KR20080064001A - Capacitorless dram and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a 및 도1b는 커패시터 없는 1T 디램의 동작을 보여주는 단면도이다. 1A and 1B are cross-sectional views illustrating the operation of a 1T DRAM without a capacitor.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 커패시터리스 디램 셀의 사시도이다. 도 3은 도 2의 III-III선 단면도이다.2 is a perspective view of a capacitorless DRAM cell according to an embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 2.
도 4는 도 2의 평면도이다. 4 is a plan view of FIG. 2.
도 5는 본 발명에 따른 디램의 I-V 특성을 보인 그래프이다.5 is a graph showing the I-V characteristics of the DRAM according to the present invention.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 커패시터리스 디램 셀을 보인 사시도이다.6 is a perspective view illustrating a capacitorless DRAM cell according to another embodiment of the present invention.
도 7은 도 6의 VII-VII 사시도이다.FIG. 7 is a VII-VII perspective view of FIG. 6. FIG.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커패시터리스 디램 셀을 보인 단면도이다.8 is a cross-sectional view illustrating a capacitorless DRAM cell according to another embodiment of the present invention.
도 9a 내지 도 9n은 본 발명의 일 실시예에 따른 디램 제조 과정을 개략적으로 보여준다.9A to 9N schematically illustrate a DRAM manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
11...기판 12...절연층11
13,14...제1 및 제2핀(Fin) 15,17...제1 및 제2게이트13,14 ... First and second fins 15,17 ... First and second gates
본 발명은 반도체 메모리 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 커패시터가 없는 디램 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly, to a DRAM without a capacitor and a method of manufacturing the same.
일반적인 디램(DRAM)은 1 트랜지스터/1 커패시터(1T/1C) 셀(cell)을 구비한다. 그러나 1T/1C 디램은 칩이 고집적화하고, 다른 소자들과 함께 임베디드(embedded) 칩을 형성하는데 있어서, 커패시터의 형성 공정이 복잡한 문제가 있다. A typical DRAM has one transistor / 1 capacitor (1T / 1C) cell. However, the 1T / 1C DRAM has a high density of chips and a complicated process of forming a capacitor in forming an embedded chip together with other devices.
1T/1C 디램의 셀 면적은 8F2가 일반적이며 최근 들어 6F2 또는 4F2까지도 제안되고 있다. The cell area of the 1T / 1C DRAM is generally 8F 2 , and up to 6F 2 or 4F 2 has recently been proposed.
그러나, 1T/1C 셀 구조로는 4F2까지 면적을 줄이는 것이 매우 어렵다. 트랜지스터를 스케일 다운(scale down) 하는 것도 어렵지만, 커패시터를 갖는 구조에서는 더욱 어려운 문제이다.However, with a 1T / 1C cell structure, it is very difficult to reduce the area to 4F 2 . It is also difficult to scale down a transistor, but it is more difficult in a structure having a capacitor.
이러한 스케일 다운 문제를 고려하여, 복잡한 공정을 야기하는 커패시터를 형성하지 않고 데이터를 저장할 수 있는 커패시터 없는 1T 디램(capacitorless 1T DRAM)이 제안되었으며, 그 주류는 전기적으로 기판의 채널 바디가 플로팅(floating) 되는 커패시터리스 1T 디램이다.In view of this scale-down problem, a capacitorless 1T DRAM has been proposed that can store data without forming capacitors that cause complex processes, the mainstream of which is that the channel body of the substrate is electrically floating. Capacitor-less 1T DRAM.
도 1a 및 도1b는 커패시터 없는 1T 디램의 동작을 보여주는 단면도이다. 도 1a를 참조하면, 소스(S)와 드레인(D) 사이의 플로팅된 채널 바디(13)에 impact ionization 등에 의해 초과 정공(1: excess holes)이 생성된다. 채널 바디(13) 아래에는 매립된 산화물층(buried oxide layer:10)이 형성되어 있어 발생된 초과 정공은 빠져나갈 곳이 없으므로 채널 바디(13)에 갇히게 된다. 이렇게 채널 바디(13)에 초과 정공(1)이 갇혀있는 상태는 '1' state이다. 도 1b를 참조하면, 채널 바디(13)와 드레인(D) 간에 순 바이어스(foward bias)를 인가하여 채널 바디(13)의 초과 정공(1)을 바깥으로 흘려보낸 상태는 '0' state이다. 1A and 1B are cross-sectional views illustrating the operation of a 1T DRAM without a capacitor. Referring to FIG. 1A,
커패시터 없는 1T 디램에서는, 저장상태, 즉 '1' state 또는 '0' state에 따라 채널 바디(10)에 쌓인 홀에 의해 변화된 문턱전압에 의해 전류레벨에도 차이가 생기는데, 이 차이를 센싱하는 방식으로 리드(read) 동작을 수행하게 된다. In a 1T DRAM without a capacitor, a difference occurs in a current level due to a threshold voltage changed by holes accumulated in the
그런데, 도 1a 및 도 1b에 보여진 평면형(planar) 구조의 셀을 갖는 1T 디램은 스케일 다운(scale down)시 채널 바디(13) 영역을 확보하기 위해 과도한 바디 도핑이 필요하고, 이는 접합 누설(junction leakage)의 증가를 초래하여 리프레시(refresh) 특성에 나쁜 영향을 끼친다. However, the 1T DRAM having the planar cell shown in FIGS. 1A and 1B requires excessive body doping to secure the
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 평면형 셀 구조의 1T 디램의 문제점을 극복할 수 있으며, 4F2 또는 그 이하의 면적으로까지 스케일 다운이 가능한 커패시터리스 디램을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and can overcome the problems of 1T DRAM in a planar cell structure and provide a capacitorless DRAM capable of scaling down to an area of 4F 2 or less. There is this.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 커패시터리스 디램은, 기판과;A capacitorless DRAM according to the present invention for achieving the above object is a substrate;
상기 기판에 대해 돌출되게 형성되며 서로 이격된 제1 및 제2핀과; 적어도 일부분이 상기 제1 및 제2핀 사이에 위치하도록 형성된 제1게이트와; 상기 제1 및 제2핀과 상기 제1게이트를 가로지르는 방향으로 감싸도록 형성되어, 제1게이트와 교차하는 게이트 구조를 형성하는 제2게이트;를 구비하며, 상기 제1 및 제2핀, 상기 제1게이트, 상기 제2게이트 사이사이는 증착에 의해 절연 물질로 충진되어 있는 것을 특징으로 한다.First and second pins protruding from the substrate and spaced apart from each other; A first gate formed such that at least a portion is located between the first and second pins; And a second gate formed to surround the first and second fins in a direction crossing the first gate to form a gate structure that intersects the first gate. Between the first gate and the second gate is characterized in that it is filled with an insulating material by vapor deposition.
상기 제1게이트의 적어도 일부분은 상기 제1 및 제2핀 사이 및 제1 및 제2 핀의 상측 영역에 걸쳐 형성되어 그 단면이 T자형 구조를 이루도록 된 것이 바람직하다.At least a portion of the first gate is preferably formed between the first and second fins and over an upper region of the first and second fins so that its cross section forms a T-shaped structure.
상기 제1 및 제2핀과 상기 제1게이트는 상기 제2게이트에 대해 돌출된 부분을 가지는 것이 바람직하다.Preferably, the first and second pins and the first gate have a portion protruding from the second gate.
이때, 상기 제1게이트의 적어도 상기 제2게이트에 의해 가로질러지는 부분은 상기 제1 및 제2핀 사이 및 제1 및 제2 핀의 상측 영역에 걸쳐 형성되어 그 단면이 T자형 구조를 이루도록 될 수 있다.In this case, a portion of the first gate that is intersected by at least the second gate is formed between the first and second fins and an upper region of the first and second fins so that the cross section forms a T-shaped structure. Can be.
대안으로, 상기 제1게이트의 상기 제2게이트에 대해 돌출된 부분의 적어도 일부는 상기 제1 및 제2핀 사이에만 형성될 수 있다.Alternatively, at least a part of the portion protruding with respect to the second gate of the first gate may be formed only between the first and second pins.
상기 제1 및 제2핀은 실리콘으로 이루어질 수 있다.The first and second pins may be made of silicon.
상기 제1 및 제2게이트는 금속 재질 및 폴리 실리콘 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.The first and second gates may be made of any one of a metal material and polysilicon.
상기 반도체 기판 상에 형성된 절연층;을 더 구비하며, 상기 제1 및 제2핀은 상기 절연층에 대해 돌출되게 형성될 수 있다.And an insulating layer formed on the semiconductor substrate, wherein the first and second pins may protrude from the insulating layer.
다른 특징에 따르면, 상기 제1 및 제2핀은 기판을 일부 깊이까지 식각하여 상기 기판에 대해 돌출되게 형성한 것이며, 상기 제1 및 제2핀의 상기 기판의 면에 근접된 부분은 상기 기판과의 전기적인 절연을 위한 영역이 형성되어 있으며, 상기 제1 및 제2게이트와 상기 기판 사이에는 절연층;이 위치할 수 있다.According to another feature, the first and second pins are formed to protrude with respect to the substrate by etching the substrate to a partial depth, the portion of the first and second pins close to the surface of the substrate and the substrate A region for electrical insulation is formed, and an insulating layer is disposed between the first and second gates and the substrate.
여기서, 상기 절연물질 및 상기 절연층은 동일 물질 예컨대, SiO2로 이루어질 수 있다.Here, the insulating material and the insulating layer may be made of the same material, for example, SiO 2 .
상기 제1게이트는 백 게이트, 상기 제2게이트는 프론트 게이트일 수 있다.The first gate may be a back gate and the second gate may be a front gate.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 커패시터리스 디램 제조 방법은, (가) 반도체 기판 상에 서로 이격된 제1 및 제2핀과 이 제1 및 제2핀의 외측면에 접하며, 상기 제1 및 제2핀보다 돌출되어 제1 및 제2핀과 단차를 이루도록 형성된 제1절연물질영역으로 이루어진 제1구조를 형성하는 단계와; (나) 상기 제1 및 제2핀의 상면 및 서로 마주하는 면에 절연물질을 증착하고, 상기 제1 및 제2핀 사이의 공간 및 제1 및 제2핀의 상측 영역에 제1게이트 물질을 증착하여, 그 단면이 T 자형 구조인 제1게이트를 형성하는 단계와; (다) 상기 제1 및 제2핀의 외측면이 노출되도록 상기 제1절연물질영역을 제거하는 단계와; (라) 상기 제1 및 제2핀과 상기 제1게이트 상에 절연 물질을 증착하고, 이 제1 및 제2핀과 제1게이트를 가로지르도록 제2게이트 물질을 증착하여, 상기 제1 및 제2핀과 상기 제1게이트의 상부 및 상 기 제1 및 제2핀의 측부를 절연 물질을 매개로 감싸도록 상기 제1게이트와 교차하는 제2게이트를 형성하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a capacitorless DRAM according to the present invention, which comprises: (a) contacting first and second pins spaced apart from each other on a semiconductor substrate and outer surfaces of the first and second pins; And forming a first structure including a first insulating material region protruding from the second fin to form a step with the first and second fins. (B) depositing an insulating material on the upper and opposite surfaces of the first and second fins, and depositing a first gate material in the space between the first and second fins and in an upper region of the first and second fins. Depositing to form a first gate whose cross section is a T-shaped structure; (C) removing the first insulating material region to expose outer surfaces of the first and second pins; (D) depositing an insulating material on the first and second fins and the first gate, and depositing a second gate material to intersect the first and second fins and the first gate. And forming a second gate crossing the first gate so as to surround the second fin and the upper portion of the first gate and the sides of the first and second fins with an insulating material. do.
상기 제1 및 제2핀과 상기 제1게이트의 일부가 상기 제2게이트에 대해 돌출되는 구조를 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.And forming a structure in which the first and second pins and a portion of the first gate protrude from the second gate.
상기 제1게이트의 상기 제2게이트에 대해 돌출되어 있는 부분의 적어도 일부에서 "T"자형 구조를 이루는 상측 부분을 제거하는 단계;를 더 구비할 수 있다.The method may further include removing an upper portion of the first gate forming a “T” shape from at least a portion of the portion protruding from the second gate.
상기 제1구조를 형성하는 단계는, 반도체 기판, 기판 상의 절연층, 절연층 상의 제1 및 제2핀을 형성하는 제1물질층의 적층 구조를 준비하는 단계; 상기 제1물질층 상에 제2물질층을 형성하고, 그 위에 하드 마스크 막을 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2핀이 형성되는 범위 이외의 상기 하드 마스크 막, 제2물질층 및 제1물질층 부분을 제거하여, 절연층에 대하여 돌출된 제1물질층, 제2물질층 및 하드 마스크막 구조를 형성하는 단계와; 상기 돌출된 구조에 상기 제1절연물질영역을 이루는 절연물질을 증착하는 단계와; 상기 하드 마스크 막 상면이 노출되도록 폴리싱하는 단계와; 상기 하드 마스크 막 및 이와 인접한 상기 제1절연물질영역을 이루는 절연물질 부분을 제거하고, 상기 제2물질층을 에칭하여, 상기 제1물질층을 노출시키고, 이와 단차진 제1절연물질영역을 형성하는 단계와; 상기 제1물질층 및 이와 단차진 제1절연물질영역 상에 스페이서를 증착하고, 이 스페이서를 식각하여 단차진 부분에만 스페이서 물질이 남겨지도록 하는 단계와; 상기 단차진 부분에 남겨진 스페이서 물질을 마스크로 하여 상기 제1물질층을 에칭하여, 서로 이격된 제1 및 제2핀(Fin)을 형성하는 단계와; 상기 단차진 부분의 스페이서 물질을 제거하는 단 계;를 포함할 수 있다.The forming of the first structure may include preparing a stacked structure of a semiconductor substrate, an insulating layer on the substrate, and a first material layer forming first and second pins on the insulating layer; Forming a second material layer on the first material layer, and forming a hard mask film thereon; The first material layer, the second material layer, and the hard mask protruding from the insulating layer by removing portions of the hard mask layer, the second material layer, and the first material layer outside the range where the first and second fins are formed. Forming a membrane structure; Depositing an insulating material constituting the first insulating material region on the protruding structure; Polishing the top surface of the hard mask layer to be exposed; A portion of the insulating material forming the hard mask layer and the first insulating material region adjacent thereto is removed, and the second material layer is etched to expose the first material layer, thereby forming a stepped first insulating material region. Making a step; Depositing a spacer on the first material layer and the stepped first insulating material region, and etching the spacer to leave the spacer material only in the stepped portion; Etching the first material layer using the spacer material remaining in the stepped portion as a mask to form first and second fins spaced apart from each other; And removing the spacer material of the stepped portion.
다른 특징에 따르면, 상기 제1구조를 형성하는 단계는, 상기 반도체 기판의 상기 제1 및 제2핀을 형성할 위치를 포함하는 범위가 돌출되어 있으며, 그 반도체 기판의 돌출 부분에 제1물질층 및 하드 마스크 막을 포함하는 돌출 구조를 형성하는 단계와; 상기 돌출 구조에 상기 제1절연물질영역을 이루는 절연물질을 증착하는 단계와; 상기 하드 마스크 막 상면이 노출되도록 폴리싱하는 단계와; 상기 하드 마스크 막 및 이와 인접한 상기 제1절연물질영역을 이루는 절연물질 부분을 제거하고, 상기 제1물질층을 에칭하여, 상기 반도체 기판의 돌출 부분을 노출시키고, 이와 단차진 제1절연물질영역을 형성하는 단계와; 상기 반도체 기판의 돌출 부분 및 이와 단차진 제1절연물질영역 상에 스페이서를 증착하고, 이 스페이서를 식각하여 단차진 부분에만 스페이서 물질이 남겨지도록 하는 단계와; 상기 단차진 부분에 남겨진 스페이서 물질을 마스크로 하여 상기 반도체 기판의 돌출 부분을 에칭하여, 서로 이격된 제1 및 제2핀(Fin)을 형성하는 단계와; 상기 단차진 부분의 스페이서 물질을 제거하는 단계;를 포함할 수 있다.According to another feature, the forming of the first structure may include a protruding range including a position where the first and second pins of the semiconductor substrate are to be formed, and a first material layer formed on the protruding portion of the semiconductor substrate. And forming a protruding structure comprising a hard mask film; Depositing an insulating material constituting the first insulating material region on the protruding structure; Polishing the top surface of the hard mask layer to be exposed; A portion of the insulating material forming the hard mask layer and the first insulating material region adjacent thereto is removed, and the first material layer is etched to expose the protruding portion of the semiconductor substrate, and the stepped first insulating material region is removed. Forming; Depositing a spacer on the protruding portion of the semiconductor substrate and the stepped first insulating material region, and etching the spacer to leave the spacer material only in the stepped portion; Etching the protrusions of the semiconductor substrate using the spacer material left in the stepped portions as a mask to form first and second fins spaced apart from each other; Removing the spacer material of the stepped portion.
이때, 상기 제1 및 제2핀이 상기 반도체 기판에 대해 전기적으로 절연되도록 하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In this case, the method may further include electrically insulating the first and second pins from the semiconductor substrate.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 커패시터 없는 디램 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면들에서 층 및 영역들의 두께 및 크기는 명확성을 위하여 과장되어진 것이다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소들을 나타낸다. Hereinafter, a preferred embodiment of a capacitorless DRAM and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the thicknesses and sizes of layers and regions are exaggerated for clarity. Like numbers refer to like elements throughout.
반도체 기판의 채널 바디에 전하를 저장하는 커패시터리스 1T 디램에서는 채널 바디에 저장된 전하가 새나가거나 채널 바디로 전하가 흘러 들어오면 데이터의 유지 시간이 짧아지게 된다. 따라서 유지 시간을 길게 하기 위한 방법으로 전하를 저장하는 채널 바디의 부피를 키우거나, 채널 바디로부터 전하가 빠져나가는 누설 경로가 되는 채널 바디와 소스 및 드레인이 접하는 부분의 단면적을 줄이거나, 채널 바디가 더 많은 전하를 담을 수 있도록 채널 바디에 백 게이트 바이어스를 가해주는 것을 고려해볼 수 있다. In a capacitorless 1T DRAM that stores charge in a channel body of a semiconductor substrate, when the charge stored in the channel body leaks or flows into the channel body, the data retention time is shortened. Therefore, in order to increase the holding time, the volume of the channel body storing the charge is increased, or the cross-sectional area of the contact portion between the source and the drain and the channel body, which is a leakage path from which the charge escapes from the channel body, is reduced. Consider back gate biasing on the channel body to hold more charge.
본 발명은 백 게이트 바이어스를 가해주도록 된 커패시터리스 디램에 관한 것이다. 본 발명은 채널 영역에 백 게이트 바이어스를 가해주어 홀의 유지 시간(retention time)을 길게 할 수 있으며, 수직 채널을 가져 일반적인 1T 디램 셀보다 큰 채널 바디 부피를 가질 수 있어 스케일 다운시에도 리프레시(refresh) 특성에 유리하다.The present invention relates to a capacitorless DRAM intended to apply a back gate bias. According to the present invention, the back gate bias is applied to the channel region to increase the retention time of the hole, and has a vertical channel to have a channel body volume larger than that of a typical 1T DRAM cell, so it is refreshed even when scaled down. It is advantageous for the property.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 커패시터리스 디램 셀(10)의 사시도이고, 도 3은 도 2의 III-III선 단면도이고, 도 4는 도 2의 평면도이다. 도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 디램의 한 셀 구조를 보인 것으로, 디램은 이러한 셀의 2차원 어레이로 구성될 수 있다.2 is a perspective view of a
도면들을 참조하면, 디램 셀(10)은 기판(11) 예컨대, 실리콘과 같은 반도체 기판에 대해 수직 방향으로 돌출되게 형성되며 서로 이격된 제1 및 제2핀(Fin:13,14)을 구비한다. 이 제1 및 제2핀(13)(14) 사이에는 이 제1 및 제2핀(13)(14)과 나란하게 제1게이트(15)가 형성되어 있다. 제1 및 제2핀(13)(14)과 제1게이트(15)를 가로지르는 방향으로는 이 제1 및 제2핀(13)(14)과 제1게이트(15)의 상측과 제1 및 제2핀(13)(14)의 채널영역으로 이용되는 측면부를 감싸도록 제2게이트(17)가 형성되어 있다. 상기 제1, 제2핀(14), 제1게이트(15) 및 제2게이트(17) 사이사이에는 여러 단계의 증착 공정에 의해 절연물질(19)이 충진되어 있다. Referring to the drawings, the
상기 반도체 기판(11)과 디램 셀(10)의 구조물 사이에는 절연층(12) 예컨대, SiO2층이 구비될 수 있다. 상기 제1 및 제2핀(13)(14)은 실리콘(Si) 재질로 이루어질 수 있다. 상기 반도체 기판(11), 절연층(12) 및 제1 및 제2핀(13)(14)은 SOI(silicon on Insulator) 기판을 이용하여 형성될 수 있다. An insulating
즉, SOI 기판에 리소그래피 공정 등에 의해 제1 및 제2핀(13)(14)을 형성하면, 반도체 기판(11), 절연층(12) 및 그 위에 수직 방향으로 돌출된 제1 및 제2핀(13)(14)을 가지는 구조를 형성할 수 있다.That is, when the first and
상기 제1게이트(15)는 백 게이트(back gate)로 사용되며, 상기 제2게이트(17)는 프론트 게이트(front gate)로 사용된다. 제1 및 제2게이트(15)(17)는 금속 재질 및 폴리 실리콘 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. The
상기 제1게이트(15)는 적어도 일부분이 제1 및 제2핀(13)(14) 사이에 위치하도록 형성된다. 예를 들어, 상기 제1게이트(15)의 적어도 일부분은 상기 제1 및 제2핀(13)(14) 사이 및 제1 및 제2핀(13)(14)의 상측 영역에 걸쳐 형성되어 그 단면이 T 자형 구조를 이루도록 된 것이 바람직하다. The
또한, 후술하는 바와 같이 제1 및 제2핀(13)(14)과 제1게이트(15)가 제2게이트(17)에 대해 돌출된 부분(16)을 가지는 경우, 상기 제1게이트(15)는 적어도 상기 제2게이트(17)에 의해 가로질러지는 부분이, 상기 제1 및 제2핀(13)(14) 사이 및 그 제1 및 제2핀(13)(14)의 상측 영역에 걸쳐 형성되어 그 단면이 T 자형 구조를 이루는 것이 바람직하다.In addition, when the first and
보다 구체적인 예로서, 도 2 및 도 3에 보여진 바와 같이, 상기 제1게이트(15)는 제1 및 제2핀(13)(14) 사이와 제1 및 제2핀(13)(14)의 상측 영역에 걸쳐 형성되어 그 단면이 T 자형 구조를 이루도록 형성될 수 있다. 이 경우, 제1게이트(15)의 T 자형으로 꺾어지는 부분에서 정공(hole)의 홀딩(holding)이 보다 크게 이루어질 수 있어, 에지(edge) 영역에서도 정공을 보다 효율적으로 홀딩할 수 있다.As a more specific example, as shown in FIGS. 2 and 3, the
본 실시예에 있어서, 상기 제1게이트(15)는 돌출된 부분(16)까지도 그 단면이 T 자형 구조를 이루도록 되어 있다.In the present embodiment, the
제2게이트(17)는 제1게이트(15)와 교차하는 게이트 구조를 형성한다. 이를 위해, 상기 제2게이트(17)는 상기 제1 및 제2핀(13)(14)과 상기 제1게이트(15)의 상부 및 상기 제1 및 제2핀(13)(14)의 채널 영역으로 이용되는 측부를 절연물질(19)을 매개로 감싸도록 형성된다.The
상기 제2게이트(17)는, 도 2 및 도 4에 보여진 바와 같이, 제1 및 제2핀(13)(14)과 제1게이트(15)의 일부만을 감싸도록 형성된다. 이에 의해, 디램 셀(10)은 제1 및 제2핀(13)(14)과 제1게이트(15)가 제2게이트(17)에 대해 돌출된 부분(16)을 가진다. 돌출된 부분(16)의 제1 및 제2핀(13)(14)의 적어도 일부는 도핑영역으로 형성되어 소스 및 드레인으로 사용될 수 있다.As shown in FIGS. 2 and 4, the
상기 제1 및 제2핀(13)(14), 제1게이트(15) 및 제2게이트(17) 사이사이에는 여러 단계의 증착 공정에 의해 충진되는 절연물질(19)은 실질적으로 상기 절연층(12)과 동일 물질 예컨대, SiO2인 것이 바람직하다.Between the first and
상기한 바와 같은 구조의 본 발명에 따른 디램 셀(10)은, 제1 및 제2핀(13)(14) 각각의 제2게이트(17)와 마주하는 영역(A1)(A2)이 각각 채널 영역으로 사용되며, 제1 및 제2 핀의 제1게이트(15)에 가까운 영역(B1)(B2)이 채널 바디로서 사용된다. In the
따라서, 본 발명에 따른 디램은, 제1 및 제2게이트(15)(17) 즉, 백 게이트와 프론트 게이트가 서로 수직 교차하는 더블 게이트(double gate) 구조의 기판(11)에 대해 수직한 면에 채널이 형성되는 vertical 커패시터리스 디램이 된다.Accordingly, the DRAM according to the present invention has a surface perpendicular to the first and
또한, 본 발명에 따른 디램은 하나의 디램 셀(10)당 실질적으로 2개의 채널이 형성될 수 있어, 집적도를 훨씬 크게 높일 수 있어, 예를 들어, 비트당 2F2의 셀 면적을 가지는 커패시터리스 디램을 실현할 수 있다.In addition, in the DRAM according to the present invention, substantially two channels may be formed per
즉, 1T/1C 셀 구조를 갖고 있는 디램의 셀 면적은 8F2이 일반적이며 최근 들어, 6F2 또는 4F2 까지도 제안되고 있다. 그러나, 1T/1C 셀 구조로는 4F2까지 면적을 줄이는 것이 매우 어렵다. 반면에, 1T 셀구조를 갖는 커패시터리스 디램은 4F2의 셀 면적을 가지도록 형성하는 것이 가능한 것으로 알려져 있다.That is, a cell area of a DRAM having a 1T / 1C cell structure is generally 8F 2 , and recently, up to 6F 2 or 4F 2 has also been proposed. However, with a 1T / 1C cell structure, it is very difficult to reduce the area to 4F 2 . On the other hand, it is known that a capacitorless DRAM having a 1T cell structure can be formed to have a cell area of 4F 2 .
따라서, 본 발명에 따른 디램을 그 셀 면적이 4F2가 되도록 형성하면, 실질적으로 본 발명에 따른 디램의 단일 셀 구조 당 2개의 채널이 형성되므로, 비트 당 셀 면적은 2F2가 되어, 일반적으로 알려져 있는 1T 셀 구조를 갖는 커패시터리스 디램에 비해 실질적으로 집적도를 적어도 2배 또는 그 이상으로 높이는 것이 가능하다.Therefore, when the DRAM according to the present invention is formed such that its cell area is 4F 2 , since substantially two channels are formed per single cell structure of the DRAM according to the present invention, the cell area per bit becomes 2F 2 , and in general, It is possible to substantially increase the integration to at least twice or more compared to capacitorless DRAMs with known 1T cell structures.
또한, 본 발명에 따른 디램은 더블 게이트에 의한 금속 차폐 효과(metal shielding)에 의해 간섭(disturbance)이 억제되어, 인접 셀이 가까이 있어서 상호 간섭이 없는 이점이 있다. 이러한 이점은 제1게이트(15) 즉, 백 게이트에 일정한 전압을 걸어주기 때문에 얻어진다. In addition, the DRAM according to the present invention has the advantage that interference is suppressed by metal shielding effect due to the double gate, so that adjacent cells are close to each other and there is no mutual interference. This advantage is obtained because a constant voltage is applied to the
또한, 기존의 평면형(planar) 구조는 채널 길이(channel length) 감소에 따라 제곱의 역수로 저장공간이 감소하지만, 본 발명에서는 채널 영역이 수직으로 형성되므로 채널 폭(channel width)을 유지할 수 있어, 센스 마진(sense margin)을 확보할 수 있다.In addition, although the conventional planar structure reduces the storage space by the inverse of the square according to the decrease in the channel length (channel length), in the present invention, because the channel region is formed vertically, it is possible to maintain the channel width (channel width), A sense margin can be secured.
도 5는 본 발명에 따른 디램의 I-V 특성을 보인 그래프이다. 도 5의 결과는, 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 디램 셀(10) 구조를 가지는 샘플을 제1 및 제2핀(13)(14)의 두께 및 높이를 각각 11nm, 50nm, 게이트 길이가 63nm가 되도록 형성하였을 때의, 그 샘플에 대한 시뮬레이션(simulation) 결과를 보여준다. 도 5에서 가로축은 프론트 게이트(제2게이트(17)) 전압(단위:Volt), 세로축은 드레인 전류(단위:Ampere)를 나타낸다. 5 is a graph showing the I-V characteristics of the DRAM according to the present invention. 5, the thickness and height of the first and
도 5에서 "1"state 그래프는 디램 샘플이 채널 바디에 정공이 주입되도록 동작될 때, 프론트 게이트 전압(Vg)을 증가시킴에 따라 얻어지는 드레인 전류 변화를 보여주며, "0"state 그래프는 디램 샘플이 채널 바디로부터 정공이 흘러나오도록 동작될 때, 프론트 게이트 전압(Vg)을 증가시킴에 따라 얻어지는 드레인 전류 변화를 보여준다. 도 5에서의 "1"state 그래프와 "0"state 그래프는, 소스 전압(Vs)을 0V, 백 게이트 전압(Vb)을 -0.7V로 둔 상태에서 드레인 전압(Vd)을 각각 1.5V, -1V로 둔 상태에서 얻어진 것이다.In FIG. 5, the "1" state graph shows the drain current change obtained by increasing the front gate voltage Vg when the DRAM sample is operated to inject holes into the channel body. The "0" state graph shows the DRAM sample. When operated to flow holes from this channel body, it shows the drain current change obtained by increasing the front gate voltage (Vg). In FIG. 5, the "1" state graph and the "0" state graph each have a drain voltage Vd of 1.5 V and − with a source voltage Vs of 0 V and a back gate voltage Vb of −0.7 V, respectively. It was obtained at 1V.
도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 디램 샘플은 채널 바디에 정공이 주입되어 초과 정공 상태로 된 "1"state와 채널 바디로부터 정공을 흘러주는 상태인 "0" state를 나타내기에 충분한 I-V특성을 나타낸다.As can be seen in FIG. 5, the DRAM sample of the present invention has an IV sufficient to exhibit a "1" state in which holes are injected into the channel body to become an excess hole state and a "0" state in which holes flow from the channel body. Characteristics.
백 게이트 전압(Vb)을 -0.7V로 둔 상태에서 프론트 게이트 전압(Vg) 1V을 인가하였을 때, 드레인 전압(Vd) 1.5V, -0,7V에서 각각 "1"state와 "0" state 가 얻어졌다. When 1 V of the front gate voltage Vg is applied while the back gate voltage Vb is set to -0.7 V, the "1" state and the "0" state become respectively at 1.5 V and -0,7 V of the drain voltage Vd. Obtained.
도 5에 따르면, 본 발명의 디램 샘플에서는 프론트 게이트 전압(Vg)이 0.8V 정도일 때, 리드(read) 동작을 위한 전류 센싱(Current sensing:ΔId)이 가능함을 알 수 있었다. 리드 동작시에 드레인 전압(Vd)은 0.2V 정도로 둘 수 있다.According to FIG. 5, in the DRAM sample of the present invention, when the front gate voltage Vg is about 0.8V, it can be seen that current sensing (ΔId) for read operation is possible. In the read operation, the drain voltage Vd may be about 0.2V.
표 1은 도 5의 I-V 특성을 나타내는 디램 샘플에 대한, "1" state 쓰기, "0" state 쓰기, 저장 상태 유지(hold), 리드(read) 동작시의 프론트 게이트 전압(Vg), 백 게이트 전압(Vg), 드레인 전압(Vd), 소스 전압(Vs)(단위:Volt)을 표로 정리한 것이다.Table 1 shows the "1" state write, "0" state write, storage state hold, front gate voltage (Vg) during read operation, and back gate for the DRAM sample exhibiting IV characteristics of FIG. The voltage Vg, the drain voltage Vd, and the source voltage Vs (unit: Volt) are summarized in a table.
도 5를 참조로 한 이상의 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 더블 게이트 구조로 형성한 본 발명의 일 실시예에 따른 디램 셀(10)은 기판(11)에 대해 수직한 채널 영역을 형성하여, 평면형 셀 구조의 1T 디램의 문제점을 극복할 수 있으며, 4F2보다 작은 크기로 스케일 다운이 가능하다.As can be seen from the above description with reference to FIG. 5, the
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 커패시터리스 디램 셀(30)을 보인 사시도이고, 도 7은 도 6의 VII-VII 사시도로, 도 2 내지 도 4를 참조로 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 디램 셀(10)과 비교할 때, 제1게이트(15)의 제2게이트(17)에 의해 가로질러지는 부분만이 T 자형 구조이고, 제2게이트(17)에 대해 돌출된 부분(16)에 위치된 제1게이트(15) 부분은 제1 및 제2핀(13)(14) 사이에만 위치하도록 형성된 점에 그 특징이 있다. 이 디램 셀(30)은 도 2의 구조에서 제2게이트(17)에 대해 돌출되어 있는 제1게이트(15)(백 게이트)의 구부러진 부분을 에칭한 구조일 수 있다.FIG. 6 is a perspective view illustrating a
이와 같이 구성된 디램 셀(30)에 의하면, 소스 및 드레인 영역과 백 게이트가 접촉하는 면적을 줄일 수 있다. 이와 같이 소스 및 드레인 영역에서의 백 게이트와의 접촉면적을 줄이면 백 게이트 전압을 크게 높이더라도 정공 저장영역의 불필요한 확대를 방지할 수 있는 이점이 있다.According to the
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커패시터리스 디램 셀(50)을 보인 단면도로, 도 2의 실시예와 비교해보면, 기판(11) 상에 절연층(12)을 구비하고 이 절연층(12)에 대해 돌출되게 제1 및 제2핀(13)(14)을 형성하는 대신에, 기판(11)의 소정 영역을 일부 깊이까지 식각하여 기판(11)에 대해 돌출되게 제1 및 제2핀(13)(14)을 형성할 수도 있다. 이때, 제1 및 제2핀(13)(14)의 기판(11)의 면에 근접된 부분은 기판(11)과의 전기적인 절연을 위한 영역(13a,14a: 도 6에 점선으로 해칭된 부분)으로 형성하고, 제1 및 제2핀(13)(14)이 형성된 기판(11) 상에 절연층(51)을 형성할 수 있다. 이 절연층(51)은 기판(11)과 제1 및 제2게이트(15)(17) 사이의 전기적인 절연을 제공하는 동시에, 제1 및 제2게이트(15)(17)를 형성하는 기저층으로 역할을 할 수 있다.FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a
상기 절연층(510은 절연물질(19)과 동일 재질로 이루어질 수 있다.The insulating layer 510 may be made of the same material as the insulating
이하에서는, 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 디램 셀(10)의 경우를 예를 들어, 본 발명에 따른 디램의 제조 방법에 대해 설명한다. 이하에서 설명하는 본 발명의 제조 방법에 따르면 더블 게이트 구조의 디램 셀을 용이하게 구현할 수 있다.Hereinafter, a method of manufacturing a DRAM according to the present invention will be described, for example, in the case of the
도 9a 내지 도 9n은 본 발명의 일 실시예에 따른 디램 제조 과정을 개략적으로 보여준다. 도 9a 내지 도 9n에서는 반도체 기판의 도시는 생략하였다.9A to 9N schematically illustrate a DRAM manufacturing process according to an embodiment of the present invention. 9A to 9N, illustration of the semiconductor substrate is omitted.
본 발명에 따른 디램을 제조하기 위해, 먼저, 도 9a 내지 도 9i에 도시한 과정을 통해, 반도체 기판 상에 서로 이격된 제1 및 제2핀(13)(14)과 이 제1 및 제2핀(13)(14)의 외측면에 접하며 제1 및 제2핀(13)(14)과 단차(step)를 이루는 제1절연물질영역(도 9i의 67)으로 이루어진 제1구조(도 9i의 60)를 형성한다.In order to manufacture the DRAM according to the present invention, first, through the process shown in Figs. 9a to 9i, the first and
상기 제1구조(60)를 형성하기 위해, 도 9a에서와 같이, 반도체 기판(11) 상에 절연층(12) 및 제1 및 제2핀(13)(14)을 형성하기 위한 제1물질층(62) 예컨대, 실리콘층을 순차로 형성된 적층 구조를 준비한다. 이러한 SOI 층 구조를 얻기 위해, SOI 기판을 사용하거나, 반도체 기판 상에 제1절연층(12) 및 제1물질층(62)을 순차로 적층할 수도 있다. 상기 절연층(12)은 산화물로 이루어진 층 예컨대, SiO2층일 수 있다.In order to form the
상기 SOI 층 구조 위에 제1 및 제2핀(13)(14)과 제1절연물질영역(67)의 단차 구조를 얻기 위한 제2물질층(63)을 형성하고, 그 위에 하드 마스크 막(64) 및 제3물질층(65)을 순차로 형성한다. 여기서, 제3물질층(65)이 없는 구조도 가능하다.A
상기 제2물질층(63) 및 제3물질층(65)은 절연층(12)과 동일 물질로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 및 제3물질층(65)은 산화물로 이루어진 층 예컨대, SiO2층일 수 있다. 상기 하드 마스크 막(64)은 질화막 예컨대, Si3N4 막일 수 있다. 이와 같이 SOI 층위에 ONO(Oxide-Nitride-Oxide) 층을 적층한 구조를 형성한다.The
다음으로, 도 9b에서와 같이 리소그래피 공정에 의해 제1 및 제2핀(13)(14)이 형성되는 범위 이외의 제3물질층(65), 하드 마스크막, 제2물질층(63) 및 제1물질층(62) 부분을 제거하여, 절연층(12)에 대하여 돌출된 구조(I)를 형성한다. Next, as shown in FIG. 9B, the
그런 다음, 도 9c에서와 같이 절연물질(67') 예컨대, SiO2와 같은 산화물을 증착하여, 도 9b의 돌출된 구조(I)의 양 측면을 절연물질(67')로 감싼다.Then, as in FIG. 9C, an insulating
이 상태에서 도 9d에서와 같이 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 등의 폴리싱(polishing) 공정으로, 제3물질층(65) 및 그 위의 절연물질을 제거하여 하드 마스크 막(64)이 노출되도록 한다. In this state, as shown in FIG. 9D, the
다음으로, 도 9e에서와 같이, 하드 마스크 막(64) 및 이와 인접한 절연물질(67') 부분을 제거하고, 제2물질층(63)을 에칭하여, 제1물질층(62)이 노출되도록 하면, 제1물질층(62)에 대해 단차진 구조의 제1절연물질영역(67)이 형성되게 된다.Next, as shown in FIG. 9E, the
이와 같이 단차진 구조의 제1물질층(62) 및 제1절연물질영역(67) 상에 도 9f에서와 같이, 전체적으로 스페이서(69)를 증착한다. 스페이서(69)는 질화물(nitride) 예컨대, Si3N4을 증착하여 형성될 수 있다. 다음으로, 도 9g에서와 같이 스페이서(69) 예컨대, 질화물을 식각하여, 단차진 부분에만 스페이서 물질(69')이 남겨지도록 한다.The
그런 다음, 이 단차진 부분에 남겨진 스페이서 물질(69')을 마스크로 하여 물질층(62)을 식각하여, 도 9h에서와 같이 서로 이격된 제1 및 제2핀(13)(14)을 형성한다.Then, the
다음으로, 단차진 부분의 스페이서 물질(69')을 제거하면, 도 9i에 보여진 바와 같은, 서로 이격된 제1 및 제2핀(13)(14)과 이 제1 및 제2핀(13)(14)의 외측면에 접하며 제1 및 제2핀(13)(14)과 단차(step)를 이루는 제1절연물질영역(67)으로 이루어진 제1구조(60)가 얻어진다.Next, removing the spacer material 69 'of the stepped portion, the first and
상기와 같이 스페이서를 이용하여 제1물질층(62)을 분리함으로써 서로 이격된 제1 및 제2핀(13)(14)를 가지는 제1구조(60)를 형성한 다음, 도 9j 및 도 9k에서와 같이 제1구조(60)를 이용하여 그 단면이 T 자형 구조인 제1게이트(15)를 형성한다. 그 단면이 T 자형 구조인 제1게이트(15)는 제1구조(60)를 틀로 이용한 다마진 패턴(damascene pattern)에 의해 구현된다.By separating the
제1게이트(15) 형성을 위하여 먼저, 제1 및 제2핀(13)(14)의 상면 및 서로 마주하는 면에 제1 및 제2핀(13)(14)과 제1게이트(15) 사이에서 게이트 절연막으로서 역할을 하도록 절연물질(71)을 얇게 증착한 다음, 도 9j에서와 같이 제1 및 제2핀(13)(14) 사이의 공간 및 그 제1 및 제2핀(13)(14)의 상측 영역에 제1게이트 물질(15')을 증착한다. 제1게이트 물질(15')은 금속 및 폴리 실리콘 중 어느 하나일 수 있다.In order to form the
다음으로, CMP 공정 또는 에칭 공정에 의해, 도 9k에서와 같이 그 단면이 T자형 구조인 제1게이트(15)를 형성한다.Next, by the CMP process or the etching process, the
상기와 같이, T 자형 제1게이트(15)를 형성한 다음, 에칭 공정에 의해 도 9l에서와 같이 제1 및 제2핀(13)(14)의 외측면이 노출되도록 상기 제1절연물질영역(67)을 제거한다.As described above, after the T-shaped
그런 다음, 제1 및 제2핀(13)(14)과 제1게이트(15) 상에 제1 및 제2핀(13)(14)과 제2게이트(17) 사이에서 게이트 절연막으로서 역할을 하도록 절연물질(75)을 얇게 증착하고, 도 9m에 보인 바와 같이, 제1 및 제2핀(13)(14)과 제1게이트(15)를 가로지르도록 제2게이트 물질(17')을 증착하여, 제1게이트와 수직 교차하는 제2게이트(17)를 형성한다. 이에 의해 백 게이트와 프론트 게이트가 서로 수직 교차하는 구조를 갖는 커패시터리스 디램이 얻어지게 된다.Then, on the first and
상기 제2게이트(17)는 상기 제1 및 제2핀(13)(14)과 상기 제1게이트(15)의 상부 및 상기 제1 및 제2핀(13)(14)의 채널 영역으로 이동되는 측부를 절연물질(75)을 매개로 감싼다.The
제2게이트(17) 형성후에, 리소그래피 공정에 의해, 도 9n에 보인 바와 같이, 제1 및 제2핀(13)(14)과 제1게이트(15)의 일부가 제2게이트(17)에 대해 돌출된 구조(16)를 형성한다. After the formation of the
이후, 제2게이트(17)에 대해 돌출된 제1 및 제2핀(13)(14)의 영역을 도핑하여, 소스 및 드레인으로서 사용되는 도핑 영역을 형성한다. 제1 및 제2핀(13)(14)의 일부영역을 도핑하여 도핑 영역으로 형성하는 공정은, 제1 및 제2핀(13)(14)을 형성한 다음 제1게이트(15) 형성 이전(즉, 도 7h 또는 도 7i의 공정 후)에 이루어질 수도 있다.Thereafter, regions of the first and
한편, 도 6 및 도 7을 참조로 설명한 본 발명의 다른 실시예에 따른 디램 셀(30)의 경우에는, 상기한 도 9a 내지 도 9n까지의 공정 후에, 제2게이트(17)에 대해 돌출된 제1게이트(15)의 구부러진 부분 즉, T 자형 구조의 상단 부분을 식각에 의해 제거하고, 그 식각된 영역에 절연 물질을 증착하는 공정을 진행하여 형성할 수 있다. Meanwhile, in the case of the
한편, 도 8을 참조로 설명한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디램 셀(50)의 경우에는, 반도체 기판(11)으로 제1 및 제2핀(13)(14)의 재질이 되는 기판 예컨대, 실리콘 기판을 사용하여, 기판(11)을 일부 깊이(제1 및 제2핀(13)(14)의 높이에 해당함)까지 식각하여 제1 및 제2핀(13)(14)을 형성하는 점과, 도 9a 내지 도 9n에서의 절연층(12)을 구비하지 않으며, 형성된 제1 및 제2핀(13)(14)과 기판(11) 사이를 전기적으로 절연시키기 위한 제1 및 제2핀(13)(14)의 하단부를 도핑하는 점을 제외하고, 전체적인 제조 과정은 도 9a 내지 도 9n을 참조로 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 디램 셀(10)을 제조하는 방법과 유사하다.Meanwhile, in the case of the
이때, 서로 이격된 제1 및 제2핀(13)(14)과 그 외측에 접하며 이 제1 및 제2핀(13)(14)과 스텝을 이루도록 형성된 제1절연물질영역(67)으로 이루어진 제1구조를 형성하기 위하여, 반도체 기판 상에 제1 및 제2핀(13)(14)과 제1절연물질영역(67)의 단차 구조 형성을 위한 제1물질층, 하드 마스크막 및 제2물질층의 층구조를 형성한 다음 제1 및 제2핀(13)(14)이 형성되는 범위 이외의 상기 층구조 및 반도체 기판 부분을 그 반도체 기판의 일부 깊이(제1 및 제2핀(13)(14)의 높이에 해당함)까지 제거하여, 반도체 기판 면에 대하여 돌출된 반도체 기판 부분(도 9b에서 제1물질층(62)에 해당함)과 그 위의 제1물질층, 하드마스크막 및 제2물질층으로 된 돌출 구조를 형성할 수 있다. 전술한 실시예에서와 마찬가지로, 제2물질층이 없는 구조도 가능함은 물론이다.In this case, the first and
다른 방법으로서, 제1 및 제2핀(13)(14)이 형성되는 범위의 반도체 기판 부분을 일부 깊이까지 식각한 다음, 그 돌출된 반도체 기판 부분 위에 제1물질층, 하드마스크막 및 제2물질층의 적층 구조가 형성되도록 공정을 진행할 수도 있다.Alternatively, the portion of the semiconductor substrate in the range in which the first and
이러한 공정에 의해 도 9b에서 절연층(12)이 없는 구조가 얻어진다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디램 셀(50) 제조 과정은 도 9b 내지 도 9n에서 제1절연층(12)이 없는 경우와 실질적으로 동일하다.This process yields a structure without the insulating
다만, 제1 및 제2핀(13)(14)과 반도체 기판과의 전기적인 절연을 위해, 도 9b에서와 같은 공정 후에 돌출된 반도체 기판 부분(제1물질층(62)에 해당함)의 하단부를 도핑하는 공정을 진행하거나, 도 9h 또는 도 9i의 공정 후에 제1 및 제2핀(13)(14)의 하단부를 도핑하는 공정을 진행할 수 있다.However, in order to electrically insulate the first and
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 커패시터리스 디램 및 그 제조 방법에 따르면, 두 핀(Fin)을 스페이서(spacer)를 이용하여 분리하고, 서로 이격된 두 핀과 그 외측면에 상방으로 돌출되어 있는 절연물질영역으로 된 구조를 틀로 이용한 다마진 패턴에 의해 그 단면이 T 자형 구조인 백 게이트를 구현하고, 그 위에 가로지르는 방향으로 백 게이트와 수직 교차하는 프론트 게이트를 형성한다.According to the capacitorless DRAM according to the present invention as described above and a method of manufacturing the same, two fins are separated by using a spacer, and the two fins spaced apart from each other and protrude upwards on the outer surface thereof. A back gate having a T-shaped cross section is realized by a multi-margin pattern using a structure made of an insulating material region, and a front gate vertically intersecting with the back gate is formed in a direction crossing thereon.
이러한 본 발명에 따른 디램은 서로 수직 교차하는 더블 게이트 커패시터리스 vertical 1T 디램인데, 한 셀당 두 채널영역을 형성할 수 있어, 더블 게이트 구조를 용이하게 구현하면서 집적도를 높일 수 있다.The DRAM according to the present invention is a double gate capacitorless vertical 1T DRAM vertically intersecting with each other, and may form two channel regions per cell, thereby easily increasing the integration degree while implementing a double gate structure.
이상에서는 도면들을 참조로 본 발명의 커패시터리스 디램 및 그 제조방법의 구체적인 실시예들에 대해 설명하였는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 청구범위에 기재된 기술적 사상의 범위내에서 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다.In the above description, specific embodiments of the capacitorless DRAM and its manufacturing method of the present invention have been described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications and equivalents may be made within the scope of the technical spirit described in the claims. Other embodiments are possible.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 평면형 셀 구조의 1T 디램의 문제점을 극복할 수 있으며, 4F2 또는 그 이하의 면적으로까지 스케일 다운이 가능한 커패시터리스 디램을 제공할 수 있다.According to the present invention as described above, it is possible to overcome the problem of the 1T DRAM of the planar cell structure, and to provide a capacitorless DRAM capable of scaling down to an area of 4F 2 or less.
즉, 본 발명에 따른 디램의 단일 셀 구조 당 2개의 채널이 형성되므로, 일반적으로 알려져 있는 1T 셀 구조를 갖는 커패시터리스 디램에 비해 실질적으로 집적도를 적어도 2배 또는 그 이상으로 높일 수 있다.That is, since two channels are formed per single cell structure of the DRAM according to the present invention, the degree of integration may be substantially increased to at least twice or more than that of a capacitorless DRAM having a generally known 1T cell structure.
또한, 본 발명에 따른 디램은 더블 게이트 구조를 가지므로, 금속 차폐 효과(metal shielding)에 의해 간섭(disturbance)이 억제되어, 인접 셀이 가까이 있어서 상호 간섭이 없는 이점이 있다.In addition, since the DRAM according to the present invention has a double gate structure, interference is suppressed by metal shielding, and adjacent cells are close to each other, so that there is no mutual interference.
또한, 기존의 평면형(planar) 구조는 채널 길이(channel length) 감소에 따라 제곱의 역수로 저장공간이 감소하지만, 본 발명에서는 채널 영역이 수직으로 형성되므로 채널 폭(channel width)을 유지할 수 있어, 센스 마진(sense margin)을 확보할 수 있다.In addition, although the conventional planar structure reduces the storage space by the inverse of the square according to the decrease in the channel length (channel length), in the present invention, because the channel region is formed vertically, it is possible to maintain the channel width (channel width), A sense margin can be secured.
Claims (22)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020070000697A KR20080064001A (en) | 2007-01-03 | 2007-01-03 | Capacitorless dram and method for manufacturing the same |
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- 2007-01-03 KR KR1020070000697A patent/KR20080064001A/en not_active Application Discontinuation
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