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QUERVERWEIS AUF ÄHNLICHE ANMELDUNG(EN)
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Diese nicht-vorläufige US-Patentanmeldung beansprucht unter 35 U.S.C. § 119 die Priorität der am 24. Juli 2020 beim koreanischen Amt für geistiges Eigentum eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr.
10-2020-0092310 , deren gesamter Inhalt hiermit durch Verweis aufgenommen ist.
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HINTERGRUND
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Halbleiterspeichervorrichtungen. Aufgrund ihrer geringen Größe, Multifunktionalität und/oder kostengünstigen Eigenschaften werden Halbleitervorrichtungen als wichtige Elemente in der Elektronikindustrie geschätzt. Eine Speichervorrichtung, welche ein Beispiel für eine Halbleitervorrichtung ist, ist eingerichtet, logische Daten zu speichern. Im Zuge der Entwicklung der Elektronikindustrie werden Speichervorrichtungen zunehmend hoch integriert. Folglich verringert sich die Zeilenbreite von Elementen, welche die Speichervorrichtungen bilden.
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Bei Speichervorrichtungen kann zusätzlich zur höheren Integrationsdichte eine höhere Zuverlässigkeit gefordert sein. Allerdings kann eine Erhöhung der Integrationsdichte von Speichervorrichtungen eine verminderte Zuverlässigkeit der Speichervorrichtungen verursachen. Daher wird Forschung betrieben, um die Zuverlässigkeit von Speichervorrichtungen zu verbessern.
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KURZFASSUNG
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Eine Ausführungsform des erfinderischen Konzepts schafft eine Halbleiterspeichervorrichtung mit verbesserten elektrischen Eigenschaften.
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Eine Ausführungsform des erfinderischen Konzepts schafft ein Herstellungsverfahren für eine Halbleiterspeichervorrichtung mit verbesserten elektrischen Eigenschaften.
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Gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts kann eine Halbleiterspeichervorrichtung ein Substrat umfassen, das eine erste aktive Struktur umfasst, wobei die erste aktive Struktur eine erste Source-/Drain-Region und eine zweite Source-/Drain-Region umfasst, eine Gate-Elektrode, welche die erste aktive Struktur kreuzt, sich in einer ersten Richtung erstreckt und eine Region zwischen der ersten und der zweiten Source-/Drain-Region kreuzt, eine Bit-Leitung, welche die erste aktive Struktur kreuzt und sich in einer zweiten Richtung erstreckt, wobei die Bit-Leitung mit der ersten Source-/Drain-Region elektrisch verbunden ist, einen Abstandhalter auf einer Seitenfläche der Bit-Leitung, einen ersten Kontakt, der mit der zweiten Source-/Drain-Region gekoppelt ist und von der Bit-Leitung beabstandet ist, wobei der Abstandhalter dazwischen eingefügt ist, ein Landing-Pad auf dem ersten Kontakt, und ein Datenspeicherelement auf dem Landing-Pad. Die zweite Source-/Drain-Region kann eine obere Fläche aufweisen, eine obere Seitenfläche und eine gewölbte obere Fläche, die sich von der oberen Fläche zu der oberen Seitenfläche erstreckt. Der erste Kontakt kann mit der gewölbten oberen Fläche und der oberen Seitenfläche in Kontakt sein.
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Gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts kann eine Halbleiterspeichervorrichtung ein Substrat umfassen, das eine erste aktive Struktur, eine zweite aktive Struktur und eine dritte aktive Struktur aufweist, die in einer ersten Richtung aufeinanderfolgend angeordnet sind, eine Bit-Leitung, welche die zweite aktive Struktur kreuzt und sich in einer zweiten Richtung erstreckt, wobei die Bit-Leitung mit der zweiten aktiven Struktur elektrisch verbunden ist, einen ersten Kontakt, der mit der ersten aktiven Struktur gekoppelt ist, einen zweiten Kontakt, der mit der dritten aktiven Struktur gekoppelt ist, Landing-Pads auf jeweils dem ersten und zweiten Kontakt, und Datenspeicherelemente auf jeweils den Landing-Pads. Der erste Kontakt kann mit einer gewölbten oberen Fläche der ersten aktiven Struktur in Kontakt sein und der zweite Kontakt kann mit einer gewölbten oberen Fläche der dritten aktiven Struktur in Kontakt sein. Die unterste Ebene der gewölbten oberen Fläche der ersten aktiven Struktur kann auf einer ersten Ebene sein, die unterste Ebene der gewölbten oberen Fläche der dritten aktiven Struktur kann auf einer zweiten Ebene sein, die unterste Ebene des ersten Kontakts kann auf einer dritten Ebene sein, und die unterste Ebene des zweiten Kontakts kann auf einer vierten Ebene sein. Eine Differenz zwischen der ersten Ebene und der zweiten Ebene kann größer sein als eine Differenz zwischen der dritten Ebene und der vierten Ebene.
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Gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts kann eine Halbleiterspeichervorrichtung ein Substrat umfassen, das eine aktive Struktur umfasst, wobei die aktive Struktur eine Längsachse parallel zu einer ersten Richtung aufweist und eine erste Source-/Drain-Region und ein Paar zweiter Source-/Drain-Regionen umfasst, die in der ersten Richtung voneinander beabstandet sind, wobei die erste Source-/Drain-Region dazwischen eingefügt ist, eine Vorrichtungsisolierschicht auf dem Substrat, in einem ersten Graben, der die aktive Struktur definiert, ein Paar Gate-Elektroden, welche die aktive Struktur kreuzen und sich in einer zweiten Richtung erstrecken, wobei sich von dem Paar Gate-Elektroden jede in einem zweiten Graben zwischen der ersten und zweiten Source-/Drain-Region befindet, eine dielektrische Gate-Schicht, die zwischen jeweils dem Paar Gate-Elektroden und der aktiven Struktur eingefügt ist, eine Gate-Deckschicht auf jeder aus dem Paar Gate-Elektroden in dem zweiten Graben, eine Isolierschicht auf dem Substrat, eine Leitungsstruktur auf der Isolierschicht, um die aktive Struktur zu kreuzen und sich in einer dritten Richtung zu erstrecken, wobei die Leitungsstruktur eine leitfähige Struktur umfasst, die in die Isolierschicht eindringt und mit der ersten Source-/Drain-Region gekoppelt ist, eine Bit-Leitung auf der leitfähigen Struktur, und eine Sperrstruktur zwischen der Bit-Leitung und der leitfähigen Struktur, ein Paar Abstandhalter jeweils auf gegenüberliegenden Seitenflächen der Leitungsstruktur, einen ersten Kontakt und einen zweiten Kontakt, die jeweils mit einer ersten und einer zweiten des Paars zweiter Source-/Drain-Regionen in Kontakt sind, wobei der erste und der zweite Kontakt durch das Paar Abstandhalter von der Leitungsstruktur beabstandet sind, Landing-Pads auf jeweils dem ersten und zweiten Kontakt, erste Elektroden auf jeweils den Landing-Pads, eine zweite Elektrode auf den ersten Elektroden, und eine dielektrische Schicht, die zwischen den ersten Elektroden und den zweiten Elektroden eingefügt ist. Eine untere Fläche der leitfähigen Struktur, die mit der ersten Source-/Drain-Region in Kontakt ist, kann auf einer höheren Ebene sein als die unterste Ebene des ersten Kontakts.
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Gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts kann ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterspeichervorrichtung umfassen: Strukturieren eines Substrats, um einen ersten Graben auszubilden, der eine aktive Struktur definiert, die eine Vorrichtungsisolierschicht in dem ersten Graben ausbildet, Ausbilden einer Gate-Elektrode, sodass sie die aktive Struktur kreuzt und sich in einer ersten Richtung erstreckt, Ausbilden einer ersten Source-/Drain-Region und einer zweiten Source-/Drain-Region in einem oberen Abschnitt der aktiven Struktur, wobei die erste und die zweite Source-/Drain-Region zu jeweils gegenüberliegenden Seiten der Gate-Elektrode benachbart sind, Ausbilden einer Isolierschicht auf der aktiven Struktur, Ausbilden einer Leitungsstruktur auf der Isolierschicht, sodass sie die aktive Struktur kreuzt und sich in einer zweiten Richtung erstreckt, wobei die Leitungsstruktur eine Bit-Leitung umfasst, die mit der ersten Source-/Drain-Region elektrisch verbunden ist, und ein Maskenmuster auf der Bit-Leitung, Ausbilden eines Abstandhalters auf einer Seitenfläche der Leitungsstruktur, Ausbilden eines Kontakts, sodass er in die Isolierschicht eindringt und mit der zweiten Source-/Drain-Region gekoppelt ist, Ausbilden eines Landing-Pads auf dem Kontakt und Ausbilden eines Datenspeicherelements auf dem Landing-Pad. Das Ausbilden des Kontakts kann ein Durchführen eines anisotropischen Ätzprozesses unter Verwendung des Maskenmusters und des Abstandhalters als Maske umfassen, um ein erstes Kontaktloch auszubilden, das in die Isolierschicht eindringt, selektives Vertiefen eines oberen Abschnitts der Vorrichtungsisolierschicht, die durch das erste Kontaktloch freigelegt wird, um ein sich vertikal erstreckendes Loch zu bilden, das eine obere Seitenfläche der aktiven Struktur freilegt, und Ausbilden eines leitfähigen Materials in dem ersten Kontaktloch und dem sich vertikal erstreckenden Loch.
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Figurenliste
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Beispielhafte Ausführungsformen gehen deutlicher aus der nachfolgenden, kurzen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor. Die beigefügten Zeichnungen stellen nicht beschränkende beispielhafte Ausführungsformen wie hierin beschrieben dar.
- 1 ist eine Draufsicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts darstellt.
- 2A, 2B, 2C und 2D sind Schnittansichten, die jeweils entlang Linien A-A', B-B', C-C' und D-D' aus 1 vorgenommen wurden.
- 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht einer Region M aus 2A.
- 4 ist eine Schnittansicht, die ein anderes Beispiel eines ersten Kontakts aus 3 darstellt.
- 5, 7, 9, 11, 13, 15 und 17 sind Draufsichten, die ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts darstellen.
- 6A, 8A, 10A, 12A, 14A, 16A und 18A sind Schnittansichten, die entlang Linien A-A' aus jeweils 5, 7, 9, 11, 13, 15 und 17 vorgenommen wurden.
- 6B, 8B, 10B, 12B, 14B, 16B und 18B sind Schnittansichten, die entlang Linien B-B' aus jeweils 5, 7, 9, 11, 13, 15 und 17 vorgenommen wurden.
- 6C, 8C, 10C, 12C, 14C, 16C und 18C sind Schnittansichten, die entlang Linien C-C' aus jeweils 5, 7, 9, 11, 13, 15 und 17 vorgenommen wurden.
- 6D, 8D, 10D, 12D, 14D, 16D und 18D sind Schnittansichten, die entlang Linien D-D' aus jeweils 5, 7, 9, 11, 13, 15 und 17 vorgenommen wurden.
- 19 und 20 sind vergrößerte Schnittansichten, die jeweils eine Region M aus 16A darstellen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Beispielhafte Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen genauer beschrieben, in denen beispielhafte Ausführungsformen gezeigt sind.
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1 ist eine Draufsicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts darstellt. 2A, 2B, 2C und 2D sind Schnittansichten, die jeweils entlang Linien A-A', B-B', C-C' und D-D' aus 1 vorgenommen wurden. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht einer Region M aus 2A.
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Bezug nehmend auf 1 und 2A bis 2D kann eine Vorrichtungsisolierschicht ST auf einem Substrat 100 ausgebildet sein, um aktive Strukturen ACT zu definieren. Das Substrat 100 kann zum Beispiel ein Halbleitersubstrat sein, das aus Silizium, Germanium oder Siliziumgermanium ausgebildet ist oder dieses umfasst. Die Vorrichtungsisolierschicht ST kann eine Siliziumoxidschicht umfassen.
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Die aktiven Strukturen ACT können ausgebildet sein, indem ein oberer Abschnitt des Substrats 100 mit einem Muster versehen bzw. strukturiert wird. Die aktiven Strukturen ACT können sich jeweils in einer dritten Richtung D3 erstrecken, die parallel zu einer oberen Fläche des Substrats 100 verläuft. Mit anderen Worten, jede der aktiven Strukturen ACT kann eine Längsachse aufweisen, die parallel zu der dritten Richtung D3 ist. Die aktiven Strukturen ACT können zweidimensional in einer ersten Richtung D1 und einer zweiten Richtung D2 angeordnet sein. Die aktiven Strukturen ACT können in der dritten Richtung D3 voneinander beabstandet sein.
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Jede der aktiven Strukturen ACT kann eine sich verringernde Breite in einer Richtung (d. h. der vierten Richtung D4), die rechtwinklig zu der oberen Fläche des Substrats 100 ist, aufweisen. Insbesondere kann jede der aktiven Strukturen ACT eine Breite aufweisen, die sich mit zunehmendem Abstand von einer unteren Fläche des Substrats 100 verringert.
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Der erste und der zweite Graben TR1 und TR2 können zwischen den aktiven Strukturen ACT definiert sein. Die Vorrichtungsisolierschicht ST kann in (z. B. diese ausfüllend) dem ersten und dem zweiten Graben TR1 und TR2 zwischen den aktiven Strukturen ACT sein. Der erste Graben TR1 kann zwischen einem Paar aktiver Strukturen ACT definiert sein, die in der zweiten Richtung D2 zueinander benachbart sind. Der zweite Graben TR2 kann zwischen einem Paar aktiver Strukturen ACT definiert sein, die in der dritten Richtung D3 zueinander benachbart sind.
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Eine Entfernung zwischen dem benachbarten Paar aktiver Strukturen ACT in der zweiten Richtung D2 kann kleiner sein als eine Entfernung zwischen dem benachbarten Paar aktiver Strukturen ACT in der dritten Richtung D3. Ferner kann der zweite Graben TR2 tiefer sein als der erste Graben TR1. Mit anderen Worten, ein Boden des zweiten Grabens TR2 kann tiefer liegen als ein Boden des ersten Grabens TR1 (z. B. siehe 2B).
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Ein oberer Abschnitt jeder der aktiven Strukturen ACT kann eine erste Source-/Drain-Region SD1 und eine zweite Source-/Drain-Region SD2 umfassen. Die erste Source-/Drain-Region SD1 kann zwischen dem Paar zweiter Source-/Drain-Regionen SD2 positioniert sein. Mit anderen Worten, in einer Draufsicht können (i) eine der zweiten Source-/Drain-Regionen SD2, (ii) die erste Source-/Drain-Region SD1 und (iii) eine andere der zweiten Source-/Drain-Regionen SD2 sequenziell in der dritten Richtung D3 angeordnet sein.
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Ein Paar dritter Gräben TR3 kann in jeder der aktiven Strukturen ACT definiert sein (z. B. siehe 2C). Jeder der dritten Gräben TR3 kann zwischen der ersten Source-/Drain-Region SD1 und der zweiten Source-/Drain-Region SD2 definiert sein. Der dritte Graben TR3 kann derart ausgebildet sein, dass er in einen oberen Abschnitt der aktiven Struktur ACT eindringt und kann sich von einer oberen Fläche der aktiven Struktur ACT nach unten in Richtung der unteren Fläche des Substrats 100 erstrecken. Ein Boden des dritten Grabens TR3 kann höher sein als der Boden der ersten und zweiten Gräben TR1 und TR2.
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Der obere Abschnitt jeder der aktiven Strukturen ACT kann ferner ein Paar Kanalregionen CH umfassen. In einer Draufsicht kann die Kanalregion CH zwischen der ersten Source-/Drain-Region SD1 und der zweiten Source-/Drain-Region SD2 eingefügt sein. Die Kanalregion CH kann sich unterhalb des dritten Grabens TR3 befinden (siehe z. B. 2C). So kann die Kanalregion CH derart angeordnet sein, dass sie niedriger ist als die erste und die zweiten Source-/Drain-Regionen SD1 und SD2.
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Gate-Elektroden GE können derart ausgebildet sein, dass sie die aktiven Strukturen ACT und die Vorrichtungsisolierschicht ST kreuzen. Die Gate-Elektroden GE können jeweils in den dritten Gräben TR3 ausgebildet sein. Die Gate-Elektroden GE können sich in der zweiten Richtung D2 erstrecken und parallel zueinander sein. Das Paar an Gate-Elektroden GE kann auf dem Paar Kanalregionen CH der aktiven Struktur ACT ausgebildet sein. Mit anderen Worten, in einer Draufsicht kann die Gate-Elektrode GE zwischen der ersten Source-/Drain-Region SD1 und der zweiten Source-/Drain-Region SD2 eingefügt sein. Eine obere Fläche der Gate-Elektrode GE kann niedriger sein als die obere Fläche der aktiven Struktur ACT (z. B. eine obere Fläche der ersten Source-/Drain-Region SD1 oder eine obere Fläche der zweiten Source-/Drain-Region SD2).
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Wieder Bezug nehmend auf 2C kann ein oberer Abschnitt der Gate-Elektrode GE zu der ersten Source-/Drain-Region SD1 der aktiven Struktur ACT benachbart sein. Ein unterer Abschnitt der Gate-Elektrode GE kann zu der Kanalregion CH benachbart sein.
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Bezug nehmend auf 1 und 2A bis 2D kann eine dielektrische Gate-Schicht Gl zwischen der Gate-Elektrode GE und der aktiven Struktur ACT eingefügt sein. Eine Gate-Deckschicht GP kann auf der Gate-Elektrode GE ausgebildet sein. Die Gate-Deckschicht GP kann auf der oberen Fläche der Gate-Elektrode GE sein (z. B. diese bedecken). Eine obere Fläche der Gate-Deckschicht GP kann mit der oberen Fläche der aktiven Struktur ACT koplanar sein.
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Die Gate-Elektrode GE kann aus mindestens einem leitfähigen Metallnitrid (z. B. Titannitrid oder Tantalnitrid) und/oder einem metallischen Material (z. B. Titan, Tantal, Wolfram, Kupfer oder Aluminium) ausgebildet sein oder diese umfassen. Die dielektrische Gate-Schicht Gl kann aus mindestens einem Element aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid und/oder High-k-Dielektrika ausgebildet sein oder dieses enthalten. In einer Ausführungsform können die High-k-Dielektrika Hafniumoxid, Hafniumsiliziumoxid, Lanthanoxid, Zirconiumoxid, Zirconiumsiliziumoxid, Tantaloxid, Titanoxid, Bariumstrontiumtitanoxid, Bariumtitanoxid, Strontriumtitanoxid, Lithiumoxid, Aluminiumoxid, Blei-Scandium-Tantaloxid, Blei-Zink-Niobat oder Kombinationen daraus umfassen. Die Gate-Deckschicht GP kann eine Siliziumoxidschicht, eine Siliziumnitridschicht und/oder eine Siliziumoxinitridschicht umfassen.
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Eine Isolierschicht IL kann auf dem Substrat 100 ausgebildet sein. Die Isolierschicht IL kann erste Kontaktlöcher CNH1 umfassen, welche die ersten Source-/Drain-Regionen SD1 der aktiven Strukturen ACT freilegen. Im Detail kann, Bezug nehmend auf 3, die Isolierschicht IL eine erste Isolierschicht IL1 und eine zweite Isolierschicht IL2 umfassen, die sequenziell gestapelt sind. Die zweite Isolierschicht IL2 kann eine Dielektrizitätskonstante aufweisen, die höher ist als die der ersten Isolierschicht IL1. Die erste Isolierschicht IL1 kann zum Beispiel eine Siliziumoxidschicht umfassen und die zweite Isolierschicht IL2 kann eine Siliziumoxinitridschicht umfassen.
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Leitungsstrukturen LST können derart auf der Isolierschicht IL ausgebildet sein, dass sie sich in der ersten Richtung D1 erstrecken und parallel zueinander sind. Die Leitungsstrukturen LST können in der zweiten Richtung D2 angeordnet sein (d. h. voneinander beabstandet sein). In einer Draufsicht können die Leitungsstrukturen LST derart ausgebildet sein, dass sie die Gate-Elektroden GE rechtwinklig kreuzen (z. B. siehe 1). Eine Paar Abstandhalter SP kann auf gegenüberliegenden Seitenflächen jeder der Leitungsstrukturen LST ausgebildet sein. Die Abstandhalter SP können aus mindestens einem Element aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid und/oder Siliziumoxinitrid ausgebildet sein oder dieses enthalten.
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Genauer gesagt kann, Bezug nehmend auf 3, jeder der Abstandhalter SP einen ersten Abstandhalter SP1, einen zweiten Abstandhalter SP2 und einen dritten Abstandhalter SP3 umfassen. Der erste Abstandhalter SP1 kann eine Seitenfläche der Leitungsstruktur LST direkt bedecken. Der zweite Abstandhalter SP2 zwischen dem ersten Abstandhalter SP1 und dem dritten Abstandhalter SP3 eingefügt sein. Der zweite Abstandhalter SP2 kann aus einem Isoliermaterial ausgebildet sein, dessen Dielektrizitätskonstante niedriger ist als die des ersten Abstandhalters SP1 und des dritten Abstandhalters SP3. Zum Beispiel können der erste Abstandhalter SP1 und der dritte Abstandhalter SP3 aus Siliziumnitrid ausgebildet sein oder dieses enthalten und der zweite Abstandhalter SP2 kann aus Siliziumoxid ausgebildet sein oder dieses umfassen. Als weiteres Beispiel kann der zweite Abstandhalter SP2 aus Luft bestehen; das heißt, der zweite Abstandhalter SP2 kann ein Luftabstandhalter sein.
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Jede der Leitungsstrukturen LST kann eine leitfähige Struktur CP, eine Sperrstruktur BP, eine Bit-Leitung BL und ein Maskenmuster MP umfassen, die sequenziell gestapelt sind. Die leitfähige Struktur CP kann einen Kontaktabschnitt CNP umfassen, der das erste Kontaktloch CNH1 ausfüllt und mit der ersten Source-/Drain-Region SD1 gekoppelt ist. Insbesondere kann der Kontaktabschnitt CNP in die Isolierschicht IL eindringen und kann sich in Richtung der unteren Fläche des Substrats 100 erstrecken. Der Kontaktabschnitt CNP kann mit der ersten Source-/Drain-Region SD1 in direktem Kontakt stehen.
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Die Sperrstruktur BP kann verhindern oder unterbinden, dass ein Metallmaterial in der Bit-Leitung BL in die leitfähige Struktur CP diffundiert. Die Bit-Leitung BL kann durch die Sperrstruktur BP und die leitfähige Struktur CP mit der ersten Source-/Drain-Region SD1 elektrisch verbunden sein.
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Die leitfähige Struktur CP kann aus mindestens einem verschiedener dotierter Halbleitermaterialien (dotiertes Silizium, dotiertes Germanium und so weiter) ausgebildet sein oder diese umfassen. Die Sperrstruktur BP kann aus mindestens einem verschiedener leitfähiger Metallnitride (z. B. Titannitrid oder Tantalnitrid) ausgebildet sein oder diese umfassen. Die Bit-Leitung BL kann aus mindestens einem verschiedener Metallmaterialien (z. B. Titan, Tantal, Wolfram, Kupfer oder Aluminium) ausgebildet sein oder diese umfassen.
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Eine Mehrzahl an Isolierumzäunungen IFS kann auf der Gate-Deckschicht GP ausgebildet sein. Jede der Isolierumzäunungen IFS kann in die Isolierschicht IL eindringen und kann sich zu einem oberen Abschnitt der Gate-Deckschicht GP erstrecken.
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Wieder Bezug nehmend auf 1 können die Isolierumzäunungen IFS in der ersten Richtung D1 und der zweiten Richtung D2 zweidimensional angeordnet sein. Im Detail können die Isolierumzäunungen IFS in der zweiten Richtung D2 auf der Gate-Deckschicht GP angeordnet sein, die sich in der zweiten Richtung D2 erstreckt. Die Isolierumzäunungen IFS und die Leitungsstrukturen LST können abwechselnd in der zweiten Richtung D2 angeordnet sein.
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Kontakte CNT können derart ausgebildet sein, dass sie in die Isolierschicht IL eindringen und können jeweils mit den zweiten Source-/Drain-Regionen SD2 gekoppelt sein. Jeder der Kontakte CNT kann ein zweites Kontaktloch CNH2 ausfüllen, das ausgebildet wird, indem ein oberer Abschnitt der zweiten Source-/Drain-Region SD2 teilweise geätzt wird. Zurück in 2A kann der Kontakt CNT in direktem Kontakt mit der zweiten Source-/Drain-Region SD2 sein, die durch das zweite Kontaktloch CNH2 freiliegt. Zudem kann der Kontakt CNT mit der Seitenfläche des Abstandhalters SP und der oberen Fläche der Vorrichtungsisolierschicht ST in Kontakt sein. Der Kontakt CNT kann durch den Abstandhalter SP von der Leitungsstruktur LST, die dazu benachbart ist, beabstandet sein. Die Kontakte CNT können jeweils aus mindestens einem verschiedener dotierter Halbleitermaterialien (dotiertes Silizium, dotiertes Germanium und so weiter) ausgebildet sein oder diese umfassen.
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Wieder Bezug nehmend auf 1 können die Kontakte CNT zweidimensional in der ersten Richtung D1 und der zweiten Richtung D2 angeordnet sein. Im Detail können die Kontakte CNT und die Leitungsstrukturen LST abwechselnd in der zweiten Richtung D2 angeordnet sein. Die Kontakte CNT und die Isolierumzäunungen IFS können abwechselnd in der ersten Richtung D1 angeordnet sein.
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Landing-Pads LP, die jeweils mit den Kontakten CNT gekoppelt sind, können auf den Kontakten CNT ausgebildet sein. Die Landing-Pads LP können jeweils durch die Kontakte CNT mit den zweiten Source-/Drain-Regionen SD2 elektrisch verbunden sein. Das Landing-Pad LP kann von dem Kontakt CNT versetzt sein. Das Landing-Pad LP kann zum Beispiel von dem Zentrum des Kontakts CNT verschoben sein (siehe z. B. 2A). Die Landing-Pads LP können aus mindestens einem verschiedener Metallmaterialien (z. B. Titan, Tantal, Wolfram, Kupfer oder Aluminium) ausgebildet sein oder diese umfassen.
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Eine Isolierstruktur INP kann auf dem Maskenmuster MP ausgebildet sein. Die Isolierstruktur INP kann die planare Form der Landing-Pads LP definieren. Benachbarte der Landing-Pads LP können durch die Isolierstruktur INP voneinander beabstandet sein.
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Ein Datenspeicherelement DS kann auf den Landing-Pads LP ausgebildet sein. Im Detail können Datenspeicherelemente DS erste Elektroden LEL umfassen, die jeweils auf den Landing-Pads LP ausgebildet sind. Die ersten Elektroden LEL können jeweils mit den Landing-Pads LP verbunden sein. Die Datenspeicherelemente DS können ferner eine zweite Elektrode TEL auf den ersten Elektroden LEL umfassen und eine dielektrische Schicht HDL zwischen den ersten Elektroden LEL und der zweiten Elektrode TEL. Die erste Elektrode LEL, die dielektrische Schicht HDL und die zweite Elektrode TEL können einen Kondensator bilden, der verwendet werden kann, um Daten zu speichern.
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Jede der ersten Elektroden LEL kann in Form einer festen Säule ausgebildet sein, aber das erfinderische Konzept ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Zum Beispiel kann jede der ersten Elektroden LEL wie ein Zylinder mit einem geschlossenen Boden geformt sein. Die ersten Elektroden LEL können in der ersten oder zweiten Richtung D1 oder D2 zickzackförmig angeordnet sein, sodass sie eine wabenförmige Anordnung ausbilden. Alternativ können die ersten Elektroden LEL in einer Matrixform in der ersten und zweiten Richtung D 1 und D2 angeordnet sein.
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Jede der ersten Elektroden LEL kann zum Beispiel aus verunreinigungsdotiertem Silizium, Metallen (z. B. Wolfram) und/oder leitfähigen Metallverbindungen (z. B. Titannitrid) ausgebildet sein oder diese umfassen. Die dielektrische Schicht HDL kann mindestens eines aus verschiedenen High-k-Dielektrika (z. B. Hafniumoxid, Hafniumsiliziumoxid, Lanthanoxid, Zirconiumoxid, Zirconiumsiliziumoxid, Tantaloxid, Titanoxid, Bariumstrontiumtitanoxid, Bariumtitanoxid, Strontiumtitanoxid, Lithiumoxid, Aluminiumoxid, Blei-Scandiumtantaloxid, Blei-Zink-Niobat und/oder Kombinationen daraus) umfassen. Die zweite Elektrode TEL kann aus mindestens einem aus dotiertem Silizium, Ruthenium (Ru), Rutheniumoxid (RuO), Platin (Pt), Platinoxid (PtO), Iridium (Ir), Iridiumoxid (IrO), Strontiumruthenat (SrRuO (SRO)), bariumhaltigem Strontiumruthenat ((Ba,Sr)RuO (BSRO)), Kalziumruthenat (CaRuO (CRO)), Bariumruthenat (BaRuO), strontiumdotiertem Lanthankobaltoxid (La(Sr,Co)O), Titan (Ti), Titannitrid (TiN), Wolfram (W), Wolframnitrid (WN), Tantal (Ta), Tantalnitrid (TaN), Titanaluminumnitrid (TiAlN), Titansiliziumnitrid (TiSiN), Tantalaluminiumnitrid (TaAlN), Tantalsiliziumnitrid (TaSiN) oder Kombinationen daraus ausgebildet sein oder diese enthalten.
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Der Kontakt CNT gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts wird unter Bezugnahme auf 3 genauer beschrieben. Das Paar Kontakte CNT kann jeweils auf beiden Seiten jeder Leitungsstruktur LST angeordnet sein (z. B. jeder Bit-Leitung BL). In der vorliegenden Ausführungsform wird der Kontakt CNT, der sich auf einer Seite der Bit-Leitung BL befindet, als erster Kontakt CNT1 bezeichnet, und der Kontakt, der sich auf einer gegenüberliegenden Seite der Bit-Leitung BL befindet, wird als zweiter Kontakt CNT2 bezeichnet. Als erstes wird der erste Kontakt CNT1 unter Bezugnahme auf 3 genauer beschrieben.
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Der erste Kontakt CNT1 kann einen sich vertikal erstreckenden Abschnitt VEP, einen unteren Abschnitt LWP und einen oberen Abschnitt UPP umfassen. Der untere Abschnitt LWP kann in dem zweiten Kontaktloch CNH2 ausgebildet sein, das derart ausgebildet ist, dass es niedriger ist als die obere Fläche des Substrats 100 (d. h. eine obere Fläche TS der aktiven Struktur ACT). Der obere Abschnitt UPP kann auf dem unteren Abschnitt LWP ausgebildet sein. Der obere Abschnitt UPP kann eine erste Seitenfläche SW1 und eine zweite Seitenfläche SW2 aufweisen, die voneinander in der zweiten Richtung D2 gegenüber liegen. Die erste Seitenfläche SW1 kann mit dem dritten Abstandhalter SP3 in Kontakt sein und die zweite Seitenfläche SW2 kann mit einem anderen dritten Abstandhalter SP3 in Kontakt sein.
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Die zweite Source-/Drain-Region SD2 kann eine ausgesparte obere Fläche RTS aufweisen, die sich von der oberen Fläche TS (die eine planare/flache oberste Region sein kann) der aktiven Struktur ACT zu einer oberen Seitenfläche USW der aktiven Struktur ACT erstrecken kann. Wie vorliegend verwendet, kann sich der Begriff „ausgespart“ auf einen nicht planaren (d. h. gewölbten) Abschnitt beziehen. Die ausgesparte obere Fläche RTS der zweiten Source-/Drain-Region SD2 kann zum Beispiel eine mittlere Steigung aufweisen, die bezüglich einer ersten Ebene LV1 einen ersten Winkel 01 definiert. Die obere Seitenfläche USW der aktiven Struktur ACT kann eine Steigung aufweisen, die bezüglich der zweiten Richtung D2 einen zweiten Winkel θ2 definiert. Der zweite Winkel θ2 kann beinahe ein rechter Winkel sein (d. h. nahezu 90 Grad). Der erste Winkel 01 kann kleiner sein als der zweite Winkel θ2. Der erste Winkel θ1 kann von 40° bis 80° reichen.
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Der untere Abschnitt LWP des ersten Kontakts CNT1 kann die ausgesparte obere Fläche RTS direkt abdecken. Im Gegensatz dazu kann sich der untere Abschnitt LWP des ersten Kontakts CNT1 nach unten erstrecken, sodass er die ausgesparte obere Fläche RTS gerade bedeckt, aber er erstreckt sich womöglich nicht horizontal. Zum Beispiel falls eine vertikale gedachte Linie VVL derart definiert ist, dass sie sich vertikal von der ersten Seitenfläche SW1 des ersten Kontakts CNT1 erstreckt, kann der untere Abschnitt LWP des ersten Kontakts CNT1 ein Profil haben, das von der vertikalen gedachten Linie VVL in der zweiten Richtung D2 allmählich beabstandet ist, sowie sich eine Entfernung von der Unterseite des Substrats 100 verringert.
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Der erste Kontakt CNT1 kann ferner einen Leerraum VD umfassen. Der untere Abschnitt LWP des ersten Kontakts CNT1 kann zum Beispiel den Leerraum VD umfassen. In der vorliegenden Ausführungsform kann der Leerraum VD in dem ersten Kontakt CNT1 eine relativ geringe Größe aufweisen. Dies rührt daher, dass, da sich die Breite des zweiten Kontaktlochs CNH2 nicht stark vergrößert, das zweite Kontaktloch CNH2 gut mit einem leitfähigen Material gefüllt sein kann, wenn der erste Kontakt CNT1 gebildet wird.
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Der sich vertikal erstreckende Abschnitt VEP des ersten Kontakts CNT1 kann sich von dem unteren Abschnitt LWP in Richtung der Unterseite des Substrats 100 erstrecken (d. h. kann von demselben nach unten hervorstehen). Der sich vertikal erstreckende Abschnitt VEP kann derart ausgebildet sein, dass er in einen oberen Abschnitt der Vorrichtungsisolierschicht ST eindringt. Der sich vertikal erstreckende Abschnitt VEP kann sich in die Vorrichtungsisolierschicht ST entlang der oberen Seitenfläche USW der aktiven Struktur ACT erstrecken. Der sich vertikal erstreckende Abschnitt VEP kann die obere Seitenfläche USW der aktiven Struktur ACT bedecken. Mit anderen Worten, der sich vertikal erstreckende Abschnitt VEP kann mit der oberen Seitenfläche USW der aktiven Struktur ACT in Kontakt sein. Die oberste Ebene des ersten Kontakts CNT1 (d. h. die unterste Ebene LV3 des sich vertikal erstreckenden Abschnitts VEP) kann niedriger sein als eine Ebene LV5 der unteren Fläche der leitfähigen Struktur CP, die mit der ersten Source-/Drain-Region SD1 in Kontakt ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform kann sich der Kontakt CNT in Richtung der Unterseite des Substrats 100 erstrecken, sodass er mit der ausgesparten oberen Fläche RTS der aktiven Struktur ACT und der oberen Seitenfläche USW der aktiven Struktur ACT sequenziell in Kontakt ist. Mit anderen Worten, ein Kontaktbereich zwischen dem Kontakt CNT und der zweiten Source-/Drain-Region SD2 kann relativ erhöht sein.
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Nachfolgend wird der zweite Kontakt CNT2 beschrieben. Es werden hauptsächlich Merkmale des zweiten Kontakts CNT2 beschrieben, die sich von jenen des ersten Kontakts CNT1 unterscheiden, ohne überflüssige Beschreibungen. 3 stellt ein Beispiel dar, in dem der zweite Kontakt CNT2 in versetzter Weise ausgebildet ist. Im Detail stellt 3 ein Beispiel dar, in dem der erste Kontakt CNT1 an einer gewünschten Position ausgebildet ist aber der zweite Kontakt CNT2 an einer verschobenen Position in der zweiten Richtung D2 ausgebildet ist.
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Der untere Abschnitt LWP des zweiten Kontakts CNT2 kann kleiner sein als der untere Abschnitt LWP des ersten Kontakts CNT1. Im Detail kann die unterste Ebene der ausgesparten oberen Fläche RTS, die mit dem unteren Abschnitt LWP des ersten Kontakts CNT1 in Kontakt ist, auf einer ersten Ebene LV1 positioniert sein. Die unterste Ebene der ausgesparten oberen Fläche RTS, die mit dem unteren Abschnitt LWP des zweiten Kontakts CNT2 in Kontakt ist, kann auf einer zweiten Ebene LV2 positioniert sein. Die zweite Ebene LV2 kann höher sein als die erste Ebene LV1. Die ausgesparte obere Fläche RTS, die mit dem zweiten Kontakt CNT2 in Kontakt steht, kann eine mittlere Steigung aufweisen, die als dritter Winkel θ3 gegeben ist. Der dritte Winkel θ3 kann kleiner sein als der erste Winkel θ1.
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Die unterste Ebene des sich vertikal erstreckenden Abschnitts VEP des ersten Kontakts CNT1 kann auf einer dritten Ebene LV3 positioniert sein. Die unterste Ebene des sich vertikal erstreckenden Abschnitts VEP des zweiten Kontakts CNT2 kann auf einer vierten Ebene LV4 positioniert sein. Die vierte Ebene LV4 kann höher sein als die dritte Ebene LV3.
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Indessen kann eine Differenz zwischen der ersten Eben LV1 und der zweiten Ebene LV2 größer sein als eine Differenz zwischen der dritten Ebene LV3 und der vierten Ebene LV4. Mit anderen Worten, die Differenz zwischen der dritten Ebene LV3 und der vierten Ebene LV4 kann relativ gering sein. Das heißt, selbst wenn die Kontakte CNT in versetzter Art und Weise ausgebildet sind, kann eine Differenz oder eine Abweichung auf vertikaler Ebene zwischen den untersten Punkten der Kontakte CNT geringer sein.
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Eine strukturelle Abweichung zwischen den Kontakten CNT, die durch den Versatz verursacht wird, kann zu verschiedenen technischen Problemen führen, wie beispielsweise einer Abweichung hinsichtlich eines Dotierprofils der zweiten Source-/Drain-Region SD2 und Abweichungen hinsichtlich elektrischer Eigenschaften von P-N-Verbindungen und metallurgischen Verbindungen. Ferner kann die strukturelle Abweichung zu einem Problem führen, wie beispielsweise einem gate-induzierten Drain-Leckstrom (Gate-Induced Drain Leakage, GIDL). Allerdings kann gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts, wie oben beschrieben, der sich vertikal erstreckende Abschnitt VEP eine strukturelle Abweichung zwischen den Kontakten CNT reduzieren, die durch den Versatz verursacht wird. Entsprechend kann es möglich sein, das GIDL-Problem in der Halbleitervorrichtung zu unterbinden und die elektrischen Eigenschaften der Halbleitervorrichtung zu verbessern.
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4 ist eine Schnittansicht, die ein anderes Beispiel des ersten Kontakts aus 3 darstellt. Zur genauen Beschreibung kann ein Element, das zuvor unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben wurde, anhand des gleichen Bezugszeichens identifiziert werden, ohne dass eine damit übereinstimmende Beschreibung wiederholt wird.
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Bezug nehmend auf 4 kann der erste Kontakt CNT1 den unteren Abschnitt LWP in dem zweiten Kontaktloch CNH2 und den oberen Abschnitt UPP auf dem unteren Abschnitt LWP umfassen. Der erste Kontakt CNT 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann den sich vertikal erstreckenden Abschnitt VEP umfassen, der die obere Seitenfläche USW der aktiven Struktur ACT bedeckt. Der untere Abschnitt LWP des ersten Kontakts CNT1 kann die ausgesparte obere Fläche RTS der zweiten Source-/Drain-Region SD2 bedecken.
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Eine Breite W des unteren Abschnitts LWP des ersten Kontakts CNT1 in der zweiten Richtung D2 kann sich mit sich verringernder Entfernung von der Unterseite des Substrats 100 verringern. Die Breite W des unteren Abschnitts LWP kann aufgrund der Anwesenheit des zweiten Abstandhalters SP2 abrupt verringert werden. Mindestens ein Abschnitt des unteren Abschnitts LWP kann in einem ausgesparten oberen Abschnitt der Vorrichtungsisolierschicht ST ausgebildet sein und kann mit der Vorrichtungsisolierschicht ST in Kontakt sein.
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5, 7, 9, 11, 13, 15 und 17 sind Draufsichten, die ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts darstellen. 6A, 8A, 10A, 12A, 14A, 16A und 18A sind Schnittansichten, die entlang Linien A-A' aus jeweils 5, 7, 9, 11, 13, 15 und 17 vorgenommen wurden. 6B, 8B, 10B, 12B, 14B, 16B und 18B sind Schnittansichten, die entlang Linien B-B' aus jeweils 5, 7, 9, 11, 13, 15 und 17 vorgenommen wurden. 6C, 8C, 10C, 12C, 14C, 16C und 18C sind Schnittansichten, die entlang Linien C-C' aus jeweils 5, 7, 9, 11, 13, 15 und 17 vorgenommen wurden. 6D, 8D, 10D, 12D, 14D, 16D und 18D sind Schnittansichten, die entlang Linien D-D' aus jeweils 5, 7, 9, 11, 13, 15 und 17 vorgenommen wurden. 19 und 20 sind vergrößerte Schnittansichten, die jeweils eine Region M aus 16A darstellen.
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Bezug nehmend auf 5 und 6A bis 6D können die aktiven Strukturen ACT ausgebildet werden, indem ein oberer Abschnitt des Substrats 100 mit einem Muster versehen wird. Die aktiven Strukturen ACT können sich jeweils in der dritten Richtung D3 erstrecken, die parallel zu der Fläche des Substrats 100 verläuft. Die aktiven Strukturen ACT können zweidimensional in der ersten Richtung D1 und der zweiten Richtung D2 angeordnet sein. Die aktiven Strukturen ACT können in der dritten Richtung D3 voneinander beabstandet sein.
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Der erste und der zweite Graben TR1 und TR2 können zwischen den aktiven Strukturen ACT definiert sein. Der erste Graben TR1 kann zwischen einem Paar aktiver Strukturen ACT definiert sein, die in der zweiten Richtung D2 zueinander benachbart sind. Der zweite Graben TR2 kann zwischen einem Paar aktiver Strukturen ACT definiert sein, die in der dritten Richtung D3 zueinander benachbart sind.
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Die Vorrichtungsisolierschicht ST kann in dem ersten und dem zweiten Graben TR1 und TR2 ausgebildet sein (z. B. diese ausfüllen). Die Vorrichtungsisolierschicht ST kann derart ausgebildet sein, dass sie den ersten und den zweiten Graben TR1 und TR2 vollständig ausfüllt und die aktiven Strukturen ACT bedeckt. Ein Planarisierungsprozess kann auf der Vorrichtungsisolierschicht ST durchgeführt werden, um die oberen Flächen der aktiven Strukturen ACT freizulegen.
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Bezug nehmend auf 7 und 8A bis 8D können die dritten Gräben TR3 ausgebildet werden, indem die aktiven Strukturen ACT und die Vorrichtungsisolierschicht ST mit einem Muster versehen werden. In einer Draufsicht kann jeder der dritten Gräben TR3 eine Linienform aufweisen, die sich in der zweiten Richtung D2 erstreckt.
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Die Ausbildung der dritten Gräben TR3 kann umfassen, ein hartes Maskenmuster mit Öffnungen auszubilden und die freigelegten Abschnitte der aktiven Struktur ACT und der Vorrichtungsisolierschicht ST unter Verwendung des harten Maskenmusters als Ätzmaske zu ätzen. Der dritte Graben TR3 kann derart ausgebildet sein, dass er flacher ist als der erste Graben TR1.
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Bezug nehmend auf 9 und 10A bis 10D können die dielektrische Gate-Schicht Gl, die Gate-Elektrode GE und die Gate-Deckschicht GP sequenziell in jedem der dritten Gräben TR3 ausgebildet sein. Im Detail kann die dielektrische Gate-Schicht Gl formgleich in dem dritten Graben TR3 ausgebildet sein. Die dielektrische Gate-Schicht Gl kann aus mindestens einem Element aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid und/oder High-k-Dielektrika ausgebildet sein oder dieses enthalten.
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Die Ausbildung der Gate-Elektrode GE kann umfassen, eine leitfähige Schicht auf der dielektrischen Gate-Schicht Gl in dem dritten Graben TR3 auszubilden (z. B. ausfüllend). Die leitfähige Schicht kann aus mindestens einem leitfähigen Metallnitrid und/oder Metallmaterialien ausgebildet sein und selbiges umfassen.
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Die dielektrische Gate-Schicht Gl und die Gate-Elektrode GE können ausgespart sein und dann kann die Gate-Deckschicht GP auf der ausgesparten Gate-Elektrode GE ausgebildet sein. Die obere Fläche der Gate-Deckschicht GP kann mit der oberen Fläche der aktiven Struktur ACT koplanar sein.
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Ein Ionenimplantationsprozess kann bei den aktiven Strukturen ACT durchgeführt werden, um die erste Source-/Drain-Region SD1 und das Paar zweiter Source-/Drain-Regionen SD2 in einem oberen Abschnitt der aktiven Struktur ACT auszubilden. Das Paar zweiter Source-/Drain-Regionen SD2 kann in der dritten Richtung D3 voneinander beabstandet sein, wobei die erste Source-/Drain-Region SD1 dazwischen eingefügt ist. In einer Ausführungsform können die erste und die zweiten Source-/Drain-Regionen SD1 und SD2 mit den gleichen Verunreinigungen dotiert sein.
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Die Kanalregion CH kann in einem Abschnitt der aktiven Struktur ACT definiert sein, die sich unterhalb der Gate-Elektrode GE befindet. In einer Draufsicht kann die Kanalregion CH zwischen der ersten Source-/Drain-Region SD1 und der zweiten Source-/Drain-Region SD2 eingefügt sein. Die Gate-Elektrode GE kann auf der oberen Fläche und gegenüberliegenden Seitenflächen der Kanalregion CH ausgebildet sein (siehe z. B. 10B).
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Bezug nehmend auf 11 und 12A bis 12D kann die Isolierschicht IL auf der gesamten oberen Fläche des Substrats 100 ausgebildet sein. Die Isolierschicht IL kann zum Beispiel eine mehrschichtige Struktur sein, bei der eine Siliziumoxidschicht und eine Siliziumoxinitridschicht gestapelt sind. Die Isolierschicht IL kann derart gemustert sein, dass sie die ersten Kontaktlöcher CNH1 bildet, die jeweils eine entsprechende der ersten Source-/Drain-Regionen SD1 der aktiven Strukturen ACT freilegen. Wenn das erste Kontaktloch CNH1 ausgebildet ist, kann ein oberer Abschnitt der ersten Source-/Drain-Region SD1 teilweise ausgespart sein. Ähnlich kann, wenn das erste Kontaktloch CNH1 ausgebildet ist, ein oberer Abschnitt der Vorrichtungsisolierschicht ST um die erste Source-/Drain-Region SD1 herum teilweise ausgespart sein.
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Bezug nehmend auf 13 und 14A bis 14D können eine erste leitfähige Schicht CL1, eine Barriereschicht BAL und eine zweite leitfähige Schicht CL2 sequenziell auf der Isolierschicht IL ausgebildet sein. Die erste leitfähige Schicht CL1 kann in den ersten Kontaktlöchern CNH1 sein (z. B. diese ausfüllen). Mit anderen Worten, die erste leitfähige Schicht CL1 kann mit den ersten Source-/Drain-Regionen SD1 der aktiven Strukturen ACT in Kontakt sein. Die erste leitfähige Schicht CL1 kann durch die Isolierschicht IL von den zweiten Source-/Drain-Regionen SD2 der aktiven Strukturen ACT vertikal beabstandet sein. Die erste leitfähige Struktur CL1 kann aus mindestens einem aus verschiedenen dotierten Halbleitermaterialien ausgebildet sein oder diese umfassen.
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Die Barriereschicht BAL kann derart ausgebildet sein, dass sie zwischen der ersten leitfähigen Schicht CL1 und der zweiten leitfähigen Schicht CL2 eingefügt ist. Die Barriereschicht BAL kann aus mindestens einem verschiedener leitfähiger Metallnitride ausgebildet sein oder diese umfassen. Die zweite leitfähige Struktur CL2 kann aus mindestens einem verschiedener Metallmaterialien ausgebildet sein oder diese umfassen. Die Barriereschicht BAL kann verhindern oder unterbinden, dass ein Metallmaterial in der zweiten leitfähigen Schicht CL2 in die erste leitfähige Schicht CL1 diffundiert wird.
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Bezug nehmend auf 15 und 16A bis 16D können die Leitungsstrukturen LST derart auf der Isolierschicht IL ausgebildet sein, dass sie sich in der ersten Richtung D1 erstrecken und parallel zueinander sind. Die Leitungsstrukturen LST können in der zweiten Richtung D2 angeordnet sein (z. B. voneinander beabstandet sein).
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Im Detail können die Maskenmuster MP auf der zweiten leitfähigen Schicht CL2 ausgebildet sein. Die Maskenmuster MP können derart ausgebildet sein, dass sie eine Linienform aufweisen, die sich in der ersten Richtung D1 erstreckt. Zum Beispiel können die Maskenmuster MP aus Siliziumnitrid und/oder Siliziumoxinitrid ausgebildet sein oder diese umfassen.
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Die Bit-Leitung BL, die Sperrstruktur BP und die leitfähige Struktur CP können ausgebildet werden, indem die zweite leitfähige Schicht CL2, die Barriereschicht BAL und die erste leitfähige Schicht CL1 sequenziell jeweils mit einem Muster versehen werden, wobei die Maskenmuster MP als Maske verwendet werden. Das Maskenmuster MP, die Bit-Leitung BL, die Sperrstruktur BP und die leitfähige Struktur CP können einander vertikal überlappen. Das Maskenmuster MP, die Bit-Leitung BL, die Sperrstruktur BP und die leitfähige Struktur CP können die Leitungsstruktur LST bilden. In einer Draufsicht betrachtet können sich die Bit-Leitungen BL derart erstrecken, dass sie die Gate-Elektroden GE kreuzen.
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Die leitfähige Struktur CP kann Kontaktabschnitte CNP umfassen, von denen jeder einzelne in jeweils den ersten Kontaktlöchern CNH1 ist (z. B. ausfüllt). Die leitfähige Struktur CP kann mit der ersten Source-/Drain-Region SD1 durch den Kontaktabschnitt CNP verbunden sein. Mit anderen Worten, die Bit-Leitung BL kann durch die leitfähige Struktur CP mit der ersten Source-/Drain-Region SD1 elektrisch verbunden sein.
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Das Paar Abstandhalter SP kann auf gegenüberliegenden Seitenflächen jeder der Leitungsstrukturen LST ausgebildet sein. Die Ausbildung der Abstandhalter SP kann umfassen, eine Abstandhalterschicht formgleich auf der gesamten oberen Fläche des Substrats 100 auszubilden und die Abstandhalterschicht anisotropisch zu ätzen.
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Ein Ätzprozess unter Verwendung der Abstandhalter SP und der Maskenmuster MP als Maske kann auf der gesamten oberen Fläche des Substrats 100 durchgeführt werden, um die zweiten Kontaktlöcher CNH2 auszubilden, welche jeweils die zweiten Source-/Drain-Regionen SD2 freilegen. Im Detail kann das zweite Kontaktloch CNH2 derart ausgebildet sein, dass es in die Isolierschicht IL eindringt und kann auf eine Ebene erweitert werden, die niedriger ist als die obere Fläche des Substrats 100. Wenn das zweite Kontaktloch CNH2 ausgebildet ist, kann ein oberer Abschnitt der zweiten Source-/Drain-Region SD2 teilweise ausgespart sein. Wenn das zweite Kontaktloch CNH2 ausgebildet ist, kann ein oberer Abschnitt der Vorrichtungsisolierschicht ST um die zweite Source-/Drain-Region SD2 herum teilweise ausgespart sein.
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Der Prozess zur Ausbildung des zweiten Kontaktlochs CNH2 wird unter Bezugnahme auf 19 und 20 genauer beschrieben. Bezug nehmend auf 19 kann ein anisotropischer Ätzprozess unter Verwendung der Abstandhalter SP und der Maskenmuster MP als Maske auf der gesamten oberen Fläche des Substrats 100 durchgeführt werden, um die zweiten Kontaktlöcher CNH2 auszubilden. Die zweiten Kontaktlöcher CNH2 können auf selbst ausrichtende Art und Weise ausgebildet werden, indem die Abstandhalter SP und die Maskenmuster MP verwendet werden. Die Isolierschicht IL kann während des anisotropischen Ätzprozesses geätzt werden. Der anisotropische Ätzprozess kann nach Art eines Überätzens durchgeführt werden und in diesem Fall kann der obere Abschnitt der aktiven Struktur ACT und der obere Abschnitt der Vorrichtungsisolierschicht ST teilweise geätzt werden.
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Bezug nehmend auf 20 kann ein Reinigungsprozess bei den zweiten Kontaktlöchern CNH2 durchgeführt werden, um die freigelegten Abschnitte der Vorrichtungsisolierschicht ST selektiv auszusparen. Da nur die Vorrichtungsisolierschicht ST, nicht die aktive Struktur ACT, selektiv geätzt wird, kann ein sich vertikal erstreckendes Loch VEH, das sich in Richtung der Unterseite des Substrats 100 erstreckt, unter dem zweiten Kontaktloch CNH2 ausgebildet werden. Das sich vertikal erstreckende Loch VEH kann derart ausgebildet werden, dass die obere Seitenfläche USW der aktiven Struktur ACT freigelegt wird.
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Bezug nehmend auf 17 und 18A bis 18D kann eine Mehrzahl an Isolierumzäunungen IFS auf der Gate-Deckschicht GP ausgebildet sein. Die Isolierumzäunungen IFS überlappen möglicherweise nicht mit den zweiten Kontaktlöchern CNH2 und können die zweiten Kontaktlöcher CNH2 freilegen.
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Die Kontakte CNT können jeweils in den zweiten Kontaktlöchern CNH2 ausgebildet werden, indem die zweiten Kontaktlöcher CNH2 mit einem leitfähigen Material ausgefüllt werden. Die Kontakte CNT können mit den zweiten Source-/Drain-Regionen SD2 verbunden sein. Im Detail kann das leitfähige Material auf der gesamten oberen Fläche des Substrats 100 ausgebildet werden und kann dann ausgespart werden, bis eine obere Fläche des leitfähigen Materials niedriger ist als obere Flächen der Isolierumzäunungen IFS. In diesem Fall kann das leitfähige Material durch die Isolierumzäunungen IFS eingeschnitten werden, und folglich können die Kontakte CNT jeweils in den zweiten Kontaktlöchern CNH2 ausgebildet werden. Die Kontakte CNT und die Isolierumzäunungen IFS können abwechselnd in der ersten Richtung D1 angeordnet sein.
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Das leitfähige Material, das die zweiten Kontaktlöcher CNH2 ausfüllt, kann aus mindestens einem aus verschiedenen dotierten Halbleitermaterialien ausgebildet sein oder diese umfassen. In einer Ausführungsform können die zweiten Kontaktlöcher CNH2 mit einem dotierten Halbleitermaterial ausgefüllt sein und dann können Verunreinigungen in dem Halbleitermaterial in die zweiten Source-/Drain-Regionen SD2 diffundiert werden. Die Diffusion der Verunreinigung kann unter Verwendung eines metallurgischen Prozesses durchgeführt werden.
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Unterdessen kann in dem Fall, in dem eine strukturelle Abweichung zwischen den zweiten Kontaktlöchern CNH2 besteht, die Diffusion der Verunreinigung in die zweiten Source-/Drain-Regionen SD2 von Region zu Region auf unterschiedliche Art und Weise stattfinden. Dies kann zu den zuvor beschriebenen technischen Problemen führen, wie beispielsweise einer Abweichung hinsichtlich eines Dotierprofils der zweiten Source-/Drain-Region SD2 und Abweichungen hinsichtlich elektrischer Eigenschaften von P-N-Verbindungen und metallurgischen Verbindungen. Dagegen kann gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts das sich vertikal erstreckende Loch VEH eingerichtet sein, die strukturelle Abweichung zwischen den zweiten Kontaktlöchern CNH2 zu reduzieren, und so kann es möglich sein, die zuvor beschriebenen technischen Probleme zu unterbinden.
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Wieder Bezug nehmend auf 1 und 2A bis 2D können die Landing-Pads LP jeweils auf den Kontakten CNT ausgebildet sein. Im Detail kann eine Metallschicht auf den Kontakten CNT und den Isolierumzäunungen IFS ausgebildet sein. Die Metallschicht kann mit einem Muster versehen sein, um die Landing-Pads LP auszubilden. Die Isolierstruktur INP kann ausgebildet werden, indem ein Freiraum zwischen den Landing-Pads LP mit einem Isoliermaterial ausgefüllt wird. Die ersten Elektroden LEL können jeweils auf den Landing-Pads LP ausgebildet sein. Die dielektrische Schicht HDL kann formgleich auf den ersten Elektroden LEL ausgebildet sein. Die zweite Elektrode TEL kann auf der dielektrischen Schicht HDL ausgebildet sein. Die erste Elektrode LEL, die dielektrische Schicht HDL und die zweite Elektrode TEL können das Datenspeicherelement DS (z. B. einen Kondensator) bilden. Obwohl nicht gezeigt, können Zwischenverbindungsschichten (z. B. Schichten aus Metallzwischenverbindungsleitungen) auf der zweiten Elektrode TEL gestapelt sein.
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In einer Halbleiterspeichervorrichtung (z. B. einer DRAM-Vorrichtung) gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts kann ein Kontaktbereich zwischen einem Kontakt und einer zweiten Source-/Drain-Region vergrößert sein und so kann ein Widerstand dazwischen gesenkt werden. Ferner kann ein sich vertikal erstreckender Abschnitt ausgebildet sein, um eine strukturelle Abweichung zwischen Kontakten zu reduzieren, die durch einen Versatz dazwischen verursacht wird. Entsprechend ist es möglich, Eigenschaften eines Gate-induzierten Drain-Leckstroms (GIDL) der Vorrichtung zu verbessern. Folglich kann es möglich sein, elektrische Eigenschaften und Betriebseigenschaften der Halbleitervorrichtung zu verbessern.
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Obwohl beispielhafte Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts genau gezeigt und beschrieben worden sind, versteht es sich für einen durchschnittlichen Fachmann, dass Veränderungen hinsichtlich der Form und den Details vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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