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KR20060002129A - Phase-change random access memory device and method for manufacturing the same - Google Patents

Phase-change random access memory device and method for manufacturing the same Download PDF

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KR20060002129A
KR20060002129A KR1020040051050A KR20040051050A KR20060002129A KR 20060002129 A KR20060002129 A KR 20060002129A KR 1020040051050 A KR1020040051050 A KR 1020040051050A KR 20040051050 A KR20040051050 A KR 20040051050A KR 20060002129 A KR20060002129 A KR 20060002129A
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KR
South Korea
Prior art keywords
bit line
gate electrode
phase change
source
drain
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Application number
KR1020040051050A
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Korean (ko)
Inventor
장헌용
Original Assignee
주식회사 하이닉스반도체
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Publication date
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Abstract

본 발명은 상변화 기억 소자 및 그 제조방법에 관해 개시한다.The present invention discloses a phase change memory device and a method of manufacturing the same.

개시된 본 발명에 따른 상변화 기억 소자는 반도체기판의 액티브영역에 형성되며, 일단에 상기 게이트전극에 파워를 인가하기 위한 헤드가 구비된 "U"자형 게이트전극과, 게이트전극의 외곽 액티브영역에 형성된 드레인 및 게이트전극의 내부 액티브영역에 형성된 소오스와, 드레인 및 상기 소오스에 연결되는 각각의 비트라인 콘택과, 비트라인 콘택에 연결되는 각각의 비트라인과, 소오스와 대응되는 비트라인 부위에 형성된 하부전극 콘택과, 하부전극 콘택에 연결되는 각각의 하부전극, 상변화막 패턴 및 상부전극을 포함하여 구성된다.The phase change memory device according to the present invention is formed in an active region of a semiconductor substrate, and has a U-shaped gate electrode having a head for applying power to the gate electrode at one end thereof, and an active region formed outside the gate electrode. A source formed in the active region of the drain and gate electrode, a respective bit line contact connected to the drain and the source, a respective bit line connected to the bit line contact, and a lower electrode formed at a bit line portion corresponding to the source. And a lower electrode, a phase change layer pattern, and an upper electrode connected to the lower electrode contact.

따라서, 본 발명은 게이트전극을 "U"자 형태로 형성함으로써, "U"자 형태의 게이트 전극 내부에 형성된 소오스와 연결되는 비트라인 콘택 갯수를 게이트전극 외곽에 형성된 드레인에 연결되는 비트라인 콘택 갯수에 비해 상대적으로 적게 형성할 수 있다. 또한, 본 발명은 소오스와 연결되는 비트라인의 길이도 게이트 폭만큼의 길이로 줄일 수 있어 상변화 물질의 상변화를 위한 전류량을 균일하게 할 수 있다. Accordingly, the present invention forms the gate electrode in a “U” shape, so that the number of bit line contacts connected to the source formed inside the “U” shaped gate electrode is connected to the drain formed outside the gate electrode. It can be formed relatively less than. In addition, the present invention can also reduce the length of the bit line connected to the source to the length of the gate width to uniform the amount of current for the phase change of the phase change material.

Description

상변화 기억 소자 및 그 제조방법{PHASE-CHANGE RANDOM ACCESS MEMORY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}Phase change memory device and its manufacturing method {PHASE-CHANGE RANDOM ACCESS MEMORY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

도 1은 상변화 기억 소자를 프로그램 및 소거시키는 방법을 설명하기 위한 그래프.1 is a graph for explaining a method of programming and erasing a phase change memory device.

도 2는 본 발명에 따른 상변화 기억 소자를 설명하기 위한 평면도. 2 is a plan view for explaining a phase change memory device according to the present invention;

도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 상변화 기억 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 평면도.3A to 3F are plan views of processes for explaining a method of manufacturing a phase change memory device according to the present invention.

본 발명은 반도체 기억 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 게이트전극을 "U"자 형태로 제작하여, 소오스와 연결되는 비트라인 콘택 갯수를 드레인에 연결되는 비트라인 콘택 갯수에 비해 줄이고, 소오스와 연결되는 비트라인의 길이도 줄여 상변화 물질의 상변화를 위한 전류량을 균일하게 할 수 있는 상변화 기억 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor memory device, and more particularly, to fabricate a gate electrode in a “U” shape, thereby reducing the number of bit line contacts connected to the source compared to the number of bit line contacts connected to the drain. In addition, the present invention relates to a phase change memory device capable of reducing the length of a bit line connected to a source and making the amount of current for phase change of a phase change material uniform, and a manufacturing method thereof.

반도체 기억 소자는 디램(Dynamic Random Access Memory : DRAM) 및 에스램(Static Random Access Memory : SRAM)과 같이 시간이 지남에 따라 데이터를 잃어버리는 휘발성이면서 데이터의 입ㆍ출력이 빠른 램(RAM) 제품과, 한번 데이터를 입력하면 그 상태를 유지할 수 있지만 데이터의 입ㆍ출력이 느린 롬(Read Only Memory : ROM) 제품으로 크게 구분할 수 있다. 이와 같은 전형적인 기억 소자들은 저장된 전하 유무에 따라 논리 '0' 또는 논리 '1'을 나타낸다. Semiconductor memory devices, such as DRAM (Dynamic Random Access Memory) and SRAM (Static Random Access Memory (SRAM)), are volatile and fast data input / output (RAM) products that lose data over time. If you input data once, you can maintain the status, but it can be classified into ROM products that have slow input / output data. Such typical memory elements represent logic '0' or logic '1' depending on the stored charge.

여기서, 휘발성 기억 소자인 디램(DRAM)은 주기적인 리프레쉬(Refresh) 동작이 필요하기 때문에 높은 전하저장 능력이 요구되며, 이로 인해 캐패시터(Capacitor) 전극의 표면적을 증가시키기 위해 많은 노력이 시도되고 있다. 하지만 캐패시터 전극의 표면적 증가는 디램 소자의 집적도 증가를 어렵게 한다. Here, the DRAM, which is a volatile memory device, requires high charge storage capability because periodic refresh operation is required, and thus many efforts have been made to increase the surface area of a capacitor electrode. However, increasing the surface area of the capacitor electrode makes it difficult to increase the integration of the DRAM device.

한편, 불휘발성 메모리 장치는 거의 무기한의 축적용량을 갖는데, EEPROM(Elecrtically Erasable and Programmable ROM)과 같이 전기적으로 입ㆍ출력이 가능한 플래쉬 기억(Flash Memory) 소자에 대한 수요가 늘고 있다.On the other hand, nonvolatile memory devices have almost indefinite storage capacities, and there is an increasing demand for flash memory devices that are electrically input and output such as EEPROM (Elecrtically Erasable and Programmable ROM).

이러한 플래쉬 기억 셀은 일반적으로 실리콘 기판 상에 형성된 플로팅 게이트(Floating Gate)를 구비하는 수직 적층형 게이트 구조를 갖는다. 다층 게이트 구조는 전형적으로 하나 이상의 터널 산화막 또는 유전막과, 상기 플로팅 게이트의 상부 또는 주변에 형성된 컨트롤 게이트(Control Gate)를 포함하며, 상기 플래쉬 기억 셀의 데이타를 기입 또는 소거하는 원리는 상기 터널 산화막을 통하여 전하들을 터널링(Tunneling)시키는 방법을 사용한다. 이때, 전원 전압에 비하여 높은 동작 전압이 요구된다. 이로 인하여, 상기 플래쉬 기억 소자들은 기입 및 소거 동작에 필요한 전압을 형성하기 위하여 승압 회로가 요구된다. Such flash memory cells generally have a vertically stacked gate structure having a floating gate formed on a silicon substrate. The multilayer gate structure typically includes one or more tunnel oxide or dielectric layers and a control gate formed on or around the floating gate, wherein the principle of writing or erasing data in the flash memory cell is based on the tunnel oxide layer. A method of tunneling charges is used. At this time, a higher operating voltage than the power supply voltage is required. As a result, the flash memory elements require a boosting circuit to form a voltage necessary for writing and erasing operations.                         

따라서, 비휘발성 특성 및 임의 접근이 가능하고, 소자의 집적도도 증가시키면서 구조가 간단한 새로운 기억 소자를 개발하기 위한 많은 노력이 있었으며, 이에 따라 나타난 대표적인 것이 상변화 기억 소자(Phase-Change Random Access Memory ; PRAM)이다. Therefore, many efforts have been made to develop a new memory device having a non-volatile characteristic and a random access, and having a simple structure while increasing the degree of integration of the device. As a representative example, phase-change random access memory; PRAM).

상변화 기억 소자는 상변화막으로서 칼코게나이드(Chalcogenide)막을 널리 사용한다. 이때, 상기 칼코게나이드막은 게르마늄(Ge), 스티비움(Sb) 및 텔루리움(Te)을 함유하는 화합물막(이하, 'GST막' 이라 함)으로서, 상기 GST막은 제공되는 전류, 즉, 주울 열(Joule Heat)에 따라서 비정질(Amorphouse) 상태와 결정질(Crystalline) 상태 사이에서 가역적인 상변화(Phase Change)를 일으킨다. The phase change memory device widely uses a chalcogenide film as a phase change film. In this case, the chalcogenide film is a compound film containing germanium (Ge), stevidium (Sb), and tellurium (Te) (hereinafter referred to as a 'GST film'), wherein the GST film is provided with a current, that is, Joule According to Joule Heat, a reversible phase change occurs between the amorphous state and the crystalline state.

도 1은 상변화 기억 소자를 프로그램 및 소거시키는 방법을 설명하기 위한 그래프로서, 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 상변화막에 가해지는 온도를 나타낸다. 1 is a graph for explaining a method of programming and erasing a phase change memory device, in which the horizontal axis represents time and the vertical axis represents temperature applied to the phase change film.

도 1에 도시된 바와 같이, 상변화막을 용융온도(Melting Temperature; Tm)보다 높은 온도에서 짧은시간(제1동작구간; t1) 동안 가열한 후에 빠른 속도로 냉각시키면(Quenching) 상변화막은 비정질 상태(Amorphous State)로 변한다(곡선 'A' 참조). 이에 반하여, 상기 상변화막을 용융온도(Tm)보다 낮고 결정화 온도(Crystallization Temperature; Tc) 보다 높은 온도에서 제1동작구간(t1) 보다 긴시간(제2동작구간; t2) 동안 가열한 후에 냉각시키면, 상변화막은 결정 상태(Crystalline State)로 변한다(곡선 'B' 참조). As shown in FIG. 1, when the phase change film is heated at a temperature higher than the melting temperature (Tm) for a short time (first operating period; t 1 ) and then cooled rapidly (Quenching), the phase change film is amorphous. Change to Amorphous State (see curve 'A'). On the contrary, the phase change film is heated at a temperature lower than the melting temperature Tm and higher than the crystallization temperature Tc for a longer time than the first operating period t 1 (second operating period t 2 ). Upon cooling, the phase change film changes to Crystalline State (see curve 'B').

여기서, 비정질 상태를 갖는 상변화막의 비저항(Resistivity)은 결정질 상태를 갖는 상변화막의 비저항보다 높다. 따라서, 읽기 모드에서 상기 상변화막을 통하여 흐르는 전류를 감지(Detection)함으로써, 상기 상변화 기억 셀에 저장된 정보가 논리 '1'인지 또는 논리 '0'인지를 판별할 수 있다. Here, the resistivity of the phase change film having an amorphous state is higher than that of the phase change film having a crystalline state. Accordingly, by detecting the current flowing through the phase change layer in the read mode, it is possible to determine whether the information stored in the phase change memory cell is logic '1' or logic '0'.

상술한 바와 같이 상변화막의 상변화를 위해서는 주울 열(Joule Heat)이 필요하다. 통상적인 상변화 기억 소자에 있어서, 상변화막과 접촉하는 면적을 통해 높은 밀도의 전류를 흘려보내면, 상변화막 접촉면의 결정 상태가 변하며, 상기 접촉면이 작으면 작을 수록 상변화 물질의 상태를 변화시키는데 필요한 전류 밀도는 작아진다. 이때, 상변화막의 상변화를 위해서는 1mA이상의 전류가 필요로 하는데, 0.18㎛ CMOS를 이용하는 트랜지스터의 경우에 게이트전극의 폭(width)이 1㎛ 이상 되어야 하므로 게이트전극의 폭에 의한 셀 크기 문제점이 있다. As described above, Joule heat is required for the phase change of the phase change film. In a conventional phase change memory device, when a high density current flows through an area in contact with a phase change film, the crystal state of the phase change film contact surface changes, and the smaller the contact surface, the smaller the state of phase change material changes. The current density required to make it smaller. At this time, a current of 1 mA or more is required for the phase change of the phase change film. In the case of a transistor using 0.18 μm CMOS, the gate electrode width must be 1 μm or more, so there is a problem of cell size due to the width of the gate electrode. .

또한, 드레인 및 GST셀이 형성되는 소오스에 동일한 갯수의 비트라인 콘택을 형성하여야 하므로 기판이 손실되는 문제가 있고, 소오스와 연결되는 비트라인 콘택들을 연결하기 위한 비트라인의 길이도 게이트전극의 폭만큼 길게 형성해야 하는 문제점도 있다. In addition, since the same number of bit line contacts must be formed in the source where the drain and the GST cell are formed, there is a problem in that the substrate is lost, and the length of the bit line for connecting the bit line contacts connected to the source is equal to the width of the gate electrode. There is also a problem that must be formed long.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 게이트전극을 "U"자 형태로 형성함으로써, 소오스와 연결되는 비트라인 콘택 갯수를 드레인에 연결되는 비트라인 콘택 갯수에 비해 줄일 수 있고, 또한 소오스와 연결되는 비트라인의 길이도 줄여 상변화 물질의 상변화를 위한 전류량을 균일하게 할 수 있는 상변화 기억 소자 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and by forming the gate electrode in a "U" shape, the number of bit line contacts connected to the source can be reduced compared to the number of bit line contacts connected to the drain. It is also an object of the present invention to provide a phase change memory device capable of reducing the length of a bit line connected to a source to make a current amount uniform for phase change of a phase change material, and a manufacturing method thereof.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 상변화 기억 소자는 반도체기판의 액티브영역에 형성되며, 일단에 상기 게이트전극에 파워를 인가하기 위한 헤드가 구비된 "U"자형 게이트전극과, 게이트전극의 외곽 액티브영역에 형성된 드레인 및 게이트전극의 내부 액티브영역에 형성된 소오스와, 드레인 및 상기 소오스에 연결되는 각각의 비트라인 콘택과, 비트라인 콘택에 연결되는 각각의 비트라인과, 소오스와 대응되는 비트라인 부위에 형성된 하부전극 콘택과, 하부전극 콘택에 연결되는 각각의 하부전극, 상변화막 패턴 및 상부전극을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The phase change memory device of the present invention for achieving the above object is formed in the active region of the semiconductor substrate, the "U" shaped gate electrode having a head for applying power to the gate electrode at one end, the gate electrode A source formed in the drain and the inner active region of the gate electrode formed at an outer active region of the respective regions; a bit line contact connected to the drain and the source; And a lower electrode contact formed at a line portion, and each lower electrode, a phase change film pattern, and an upper electrode connected to the lower electrode contact.

상기 액티브영역은 직사각 형태이다.The active region has a rectangular shape.

상기 게이트전극은 다결정실리콘 및 금속계열 중 어느 하나를 이용한다.The gate electrode uses any one of polycrystalline silicon and metal series.

상기 드레인에 연결되는 비트라인 콘택의 갯수는 상기 소오스에 연결되는 비트라인 콘택보다 같거나 크다.The number of bit line contacts connected to the drain is equal to or greater than the bit line contacts connected to the source.

상기 상변화막 패턴은 GeSb2Te4막 및 Ge2Sb2Te5막 중 어느 하나를 이용한다.The phase change film pattern may use any one of a GeSb2Te4 film and a Ge2Sb2Te5 film.

한편, 본 발명에 따른 본 발명의 상변화 기억 소자의 제조방법은 반도체기판의 액티브영역에 "U"자형 게이트전극을 형성하는 단계와, 게이트전극의 외곽 액티브영역에는 드레인을, 상기 게이트전극의 내부액티브영역에는 소오스를 각각 형성하는 단계와, 드레인 및 상기 소오스에 연결되도록 각각의 비트라인 콘택을 형성하는 단계와, 비트라인 콘택에 연결되도록 각각의 비트라인을 형성하는 단계와, 소오 스와 대응되는 비트라인 부위에 하부전극 콘택을 형성하는 단계와, 하부전극 콘택에 연결되도록 하부전극, 상변화막 패턴 및 상부전극을 차례로 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.On the other hand, the method of manufacturing a phase change memory device according to the present invention comprises the steps of forming a "U" shaped gate electrode in the active region of the semiconductor substrate, a drain in the outer active region of the gate electrode, the inside of the gate electrode Forming respective sources in the active region, forming respective bit line contacts to be connected to the drain and the source, forming respective bit lines to be connected to the bit line contacts, and bits corresponding to the source. Forming a lower electrode contact in a line portion, and sequentially forming a lower electrode, a phase change film pattern, and an upper electrode to be connected to the lower electrode contact.

상기 액티브영역은 로코스 및 샬로우 트렌치 공정 중 어느 하나를 이용하여 직사각 형태로 패터닝한다.The active region is patterned in a rectangular shape using any one of a locos and a shallow trench process.

상기 게이트전극은 다결정실리콘 및 금속계열 중 어느 하나를 이용한다.The gate electrode uses any one of polycrystalline silicon and metal series.

상기 게이트전극은 일단에 상기 게이트전극에 파워를 인가하기 위한 헤드를 형성한다.The gate electrode at one end forms a head for applying power to the gate electrode.

상기 소오스 및 드레인은 게이트전극을 마스크로 하여 상기 액티브영역에 N타입 및 P타입 중 어느 하나의 이온을 주입하여 형성한다. 여기서, 상기 N타입 이온으로는 P 및 As 중 어느 하나를 이용하며, P타입 이온으로는 B 및 BF2 중 어느 하나를 이용한다.The source and drain are formed by implanting any one of an N type and a P type into the active region using a gate electrode as a mask. Here, one of P and As is used as the N-type ion, and one of B and BF 2 is used as the P-type ion.

상기 드레인에 연결되는 비트라인 콘택의 갯수는 상기 소오스에 연결되는 비트라인 콘택보다 같거나 크게 제작한다.The number of bit line contacts connected to the drain is equal to or larger than the bit line contacts connected to the source.

상기 비트라인 콘택은 상기 소오스와 상기 드레인에 동시에 형성한다.The bit line contacts are simultaneously formed in the source and the drain.

상기 비트라인 콘택은 다결정실리콘 및 금속계열 중 어느 하나를 이용한다.The bit line contact may use any one of polycrystalline silicon and metal series.

본 발명에 따르면, 게이트전극을 "U"자 형태로 형성함으로써, 소오스와 연결되는 비트라인 콘택 갯수를 드레인에 연결되는 비트라인 콘택 갯수에 비해 줄일 수 있으며, 또한, 소오스와 연결되는 비트라인의 길이도 게이트 폭만큼의 길이로 줄일 수 있어 상변화 물질의 상변화를 위한 전류량을 균일하게 할 수 있다. According to the present invention, by forming the gate electrode in a “U” shape, the number of bit line contacts connected to the source can be reduced compared to the number of bit line contacts connected to the drain, and the length of the bit line connected to the source is reduced. Since the length can be reduced to the length of the gate width, the amount of current for the phase change of the phase change material can be made uniform.

(실시예)(Example)

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 상변화 기억 소자를 설명하기 위한 평면도이다.2 is a plan view illustrating a phase change memory device according to the present invention.

본 발명에 따른 상변화 기억 소자는, 도 2에 도시된 바와 같이, 반도체기판(미도시)의 액티브영역(100)에 형성되며, 일단에 상기 게이트전극에 파워를 인가하기 위한 헤드(head)(C)가 구비된 "U"자형 게이트전극(102)과, 게이트전극(102)의 외곽 액티브영역에 형성된 드레인(미도시) 및 게이트전극(102)의 내부 액티브영역에 형성된 소오스(미도시)와, 드레인 및 상기 소오스에 연결되는 각각의 비트라인 콘택(미도시)과, 비트라인 콘택에 연결되는 각각의 비트라인(104)(106)과, 소오스와 대응되는 비트라인 부위(106)에 형성된 하부전극 콘택(미도시)과, 하부전극 콘택에 연결되는 각각의 하부전극(미도시), 상변화막 패턴(미도시) 및 상부전극(108)을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 액티브영역(100)은 직사각 형태를 가진다.As shown in FIG. 2, the phase change memory device according to the present invention is formed in the active region 100 of a semiconductor substrate (not shown), and has a head (1) for applying power to the gate electrode at one end thereof. A U-shaped gate electrode 102 provided with C), a drain (not shown) formed in the active region outside the gate electrode 102, and a source (not shown) formed in the internal active region of the gate electrode 102; A drain formed in each bit line contact (not shown) connected to the drain and the source, each bit line 104 and 106 connected to the bit line contact, and a bit line portion 106 corresponding to the source. And an electrode contact (not shown), a lower electrode (not shown) connected to the lower electrode contact, a phase change film pattern (not shown), and an upper electrode 108. In this case, the active region 100 has a rectangular shape.

도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 상변화 기억 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 평면도이다.3A to 3F are plan views for each process for explaining a method of manufacturing a phase change memory device according to the present invention.

상기 구성을 가진 본 발명에 따른 상변화 기억 소자의 제조방법은, 도 3a에 도시된 바와 같이, 반도체기판(미도시)에 로코스(LOCOS) 또는 샬로 트렌치(shallow trench) 중 어느 하나의 공정을 적용하여 직사각 형태의 액티브영역(100)을 형성한다. According to the method of manufacturing a phase change memory device having the above structure, as shown in FIG. 3A, a process of any one of a LOCOS or a shallow trench is performed on a semiconductor substrate (not shown). It is applied to form a rectangular active region 100.                     

이어, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 액티브영역(100) 위에 다결정실리콘 또는 금속재질의 막을 증착 및 패터닝하여 "U"자 형태의 게이트전극(102)을 형성한다. 이때, 상기 게이트전극(102)의 일단에는 게이트전극(102)에 파워를 인가하기 위한 헤드를 형성한다. 그리고, 상기 게이트전극((102)을 마스크로 하여 기판 전면에 N타입 및 P타입 중 어느 하나의 이온을 주입하여 소오스(미도시) 및 드레인(미도시)을 형성한다. 이때, 상기 N타입 이온으로는 P 및 As 중 어느 하나를 이용하며, P타입 이온으로는 B 및 BF2 중 어느 하나를 이용한다. 또한, 상기 드레인은 상기 게이트전극의 외곽 액티브영역에 형성되고, 소오스는 상기 게이트전극의 내부 액티브영역에 형성된다. Subsequently, as illustrated in FIG. 3B, a “U” shaped gate electrode 102 is formed by depositing and patterning a polycrystalline silicon or metal film on the active region 100. In this case, a head for applying power to the gate electrode 102 is formed at one end of the gate electrode 102. In addition, one of an N type and a P type ion is implanted into the entire surface of the substrate using the gate electrode 102 as a mask to form a source (not shown) and a drain (not shown). One of P and As is used, and one of B and BF 2 is used as the P-type ion, and the drain is formed in the outer active region of the gate electrode, and the source is formed inside the gate electrode. It is formed in the active region.

그런 다음, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 소오스 및 드레인을 포함한 기판 전면에 제 1도전막을 형성하고 나서, 상기 제 1도전막을 식각하여 드레인 및 상기 소오스에 연결되는 각각의 비트라인 콘택(103)을 형성한다. 이때, 상기 비트라인 콘택(103)은 소오스 및 드레인에 동시에 형성한다. 또한, 상기 게이트전극을 "U"자 형태로 제작함으로써, 드레인에 연결되는 비트라인 콘택은 상기 소오스에 연결되는 비트라인 콘택 갯수와 비교하여 같거나 많게 제작된다. 한편, 본 발명에서는 일체의 절연막 형성공정에 대해서는 생략하기로 한다.Then, as shown in FIG. 3C, after forming a first conductive film on the entire surface of the substrate including the source and drain, each of the bit line contacts 103 connected to the drain and the source by etching the first conductive film. To form. In this case, the bit line contact 103 is simultaneously formed on the source and the drain. In addition, by manufacturing the gate electrode in a “U” shape, the bit line contacts connected to the drain are made the same or more than the number of bit line contacts connected to the source. In the present invention, an integral insulating film forming step will be omitted.

이후, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 비트라인 콘택을 포함한 기판 전면에 제 2도전막을 형성하고 나서, 상기 제 2도전막을 식각하여 상기 비트라인 콘택에 연결되는 비트라인(104)(106)을 형성한다. 이때, 도면부호 106은 소오스와 연결된 비트라인을 나타낸 것으로서, 소오스들끼리 연결하는 비트라인 버퍼층이라 하기도 한다. 또한, 도면부호 104는 드레인과 연결된 비트라인을 나타낸 것으로서, 증폭기(sense amplifier)에 연결된다. Thereafter, as shown in FIG. 3D, after forming the second conductive film on the entire surface of the substrate including the bit line contact, the second conductive film is etched to connect the bit lines 104 and 106 to the bit line contacts. Form. In this case, reference numeral 106 denotes a bit line connected to the source and may also be referred to as a bit line buffer layer connecting the sources. In addition, reference numeral 104 denotes a bit line connected to a drain and is connected to a sense amplifier.

이어, 도 3e에 도시된 바와 같이, 상기 결과물 위에 제 3도전막을 형성하고 나서, 상기 제 3도전막을 식각하여 상기 소오스와 대응되는 비트라인 부위(106)에 하부전극 콘택(107)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 3E, after forming a third conductive film on the resultant, the third conductive film is etched to form a lower electrode contact 107 at a bit line portion 106 corresponding to the source.

그런 다음, 도 3f에 도시된 바와 같이, 상기 하부전극 콘택(107)을 포함한 기판 위에 GST막(미도시) 및 제 4도전막(미도시)을 차례로 형성한 다음, 상기 제 4도전막 및 GST막을 패터닝하여 하부전극 콘택(107)과 연결되는 각각의 상변화막 패턴(미도시) 및 상부전극(108)을 차례로 형성한다. 이때, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4도전막으로는 다결정실리콘 및 금속계열 중 어느 하나를 이용한다. 또한, 상기 상변화막 재질로는 GeSb2Te4막 및 Ge2Sb2Te5막 중 어느 하나를 이용한다.3F, a GST film (not shown) and a fourth conductive film (not shown) are sequentially formed on the substrate including the lower electrode contact 107, and then the fourth conductive film and the GST are formed. The film is patterned to form a phase change film pattern (not shown) and an upper electrode 108 which are connected to the lower electrode contact 107 in turn. In this case, any one of polysilicon and metal series is used as the first, second, third and fourth conductive films. In addition, any one of the GeSb2Te4 film and the Ge2Sb2Te5 film may be used as the phase change film material.

이상에서와 같이, 본 발명은 게이트전극을 "U"자 형태로 형성함으로써, "U"자 형태의 게이트 전극 내부에 형성된 소오스와 연결되는 비트라인 콘택 갯수를 게이트전극 외곽에 형성된 드레인에 연결되는 비트라인 콘택 갯수에 비해 상대적으로 적게 형성할 수 있다. 또한, 본 발명은 소오스와 연결되는 비트라인의 길이도 게이트 폭만큼의 길이로 줄일 수 있어 상변화 물질의 상변화를 위한 전류량을 균일하게 할 수 있다. As described above, the present invention forms a gate electrode in a “U” shape, such that the number of bit line contacts connected to a source formed inside the “U” shaped gate electrode is connected to a drain formed outside the gate electrode. It can be formed relatively less than the number of line contacts. In addition, the present invention can also reduce the length of the bit line connected to the source to the length of the gate width to uniform the amount of current for the phase change of the phase change material.

Claims (15)

반도체기판의 액티브영역에 형성되며, 일단에 상기 게이트전극에 파워를 인가하기 위한 헤드가 구비된 "U"자형 게이트전극과, A “U” shaped gate electrode formed in the active region of the semiconductor substrate and having a head for applying power to the gate electrode at one end thereof; 상기 게이트전극의 외곽 액티브영역에 형성된 드레인과, 상기 게이트전극의 내부 액티브영역에 형성된 소오스와, A drain formed in the outer active region of the gate electrode, a source formed in the inner active region of the gate electrode, 상기 드레인 및 상기 소오스에 연결되는 각각의 비트라인 콘택과,Each bit line contact connected to the drain and the source; 상기 비트라인 콘택에 연결되는 각각의 비트라인과,Each bit line connected to the bit line contact; 상기 소오스와 대응되는 비트라인 부위에 형성된 하부전극 콘택과,A lower electrode contact formed at a bit line corresponding to the source; 상기 하부전극 콘택에 연결되는 각각의 하부전극, 상변화막 패턴 및 상부전극을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 상변화 기억 소자.And a lower electrode, a phase change layer pattern, and an upper electrode connected to the lower electrode contacts. 제 1항에 있어서, 상기 액티브영역은 직사각 형태인 것을 특징으로 하는 상변화 기억 소자.The phase change memory device as claimed in claim 1, wherein the active region has a rectangular shape. 제 1항에 있어서, 상기 게이트전극은 다결정실리콘 및 금속계열 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 상변화 기억 소자.The phase change memory device as claimed in claim 1, wherein the gate electrode uses any one of polycrystalline silicon and metal series. 제 1항에 있어서, 상기 드레인에 연결되는 비트라인 콘택의 갯수는 상기 소오스에 연결되는 비트라인 콘택보다 같거나 큰 것을 특징으로 하는 상변화 기억 소 자. The phase change memory device of claim 1, wherein the number of bit line contacts connected to the drain is equal to or larger than the bit line contacts connected to the source. 제 1항에 있어서, 상기 상변화막 패턴은 GeSb2Te4막 및 Ge2Sb2Te5막 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 상변화 기억 소자.The phase change memory device as claimed in claim 1, wherein the phase change film pattern is one of a GeSb2Te4 film and a Ge2Sb2Te5 film. 반도체기판의 액티브영역에 "U"자형 게이트전극을 형성하는 단계와,Forming a “U” shaped gate electrode in an active region of the semiconductor substrate, 상기 게이트전극의 외곽 액티브영역에는 드레인을, 상기 게이트전극의 내부액티브영역에는 소오스를 각각 형성하는 단계와,Forming a drain in the outer active region of the gate electrode and a source in the inner active region of the gate electrode; 상기 드레인 및 상기 소오스에 연결되도록 각각의 비트라인 콘택을 형성하는 단계와,Forming respective bitline contacts to be connected to the drain and the source; 상기 비트라인 콘택에 연결되도록 각각의 비트라인을 형성하는 단계와,Forming each bit line to be connected to the bit line contact; 상기 소오스와 대응되는 비트라인 부위에 하부전극 콘택을 형성하는 단계와, Forming a lower electrode contact at a bit line corresponding to the source; 상기 하부전극 콘택에 연결되도록 하부전극, 상변화막 패턴 및 상부전극을 차례로 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 상변화 기억 소자의 제조방법.And sequentially forming a lower electrode, a phase change layer pattern, and an upper electrode to be connected to the lower electrode contact. 제 6항에 있어서, 상기 액티브영역은 로코스 및 샬로우 트렌치 공정 중 어느 하나를 이용하여 직사각 형태로 패터닝하는 것을 특징으로 하는 상변화 기억 소자의 제조방법.7. The method of claim 6, wherein the active region is patterned in a rectangular shape using any one of a locos and a shallow trench process. 제 6항에 있어서, 상기 게이트전극은 다결정실리콘 및 금속계열 중 어느 하 나를 이용하는 것을 특징으로 하는 상변화 기억 소자의 제조방법.The method of manufacturing a phase change memory device according to claim 6, wherein the gate electrode uses any one of polycrystalline silicon and metal series. 제 6항에 있어서, 상기 게이트전극은 일단에 상기 게이트전극에 파워를 인가하기 위한 헤드를 형성하는 것을 특징으로 하는 상변화 기억 소자의 제조방법.7. The method of claim 6, wherein the gate electrode has a head for applying power to the gate electrode at one end thereof. 제 6항에 있어서, 상기 소오스 및 드레인은 게이트전극을 마스크로 하여 상기 액티브영역에 N타입 및 P타입 중 어느 하나의 이온을 주입하여 형성하는 것을 특징으로 하는 상변화 기억 소자의 제조방법.The method of claim 6, wherein the source and the drain are formed by implanting any one of an N type and a P type into the active region using a gate electrode as a mask. 제 10항에 있어서, 상기 N타입 이온으로는 P 및 As 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 상변화 기억 소자의 제조방법.The method of manufacturing a phase change memory device according to claim 10, wherein any one of P and As is used as the N-type ion. 제 10항에 있어서, 상기 P타입 이온으로는 B 및 BF2 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 상변화 기억 소자의 제조방법.The method of manufacturing a phase change memory device according to claim 10, wherein any one of B and BF 2 is used as said P-type ion. 제 6항에 있어서, 상기 드레인에 연결되는 비트라인 콘택의 갯수는 상기 소오스에 연결되는 비트라인 콘택보다 같거나 크게 제작하는 것을 특징으로 하는 상변화 기억 소자의 제조방법. 7. The method of claim 6, wherein the number of bit line contacts connected to the drain is equal to or larger than the bit line contacts connected to the source. 제 6항에 있어서, 상기 비트라인 콘택은 상기 소오스와 상기 드레인에 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 상변화 기억 소자의 제조방법. The method of claim 6, wherein the bit line contact is simultaneously formed in the source and the drain. 제 6항에 있어서, 상기 비트라인 콘택은 다결정실리콘 및 금속계열 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 상변화 기억 소자의 제조방법.7. The method of claim 6, wherein the bit line contact is made of one of polysilicon and a metal series.
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