KR20210026193A - 반도체 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

반도체 소자 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210026193A
KR20210026193A KR1020190106645A KR20190106645A KR20210026193A KR 20210026193 A KR20210026193 A KR 20210026193A KR 1020190106645 A KR1020190106645 A KR 1020190106645A KR 20190106645 A KR20190106645 A KR 20190106645A KR 20210026193 A KR20210026193 A KR 20210026193A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mask
contact
active region
insulating layer
layer
Prior art date
Application number
KR1020190106645A
Other languages
English (en)
Inventor
김효섭
김근남
김동오
김봉수
김은아
윤찬식
이기석
정현옥
한성희
황유상
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020190106645A priority Critical patent/KR20210026193A/ko
Priority to US16/896,470 priority patent/US11088143B2/en
Priority to DE102020116563.3A priority patent/DE102020116563A1/de
Priority to CN202010644166.2A priority patent/CN112447726A/zh
Publication of KR20210026193A publication Critical patent/KR20210026193A/ko
Priority to US17/384,347 priority patent/US11616066B2/en
Priority to US18/123,736 priority patent/US11917815B2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/34—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the transistor being at least partially in a trench in the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76895—Local interconnects; Local pads, as exemplified by patent document EP0896365
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/28008—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/32115—Planarisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76—Making of isolation regions between components
    • H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/7624—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76802—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
    • H01L21/76804—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics by forming tapered via holes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76802—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
    • H01L21/76807—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics for dual damascene structures
    • H01L21/7681—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics for dual damascene structures involving one or more buried masks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76837—Filling up the space between adjacent conductive structures; Gap-filling properties of dielectrics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8232—Field-effect technology
    • H01L21/8234—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/528—Geometry or layout of the interconnection structure
    • H01L23/5283—Cross-sectional geometry
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/01—Manufacture or treatment
    • H10B12/02—Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/05—Making the transistor
    • H10B12/053—Making the transistor the transistor being at least partially in a trench in the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/31—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor
    • H10B12/315—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor with the capacitor higher than a bit line
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/48—Data lines or contacts therefor
    • H10B12/482—Bit lines
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/48—Data lines or contacts therefor
    • H10B12/488—Word lines
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/48—Data lines or contacts therefor
    • H10B12/485—Bit line contacts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

본 발명의 기술적 사상은 콘택의 미스 얼라인을 최소화한 반도체 소자 및 그 제조방법을 제공한다. 그 반도체 소자는 기판 상에 형성된 소자 분리막에 의해 정의된 액티브 영역; 상기 액티브 영역을 가로지르며, 제1 방향으로 연장하는 매몰 구조의 워드 라인; 상기 워드 라인 상부에서 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 연장하는 비트 라인; 상기 비트 라인을 상기 액티브 영역으로 연결하는 제1 콘택; 상기 액티브 영역의 형성에 이용되고, 상기 액티브 영역 상에 적어도 일부가 남아 있는 제1 마스크; 및 상면의 높이가 상기 액티브 영역의 상면의 높이 이상이고, 상기 워드 라인을 덮는 제2 마스크;를 포함하고, 상기 액티브 영역은 상기 제1 방향에 대해 사선 방향으로 연장된 바(bar) 형태를 가지며, 상기 제1 콘택은 상기 제1 마스크와 상기 제2 마스크에 의해 상기 액티브 영역에 셀프-얼라인 된다.

Description

반도체 소자 및 그 제조방법{Semiconductor and manufacturing method thereof}
본 발명의 기술적 사상은 반도체 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 액티브 영역에 셀프-얼라인 된 콘택을 포함하는 반도체 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 반도체 소자의 구성 요소들에 대한 디자인 룰이 감소하고 있다. 따라서, 고도로 스케일링(scaling)된 반도체 소자에서 복수의 배선 라인과 액티브 영역을 연결하는 콘택 형성 공정 또한 점차 복잡해지고 어려워지고 있다. 예컨대, 콘택을 위한 공간의 감소로 인해 콘택과 액티브 영역과의 미스-얼라인이 증가하고 있고, 그에 따라 양산 마진의 감소로 이어지고 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 콘택과 액티브 영역과의 미스 얼라인을 최소화한 반도체 소자 및 그 제조방법을 제공하는 데에 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상은, 기판 상에 형성된 소자 분리막에 의해 정의된 액티브 영역; 상기 액티브 영역을 가로지르며, 제1 방향으로 연장하는 매몰 구조의 워드 라인; 상기 워드 라인 상부에서 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 연장하는 비트 라인; 상기 비트 라인을 상기 액티브 영역으로 연결하는 제1 콘택; 상기 액티브 영역의 형성에 이용되고, 상기 액티브 영역 상에 적어도 일부가 남아 있는 제1 마스크; 및 상면의 높이가 상기 액티브 영역의 상면의 높이 이상이고, 상기 워드 라인을 덮는 제2 마스크;를 포함하고, 상기 액티브 영역은 상기 제1 방향에 대해 사선 방향으로 연장된 바(bar) 형태를 가지며, 상기 제1 콘택은 상기 제1 마스크와 상기 제2 마스크에 의해 상기 액티브 영역에 셀프-얼라인 된, 반도체 소자를 제공한다.
또한, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 기판 상에 형성된 소자 분리막에 의해 정의된 액티브 영역; 상기 액티브 영역을 가로지르며, 제1 방향으로 연장하는 매몰 구조의 워드 라인; 상기 워드 라인 상부에서 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 연장하는 비트 라인; 상기 비트 라인의 상부에 배치된 커패시터; 상기 비트 라인을 상기 액티브 영역으로 연결하는 제1 콘택; 상기 커패시터를 상기 액티브 영역으로 연결하는 제2 콘택; 상기 액티브 영역의 형성에 이용되고, 상기 액티브 영역 상에 적어도 일부가 남아있는 제1 마스크; 및 상면의 높이가 상기 액티브 영역의 상면의 높이 이상이고, 상기 워드 라인을 덮는 제2 마스크;를 포함하고, 상기 액티브 영역은 상기 제1 방향에 대해 사선 방향으로 연장된 바 형태를 가지며, 상기 제1 콘택은 상기 제1 마스크와 상기 제2 마스크에 의해 상기 액티브 영역에 셀프-얼라인 되며, 상기 사선 방향의 폭이 하부로 갈수록 좁아지는 형태를 갖는, 반도체 소자를 제공한다.
더 나아가, 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 제1 마스크를 이용하여 기판에 소자 분리막을 형성하여 액티브 영역을 정의하는 단계; 상기 액티브 영역을 가로지르며, 제1 방향으로 연장하는 트렌치를 상기 기판에 형성하고, 절연막을 개재하여 상기 트렌치의 하부 부분을 채우는 도전막을 형성하여 매몰 구조의 워드 라인을 형성하는 단계; 상기 워드 라인 상의 상기 트렌치의 상부 부분을 채우는 제2 마스크를 형성하는 단계; 상기 제1 마스크 및 제2 마스크를 이용하여, 상기 액티브 영역의 상부 측면이 노출되도록 상기 소자 분리막을 리세스 하는 단계; 상기 액티브 영역의 중심에 대응하는 부분의 상기 제1 마스크를 노출시키는 마스크 패턴을 형성하고, 상기 마스크 패턴을 이용하여 노출된 상기 제1 마스크와 하부의 상기 액티브 영역의 상부 부분을 제거하여 콘택 홀을 형성하는 단계; 상기 기판 전면 상에 정지 절연막과 갭필용 절연막을 형성하고, 상기 갭필용 절연막의 일부를 제거하여 상기 제1 방향으로 인접하는 2개의 상기 제1 마스크 사이를 채우는 버퍼 절연막을 형성하는 단계; 상기 콘택 홀에 도전막을 채워 제1 콘택을 형성하는 단계; 및 상기 워드 라인 상부에, 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 연장하고, 상기 제1 콘택에 연결되는 비트 라인을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 액티브 영역은 상기 제1 방향에 대해 사선 방향으로 연장된 바 형태를 가지며, 상기 제1 콘택은 상기 콘택 홀 주변에 배치된 상기 제1 마스크와 상기 제2 마스크에 의해 상기 액티브 영역에 셀프-얼라인 되는, 반도체 소자 제조방법을 제공한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 반도체 소자 및 그 제조방법에서, 비트 라인과 액티브 영역을 연결하는 제1 콘택이 액티브 영역의 형성에 이용하는 제1 마스크와 워드 라인 상부의 제2 마스크를 이용하여, 액티브 영역에 셀프-얼라인 되는 형태로 형성될 수 있다. 그에 따라, 제1 콘택은 액티브 영역과의 미스 얼라인이 최소화되어 액티브 영역의 중앙 부분에 정확하게 콘택할 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 기술적 사상에 의한 반도체 소자 및 그 제조방법은, 제1 콘택의 최소화된 미스 얼라인에 기초하여 양산 마진을 크게 증가시킬 수 있다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자에 대한 평면도 및 단면도들이다.
도 2는 도 1a의 반도체 소자에서 제1 콘택의 셀프-얼라인의 개념을 설명하기 위한 평면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예들에 따른 반도체 소자에 대한 평면도들이다.
도 4a 내지 도 16d는 도 1a의 반도체 소자를 제조하는 과정을 보여주는 평면도들 및 단면도들이다.
도 17a 내지 도 17c는 도 1a의 반도체 소자에서, 제1 콘택과 패스 도전막의 다양한 층상 구조를 보여주는 단면도들이다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자를 제조하는 과정을 보여주는 단면도들이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자에 대한 평면도 및 단면도들이다. 여기서, 도 1b는 도 1a의 I-I' 부분을 절단한 단면도이고, 도 1c는 도 1a의 Ⅱ-Ⅱ' 부분을 절단한 단면도이며, 도 1d는 도 1a의 반도체 소자에서 워드 라인이 연장하는 방향(Ⅲ)으로 셀 영역과 코어 영역의 경계 부분을 절단한 단면도이다.
도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 본 실시예의 반도체 소자(100)는 기판(101) 상에 소자 분리막(120)에 의해 정의된 복수의 액티브 영역(ACT)을 포함할 수 있다. 액티브 영역(ACT)은, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상면 상에서 볼 때, 제1 방향(x 방향) 또는 제2 방향(y 방향)에 대해 사선(oblique line) 방향(x-y 방향)으로 연장된 바(bar) 형태를 가질 수 있다.
소자 분리막(120)은 기판(101)의 상부 영역에 트렌치를 형성하고, 트렌치에 절연막을 채워 형성할 수 있다. 소자 분리막(120)은 도 1b 내지 도 1d를 통해 알 수 있듯이, 제1 방향(x 방향)의 폭에 따라, 제1 절연막(121)만을 구비한 제1 구조, 제1 절연막(121)과 제2 절연막(123)을 구비한 제2 구조, 또는 제1 절연막(121), 제2 절연막(123), 및 제3 절연막(125)을 구비한 제3 구조를 가질 수 있다. 제1 절연막(121), 제2 절연막(123), 및 제3 절연막(125) 중 적어도 하나는 다른 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 절연막(121) 및 제3 절연막(125)은 산화막으로 형성되고 제2 절연막(123)은 질화막으로 형성될 수 있다. 그러나 제1 절연막(121), 제2 절연막(123), 및 제3 절연막(125)의 재질이 그에 한정되는 것은 아니다.
참고로, 소자 분리막(120)은 액티브 영역(ACT)이 연장하는 사선 방향(x-y 방향)으로 액티브 영역들(ACT) 사이에서 넓고 깊게 형성될 수 있다. 또한, 셀 영역(Cell)과 코어 영역(Core)의 경계 부분에서도 소자 분리막(120)은 넓고 깊게 형성될 수 있다. 한편, 코어 영역(Core)에서 소자 분리막(120)은 다양한 폭과 깊이를 가지고 형성될 수 있다. 한편, 본 실시예의 반도체 소자(100)에서, 코어 영역(Core)은 페리 영역을 포함하는 개념일 수 있다. 엄밀히 구별하면, 코어 영역은 셀 영역들 사이의 영역을 의미하고 페리 영역은 셀 영역들 외곽의 영역을 의미할 수 있다. 그러나 보통 셀 영역(Cell) 이외의 영역을 코어 영역, 또는 코어/페리 영역으로 통칭하여 사용한다. 이하의 본 실시예의 반도체 소자들(100, 100a ~ 100d)에서도 코어 영역(Core)으로 통칭하여 사용한다.
액티브 영역(ACT) 상에는 액티브 영역(ACT)을 형성하는 데 이용한 제1 마스크(110)가 적어도 일부 잔존할 수 있다. 예컨대, 도 1b 및 도 1c에서, 제2 콘택(180)이 액티브 영역(ACT)으로 연결되는 부분의 액티브 영역(ACT) 상면 상에 제1 마스크(110)의 일부가 잔존할 수 있다. 제1 마스크(110)에 대해서는 도 2 내지 도 16d의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
본 실시예의 반도체 소자(100)는 액티브 영역(ACT)을 가로질러 제1 방향(x 방향)으로 상호 평행하게 연장하는 복수의 워드 라인(130, Word Line)을 포함할 수 있다. 워드 라인(130)은 제2 방향(y 방향)을 따라 등간격으로 배치되고, 기판(101) 내에 매몰된 구조로 형성될 수 있다. 예컨대, 워드 라인(130)은 기판(101) 내에 형성된 트렌치의 하부 부분을 채우는 형태로 형성되고, 워드 라인(130)의 상면은 액티브 영역(ACT)의 상면보다 낮을 수 있다. 한편, 도 1b 또는 도 1d를 통해 알 수 있듯이, 비교적 폭이 넓은 폭을 소자 분리막(120) 상의 워드 라인(130)은 다른 부분의 워드 라인(130)보다 깊게 형성될 수 있다.
워드 라인(130)과 액티브 영역(ACT) 사이에 게이트 절연막(132)이 개재될 수 있다. 또한, 워드 라인(130)의 양 측면에 배치된 액티브 영역(ACT)으로 불순물 이온이 주입되어 소스/드레인 영역이 형성될 수 있다. 그에 따라, 워드 라인들(130)과 워드 라인들(130)의 양 측면에 배치된 소스/드레인 영역들이 매몰 구조의 셀 어레이 트랜지스터(Buried Cell Array Transistor: BCAT)를 구성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 워드 라인(130)은 Ti, TiN, Ta, TaN, W, WN, TiSiN, 또는 WSiN 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다. 그러나 워드 라인(130)의 재질이 그에 한정되는 것은 아니다. 게이트 절연막(132)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산화질화막, ONO(oxide/nitride/oxide), 또는 실리콘 산화막보다 높은 유전 상수를 가지는 고유전막(high-k dielectric film) 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다. 게이트 절연막(132) 역시 상기 재질에 한정되는 것은 아니다.
제2 마스크(140)가 트렌치 내부의 워드 라인(130)의 상부에 배치될 수 있다. 제2 마스크(140)와 액티브 영역(ACT) 사이에도 게이트 절연막(132)이 개재될 수 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 제2 마스크(140)의 상면의 높이는 액티브 영역(ACT)의 상면의 높이 이상일 수 있다. 예컨대, 제2 마스크(140)의 상면의 높이는 액티브 영역(ACT) 상에 배치된 제1 마스크(110)의 상면의 높이와 실질적으로 동일할 수 있다. 그러나 실시예에 따라, 제2 마스크(140)의 상면은 제1 마스크(110)의 상면보다 낮을 수도 있다. 제2 마스크(140)에 대해서는 도 2 내지 도 16d의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
본 실시예의 반도체 소자(100)는, 워드 라인(130) 상부에서 워드 라인(130)과 직교하는 제2 방향(y 방향)으로 상호 평행하게 연장하는 복수의 비트 라인(170, Bit Line)을 포함할 수 있다. 비트 라인(170)은 제1 방향(x 방향)을 따라 등간격으로 배치될 수 있다. 도 1b는 액티브 영역(ACT)이 연장하는 사선 방향(x-y 방향)으로 절단한 단면이므로, 도 1b에서의 비트 라인(170)의 폭이 도 1c에서의 비트 라인(170)의 폭보다 크게 도시되고 있다.
비트 라인(170)의 상부로 캡 절연막(172)이 배치되고, 제1 방향(x 방향)으로 양 측면에 비트 라인 스페이서(174)가 배치될 수 있다. 비트 라인 스페이서(174)는 비트 라인(170)과 같이 제2 방향(y 방향)으로 연장할 수 있다. 도 1b 및 도 1c에서 비트 라인 스페이서(174)가 하나의 막으로 도시되고 있지만, 비트 라인 스페이서(174)는 적어도 2개의 막을 구비한 다중막으로 형성될 수 있다. 실시예에 따라, 비트 라인 스페이서(174)의 다중막은 적어도 하나의 에어 갭을 포함할 수 있다.
본 실시예의 반도체 소자(100)는, 비트 라인(170)을 액티브 영역(ACT)으로 전기적으로 연결하는 제1 콘택(160)을 포함할 수 있다. 제1 콘택(160)은 비트 라인(170) 하부에 배치될 수 있다. 도 1b를 통해 알 수 있듯이, 제1 콘택(160)의 사선 방향(x-y 방향)의 폭은 하부로 갈수록 폭이 좁아질 수 있다. 또한, 도 1c를 통해 알 수 있듯이, 제1 콘택(160)의 제1 방향(x 방향)의 폭은 하부와 상부에서 실질적으로 동일할 수 있다. 제1 콘택(160)은 제1 마스크(110)와 제2 마스크(140)를 이용하여 액티브 영역(ACT)에 셀프-얼라인 되는 형태로 형성될 수 있다. 제1 콘택(160)의 형태와 형성 방법 등에 대해서는 도 2 내지 도 16d의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
비트 라인(170)과 제1 콘택(160) 사이에 패스 도전막(165)이 배치될 수 있다. 패스 도전막(165)은 비트 라인(170)과 같이 제2 방향(y 방향)으로 연장하며, 비트 라인(170)을 제1 콘택(160)에 전기적으로 연결할 수 있다. 제1 방향(x 방향)으로 제1 콘택(160)의 양 측면에는 보호 절연막(162)이 배치될 수 있다. 보호 절연막(162)을 통해 제1 콘택(160)은 제2 콘택(180)과 전기적으로 절연될 수 있고, 또한, 다른 액티브 영역(ACT)과도 절연될 수 있다. 여기서, 제2 콘택(180)은 커패시터(미도시)를 액티브 영역(ACT)으로 연결하는 콘택을 의미할 수 있다. 참고로, 보통 제1 콘택(160)은 다이렉트 콘택(Direct Contact: DC)이라고 하고, 제2 콘택(180)은 매몰 콘택(Buried Contact: BC)이라고 한다.
본 실시예의 반도체 소자(100)는, 제1 방향(x 방향)과 제2 방향(y 방향)을 따라 제1 콘택(160)과 번갈아 배치되는 버퍼 절연막(150)을 포함할 수 있다. 다시 말해서, 도 2를 통해 알 수 있듯이, 제1 방향(x 방향)을 따라서, 제1 콘택(160)과 버퍼 절연막(150)은 번갈아 배치되고, 또한, 제2 방향(y 방향)을 따라서, 제1 콘택(160)과 버퍼 절연막(150)이 번갈아 배치될 수 있다. 도 2에서, 액티브 영역(ACT)이 노출된 부분으로 제1 콘택(160)이 배치되는 부분일 수 있다.
버퍼 절연막(150)은 소자 분리막(120) 상에 배치되고, 버퍼 절연막(150)의 상부의 제1 방향(x 방향) 양 측면으로 액티브 영역(ACT) 상에 제1 마스크(110)가 잔존할 수 있다. 버퍼 절연막(150)과 제1 마스크(110)는 제1 마스크 구조체(110S)를 구성할 수 있다. 그에 따라, 제1 마스크 구조체(110S)는 버퍼 절연막(150)과 마찬가지로 제1 방향(x 방향)을 따라서, 제1 콘택(160)과 번갈아 배치되고, 또한, 제2 방향(y 방향)을 따라서, 제1 콘택(160)과 번갈아 배치될 수 있다. 한편, 도 1a와 도 1c를 통해 알 수 있듯이, 제1 방향(x 방향)을 따라서, 제1 콘택(160)과 버퍼 절연막(150) 사이 또는 제1 콘택(160)과 제1 마스크 구조체(110S) 사이에 제2 콘택(180)이 배치될 수 있다. 또한, 제2 방향(y 방향)을 따라서, 제1 콘택(160)과 버퍼 절연막(150) 사이 또는 제1 콘택(160)과 제1 마스크 구조체(110S) 사이에 워드 라인(130)이 배치될 수 있다.
제2 콘택(180)은 제1 방향(x 방향)으로 제1 콘택(160)의 양쪽에 배치되고 제1 마스크(110)와 보호 절연막(162)을 관통하여 액티브 영역(ACT)으로 연결될 수 있다. 제2 방향(y 방향)을 따라 제2 콘택들(180) 사이에는 펜스 절연막(185)이 배치될 수 있다. 도 1b를 통해 알 수 있듯이, 펜스 절연막(185)은 워드 라인(130) 상에 배치될 수 있다.
제2 콘택(180)은 상부로 배치된 랜딩 패드(190)를 통해 커패시터(미도시)에 연결될 수 있다. 그에 따라, 커패시터는 제2 콘택(180)과 랜딩 패드(190)를 통해 액티브 영역(ACT)에 전기적으로 연결될 수 있다. 도 1a에서, 랜딩 패드(190)는 작은 원으로 표시되고 있다. 일반적으로 커패시터를 제2 콘택(180)을 통해 액티브 영역(ACT)에 바로 연결하면, 제2 콘택(180)이 커패시터, 또는 액티브 영역(ACT)에 접촉하는 면적이 매우 작을 수 있다. 따라서, 제2 콘택(180)과 액티브 영역(ACT) 또는 커패시터와의 접촉 면적 확대를 위해 도전성의 랜딩 패드(190)가 도입될 수 있다. 예컨대, 랜딩 패드(190)가 커패시터와 제2 콘택(180) 사이에 배치될 수 있고, 이러한 랜딩 패드(190)에 기초하여, 제2 콘택(180)과 액티브 영역(ACT)의 접촉 면적을 확대시킬 수 있다. 또한, 제2 콘택(180)은 랜딩 패드(190)를 통해 커패시터로의 접촉함으로써, 접촉 면적의 확대와 같은 효과를 가질 수 있다.
본 실시예의 반도체 소자(100)에서, 제1 콘택(160)은 액티브 영역(ACT)의 중앙 부분에 배치되고, 제2 콘택(180)은 액티브 영역(ACT)의 양 끝단 부분으로 배치될 수 있다. 제2 콘택(180)이 액티브 영역(ACT)의 양 끝단 부분으로 배치됨에 따라, 랜딩 패드(190)는 액티브 영역(ACT)의 양 끝단에 인접하여 제2 콘택(180)과 일부 오버랩되도록 배치될 수 있다.
한편, 워드 라인(130)은 반도체 소자(100)의 기판(101) 내에 매몰된 구조로 형성되고, 제1 콘택(160)과 제2 콘택(180) 사이의 액티브 영역(ACT)을 가로질러 배치될 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이 2개의 워드 라인(130)이 하나의 액티브 영역(ACT)을 가로지르도록 배치되며, 액티브 영역(ACT)이 사선 방향(x-y 방향)으로 연장하는 형태로 배치됨으로써, 워드 라인(130)과 액티브 영역(ACT)은 90° 미만의 예각을 가질 수 있다.
덧붙여, 본 실시예의 반도체 소자(100)에서, 코어 영역(Core) 상에는 돌출 절연막(110P)이 형성되고, 코어 영역(Core)과 셀 영역(Cell)의 경계 부분에 갭필 절연막(155)이 형성될 수 있다. 돌출 절연막(110P)은 제1 마스크(110)에서 유래하며, 갭필 절연막(155)은 버퍼 절연막(150)을 형성할 때 형성될 수 있다. 그에 따라, 돌출 절연막(110P)은 제1 마스크(110)와 재질이 동일하고, 갭필 절연막(155)은 버퍼 절연막(150)과 재질이 동일할 수 있다. 돌출 절연막(110P)과 갭필 절연막(155)의 구체적인 구조에 대해서는 해당 구조물들 형성 공정 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
본 실시예의 반도체 소자(100)에서, 비트 라인(170)과 액티브 영역(ACT)을 연결하는 제1 콘택(160)이 제1 마스크(110) 및 제2 마스크(140)를 이용하여, 액티브 영역(ACT)에 셀프-얼라인 되는 형태로 형성될 수 있다. 그에 따라, 제1 콘택(160)은 액티브 영역(ACT)과의 미스 얼라인이 최소화되어 액티브 영역(ACT)의 중앙 부분에 정확하게 콘택할 수 있다. 결과적으로, 본 실시예의 반도체 소자(100)는 제1 콘택(160)의 최소화된 미스 얼라인에 기초하여 양산 마진의 증가에 크게 기여할 수 있다. 덧붙여, 제1 방향(x 방향으로) 인접하는 제1 마스크(110)는 사이에 버퍼 절연막(150)이 형성될 수 있고, 버퍼 절연막(150)이 제1 마스크(110)와 함께 제1 마스크 구조체(110S)를 구성할 수 있다. 그에 따라, 제1 마스크(110) 대신 제1 마스크 구조체(110S)가 제2 마스크(140)와 함께 제1 콘택(160)의 셀프-얼라인에 이용된다고 말할 수도 있다.
한편, 본 실시예의 반도체 소자(100)에서, 애싱(ashing) 공정을 통해 쉽게 제거할 수 있는 물질을 포함한 마스크 패턴(도 12a 내지 12d의 270 참조)을 형성하고, 그러한 마스크 패턴(270)을 이용하여 제1 콘택(160)을 위한 콘택 홀(도 2 내지 도 3c의 H1 ~ H4 참조)을 다양한 형태로 형성할 수 있다. 또한, 콘택 홀의 형태에 기초하여 제1 콘택(160)을 다양한 형태로 용이하게 형성하면서도 CD, 예컨대, 제1 방향(x 방향)으로 폭을 충분히 확보하여 미스 얼라인을 최소화할 수 있다. 더 나아가, 마스크 패턴(270)의 제거 후, 버퍼 절연막(150) 및 그에 따른 제1 마스크 구조체(110S)를 형성하는 과정에서, 제1 마스크 구조체(110S)의 측면에 스페이서(도 18b의 157S 참조)를 형성함으로써, 제1 콘택(160)의 제1 방향(x 방향)의 폭을 조절할 수 있다.
도 2는 도 1a의 반도체 소자에서 제1 콘택의 셀프-얼라인의 개념을 설명하기 위한 평면도이다. 도 1a 내지 도 1c를 함께 참조하여 설명하고, 도 1a 내지 도 1c의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 반도체 소자(100)에서, 제1 콘택(160)은 제1 마스크(110), 및 제2 마스크(140)를 이용하여, 액티브 영역(ACT)에 셀프-얼라인 되는 형태로 형성될 수 있다. 도 2는 제1 콘택(160)이 형성되기 전에, 제1 마스크(110) 및 제2 마스크(140)에 의해 둘러싸인 콘택 홀(H1)을 보여주고 있는데, 콘택 홀(H1)의 바닥으로 액티브 영역(ACT)과 소자 분리막(120)이 노출될 수 있다. 이러한 콘택 홀(H1)을 폴리실리콘과 같은 도전 물질로 채움으로써, 제1 콘택(160)을 형성할 수 있다.
좀더 구체적으로, 콘택 홀(H1)은 제1 방향(x 방향)으로 제1 마스크(110)에 의해 둘러싸이며, 제2 방향(y 방향)으로 제2 마스크(140)에 의해 둘러싸일 수 있다. 또한, 제2 방향(y 방향) 또는 사선 방향(x-y 방향)으로 콘택 홀(H1)은 하부로 갈수록 좁아지는 구조를 가질 수 있다. 따라서, 콘택 홀(H1)은 상부에서 원형과 유사한 형태를 가지지만 하부에서는 제1 방향(x 방향)으로 연장하는 직선의 띠와 같은 형태가 될 수 있다. 원형과 직선의 띠 사이에는 제2 마스크(140)와 게이트 절연막(132)이 노출될 수 있다.
한편, 제1 마스크(110) 및 제2 마스크(140)는 제1 콘택(160)을 형성하는 평탄화 공정에서 식각 정지막으로 기능할 수 있다. 한편, 인접하는 2개의 제1 마스크(110)와 버퍼 절연막(150)이 제1 마스크 구조체(110S)를 구성하고, 제1 마스크(110) 대신 제1 마스크 구조체(110S)를 가지고 제1 콘택(160)의 셀프-얼라인과 식각 정지막을 기능을 설명할 수도 있음은 전술한 바와 같다. 여기서, 버퍼 절연막(150)은 제1 방향(x 방향)으로 2개의 제1 마스크(110) 사이를 채우고, 또한, 또한 제2 방향(y 방향)으로 제1 마스크(110)와 제2 마스크(140) 사이를 채울 수 있다. 다시 말해서, 본 실시예의 본 실시예의 반도체 소자(100)는 제1 마스크 구조체(110S)와 제2 마스크(140)를 이용하여, 제1 콘택(160)이 액티브 영역(ACT)에 셀프-얼라인 되는 형태로 형성되고, 그에 따라, 제1 콘택(160)은 액티브 영역(ACT)과의 미스 얼라인이 최소화될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예들에 따른 반도체 소자에 대한 평면도들로서, 도 2에 대응하는 평면도들이다. 도 1a 내지 도 2를 함께 참조하여 설명하고, 도 1a 내지 도 2의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 3a를 참조하면, 본 실시예의 반도체 소자(100a)에서, 제1 콘택(160)을 위한 콘택 홀(H2)은 필라(pillar) 형으로 형성될 수 있다. 참고로, 앞서 도 2의 반도체 소자(100a)에서의 콘택 홀(H1) 및 그에 따른 제1 콘택(160)은 콘택(contact) 형으로 형성될 수 있다. 콘택 형의 경우, 콘택 홀(H1)의 상면이 원 또는 타원 형태를 가지며, 그러한 콘택 홀(H1)을 채움으로써, 제1 콘택(160)이 형성될 수 있다. 콘택 형이란 명칭은 일반적인 콘택들의 가장 기본적인 구조에 기인할 수 있다.
한편, 필라 형은, 절연막 구조체(ISp), 예컨대 제1 마스크 구조체(110S)와 제2 마스크(140)가 원 또는 타원 기둥의 필라 형태로 형성되고, 절연막 구조체(ISp) 이외의 부분이 콘택 홀(H2)로서 노출되는 구조를 의미할 수 있다. 필라 형 구조 역시 콘택 홀(H2)에 도전 물질이 채워져 제1 콘택(160)이 형성될 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이 콘택 홀(H2)이 전체로 연결된 구조를 가지나, 제1 콘택(160)의 상부로 배치되는 패스 도전막(165)을 형성하는 과정에서, 사선 방향(x-y 방향)으로 인접하는 제1 콘택들(160)은 서로 분리될 수 있다.
콘택 형의 콘택 홀(H1)과 필라 형의 콘택 홀(H2)을 비교할 때, 제1 방향(x 방향)으로는 유사하나, 제2 방향(y 방향)으로 형태가 다를 수 있다. 구체적으로, 상면에서 볼 때, 콘택 형의 콘택 홀(H1)의 경우, 제2 방향(y 방향) 양쪽으로 외부로 볼록한 형태를 가질 수 있다. 그에 반해, 필라 형의 콘택 홀(H2)의 경우, 제2 방향(y 방향) 양쪽에서 안쪽으로 오목한 형태를 가질 수 있다. 또한, 콘택 형의 콘택 홀(H1)로 서로 분리된 구조로 형성되나, 필라 형의 콘택 홀(H2)은 서로 연결된 구조로 형성될 수 있다.
본 실시예의 반도체 소자(100a)에서도, 제1 마스크 구조체(110S)와 제2 마스크(140a)를 이용하여, 제1 콘택(160)이 액티브 영역(ACT)에 셀프-얼라인 되는 형태로 형성되고, 그에 따라, 제1 콘택(160)은 액티브 영역(ACT)과의 미스 얼라인이 최소화될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 본 실시예의 반도체 소자(100b)에서, 제1 콘택(160)을 위한 콘택 홀(H3)이 평행 사변형으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 콘택 홀(H3)은 제1 방향(x 방향) 양쪽으로 제1 마스크 구조체(110S)에 의해 둘러싸일 수 있다. 또한, 콘택 홀(H3)은 제2 방향(y 방향) 또는 사선 방향(x-y 방향) 양쪽으로 제2 마스크(140)에 의해 둘러싸이되, 제2 마스크(140)의 내부로 일부 연장할 수 있다. 제2 마스크(140)의 내부로 연장된 콘택 홀(H3) 부분의 외곽 라인은 직선 형태를 가질 수 있다. 콘택 홀(H3)은 사선 방향(x-y 방향)으로 연장할 수 있고, 콘택 홀(H3)의 상면의 형태는 평행 사변형에 유사할 수 있다. 한편, 제2 마스크(140)의 내부로 연장된 콘택 홀(H3) 부분은, 제2 마스크(140)의 하부로 배치된 워드 라인(130)의 일부와 오버랩될 수 있다.
본 실시예의 반도체 소자(100b)에서도, 제1 마스크 구조체(110S)와 제2 마스크(140)를 이용하여, 제1 콘택(160)이 액티브 영역(ACT)에 셀프-얼라인 되는 형태로 형성되고, 그에 따라, 제1 콘택(160)은 액티브 영역(ACT)과의 미스 얼라인이 최소화될 수 있다.
도 3c를 참조하면, 본 실시예의 반도체 소자(100c)에서, 제1 콘택(160)을 위한 콘택 홀(H4)이 라인 형으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 콘택 홀(H4)은 사선 방향을 따라 계단 형태로 제2 마스크(140)를 통과하면서 라인을 구성하며, 하나의 라인을 구성하는 콘택 홀(H4)은 인접하는 다른 라인을 구성하는 콘택 홀(H4)과 제1 마스크 구조체(110S)와 제2 마스크(140)에 의해 서로 분리될 수 있다. 제2 마스크(140)를 통과하는 콘택 홀(H3) 부분은, 제2 마스크(140)의 하부로 배치된 워드 라인(130) 전체와 오버랩될 수 있다. 한편, 하나의 라인을 구성하는 콘택 홀(H4)은 서로 연결된 구조를 가지나, 제1 콘택(160))의 상부로 배치되는 패스 도전막(165)을 형성하는 과정에서, 사선 방향(x-y 방향)으로 인접하는 제1 콘택들(160)은 서로 분리될 수 있다.
본 실시예의 반도체 소자(100c)에서도, 제1 마스크 구조체(110S)와 제2 마스크(140)를 이용하여, 제1 콘택(160)이 액티브 영역(ACT)에 셀프-얼라인 되는 형태로 형성되고, 그에 따라, 제1 콘택(160)은 액티브 영역(ACT)과의 미스 얼라인이 최소화될 수 있다.
도 4a 내지 도 16d는 도 1a의 반도체 소자를 제조하는 과정을 보여주는 평면도들 및 단면도들이다. 여기서, 도면 번호에 b가 붙은 도면은 도면 번호에 a가 붙은 대응하는 도면의 I-I' 부분을 절단한 단면도이고, 도면 번호에 c가 붙은 도면은 도면 번호에 a가 붙은 대응하는 도면의 Ⅱ-Ⅱ' 부분을 절단한 단면도이며, 도면 번호에 d가 붙은 도면은 도면 번호에 a가 붙은 대응하는 도면에서 워드 라인이 연장하는 방향(Ⅲ)으로 셀 영역과 코어 영역의 경계 부분을 절단한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 기판(101) 상에 포토 공정을 통해 제1 마스크(110)를 형성하고, 제1 마스크(110)를 이용하여 제1 트렌치(T1)를 형성한다. 셀 영역(Cell)에서, 제1 마스크(110)는 사선 방향(x-y 방향)으로 연장하는 바 형태를 가질 수 있다. 이러한 제1 마스크(110)의 형태는 액티브 영역(ACT)의 평면적인 형태에 대응할 수 있다. 또한, 도시하지 않았지만, 셀 영역(Cell) 외부의 코어 영역에서 제1 마스크(110)의 형태는 셀 영역(Cell)의 제1 마스크(110)의 바 형태와는 다를 수 있다.
한편, 제1 마스크(110)의 형성 전에, 기판(101)의 상면 상에 보호 절연막(103)이 형성될 수 있다. 이러한 보호 절연막(103)은 외부의 이물질 등으로부터 기판(101) 또는 액티브 영역(ACT)을 보호할 수 있다. 또한, 보호 절연막(103)은 차후 다른 계열의 물질막에 대한 식각 공정에서 식각 정지막으로 작용할 수 있다. 예컨대, 본 실시예의 반도체 소자(100)에서, 보호 절연막(103)은 산화막 계열의 물질로 형성될 수 있다. 그러나 보호 절연막(103)의 재질이 그에 한정되는 것은 아니다. 제1 마스크(110)는 보호 절연막(103) 상에 형성되고, 제1 트렌치(T1)는 보호 절연막(103)을 관통하는 형태로 기판(101)에 형성될 수 있다.
제1 마스크(110)는 절연 물질로 구성될 수 있다. 예컨대, 제1 마스크(110)는 SiN, SiO, SiON, SiOC, 금속 산화물 등의 물질이나 그 조합으로 구성될 수 있다. 본 실시예의 반도체 소자(100)에서, 제1 마스크(110)는, 예컨대, 질화물 계열의 물질로 구성될 수 있다. 그러나 제1 마스크(110)의 재질이 위에 언급된 물질들에 한정되는 것은 아니다.
도 4b와 도 4c를 통해 알 수 있듯이, 제1 트렌치(T1)는 제1 방향(x 방향)으로 인접하는 액티브 영역들(ACT) 사이보다 사선 방향(x-y 방향)으로 인접하는 액티브 영역들(ACT) 사이에서 좀더 넓고 깊게 형성될 수 있다. 또한, 도 6d를 통해 알 수 있듯이, 코어 영역(Core)과의 경계 부분인 셀 영역(Cell) 외곽 부분에 제1 트렌치(T1)가 넓고 깊게 형성될 수 있다. 한편, 도시 않았지만 코어 영역(Core)에 다양한 폭과 깊이를 갖는 제1 트렌치(T1)가 형성될 수 있다.
덧붙여, 도 4b 및 도 4c에서, 제1 트렌치(T1)의 폭이 상부와 하부에서 일정한 형태로 도시되고 있지만, 식각 공정의 특정상 제1 트렌치(T1)의 폭은 하부로 갈수록 좁아질 수 있고, 따라서, 제1 트렌치(T1)의 측벽은 정확히 수직이 아니고 미세한 경사를 가질 수 있다. 이하의 다른 트렌치에도 동일한 개념이 적용될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 제1 트렌치(T1)를 절연 물질로 채워 소자 분리막(120)을 형성한다. 소자 분리막(120)은 폭에 따라 다른 층상 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 제1 트렌치(T1)의 폭을 액티브 영역(ACT)의 폭과 비교하여 설명하면, 제1 트렌치(T1)의 폭이 액티브 영역(ACT)의 폭과 유사한 정도, 또는 그 이하인 경우, 도 5c에 도시된 바와 같이, 소자 분리막(120)은 제1 절연막(121)만을 구비한 제1 구조를 가질 수 있다. 또한, 제1 트렌치(T1)가 액티브 영역(ACT)의 폭의 2배 정도의 폭을 갖는 경우, 도 5b에 도시된 바와 같이, 소자 분리막(120)은 제1 절연막(121)과 제2 절연막(123)을 구비한 제2 구조를 가질 수 있다. 한편, 도 6d에 도시된 바와 같이, 코어 영역(Core)과의 경계 부분인 셀 영역(Cell)의 외곽에서, 제1 트렌치(T1)는 액티브 영역(ACT)의 폭의 3배 이상으로 매우 넓은 폭으로 형성될 수 있다. 제1 트렌치(T1)가 그와 같이 넓은 폭을 갖는 경우, 소자 분리막(120)은 제2 절연막(123) 내부로 제3 절연막(125)을 더 구비한 제3 구조를 가질 수 있다. 이러한 제1 트렌치(T1)의 폭에 따른 소자 분리막(120)의 다양한 층상 구조는 제1 트렌치(T1)를 절연 물질로 채우는 과정에서 어느 정도 자연스럽게 이루어질 수 있다.
도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 소자 분리막(120) 형성 후, 셀 영역(Cell)을 덮는 제1 보호용 마스크(210)를 형성한다. 제1 보호용 마스크(210)는 포토레지스트(Photo-Resist: PR)를 이용하여 포토 공정을 통해 형성될 수 있다. 그러나 제1 보호용 마스크(210)의 재질이 PR에 한정되는 것은 아니다. 한편, 도 6d를 통해 알 수 있듯이, 제1 보호용 마스크(210)는 정확히 셀 영역(Cell)만을 덮지 않고, 코어 영역(Core)의 일부도 덮을 수 있다. 이는 셀 영역(Cell)에서의 공정 마진을 확보하기 위함일 수 있다. 여기서, 제3 방향(z 방향)으로 연장되는 점선이 셀 영역(Cell)과 코어 영역(Core)의 경계를 의미할 수 있다.
한편, 제1 보호용 마스크(210)가 셀 영역(Cell) 전체로 형성되므로, 도 6a에서, 제1 마스크(110)와 소자 분리막(120)이 제1 보호용 마스크(210)에 덮여 보이지 않으나, 이해의 편의상 제1 보호용 마스크(210)를 생략하고 제1 마스크(110)와 소자 분리막(120)을 도시하고 있다.
도 7a 내지 도 7d를 참조하면, 제1 보호용 마스크(210)를 이용하여, 코어 영역(Core) 상의 제1 마스크(110)를 제거한다. 코어 영역(Core) 상의 제1 마스크(110)는 제1 보호용 마스크(210)를 이용하여 건식 또는 습식 식각 공정을 통해 제거할 수 있다. 예컨대, 제1 마스크(110)를 습식 식각을 이용하여 제거하는 경우, 제1 보호용 마스크(210)로 덮인 경계 부분에서 제1 마스크(110)가 안쪽으로 오목하게 들어간 형태로 식각될 수 있다. 다만, 도 7d에서, 상기 경계 부분을 편의상 수직 형태로 표시하고 있다.
한편, 코어 영역(Core) 상의 제1 마스크(110)를 제거할 때, 제1 마스크(110)의 하부의 보호 절연막(103)이 식각 정지막으로 작용할 수 있다. 그에 따라, 제1 마스크(110) 제거 후, 코어 영역(Core)의 기판(101) 상에 보호 절연막(103)이 노출될 수 있다. 코어 영역(Core) 상의 제1 마스크(110)의 제거 후, 셀 영역(Cell) 상의 제1 보호용 마스크(210)를 제거한다. 그에 따라, 셀 영역(Cell)에는 소자 분리막(120)과 액티브 영역(ACT) 상의 제1 마스크(110)가 노출될 수 있다. 한편, 공정 마진을 확보를 위해 제1 보호용 마스크(210)가 코어 영역(Core) 상에도 일부 형성됨에 따라, 제1 보호용 마스크(210) 제거 후에, 코어 영역(Core) 상에는 제1 마스크(110)에서 유래된 돌출 절연막(110P)이 형성될 수 있다.
돌출 절연막(110P)은 기판(101) 상에 돌출된 구조를 가지되, 단면 형태로 직사각형 형태를 가질 수 있다. 다만, 전술한 바와 같이 측면에 안쪽으로 오목한 형태가 형성될 수도 있다. 또한, 도 16d를 통해 알 수 있듯이, 제1 추가 절연막(152)의 제거 과정에서 상면 일부가 제거되어 상면 일부에 오목한 형태가 형성될 수 있다.
도 8a 내지 도 8d를 참조하면, 기판(101)에 복수의 제2 트렌치(T2)를 형성한다. 제2 트렌치(T2)는 상호 평행하게 제1 방향(x 방향)으로 연장하며, 액티브 영역(ACT)을 가로지르도록 형성될 수 있다. 제2 트렌치(T2)가 형성된 기판(101) 상의 결과물을 세정한 후, 제2 트렌치(T2)의 내부 각각에 게이트 절연막(122), 워드 라인(130), 및 제2 마스크(140)를 차례로 형성한다.
구체적으로 설명하면, 제2 트렌치(T2) 형성 후, 기판(101) 전면 상으로 게이트 절연막(132)을 형성한다. 그에 따라, 게이트 절연막(132)은 셀 영역(Cell)의 제2 트렌치(T2)의 내벽과 제1 마스크(110), 그리고 코어 영역(Core)의 보호 절연막(103)을 덮을 수 있다. 게이트 절연막(132)은, 예컨대, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산화질화막, ONO(oxide/nitride/oxide), 또는 실리콘 산화막보다 높은 유전 상수를 가지는 고유전막(high-k dielectric film) 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다. 본 실시예의 반도체 소자(100)에서, 게이트 절연막(132)은 산화막 계열의 물질로 형성될 수 있다. 그러나 게이트 절연막(132)의 재질이 상기 물질들에 한정되는 것은 아니다.
게이트 절연막(132) 형성 후, 제2 트렌치(T2)의 하부 부분에 도전막을 채워 매몰 구조의 워드 라인(130)을 형성할 수 있다. 예컨대, 워드 라인(130)의 상면은 기판(101)의 상면, 또는 액티브 영역(ACT)의 상면보다 낮을 수 있다. 일부 실시예들에서, 워드 라인(130)은 Ti, TiN, Ta, TaN, W, WN, TiSiN, 또는 WSiN 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다. 그러나 워드 라인(130)의 재질이 상기 물질들에 한정되는 것은 아니다.
워드 라인(130) 형성 후, 제2 트렌치(T2)의 상부 부분을 절연 물질로 채워 제2 마스크(140)를 형성한다. 그에 따라, 제2 마스크(140)는 제2 트렌치(T2) 내의 워드 라인(130) 상에 형성될 수 있다. 한편, 도 8b에 도시된 바와 같이, 제2 마스크(140)의 상면은 제1 마스크(110)의 상면과 실질적으로 동일한 높이를 가질 수 있다. 그러나 그에 한하지 않고, 제2 마스크(140)의 상면은 제1 마스크(110)의 상면보다 낮을 수도 있다. 다만, 제2 마스크(140)의 상면의 높이는 액티브 영역(ACT)의 상면의 높이 이상일 수 있다. 예컨대, 제2 마스크(140)의 상면은 액티브 영역(ACT) 상면에서 제1 마스크(110)의 상면까지의 사이에 위치할 수 있다. 이러한 제2 마스크(140)의 상면의 높이에 의해, 차후 제1 마스크(110) 및 제2 마스크(140)를 이용하여 제1 콘택(160)을 형성할 때, 제1 콘택(160)의 구조가 다양하게 변경될 수 있다.
제2 마스크(140)는 제1 마스크(110)와 유사 또는 동일한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 제2 마스크(140)는 SiN, SiO, SiON, SiOC, 금속 산화물 등의 물질이나 그 조합으로 구성될 수 있다. 본 실시예의 반도체 소자(100)에서, 제2 마스크(140)는, 예컨대, 질화물 계열의 물질로 구성될 수 있다. 그러나 제2 마스크(140)의 재질이 위에 언급된 물질들에 한정되는 것은 아니다.
일부 실시예들에서, 워드 라인(130) 형성 후, 워드 라인(130)을 마스크로 하여 워드 라인(130) 양측의 액티브 영역(ACT)에 불순물 이온을 주입하여, 액티브 영역(ACT)의 상부 부분에 소스/드레인 영역을 형성할 수 있다. 예컨대, 소스 영역에는 제1 콘택(160)이 연결될 수 있다. 다른 일부 실시예들에서, 워드 라인(130)을 형성하기 전에 소스/드레인 영역을 형성하기 위한 불순물 이온의 주입 공정이 수행될 수도 있다.
도 9a 내지 도 9d를 참조하면, 기판(101) 전면 상에 제3 마스크(230)를 비교적 두껍게 형성한다. 제3 마스크(230)는 예컨대, 산화막 계열의 물질로 구성될 수 있다. 물론, 제3 마스크(230)의 재질이 산화막 계열의 물질에 한정되는 것은 아니다. 제3 마스크(230) 형성 후, 셀 영역(Cell)의 제3 마스크(230)의 부분을 노출하고 코어 영역(Core)의 제3 마스크(230)의 부분을 덮는 제2 보호용 마스크(250)를 형성한다. 제2 보호용 마스크(250)는 포토 공정을 통해 PR로 형성될 수 있다. 그러나 제2 보호용 마스크(250)의 재질이 PR에 한정되는 것은 아니다.
도 10a 내지 도 10d를 참조하면, 제2 보호용 마스크(250)를 이용하여, 셀 영역(Core) 상의 제3 마스크(230)를 제거한다. 셀 영역(Cell) 상의 제3 마스크(230)는 제2 보호용 마스크(250)를 이용하여 건식 또는 습식 식각 공정을 통해 제거할 수 있다. 예컨대, 본 실시예의 반도체 소자(100)에서, 제3 마스크(230)는 건식 식각 공정을 통해 제거할 수 있다. 제3 마스크(230)를 제거할 때, 게이트 절연막(132) 및/또는 제2 마스크(140)가 식각 정지막으로 작용할 수 있다. 실시예에 따라, 제2 마스크(140) 상에 제3 마스크(230)가 일부 잔존할 수도 있다. 셀 영역(Cell) 상의 제3 마스크(230)의 제거 후, 제2 보호용 마스크(250)가 제거됨으로써, 도 10d와 같은 형태가 나타날 수 있다.
도 11a 내지 도 11d를 참조하면, 셀 영역(Cell)의 제3 마스크(230) 제거 후, 제1 마스크(110) 및 제2 마스크(140)를 식각 마스크로 이용하여 소자 분리막(120)의 상부 부분을 제거하여 소자 분리막(120)을 리세스 한다. 소자 분리막(120)의 리세스에서, 게이트 절연막(132)의 상부 부분이 제거될 수 있다. 그에 따라, 도 11b에 도시된 바와 같이, 게이트 절연막(132)의 상면보다 제1 마스크(110) 및 제2 마스크(140)의 상면이 높을 수 있다. 또한, 도 11c에 도시된 바와 같이, 제1 마스크(110)와 액티브 영역(ACT)이 소자 분리막(120)으로부터 돌출될 수 있다.
한편, 코어 영역(Core)과 셀 영역(Cell)의 경계 부분에서, 게이트 절연막(132)와 소자 분리막(120)이 제거되어 제3 트렌치(T3)가 형성될 수 있다. 게이트 절연막(132)과 소자 분리막(120)의 식각율 차이에 의해 소자 분리막(120) 부분이 좀더 식각될 수 있다. 그러나 실시예에 따라, 유사하게 식각되거나 게이트 절연막(132) 부분이 더 식각될 수도 있다.
참고로, 소자 분리막(120)의 리세스는 습식 식각 또는 건식 식각 공정을 통해 이루어질 수 있다. 또한, 소자 분리막(120)의 리세스는, 물질별로 선택비 차이, 및/또는 CD별로 식각율(etch rate) 차이를 가지고 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예컨대, 제1 마스크(110) 및 제2 마스크(140)에 대한 선택비 차이에 기초하여, 게이트 절연막(132)과 소자 분리막(120)의 식각 깊이가 달라질 수 있다. 또한, CD, 즉 제1 마스크(110)들과 제2 마스크들(140)의 폭 및 그에 따른 식각율 차이에 기초하여, 게이트 절연막(132)과 소자 분리막(120)의 식각 깊이가 달라질 수도 있다.
한편, 소자 분리막(120)의 리세스에서, 코어 영역(Core) 상의 제3 마스크(230)도 소정 두께로 제거될 수 있다. 다만, 제3 마스크(230)의 기능이 코어 영역(Core)의 보호이므로, 소자 분리막(120)의 리세스 후에, 제3 마스크(230)는 어느 정도의 두께를 가지고 코어 영역(Core) 상에 유지될 수 있다.
도 12a 내지 도 12d를 참조하면, 기판(101) 전면 상에 포토 공정을 통해 마스크 패턴(270)을 형성한다. 마스크 패턴(270)은 애싱 공정을 통해 쉽게 제거될 수 있는 물질로 형성될 수 있다. 예컨대, 마스크 패턴(270)은 PR로 형성되거나 또는 SOH(Spin On Hard Mask)와 같은 카본 함량이 높은 물질로 형성될 수 있다. 물론, 마스크 패턴(270)의 재질이 상기 물질들에 한정되는 것은 아니다.
도 12a를 통해 알 수 있듯이, 마스크 패턴(270)은 액티브 영역(ACT)의 중심 부분에 대응하는 부분을 노출시키는 오픈 영역을 포함할 수 있다. 오픈 영역을 통해 노출된 액티브 영역(ACT)의 중심 부분은 제1 콘택(160)이 형성될 부분에 해당할 수 있다.
마스크 패턴(270) 형성 후, 마스크 패턴(270)을 식각 마스크로 이용하여 오픈 영역을 통해 노출된 제1 마스크(110)와 그 하부의 액티브 영역(ACT)의 상부 부분을 식각 공정을 통해 제거한다. 예컨대, 식각 공정은 건식 식각 공정일 수 있고, 이러한 식각 공정을 통해 제4 트렌치(T4)가 형성될 수 있다. 제4 트렌치(T4)는 제1 방향(x 방향)으로는 하부와 상부에서 비슷한 폭을 가지지만 액티브 영역(ACT)이 연장하는 사선 방향(x-y 방향)으로는 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 형태를 가질 수 있다.
도 12c를 통해 알 수 있듯이, 제1 방향(x 방향)으로 제4 트렌치(T4)를 통해 액티브 영역(ACT)과 소자 분리막(120)의 상면이 노출될 수 있다. 또한, 도 12b를 통해 알 수 있듯이, 사선 방향(x-y 방향)으로 제4 트렌치(T4)를 통해 액티브 영역(ACT)의 상면과 제2 마스크(140)와 게이트 절연막(132)이 노출될 수 있다. 한편, 제4 트렌치(T4)가 사선 방향(x-y 방향)으로 하부로 좁아지는 경사를 가지고 형성됨에 따라, 제2 마스크(140)와 게이트 절연막(132)은 제4 트렌치(T4)의 바닥면이 아닌 측면으로 노출될 수 있다. 한편, 제1 방향(x 방향)으로 제4 트렌치(T4)의 측면에는 마스크 패턴(270)이 노출될 수 있다. 다시 말해서, 제4 트렌치(T4)에 인접하는 제1 마스크(110)와 그 하부의 액티브 영역(ACT)의 상부 부분의 측면들은 마스크 패턴(270)에 의해 덮인 상태일 수 있다.
한편, 마스크 패턴(270)의 오픈 영역의 형태에 따라, 제4 트렌치(T4)의 형태 및 차후에 형성되는 제1 콘택(160)의 형태는 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 마스크 패턴(270)의 오픈 영역이 원형으로 형성되는 경우, 제4 트렌치(T4) 및 제1 콘택(160)은, 상면이 원형 형태인 콘택 형으로 형성될 수 있다. 즉, 제4 트렌치(T4)의 형태는 도 2의 콘택 홀(H1)의 형태에 대응할 수 있다. 또한, 마스크 패턴(270)의 오픈 영역의 형태에 따라, 제4 트렌치(T4)의 구조는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 콘택 홀들(H2 ~ H4)의 구조에 대응할 수도 있다. 다만, 도 2 내지 도 3c의 콘택 홀들(H1 ~ H4)은 하기에 설명한 바와 같이, 마스크 패턴(270)이 제거된 후의 제4 트렌치(T4')의 구조에 대응할 수 있다.
도 13a 내지 도 13d를 참조하면, 제4 트렌치(T4) 형성, 및 그에 따른 제1 마스크(110)와 그 하부의 액티브 영역(ACT)의 상부 부분의 제거 후, 마스크 패턴(270)을 제거한다. 마스크 패턴(270)은 애싱 공정을 통해 용이하게 제거할 수 있다. 마스크 패턴(270)의 제거를 통해, 제4 트렌치(T4')는 제1 방향(x 방향)으로 폭이 넓어질 수 있다. 다시 말해서, 제1 마스크(110)와 그 하부의 액티브 영역(ACT)의 상부 부분의 측면들을 덮는 마스크 패턴(270)이 제거됨에 따라, 마스크 패턴(270)의 두께만큼 제1 방향(x 방향)으로 제4 트렌치(T4')의 폭이 증가할 수 있다.
예컨대, 제1 방향(x 방향)을 따라 액티브 영역(ACT)이 다수 개 배치된다고 할 때, 제4 트렌치(T4')는 제1 방향(x 방향)으로 첫 번째와 세 번째 액티브 영역(ACT) 간의 거리에 해당하는 제1 폭(도 15c의 W1 참조)을 가질 수 있다. 참고로, 제4 트렌치(T4')의 제1 방향(x 방향)의 폭은 마스크 패턴(270)의 오픈 영역의 사이즈와 크게 상관이 없을 수 있다. 즉, 마스크 패턴(270)의 오픈 영역을 통해 액티브 영역(ACT)의 중심 부분에 대응하는 부분의 제1 마스크(110)와 그 하부의 액티브 영역(ACT)의 상부 부분을 제거할 수만 있다면, 마스크 패턴(270)의 오픈 영역의 사이즈와 상관없이, 마스크 패턴(270)의 제거 후, 제4 트렌치(T4')는 제1 방향(x 방향)으로 제1 폭(W1)을 가질 수 있다.
도 14a 내지 도 14d를 참조하면, 마스크 패턴(270) 제거 후, 기판(101) 전면 상에, 추가 절연막을 형성한다. 추가 절연막은 다중막으로 형성될 수 있다. 예컨대, 추가 절연막은 제1 추가 절연막(152)과 제2 추가 절연막(154)의 이중막으로 형성될 수 있다. 본 실시예의 반도체 소자(100)에서, 제1 추가 절연막(152)은 산화막 계열의 물질막이고 제2 추가 절연막(154)은 질화막 계열의 물질막일 수 있다. 물론, 제1 추가 절연막(152)과 제2 추가 절연막(154)의 재질이 상기 물질들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 추가 절연막의 막의 수가 2개에 한정되는 것도 아니다. 다만, 추가 절연막은 하기에서 설명하는 바와 같이, 습식 식각 또는 풀-백 식각 공정을 적용하기 위해 선택비가 다른 2개 이상의 물질막으로 형성될 수 있다.
한편, 제1 추가 절연막(152)과 제2 추가 절연막(154)이 기판(101) 전체로 형성되므로, 도 14a에서, 제1 추가 절연막(152)의 하부에 배치된 구성요소들은 제1 추가 절연막(152)과 제2 추가 절연막(154)에 덮여 보이지 않으나, 이해의 편의상 제1 추가 절연막(152)과 제2 추가 절연막(154)을 생략하고 해당 구성 요소들을 도시하고 있다.
도 15a 내지 도 15d를 참조하면, 추가 절연막 형성 후, 습식 식각을 통해 제2 추가 절연막(154)을 제거한다. 습식 식각의 특성상 좁은 부분을 완전히 채운 제2 추가 절연막(154) 부분은 제거되지 않고, 노출된 제2 추가 절연막(154) 부분만이 제거될 수 있다. 따라서, 제1 방향(x 방향)으로 인접하는 2개의 제1 마스크(110) 사이를 채운 제2 추가 절연막(154) 부분은 제거되지 않고 유지될 수 있다. 또한, 도 15b에 도시된 바와 같이, 게이트 절연막(132)이 제거된 부분을 채운 제2 추가 절연막(154) 부분도 제거되지 않고 유지될 수 있다.
예컨대, 제1 추가 절연막(152)이 산화막 계열의 물질로 형성되고, 제2 추가 절연막(154)가 질화막 계열의 물질로 형성된 경우, 인산을 이용한 습식 식각 공정을 통해 제2 추가 절연막(154)을 제거할 수 있다. 제1 추가 절연막(152)은 인산을 이용한 습식 식각 공정에서 식각 정지막으로 작용할 수 있다. 결과적으로, 인접하는 2개의 제1 마스크(110) 사이와 게이트 절연막(132)이 제거된 부분에만 제2 추가 절연막(154)이 유지될 수 있다.
제거되지 않고 남은 제2 추가 절연막(154) 부분은 버퍼 절연막(150)으로 명명될 수 있다. 도 15a 도시된 바와 같이, 버퍼 절연막(150)은 제1 마스크(110)와 함께 제1 마스크 구조체(110S)를 구성할 수 있다. 구체적으로, 제1 마스크 구조체(110S)는 평면 상으로 볼 때, 제1 방향(x 방향)으로 2개의 제1 마스크(110)와 그 사이의 버퍼 절연막(150)으로 구성되고, 제2 방향(y 방향)으로 제1 마스크(110)와 외곽 양쪽의 버퍼 절연막(150)으로 구성될 수 있다. 이러한 제1 마스크 구조체(110S)는 제1 콘택(160)을 형성할 때, 제2 마스크(140)와 함께 액티브 영역(ACT)으로의 셀프-얼라인에 이용될 수 있다. 덧붙여, 버퍼 절연막(150)이 형성될 때, 코어 영역(Core)과 셀 영역(Cell)의 경계 부분의 제3 트렌치(T3)를 채운 제2 추가 절연막(154)에 의해 갭필 절연막(155)이 형성될 수 있다.
갭필 절연막(155)은 제3 트렌치(T3)의 형태에 대응하는 형태를 가질 수 있다. 좀더 구체적으로 설명하면, 전술한 바와 같이, 제3 트렌치(T3)는 제1 마스크(110) 및 제2 마스크(140)를 마스크로 하여 소자 분리막(120)을 제거하는 공정 중에 형성될 수 있는데, 소자 분리막(120)에 인접하는 게이트 절연막(132)의 일부로 함께 제거될 수 있다. 한편, 식각율 차이로 인해 소자 분리막(120) 부분이 더 깊게 식각될 수 있다. 따라서, 갭필 절연막(155)은 바닥 면에서 소자 분리막(120)에 대응하는 부분보다 게이트 절연막(132)에 대응하는 부분이 높은 형태를 가질 수 있다.
한편, 제1 추가 절연막(152)이 기판(101) 전체에 여전히 유지되므로, 도 15a에서, 제1 추가 절연막(152)의 하부에 배치된 구성요소들은 제1 추가 절연막(152)에 덮여 보이지 않으나, 이해의 편의상 제1 추가 절연막(152)을 생략하고 해당 구성 요소들을 도시하고 있다.
도 16a 내지 도 16d를 참조하면, 제1 마스크 구조체(110S) 형성 후, 기판 전면 상으로 전-세정(pre-cleaning) 공정을 수행한다. 전-세정 공정을 통해 기판(101) 전면을 덮고 있던 제1 추가 절연막(152)이 제거될 수 있다. 물론, 버퍼 절연막(150) 내부에 배치된 제1 추가 절연막(152)은 제거되지 않고 유지될 수 있다.
이후, 제1 콘택(160)을 형성하기 위한 도전막을 기판(101) 전면 상에 형성할 수 있다. 도전막은 예컨대 폴리실리콘일 수 있다. 그러나 도전막의 재질이 폴리실리콘에 한정되는 것은 아니다. 도전막은 제4 트렌치(T4')를 완전히 채우고, 또한 제1 마스크 구조체(110S)와 제2 마스크(140) 상에도 소정 두께를 가지고 형성될 수 있다. 이후, 도전막에 대한 평탄화 공정을 진행하여, 도전막을 제4 트렌치(T4') 내부에만 유지시킴으로써, 제1 콘택(160)을 형성한다. 평탄화 공정에서, 제1 마스크 구조체(110S)와 제2 마스크(140)가 식각 정지막으로 작용할 수 있다.
이와 같이, 제1 콘택(160)은, 미리 형성된 제1 마스크 구조체(110S)와 제2 마스크(140)를 이용하여, 액티브 영역(ACT), 즉 액티브 영역(ACT)의 중심 부분에 셀프-얼라인 되는 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 제1 콘택(160)은 액티브 영역(ACT)과의 미스 얼라인이 최소화되어 액티브 영역(ACT)의 중앙 부분에 정확하게 콘택할 수 있다.
제1 콘택(160) 형성 후, 제2 방향(y 방향)으로 연장하는 패스 도전막(도 1의 165 참조)을 형성한다. 패스 도전막(165)은 하부 제1 콘택(160)과 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 제1 콘택(160)이 도 3a 또는 도 3c와 같은 콘택 홀(H2, H4)을 통해 형성된 경우, 패스 도전막(165)을 형성할 때, 사선 방향으로 인접하는 제1 콘택들(160)을 서로 절연시킬 수 있다. 제1 콘택(160)과 패스 도전막(165)은 다양한 층상 구조로 형성되고, 그에 대해서는 이하의 도 17a 내지 도 17c의 설명 부분에 좀더 상세히 설명한다.
패스 도전막(165) 형성 후, 패스 도전막(165) 상부에 비트 라인(도 1b의 170)을 형성할 수 있다. 또한, 비트 라인(170)의 상부에 캡 절연막(172)이 형성되고, 제1 방향(x 방향)으로 비트 라인(170)의 양 측면에 비트 라인 스페이서(174)가 형성될 수 있다. 한편, 액티브 영역(ACT)에 연결되는 제2 콘택(180)이 형성되고, 제2 방향(y 방향)으로 제2 콘택(180)의 측면에 펜스 절연막(185)이 형성될 수 있다. 제2 콘택(180)의 상부에는 랜딩 패드(190)가 형성되고, 랜딩 패드(190)의 상부에 커패시터(미도시)가 형성될 수 있다.
한편, 코어 영역(Core) 또는 셀 영역(Cell)의 외곽 부분에 플래너 형의 게이트 구조체(300)가 형성될 수 있다. 플래너 형 게이트 구조체(300)는, 전극 구조체(310), 게이트 절연막(320), 및 플래너 게이트 스페이서(330), 게이트 캡 절연막(350)을 포함할 수 있다. 또한, 전극 구조체(310)는 3개의 전극 막(312, 314, 316)을 포함할 수 있다. 그러나 전극 구조체(310)의 전극 막의 수가 3개에 한정되는 것은 아니다. 한편, 게이트 구조체(300)의 상부에 도전막(190A, 190B)이 형성될 수 있다.
덧붙여, 게이트 구조체(300)의 전극 구조체(310)가 폴리실리콘을 포함하는 경우, 실시예에 따라, 코어 영역(Core)의 게이트 구조체(300)의 전극 구조체(310)를 형성하는 공정과 셀 영역(Cell)에서 폴리실리콘을 포함한 구성 요소를 형성하는 공정을 함께 진행할 수도 있다. 다만, 함께 공정을 진행하는 경우에도, 대응하는 막질의 두께가 동일할 수도 있고 다를 수 있다. 예컨대, 셀 영역(Cell)의 패스 도전막(165)과 코어 영역(Core)의 전극 구조체(310)의 제2 전극 막(314)이 함께 형성될 수 있다. 그에 따라, 패스 도전막(165)과 전극 구조체(310)의 제2 전극 막(314)은 동일 재질로 형성될 수 있다. 그러나 패스 도전막(165)과 제2 전극 막(314)은 동일 두께 또는 다른 두께로 형성될 수 있다.
도 17a 내지 도 17c는 도 1a의 반도체 소자에서, 제1 콘택과 패스 도전막의 다양한 층상 구조를 보여주는 단면도들로서, 도 1a의 Ⅳ-Ⅳ' 부분을 절단한 단면도들이다.
도 17a 내지 도 17c를 참조하면, 제1 콘택(160)과 패스 도전막(165)은 다양한 층상 구조로 형성될 수 있다. 예컨대, 도 17a에 도시된 바와 같이, 제1 콘택(160)과 패스 도전막(165)은 2개의 서로 다른 도전막으로 형성되어 2 중막 구조를 가질 수 있다. 또한, 도 17b에 도시된 바와 같이, 패스 도전막(165a)이 2개의 도전막(165-1, 165-2)이 적층된 구조를 가질 수도 있다. 그에 따라, 제1 콘택(160)과 패스 도전막(165a)은 3 중막 구조를 가질 수 있다. 패드 도전막(165a)은 2개의 도전막(165-1, 165-2)에 한정되지 않고, 3개 이상의 도전막으로 형성될 수도 있다.
한편, 제1 콘택(160)과 패스 도전막(165)은 도 17c에 도시된 바와 같이 하나의 도전막으로 형성된 모노 블록(mono block) 구조를 가질 수도 있다. 이러한 모노 블록의 구조는 제1 콘택을 형성할 때, 도전막을 비교적 두껍게 형성하고, 제1 마스크 구조체(110S)와 제2 마스크(140) 상에도 소정 두께가 유지되도록 평탄화 공정을 형성한 후, 패스 도전막(165)을 패터닝하는 공정을 통해 구현할 수 있다.
지금까지 제1 콘택(160)과 패스 도전막(165)의 층상 구조에 대해 3가지 구조를 예시하였지만, 제1 콘택(160)과 패스 도전막(165)의 층상 구조는 더욱 다양한 구조를 가질 수 있다. 또한, 이러한 제1 콘택(160)과 패스 도전막(165)의 층상 구조를 형성할 때, 코어 영역(Core)의 게이트 구조체(300) 내의 도전막들과 함께 형성하거나, 또는 별개로 형성할 수 있다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자를 제조하는 과정을 보여주는 단면도들로서, 15c에 대응하는 단면도들이다. 도 4a 내지 도 16d의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 18a를 참조하면, 본 실시예의 반도체 소자(100d)의 제조 방법은, 도 15a 내지 15d에서, 습식 식각을 통해 제2 추가 절연막(154)을 제거하여 버퍼 절연막(150)을 형성한 후, 기판(101) 전면 상에 제3 추가 절연막(157)을 더 형성한다. 제3 추가 절연막(157)은 제1 마스크 구조체(110S) 상면과 제4 트렌치(T4')의 내부를 덮을 수 있다.
도 18b를 참조하면, 제3 추가 절연막(157) 형성 후, 식각 공정, 예컨대 건식 식각 공정을 통해 제1 마스크 구조체(110S)의 측면에 스페이서(157S)를 형성한다. 스페이서(157S) 형성 공정에서, 제1 마스크 구조체(110S) 상면과 제4 트렌치(T4')의 바닥면 부분의 제3 추가 절연막(157)은 모두 제거될 수 있다. 따라서, 제1 마스크 구조체(110S) 상면과 제4 트렌치(T4')의 바닥면 상에 제1 추가 절연막(152)이 노출될 수 있다.
이후, 도 16a 내지 16d의 설명 부분에서 설명한 바와 같이, 전 세정 공정, 전극막 형성 공정, 및 평탄화 공정을 진행하여 제1 콘택을 형성할 수 있다. 한편, 스페이서(157S)의 존재로 인해, 제4 트렌치(T4')의 제1 방향(x 방향)의 폭은 제2 폭(W2)로 감소할 수 있고, 그에 따라, 제1 콘택의 제1 방향(x 방향)의 폭이 감소할 수 있다. 결과적으로, 제3 추가 절연막(157)의 두께 및 그에 따른 스페이서(157S)의 두께에 기초하여 제1 콘택의 제1 방향(x 방향)의 폭이 조절될 수 있다.
지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100, 100a ~ 100d: 반도체 소자, 101: 기판, 103: 보호 절연막, 110: 제1 마스크, 110P: 돌출 절연막, 110S: 제1 마스크 구조체, 120: 소자 분리막, 130: 워드 라인, 132: 게이트 절연막, 140: 제2 마스크, 150: 버퍼 절연막, 157S: 스페이서, 160: 제1 콘택, 165: 패스 도전막, 170: 비트 라인, 174: 비트 라인 스페이서, 180: 제2 콘택, 185: 펜스 절연막, 190: 랜딩 패드, 210: 제1 보호용 마스크, 230: 제3 마스크, 250: 제2 보호용 마스크, 270: 마스크 패턴, 300: 게이트 구조체

Claims (20)

  1. 기판 상에 형성된 소자 분리막에 의해 정의된 액티브 영역;
    상기 액티브 영역을 가로지르며, 제1 방향으로 연장하는 상기 기판 내부에 형성된 워드 라인;
    상기 워드 라인 상부에서 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 연장하는 비트 라인;
    상기 비트 라인을 상기 액티브 영역으로 연결하는 제1 콘택;
    상기 액티브 영역의 형성에 이용되고, 상기 액티브 영역 상에 형성된 제1 마스크; 및
    상면의 높이가 상기 액티브 영역의 상면의 높이 이상이고, 상기 워드 라인을 덮는 제2 마스크;를 포함하고,
    상기 액티브 영역은 상기 제1 방향에 대해 예각을 형성하도록 연장된 바(bar) 형태를 갖는, 반도체 소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 콘택은 상기 사선 방향의 폭이 하부로 갈수록 좁아지는 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 방향을 따라서, 인접하는 2개의 제1 마스크 사이의 상기 소자 분리막 상에 배치된 버퍼 절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 반도체 소자는, 상기 바 형태의 상기 액티브 영역이 정의된 셀 영역과 상기 셀 영역의 주변에 배치된 코어 영역을 포함하고,
    상기 셀 영역과 코어 영역의 경계에는 상기 제1 마스크에 대응하는 돌출 절연막과 상기 버퍼 절연막에 대응하는 갭필 절연막이 서로 인접하여 배치되며,
    상기 돌출 절연막은 상기 기판 상에 형성되되, 상면 일부에 오목한 형태를 가지며,
    상기 갭필 절연막은 상기 소자 분리막과 게이트 절연막 상에 형성되되, 상기 소자 분리막 상의 바닥 면보다 상기 게이트 절연막 상의 바닥면이 높은 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 마스크와 하부의 상기 액티브 영역의 측면을 덮은 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 버퍼 절연막에 인접하는 상기 제1 마스크를 관통하여 하부의 상기 액티브 영역에 연결된 제2 콘택을 더 포함하고,
    상기 액티브 영역은 상기 제2 콘택을 통해 상기 비트 라인 상부에 배치된 커패시터에 연결된 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 버퍼 절연막은 상기 제2 방향으로 상기 소자 분리막과 액티브 영역에 인접하는 게이트 절연막 상에도 배치되며,
    상기 2개의 제1 마스크와 상기 버퍼 절연막이 제1 마스크 구조체를 구성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 콘택은 상면에서 볼 때, 콘택 형, 필라(pillar) 형, 평행 사변형, 및 라인 형 중 어느 하나의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 콘택 형은 원 또는 타원 형태이고,
    상기 필라 형은 상기 제2 방향의 양쪽에서 안쪽으로 오목한 형태이며,
    상기 평행 사변형은 상기 액티브 영역의 연장방향으로 연장하되, 양쪽으로 상기 워드 라인의 일부까지 연장하는 형태이며,
    상기 라인 형은 상기 액티브 영역의 연장방향으로 연장하되, 양쪽으로 상기 워드 라인의 전체까지 연장하는 형태인 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 방향을 따라서, 상기 제1 콘택을 덮으면서 상기 제2 방향으로 연장하고 상기 제1 방향으로 서로 이격된 패스 도전막을 더 포함하고,
    상기 패스 도전막은 상기 제1 콘택과 일체로 형성되거나, 또는 상기 제1 콘택과 별개의 막으로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  11. 기판 상에 형성된 소자 분리막에 의해 정의된 액티브 영역;
    상기 액티브 영역을 가로지르며, 제1 방향으로 연장하는 매몰 구조의 워드 라인;
    상기 워드 라인 상부에서 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 연장하는 비트 라인;
    상기 비트 라인의 상부에 배치된 커패시터;
    상기 비트 라인을 상기 액티브 영역으로 연결하는 제1 콘택;
    상기 커패시터를 상기 액티브 영역으로 연결하는 제2 콘택;
    상기 액티브 영역의 형성에 이용되고, 상기 액티브 영역 상에 적어도 일부가 남아있는 제1 마스크; 및
    상면의 높이가 상기 액티브 영역의 상면의 높이 이상이고, 상기 워드 라인을 덮는 제2 마스크;를 포함하고,
    상기 액티브 영역은 상기 제1 방향에 대해 사선 방향으로 연장된 바 형태를 가지며,
    상기 제1 콘택은 상기 사선 방향의 폭이 하부로 갈수록 좁아지는 형태를 갖는, 반도체 소자.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 방향을 따라서, 인접하는 2개의 제1 마스크 사이의 상기 소자 분리막 상에 배치된 버퍼 절연막을 더 포함하고,
    상기 버퍼 절연막은 상기 제1 방향과 제2 방향을 따라서, 상기 제1 콘택과 번갈아 배치되며,
    상기 제1 방향을 따라서, 상기 제1 콘택과 상기 버퍼 절연막 사이에 상기 제2 콘택이 배치되며,
    상기 제2 방향을 따라서, 상기 제1 콘택과 버퍼 절연막 사이에 상기 워드 라인이 배치된 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 방향을 따라서, 상기 제1 콘택을 덮으면서 상기 제2 방향으로 연장하고 상기 제1 방향으로 서로 이격된 패스 도전막을 더 포함하고,
    상기 패스 절연막은 상기 제1 콘택과 일체로 형성되거나 또는 상기 제1 콘택과 별개의 막으로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  14. 제1 마스크를 이용하여 기판에 소자 분리막을 형성하여 액티브 영역을 정의하는 단계;
    상기 액티브 영역을 가로지르며, 제1 방향으로 연장하는 트렌치를 상기 기판에 형성하고, 절연막을 개재하여 상기 트렌치의 하부 부분을 채우는 도전막을 형성하여 매몰 구조의 워드 라인을 형성하는 단계;
    상기 워드 라인 상의 상기 트렌치의 상부 부분을 채우는 제2 마스크를 형성하는 단계;
    상기 제1 마스크 및 제2 마스크를 이용하여, 상기 액티브 영역의 상부 측면이 노출되도록 상기 소자 분리막을 리세스 하는 단계;
    상기 액티브 영역의 중심에 대응하는 부분의 상기 제1 마스크를 노출시키는 마스크 패턴을 형성하고, 상기 마스크 패턴을 이용하여 노출된 상기 제1 마스크와 하부의 상기 액티브 영역의 상부 부분을 제거하여 콘택 홀을 형성하는 단계;
    상기 기판 전면 상에 정지 절연막과 갭필용 절연막을 형성하고, 상기 갭필용 절연막의 일부를 제거하여 상기 제1 방향으로 인접하는 2개의 상기 제1 마스크 사이를 채우는 버퍼 절연막을 형성하는 단계;
    상기 콘택 홀에 도전막을 채워 제1 콘택을 형성하는 단계; 및
    상기 워드 라인 상부에, 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 연장하고, 상기 제1 콘택에 연결되는 비트 라인을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 액티브 영역은 상기 제1 방향에 대해 사선 방향으로 연장된 바 형태를 가지며,
    상기 제1 콘택은 상기 콘택 홀 주변에 배치된 상기 제1 마스크와 상기 제2 마스크에 의해 상기 액티브 영역에 셀프-얼라인 되는, 반도체 소자 제조방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 반도체 소자는 상기 바 형태의 상기 액티브 영역이 정의된 셀 영역과 상기 셀 영역의 주변에 배치된 코어 영역을 포함하고,
    상기 워드 라인을 형성하는 단계 전에,
    상기 셀 영역을 덮는 제1 보호용 마스크를 형성하는 단계; 및
    상기 제1 보호용 마스크를 이용하여, 상기 코어 영역 상의 상기 제1 마스크를 제거하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제2 마스크를 형성하는 단계에서,
    상기 제2 마스크의 상면이 상기 액티브 영역의 상면 이상에서 상기 제1 마스크의 상면 이하의 높이를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 콘택 홀을 형성하는 단계에서,
    상기 콘택 홀은 상기 사선 방향의 폭이 하부로 갈수록 좁아지는 형태로 형성되고,
    상기 콘택 홀의 바닥에 상기 액티브 영역이 노출되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  18. 제14 항에 있어서,
    상기 콘택 홀을 형성하는 단계에서,
    상기 마스크 패턴은 콘택 형, 콘택 형, 필라 형, 평행 사변형, 및 라인 형 중 어느 하나의 형태로 형성하고,
    상기 제1 콘택을 형성하는 단계에서,
    상기 제1 콘택의 상면의 형태가, 상기 마스크 패턴의 형태에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  19. 제14 항에 있어서,
    상기 버퍼 절연막을 형성하는 단계 후에,
    상기 제1 마스크와 하부의 상기 액티브 영역의 측면을 덮는 스페이서를 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 소자 제조방법.
  20. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 콘택을 형성하는 단계는,
    상기 기판 전면을 세정하는 단계;
    상기 기판 전면 상에 콘택용 도전막을 형성하는 단계; 및
    상기 콘택용 도전막이 상기 콘택 홀에만 유지되도록 상기 콘택용 도전막을 평탄화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
KR1020190106645A 2019-08-29 2019-08-29 반도체 소자 및 그 제조방법 KR20210026193A (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190106645A KR20210026193A (ko) 2019-08-29 2019-08-29 반도체 소자 및 그 제조방법
US16/896,470 US11088143B2 (en) 2019-08-29 2020-06-09 Semiconductor and manufacturing method of the same
DE102020116563.3A DE102020116563A1 (de) 2019-08-29 2020-06-24 Halbleitervorrichtung und verfahren zur herstellung derselben
CN202010644166.2A CN112447726A (zh) 2019-08-29 2020-07-07 半导体装置及其制造方法
US17/384,347 US11616066B2 (en) 2019-08-29 2021-07-23 Semiconductor device and manufacturing method of the same
US18/123,736 US11917815B2 (en) 2019-08-29 2023-03-20 Semiconductor and manufacturing method of the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190106645A KR20210026193A (ko) 2019-08-29 2019-08-29 반도체 소자 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210026193A true KR20210026193A (ko) 2021-03-10

Family

ID=74564678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190106645A KR20210026193A (ko) 2019-08-29 2019-08-29 반도체 소자 및 그 제조방법

Country Status (4)

Country Link
US (3) US11088143B2 (ko)
KR (1) KR20210026193A (ko)
CN (1) CN112447726A (ko)
DE (1) DE102020116563A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113540094A (zh) * 2021-07-15 2021-10-22 芯盟科技有限公司 半导体结构及其形成方法
CN117334633A (zh) * 2022-06-23 2024-01-02 长鑫存储技术有限公司 半导体结构的处理方法以及字线结构的形成方法
CN117936454A (zh) * 2022-10-11 2024-04-26 长鑫存储技术有限公司 半导体结构的制作方法及半导体结构

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI375300B (en) * 2008-07-22 2012-10-21 Nanya Technology Corp Dynamic random access memory structure and method of making the same
KR101119774B1 (ko) * 2009-08-11 2012-03-26 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자 및 그 형성방법
KR101585215B1 (ko) 2009-09-14 2016-01-22 삼성전자주식회사 사이즈가 구별되는 2종의 콘택 홀을 1회 포토 공정으로 형성하는 반도체 소자의 제조방법
KR101827353B1 (ko) 2011-07-04 2018-03-22 삼성전자주식회사 디램 소자 및 이의 제조 방법
KR101883656B1 (ko) 2012-03-30 2018-07-31 삼성전자주식회사 활성영역과의 접촉면적이 확대된 콘택을 포함하는 반도체 소자 및 그 제조방법
KR101933044B1 (ko) 2012-03-30 2018-12-28 삼성전자주식회사 반도체 장치 및 이의 제조 방법
KR101928310B1 (ko) 2012-10-18 2018-12-13 삼성전자주식회사 반도체 장치 및 이의 제조 방법
US9425200B2 (en) * 2013-11-07 2016-08-23 SK Hynix Inc. Semiconductor device including air gaps and method for fabricating the same
KR102270361B1 (ko) 2014-08-04 2021-06-29 삼성전자주식회사 반도체 소자의 제조 방법
KR102204387B1 (ko) 2014-12-17 2021-01-18 삼성전자주식회사 매립형 게이트 구조체를 갖는 반도체 소자 및 그 제조 방법
KR102280471B1 (ko) 2015-07-20 2021-07-22 삼성전자주식회사 액티브 패턴들 형성 방법, 액티브 패턴 어레이, 및 반도체 장치 제조 방법
US9735161B2 (en) 2015-09-09 2017-08-15 Micron Technology, Inc. Memory device and fabricating method thereof
KR102335266B1 (ko) 2017-06-01 2021-12-07 에스케이하이닉스 주식회사 반도체장치 및 그 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20210351184A1 (en) 2021-11-11
US20210066305A1 (en) 2021-03-04
US11088143B2 (en) 2021-08-10
US11917815B2 (en) 2024-02-27
US11616066B2 (en) 2023-03-28
CN112447726A (zh) 2021-03-05
DE102020116563A1 (de) 2021-03-04
US20230232618A1 (en) 2023-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10854622B2 (en) Vertical memory devices and methods of manufacturing the same
US11696442B2 (en) Vertical memory devices and methods of manufacturing the same
KR102476141B1 (ko) 스페이서를 포함하는 반도체 소자 및 그 제조 방법
KR101609252B1 (ko) 매몰 워드 라인을 구비한 반도체 소자
US20130264621A1 (en) Semiconductor device having fin-shaped field effect transistor and manufacturing method thereof
KR100724561B1 (ko) 단일측벽 핀 전계효과트랜지스터를 갖는 반도체소자 및 그형성방법
US8975173B2 (en) Semiconductor device with buried gate and method for fabricating the same
KR20200036503A (ko) 수직형 메모리 장치
US11917815B2 (en) Semiconductor and manufacturing method of the same
US11778826B2 (en) Vertical memory devices
US10580876B2 (en) Integrated circuit devices
JP5557442B2 (ja) 半導体装置
KR20210079087A (ko) 수직형 메모리 장치
KR20200074659A (ko) 집적회로 소자
US20200203495A1 (en) Vertical memory devices
US11244900B2 (en) Wiring structures having a metal pattern intersection portion
KR20220037170A (ko) 반도체 장치
KR20210040708A (ko) 집적회로 장치 및 그 제조 방법
KR20130022335A (ko) 다마신비트라인을 구비한 반도체장치 제조 방법
KR100356776B1 (ko) 반도체소자의 자기정렬 콘택 구조체를 형성하는 방법
US20240179914A1 (en) Semiconductor device
KR102679044B1 (ko) 반도체 장치 및 그 제조 방법
KR102632497B1 (ko) 저항 구조물을 구비하는 반도체 소자
JP2005203455A (ja) 半導体装置およびその製造方法
KR20230042963A (ko) 카본 함유의 콘택-펜스를 포함한 반도체 소자

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal