail, FIGS. 3A to 3G are cross-sectional views illustrating processes for manufacturing a phase change memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3a를 참조하면, 반도체기판(300)의 표면 내에 공지된 공정에 따라 활성영 역을 한정하는 소자분리막(301)을 형성한다.Referring to FIG. 3A, an
그런다음, 상기 소자분리막(201)을 포함한 기판(300) 상에 공통 소오스 라인 형성 영역을 노출시키는 마스크패턴(M)을 형성한 후, 상기 마스크패턴(M)을 이용해서 노출된 기판 부분을 식각하여 공통 소오스 라인 영역을 한정하는 트렌치(T)를 형성한다. Next, after forming a mask pattern M exposing a common source line forming region on the
이때, 상기 트렌치(T)는 소자분리막(301) 보다 얕은 깊이를 갖도록 형성한다.In this case, the trench T is formed to have a depth smaller than that of the
도 3b를 참조하면, 상기 마스크패턴이 제거된 상태에서, 상기 트렌치(T)가 형성된 기판에 대해 불순물 이온주입을 수행하여 상기 트렌치(T) 표면 내측에 불순물 도핑 영역(302a)을 형성한다.Referring to FIG. 3B, in the state in which the mask pattern is removed, impurity ion implantation is performed on the substrate on which the trench T is formed to form an impurity doped
이때, 상기 불순물 이온주입은 P(인) 또는 As(비소)로 수행하도록 한다.In this case, the impurity ion implantation is performed by P (phosphorus) or As (arsenic).
그런다음, 상기 트렌치(T)가 매립되도록 기판 상에 제1도전물질을 증착한 후, 상기 제1도전물질을 화학적기계적연마(Chemical Mechanical Polishing, 이하 CMP)하여 상기 트렌치(T) 내에 상기 소자분리막(301) 보다 얕은 깊이를 갖는 매립형 공통 소오스 라인(303)을 형성한다.Then, after depositing the first conductive material on the substrate to fill the trench (T), the first conductive material by chemical mechanical polishing (CMP) to the device isolation film in the trench (T) A buried
이때, 상기 제1도전물질은 알루미늄막, 텅스텐막, 구리막, 티타늄질화막 및 티타늄텅스텐막 중에서 어느 하나의 막으로 증착하도록 한다.In this case, the first conductive material may be deposited by any one of an aluminum film, a tungsten film, a copper film, a titanium nitride film, and a titanium tungsten film.
도 3c를 참조하면, 상기 매립형 공통 소오스 라인(303)이 형성된 기판 상에 게이트 물질들을 차례로 증착한 후, 이들을 식각하여 상기 기판 상에, 바람직하게는, 상기 매립형 공통 소오스 라인(303) 사이의 기판(300) 상에 게이트(304)를 형 성한다.Referring to FIG. 3C, gate materials are sequentially deposited on a substrate on which the buried
이때, 상기 게이트(304)는 상기 매립형 공통 소오스 라인(303)과 오버랩(overlap)되도록 형성한다.In this case, the
그런다음, 상기 매립형 공통 소오스 라인이 형성되지 않은 기판에 대해 불순물 이온주입을 수행하여 게이트(304) 측면의 기판 표면 내에 트랜지스터가 구성되도록 드레인(302b)을 형성한다.Then, impurity ion implantation is performed on the substrate on which the buried common source line is not formed to form a
다음으로, 상기 게이트(304) 및 기판(300) 상에 절연막을 증착한 후, 이를 식각하여 상기 게이트(304) 양측벽에 스페이서(305)를 형성한다.Next, an insulating film is deposited on the
도 3d를 참조하면, 상기 트랜지스터를 덮도록 기판 상에 제1층간절연막(391)을 형성한 후, 듀얼 다마신(dual damasence) 공정에 따라 상기 제1층간절연막(391)을 식각하여 홀을 형성한다.Referring to FIG. 3D, after forming a first
그런다음, 상기 홀이 매립되도록 상기 제1층간절연막(391) 상에 제2도전물질을 증착한 후, 상기 제2도전물질을 CMP하여 상기 홀 내에 드레인(302b)과 콘택하도록 콘택플러그(306)를 형성함과 아울러 상기 콘택플러그(306) 상에 하부전극(307)을 형성한다.Then, after depositing a second conductive material on the first
도 3e를 참조하면, 상기 하부전극(307)을 덮도록 제1층간절연막(391) 상에 제2층간절연막(392)을 형성한 후, 상기 제2층간절연막(392)을 식각하여 하부전극(307)을 노출시키는 제1콘택홀(H1)을 형성한다.Referring to FIG. 3E, after forming a second
그런다음, 상기 제1콘택홀(H1)이 매립되도록 상기 제2층간절연막(392) 상에 하부전극콘택용 도전막을 증착한 후, 상기 도전막을 CMP하여 상기 제1콘택홀(H1) 내에 하부전극(307)과 콘택하는 하부전극콘택(308)을 형성한다.Thereafter, a lower electrode contact conductive film is deposited on the second
도 3f를 참조하면, 상기 하부전극콘택(308)을 포함한 제2층간절연막(392) 상에 상변화 물질막과 상부전극용 도전막을 증착한 후, 이들을 식각하여 상기 하부전극콘택(308) 상에 상변환막(309)과 상부전극(310)을 형성한다.Referring to FIG. 3F, a phase change material film and an upper electrode conductive film are deposited on a second
도 3g를 참조하면, 상기 제2층간절연막(392) 상에 상부전극(310) 및 상변환막(309)을 덮도록 제3층간절연막(393)을 형성한 후, 상기 제3층간절연막(393)을 식각하여 상부전극(310)을 노출시키는 제2콘택홀(H2)을 형성한다.Referring to FIG. 3G, after the third
상기 제2콘택홀(H2)이 매립되도록 상기 제3층간절연막(393) 상에 상부전극콘택용 도전막을 증착한 후, 상기 도전막을 CMP하여 제2콘택홀(H2) 내에 상부전극(310)과 콘택하는 상부전극콘택(311)을 형성한다.After depositing a conductive film for the upper electrode contact on the third
그런다음, 상기 상부전극콘택(311)을 포함한 제3층간절연막(393) 상에 비트라인(312)을 형성한다.Thereafter, a
전술한 바와 같은, 본 발명의 상변환 기억 소자의 구동원리를 간략하게 설명하면, 상기 비트라인으로부터 상부전극과 상변환막을 통해서 트랜지스터의 드레인으로 전류가 형성되고, 매립형 공통 소오스 라인 사이에 형성된 두 개의 게이트를 통해서 상기 매립형 공통 소오스 라인으로 전류가 흐르게 된다. As described above, the driving principle of the phase change memory device according to the present invention is briefly described. A current is formed from the bit line to the drain of the transistor through the upper electrode and the phase change film, and is formed between two buried common source lines. Current flows through the gate to the buried common source line.
이상, 여기에서는 본 발명의 실시예에 대해 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.As described above, the embodiments of the present invention have been described, 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. Will understand.
이상에서와 같이, 본 발명은 반도체기판 내의 소오스에 매립형 공통 소오스 라인을 형성함에 따라, 상기 소오스에서의 저항은 감소되고, 드레인과 소오스간의 전류량은 증가하게 되어 상변환 기억 소자의 동작 전압을 낮출 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, as the buried common source line is formed in the source in the semiconductor substrate, the resistance in the source decreases and the amount of current between the drain and the source increases, thereby lowering the operating voltage of the phase change memory device. Will be.
또한, 본 발명은 게이트가 매립형 공통 소오스 라인과 오버랩되게 형성함에 따라, 안정적인 게이트를 형성할 수 있으며, 아울러 채널 길이가 감소되는 효과를 가질 수 있다. In addition, according to the present invention, as the gate is formed to overlap the buried common source line, a stable gate may be formed and the channel length may be reduced.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060120921A KR20080050099A (en) | 2006-12-01 | 2006-12-01 | Phase change ram device and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060120921A KR20080050099A (en) | 2006-12-01 | 2006-12-01 | Phase change ram device and method of manufacturing the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20080050099A true KR20080050099A (en) | 2008-06-05 |
Family
ID=39805606
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020060120921A KR20080050099A (en) | 2006-12-01 | 2006-12-01 | Phase change ram device and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20080050099A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140109036A (en) * | 2013-03-05 | 2014-09-15 | 에스케이하이닉스 주식회사 | Semiconductor device and method for manufacturing the same, and micro processor, processor, system, data storage system and memory system including the semiconductor device |
CN107646143A (en) * | 2015-06-02 | 2018-01-30 | 英特尔公司 | Use the high-density storage framework of backside metal layer |
-
2006
- 2006-12-01 KR KR1020060120921A patent/KR20080050099A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140109036A (en) * | 2013-03-05 | 2014-09-15 | 에스케이하이닉스 주식회사 | Semiconductor device and method for manufacturing the same, and micro processor, processor, system, data storage system and memory system including the semiconductor device |
CN107646143A (en) * | 2015-06-02 | 2018-01-30 | 英特尔公司 | Use the high-density storage framework of backside metal layer |
CN107646143B (en) * | 2015-06-02 | 2022-04-12 | 英特尔公司 | High density memory architecture using backside metal layer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10964638B2 (en) | Vertical memory device including common source line structure | |
KR100668824B1 (en) | Phase-change memory device and method for manufacturing the same | |
JP2010251529A (en) | Semiconductor memory device and method of manufacturing the same | |
KR100629265B1 (en) | method of forming a conductive layer including a local high resistivity region and semiconductor device fabricated using the same | |
KR100650752B1 (en) | Phase change ram device and method of manufacturing the same | |
US7678642B2 (en) | Method for manufacturing phase change memory device using a patterning process | |
KR100980295B1 (en) | Method of manufacturing phase change RAM device | |
KR101097865B1 (en) | Phase change memory device and method of manufacturing the same | |
KR20080050099A (en) | Phase change ram device and method of manufacturing the same | |
KR100762894B1 (en) | Phase change ram device and method of manufacturing the same | |
KR100650719B1 (en) | Phase-change memory device and method for manufacturing the same | |
KR100997785B1 (en) | Phase-change memory device and method for manufacturing the same | |
KR100680976B1 (en) | Phase change ram device and method of manufacturing the same | |
KR101097866B1 (en) | Method of manufacturing phase change ram device | |
KR100728985B1 (en) | Phase change ram device and method of manufacturing the same | |
KR20070063810A (en) | Phase change ram device and method of manufacturing the same | |
KR100728984B1 (en) | Phase change ram device and method of manufacturing the same | |
KR20070063811A (en) | Phase change ram device and method of manufacturing the same | |
KR101069282B1 (en) | Method of manufacturing phase change ram device | |
KR20070069767A (en) | Phase change ram device and method of manufacturing the same | |
KR100895819B1 (en) | Method of manufacturing phase change RAM device | |
KR20060122268A (en) | Phase change ram device and method of manufacturing the same | |
KR101038312B1 (en) | Phase-change memory device | |
KR100668870B1 (en) | Phase change ram device and method of manufacturing the same | |
KR20070069768A (en) | Phase change ram device and method of manufacturing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |