KR20080071355A - 반도체 메모리 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (35)
- 기판 상에 형성된 라인 형태의 제 1 배선;상기 제 1 배선의 상부 표면을 노출시키는 제 1 비아홀을 구비하는 제 1 층간 절연막;상기 제 1 비아홀 내에 형성되고 상기 제 1 배선과 전기적 연결되며, 일정한 높이를 갖는 복수의 저항성 메모리 재료막들; 및상기 저항성 메모리 재료막들과 전기적으로 연결된 라인 형태의 제 2 배선을 포함하며,상기 저항성 메모리 재료막들은, 각각 인접한 상기 저항성 메모리 재료막들이 상기 기판에 대하여 수직한 방향으로 서로 다른 비저항 프로파일을 갖도록 배치되는 반도체 메모리 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 복수의 저항성 메모리 재료막들은 하부 측에 높은 비저항 영역을 갖는 저항성 메모리 재료막과 상부 측에 높은 비저항 영역을 갖는 저항성 메모리 재료막이 서로 인접하도록 배치되는 반도체 메모리 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 저항성 메모리 재료막들의 상기 비저항 프로파일은 저항성 메모리 재료 막에 주입된 불순물의 농도 프로파일에 의해 결정되는 반도체 메모리 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 저항성 메모리 재료막들은 GeSbTe계 합금 재료로 이루어진 반도체 메모리 소자.
- 제 4 항에 있어서,상기 불순물은 GeSbTe계 합금 재료 내에 서로 다른 깊이에 주입된 비금속 원소인 반도체 메모리 소자.
- 제 5 항에 있어서,상기 비금속 원소는 B, C, N, O 및 Si 중 어느 하나 또는 이들의 조합인 반도체 메모리 소자.
- 제 4 항에 있어서,상기 불순물은 GeSbTe계 합금 재료 내에 서로 다른 깊이에 주입된 금속 원소인 반도체 메모리 소자.
- 제 7 항에 있어서,상기 금속 원소는 Ta, Sn, In 및 Ti 중 어느 하나 또는 이들의 조합인 반도 체 메모리 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 저항성 메모리 재료막들은 복수의 행들과 복수의 열들로 이루어진 어레이 형태로 배치되며,홀수 행들과 홀수 열들의 교차점 및 짝수 행들과 짝수 열들의 교차점에는 상기 저항성 메모리 재료막의 제 1 깊이에 높은 비저항 영역이 형성되고, 홀수 행들과 짝수 열들의 교차점 및 짝수 행들과 홀수 열들의 교차점에는 상기 저항성 메모리 재료막의 상기 제 1 깊이와 다른 제 2 깊이에 높은 비저항 영역이 형성되는 반도체 메모리 소자.
- 제 9 항에 있어서,상기 제 1 깊이는 상기 저항성 메모리 재료막의 하부 측이고, 상기 제 2 깊이는 상기 저항성 메모리 재료막의 상부 측이거나,상기 제 1 깊이는 상기 저항성 메모리 재료막의 상부 측이고, 상기 제 2 깊이는 상기 저항성 메모리 재료막의 하부 측인 반도체 메모리 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 비아홀 내에 상기 제 1 배선과 상기 저항성 메모리 재료막 사이에 배치된 하부 전극을 더 포함하는 반도체 메모리 소자.
- 제 11 항에 있어서,상기 하부 전극은 이리듐(Ir), 백금(Pt) 및 루테늄(Ru) 중 어느 하나 또는 이들을 포함하는 화합물로 이루어진 반도체 메모리 소자.
- 제 11 항에 있어서,상기 하부 전극은 폴리실리콘, 텅스텐(W), 타이타늄 질화막(TiN) 및 타이타늄 알루미늄 질화막(TiAlN) 중 어느 하나 또는 이들을 포함하는 화합물로 이루어진 반도체 메모리 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 비아홀 내에 상기 제 1 배선과 상기 저항성 메모리 재료막 사이에 도전성 플러그 또는 다이오드를 더 포함하는 반도체 메모리 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 다이오드는 불순물 도핑된 폴리실리콘막으로 이루어진 반도체 메모리 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 저항성 메모리 재료막과 상기 제 2 배선 사이에 형성된 상부 전극을 더 포함하는 반도체 메모리 소자.
- 제 16 항에 있어서,상기 상부 전극은 이리듐(Ir), 백금(Pt) 및 루테늄(Ru) 중 어느 하나 또는 이들을 포함하는 화합물로 이루어진 반도체 메모리 소자.
- 제 16 항에 있어서,상기 상부 전극은 폴리실리콘, 텅스텐(W), 타이타늄 질화막(TiN) 및 타이타늄 알루미늄 질화막(TiAlN) 중 어느 하나 또는 이들을 포함하는 화합물로 이루어진 반도체 메모리 소자.
- 제 16 항에 있어서,상기 상부 전극은 상기 층간 절연막의 비아홀 내에 국소적으로 형성된 반도체 메모리 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 배선은 워드 라인이고, 상기 제 2 배선은 비트 라인인 반도체 메모리 소자.
- 상부에 라인 형태의 제 1 배선이 형성된 기판을 제공하는 단계;상기 제 1 배선 상에 층간 절연막을 형성하는 단계;상기 층간 절연막 내에 상기 제 1 배선의 상부 표면을 노출시키는 비아홀을 형성하는 단계;상기 비아홀 내에, 상기 기판에 대하여 수직한 방향으로 서로 다른 비저항 프로파일을 갖는 복수의 저항성 메모리 재료막을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 메모리 소자의 제조 방법.
- 제 21 항에 있어서, 상기 저항성 메모리 재료막을 형성하는 단계는,상기 층간 절연막 상에 상기 비아홀을 매립하는 저항성 메모리 재료층을 증착하는 단계;상기 층간 절연막의 상부 표면이 노출되도록 상기 저항성 메모리 재료층을 평탄화하는 단계; 및상기 평탄화된 저항성 메모리 재료층들 내에 서로 다른 깊이를 갖는 불순물층을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 메모리 소자의 제조 방법.
- 제 22 항에 있어서, 상기 서로 다른 깊이를 갖는 불순물층을 형성하는 단계는,상기 층간 절연막 상에 상기 저항성 메모리 재료층의 상부를 교번하여 노출시키는 제 1 홀을 갖는 제 1 마스크막을 형성하는 단계;이온주입 마스크로서 상기 제 1 마스크막을 사용하여 노출된 저항성 메모리 재료층의 제 1 깊이에 불순물층을 형성하는 단계;상기 제 1 깊이에 불순물층이 형성된 저항성 메모리 재료층에 인접하는 저항성 메모리 재료층의 상부 표면을 노출시키는 제 2 홀을 갖는 제 2 마스크막을 형성하는 단계; 및이온주입 마스크로서 상기 제 2 마스크막을 사용하여, 노출된 저항성 메모리 재료막 내에 제 1 깊이와 다른 제 2 깊이로 불순물층을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 메모리 소자의 제조 방법.
- 제 22 항에 있어서, 상기 서로 다른 깊이를 갖는 불순물층을 형성하는 단계는,상기 층간 절연막 상에 상기 저항성 메모리 재료층의 상부를 교번하여 노출시키는 제 3 홀을 갖는 제 3 마스크막을 형성하는 단계;스크린 이온주입 마스크로서 상기 제 3 마스크막을 사용하여, 상기 제 3 홀에 의해 노출된 상기 저항성 메모리 재료층과 상기 노출된 저항성 메모리 재료층에 인접하는 저항성 메모리 재료층 내에, 각각 제 1 깊이 및 상기 제 1 깊이보다 작은 제 2 깊이에 불순물층을 동시에 형성하는 단계를 포함하는 반도체 메모리 소자의 제조 방법.
- 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,상기 저항성 메모리 재료층은 GeSbTe계 합금 재료로 이루어진 반도체 메모리 소자의 제조 방법.
- 제 25 항에 있어서,상기 불순물은 GeSbTe계 합금 재료 내에 서로 다른 깊이에 주입된 비금속 원소인 반도체 메모리 소자의 제조 방법.
- 제 26 항에 있어서,상기 비금속 원소는 B, C, N, O 및 Si 중 어느 하나 또는 이들의 조합인 반도체 메모리 소자.
- 제 25 항에 있어서,상기 불순물은 GeSbTe계 합금 재료 내에 서로 다른 깊이에 주입된 금속 원소인 반도체 메모리 소자의 제조 방법.
- 제 28 항에 있어서,상기 금속 원소는 Ta, Sn, In 및 Ti 중 어느 하나 또는 이들의 조합인 반도체 메모리 소자의 제조 방법.
- 제 21 항에 있어서, 상기 복수의 저항성 메모리 재료막을 형성하는 단계 이전에,상기 비아홀 내에 하부 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 메모리 소자의 제조 방법.
- 제 30 항에 있어서, 상기 비아홀 내에 하부 전극을 형성하는 단계 이전에,상기 비아홀 내에 상기 제 1 배선과 전기적으로 연결되는 도전성 플러그 또는 다이오드를 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 메모리 소자의 제조 방법.
- 제 21 항에 있어서, 복수의 저항성 메모리 재료막을 형성하는 단계 이후에,상기 저항성 메모리 재료막 상에 상기 저항성 메모리 재료막과 전기적으로 연결된 라인 형태의 제 2 배선을 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 메모리 소자의 제조 방법.
- 제 32 항에 있어서, 상기 라인 형태의 제 2 배선을 형성하는 단계 이전에,상기 저항성 메모리 재료막 상에 상부 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 메모리 소자의 제조 방법.
- 제 30 항에 있어서,상기 하부 전극은 이리듐(Ir), 백금(Pt) 및 루테늄(Ru) 중 어느 하나 또는 이들을 포함하는 화합물로 이루어진 반도체 메모리 소자의 제조 방법.
- 제 33 항에 있어서,상기 상부 전극은 이리듐(Ir), 백금(Pt) 및 루테늄(Ru) 중 어느 하나 또는 이들을 포함하는 화합물로 이루어진 반도체 메모리 소자의 제조 방법.
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