KR20080099423A - Method of fabricating semiconductor device having highly integrated cell structure and semiconductor device fabricated thereby - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 반도체소자를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor device.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자를 나타낸 평면도이다.2 is a plan view illustrating a semiconductor device according to example embodiments.
도 3a 내지 도 8a, 및 도 3b 내지 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자를 나타낸 단면도이다. 3A through 8A and FIGS. 3B through 8B are cross-sectional views illustrating semiconductor devices in accordance with some embodiments of the inventive concept.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체소자를 나타낸 단면도이다.9 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체소자를 나타낸 단면도이다.10 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체소자를 나타낸 단면도이다.11 is a sectional view of a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체소자를 나타낸 단면도이다.12A and 12B are cross-sectional views illustrating semiconductor devices in accordance with still other embodiments.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체소자를 나타낸 단면도이다.13 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention.
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 특히 고집적 셀 구조를 갖는 반도체 소자의 제조방법 및 그에 의해 제조된 반도체소자에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
비휘발성 메모리 소자들은 그들의 전원이 차단될지라도 그들 내에 저장된 데이터들이 소멸되지 않는 특징을 갖는다. 이러한 비휘발성 메모리 소자들 중에서, 상변이 메모리 소자들의 단위 셀은 하나의 셀 스위칭 소자 및 상기 스위칭 소자에 접속된 상변이 물질막을 구비한다. 이 경우에, 상기 상변이 물질막의 상부 및 하부에 각각 상부 전극 및 하부 전극이 제공된다. 상기 하부 전극은 상기 스위칭 소자에 전기적으로 접속될 수 있고, 상기 상부 전극은 상기 상변이 물질막 상부에 제공되는 비트라인과 전기적으로 접속될 수 있다. 상기 스위칭 소자는 모스 트랜지스터와 같은 능동 소자일 수 있다. Nonvolatile memory devices have a feature that data stored therein is not destroyed even if their power is cut off. Among the nonvolatile memory devices, the unit cell of the phase change memory devices includes one cell switching device and a phase change material layer connected to the switching device. In this case, upper and lower electrodes are provided on the upper and lower portions of the phase change material film, respectively. The lower electrode may be electrically connected to the switching element, and the upper electrode may be electrically connected to a bit line provided on the phase change material layer. The switching element may be an active element such as a MOS transistor.
상기 상변이 메모리 셀을 프로그램 시키기 위하여 적어도 수 mA 의 큰 프로그램 전류(large program current)가 요구되고, 상기 프로그램 전류는 상기 모스 트랜지스터를 통하여 제공된다. 상기 메모리 소자의 단위 셀들이 차지하는 면적을 감소시키기 위하여 상기 스위칭 소자로 사용되는 모스 트랜지스터가 차지하는 면적을 감소시킬 필요가 있다. 그러나, 상기 모스 트랜지스터가 차지하는 면적을 감소시키는데 한계가 있다. A large program current of at least several mA is required to program the phase change memory cell, and the program current is provided through the MOS transistor. In order to reduce the area occupied by the unit cells of the memory device, it is necessary to reduce the area occupied by the MOS transistor used as the switching element. However, there is a limit in reducing the area occupied by the MOS transistor.
도 1은 종래의 반도체소자를 나타낸 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor device.
도 1을 참조하면, 반도체기판(1)의 소정영역에 불순물 이온들을 주입하여 워드라인(5)을 형성한다. 상기 워드라인(5)을 갖는 반도체기판 상에 하부 층간절연막(10)을 형성한다. 이어서, 상기 하부 층간절연막(10)을 관통하는 개구부를 형성하고, 상기 개구부를 부분적으로 채우며 차례로 적층된 반도체 패턴(20) 및 금속 실리사이드막(25)을 형성한다. 상기 반도체 패턴(20)은 차례로 적층된 하부 반도체 패턴(12) 및 상부 반도체 패턴(17)으로 형성된다. 그리고, 상기 반도체 패턴(20)은 셀 다이오드를 구성할 수 있다. 이어서, 상기 금속 실리사이드막(25)을 갖는 반도체기판 상에 균일한 두께를 갖는 스페이서 절연막을 형성하고, 상기 스페이서 절연막을 이방성 식각하여 상기 개구부의 나머지 부분의 측벽 상에 잔존하는 스페이서(27)를 형성한다. 일반적으로, 스페이서를 형성하기 위한 이방성 식각공정은 플라즈마를 이용하는 건식 식각 공정으로 진행한다. 따라서, 플라즈마를 이용하는 상기 이방성 식각공정 동안에, 상기 금속 실리사이드막(25)은 플라즈마에 의해 식각 손상될 수 있다. Referring to FIG. 1, the
상기 스페이서(27)를 갖는 반도체기판 상에 금속막을 형성하고, 상기 하부 층간절연막(10)이 노출될때까지 상기 금속막을 평탄화하여 상기 개구부에 잔존하는 하부 전극(30)을 형성한다. 이어서, 상기 하부 전극(30) 상에 상변이 물질 패턴(35) 및 상부 전극(40)을 차례로 형성한다. 상기 상부 전극(40)을 갖는 반도체기판 상에 상부 층간절연막(45)을 형성한다. 상기 상부 층간절연막(45)을 관통하며 상기 상부 전극(40)과 전기적으로 연결된 비트라인 플러그(47)를 형성하고, 상기 비트라인 플러그(47)를 덮는 비트라인(50)을 형성한다. 상기 비트라인(50)을 갖는 반도체기판 상에 금속간 절연막(55)을 형성한다.A metal film is formed on the semiconductor substrate having the
상술한 바와 같이, 상기 금속 실리사이드막(25)은 상기 스페이서(27)를 형성하는 동안에 식각 손상될 수 있다. 한편, 상변이 메모리 소자의 구동시에, 상기 상변이 물질 패턴(35)에서 발생된 열을 상기 하부 전극(30)을 통하여 발산해야 한다. 그런데, 반도체소자가 점점 고집적화됨에 따라 상기 하부 전극(30)은 매우 좁은 폭을 갖도록 형성되므로, 상기 하부 전극(30)을 통하여 열을 효율적으로 발산시키는데는 한계가 있다.As described above, the
상기 금속간 절연막(55), 상기 상부 층간절연막(45), 및 상기 하부 층간절연막(10)을 패터닝하여 상기 워드라인(5)의 소정영역을 노출시키는 워드라인 콘택 홀(60)을 형성한다. 상기 워드라인 콘택 홀(60)을 채우는 워드라인 콘택 플러그(65)를 형성한다. 상기 워드라인 콘택 플러그(65)는 매우 큰 종횡비를 갖는다. 따라서, 큰 종횡비를 갖는 상기 워드라인 콘택 홀(60)을 형성하기 위한 사진 및 식각 공정에 어려움이 있다. 또한, 상기 워드라인 콘택 플러그(65)를 형성하기 위하여 상기 워드라인 콘택 홀(60)을 금속으로 채우는 공정에 어려움이 있다. 그 이유는 최근의 고집적화 경향에 따라 상기 워드라인 콘택 플러그(65)의 평면적이 최소화되어야 하기 때문에, 상기 워드라인 콘택 홀(60)은 큰 종횡비를 가져야 하고, 큰 종횡비를 갖는 콘택 홀을 금속으로 채우는데 한계가 있기 때문이다.The
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고집적 셀 구조를 갖는 반도체소자의 제조방법 및 그에 의해 제조된 반도체소자들을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a method for manufacturing a semiconductor device having a highly integrated cell structure, and to provide semiconductor devices manufactured thereby.
본 발명의 일 양태에 따르면, 고집적 셀 구조를 갖는 반도체소자의 제조방법을 제공한다. 이 방법은 제1 도전형의 반도체 기판 상에 상기 제1 도전형과 다른 제2 도전형을 갖는 워드라인을 형성하는 것을 포함한다. 상기 워드라인을 갖는 반 도체기판 상에 몰드 절연막을 형성한다. 상기 몰드 절연막을 관통하며 차례로 적층된 반도체 패턴들 및 금속 패턴을 형성하되, 상기 반도체 패턴들은 상기 워드라인과 중첩한다. 상기 금속 패턴을 갖는 반도체기판 상에 층간 절연막을 형성한다. 상기 층간 절연막을 관통하며 상기 금속 패턴과 전기적으로 접속된 제1 전극을 형성하되, 상기 제1 전극은 상기 금속 패턴보다 좁은 평면적을 갖는다. 상기 금속간 절연막 상에 상기 제1 전극과 중첩하며 차례로 적층된 정보 저장 요소 및 제2 전극을 형성한다. 상기 제2 전극을 갖는 반도체기판 상에 금속간 절연막을 형성한다. 상기 금속간 절연막 상에 상기 워드라인과 중첩하는 금속 라인을 형성한다. According to one aspect of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device having a highly integrated cell structure is provided. The method includes forming a word line having a second conductivity type different from the first conductivity type on a semiconductor substrate of the first conductivity type. A mold insulating film is formed on the semiconductor substrate having the word line. The semiconductor patterns and the metal pattern are sequentially formed through the mold insulating layer, and the semiconductor patterns overlap the word line. An interlayer insulating film is formed on the semiconductor substrate having the metal pattern. A first electrode penetrating the interlayer insulating layer and electrically connected to the metal pattern is formed, and the first electrode has a planar area narrower than the metal pattern. An information storage element and a second electrode, which are sequentially stacked on the intermetallic insulating film and overlap with the first electrode, are formed. An intermetallic insulating film is formed on the semiconductor substrate having the second electrode. A metal line overlapping the word line is formed on the intermetallic insulating layer.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 반도체 패턴들은 수직형 다이오드로 형성할 수 있다. In some embodiments of the present invention, the semiconductor patterns may be formed of a vertical diode.
다른 실시예에서, 상기 반도체 패턴들을 형성한 후에, 상기 반도체 패턴들 상에 금속 실리사이드막을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다. In another embodiment, after forming the semiconductor patterns, the method may further include forming a metal silicide layer on the semiconductor patterns.
또 다른 실시예에서, 상기 금속 패턴을 형성한 후에, 상기 금속 패턴을 갖는 반도체기판 상에 금속 버퍼막을 형성하고, 상기 금속 버퍼막을 평탄화시키는 것을 더 포함하되, 상기 금속 버퍼막은 상기 금속 패턴 상부표면의 가운데 부분에 잔존할 수 있다.In still another embodiment, after forming the metal pattern, the method may further include forming a metal buffer film on the semiconductor substrate having the metal pattern and planarizing the metal buffer film, wherein the metal buffer film is formed on the upper surface of the metal pattern. May remain in the middle.
또 다른 실시예에서, 상기 금속 패턴을 형성한 후에, 상기 금속 패턴을 갖는 반도체기판 상에 균일한 두께를 갖는 절연성 버퍼막을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.In another embodiment, after the metal pattern is formed, the method may further include forming an insulating buffer layer having a uniform thickness on the semiconductor substrate having the metal pattern.
또 다른 실시예에서, 상기 금속 패턴은 음의 경사진 측벽을 갖도록 형성할 수 있다.In another embodiment, the metal pattern may be formed to have negative inclined sidewalls.
또 다른 실시예에서, 상기 금속 패턴은 상부 표면의 가운데 부분이 리세스 되도록 형성하되, 상기 금속 패턴의 상부 표면의 리세스된 영역은 상기 제1 전극과 직접 접촉할 수 있다.In another embodiment, the metal pattern is formed such that a center portion of the upper surface is recessed, and the recessed region of the upper surface of the metal pattern may be in direct contact with the first electrode.
또 다른 실시예에서, 상기 반도체 패턴들 및 상기 금속 패턴을 형성하는 것은 상기 워드라인을 갖는 반도체기판 상에 상기 워드라인의 소정영역을 노출시키는 워드라인 개구부를 갖는 하부 몰드 절연막을 형성하고, 상기 워드라인 개구부를 채우는 반도체 패턴들을 형성하여 상기 반도체 패턴들을 형성하고, 상기 하부 몰드 절연막 상에 상기 반도체 패턴들의 상부를 노출시키는 콘택 홀을 갖는 상부 몰드 절연막을 형성하고, 상기 콘택 홀 내에 상기 금속 패턴을 형성하는 것을 포함할 수 있다.In another embodiment, the forming of the semiconductor patterns and the metal pattern may form a lower mold insulating layer having a word line opening exposing a predetermined region of the word line on the semiconductor substrate having the word line. Forming semiconductor patterns filling a line opening to form the semiconductor patterns, forming an upper mold insulating film having a contact hole exposing an upper portion of the semiconductor patterns on the lower mold insulating film, and forming the metal pattern in the contact hole It may include doing.
또 다른 실시예에서, 상기 정보 저장 요소는 상변이 물질막을 포함할 수 있다.In another embodiment, the information storage element may comprise a phase change material film.
또 다른 실시예에서, 상기 금속간 절연막을 형성하기 전에, 상기 제2 전극을 갖는 반도체기판 상에 하부 금속간 절연막을 형성하고, 상기 하부 금속간 절연막을 패터닝하여 상기 제2 전극을 노출시키는 비트라인 콘택홀을 형성하고, 상기 하부 금속간 절연막 상에 상기 비트라인 콘택 홀을 덮으며 상기 워드라인과 교차하는 방향성을 갖는 비트라인을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.In yet another embodiment, before forming the intermetallic insulating film, a bit line for forming a lower intermetallic insulating film on the semiconductor substrate having the second electrode and patterning the lower intermetallic insulating film to expose the second electrode. The method may further include forming a contact hole and forming a bit line on the lower intermetallic insulating layer to cover the bit line contact hole and to have a direction intersecting the word line.
또 다른 실시예에서, 상기 제1 전극을 형성한 후에, 상기 층간 절연막과 상기 몰드 절연막을 관통하는 하부 콘택 플러그를 형성하되, 상기 하부 콘택 플러그 는 상기 워드라인의 소정영역과 전기적으로 접속함과 아울러 상기 반도체 패턴들과 이격되고, 상기 금속간 절연막을 형성한 후에, 상기 금속간 절연막을 관통하며 상기 하부 콘택 플러그와 중첩하는 상부 콘택 플러그를 형성하는 것을 더 포함하되, 상기 상부 콘택 플러그는 상기 금속 라인에 의해 덮일 수 있다.In another embodiment, after forming the first electrode, a lower contact plug penetrating the interlayer insulating film and the mold insulating film is formed, wherein the lower contact plug is electrically connected to a predetermined region of the word line. After the semiconductor pattern is spaced apart from the semiconductor pattern, the upper contact plug penetrates the intermetallic insulating film and overlaps the lower contact plug, wherein the upper contact plug is the metal line. Can be covered by.
또 다른 실시예에서, 상기 금속 패턴을 형성한 후에, 상기 몰드 절연막을 관통하는 하부 콘택 플러그를 형성하되, 상기 하부 콘택 플러그는 상기 워드라인의 소정영역과 전기적으로 접속함과 아울러 상기 반도체 패턴들과 이격되고, 상기 금속간 절연막을 형성한 후에, 상기 금속간 절연막과 상기 층간절연막을 관통하며 상기 하부 콘택 플러그와 중첩하는 상부 콘택 플러그를 형성하는 것을 더 포함하되, 상기 상부 콘택 플러그는 상기 금속 라인에 의해 덮일 수 있다.In another exemplary embodiment, after forming the metal pattern, a lower contact plug penetrating the mold insulating layer is formed, wherein the lower contact plug is electrically connected to a predetermined region of the word line, and the semiconductor pattern is connected to the semiconductor patterns. Spaced apart and after forming the intermetallic insulating film, forming an upper contact plug penetrating the intermetallic insulating film and the interlayer insulating film and overlapping the lower contact plug, wherein the upper contact plug is connected to the metal line. Can be covered by.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하여 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete, and that the scope of the invention to those skilled in the art will fully convey. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. Like numbers refer to like elements throughout.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자를 나타낸 평면도이고, 도 3a, 도 4a, 도 5a, 도 6a, 도 7a 및 도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체소 자의 제조방법을 설명하기 위하여 도 2의 I-I′선을 따라 취해진 단면도들이고, 도 3b, 도 4b, 도 5b, 도 6b, 도 7b 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체소자의 제조방법을 설명하기 위하여 도 2의 II-II′선을 따라 취해진 단면도들이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체소자를 설명하기 위해 도 2의 I-I′선을 따라 취해진 단면도이고, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체소자를 설명하기 위해 도 2의 I-I′선을 따라 취해진 단면도이고, 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체소자를 설명하기 위해 도 2의 I-I′선을 따라 취해진 단면도이고, 도 12a 및 도 12b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체소자를 설명하기 위해 도 2의 I-I′선을 따라 취해진 단면도이고, 도 13는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체소자를 설명하기 위해 도 2의 I-I′선을 따라 취해진 단면도이다.2 is a plan view illustrating a semiconductor device in accordance with embodiments of the present invention, and FIGS. 3A, 4A, 5A, 6A, 7A, and 8A illustrate a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 2B are cross-sectional views taken along line II ′ of FIG. 2, and FIGS. 3B, 4B, 5B, 6B, 7B, and 8B illustrate a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II 'of FIG. 2, FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 2 to explain a semiconductor device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 2 to illustrate a semiconductor device according to another embodiment, and FIG. 11 is a view taken along line II ′ of FIG. 2 to describe a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. 12A and 12B show another embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 2 to describe a semiconductor device according to another embodiment, and FIG. 13 is a line taken along line II ′ of FIG. 2 to describe a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. It is a cross section.
우선, 도 2, 도 3a 내지 도 8a, 및 도 3b 내지 도 8b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기로 한다.First, a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2, 3A to 8A, and 3B to 8B.
도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제1 도전형의 반도체기판(100)을 준비한다. 상기 반도체기판(100)의 소정 영역 내에 복수개의 활성영역들을 한정하는 워드라인 격리막(105)을 형성할 수 있다. 상기 워드라인 격리막(105)은 얕은 트렌치 소자분리(shallow trench isolation) 기술을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 활성영역들은 실질적으로 평행하도록 한정될 수 있다. 상기 활성영역들 내에 상기 제1 도전형과 다른 제2 도전형의 불순물 이온들을 주입하여 상기 제2 도전형의 워드라인들(WL1, WL2, ... , WLm)을 형성할 수 있다. 결과적으로, 상기 워드라인 격리 막(105)은 상기 제2 도전형의 워드라인들(WL1, WL2, ... , WLm)을 서로 전기적으로 격리시키는 역할을 한다. 상기 제1 도전형은 P형이고, 상기 제2 도전형은 N형 일 수 있다. 이와는 달리, 상기 제1 및 제2 도전형은 각각 N형 및 P형 일 수 있다. 2, 3A, and 3B, a first
상기 워드라인들(WL1, WL2, ... , WLm)을 갖는 반도체기판의 전면 상에 몰드 절연막(110)을 형성한다. 상기 몰드 절연막(110)은 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다. 상기 몰드 절연막(110)을 패터닝하여 상기 워드라인들(WL1, WL2, ... , WLm)의 소정 영역들을 노출시키는 복수개의 개구부들, 즉 셀 다이오드 홀들(115)을 형성한다. A
도 2, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기 셀 다이오드 홀들(115) 내에 반도체 패턴들(128)을 형성한다. 여기서, 상기 반도체 패턴들(128)의 각각은 상기 셀 다이오드 홀들(115)을 부분적으로 채우도록 형성될 수 있다. 상기 반도체 패턴들(128)은 상기 셀 다이오드 홀들(115)에 의하여 노출된 상기 워드라인들(WL1, WL2, ... , WLm)을 각각 씨드층으로 채택하는 선택적 에피택시얼 성장 기술을 사용하여 형성할 수 있다. 따라서, 상기 워드라인들(WL1, WL2, ... , WLm)이 단결정 반도체 구조를 갖는 경우에, 상기 반도체 패턴들(128)은 단결정 반도체 구조를 갖도록 형성될 수 있다. 상기 선택적 에피택시얼 성장 기술이 실리콘 소스 가스를 사용하여 진행되는 경우에, 상기 반도체 패턴들(128)은 실리콘막일 수 있다. 이와는 달리, 상기 반도체 패턴들(128)은 고상 에피택시얼(solid phase epitaxial; SPE) 기술을 사용하여 형성할 수 있다. 2, 4A, and 4B,
상기 반도체 패턴들(128)의 각각은 차례로 적층된 제1 반도체 패턴(120) 및 제2 반도체 패턴(125)으로 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 반도체 패턴들(120, 125)은 셀 다이오드들을 구성한다. 이와는 달리, 상기 반도체 패턴들(128)은 상기 워드라인들(WL1, WL2, ... , WLm)과 더불어 셀 다이오드를 구성할 수 있다. 상기 셀 다이오드들은 스위칭 소자일 수 있다. Each of the
도 2, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 반도체 패턴들(128) 상에 코발트 실리사이드막, 니켈 실리사이드막 또는 타이타늄 실리사이드막과 같은 금속 실리사이드막(135)을 형성할 수 있다. 상기 금속 실리사이드막은 통상의 실리사이드 기술(silicide technique)을 사용하여 형성할 수 있다.2, 5A, and 5B, a
상기 금속 실리사이드막(135)을 갖는 반도체기판 상에 균일한 두께를 갖는 도전성의 장벽막을 형성하고, 상기 장벽막을 갖는 반도체기판 상에 금속막을 형성하고, 상기 몰드 절연막(110)의 상부면이 노출될 때까지 상기 금속막 및 상기 장벽막을 평탄화할 수 있다. 그 결과, 상기 각 셀 다이오드 홀들(115)의 나머지 부분을 채우는 금속 패턴들(145)과 상기 각 금속 패턴들의 바닥면과 측벽을 덮는 장벽 패턴(140)을 형성할 수 있다. 상기 장벽 패턴(140)은 타이타늄 질화막과 같은 금속 질화막을 포함할 수 있다. 상기 금속 패턴들(145)은 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 또는 루테늄(Ru)과 같은 금속막으로 형성할 수 있다.A conductive barrier film having a uniform thickness is formed on the semiconductor substrate having the
도 2, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 몰드 절연막(110) 상에 층간절연막(150)을 형성할 수 있다. 상기 층간절연막(150)을 패터닝하여 콘택 홀들을 형성할 수 있다. 상기 콘택 홀들을 갖는 반도체기판 상에 콘포멀한 스페이서 절연막을 형성할 수 있다. 이어서, 상기 스페이서 절연막을 이방성 식각하여 상기 콘택 홀들 의 측벽들 상에 스페이서들(155)을 형성하여 상기 콘택 홀 내에 상기 금속 패턴들(145)을 노출시킬 수 있다. 따라서, 상기 금속 패턴들(145)로 인하여 상기 금속 실리사이드막들(135)이 상기 스페이서들(155)을 형성하는 공정에 의해 식각손상되는 것을 방지할 수 있다. 2, 6A, and 6B, an
상기 스페이서들(155)을 갖는 반도체기판 상에 금속막을 형성하고, 상기 층간절연막(150)의 상부면이 노출될 때까지 상기 금속막을 평탄화하여 제1 전극들(160)을 형성할 수 있다. 상기 각 제1 전극들(160)은 상기 각 금속 패턴들(145) 보다 작은 평면적을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 제1 전극들(160)은 후속 공정에서 형성되는 상변이 물질막과 반응하지 않는 도전막으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극들(160)은 타이타늄과 같은 금속막 또는 타이타늄 질화막과 같은 금속 질화막을 포함하도록 형성할 수 있다.A metal film may be formed on the semiconductor substrate having the
상기 층간절연막(150) 및 상기 몰드 절연막(110)을 패터닝하여 상기 워드라인들(WL1, WL2, ... , WLm)의 소정영역들을 노출시키는 하부 콘택 홀들(165)을 형성하고, 상기 하부 콘택 홀들(165)의 내벽에 도전성 하부 장벽 패턴들(167)을 형성하고, 상기 하부 장벽 패턴들(167) 상에 상기 하부 콘택 홀들(165)을 채우는 하부 콘택 플러그들(170)을 형성할 수 있다. Patterning the
다른 실시예에서, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 층간절연막(150)을 형성하기 전에, 상기 몰드 절연막(110)을 패터닝하여 상기 워드라인들(WL1, WL2, ... , WLm)의 소정영역들을 노출시키는 하부 콘택 홀들을 형성하고, 상기 하부 콘택 홀들의 내벽에 하부 장벽 패턴들(267)을 형성하고, 상기 하부 장벽 패턴들(267) 상에 상기 하부 콘택 홀들을 채우는 하부 콘택 플러그들(270)을 형성할 수 있다. In another embodiment, as shown in FIG. 9, before forming the interlayer insulating
도 2, 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 상기 제1 전극들(160)을 갖는 반도체기판 상에 차례로 적층된 정보 저장 요소들(172) 및 제2 전극(174)을 형성할 수 있다. 상기 정보 저장 요소들(172)은 상기 제1 전극들(160)을 덮도록 형성될 수 있다. 상기 정보 저장 요소들(172)은 상변이 물질막으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 상변이 물질막은 GST막과 같은 칼코게나이드막(chalcogenide layer)으로 형성될 수 있다. 상기 제2 전극(174)은 상변이 물질막과 반응하지 않는 물질막일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 전극(174)은 타이타늄막과 같은 금속막 또는 타이타늄 질화막과 같은 금속 질화막을 포함하도록 형성될 수 있다.2, 7A, and 7B,
상기 차례로 적층된 정보 저장 요소들(172) 및 상기 제2 전극(174)을 갖는 반도체기판 상에 하부 금속간 절연막(177)을 형성할 수 있다. 상기 하부 금속간 절연막(177)을 패터닝하여 상기 제2 전극(174)을 노출시키는 비트라인 콘택 홀들을 형성할 수 있다. 이어서, 상기 비트라인 콘택 홀들을 덮는 비트라인들(BL1, BL2, ... , BLn)을 형성할 수 있다. 상기 비트라인들(BL1, BL2, ... , BLn)은 상기 워드라인들(WL1, WL2, ..., WLm)과 교차하는 방향성을 갖도록 형성될 수 있다. 한편, 상기 비트라인들(BL1, BL2, ... , BLn)과 상기 제2 전극들(174) 사이에는 비트라인 플러그들(183)이 개재될 수 있다.The lower intermetallic insulating
도 2, 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 상기 비트라인들(BL1, BL2, ... , BLn)을 갖는 반도체기판 상에 상부 금속간 절연막(187)을 형성할 수 있다. 이어서, 상기 상부 금속간 절연막(187) 및 상기 하부 금속간 절연막(177)을 패터닝하여 상부 콘 택 홀들(165)을 형성할 수 있다. 이어서, 상기 상부 콘택 홀들의 내벽 상에 상부 장벽 패턴들(192)을 형성하고, 상기 상부 장벽 패턴들(192) 상에 상기 상부 콘택 홀들(165)을 채우며 상기 하부 콘택 플러그들(170)과 전기적으로 접속된 상부 콘택 플러그들(193)을 형성할 수 있다. 상기 하부 콘택 플러그들(170)과 상기 상부 콘택 플러그들(193)은 콘택 플러그 구조체들(194)을 구성할 수 있다. 따라서, 상기 콘택 플러그 구조체들(194)을 하나의 구조체로 형성하는 것보다 상기 콘택 플러그 구조체들(194)을 상기 하부 콘택 플러그들(170)과 상기 상부 콘택 플러그들(193)의 적층 구조로 형성하므로써, 상기 콘택 플러그 구조체들(194)을 형성하기 위한 공정 난이도를 개선할 수 있다. 즉, 큰 종횡비를 갖는 콘택 플러그 구조체를 작은 종횡비를 갖는 하부 콘택 플러그 및 상부 콘택 플러그로 나누어 형성함으로써, 큰 종횡비를 갖는 콘택 홀 내에 금속을 매립하면서 발생하는 불량(예를 들어, 플러그 내부의 공공 또는 보이드)을 방지할 수 있다.2, 8A, and 8B, an upper intermetallic insulating
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 층간절연막(150)을 형성하기 전에, 상기 몰드 절연막(110)을 관통하는 상기 하부 콘택 플러그들(270)을 형성하는 경우에, 상기 상부 금속간 절연막(187), 상기 하부 금속간 절연막(177) 및 상기 층간절연막(150)을 관통하는 상기 상부 콘택 플러그들을 형성할 수 있다.As illustrated in FIG. 9, before forming the interlayer insulating
이어서, 상기 상부 금속간 절연막(187) 상에 복수개의 금속 라인들(195)을 형성할 수 있다. 상기 금속 라인들(195)은 상기 비트라인들(BL1, BL2, ... , BLn)과 교차하는 방향성을 가지며 상기 상부 콘택 플러그들(193)을 덮도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 금속 라인들(195)은 상기 워드라인들(WL1, WL2, ... , WLm)과 중 첩할 수 있다.Subsequently, a plurality of
상술한 바와 같은 반도체소자의 제조방법을 이용하여 제조된 상변이 메모리 소자는 셀에서 발생한 열을 효과적으로 발산시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 상변이 메모리 소자의 구조에서 상기 정보 저장 요소(170)에서 발생한 열을 상기 제1 전극(160)과 상기 금속 패턴(145)을 통하여 효율적으로 발산시킬 수 있다.The phase change memory device manufactured using the method of manufacturing a semiconductor device as described above can effectively dissipate heat generated in a cell. That is, in the structure of the phase change memory device of the present invention, heat generated in the
이하에서, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 반도체소자의 제조방법 및 그 구조를 설명하기로 한다. Hereinafter, a method and a structure of a semiconductor device according to other embodiments of the present invention will be described.
우선, 도 10을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체소자를 설명하기로 한다. First, a semiconductor device according to another exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 10.
도 10을 참조하면, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 것과 같은 상기 워드라인들(WL1, WL2, ... , WLm)을 갖는 반도체기판을 준비한다. 이와 같이 준비된 반도체기판 상에 하부 몰드 절연막(310)을 형성할 수 있다. 상기 하부 몰드 절연막(310)을 패터닝하여 상기 워드라인들(WL1, WL2, ... , WLm)의 소정영역들을 노출시키는 셀 다이오드 홀들을 형성할 수 있다. 이어서, 상기 셀 다이오들 홀들을 채우는 반도체 패턴들(328)을 형성할 수 있다. 상기 반도체 패턴들(328)의 각각은 차례로 적층된 제1 반도체 패턴(320) 및 제2 반도체 패턴(325)으로 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 반도체 패턴들(320, 325)은 셀 다이오드들을 구성한다. 이와는 달리, 상기 반도체 패턴들(328)은 상기 워드라인들(WL1, WL2, ... , WLm)과 더불어 셀 다이오드를 구성할 수 있다. 상기 셀 다이오드들은 스위칭 소자 역할을 할 수 있다. Referring to FIG. 10, a semiconductor substrate having the word lines WL1, WL2,..., WLm as described with reference to FIGS. 3A and 3B is prepared. The lower
상기 반도체 패턴들(328)을 갖는 반도체기판 상에 상부 몰드 절연막(330)을 형성할 수 있다. 이어서, 상기 상부 몰드 절연막(330)을 패터닝하여 상기 반도체 패턴들(328)을 노출시키는 플러그 홀들을 형성할 수 있다. 상기 플러그 홀들은 양의 경사진 측벽을 갖도록 형성할 수 있다. 상기 플러그 홀들에 의해 노출된 상기 반도체 패턴들(328)에 금속 실리사이드막(335)을 형성할 수 있다. 한편, 상기 상부 몰드 절연막(330)을 형성하기 전에, 상기 반도체 패턴들(328)의 표면들에 상기 금속 실리사이드막(335)을 형성할 수도 있다. An upper
이어서, 상기 플러그 홀들의 내벽에 도전성 장벽 패턴들(340)을 형성할 수 있다. 상기 도전성 장벽 패턴들(340) 상에 상기 플러그 홀들을 채우는 금속 패턴들(345)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 금속 패턴들(345)은 음의 경사진 측벽을 갖도록 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 금속 패턴들(345)의 상부폭이 하부 폭보다 크므로, 상기 금속 패턴들(345)의 내부에 심(seam)과 같은 결함이 발생하는 것을 억제할 수 있다. Subsequently,
상기 상부 몰드 절연막(330) 및 상기 하부 몰드 절연막(310)을 패터닝하여 하부 콘택 홀들을 형성할 수 있다. 상기 하부 콘택 홀들에 의해 상기 워드라인들(WL1, WL2, ... , WLm)의 소정영역들을 노출시킬 수 있다. 상기 하부 콘택 홀들의 내벽에 하부 장벽 패턴들(367)을 형성할 수 있다. 이어서, 상기 하부 장벽 패턴들(367) 상에 상기 하부 콘택 홀들을 채우는 하부 콘택 플러그들(370)을 형성할 수 있다. 이어서, 도 6a 내지 도 8a, 및 도 6b 내지 도 8b에서 설명과 것과 실질적으 로 동일한 방법을 이용하여 도 8a 및 도 8b에 도시된 상기 제1 전극(160), 상기 정보 저장 요소(172), 상기 제2 전극(174), 상기 비트라인들(BL1, BL2, ... , BLn), 상기 콘택 플러그 구조체들(194) 및 상기 금속 라인들(195)을 갖는 반도체소자를 제조할 수 있다.Lower contact holes may be formed by patterning the upper
다음으로, 도 11을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체소자를 설명하기로 한다. Next, a semiconductor device according to another exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 11.
도 11을 참조하면, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 것과 같은 상기 워드라인들(WL1, WL2, ... , WLm)을 갖는 반도체기판을 준비한다. 이와 같이 준비된 반도체기판 상에 하부 몰드 절연막(410)을 형성할 수 있다. 상기 하부 몰드 절연막(410)을 관통하는 반도체 패턴들(428)을 형성할 수 있다. 상기 반도체 패턴들(428)의 각각은 차례로 적층된 제1 반도체 패턴(420) 및 제2 반도체 패턴(425)으로 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 반도체 패턴들(420, 425)은 셀 다이오드들을 구성한다. 이와는 달리, 상기 반도체 패턴들(428)은 상기 워드라인들(WL1, WL2, ... , WLm)과 더불어 셀 다이오드를 구성할 수 있다. Referring to FIG. 11, a semiconductor substrate having the word lines WL1, WL2,..., WLm as described with reference to FIGS. 3A and 3B is prepared. The lower
상기 반도체 패턴들(428)을 갖는 반도체기판 상에 상부 몰드 절연막(430)을 형성할 수 있다. 이어서, 상기 상부 몰드 절연막(430)을 패터닝하여 상기 반도체 패턴들(428)을 노출시키는 개구부, 즉 플러그 홀들을 형성할 수 있다. 상기 플러그 홀들에 의해 노출된 상기 반도체 패턴들(428)에 금속 실리사이드막(435)을 형성할 수 있다. 한편, 상기 상부 몰드 절연막(430)을 형성하기 전에, 상기 반도체 패턴들(428)의 표면들에 상기 금속 실리사이드막(435)을 형성할 수도 있다. An upper
상기 플러그 홀들을 갖는 반도체기판 상에 장벽막, 금속막 및 금속 버퍼막을 차례로 형성할 수 있다. 이어서, 상기 상부 몰드 절연막(430)의 상부면이 노출될 때까지 상기 장벽막, 상기 금속막 및 상기 금속 버퍼막을 평탄화하여 상기 플러그 홀들 내에 잔존하는 장벽 패턴들(440), 금속 패턴들(445) 및 금속 버퍼 패턴들(447)을 형성할 수 있다. 여기서, 상기 금속 버퍼 패턴들(445)은 상기 금속 패턴들(445) 상부영역의 가운데 부분에 잔존할 수 있다. 따라서, 상기 금속 버퍼 패턴들(445)은 상기 금속 패턴들(445) 상부영역의 가운데 부분에 심(seam)과 같은 결함이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이어서, 도 6a 내지 도 8a, 및 도 6b 내지 도 8b에서 설명과 것과 실질적으로 동일한 방법을 이용하여 도 8a 및 도 8b에 도시된 상기 제1 전극(160), 상기 정보 저장 요소(172), 상기 제2 전극(174), 상기 비트라인들(BL1, BL2, ... , BLn), 상기 콘택 플러그 구조체들(194) 및 상기 금속 라인들(195)을 갖는 반도체소자를 제조할 수 있다.A barrier film, a metal film, and a metal buffer film may be sequentially formed on the semiconductor substrate having the plug holes. Subsequently, the barrier layer, the metal layer, and the metal buffer layer are planarized until the upper surface of the upper
다음으로, 도 12a 및 도 12b를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체소자를 설명하기로 한다. Next, a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12A and 12B.
도 12a를 참조하면, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 것과 같은 상기 워드라인들(WL1, WL2, ... , WLm)을 갖는 반도체기판을 준비한다. 이와 같이 준비된 반도체기판 상에 하부 몰드 절연막(510)을 형성할 수 있다. 상기 하부 몰드 절연막(510)을 관통하는 반도체 패턴들(528)을 형성할 수 있다. 상기 반도체 패턴들(528)의 각각은 차례로 적층된 제1 반도체 패턴(520) 및 제2 반도체 패턴(525)으로 형성될 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, 상기 반도체 패턴들(528)은 다이오 드를 형성할 수 있다. 이와는 달리, 상기 반도체 패턴들(528)은 상기 워드라인들(WL1, WL2, ... , WLm)과 더불어 다이오드를 형성할 수 있다.Referring to FIG. 12A, a semiconductor substrate having the word lines WL1, WL2,..., WLm as described with reference to FIGS. 3A and 3B is prepared. The lower
상기 반도체 패턴들(528)을 갖는 반도체기판 상에 상부 몰드 절연막(530)을 형성할 수 있다. 이어서, 상기 상부 몰드 절연막(530)을 패터닝하여 상기 반도체 패턴들(528)을 노출시키는 개구부, 즉 플러그 홀들을 형성할 수 있다. 상기 플러그 홀들에 의해 노출된 상기 반도체 패턴들(528)에 금속 실리사이드막(535)을 형성할 수 있다. 한편, 상기 상부 몰드 절연막(530)을 형성하기 전에, 상기 반도체 패턴들(528)의 표면들에 상기 금속 실리사이드막(535)을 형성할 수도 있다. An upper
상기 플러그 홀들을 갖는 반도체기판 상에 장벽막, 금속막을 차례로 형성할 수 있다. 이어서, 상기 상부 몰드 절연막(530)의 상부면이 노출될 때까지 상기 장벽막 및 상기 금속막을 평탄화하여 상기 플러그 홀들 내에 잔존하는 장벽 패턴들(540) 및 금속 패턴들(545)을 형성할 수 있다. 상기 금속 패턴들(545) 상부 표면의 가운데 부분에 리세스 영역이 형성될 수 있다. A barrier film and a metal film may be sequentially formed on the semiconductor substrate having the plug holes. Subsequently, the barrier layer and the metal layer may be planarized until the upper surface of the upper
상기 금속 패턴들(545)을 갖는 반도체기판 상에 절연성 버퍼막(548)을 형성할 수 있다. 상기 절연성 버퍼막(548)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막으로 형성할 수 있다.An insulating
도 12b를 참조하면, 상기 절연성 버퍼막(548) 상에 층간절연막(550)을 형성할 수 있다. 상기 층간절연막(550)은 상기 절연성 버퍼막(548)에 대하여 식각선택비를 갖는 물질막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 절연성 버퍼막(548)과 접하는 부분에서의 상기 층간절연막(550)은 상기 절연성 버퍼막(548)에 대하여 식각선 택비를 갖는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연성 버퍼막(548)을 실리콘 산화막으로 형성하는 경우에, 상기 층간절연막(550)은 차례로 적층된 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막으로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 12B, an
상기 층간절연막(550)을 패터닝하여 콘택 홀들을 형성할 수 있다. 상기 콘택 홀들을 갖는 반도체기판 상에 콘포멀한 스페이서 절연막을 형성할 수 있다. 이어서, 상기 스페이서 절연막을 이방성 식각하여 상기 콘택 홀들의 측벽들 상에 스페이서들(555)을 형성하여 상기 콘택 홀 내에 상기 절연성 버퍼막(548)을 노출시킬 수 있다. 상기 스페이서들(555)은 상기 절연성 버퍼막(548)에 대하여 식각선택비를 갖는 물질로 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 절연성 버퍼막(548)을 실리콘 산화막으로 형성하는 경우에, 상기 스페이서들(555)은 실리콘 질화막으로 형성할 수 있다. 이어서, 상기 스페이서들(555)에 의해 노출된 상기 절연성 버퍼막(548)을 식각하여 상기 금속 패턴들(540)을 노출시킬 수 있다. 따라서, 상기 스페이서들(555)이 상기 금속 패턴들(540)의 상부영역의 가운데 부분에 잔존하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 금속 패턴들(545)로 인하여 상기 금속 실리사이드막들(535)이 상기 스페이서들(555)을 형성하는 공정에 의한 식각 손상되는 것을 방지할 수 있다. Contact holes may be formed by patterning the
이어서, 상기 노출된 상기 금속 패턴들(540)을 갖는 반도체기판 상에 금속막을 형성하고, 상기 층간절연막(550)의 상부면이 노출될때까지 상기 금속막을 평탄화하여 상기 콘택 홀들 내에 잔존하며 상기 금속 패턴들(540)과 전기적으로 접속된 제1 전극들(556)을 형성할 수 있다. 이어서, 도 7a, 도 7b, 도 8a, 및 도 8b에서 설명과 것과 실질적으로 동일한 방법을 이용하여 도 8a 및 도 8b에 도시된 상기 정 보 저장 요소(172), 상기 제2 전극(174), 상기 비트라인들(BL1, BL2, ... , BLn), 상기 콘택 플러그 구조체들(194) 및 상기 금속 라인들(195)을 갖는 반도체소자를 제조할 수 있다.Subsequently, a metal film is formed on the semiconductor substrate having the exposed
이와 같은 반도체소자의 제조방법을 이용하여 제조된 반도체 소자는 전기적 특성이 향상시킬 수 있다. 좀더 구체적으로, 상기 금속 패턴들(545)은 상부 표면의 가운데 부분에 심(seam)과 같은 결함으로 작용하지 않는 리세스 영역을 갖도록 형성할 수 있다. 즉, 상기 각 금속 패턴들(545) 상부 표면의 가운데 부분에서의 리세스 영역은 상기 제1 전극들(556)이 채워질 수 있을 정도의 폭을 갖도록 형성할 수 있다. 따라서, 상기 제1 전극들(556)과 상기 금속 패턴들(545)은 직접 접촉할 수 있고, 이들의 접촉 면적은 증가할 수 있다. 이에 따라, 상부 표면의 가운데 부분에서 리세스된 영역을 갖는 상기 금속 패턴들(545)과 상기 제1 전극들(556) 사이의 접촉 면적은 증가하므로, 상기 금속 패턴들(545)과 상기 제1 전극들(556) 사이의 접촉 저항 특성은 향상될 수 있다. The semiconductor device manufactured using the method of manufacturing the semiconductor device may improve electrical characteristics. More specifically, the
다음으로, 도 13을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체소자를 설명하기로 한다. Next, a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 13.
도 13을 참조하면, 도 12a를 참조하여 설명한 것과 같은 반도체기판을 준비한다. 이와 같이 준비된 상기 반도체기판 상에 층간절연막(650)을 형성할 수 있다. 상기 층간절연막(650)은 상기 절연성 버퍼막(548)에 대하여 식각선택비를 갖는 물질막을 포함할 수 있다. 상기 층간절연막(550) 및 상기 절연성 버퍼막(548)을 패터닝하여 상기 금속 패턴들(540)을 노출시키는 콘택 홀들을 형성할 수 있다. 상기 콘 택 홀들 내에 상기 콘택 홀들의 내벽을 균일하게 덮는 제1 전극들(660) 및 상기 제1 전극들(660) 상에 상기 콘택 홀들을 채우는 절연 패턴들(662)을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 제1 전극들(660)의 상부면은 평면도로 보았을 때, 링(ring) 형태일 수 있다. 이어서, 도 7a, 도 7b, 도 8a, 및 도 8b에서 설명과 것과 실질적으로 동일한 방법을 이용하여 도 8a 및 도 8b에 도시된 상기 정보 저장 요소(172), 상기 제2 전극(174), 상기 비트라인들(BL1, BL2, ... , BLn) 및 상기 금속 라인들(195)을 갖는 반도체소자를 제조할 수 있다.Referring to FIG. 13, a semiconductor substrate as described with reference to FIG. 12A is prepared. An interlayer insulating
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 하나의 셀을 보았을 때, 반도체기판으로부터 수직 방향으로 셀 다이오드, 금속 실리사이드막, 금속 패턴, 하부 전극 및 정보 저장 요소가 차례로 정렬될 수 있다. 따라서, 메모리 셀의 평면적(planar area)을 최소화시킬 수 있다. 따라서, 고집적 셀 구조를 구현할 수 있다. 또한, 상기 정보 저장 요소와 상기 셀 다이오드 사이에 상기 하부 전극 및 상기 금속 패턴이 개재됨으로 인하여, 상기 정보 저장 요소에서 발생하는 열을 상기 하부 전극과 상기 금속 패턴을 통하여 쉽게 방출시킬 수 있다. 또한, 큰 종횡비를 갖는 콘택 플러그 구조체를 작은 종횡비를 갖는 하부 콘택 플러그 및 상부 콘택 플러그로 나누어 형성함으로써, 큰 종횡비를 갖는 콘택 홀 내에 금속을 매립하면서 발생하는 불량을 방지할 수 있다.According to the present invention as described above, when one cell is viewed, the cell diode, the metal silicide film, the metal pattern, the lower electrode and the information storage element may be sequentially aligned in the vertical direction from the semiconductor substrate. Therefore, the planar area of the memory cell can be minimized. Thus, a highly integrated cell structure can be implemented. In addition, since the lower electrode and the metal pattern are interposed between the information storage element and the cell diode, heat generated in the information storage element can be easily released through the lower electrode and the metal pattern. In addition, by forming the contact plug structure having a large aspect ratio into a lower contact plug and an upper contact plug having a small aspect ratio, it is possible to prevent defects occurring when the metal is embedded in the contact hole having a large aspect ratio.
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