KR20090049270A - Phase change random access memory and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
모스 트랜지스터와 동시에 제작될 수 있는 다이오드를 갖는 상변화 메모리 소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. 개시된 상변화 메모리 소자는 복수의 단위 메모리 셀 영역으로 구분되어 있으며 상기 단위 메모리 셀 영역마다 형성된 소정 깊이의 리세스를 포함하는 반도체 기판, 상기 리세스의 일부분에 형성되는 워드라인 구조체, 상기 워드라인 구조체와 전기적으로 연결되면서 상기 리세스의 나머지 부분의 바닥부에 잔류되는 제 1 도전형을 갖는 도전층, 및 상기 제 1 불순물 타입의 도전층과 콘택되어 다이오드를 이루면서 상기 워드라인 구조체와 오버랩되도록 형성되는 제 2 도전형을 갖는 도전층으로 된 플러그를 포함한다. A phase change memory device having a diode that can be manufactured simultaneously with a MOS transistor, and a method of manufacturing the same. The disclosed phase change memory device is divided into a plurality of unit memory cell regions and includes a semiconductor substrate having a recess having a predetermined depth formed in each unit memory cell region, a word line structure formed at a portion of the recess, and the word line structure. A conductive layer having a first conductivity type remaining in a bottom portion of the remaining portion of the recess while electrically connected to the conductive layer, and being in contact with the conductive layer of the first impurity type to form a diode to overlap the word line structure. And a plug of a conductive layer having a second conductivity type.
상변화 메모리, 다이오드, 모스 트랜지스터, 리세스 Phase Change Memory, Diodes, Morse Transistors, Recesses
Description
본 발명은 상변화 메모리 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 주변 영역과 셀 영역이 동시에 제작되는 상변화 메모리 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
상변화 메모리 소자(Phase change random access memory, 이하 PRAM)는 온도에 따라 결정 상태가 가변되는 상변화 물질을 이용하여 데이터를 저장한다. 즉, 상변화 물질은 온도에 따라 결정 상태 또는 비정질 상태로 변하고, 결정 상태의 변화에 따라 상변화 물질의 저항이 변화된다. 또한, 상변화 물질은 상호 가역적인 변화가 가능하므로, 메모리 소자의 저장 매체로서 사용할 수 있다. 이러한 상변화 물질로는 예컨대, GST(GeSbTe)와 같은 칼코게나이드 물질이 이용될 수 있다. Phase change random access memory (PRAM) stores data using a phase change material whose crystal state varies with temperature. That is, the phase change material changes to a crystalline state or an amorphous state with temperature, and the resistance of the phase change material changes with the change of the crystal state. In addition, since the phase change material can be mutually reversible, it can be used as a storage medium of a memory device. As the phase change material, for example, chalcogenide material such as GST (GeSbTe) may be used.
이러한 상변화 메모리 소자는 도 1에 도시된 바와 같이, 워드 라인(WLn-1∼WLn+2)과 비트 라인(BLn-2∼BLn+2)이 각각 교차되는 영역에 형성되는 다수의 상변화 메모리 셀(MC)로 구성될 수 있다. 상변화 메모리 셀(MC)은 관통 전류에 따라 크기가 변하는 저항(R) 및 저항(R)에 제공되는 전류를 제어하는 스위칭 소자(SW)를 포함한다. 여기서, 저항(R)은 상변화 물질층이 이용되고, 스위칭 소자(SW)로는 PNP 바이폴라 트랜지스터, 모스(MOS) 트랜지스터 또는 PN 다이오드가 이용될 수 있으며, 현재 고집적화된 상변화 메모리 소자의 스위칭 소자로는 좁은 면적을 차지하는 PN 다이오드가 주로 이용되고 있다. As illustrated in FIG. 1, a plurality of phase change memory devices are formed in regions where word lines WLn-1 to WLn + 2 and bit lines BLn-2 to BLn + 2 cross each other. It may be configured as a cell MC. The phase change memory cell MC includes a resistor R that changes in size according to a through current, and a switching element SW that controls a current provided to the resistor R. Here, the resistor R may be a phase change material layer, and as the switching device SW, a PNP bipolar transistor, a MOS transistor, or a PN diode may be used, and as a switching device of a currently integrated phase change memory device. PN diodes occupying a small area are mainly used.
이와같은 PN 다이오드는 좁은 면적을 차지할 수 있도록, 수직(vertical) 타입으로 형성되고 있다. 이러한 수직 타입 다이오드는 N형 SEG(selective epitaxial growth) 기둥에 P형 불순물을 주입하여 형성된다. Such a PN diode is formed in a vertical type to occupy a narrow area. The vertical type diode is formed by injecting P-type impurities into an N-type selective epitaxial growth (SEG) pillar.
그런데, 알려진 바와 같이, 상변화 메모리 소자는 상변화 메모리 셀(MC)을 구동하기 위한 소자들이 구비된 주변 영역을 포함하고 있으며, 이들 주변 영역은 일반적인 디램(DRAM) 소자와 마찬가지로 모스 트랜지스터로 구비된다. 그러므로, 수직 타입의 다이오드를 스위칭 소자로 이용하는 메모리 셀(MC) 영역과 모스 트랜지스터를 포함하는 주변 영역은 서로 다른 공정으로 인해 독립적으로 형성되고 있다. However, as is known, the phase change memory device includes a peripheral area including elements for driving a phase change memory cell MC, and these peripheral areas are provided with MOS transistors similarly to general DRAM devices. . Therefore, the memory cell (MC) region using the vertical type diode as the switching element and the peripheral region including the MOS transistor are formed independently by different processes.
이로 인해, 종래의 상변화 메모리 소자는 메모리 셀 영역을 형성하는 공정과, 주변 영역을 형성하는 공정을 개별적으로 진행하여야 하므로, 공정 시간이 증대되는 문제가 있다.Therefore, the conventional phase change memory device has a problem of increasing the process time since the process of forming the memory cell region and the process of forming the peripheral region must be performed separately.
따라서, 본 발명의 목적은 모스 트랜지스터와 동시에 제작될 수 있는 다이오드를 갖는 상변화 메모리 소자를 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a phase change memory device having a diode that can be fabricated simultaneously with a MOS transistor.
또한, 상기한 본 발명의 다른 목적은 메모리 셀 영역과 주변 영역을 동시에 제조할 수 있는 상변화 메모리 소자의 제조방법을 제공하는 것이다. In addition, another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a phase change memory device capable of simultaneously manufacturing a memory cell region and a peripheral region.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 상변화 메모리 소자는 복수의 단위 메모리 셀 영역으로 구분되어 있으며 상기 단위 메모리 셀 영역마다 형성된 소정 깊이의 리세스를 포함하는 반도체 기판, 상기 리세스의 일부분에 형성되는 워드라인 구조체, 상기 워드라인 구조체와 전기적으로 연결되면서 상기 리세스의 나머지 부분의 바닥부에 잔류되는 제 1 도전형을 갖는 도전층, 및 상기 제 1 불순물 타입의 도전층과 콘택되어 다이오드를 이루면서 상기 워드라인 구조체와 오버랩되도록 형성되는 제 2 도전형을 갖는 도전층으로 된 플러그를 포함한다.In order to achieve the above object of the present invention, a phase change memory device according to an embodiment of the present invention is divided into a plurality of unit memory cell regions and includes a semiconductor having a predetermined depth formed in each unit memory cell region. A substrate, a word line structure formed in a portion of the recess, a conductive layer having a first conductivity type electrically connected to the word line structure and remaining at a bottom of the remaining portion of the recess, and the first impurity type And a plug having a second conductive type having a second conductivity type formed in contact with the conductive layer of the semiconductor layer and overlapping the word line structure.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 상변화 메모리 소자의 제조방법은 다음과 같다. 먼저, 복수의 단위 메모리 셀 영역이 한정된 반도체 기판을 준비한다음, 상기 각각의 단위 메모리 셀 영역에 리세스를 형성한다. 그 후, 상기 리세스의 일부분에 제 1 도전형을 갖는 도전층을 포함하는 워드 라인 구조체를 형성함과 동시에, 상기 리세스의 나머지 부분에 상기 제 1 도전형을 갖는 도전층을 잔류시킨다. 상기 잔류된 제 1 도전형을 갖는 도전층과 콘택되도록 제 2 도전형을 갖는 도전층으로 플러그를 형성한다. In addition, a method of manufacturing a phase change memory device according to another embodiment of the present invention is as follows. First, a semiconductor substrate in which a plurality of unit memory cell regions are defined is prepared, and a recess is formed in each unit memory cell region. Thereafter, a word line structure including a conductive layer having a first conductivity type is formed in a portion of the recess, and a conductive layer having the first conductivity type is left in the remaining portion of the recess. The plug is formed of a conductive layer having a second conductivity type to be in contact with the conductive layer having the remaining first conductivity type.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상변화 메모리 소자는 복수의 워드 라인, 상기 복수의 워드라인과 각각 교차하여 복수의 단위 메모리 셀을 한정하는 복수의 비트 라인, 및 상기 워드라인 및 상기 비트 라인의 교차점에 각각 형성되는 스위칭 소자로서의 다이오드 및 상변화 물질층을 포함하며, 상기 다이오드의 캐소드는 상기 상변화 물질층과 연결되고, 그것의 애노드는 워드라인과 연결되도록 구성된다. Also, a phase change memory device according to still another embodiment of the present invention may include a plurality of word lines, a plurality of bit lines crossing each of the plurality of word lines, and defining a plurality of unit memory cells, and the word line and the bit. And a diode and a phase change material layer as switching elements respectively formed at the intersections of the lines, the cathode of the diode being configured to be connected with the phase change material layer and its anode connected to the word line.
이와 같은 본 실시예에 의하면, 단위 메모리 셀 영역에 리세스를 형성하고, 리세스 내에 워드라인 구조체 및 워드라인 구조체와 연결되는 플러그를 형성하여, 다이오드를 형성한다. 이에 따라, 메모리 셀 영역의 다이오드를 리세스 게이트 형태의 모스 트랜지스터 측벽에 자기정렬적으로 형성한다. 그러므로, 모스 트랜지스터 및 다이오드를 동시에 구현할 수 있으므로, 모스 트랜지스터가 주로 형성되는 주변 영역과 다이오드가 주로 형성되는 메모리 셀 영역을 동시에 제작할 수 있다. 이에 따라, 부수적인 공정을 줄일 수 있다. According to this embodiment, a recess is formed in the unit memory cell region, and a plug connected to the word line structure and the word line structure is formed in the recess to form a diode. As a result, a diode in the memory cell region is formed on the sidewalls of the MOS transistor in the form of a recess gate. Therefore, since the MOS transistor and the diode can be simultaneously implemented, the peripheral region where the MOS transistor is mainly formed and the memory cell region where the diode is mainly formed can be simultaneously manufactured. As a result, ancillary processes can be reduced.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2를 참조하면, 반도체 기판(100), 예컨대 P형의 실리콘 기판의 메모리 셀 영역(mc)으로 예정된 영역에 N웰(105)을 형성한다. N웰(105)은 공지된 N형 불순물의 이온 주입 공정에 의해 형성될 수 있다. 다음, 반도체 기판(100)의 소정 부분, 반도체 기판(100)과 N웰(105) 영역 사이 및, N웰(105)내의 소정 부분에 소자 분리막(110)을 형성한다. 소자 분리막(110)은 예를 들어 STI(Shallow trench isolation)막이 이용될 수 있다. 여기서, 반도체 기판(100)과 N웰(105) 사이에 형성되는 소자 분리막(110a)은 메모리 셀 영역(MC)과 주변 영역(도시되지 않음)간을 전기적으로 분리시키는 역할을 하고, N웰(105)내 형성되는 소자 분리막(110b)은 복수의 단위 메모리 셀간을 분할하는 역할을 한다. Referring to FIG. 2, an
도 3을 참조하면, 반도체 기판(100) 결과물 상부에 버퍼층(115)을 형성하고, 버퍼층(115) 상부에 단위 메모리 셀 오픈을 위한 마스크 패턴(120)을 형성한다. 상기 마스크 패턴(120)은 주변 영역(도시되지 않음)의 리세스 게이트 전극을 한정하기 위한 마스크 패턴(도시되지 않음)과 일체로 형성될 수 있다. 버퍼층(115)은 반도체 기판(100) 또는 소자 분리막(110)과 마스크 패턴(120) 사이의 스트레스를 저감시킬 수 있는 막으로서, 예를 들어 폴리실리콘막이 이용될 수 있다. Referring to FIG. 3, a
상기 마스크 패턴(120)의 형태로 버퍼층(115)을 패터닝한다음, 패터닝된 버퍼층(115)을 마스크로 이용하여 노출된 N웰(105) 영역을 식각하므로써, 단위 메모리 셀 영역에 리세스(r)가 마련된다. 이와 동시에, 주변 영역(도시되지 않음)에는 게이트 전극 예정 영역에 리세스(도시되지 않음)이 형성된다. The
다음, 공지의 방법에 의해 마스크 패턴(120) 및 버퍼층(115)을 제거한다. 이어서, 도면에 도시되지 않았으나, 노출된 리세스(r) 표면에 박막의 게이트 절연막 이 형성된다. 그후, 리세스(r)가 매립되도록 반도체 기판(100) 결과물 상부에 P형 불순물이 도핑된 폴리실리콘막(125)을 증착한다. P형 불순물이 도핑된 폴리실리콘막(125)은 이후 PRAM 소자의 워드라인으로 작용하게 된다. P형 불순물이 도핑된 폴리실리콘막(125) 상부에 상기 P형 불순물이 도핑된 폴리실리콘막(125)의 도전 특성을 개선하기 위하여, 도전 실리사이드막(130)을 더 형성할 수 있다. 도전 실리사이드막(130)은 예를 들어 텅스텐 실리사이드막(Wsi2)일 수 있다. 텅스텐 실리사이드막 상부에 하드 마스크막(135)을 형성한다. 하드 마스크막(135)은 도전 실리사이드막(130) 및 폴리실리콘막(125)의 패터닝을 용이하게 하면서, 이후 형성될 하부 전극(다이오드)과 상기 워드라인간을 자기 정렬적으로 배치시키기 위하여 제공된다. 하드 마스크막(135)으로는 예컨대, 실리콘 질화막이 이용될 수 있다. Next, the
도 5에 도시된 바와 같이, 하드 마스크막(135) 상부에 워드라인 한정용 마스크 패턴(도시되지 않음)을 형성한다. 워드라인 한정용 마스크 패턴의 형태로 하드 마스크막(135)을 패터닝한다음, 패터닝된 하드 마스크막(135)의 형태로 도전 실리사이드막(130) 및 폴리실리콘막(125)을 식각하여, 워드라인 구조체(140)를 형성한다. 상기 식각시, 폴리실리콘막(125)이 리세스(r)내에 잔류되도록 식각 정지점을 조절한다. As shown in FIG. 5, a word pattern defining mask pattern (not shown) is formed on the
도 6에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(100) 결과물 표면을 따라, 스페이서용 절연막(145)을 형성한다. 스페이서용 절연막(145)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 및 실리콘 산화막과 실리콘 질화막의 적층막으로 형성될 수 있다. 다음, 스페이서용 절연막(145) 상부에 평탄화된 표면을 갖는 제 1 층간 절연막(150)을 형성 한다. 상기 평탄화된 표면을 갖는 제 1 층간 절연막(150)은 예컨대, 워드라인 구조체(140)가 충분히 매립될 정도로 절연막을 형성한 다음, 상기 절연막을 화학적 기계적 연마함으로써 얻어질 수 있다.As shown in FIG. 6, an
도 7을 참조하면, 제 1 층간 절연막(150) 상부에 리세스(r)내에 잔류된 폴리실리콘막(125a)이 노출될 수 있도록 마스크 패턴(155)을 형성한다. 상기 마스크 패턴(155)은 주변 영역의 모스 트랜지스터 제작시 접합 영역을 오픈시키는 마스크와 일체일 수 있다. 다음, 상기 마스크 패턴(155)을 이용하여 노출된 층간 절연막(150) 및 스페이서용 절연막(145)을 비등방성 식각한다. 이에 따라, 제 1 층간 절연막(150)내에 워드라인 구조체(140) 상부의 일부분 및 리세스(r)상의 잔류 폴리실리콘막(125a)을 노출시키는 콘택홀(H)이 형성된다. 아울러, 상기 콘택홀(H) 형성시, 상기 워드라인 구조체(140)의 측벽에 스페이서용 절연막(145)의 비등방성 식각에 의해 스페이서(145a)가 형성된다. Referring to FIG. 7, a
도 8을 참조하면, 상기 마스크 패턴(155)을 공지된 방식으로 제거한다. 그후, 콘택홀(H)이 매립되도록 제 1 층간 절연막(150) 상부에 N형 불순물이 도핑된 도전막, 예컨대, N형 불순물이 도핑된 폴리실리콘막을 증착한다. 그후, 제 1 층간 절연막(150)이 노출되도록 N형의 불순물이 도핑된 도전막을 평탄화하여, N형 플러그(160)를 형성한다. Referring to FIG. 8, the
이러한 N형 플러그(160)는 리세스(r)내에 잔류하는 P타입 폴리실리콘막(125a)와 PN 접합을 이루어, 단위 메모리 셀(MC)의 PN 다이오드로서 구동된다. 도면의 200은 PN 다이오드를 나타낸다. 이때, N형 플러그(160)는 하드 마스크 막(135) 및 스페이서(145)에 의해 실제 워드라인 기능을 하는 실리사이드막(130) 및 P형의 불순물이 도핑된 폴리실리콘막(125)과 자기 정렬적으로 절연을 이룰 수 있다.The N-
다음, 도 9를 참조하면, 상기 N형 플러그(160) 상부에 상변화 물질층(165) 및 상부 전극(170)을 순차적으로 형성한다. 이때, 상변화 물질층(165)은 예컨대, 칼코게나이드 화합물일 수 있으며, 상기 상부 전극(170)은 Ti/TiN 계열의 도전층일 수 있다. 상기 제 1 층간 절연막(150)의 결과물 상부에 제 2 층간 절연막(180)을 형성한 다음, 상기 상부 전극(170)과 전기적으로 연결되도록 비트 라인(190)을 형성한다. 여기서, 미설명 부호 185는 상부 전극(170)과 비트 라인(190)을 연결하기 위한 비아 콘택을 나타낸다. Next, referring to FIG. 9, the phase
이와같은 본 실시예의 다이오드는 리세스 게이트 구조를 갖는 모스 트랜지스터의 측벽에 자기정렬적으로 형성된다. 이에 따라, 개별적으로 다이오드를 형성할 필요없이, 주변 영역의 모스 트랜지스터의 제작과 동시에 메모리 셀 영역에 다이오드를 형성할 수 있다. 더욱이, 본 실시예의 메모리 셀 영역은 추가의 마스크 패턴없이 주변 영역의 트랜지스터를 제작하는 마스크에 의해 모두 형성되므로, 별도의 추가되는 공정 없이 메모리 셀 영역과 주변 영역을 동시에 진행할 수 있다. Such a diode of this embodiment is self-aligned on the sidewall of a MOS transistor having a recess gate structure. Accordingly, the diode can be formed in the memory cell region simultaneously with the fabrication of the MOS transistors in the peripheral region without the need for forming the diode individually. Furthermore, since the memory cell regions of the present embodiment are all formed by a mask for fabricating transistors in the peripheral region without an additional mask pattern, the memory cell region and the peripheral region can be simultaneously processed without any additional process.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 PRAM 소자의 회로도이다. 10 is a circuit diagram of a PRAM device according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 복수의 워드라인(WLn-1∼WLn+2)과 복수의 비트라인(BLn-2∼BLn+2)이 교차 배열되어, 복수의 메모리 셀(mc)이 한정된다. 워드라인(WLn-1∼WLn+2)과 비트라인(BLn-2∼BLn+2)의 교차되는 영역에는 관통 전류에 따라 크기가 변하는 저항(R) 즉, 상변화 물질층, 및 저항(R)에 제공되는 전류를 제어하는 다이오드(200)가 연결된다. Referring to FIG. 10, a plurality of word lines WLn−1 to WLn + 2 and a plurality of bit lines BLn−2 to BLn + 2 are arranged crosswise to define a plurality of memory cells mc. In the intersecting regions of the word lines WLn-1 to WLn + 2 and the bit lines BLn-2 to
이때, 본 실시예의 다이오드(200)는 상술한 바와 같이 리세스(r) 바닥에 잔류하는 P형 불순물이 도핑된 폴리실리콘막(125a) 및 N형 플러그(160)로 구성된다. 이러한 다이오드(200)의 P형 불순물이 도핑된 폴리실리콘막(125a)은 워드라인 구조체(140)와 전기적으로 연결되며, N형 플러그(160)는 상변화 물질층(165)과 콘택된다.In this case, the
이는 도 1의 다이오드(sw) 구조와 비교하여 볼 때, 애노드와 캐소드가 반대로 연결된 구조이다. 즉, 도 1의 다이오드(sw)는 상변화 물질층(R)과 애노드(P형 부분)가 연결되고 워드 라인(WL)과 캐소드(N형 부분)가 연결되었는데, 본 실시예의 다이오드(200)는 상변화 물질층(R)과 캐소드(N형 부분)가 연결되고 워드 라인(WL)과 애노드(P형 부분)가 연결되어 있다. 이와같이 다이오드(200)의 연결이 변경되었더라도, 이는 워드라인(WL)에 가해지는 입력 전압의 설정만을 변경하면 되므로, 메모리 소자로서의 동작이 가능하다. Compared with the diode sw structure of FIG. 1, the anode and the cathode are connected oppositely. That is, in the diode sw of FIG. 1, the phase change material layer R and the anode (P type portion) are connected, and the word line WL and the cathode (N type portion) are connected. The phase change material layer R and the cathode (N-type portion) are connected, and the word line WL and the anode (P-type portion) are connected. Even if the connection of the
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 워드라인 구조체(140)를 N형의 불순물이 도핑된 폴리실리콘막(126)으로 형성하면서, 이를 리세스(r) 바닥에 잔류시킨 후, 리세스(r) 바닥과 콘택되는 플러그(161)를 P형 폴리실리콘막으로 제조할 수도 있다. 이러한 경우는 도 1과 같은 다이오드 연결 구조를 가질 수 있다. 도면 부호 200'은 PN 접합을 나타낸다. In addition, as shown in FIG. 10, the
이와 같은 본 실시예에 의하면, 단위 메모리 셀 영역에 리세스를 형성하고, 리세스 내에 워드라인 구조체 및 워드라인 구조체와 연결되는 플러그를 형성하여, 다이오드를 형성한다. 이에 따라, 메모리 셀 영역의 다이오드를 리세스 게이트 형태의 모스 트랜지스터 측벽에 자기정렬적으로 형성한다. 그러므로, 모스 트랜지스터 및 다이오드를 동시에 구현할 수 있으므로, 모스 트랜지스터가 주로 형성되는 주변 영역과 다이오드가 주로 형성되는 메모리 셀 영역을 동시에 제작할 수 있다. 이에 따라, 부수적인 공정을 줄일 수 있다. According to this embodiment, a recess is formed in the unit memory cell region, and a plug connected to the word line structure and the word line structure is formed in the recess to form a diode. As a result, a diode in the memory cell region is formed on the sidewalls of the MOS transistor in the form of a recess gate. Therefore, since the MOS transistor and the diode can be simultaneously implemented, the peripheral region where the MOS transistor is mainly formed and the memory cell region where the diode is mainly formed can be simultaneously manufactured. As a result, ancillary processes can be reduced.
이상 본 발명은 상기 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.Although the present invention has been described in detail with reference to the above-described preferred embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. It is possible.
도 1은 일반적인 상변화 메모리 소자의 회로도,1 is a circuit diagram of a typical phase change memory device;
도 2 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 상변화 메모리 소자의 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도,2 to 8 are cross-sectional views for each process for explaining a method of manufacturing a phase change memory device according to an embodiment of the present invention;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 상변화 메모리 소자의 회로도, 및9 is a circuit diagram of a phase change memory device according to an embodiment of the present invention; and
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상변화 메모리 소자의 단면도이다. 10 is a cross-sectional view of a phase change memory device according to another exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
125a : 잔류 P형 불순물이 도핑된 폴리실리콘막125a: polysilicon film doped with residual P-type impurities
140 : 워드라인 구조체 145 : 스페이서140: word line structure 145: spacer
160 : N형 플러그 165 : 상변화 물질층160: N-type plug 165: phase change material layer
170 : 상부 전극 190 : 비트라인170: upper electrode 190: bit line
200 : 다이오드200: diode
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KR20110096803A (en) * | 2010-02-23 | 2011-08-31 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor device, methods of fabrication the same and electronic system including the semiconductor device |
KR20130102401A (en) * | 2012-03-07 | 2013-09-17 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
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KR100663358B1 (en) * | 2005-02-24 | 2007-01-02 | 삼성전자주식회사 | Phase change memory devices employing cell diodes and methods of fabricating the same |
KR100689831B1 (en) * | 2005-06-20 | 2007-03-08 | 삼성전자주식회사 | Phase change memory cells having a cell diode and a bottom electrode self-aligned with each other and methods of fabricating the same |
KR100665227B1 (en) * | 2005-10-18 | 2007-01-09 | 삼성전자주식회사 | Phase change memory device and fabricating method for the same |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20110096803A (en) * | 2010-02-23 | 2011-08-31 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor device, methods of fabrication the same and electronic system including the semiconductor device |
KR20130102401A (en) * | 2012-03-07 | 2013-09-17 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
US8969996B2 (en) | 2012-03-07 | 2015-03-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device with buried word line structures |
US9202844B2 (en) | 2012-12-06 | 2015-12-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor devices having blocking layers and methods of forming the same |
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