KR20110004166A - Interconnection structure, cell structure and semiconductor device comprising the interconnection structure and the cell structure - Google Patents
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Abstract
Description
실시예들은 반도체 장치에 관한 것으로써, 상세하게는, 배선 구조물 및 셀 구조물, 그리고 이를 포함하는 반도체 장치에 관한 것이다.Embodiments relate to a semiconductor device, and more particularly, to a wiring structure and a cell structure, and a semiconductor device including the same.
일반적으로, 반도체 장치, 예를 들면 디램, 는 반도체 기판 상에 비트라인 패턴들, 게이트 패턴들 및 정보 저장 요소들을 갖는다. 상기 반도체 기판은 비활성 영역 및 활성 영역들을 갖는다. 상기 비활성 영역은 활성 영역들을 한정한다. 상기 비트라인 패턴들 및 게이트 패턴들은 비활성 영역 및 활성 영역들 상에 배치된다. 상기 비트라인 패턴들 및 게이트 패턴들은 반도체 장치의 집적도를 높이기 위해서 서로에 대해서 교차하도록 배치된다. Generally, a semiconductor device, for example DRAM, has bit line patterns, gate patterns and information storage elements on a semiconductor substrate. The semiconductor substrate has inactive regions and active regions. The inactive area defines active areas. The bit line patterns and the gate patterns are disposed on the inactive region and the active regions. The bit line patterns and the gate patterns are arranged to cross each other to increase the degree of integration of the semiconductor device.
상기 비트라인 패턴들 및 게이트 패턴들은 정보 저장 요소들에 데이타를 입력하거나 정보 저장 요소들로부터 데이타를 출력시킨다. 상기 정보 저장 요소들은 비트라인 패턴들 및 게이트 패턴들 상에 배치된다. 이 경우에, 상기 정보 저장 요소들은 비트라인 패턴들 및 게이트 패턴들 사이에 위치하는 플러그들을 통해서 반 도체 기판과 전기적으로 접속한다. 상기 반도체 장치의 집적도가 점점 높아짐에 따라서, 상기 플러그들은 반도체 기판 상에서 공간 점유율을 점점 작게 갖는다. The bit line patterns and gate patterns input data to or output data from information storage elements. The information storage elements are disposed on the bit line patterns and the gate patterns. In this case, the information storage elements are electrically connected to the semiconductor substrate through plugs located between the bit line patterns and the gate patterns. As the degree of integration of the semiconductor device increases, the plugs have a smaller and smaller space occupancy on the semiconductor substrate.
상기 플러그들은 비트라인 패턴들 및/ 또는 비트라인 패턴들의 주변 구조물과 접촉할 수 있다. 이를 통해서, 상기 정보 저장 요소들은 플러그들을 통해서 비트라인 패턴들 및/ 또는 비트라인 패턴들의 주변 구조물과 전기적으로 단락될 수 있다. The plugs may contact the bitline patterns and / or the peripheral structure of the bitline patterns. In this way, the information storage elements can be electrically shorted to the bit line patterns and / or the peripheral structure of the bit line patterns via plugs.
실시예들에 따라서 해결하고자 하는 과제는 정보 저장 요소들 아래에서 플러그들 및 비트라인 패턴들 사이, 또는 플러그들 및 비트라인 패턴들의 주변 구조물들 사이의 전기적인 단락을 방지시키는데 적합한 반도체 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY An object to be solved according to embodiments is to provide a semiconductor device suitable for preventing electrical shorts between plugs and bitline patterns under information storage elements or between peripheral structures of plugs and bitline patterns. have.
상기 과제 해결 수단으로써, 실시예들은 비트라인 패턴들의 측벽들과 접촉 해서 비트라인 패턴들의 측벽들로부터 비트라인 패턴들의 바닥면 아래로 연장하는 외측 스페이서들을 포함하는 반도체 장치를 제공한다. As a means for solving the above problems, embodiments provide a semiconductor device including outer spacers that contact the sidewalls of the bitline patterns and extend below the bottom surface of the bitline patterns from the sidewalls of the bitline patterns.
실시예들에 따르는 배선 구조물은 패턴 및 제 1 외측 스페이서들을 포함할 수 있다. 상기 패턴들은 반도체 기판 상에 배치되고 그리고 하부측의 폭 대비 및 상부측의 폭의 크기가 클 수 있다. 상기 제 1 외측 스페이서는 상기 패턴의 상기 상부측의 일 측벽 상에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 외측 스페이서는 상기 패턴의 상기 하부측과 이격해서 상기 패턴의 상기 하부측의 바닥면을 지날 수 있다.The wiring structure according to the embodiments may include a pattern and first outer spacers. The patterns may be disposed on the semiconductor substrate and have a large size of the width of the upper side and the width of the lower side. The first outer spacers may be disposed on one sidewall of the upper side of the pattern. The first outer spacer may pass through a bottom surface of the lower side of the pattern to be spaced apart from the lower side of the pattern.
선택된 실시예들에 따라서, 상기 배선 구조물은 상기 패턴 아래에 위치해서 차례로 적층되는 랜딩 패드 및 접속막을 더 포함할 수 있다. 상기 랜딩 패드 및 상기 접속막은 도전성을 가질 수 있다. 상기 랜딩 패드는 상기 반도체 기판과 접촉할 수 있다. 상기 제 1 외측 스페이서는 상기 접속막을 지나서 상기 랜딩 패드를 둘러쌀 수 있다. 그리고, 상기 패턴은 상기 랜딩 패드 및 상기 접속막을 통해서 상기 반도체 기판과 전기적으로 접속할 수 있다.According to selected embodiments, the wiring structure may further include a landing pad and a connection layer that are sequentially disposed below the pattern. The landing pad and the connection layer may have conductivity. The landing pad may be in contact with the semiconductor substrate. The first outer spacer may surround the landing pad through the connection layer. The pattern may be electrically connected to the semiconductor substrate through the landing pad and the connection layer.
선택된 실시예들에 따라서, 상기 배선 구조물은 제 2 외측 스페이서 및 내측 스페이서를 더 포함할 수 있다. 상기 제 2 외측 스페이서는 상기 패턴의 상기 상부측의 타 측벽 상에 배치될 수 있다. 상기 제 2 외측 스페이서는 상기 제 1 외측 스페이서와 동일 구조를 가질 수 있다. 상기 내측 스페이서는 상기 패턴의 상기 하부측을 둘러쌀 수 있다. 상기 제 1 및 2 외측 스페이서들은 상기 패턴의 상기 상부측의 상기 일 측벽및 상기 타측벽, 그리고 상기 상부측의 바닥면의 일부를 감쌀 수 있다.According to selected embodiments, the wiring structure may further include a second outer spacer and an inner spacer. The second outer spacers may be disposed on the other sidewall of the upper side of the pattern. The second outer spacers may have the same structure as the first outer spacers. The inner spacer may surround the lower side of the pattern. The first and second outer spacers may surround the one side wall and the other side wall of the upper side of the pattern, and a portion of the bottom surface of the upper side.
나머지 실시예들에 따라서, 상기 배선 구조물은 고립 패턴 및 절연막을 더 포함할 수 있다. 상기 고립 패턴은 상기 접속막 상에 위치해서 상기 패턴, 상기 제 1 및 2 외측 스페이서들 및 상기 내측 스페이서로 한정될 수 있다. 상기 절연막은 상기 고립 패턴 아래에 위치해서 상기 접속막 및 상기 랜딩 패드의 측벽들을 둘러쌀 수 있다. 상기 패턴은 상기 하부측 및 상기 상부측을 통해서 도전 패턴 및 절연 패턴을 가질 수 있다.In example embodiments, the wiring structure may further include an isolation pattern and an insulating layer. The isolation pattern may be positioned on the connection layer to define the pattern, the first and second outer spacers, and the inner spacer. The insulating layer may be disposed under the isolation pattern to surround sidewalls of the connection layer and the landing pad. The pattern may have a conductive pattern and an insulating pattern through the lower side and the upper side.
실시예들에 따르는 셀 구조물은 제 1 패턴, 외측 스페이서들 및 고립 패턴을 포함할 수 있다. 상기 제 1 패턴은 활성 영역 상에 배치되고 그리고 하부측의 폭 대비 및 상부측의 폭의 크기가 클 수 있다. 상기 외측 스페이서들은 상기 제 1 패턴의 상기 상부측의 측벽들 상에 배치될 수 있다. 상기 외측 스페이서들은 상기 제 1 패턴의 상기 하부측과 이격해서 상기 제 1 패턴의 상기 하부측을 둘러쌀 수 있다. 상기 고립 패턴은 상기 제 1 패턴의 상기 상부측 아래에 위치해서 상기 제 1 패턴 및 상기 외측 스페이서들 사이에 배치될 수 있다. The cell structure according to embodiments may include a first pattern, outer spacers, and an isolation pattern. The first pattern is disposed on the active region and may have a large size of the width of the upper side and the width of the lower side. The outer spacers may be disposed on sidewalls of the upper side of the first pattern. The outer spacers may surround the lower side of the first pattern to be spaced apart from the lower side of the first pattern. The isolation pattern may be disposed below the upper side of the first pattern and disposed between the first pattern and the outer spacers.
선택된 실시예들에 따라서, 상기 셀 구조물은 접속막, 제 1 랜딩 패드, 제 2 랜딩 패드, 제 2 패턴 및 플러그를 더 포함할 수 있다. 상기 접속막은 상기 고립 패턴 아래에서 상기 제 1 패턴의 상기 하부측과 접촉할 수 있다. 상기 제 1 랜딩 패드는 상기 접속막 아래에 배치될 수 있다. 상기 제 2 랜딩 패드는 상기 제 1 랜딩 패드의 주변에 배치될 수 있다. 상기 제 2 패턴은 상기 제 1 및 2 랜딩 패드들 사이에 배치될 수 있다. 상기 플러그는 상기 제 2 랜딩 패드 상에 위치해서 상기 제 2 랜딩 패드와 접촉할 수 있다. 상기 제 1 및 2 랜딩 패드들은 상기 활성 영역과 전기적으로 접속할 수 있다. 상기 제 1 및 2 랜딩 패드들은 상기 접속막 및 상기 플러그와 함께 도전성을 가질 수 있다. 그리고, 상기 제 2 패턴의 상면은 상기 접속막의 상면 대비 낮은 레벨에 위치할 수 있다.According to selected embodiments, the cell structure may further include a connection layer, a first landing pad, a second landing pad, a second pattern, and a plug. The connection layer may contact the lower side of the first pattern under the isolation pattern. The first landing pad may be disposed under the connection layer. The second landing pad may be disposed around the first landing pad. The second pattern may be disposed between the first and second landing pads. The plug may be positioned on the second landing pad and in contact with the second landing pad. The first and second landing pads may be electrically connected to the active region. The first and second landing pads may be conductive together with the connection layer and the plug. The upper surface of the second pattern may be located at a level lower than the upper surface of the connection layer.
나머지 실시예들에 따라서, 상기 셀 구조물은 내측 스페이서 및 절연막을 더 포함한다. 상기 내측 스페이서는 상기 고립 패턴 및 상기 제 1 패턴 사이에 위치해서 상기 제 1 패턴의 상기 하부측을 둘러쌀 수 있다. 상기 절연막은 상기 제 1 및 2 랜딩 패드들, 상기 접속막 그리고 상기 제 2 패턴을 둘러쌀 수 있다. 상기 제 1 및 2 패턴들의 각각은 차례로 적층된 도전 패턴 및 절연 패턴일 수 있다. 상기 내측 및 외측 스페이서들은 상기 고립 패턴을 한정할 수 있다. 그리고, 상기 외측 스페이서들 중 선택된 하나는 상기 제 2 패턴의 상기 상면과 접촉할 수 있다.In example embodiments, the cell structure may further include an inner spacer and an insulating layer. The inner spacer may be disposed between the isolation pattern and the first pattern to surround the lower side of the first pattern. The insulating layer may surround the first and second landing pads, the connection layer, and the second pattern. Each of the first and second patterns may be a conductive pattern and an insulating pattern that are sequentially stacked. The inner and outer spacers may define the isolation pattern. The selected one of the outer spacers may contact the upper surface of the second pattern.
실시예들에 따르는 반도체 장치는 활성 영역들, 비활성 영역, 제 1 패턴들, 외측 스페이서들 및 고립 패턴들을 포함할 수 있다. 상기 활성 영역은 반도체 기판 에 배치될 수 있다. 상기 비활성 영역은 반도체 기판에서 상기 활성 영역들을 한정할 수 있다. 상기 제 1 패턴들은 상기 활성 영역들의 중앙 영역에서 하부측의 폭 대비 및 상부측의 폭의 크기가 클 수 있다. 상기 제 1 패턴들은 상기 비활성 영역 상에서 상기 상부측과 다른 폭을 가질 수 있다. 상기 외측 스페이서들은 상기 제 1 패턴들의 상기 상부측의 측벽들 상에 위치할 수 있다. 상기 외측 스페이서들은 상기 제 1 패턴들의 상기 상부측의 상기 측벽들로부터 상기 활성 영역들 및 상기 비활성 영역을 향해서 연장할 수 있다. 상기 고립 패턴들은 상기 활성 영역들의 상기 중앙 영역에서 상기 외측 스페이서들 및 상기 제 1 패턴들 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 고립 패턴들은 상기 활성 영역들의 에지 영역에서 상기 외측 스페이서들 사이에 배치될 수 있다.The semiconductor device according to embodiments may include active regions, inactive regions, first patterns, outer spacers, and isolation patterns. The active region may be disposed on a semiconductor substrate. The inactive region may define the active regions in the semiconductor substrate. The first patterns may have a larger width than the width of the lower side and a width of the upper side in the central region of the active regions. The first patterns may have a width different from that of the upper side on the inactive region. The outer spacers may be located on sidewalls of the upper side of the first patterns. The outer spacers may extend from the sidewalls on the upper side of the first patterns toward the active regions and the inactive region. The isolation patterns may be disposed between the outer spacers and the first patterns in the central region of the active regions. The isolation patterns may be disposed between the outer spacers in the edge regions of the active regions.
선택된 실시예들에 따라서, 상기 반도체 장치는 제 2 패턴들, 제 1 랜딩 패드들 및 제 2 랜딩 패드들을 더 포함할 수 있다. 상기 제 2 패턴들은 상기 제 1 패턴들 아래에 위치할 수 있다. 상기 제 2 패턴들은 상기 활성 영역들 및 상기 비활성 영역을 지나면서 상기 제 1 패턴들과 교차할 수 있다. 상기 제 1 랜딩 패드들은 상기 활성 영역들의 상기 중앙 영역에 위치하면서 상기 제 1 패턴들 아래에 배치될 수 있다. 상기 제 2 랜딩 패드들은 상기 제 1 및 2 패턴들 사이에 위치하면서 상기 활성 영역들의 상기 에지 영역에 배치될 수 있다. 상기 외측 스페이서들은 상기 제 2 패턴들 상에서 상기 제 2 패턴들의 상면들과 접촉할 수 있다. 상기 제 2 패턴들 사이의 상기 활성 영역들의 상기 중앙 영역에서 상기 제 1 랜딩 패드들을 둘러쌀 수 있다. 그리고, 상기 제 2 패턴들 사이의 상기 활성 영역들의 상기 에지 영역에 서 상기 제 2 랜딩 패드들의 상면들과 접촉할 수 있다.In example embodiments, the semiconductor device may further include second patterns, first landing pads, and second landing pads. The second patterns may be located below the first patterns. The second patterns may cross the first patterns while passing through the active regions and the inactive region. The first landing pads may be disposed under the first patterns while being positioned in the central area of the active areas. The second landing pads may be disposed between the first and second patterns and disposed in the edge regions of the active regions. The outer spacers may contact upper surfaces of the second patterns on the second patterns. The first landing pads may be surrounded by the central area of the active areas between the second patterns. The upper surface of the second landing pads may contact the edge regions of the active regions between the second patterns.
선택된 실시예들에 따라서, 상기 반도체 장치는 접속막들, 하부 절연막, 내측 스페이서들, 플러그들 및 상부 절연막을 더 포함할 수 있다. 상기 접속막들은 상기 제 1 패턴들 및 상기 제 1 랜딩 패드들 사이에 배치될 수 있다. 상기 하부 절연막은 상기 제 1 랜딩 패드들 및 상기 접속막들의 측벽들을 둘러싸면서 상기 제 2 패턴들 및 상기 제 2 랜딩 패드들을 노출시킬 수 있다. 상기 내측 스페이서들은 상기 제 1 패턴들의 상기 하부측을 둘러싸도록 상기 제 1 패턴들 및 상기 고립 패턴들 사이에 배치될 수 있다. 상기 플러그들은 상기 제 1 및 2 패턴들 사이에 위치해서 상기 제 2 랜딩 패드들과 접촉할 수 있다. 상기 상부 절연막은 상기 플러그들 사이에 배치될 수 있다. 상기 플러그들은 상기 외측 스페이서들과 접촉할 수 있다.In example embodiments, the semiconductor device may further include connection layers, lower insulating layers, inner spacers, plugs, and an upper insulating layer. The connection layers may be disposed between the first patterns and the first landing pads. The lower insulating layer may expose sidewalls of the first landing pads and the connection layers to expose the second patterns and the second landing pads. The inner spacers may be disposed between the first patterns and the isolation patterns to surround the lower side of the first patterns. The plugs may be positioned between the first and second patterns to contact the second landing pads. The upper insulating layer may be disposed between the plugs. The plugs may contact the outer spacers.
나머지 선택된 실시예들에 따라서, 상기 제 1 및 2 패턴들의 각각은 차례로 적층된 도전 패턴 및 절연 패턴일 수 있다. 상기 제 1 및 2 랜딩 패드들은 상기 활성 영역들과 접촉할 수 있다. 그리고, 상기 제 1 및 2 랜딩 패드들은 상기 접속막들 및 상기 플러그들과 함께 도전성을 가질 수 있다. According to the remaining selected embodiments, each of the first and second patterns may be a conductive pattern and an insulating pattern stacked in sequence. The first and second landing pads may contact the active regions. The first and second landing pads may be conductive together with the connection layers and the plugs.
상술한 바와 같이, 실시예들은 플러그들 및 제 1 랜딩 패드들, 플러그들 및 접속막들, 또는 플러그들 및 제 2 패턴들 사이에서 전기적인 단락 회로를 가지지 않는 반도체 장치를 제공한다. 이를 위해서, 상기 반도체 장치는 제 1 랜딩 패드들, 접속막들, 제 2 패턴들 및 플러그들 사이에 배치되는 외측 스페이서들을 포함한다. 상기 외측 스페이서들은 제 1 랜딩 패드들, 접속막들 및 제 2 패턴들을 플러 그들로부터 이격시킬 수 있다. As described above, the embodiments provide a semiconductor device having no electrical short circuit between the plugs and the first landing pads, the plugs and the connecting films, or the plugs and the second patterns. To this end, the semiconductor device includes outer spacers disposed between the first landing pads, the connection layers, the second patterns, and the plugs. The outer spacers may space the first landing pads, the connection layers, and the second patterns from the plugs.
실시예들은 디램 이외의 반도체 장치에도 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 디램 이외의 반도체 장치는 랜딩 패드, 랜딩 패드 상에 위치하는 패턴, 랜딩 패드 및 패턴의 주변에 위치하는 도전체 사이에 실시예들에 따르는 외측 스페이서를 가질 수 있다. 상기 반도체 장치는 휘발성 메모리 소자 또는 비휘발성 메모리 소자를 포함할 수 있다.Embodiments may be applied to semiconductor devices other than DRAM. For example, a semiconductor device other than the DRAM may have an outer spacer according to embodiments between a landing pad, a pattern located on the landing pad, a landing pad, and a conductor located around the pattern. The semiconductor device may include a volatile memory device or a nonvolatile memory device.
상기 실시예들의 양태들은 이후로 첨부 도면들을 참조해서 설명하기로 한다. 그러나, 상기 실시예들은 여러 가지 다른 형태들로 구체화되어질 수 있고, 그리고 여기에서 설명되는 양태들로 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 오히려, 상기 양태들은 실시예들을 더욱 철저하고 그리고 완전하게 되도록 해주며, 당업자에게 실시예들의 영역을 충분히 전달할 수 있도록 해준다. 비록 제 1, 제 2 .. 등을 지칭하는 용어들이 여러 구성 요소들을 기술하기 위하여 여기에서 사용되어질 수 있다면, 상기 구성 요소들은 이러한 용어들로 한정되지 않는 것으로 이해되어질 것이다. 단지, 이러한 용어들은 어떤 구성 요소로부터 다른 구성 요소를 구별하기 위해서 사용되어질 뿐이다. Aspects of the above embodiments will now be described with reference to the accompanying drawings. However, the above embodiments may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the aspects set forth herein. Rather, the above aspects make the embodiments more thorough and complete, and fully convey the scope of the embodiments to those skilled in the art. Although terms referring to first, second, etc. may be used herein to describe various components, it will be understood that the components are not limited to these terms. These terms are only used to distinguish one component from another.
여기에서, 사용되어진 바와 같이, '패턴' 용어는 반도체 제조 라인에서 목적하는 막 상에 선택된 반도체 제조 공정의 수행 동안 확보될 수 있는 결과물을 설명하기 위해서 사용되어질 수 있다. 그리고, '하부, 상부, 선택적, 일부분, 아래에, 상에" 등과 같이 특별히 상대적인 용어들은 선택된 구성 요소, 다른 구성 요소와 어떤 형상과의 상대적인 관계, 또는 도면들에 도시된 형상을 간단하게 설명하는데 설명의 간소화를 위해서 사용되어질 수 있다. 그리고, 여기에서 전문용어의 사용은 특별한 양태들을 단지 설명하기 위함이지 실시예들을 한정하려는 것은 아니다.As used herein, the term 'pattern' may be used to describe the results that can be obtained during the performance of a semiconductor manufacturing process selected on a desired film in a semiconductor manufacturing line. And, particularly relative terms such as "bottom, top, optional, part, below, on" and the like simply describe the relative relationship between the selected component, another component with a shape, or the shape shown in the figures. The terminology used herein is for the purpose of describing particular aspects only and is not intended to be limiting of the embodiments.
이제, 실시예들에 따르는 반도체 장치는 도 1 및 2 를 참조해서 설명하기로 한다.Now, a semiconductor device according to embodiments will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
도 1 은 실시예들에 따르는 반도체 장치를 보여주는 평면도이다. 1 is a plan view illustrating a semiconductor device according to example embodiments.
도 1 을 참조하면, 실시예들에 따라서 제 1 패턴(36)들이 준비될 수 있다. 상기 제 1 패턴(36)들은 서로에 대해서 평행하게 배치될 수 있다. 상기 제 1 패턴(36)들의 각각은 길이 방향에 따라서 동일 폭을 가질 수 있다. 상기 제 1 패턴(36)들은 동일 피치(Pitch)로 배열될 수 있다. 상기 제 1 패턴(36)들의 각각은 게이트 패턴일 수 있다. 상기 제 1 패턴(36)들과 교차하는 제 2 패턴(76)들이 준비될 수 있다. 상기 제 2 패턴(76)들은 제 1 패턴(36)들과 직교한다. 상기 제 2 패턴(76)들은 서로에 대해서 평행하게 배치될 수 있다. Referring to FIG. 1,
상기 제 2 패턴(76)들의 각각은 길이 방향에 따라서 제 1 및 2 폭들(W1, W2)을 반복적으로 가질 수 있다. 상기 제 1 폭(W1)은 제 2 폭(W2) 대비 작은 크기를 갖는다. 상기 제 2 패턴(76)들은 동일 피치로 배열될 수 있다. 상기 제 2 패턴(76)들의 각각은 비트라인 패턴일 수 있다. 상기 제 2 패턴(76)들과 중첩하는 활성 영역(18)들이 준비될 수 있다. 상기 활성 영역(18)들의 각각은 길이 방향에 따라서 동일 폭을 가질 수 있다. 상기 활성 영역(18)들의 중앙 영역은 제 2 패턴(76)들과 교차한다. Each of the
상기 활성 영역(18)들의 에지 영역은 제 1 및 2 패턴들(36, 76) 사이에 배치된다. 상기 활성 영역(18)들 및 제 2 패턴(76)들의 교차점들에 제 1 랜딩 패드(46)들이 준비될 수 있다. 상기 제 1 랜딩 패드(46)들은 활성 영역(18)들의 중앙 영역에 배치된다. 상기 제 1 및 2 패턴들(36, 76) 사이에 제 2 랜딩 패드(48)들이 배치된다. 상기 제 2 랜딩 패드(48)들은 활성 영역(18)들의 에지 영역에 배치된다. 상기 제 2 패턴(76)들 및 활성 영역(18)들의 교차점들에 접속홀(66)들이 준비될 수 있다. The edge region of the
상기 제 2 랜딩 패드(48)들과 중첩하는 플러그(98)들이 준비될 수 있다. 상기 플러그(98)들은 제 1 및 2 패턴들(36, 76) 사이에 배치된다. 상기 플러그(98)들의 각각은 선택된 활성 영역(18)의 에지 영역으로부터 주변 활성 영역(18)의 중앙 영역으로 연장할 수 있다. 상기 플러그(98)들은 활성 영역(18)들, 제 1 패턴(36)들, 제 1 및 2 랜딩 패드들(46, 48), 접속홀(66)들 및 제 2 패턴(76)들과 함께 실시예들에 따르는 반도체 장치(100)를 구성할 수 있다.
실시예들의 변형으로써, 상기 활성 영역(18)들은 길이 방향에 따라서 서로 다른 폭들을 가질 수 있다. 상기 제 1 패턴(36)들의 각각은 길이 방향에 따라서 서로 다른 폭들을 가질 수 있다. 상기 제 1 패턴(36)들은 한정된 영역들에서 반복되는 형상들을 가질 수 있다. 이 경우에, 상기 제 1 패턴(36)들은 한정된 영역들 사이에서 서로 다른 피치로 배열될 수 있다. 상기 제 2 패턴(76)들의 각각은 길이 방향에 따라서 동일 폭들을 가질 수 있다. As a variation of the embodiments, the
도 2 는 도 1 의 절단선 Ⅰ-Ⅰ' 를 따라 취해서 반도체 장치를 보여주는 단 면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view showing a semiconductor device taken along the cutting line II ′ in FIG. 1.
도 2 를 참조하면, 실시예들에 따르는 반도체 장치(100)는 반도체 기판(5)에 비활성 영역(14) 및 활성 영역(18)들을 포함한다. 상기 활성 영역(18)들은 도 1 과 같은 형상을 가지도록 비활성 영역(14)으로 한정될 수 있다. 상기 활성 영역(18)들 상에 도 1 의 제 1 및 2 랜딩 패드들(46, 48)이 배치될 수 있다. 상기 제 1 및 2 랜딩 패드들(46, 48)은 활성 영역(18)들과 접촉한다. 상기 제 1 랜딩 패드(46)들의 각각은 상면에 접속막(connection layer)을 가질 수 있다. 상기 제 1 및 2 랜딩 패드들(46, 48)은 접속막과 함께 도전성을 가질 수 있다.Referring to FIG. 2, the
상기 제 1 및 2 랜딩 패드들(46, 48) 사이에 하부 절연막(42)이 배치될 수 있다. 상기 하부 절연막(42)은 제 1 랜딩 패드(46) 및 접속막(55)의 측벽들을 둘러싸면서 제 2 랜딩 패드(48)들을 노출시킬 수 있다. 상세하게 설명하면, 상기 하부 절연막(42)은 제 1 및 2 랜딩 패드들(46, 48) 사이에서 단차들(Step Differences)을 가질 수 있다. 상기 하부 절연막(42)의 단차들의 각각은 비활성 영역(14) 상에 하부 단차(LSD; Lower Step Difference) 및 활성 영역(18) 상에 상부 단차(USD; Upper Step Difference)로 구성될 수 있다. A lower insulating
상기 상부 단차는 접속막(55)의 상면과 실질적으로 동일 레벨일 수 있다. 상기 상부 단차에 대응하는 하부 절연막(42)은 제 1 랜딩 패드(46) 및 접속막(55)의 측벽들을 완전히 둘러쌀 수 있다. 상기 상부 단차에 대응하는 하부 절연막(42)은 접속막(55)의 상면을 노출시킬 수 있다. 상기 하부 단차에 대응하는 하부 절연막(42)은 제 2 랜딩 패드(48)들의 상면들 및 측벽들을 노출시킬 수 있다. 상기 접 속막(55) 상에 도 1 의 제 2 패턴(76)들이 배치될 수 있다. The upper step may be substantially the same level as the top surface of the
상기 제 2 패턴(76)들은 활성 영역(18)들의 중앙 영역에서 하부측의 폭 대비 및 상부측의 폭의 크기가 클 수 있다. 상기 제 2 패턴(76)들의 상부측의 폭은 도 1 의 제 2 패턴들의 제 2 폭(W2)과 실질적으로 동일한 크기를 가질 수 있다. 상기 제 2 패턴(76)들은 비활성 영역(14) 상에서 도 1 의 제 2 패턴(76)들의 제 1 폭(W1)과 실질적으로 동일한 크기를 가질 수 있다. 상기 제 2 패턴(76)은 차례로 적층된 도전 패턴(72) 및 절연 패턴(74)을 포함한다. 상기 도전 패턴(72)은 제 2 패턴(76)들의 상부측의 일부분을 구성할 수 있다. The
상기 도전 패턴(72)은 접속막(55)과 접촉할 수 있다. 상기 제 2 패턴(76)들의 측벽들에 외측 스페이서(78)들이 배치될 수 있다. 상기 외측 스페이서(78)들은 제 2 패턴(76)들의 상부측의 측벽들로부터 비활성 영역(14) 및 활성 영역(18)들을 향해서 연장할 수 있다. 상기 외측 스페이서(78)들은 활성 영역(18)들의 중앙 영역에서 하부 절연막(42)의 상부 단차와 중첩할 수 있다. 상기 외측 스페이서(78)들은 제 2 패턴(76)들의 하부측으로부터 이격해서 제 2 패턴(76)들의 하부측을 둘러쌀 수 있다.The
이 경우에, 상기 외측 스페이서(78)들은 활성 영역(18)들의 중앙 영역에서 접속막(55)을 완전히 둘러싸고 그리고 제 1 랜딩 패드(46)를 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 상기 외측 스페이서(78)들은 활성 영역(18)들의 에지 영역에서 제 2 랜딩 패드(48)들의 상면들과 접촉할 수 있다. 상기 외측 스페이서(78)들 상에 고립 패턴(63)들이 배치될 수 있다. 상기 고립 패턴(63)들은 활성 영역(18)들의 중앙 영역 에서 외측 스페이서(78)들 및 제 2 패턴(76)들 사이에 배치될 수 있다. In this case, the
상기 고립 패턴(63)들은 활성 영역(18)들의 중앙 영역에서 제 2 패턴(76)들의 하부측을 둘러쌀 수 있다.상기 고립 패턴(63)들은 활성 영역(18)들의 에지 영역에서 제 2 패턴(76)들의 하부측을 둘러싸지 않기 때문에 외측 스페이서(78)들 사이에 배치될 수 있다. 상기 고립 패턴(63)들 상에 내측 스페이서(69)가 배치될 수 있다. 상기 내측 스페이서(69)는 제 2 패턴(76)들의 하부측을 둘러쌀 수 있다. 상기 내측 스페이서(69)는 외측 스페이서(78)들으로부터 이격해서 하부 절연막(42)의 상부 단차 상에 배치될 수 있다. The
상기 제 2 패턴(76)들 사이에 도 1 의 플러그(98)들이 배치된다. 상기 플러그(98)들은 도전성을 가질 수 있다. 상기 플러그(98)들은 외측 스페이서(78)들과 접촉할 수 있다. 상기 플러그(98)들은 하부 절연막(42)의 하부 단차들 상에 위치해서 제 2 랜딩 패드(48)들과 접촉할 수 있다. 상기 플러그(98)들 사이에 상부 절연막(84)이 배치될 수 있다. The
다음으로, 실시예들에 따르는 반도체 장치의 형성 방법은 도 3 내지 10 을 참조해서 설명하기로 한다.Next, a method of forming a semiconductor device according to embodiments will be described with reference to FIGS. 3 to 10.
도 3, 5, 7 및 9 는 도 1 의 절단선 Ⅰ-Ⅰ' 를 따라 취해서 반도체 장치의 형성 방법을 설명해주는 단면도들이다. 그리고, 도 4, 6, 8 및 10 은 도 1 의 절단선들 Ⅱ-Ⅱ' 및 Ⅲ-Ⅲ' 를 따라 취해서 반도체 장치의 형성 방법을 설명해주는 단면도들이다. 3, 5, 7, and 9 are cross-sectional views illustrating a method of forming a semiconductor device, taken along the cutting line I-I 'of FIG. 4, 6, 8, and 10 are cross-sectional views illustrating a method of forming a semiconductor device, taken along cut lines II-II 'and III-III' of FIG.
도 3 및 4 를 참조하면, 실시예들에 따라서 반도체 기판(5) 상에 비활성 영 역(14) 및 활성 영역(18)들을 도 3 및 4 와 같이 형성할 수 있다. 상기 비활성 영역(14)은 활성 영역(18)들을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 상기 비활성 영역(14)은 절연 물질로 채워지도록 형성될 수 있다. 상기 활성 영역(18)들의 각각은 평면적으로 볼 때에 도 1 의 형상을 가질 수 있다. 상기 비활성 영역(14) 및 활성 영역(18)들을 지나는 제 1 패턴(36)들을 도 4 와 같이 형성할 수 있다. 3 and 4,
상기 제 1 패턴(36)들은 게이트 패턴을 포함할 수 있다. 상기 제 1 패턴(36)들은 비활성 영역(14) 및 활성 영역(18)들 상에 형성될 수 있다. 상기 제 1 패턴(36)들의 일부는 비활성 영역(14) 및 활성 영역(18)들에 메립시킨 형상(25)을 가지도록 형성될 수도 있다. 상기 제 1 패턴(36)들의 각각은 차례로 적층된 도전 패턴(32) 및 절연 패턴(34)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 패턴(36)들의 측벽들 상에 하부 스페이서(38)들을 도 3 과 같이 형성할 수 있다. 상기 하부 스페이서(38)들은 절연 물질을 포함할 수 있다. The
상기 제 1 패턴(36)들 및 하부 스페이서(38)들을 덮도록 비활성 영역(14) 및 활성 영역(28)들 상에 하부 절연막(42)을 도 3 및 4 와 같이 형성할 수 있다. 상기 하부 절연막(42)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 하부 절연막(42) 상에 랜딩홀(44)들을 도 3 및 4 와 같이 형성할 수 있다. 상기 랜딩홀(44)들은 활성 영역(18)들 및 하부 스페이서(38)들을 노출시키도록 도 3 및 4 와 같이 형성될 수 있다. 상기 랜딩홀(44)들은 활성 영역(18)들, 제 1 패턴(36)들 및 하부 스페이서(38)들을 노출시키도록 형성될 수도 있다. 3 and 4, the lower insulating
상기 랜딩홀(44)들에 제 1 및 2 랜딩 패드들(46, 48)을 도 3 및 4 와 같이 형성할 수 있다. 상기 제 1 및 2 랜딩 패드들(46, 48)은 랜딩홀(44)들을 충분히 채우도록 형성될 수 있다. 상기 제 1 및 2 랜딩 패드들(46, 48)은 도전 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 1 및 2 랜딩 패드들(46, 48)을 덮도록 하부 절연막(42) 상에 중부 절연막(61)을 도 3 및 4 와 같이 형성할 수 있다. 상기 중부 절연막(61)은 절연 물질을 포함할 수 있다. First and
도 5 및 6 을 참조하면, 실시예들에 따라서 도 3 및 4 의 중부 절연막(61)에 접속홀(66)을 도 5 및 6 과 같이 형성할 수 있다. 상기 접속홀(66)은 제 1 랜딩 패드(46)를 노출시키도록 형성될 수 있다. 상기 접속홀(66)의 측벽 상에 내측 스페이서(69)를 도 5 및 6 과 같이 형성할 수 있다. 상기 내측 스페이서(69)는 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 접속홀(66)을 통해서 제 1 랜딩 패드(46) 상에 접속막(55)을 도 5 및 6 과 같이 형성할 수 있다. 5 and 6, connection holes 66 may be formed in the middle insulating
상기 접속막(55)은 도전 물질, 예를 들면 금속 실리사이드, 를 포함할 수 있다. 상기 접속홀(66)을 채우도록 중부 절연막(61) 상에 제 2 패턴(76)들을 도 5 및 6 과 같이 형성할 수 있다. 상기 제 2 패턴(76)들은 비트라인 패턴들을 포함한다. 상기 제 2 패턴(76)들은 비활성 영역(14) 및 활성 영역(18)들에서 상부측의 폭을 서로 다른 크기들로 도 1 및 5 와 같이 가질 수 있다. 상기 제 2 패턴(76)들은 활성 영역(18)들의 중앙 영역에서 하부측의 폭(W1) 대비 상부측의 폭(W2)을 크게 가질 수 있다. The
상기 제 2 패턴(76)들의 각각은 차례로 적층된 도전 패턴(72) 및 절연 패턴(74)을 포함한다. 상기 도전 패턴(72)은 접속막(55)과 접촉하도록 형성될 수 있 다. 상기 도전 패턴(72)은 접속홀(66)을 채우면서 중부 절연막(61) 상에 형성될 수 있다. 상기 도전 패턴(72)은 접속홀(66)을 충분히 채우거나 접속홀(66)을 부분적으로 채우도록 형성될 수도 있다. 상기 제 2 패턴(76)들의 각각의 상부측의 폭은 활성 영역(18)의 중앙 영역에서 제 1 랜딩 패드(46)의 폭 대비 크기가 클 수 있다. Each of the
상기 제 2 패턴(76)들을 식각 마스크, 제 2 랜딩 패드(48)들을 식각 버퍼막으로 사용해서 하부 절연막(42) 및 중부 절연막(61)을 식각할 수 있다. 이 경우에, 상기 하부 절연막(42) 및 중부 절연막(61)은 제 2 패턴(76)들 사이에 그루브(G; Groove)들을 도 5 및 6 과 같이 가질 수 있다. 상기 그루브(G)들은 제 2 랜딩 패드(48)들의 상면들 및 측벽들을 노출시키도록 형성될 수 있다. 상기 그루브(G)들은 제 2 랜딩 패드(48)들의 상면들을 충분히 노출시키거나 부분적으로 노출시킬 수 있다. The lower insulating
상기 그루브(G)들의 바닥면들은 제 2 랜딩 패드(48)들의 상면들 아래로 소정 깊이(D1) 만큼 리세스될 수 있다. 상기 그루브(G)들은 제 1 패턴(36)들을 노출시키거나 제 1 패턴(36)들을 노출시키지 않을 수 있다. 상기 그루브(G)들은 중부 절연막(61)을 사용해서 제 2 패턴(76)들 아래에 고립 패턴(63)들을 도 5 및 6 과 같이 형성할 수 있다. 상기 고립 패턴(63)들의 각각은 활성 영역(18)의 중영 영역에서 내측 스페이서(69)를 둘러싸도록 도 5 및 6 과 같이 형성될 수 있다. Bottom surfaces of the grooves G may be recessed below a top surface of the
상기 고립 패턴(63)들의 각각은 내측 스페이서(69)와 함께 활성 영역(18)의 중영 영역에서 접속막의 상면을 덮을 수 있다. 상기 고립 패턴(63)들은 활성 영역(18)들의 에지 영역에서 제 2 랜딩 패드(48)들을 노출시키도록 도 5 와 같이 형 성될 수 있다. Each of the
도 7 및 8 을 참조하면, 실시예들에 따라서 도 5 및 6 의 그루브(G)들을 통해서 하부 절연막(42) 및 고립 패턴(63)들을 등방성으로 식각할 수 있다. 상기 그루브(G)들의 바닥면들은 도 5 및 6 의 그루브(G)들의 바닥면들 대비 제 2 랜딩 패드(48)들의 상면들 아래로 소정 깊이(D2) 만큼 더 리세스될 수 있다. 상기 그루브(G)들은 제 1 패턴(36)들 및/ 또는 제 2 랜딩 패드(48)들을 노출시킬 수 있다. 이 경우에, 상기 고립 패턴(63)들의 측벽들은 도 5 및 6 의 고립 패턴(63)들의 측벽들 대비 제 2 패턴(76)들의 상부측 아래를 향해서 이동될 수 있다. 7 and 8, the lower insulating
상기 하부 절연막(42) 및 고립 패턴(63)들이 등방성으로 식각된 후에, 상기 그루브(G)들의 각각의 공간(Space)은 도 5 및 6 의 그루브(G)들의 각각의 공간 대비 확대될 수 있다. 상기 그루브(G)들의 측벽들 상에 외측 스페이서(78)들을 도 7 및 8 과 같이 형성할 수 있다. 상기 외측 스페이서(78)들은 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 외측 스페이서(78)들은 제 2 패턴(76)들의 상부측의 측벽들 및 고립 패턴(63)들의 측벽들을 지나서 비활성 영역(14) 및/ 또는 활성 영역(18)들로 향하여 연장할 수 있다. After the lower insulating
상기 외측 스페이서(78)들은 활성 영역(18)들의 중앙 영역 상에서 제 1 랜딩 패드(46) 및/ 또는 접속막(55)을 둘러쌀 수 있다. 상기 외측 스페이서(78)들은 비활성 영역(14)의 주변에서, 또는 활성 영역(18)의 에지 영역 상에서 제 2 랜딩 패드(48)들의 상면들과 접촉할 수 있다. 상기 그루브(G)들을 채우면서 제 2 패턴(76)들을 덮는 상부 절연막(84)을 도 7 및 8 과 같이 형성할 수 있다. 상기 상부 절연 막(84)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 상부 절연막(84)을 지나서 하부 절연막(42)에 노드홀(88)들을 도 7 및 8 과 같이 형성할 수 있다. The
상기 노드홀(88)들은 그루브(G)들과 각각 중첩하도록 제 2 패턴(76)들 사이에 형성될 수 있다. 상기 노드홀(88)들은 제 1 패턴(36)들, 제 2 랜딩 패드(48)들 및 제 2 패턴(76)들을 노출시킬 수 있다. 상기 노드홀(88)들은 제 1 패턴(36)들, 제 2 랜딩 패드(48)들, 제 2 패턴(76)들 및 외측 스페이서(78)들을 노출시키도록 형성될 수도 있다. 상기 노드홀(88)들을 통해서 하부 및 상부 절연막들(42, 84)을 등방성으로 식각할 수 있다. The node holes 88 may be formed between the
상기 하부 및 상부 절연막들(42, 84)이 등방성으로 식각된 후에, 상기 노드홀(88)들의 바닥면들은 확대된 그루브(G)들의 바닥면들 대비 제 2 랜딩 패드(48)들의 상면들 아래로 소정 깊이(D3) 만큼 도 7 과 같이 더 리세스될 수 있다. 상세하게 설명하면, 상기 노드홀(88)들의 바닥면들은 제 2 랜딩 패드(48)들의 상면들 아래로 소정 깊이(D4)에 도 7 및 8 과 같이 위치될 수 있다. 상기 노드홀(88)들의 바닥면들의 깊이(D4)는 제 2 랜딩 패드(48)들의 상면들 아래에 위치하는 깊이들(D2, D3)의 합이다. After the lower and upper insulating
이 경우에, 상기 외측 스페이서(78)들의 바닥면들은 노드홀(88)들 내 도 7 과 같이 노출될 수 있다. 상기 노드홀(88)들 사이의 상부 절연막(84)은 전기적인 파괴(Electrical Breakdown)를 발생시키지 않는 절연 두께(T)를 도 8 과 같이 가질 수 있다. 이를 통해서, 상기 노드홀(88)들의 각각의 공간은 하부 및 상부 절연막들(42, 84)을 등방성으로 식각해서 더욱 확대될 수 있다. In this case, the bottom surfaces of the
도 9 및 10 을 참조하면, 실시예들에 따라서 노드홀(88)들을 각각 채우는 플러그(98)들을 도 9 및 10 과 같이 형성할 수 있다. 상기 플러그(98)들은 도전 물질을 포함할 수 있다. 상기 플러그(98)들은 제 2 랜딩 패드(48)들과 접촉할 수 있다. 상기 플러그(98)들의 각각은 제 1 및 2 패턴들(36, 76) 사이에서 제 2 랜딩 패드(48)로부터 제 1 랜딩 패드(46)를 향하여 도 1 과 같이 연장할 수 있다. 이 경우에, 상기 플러그(98)들의 각각은 제 1 랜딩 패드(46) 및 접속막(55)으로부터 하부 절연막(42) 및/ 또는 외측 스페이서(78)의 두께 만큼 이격하도록 도 9 및 10 과 같이 형성될 수 있다. 9 and 10, the
한편, 실시예들의 변형으로써, 상기 플러그(98)들이 노드홀(88)들에 형성되기 전에, 상기 노드홀(88)들의 측벽들 상에 상부 스페이서(94)들을 도 9 및 10 과 같이 형성할 수도 있다. 상기 상부 스페이서(94)들은 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 상부 스페이서(94)들은 제 2 랜딩 패드(48)들의 상면들을 노출시킬 수 있다. 상기 상부 스페이서(94)들은 노드홀(88)들 내 노출된 외측 스페이서(78)들을 덮을 수 있다. 이 경우에, 상기 상부 스페이서(94)들은 노드홀(88)들 사이의 상부 절연막(84)의 절연 두께를 물리적 및/ 또는 전기적으로 더 보강시켜줄 수 있다.Meanwhile, as a variation of the embodiments, before the
실시예들에 따라서 상기 플러그들 상에 정보 저장 요소들이 각각 더 형성될 수도 있다. 상기 정보 저장 요소들은 커패시터의 하부 전극, 예를 들면 스토리지 노드, 을 포함할 수 있다. 상기 플러그(98)들은 제 1 패턴(36)들, 제 1 및 2 랜딩 패드들(46, 48), 제 2 패턴(76)들 및 외측 스페이서(78)들과 함께 실시예들에 따른는 반도체 장치(100)를 구성할 수 있다. In some embodiments, information storage elements may be further formed on the plugs. The information storage elements may comprise a bottom electrode of a capacitor, for example a storage node. The
도 1 은 실시예들에 따르는 반도체 장치를 보여주는 평면도이다. 1 is a plan view illustrating a semiconductor device according to example embodiments.
도 2 는 도 1 의 절단선 Ⅰ-Ⅰ' 를 따라 취해서 반도체 장치를 보여주는 단면도이다. FIG. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor device taken along a cutting line II ′ in FIG. 1.
도 3, 5, 7 및 9 는 도 1 의 절단선 Ⅰ-Ⅰ' 를 따라 취해서 반도체 장치의 형성 방법을 설명해주는 단면도들이다. 3, 5, 7, and 9 are cross-sectional views illustrating a method of forming a semiconductor device, taken along the cutting line I-I 'of FIG.
도 4, 6, 8 및 10 는 도 1 의 절단선들 Ⅱ-Ⅱ' 및 Ⅲ-Ⅲ' 를 따라 취해서 반도체 장치의 형성 방법을 설명해주는 단면도들이다. 4, 6, 8, and 10 are cross-sectional views illustrating a method of forming a semiconductor device, taken along cut lines II-II 'and III-III' of FIG.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020090061828A KR101585212B1 (en) | 2009-07-07 | 2009-07-07 | Interconnection Structure Cell Structure And Semiconductor Device Comprising The Interconnection Structure And The Cell Structure |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020090061828A KR101585212B1 (en) | 2009-07-07 | 2009-07-07 | Interconnection Structure Cell Structure And Semiconductor Device Comprising The Interconnection Structure And The Cell Structure |
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