KR20060075423A - 상변환 기억 소자 - Google Patents
상변환 기억 소자 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20060075423A KR20060075423A KR1020040114207A KR20040114207A KR20060075423A KR 20060075423 A KR20060075423 A KR 20060075423A KR 1020040114207 A KR1020040114207 A KR 1020040114207A KR 20040114207 A KR20040114207 A KR 20040114207A KR 20060075423 A KR20060075423 A KR 20060075423A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- word line
- phase change
- film
- substrate
- memory device
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 150000004770 chalcogenides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/20—Multistable switching devices, e.g. memristors
- H10N70/231—Multistable switching devices, e.g. memristors based on solid-state phase change, e.g. between amorphous and crystalline phases, Ovshinsky effect
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/011—Manufacture or treatment of multistable switching devices
- H10N70/061—Shaping switching materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
- H10N70/821—Device geometry
- H10N70/826—Device geometry adapted for essentially vertical current flow, e.g. sandwich or pillar type devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
본 발명은 트랜지스터의 전류 구동성 특성을 향상시킬 수 있는 상변환 기억 소자를 개시한다. 개시된 본 발명은, 소자간 격리를 위해 소자분리막을 구비한 반도체 기판; 상기 소자분리막을 제외한 나머지 영역에 형성된 액티브 영역; 상기 액티브 영역을 포함한 기판 결과물 상에 형성된 워드라인; 상기 워드라인 양측 기판 내에 형성된 소오스/드레인 영역; 상기 워드라인을 포함한 기판 결과물 상에 형성된 층간절연막; 상기 층간 절연막 내에 소오스/드레인 영역과 전기적으로 연결되도록 형성된 콘택플러그; 상기 콘택플러그를 포함한 기판 결과물 상에 형성된 상변환막; 및 상기 상변환막 상에 형성된 상부전극을 포함하는 상변환 기억 소자에 있어서, 상기 워드라인은 트랜지스터의 전류 구동성 특성을 향상시키기 위해 액티브 영역에서는 워드라인의 폭이 좁게 형성되며, 나머지 영역에서는 워드라인의 폭이 넓게 형성된다.
Description
도 1은 종래 상변환 기억 소자를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상변환 기억 소자를 설명하기 위한 평면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상변환 기억 소자를 설명하기 위한 평면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
21 : 반도체 기판 22 : 소자분리막
23 : 액티브 영역 24 : 워드라인
본 발명은 상변환 기억 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 트랜지스터의 전류 구동성 특성을 향상시킬 수 있는 상변환 기억 소자에 관한 것이다.
일반적으로 기억 소자는 전원이 차단되면 입력된 정보를 잃어버리는 휘발성의 램(Random Access Memory : RAM) 소자와, 전원이 차단되더라도 입력된 정보의 저장 상태를 계속해서 유지하는 롬(Read Only Memory : ROM) 소자로 크게 구분된다. 상기 휘발성의 램 소자로는 디램(DRAM) 및 에스램(SRAM)을 들 수 있으며, 상기 비휘발성의 롬 소자로는 EEPROM(Elecrtically Erasable and Programmable ROM)과 같은 플래쉬 기억(Flash Memory) 소자를 들 수 있다.
그런데, 상기 디램은 잘 알려진 바와 같이 매우 우수한 기억 소자임에도 불구하고 주기적인 리프레쉬 동작을 위해 높은 전하저장 능력이 요구되고, 이를위해, 전극 표면적을 증가시켜야만 하므로 고집적화에 어려움을 갖게 되었다. 또한, 상기 플래쉬 기억 소자는 두 개의 게이트가 적층된 구조를 갖는 것과 관련해서 전원전압에 비하여 높은 동작전압이 요구되고, 이에따라, 쓰기 및 소거 동작에 필요한 전압을 형성하기 위해 별도의 승압 회로를 필요로 하므로 고집적화에 어려움이 있다.
이에, 비휘발성 기억 소자의 특성을 가지면서 고집적화를 이룰 수 있고, 또한, 구조가 단순한 새로운 기억 소자를 개발하기 위한 많은 연구들이 진행되어 왔으며, 그 한 예로 상변환 기억 소자(Phase Change RAM)가 제안되었다.
이러한 상변환 기억 소자는 하부전극과 상부전극 사이의 전류 흐름을 통해서 상기 전극들 사이에 개재된 상변환막이 결정 상태에서 비정질 상태로 상변화가 일어나는 것으로부터 결정질과 비정질에 따른 저항 차이를 이용하여 셀에 저장된 정보를 판별하는 기억 소자이다.
다시말해, 상변환 기억 소자는 상변환막으로 칼코제나이드(Chalcogenide)막을 이용하는데, 이러한 칼코제나이드막은 게르마늄(Ge), 스티비움(Sb) 및 텔루리움 (Te)로 이루어진 화합물막(이하, GST막)으로서, 인가된 전류, 즉, 주울 열(Joule Heat)에 의해 비정질(Amorphouse) 상태와 결정질(Crystalline) 상태 사이에서 상변화가 일어나며, 이때, 비정질 상태를 갖는 상변환막의 비저항이 결정질 상태를 갖 는 상변환막의 비저항 보다 높다는 것으로부터, 읽기 모드에서 상변환막을 통하여 흐르는 전류를 감지하여 상변환 기억 셀에 저장된 정보가 논리 '1'인지 또는 논리 '0'인지를 판별하게 된다.
도 1은 종래 상변환 기억 소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 상변환 기억 소자는 하부전극(3)을 포함하는 반도체 기판(1) 상에 층간절연막(5)을 형성한다. 그 다음, 상기 층간 절연막(5)을 식각하여 소오스 영역들과 전기적으로 연결되는 콘택플러그(7)를 형성한 후에 콘택플러그(7)를 포함한 기판 결과물 상에 상변환막(9)을 형성한다. 이어서, 상기 상변환막(9) 상에 상부전극(11)을 형성한다.
상기 상변환 기억 셀을 프로그램하기 위해 전압을 인가하면, 상기 상변환막(9)과 콘택플러그(7) 사이의 계면에서 열이 발생하여 상변환막의 일부분(9a)이 비정질 상태로 변한다. 상기 상변환막(9)과 콘택플러그(7)의 가장자리(C)의 열은 주변의 층간절연막(7)으로 확산되어 상태변화에 필요한 온도가 되지 않을 수 있다. 이로 인해, 상기 상변환막을 비정질화시킬때 상기 가장자리의 상변환막(9)이 비정질화되지 않은 비정상적 영역이 생성될 수 있다.
한편, 상변환 메모리 소자에 있어서는 상변환막의 안정적인 상변화를 위해서 1mA 이상의 전류를 필요로 하게 된다. 이에 따라, 셀 영역에 형성되는 트랜지스터의 전류 구동성(Drivability) 특성이 향상되어야 한다. 그러나, 종래 상변환 기억 소자는 셀 영역에 형성되는 트랜지스터의 전류 구동성 특성이 낮은 문제점을 가지고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 트랜지스터의 전류 구동성 특성을 향상시킬 수 있는 상변환 기억 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 소자간 격리를 위해 소자분리막을 구비한 반도체 기판; 상기 소자분리막을 제외한 나머지 영역에 형성된 액티브 영역; 상기 액티브 영역을 포함한 기판 결과물 상에 형성된 워드라인; 상기 워드라인 양측 기판 내에 형성된 소오스/드레인 영역; 상기 워드라인을 포함한 기판 결과물 상에 형성된 층간절연막; 상기 층간 절연막 내에 소오스/드레인 영역과 전기적으로 연결되도록 형성된 콘택플러그; 상기 콘택플러그를 포함한 기판 결과물 상에 형성된 상변환막; 및 상기 상변환막 상에 형성된 상부전극을 포함하는 상변환 기억 소자에 있어서, 상기 워드라인은 트랜지스터의 전류 구동성 특성을 향상시키기 위해 액티브 영역에서는 워드라인의 폭이 좁게 형성되며, 나머지 영역에서는 워드라인의 폭이 넓게 형성된다.
여기에서, 상기 소자분리막은 I 형태, T 형태 및 Z 형태로 형성된다.
상기 워드라인은 I 형태로 형성된다.
상기 콘택플러그 및 상부전극은 폴리실리콘막 또는 금속막으로 이루어진다.
(실시예)
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상변환 기억 소자를 설명하기 위한 평면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 상변환 기억 소자는 반도체 기판 상에 소자간 격리를 위한 소자분리막(22)이 형성된다. 여기에서, 상기 소자분리막(22)은 I 형태, T 형태 및 Z 형태로 형성될 수 있다. 이때, 상기 소자분리막(22)을 제외한 나머지 영역이 액티브 영역(23)이 된다. 상기 액티브 영역(23)을 포함한 기판 결과물 상에 워드라인(24)이 형성된다. 이때, 상기 워드라인은 폴리실리콘막 또는 금속막으로 형성한다. 여기에서, 트랜지스터의 전류 구동성 특성을 향상시키기 위해 워드라인(24)은 액티브 영역에서는 워드라인의 폭이 좁게 형성되며, 나머지 영역에서는 워드라인의 폭이 넓게 형성된다.
두께가 얇게 형성되며, 나머지 영역에서는 워드라인의 두께가 두껍게 형성된다.
이렇게 기판 상의 액티브 영역에서는 워드라인의 두께가 얇게 형성하고, 나머지 영역에서는 워드라인의 두께를 두껍게 형성하게 되면, 트랜지스터의 전압 강하(voltage drop)를 방지할 수 있어 셀 영역에 형성되는 트랜지스터의 전류 구동성 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 워드라인(24) 양측 기판 내에 소오스/드레인 영역(미도시)이 형성되며, 상기 워드라인(24)을 포함한 기판 결과물 상에 층간절연막(미도시)이 형성되며, 상기 층간절연막 내에 소오스/드레인 영역과 전기적으로 연결되는 콘택플러그(미도 시)가 형성된다. 상기 콘택플러그를 포함한 기판 결과물 상에 상변환막(미도시)이 형성되고, 상기 상변환막 상에 상부전극이 형성된다. 이때, 상기 콘택플러그 및 상부전극은 폴리실리콘막 또는 금속막으로 형성한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상변환 기억 소자를 설명하기 위한 평면도로서, 상기 반도체 기판(31) 상에 소자간 격리를 위한 소자분리막(32)이 형성된다. 이때, 상기 소자분리막(32)을 제외한 나머지 영역이 액티브 영역(33)이 된다. 상기 액티브 영역(33)을 포함한 기판 결과물 상에 워드라인(34)이 형성된다. 이때, 상기 워드라인(34)은 I 형태로 형성되며, 트랜지스터의 전류 구동성 특성을 향상시키기 위해 액티브 영역에서는 워드라인의 두께가 얇게 형성되며, 나머지 영역에서는 워드라인의 두께가 두껍게 형성된다.
이상, 본 발명을 몇 가지 예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상에서 벗어나지 않으면서 많은 수정과 변형을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 상변환 기억 소자는 기판 상의 액티브 영역에서는 워드라인의 폭이 좁게 형성되며, 나머지 영역에서는 워드라인의 폭이 넓게 형성됨으로써 트랜지스터의 전압 강하를 방지할 수 있다. 이로 인해, 셀 영역에 형성되는 트랜지스터의 전류 구동성 특성을 향상시킬 수 있다.
Claims (4)
- 소자간 격리를 위해 소자분리막을 구비한 반도체 기판; 상기 소자분리막을 제외한 나머지 영역에 형성된 액티브 영역; 상기 액티브 영역을 포함한 기판 결과물 상에 형성된 워드라인; 상기 워드라인 양측 기판 내에 형성된 소오스/드레인 영역; 상기 워드라인을 포함한 기판 결과물 상에 형성된 층간절연막; 상기 층간 절연막 내에 소오스/드레인 영역과 전기적으로 연결되도록 형성된 콘택플러그; 상기 콘택플러그를 포함한 기판 결과물 상에 형성된 상변환막; 및 상기 상변환막 상에 형성된 상부전극을 포함하는 상변환 기억 소자에 있어서,상기 워드라인은 트랜지스터의 전류 구동성 특성을 향상시키기 위해 액티브 영역에서는 워드라인의 폭이 좁게 형성되며, 나머지 영역에서는 워드라인의 폭이 넓게 형성된 것을 특징으로 하는 상변환 기억 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 소자분리막은 I 형태, T 형태 및 Z 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 상변환 기억 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 워드라인은 I 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 상변환 기억 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 콘택플러그 및 상부전극은 폴리실리콘막 또는 금속 막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 상변환 기억 소자.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020040114207A KR20060075423A (ko) | 2004-12-28 | 2004-12-28 | 상변환 기억 소자 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020040114207A KR20060075423A (ko) | 2004-12-28 | 2004-12-28 | 상변환 기억 소자 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20060075423A true KR20060075423A (ko) | 2006-07-04 |
Family
ID=37167961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020040114207A KR20060075423A (ko) | 2004-12-28 | 2004-12-28 | 상변환 기억 소자 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20060075423A (ko) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100772116B1 (ko) * | 2006-10-31 | 2007-11-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | 상변환 기억 소자 및 그의 제조방법 |
| KR100790449B1 (ko) * | 2006-10-31 | 2008-01-02 | 주식회사 하이닉스반도체 | 상변환 기억 소자 및 그의 제조방법 |
| KR100929628B1 (ko) * | 2006-11-16 | 2009-12-03 | 주식회사 하이닉스반도체 | 상변환 기억 소자 |
| KR101052869B1 (ko) * | 2008-04-18 | 2011-07-29 | 주식회사 하이닉스반도체 | 상변환 기억 소자 및 그의 제조방법 |
| US8243495B2 (en) | 2008-02-21 | 2012-08-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Phase-change random access memory capable of reducing word line resistance |
-
2004
- 2004-12-28 KR KR1020040114207A patent/KR20060075423A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100772116B1 (ko) * | 2006-10-31 | 2007-11-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | 상변환 기억 소자 및 그의 제조방법 |
| KR100790449B1 (ko) * | 2006-10-31 | 2008-01-02 | 주식회사 하이닉스반도체 | 상변환 기억 소자 및 그의 제조방법 |
| KR100929628B1 (ko) * | 2006-11-16 | 2009-12-03 | 주식회사 하이닉스반도체 | 상변환 기억 소자 |
| US7778059B2 (en) | 2006-11-16 | 2010-08-17 | Hynix Semiconductor Inc. | Phase change memory device having a uniform set and reset current |
| US8243495B2 (en) | 2008-02-21 | 2012-08-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Phase-change random access memory capable of reducing word line resistance |
| KR101052869B1 (ko) * | 2008-04-18 | 2011-07-29 | 주식회사 하이닉스반도체 | 상변환 기억 소자 및 그의 제조방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100668824B1 (ko) | 상변환 기억 소자 및 그 제조방법 | |
| US7671356B2 (en) | Electrically rewritable non-volatile memory element and method of manufacturing the same | |
| KR100650761B1 (ko) | 상변환 기억 소자 및 그의 제조방법 | |
| KR100790449B1 (ko) | 상변환 기억 소자 및 그의 제조방법 | |
| KR101481401B1 (ko) | 비휘발성 기억 장치 | |
| US7541607B2 (en) | Electrically rewritable non-volatile memory element and method of manufacturing the same | |
| KR20040017044A (ko) | 상변환 기억 소자 | |
| JP5634002B2 (ja) | 相変化型不揮発性メモリ及び半導体装置 | |
| KR100980295B1 (ko) | 상변환 기억 소자의 제조방법 | |
| KR100650735B1 (ko) | 상변환 기억 소자 및 그의 제조방법 | |
| KR100929628B1 (ko) | 상변환 기억 소자 | |
| KR20060075423A (ko) | 상변환 기억 소자 | |
| KR100650719B1 (ko) | 상변환 기억 소자 및 그 제조방법 | |
| KR100772116B1 (ko) | 상변환 기억 소자 및 그의 제조방법 | |
| KR100997785B1 (ko) | 상변환 기억 소자 및 그 제조방법 | |
| KR100997783B1 (ko) | 상변환 기억 소자 및 그의 제조방법 | |
| KR20080061015A (ko) | 상변환 기억 소자 및 그의 제조방법 | |
| KR20060070066A (ko) | 상변환 기억 소자 및 그 제조방법 | |
| KR100680976B1 (ko) | 상변환 기억 소자 및 그의 제조방법 | |
| KR101006515B1 (ko) | 상변환 기억 소자 및 그 제조방법 | |
| KR101038312B1 (ko) | 상변환 기억 소자 | |
| KR100728985B1 (ko) | 상변환 기억 소자 및 그의 제조방법 | |
| KR20060001090A (ko) | 상변환 기억 소자 및 그 제조방법 | |
| KR20070069764A (ko) | 상변환 기억 소자 | |
| KR20060001057A (ko) | 상변환 기억 소자 및 그 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |