KR20140059987A - Method for manufacturing of phase change random access memory - Google Patents

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KR20140059987A
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권영석
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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a phase change memory device. According to the present invention, an etch buffer layer is coated before a phase change material is buried in a narrow trench. After that, a CMP process is performed to determine the upper linewidth of the etch buffer layer. And then, the etch buffer layer coated in the trench is removed. After that, the phase change material is buried in an empty space. Thereby, the upper linewidth of the phase change material can be freely controlled and the recess of the phase change material can be minimized.

Description

상변화 메모리 소자의 제조방법{method for manufacturing of Phase Change Random Access Memory} The present invention relates to a method for manufacturing a phase change memory device,

본 발명은 상변화 메모리 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 상변화 물질막의 상부 선폭을 자유롭게 제어할 수 있는 상변화 메모리 소자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a phase change memory device, and more particularly, to a method of manufacturing a phase change memory device capable of freely controlling an upper line width of a phase change material film.

정보 통신 분야가 급속히 발달함에 따라 초고속 동작이 가능하고 대용량의 메모리 저장 능력을 가지는 차세대 반도체 메모리 소자에 대한 수요가 점차 증가하고 있다.As the information and communication field rapidly develops, there is an increasing demand for a next-generation semiconductor memory device capable of high-speed operation and having a large memory storage capacity.

차세대 반도체 메모리 소자는 디램등의 휘발성 메모리 소자와 플래쉬 메모리등의 비휘발성 메모리 소자의 장점을 취하여 개발된 것으로서, PCRAM(Phase Change Random Access Memory), RRAM(Resistive Random Access Memory), STT-RAM(Spin Transfer Torque Random Access Memory) 또는 PoRAM(Polymer Random Access Memory)등으로 대표된다.The next-generation semiconductor memory device is developed by taking advantage of a volatile memory device such as a DRAM and a nonvolatile memory device such as a flash memory. The memory device includes a phase change random access memory (PCRAM), a resistive random access memory (RRAM) Transfer Torque Random Access Memory) or PoRAM (Polymer Random Access Memory).

상기한 차세대 반도체 메모리 소자 중, 특히 상변화 물질을 적용한 PCRAM의 경우, 상변화 물질막의 결정 구조 변화에 의한 저항 차이를 이용하여 데이터 저장이 이루어진다. 상기 상변화 물질로서는, 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루늄(Te)으로 구성된 칼코겐 화합물(GST)이 사용될 수 있으며, 이러한 상변화 물질은 공급되는 전류의 크기 및 공급 시간에 의존하여 결정 구조가 달라진다.In the above-mentioned next generation semiconductor memory devices, in particular, PCRAM using a phase change material, data storage is performed by using the resistance difference due to the crystal structure change of the phase change material film. As the phase change material, a chalcogenide compound (GST) composed of germanium (Ge), antimony (Sb) and tellurium (Te) may be used. Depending on the magnitude of the supplied current and the supply time The crystal structure is different.

즉, 상변화 물질에 높은 크기의 전류 펄스를 단시간 인가하여 상변화 물질의 온도를 용융점 부근까지 높인 후, 급냉시키면 열을 받은 상변화 물질 부분은 저항이 높은 비정질 상태로 된다(리세트). 반면, 상대적으로 낮은 크기의 전류 펄스를 장시간 인가하여 상변화 물질의 온도를 용융 온도보다 낮은 결정화 온도로 유지하여 결정화시킨 후, 냉각시키면 열을 받은 상변화 물질 부분은 저항이 낮은 결정 상태가 된다(세트).That is, a high-current pulse is applied to the phase-change material for a short time to increase the temperature of the phase-change material to the vicinity of the melting point, and then quenched. On the other hand, when a relatively low-sized current pulse is applied for a long time to crystallize the phase change material at a crystallization temperature lower than the melting temperature, and then cooled, the heat-affected phase change material portion becomes a crystalline state having a low resistance set).

이처럼 상변화 물질은 그 결정 구조에 따라서 저항의 크기가 달라지는 특성(결정 상태는 저항이 작고, 비정질 상태는 저항이 크다)이 있는데, 이러한 저항 차이를 이용하여 "1" 또는 "0"의 데이터를 프로그램하고 소거하게 되는 것이다.As described above, there is a characteristic in which the magnitude of the resistance varies depending on the crystal structure of the phase change material (the crystalline state has a small resistance and the amorphous state has a large resistance). By using the resistance difference, data of "1" or "0" It is programmed and erased.

한편, 이러한 상변화 물질을 이용하여 상변화 물질막을 형성함에 있어서, 컨파인드 셀 타입의 PCRAM에서는 플래너 셀 타입의 PCRAM에서와는 달리 매립특성이 우수한 화학기상증착법으로 좁은 트렌치 내부에 상변화 물질을 매립한다. 그리고 나서 통상의 평탄화 공정을 실시하여 상기 트렌치 내부에 매립된 상변화 물질을 아이솔레이션하여 최종 상변화 물질막으로 구현하게 된다.On the other hand, in forming the phase change material layer using such a phase change material, the phase change material is buried in the narrow trench by the chemical vapor deposition method which is different from the planar cell type PCRAM in the confined cell type PCRAM. Then, a normal planarization process is performed to isolate the phase change material buried in the trench, thereby realizing the final phase change material film.

하기 도 1a 및 1b에는 종래 기술에 따른 컨파인드 셀 타입 상변화 메모리 소자의 제조방법이 도시되어 있다.1A and 1B illustrate a conventional method of fabricating a confined cell type phase change memory device according to the prior art.

도 1a를 참조하면, 반도체 기판(100) 상부에 하부전극 콘택(102)을 형성한다. 그리고 나서, 상기 하부전극 콘택(102)이 형성된 반도체 기판(100) 상부에 층간절연막(104)을 증착한다.Referring to FIG. 1A, a lower electrode contact 102 is formed on a semiconductor substrate 100. Then, an interlayer insulating film 104 is deposited on the semiconductor substrate 100 on which the lower electrode contact 102 is formed.

이어서, 상기 층간절연막(104)에 통상의 사진식각공정(photolithography)을 실시하여 상기 하부전극 콘택(102)의 상부 표면을 노출시키는 트렌치(106)를 형성한 뒤, 상기 트렌치(106) 내부가 충진되도록 상기 반도체 기판(100)의 전면 상부에 상변화 물질(108)을 증착한다.A normal photolithography is performed on the interlayer insulating layer 104 to form a trench 106 exposing an upper surface of the lower electrode contact 102. Then, A phase change material 108 is deposited on the front surface of the semiconductor substrate 100. [

도 1b를 참조하면, 상기 상변화 물질(108)에 대하여 통상의 에치백 공정을 실시한다. 그 결과, 상기 트렌치(106) 내부에 매립된 상변화 물질(108)이 아이솔레이션되어 최종 상변화 물질막(108a)이 형성된다.Referring to FIG. 1B, a conventional etch back process is performed on the phase change material 108. As a result, the phase change material 108 buried in the trench 106 is isolated to form the final phase change material film 108a.

이때, 상기 에치백 공정이 진행되는 시간에 의해 상변화 물질막(108a)의 탑 영역의 임계면적(CD: Critical Dimension), 즉 상부 선폭이 결정되는데 이러한 상부 선폭을 줄이기 위해 식각 시간을 늘리게 되면 상변화 물질막(108a)에 리세스(recess)가 발생하여 후속 공정시 탑 영역에서의 계면 분리가 유발된다.At this time, a critical dimension (CD) of the top region of the phase change material layer 108a, that is, an upper linewidth, is determined by the time during which the etch back process proceeds. If the etching time is increased to reduce the upper linewidth, A recess is formed in the change material film 108a to cause interface separation in the top region in the subsequent process.

이와 반대로, 상변화 물질막(108a)의 리세스를 최소화하기 위해 식각 시간을 줄이게 되면 상기 도 1b에 도시된 것과 같이, 하부 영역(참조부호 "A") 대비 상부 영역의 선폭(참조부호 "B")이 증가하여 후속 공정에서의 오버레이 마진(overlay margin)이 부족하게 되는 문제점이 있다.Conversely, if the etch time is reduced in order to minimize the recess of the phase change material layer 108a, the linewidth of the upper region relative to the lower region ("A") (refer to "B ") Is increased and the overlay margin in the subsequent process becomes insufficient.

본 발명의 목적은, 상변화 물질막의 리세스 없이 상부 선폭을 자유롭게 제어할 수 있도록 하는 상변화 메모리 소자의 제조방법을 제공함에 있다. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a phase change memory device capable of freely controlling an upper line width without a recess of a phase change material film.

본 발명의 다른 목적은, 상변화 물질막과 상부 패턴간의 오버레이 마진을 충분히 확보할 수 있도록 하는 상변화 메모리 소자의 제조방법을 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a phase change memory device capable of sufficiently ensuring an overlay margin between a phase change material film and an upper pattern.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상변화 메모리 소자의 제조방법은, 반도체 기판 상부에 하부전극 콘택을 형성하는 단계와; 상기 반도체 기판 상부에 상기 하부전극 콘택을 노출시키는 제1트렌치를 구비한 층간절연막을 형성하는 단계와; 상기 제1트렌치가 형성되어 있는 반도체 기판 전면 상부에 식각 버퍼막을 도포하는 단계와; 상기 식각 버퍼막에 대하여 평탄화 공정을 실시하여 상기 제1트렌치의 상부 선폭을 결정하는 단계와; 상기 식각 버퍼막을 제거하여 제2트렌치를 형성하는 단계와; 상기 제2트렌치가 충진되도록 상기 반도체 기판 전면 상부에 상변화 물질을 증착하는 단계와; 상기 제2트렌치 내부에만 상변화 물질이 존재하도록 상기 상변화 물질을 식각하여 최종 상변화 물질막을 형성하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a phase change memory device, comprising: forming a lower electrode contact on a semiconductor substrate; Forming an interlayer insulating film having a first trench exposing the lower electrode contact on the semiconductor substrate; Applying an etch buffer layer over the front surface of the semiconductor substrate on which the first trench is formed; Performing a planarization process on the etch buffer layer to determine an upper line width of the first trench; Removing the etch buffer layer to form a second trench; Depositing a phase change material over the front side of the semiconductor substrate to fill the second trench; And etching the phase change material so that a phase change material exists only in the second trench to form a final phase change material film.

본 발명에 의하면, 좁은 트렌치 내부에 1차적으로 식각 버퍼막을 도포한 후, 씨엠피 공정을 실시하여 상기 식각 버퍼막의 상부 선폭을 결정한다. 그리고 나서, 상기 트렌치 내부의 식각 버퍼막을 제거한 후 2차적으로 상변화 물질을 도포하고 에치백 공정을 실시하여 트렌치 내부에 매립된 상변화 물질을 아이솔레이션 함으로써, 상변화 물질의 리세스 없이 원하는 상부 선폭을 가지는 상변화 물질막을 형성할 수 있게 된다. According to the present invention, the upper line width of the etching buffer film is determined by applying a first etching buffer film to the inside of a narrow trench and then performing a CMP process. Then, the etch buffer layer inside the trench is removed, and then the phase change material is applied secondarily and the etch-back process is performed to isolate the phase change material buried in the trench. Thus, the desired upper line width It becomes possible to form a phase change material film.

도 1a 및 도 1b에는 종래 기술에 따른 상변화 메모리 소자의 제조방법이 도시되어 있다.
도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상변화 메모리 소자가 도시되어 있다.
도 3a 및 도 3e에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상변화 메모리 소자의 제조방법이 도시되어 있다.
1A and 1B show a method of manufacturing a phase change memory device according to the prior art.
FIG. 2 illustrates a phase change memory device according to a preferred embodiment of the present invention.
3A and 3E illustrate a method of fabricating a phase change memory device according to a preferred embodiment of the present invention.

이하, 하기의 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 상변화 메모리 소자 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, a phase change memory device and a method of manufacturing the same according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the following drawings.

도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상변화 메모리 소자의 단면 구조가 도시되어 있다.FIG. 2 illustrates a cross-sectional structure of a phase change memory device according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 통상의 억세스 소자가 형성되어 있는 반도체 기판(200) 상부에 하부전극 콘택(202)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 하부전극 콘택(202) 상부에는 층간절연막(204)을 일부 식각하여 형성된 트렌치 내부에 상변화 물질을 충전하여 형성시킨 상변화 물질막(212a)이 위치하고 있다.Referring to FIG. 2, a lower electrode contact 202 is formed on a semiconductor substrate 200 on which a conventional access element is formed. A phase change material layer 212a is formed on the lower electrode contact 202 by filling the trench formed by partially etching the interlayer insulating layer 204 with a phase change material.

본 발명에서는 상기 상변화 물질막(212a)을 형성함에 있어서, 상기 층간절연막(204)에 형성된 트렌치 내부에 1차적으로 식각 후 제거되어질 막, 즉 식각 버퍼막으로서 기능하는 감광막을 증착한다. 그리고 나서, 상기 감광막에 CMP 공정을 실시하여 상기 감광막의 상부 선폭을 원하는 사이즈로 제어한다. In forming the phase-change material layer 212a, a photoresist layer functioning as an etch buffer layer is deposited on the interlayer insulation layer 204, which is to be removed after being primarily etched. Then, the photosensitive film is subjected to a CMP process to control the upper line width of the photosensitive film to a desired size.

여기서, 원하는 사이즈란 후속의 공정을 통해 형성되어지는 상변화 물질막의 상부 선폭을 의미한다. Here, the desired size refers to the upper line width of the phase change material film formed through the subsequent process.

그리고 나서, 상기 트렌치 내부의 감광막을 스트립 공정으로 제거한 뒤, 감광막이 제거된 트렌치 내부에 상변화 물질을 2차적으로 증착한다. 그리고 나서, 상기 증착된 상변화 물질에 대하여 에치백 공정을 실시하여 트렌치 내부에 증착된 상변화 물질을 아이솔레이션 함으로써 최종 상변화 물질막(212a)을 형성하게 된다.Then, the photoresist film in the trench is removed by a strip process, and a phase change material is secondarily deposited inside the trench in which the photoresist film is removed. Then, an etch-back process is performed on the deposited phase change material to isolate the phase change material deposited in the trench, thereby forming a final phase change material film 212a.

이처럼, 본 발명에서는 상변화 물질막(212a)의 상부 선폭을 상기 감광막을 이용하여 미리 구현함으로써 에치백 공정으로 인한 상변화 물질의 리세스를 최소화할 수 있게 된다. 즉, 상기 감광막은 후속의 스트립 공정을 통해 제거되어질 식각 버퍼막이므로 상부 선폭을 결정하기 위해 실시하는 CMP 공정시 케미칼에 의해 어텍을 받더라도 부담되지 않는다. 그러므로 상변화 물질막의 원하는 상부 선폭에 이를 때까지 상기 감광막에 대해 CMP 공정을 충분히 실시한다. As described above, in the present invention, the upper line width of the phase change material layer 212a is previously implemented by using the photoresist layer, thereby minimizing the recess of the phase change material due to the etch back process. That is, since the photoresist layer is an etch buffer layer to be removed through a subsequent stripping process, the photoresist layer is not burdened by a chemical during the CMP process for determining the upper line width. Therefore, the CMP process is sufficiently performed on the photosensitive film until the desired upper line width of the phase change material film is reached.

그리고 나서, 상기 감광막을 제거하고, 상기 감광막이 제거된 트렌치 내부에 상변화 물질을 충전하여 최종 상변화 물질막으로 형성함으로써, 에치백 공정으로 인한 상변화 물질의 리세스를 최소화하면서도 원하는 상부 선폭을 가지는 상변화 물질막을 형성할 수 있게 된다. 즉, 상변화 물질막의 하부 영역(참조부호 "C") 대비 상부 영역의 선폭(참조부호 "D")이 감소되어 상변화 물질막(212a)과 후속의 공정을 통해 형성되어질 상부 패턴간의 오버레이 마진을 종래 대비 충분히 확보할 수 있게 된다. Then, the photoresist layer is removed, and the phase change material is filled in the trench in which the photoresist layer is removed to form a final phase change material layer. Thus, the desired top line width is minimized while minimizing the recession of the phase change material due to the etch- It becomes possible to form a phase change material film. That is, the line width (denoted by "D") of the upper region as compared to the lower region of the phase change material film (reference character "C") is reduced to provide an overlay margin between the phase change material film 212a and the upper pattern to be formed through a subsequent process Can be sufficiently secured as compared with the prior art.

그러면, 하기의 도면들을 참조하여 상기 도 2에 도시되어 있는 상변화 메모리 소자의 제조과정을 보다 구체적으로 살펴보기로 하자.Hereinafter, the manufacturing process of the phase change memory device shown in FIG. 2 will be described in more detail with reference to the drawings.

도 3a 내지 도 3e에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상변화 메모리 소자의 제조과정이 차례로 도시되어 있다.FIGS. 3A through 3E sequentially illustrate the fabrication of a phase change memory device according to a preferred embodiment of the present invention.

먼저, 도 3a를 참조하면, 통상의 억세스 소자가 형성되어 있는 반도체 기판(200) 상부에 하부전극 콘택(202)을 공지의 방식으로 형성한다. 그리고, 상기 하부전극 콘택(202)이 형성되어 있는 결과물의 상부에 층간절연막(204)을 증착한다.First, referring to FIG. 3A, a lower electrode contact 202 is formed in a known manner on a semiconductor substrate 200 on which a conventional access element is formed. Then, an interlayer insulating film 204 is deposited on the resultant structure in which the lower electrode contact 202 is formed.

이어서, 상기 층간절연막(204)에 대하여 통상의 사진식각공정을 실시하여 상기 하부전극 콘택(202)의 상부 표면을 노출시키는 제1트렌치(206)를 형성한다. 그리고 나서, 상기 제1트렌치(206)가 형성되어 있는 반도체 기판(200) 전면 상부에 식각 버퍼막(208)을 도포한다. 여기서, 상기 식각 버퍼막(208)으로서는 스트립이 가능한 물질로서, 보다 구체적으로는 감광막 또는 옥사이드(oxide) 계열의 물질막을 이용할 수 있다. 예컨대, 상기 식각 버퍼막(208)으로 감광막을 도포할 경우, 상기 감광막은 약 300~500Å 두께로 도포하는 것이 바람직하다. Next, a normal photolithography process is performed on the interlayer insulating layer 204 to form a first trench 206 exposing the upper surface of the lower electrode contact 202. Then, the etch buffer layer 208 is formed on the front surface of the semiconductor substrate 200 on which the first trenches 206 are formed. Here, as the etch buffer layer 208, a material capable of stripping can be used. More specifically, a photoresist layer or an oxide layer can be used. For example, when the photoresist layer is applied to the etch buffer layer 208, the photoresist layer is preferably applied to a thickness of about 300 to 500 Å.

도 3b를 참조하면, 상기 식각 버퍼막(208)에 대하여 통상의 CMP 공정을 실시한다. 그 결과, 상기 제1트렌치(206) 내부에만 식각 버퍼막(208a)이 존재하게 된다. 이때, 상기 식각 버퍼막(208)에 대한 CMP 공정 시, 공정시간을 조절하여 상변화 물질막의 원하는 상부 선폭에 이르도록 상기 식각 버퍼막(208a)의 상부 선폭을 우선적으로 제어한다. 즉, 후속의 공정을 통해 형성되어질 상변화 물질막의 상부 선폭을 상기 식각 버퍼막(208a)을 이용하여 미리 결정하는 것이다. Referring to FIG. 3B, the etching buffer film 208 is subjected to an ordinary CMP process. As a result, the etch buffer layer 208a is present only in the first trench 206. [ At this time, the upper linewidth of the etch buffer layer 208a is controlled so as to reach a desired upper line width of the phase change material layer by controlling the process time during the CMP process for the etch buffer layer 208. [ That is, the upper line width of the phase change material film to be formed through a subsequent process is determined in advance using the etching buffer film 208a.

통상적으로, CMP 공정에는 화학물질인 케미칼(슬러리)가 사용되는데, 이러한 케미칼에 의해 하부 물질은 어텍을 받게 된다. 따라서, 상기 식각 버퍼막(208) 또한 CMP 공정시 사용되는 케미칼에 의한 어텍은 피할 수 없게 된다. 그러나, 상기 식각 버퍼막(208)은 후속의 공정을 통해 형성되는 상변화 물질막의 상부 선폭을 제어하기 위해 사용된 식각 희생막이므로, 후속의 클리닝 공정을 통해 말끔히 제거되어진다. 그러므로, CMP 공정시 케미칼에 의해 손상되더라도 문제되지 않는다. Typically, a chemical (slurry) is used as a chemical in the CMP process, which causes the underlying material to be attracted by the chemical. Therefore, the etch buffer layer 208 can not be etched by the chemical used in the CMP process. However, since the etching buffer film 208 is an etchant sacrificial film used to control the upper line width of the phase change material film formed through a subsequent process, it is cleanly removed through a subsequent cleaning process. Therefore, even if it is damaged by the chemical in the CMP process, no problem occurs.

도 3c를 참조하면, 상기 식각 버퍼막(208a)을 웨트(wet) 클린(clean) 공정을 실시하여 제거한다. 이때, 상기 웨트 클린 공정에 사용되는 케미칼로는 PR 스트리퍼가 사용될 수 있다. Referring to FIG. 3C, the etch buffer layer 208a is removed by a wet clean process. At this time, a PR stripper may be used as the chemical used in the wet cleaning process.

한편, 상기 식각 버퍼막(208)으로서 옥사이드 계열의 물질막을 도포할 경우에는 상기 옥사이드 계열의 물질막을 제거하기 위한 물질로서 HF 계열의 케미칼을 사용할 수 있다. On the other hand, when an oxide-based material layer is applied as the etch buffer layer 208, an HF-based chemical may be used as a material for removing the oxide-based material layer.

이처럼 상기 제1트렌치(206) 내부의 식각 버퍼막(208a)을 말끔히 제거하여 상변화 물질막 형성을 위한 제2트렌치(210)를 형성한다. 여기서, 상기 제2트렌치(210)의 상부 선폭은 실질적으로 후속 공정을 통해 형성되어질 상변화 물질막의 상부 선폭과 동일한 사이즈를 가진다.Thus, the etch buffer layer 208a in the first trenches 206 is removed to form a second trench 210 for forming a phase change material layer. Here, the upper line width of the second trenches 210 is substantially the same as the upper line width of the phase change material film to be formed through a subsequent process.

도 3d를 참조하면, 상기 제2트렌치(210)가 형성되어 있는 반도체 기판 전면 상부에 상변화 물질(212)을 증착한다. 이때, 상기 상변화 물질(212)은 Ge, Se, Te, 이들의 혼합물 및 이들의 합금으로 구성되는 군에서 선택되는 물질일 수 있다. 보다 구체적으로, Ge, Se, Te, Sb, Bi, Pb, Sn, As, S, Si, P, O, N 및 이들의 혼합물 또는 합금일 수 있다. Referring to FIG. 3D, the phase change material 212 is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate where the second trenches 210 are formed. At this time, the phase change material 212 may be a material selected from the group consisting of Ge, Se, Te, a mixture thereof, and an alloy thereof. More specifically, it may be Ge, Se, Te, Sb, Bi, Pb, Sn, As, S, Si, P, O, N and mixtures or alloys thereof.

도 3e를 참조하면, 상기 상변화 물질(212)이 증착되어 있는 반도체 기판(200)에 대하여 평탄화 공정을 실시한다. 이때, 평탄화 공정으로서는, 케미칼이 사용되는 CMP 공정이 아닌 에치백 공정을 실시한다. 그리고, 상기 에치백 공정은 상기 층간절연막(204)이 노출될 때까지 실시하는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 3E, a planarization process is performed on the semiconductor substrate 200 on which the phase change material 212 is deposited. At this time, as the planarization process, an etch-back process is performed not a CMP process in which a chemical is used. The etch back process is preferably performed until the interlayer insulating film 204 is exposed.

이처럼, 상기 증착된 상변화 물질(212)에 대하여 에치백 공정을 실시하여 제2트렌치(210) 내부에 증착된 상변화 물질(212)을 아이솔레이션 함으로써 최종 상변화 물질막(212a)을 형성한다.Thus, the etch back process is performed on the deposited phase change material 212 to isolate the phase change material 212 deposited in the second trench 210, thereby forming the final phase change material film 212a.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 상기 상변화 물질막(212a)을 형성함에 있어서, 상기 층간절연막(204)에 형성된 제1트렌치(206) 내부에 1차적으로 식각 버퍼막(208)을 증착한 뒤, 이를 CMP 공정으로 식각하여 상기 식각 버퍼막(208)의 상부 선폭을 후속의 공정을 통해 형성되어질 상변화 물질막(212a)의 상부 선폭에 이르도록 제어한다. 그리고 나서, 상기 제1트렌치(206) 내부의 식각 버퍼막(208a)을 제거하고 나서 상변화 물질(212)을 2차적으로 증착하고, 이를 에치백함으로써, 최종 상변화 물질막(212a)을 완성하게 된다. As described above, in the present invention, in forming the phase change material layer 212a, an etching buffer layer 208 is first deposited in the first trench 206 formed in the interlayer insulating layer 204 , And the upper line width of the etch buffer layer 208 is controlled to reach the upper line width of the phase change material layer 212a to be formed through a subsequent process by etching with a CMP process. Subsequently, the etching buffer film 208a inside the first trench 206 is removed, and then the phase change material 212 is secondarily deposited and etched back to complete the final phase change material film 212a .

이처럼, 본 발명에서는 제1트렌치(206) 내부에 충전된 식각 버퍼막(208)을 이용하여 상변화 물질막(212a)의 상부 선폭을 미리 조절한다. 그리고 나서 상기 제1트렌치(206) 내부의 식각 버퍼막(208a)을 제거하여 제2트렌치(210)를 형성하고, 상기 식각 버퍼막(208a)이 제거된 제2트렌치(210) 내부에 상변화 물질(212)을 충전하여 최종 상변화 물질막(212a)을 형성함으로써, 상변화 물질막(212a)의 상부 선폭을 자유롭게 조절하면서도 상변화 물질의 리세스를 최소화 또는 방지할 수 있게 된다. As described above, in the present invention, the upper line width of the phase change material layer 212a is adjusted in advance by using the etch buffer layer 208 filled in the first trenches 206. Then, the etch buffer layer 208a in the first trench 206 is removed to form a second trench 210. In the second trench 210 where the etch buffer layer 208a is removed, By forming the final phase change material film 212a by filling the material 212, it is possible to freely adjust the upper line width of the phase change material film 212a while minimizing or preventing the recess of the phase change material.

상기와 같은 공정을 거쳐 형성된 본 발명의 상변화 물질막(212a)의 하부 영역 대비 상부 영역의 선폭을 종래(도 1b 참조)와 비교해 보면, 본 발명에 따른 상변화 물질막(212a)의 하부 영역(참조부호 "C") 대비 상부 영역의 선폭(참조부호 "D")이 월등히 감소되어 있음을 알 수 있다. The line width of the upper region of the phase change material film 212a according to the present invention is lower than that of the lower region of the phase change material film 212a according to the present invention. (Reference symbol " C ") and the line width of the upper region (reference symbol" D ") are greatly reduced.

이처럼, 상변화 물질막(212a)의 하부 영역 대비 상부 영역의 선폭 차이를 줄임으로써, 상변화 물질막(212a)과 후속의 공정을 통해 형성되어질 상부 패턴간의 오버레이 마진을 종래 대비 충분히 확보하여 결과적으로 반도체 소자의 신뢰성을 향상시키고, 더 나아가 수율을 보다 증대시킬 수 있게 된다. By reducing the line width difference of the upper region with respect to the lower region of the phase change material film 212a, the overlay margin between the phase change material film 212a and the upper pattern to be formed through the subsequent process can be sufficiently secured as compared with the conventional one, The reliability of the semiconductor device can be improved, and further the yield can be further increased.

이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 개략적으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It can be understood that It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative and non-restrictive in every respect.

200: 반도체 기판 202: 하부전극 콘택
204: 층간절연막 206: 제1트렌치
208: 식각 버퍼막 210: 제2트렌치
212: 상변화 물질 212a: 상변화 물질막
200: semiconductor substrate 202: lower electrode contact
204: interlayer insulating film 206: first trench
208: etching buffer film 210: second trench
212: phase change material 212a: phase change material film

Claims (7)

반도체 기판 상부에 하부전극 콘택을 형성하는 단계와;
상기 반도체 기판 상부에 상기 하부전극 콘택을 노출시키는 제1트렌치를 구비한 층간절연막을 형성하는 단계와;
상기 제1트렌치가 형성되어 있는 반도체 기판 전면 상부에 식각 버퍼막을 도포하는 단계와;
상기 식각 버퍼막에 대하여 평탄화 공정을 실시하여 상기 제1트렌치의 상부 선폭을 결정하는 단계와;
상기 식각 버퍼막을 제거하여 제2트렌치를 형성하는 단계와;
상기 제2트렌치가 충진되도록 상기 반도체 기판 전면 상부에 상변화 물질을 증착하는 단계와;
상기 제2트렌치 내부에만 상변화 물질이 존재하도록 상기 상변화 물질을 식각하여 최종 상변화 물질막을 형성하는 단계를 포함하는 상변화 메모리 소자의 제조방법.
Forming a lower electrode contact over the semiconductor substrate;
Forming an interlayer insulating film having a first trench exposing the lower electrode contact on the semiconductor substrate;
Applying an etch buffer layer over the front surface of the semiconductor substrate on which the first trench is formed;
Performing a planarization process on the etch buffer layer to determine an upper line width of the first trench;
Removing the etch buffer layer to form a second trench;
Depositing a phase change material over the front side of the semiconductor substrate to fill the second trench;
And etching the phase change material so that a phase change material exists only in the second trench to form a final phase change material film.
제 1항에 있어서, 상기 식각 버퍼막은 감광막 또는 옥사이드 계열의 물질로 형성하는 상변화 메모리 소자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the etch buffer layer is formed of a photoresist or an oxide-based material. 제 2항에 있어서, 상기 감광막은 300~500Å 두께로 형성하는 상변화 메모리 소자의 제조방법. 3. The method of claim 2, wherein the photoresist layer is formed to a thickness of 300-500 angstroms. 제 2항에 있어서, 상기 식각 버퍼막은 CMP 공정으로 평탄화하는 상변화 메모리 소자의 제조방법.3. The method of claim 2, wherein the etch buffer layer is planarized by a CMP process. 제 2항에 있어서, 상기 제1트렌치 내부에 존재하는 감광막은 PR 스트리퍼로 제거하는 상변화 메모리 소자.The phase change memory device according to claim 2, wherein the photoresist film existing in the first trench is removed by a PR stripper. 제 2항에 있어서, 상기 제1트렌치 내부에 존재하는 옥사이드 계열의 물질막은 HF 계열의 케미칼로 제거하는 상변화 메모리 소자.The phase-change memory device according to claim 2, wherein the oxide-based material layer existing in the first trench is removed by a HF-based chemical. 제 1항에 있어서, 상기 상변화 물질은 에치백 공정으로 식각하는 상변화 메모리 소자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the phase change material is etched by an etch back process.
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