KR20220163538A - 반도체 소자 - Google Patents

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gate
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이두현
신헌종
김선배
곽민찬
박진영
박현호
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 반도체 소자에 관한 것이다. 기판 상의 활성 패턴; 상기 활성 패턴 상의 소스/드레인 패턴; 상기 소스/드레인 패턴에 연결되는 채널 패턴; 상기 채널 패턴 상의 게이트 전극; 상기 소스/드레인 패턴 상의 활성 콘택; 상기 게이트 전극 상의 제1 하부 배선; 및 상기 활성 콘택 상에 제공되고 상기 제1 하부 배선과 동일 레벨에 배치되는 제2 하부 배선이 제공된다. 상기 게이트 전극은 전극 바디부 및 상기 전극 바디부의 상면으로부터 돌출되어 상기 제1 하부 배선의 하면과 접하는 전극 돌출부를 포함한다. 상기 활성 콘택은 콘택 바디부 및 상기 콘택 바디부의 상면으로부터 돌출되어 상기 제2 하부 배선의 하면과 접하는 콘택 돌출부를 포함한다.

Description

반도체 소자{Semiconductor device}
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전계 효과 트랜지스터를 포함하는 반도체 소자에 관한 것이다.
반도체 소자는 모스 전계 효과 트랜지스터들(MOS(Metal Oxide Semiconductor) FET)로 구성된 집적회로를 포함한다. 반도체 소자의 크기 및 디자인 룰(Design rule)이 점차 축소됨에 따라, 모스 전계 효과 트랜지스터들의 크기 축소(scale down)도 점점 가속화되고 있다. 모스 전계 효과 트랜지스터들의 크기 축소에 따라 반도체 소자의 동작 특성이 저하될 수 있다. 이에 따라, 반도체 소자의 고집적화에 따른 한계를 극복하면서 보다 우수한 성능을 반도체 소자를 형성하기 위한 다양한 방법이 연구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전기적 특성이 향상된 반도체 소자를 제공하는데 있다.
본 발명의 개념에 따른, 반도체 소자는, 기판 상의 활성 패턴; 상기 활성 패턴 상의 소스/드레인 패턴; 상기 소스/드레인 패턴에 연결되는 채널 패턴; 상기 채널 패턴 상의 게이트 전극; 상기 소스/드레인 패턴 상의 활성 콘택; 상기 게이트 전극 상의 제1 하부 배선; 및 상기 활성 콘택 상에 제공되고 상기 제1 하부 배선과 동일 레벨에 배치되는 제2 하부 배선을 포함하고, 상기 게이트 전극은 전극 바디부 및 상기 전극 바디부의 상면으로부터 돌출되어 상기 제1 하부 배선의 하면과 접하는 전극 돌출부를 포함하고, 상기 활성 콘택은 콘택 바디부 및 상기 콘택 바디부의 상면으로부터 돌출되어 상기 제2 하부 배선의 하면과 접하는 콘택 돌출부를 포함할 수 있다.
본 발명의 개념에 따른, 반도체 소자는, 기판 상의 활성 패턴; 상기 활성 패턴 상의 소스/드레인 패턴; 상기 소스/드레인 패턴에 연결되는 채널 패턴; 상기 채널 패턴 상의 게이트 전극; 상기 소스/드레인 패턴 상의 활성 콘택; 상기 게이트 전극 상의 제1 하부 배선; 및 상기 활성 콘택 상에 제공되고 상기 제1 하부 배선과 동일 레벨에 배치되는 제2 하부 배선을 포함하고, 상기 게이트 전극은 전극 바디부 및 상기 전극 바디부의 상면으로부터 돌출되어 상기 제1 하부 배선의 하면과 접하는 전극 돌출부를 포함하고, 상기 전극 돌출부는 그 측벽의 경사가 불연속적으로 변하는 단차 구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 개념에 따른, 반도체 소자는, 제1 방향으로 서로 인접하는 PMOSFET 영역 및 NMOSFET 영역을 포함하는 기판; 상기 PMOSFET 및 NMOSFET 영역들 상에 각각 제공된 제1 활성 패턴 및 제2 활성 패턴; 상기 제1 활성 패턴 상의 제1 소스/드레인 패턴 및 상기 제2 활성 패턴 상의 제2 소스/드레인 패턴; 상기 제1 소스/드레인 패턴에 연결된 제1 채널 패턴 및 상기 제2 소스/드레인 패턴에 연결된 제2 채널 패턴, 상기 제1 및 제2 채널 패턴들 각각은 순차적으로 서로 이격되어 적층된 제1 반도체 패턴, 제2 반도체 패턴 및 제3 반도체 패턴을 포함하고; 상기 제1 및 제2 활성 패턴들을 각각 가로지르며 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 게이트 전극 및 제2 게이트 전극, 상기 제1 및 제2 게이트 전극들 각각은 상기 기판과 상기 제1 반도체 패턴 사이에 개재된 제1 부분, 상기 제1 반도체 패턴과 상기 제2 반도체 패턴 사이에 개재된 제2 부분, 상기 제2 반도체 패턴과 상기 제3 반도체 패턴 사이에 개재된 제3 부분, 및 상기 제3 반도체 패턴 상의 제4 부분을 포함하고; 상기 제1 채널 패턴과 상기 제1 게이트 전극 사이 및 상기 제2 채널 패턴과 상기 제2 게이트 전극 사이에 각각 개재된 제1 게이트 절연막 및 제2 게이트 절연막; 상기 제1 및 제2 게이트 전극들의 측벽들 상에 각각 제공된 제1 게이트 스페이서 및 제2 게이트 스페이서; 상기 제1 및 제2 게이트 전극들 상의 제1 금속 층, 상기 제1 금속 층은 제1 배선들을 포함하고; 상기 제1 금속층 상에 제공되고 상기 제1 배선들과 각각 전기적으로 연결되는 제2 배선들을 포함하는 제2 금속 층을 포함하고, 상기 활성 콘택들 각각은 콘택 바디부 및 상기 콘택 바디부의 상면으로부터 돌출되어 상기 제1 배선들의 하면과 접하는 콘택 돌출부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 게이트 전극들 각각은 전극 바디부 및 상기 전극 바디부의 상면으로부터 돌출되어 상기 제1 배선의 하면과 접하는 전극 돌출부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 소자는, 활성 콘택의 상부를 콘택 돌출부로 형성하고, 게이트 전극의 상부를 게이트 돌출부로 형성하여, 하부 배선들과의 연결을 위한 추가적인 비아 또는 콘택 없이 활성 콘택 및 게이트 전극을 하부 배선들과 쉽게 연결할 수 있다. 이에 따라, 추가적인 비아 또는 콘택의 형성에 따라 발생할 수 있는 오정렬에 따른 연결 불량이 방지될 수 있다. 또한, 리세스 영역들에 의하여 콘택 돌출부와 게이트 돌출부 사이에 이격 거리가 확보될 수 있어 콘택 돌출부와 게이트 돌출부가 접촉하여 쇼트가 발생하는 공정 결함을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자를 설명하기 위한 평면도이다.
도 2a 내지 도 2e는 각각 도 1의 A-A'선, B-B'선, C-C'선, D-D'선, 및 E-E'선에 따른 단면도들이다.
도 3a는 도 1의 Q 영역의 사시도이다.
도 3b는 도 2c의 P 영역의 확대도이다.
도 3c는 도 2d의 R 영역의 확대도이다.
도 3d 및 도 3e는 도 2a의 S 영역의 확대도들이다.
도 4a 내지 도 12d는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자를 설명하기 위한 평면도이다. 도 2a 내지 도 2e는 각각 도 1의 A-A'선, B-B'선, C-C'선, D-D'선, 및 E-E'선에 따른 단면도들이다. 도 3a는 도 1의 Q 영역의 사시도이다. 도 3b는 도 2c의 P 영역의 확대도이다. 도 3c는 도 2d의 R 영역의 확대도이다. 도 3d 및 도 3e는 도 2a의 S 영역의 확대도들이다.
도 1 및 도 2a 내지 도 2e를 참조하면, 기판(100) 상에 로직 셀(LC)이 제공될 수 있다. 로직 셀(LC) 상에는 로직 회로를 구성하는 로직 트랜지스터들이 배치될 수 있다. 기판(100)은 실리콘, 게르마늄, 실리콘-게르마늄 등을 포함하는 반도체 기판이거나 화합물 반도체 기판일 수 있다. 일 예로, 기판(100)은 실리콘 기판일 수 있다.
로직 셀(LC)은 PMOSFET 영역(PR) 및 NMOSFET 영역(NR)을 포함할 수 있다. 기판(100)의 상부에 형성된 제2 트렌치(TR2)에 의해 PMOSFET 영역(PR) 및 NMOSFET 영역(NR)이 정의될 수 있다. 다시 말하면, PMOSFET 영역(PR) 및 NMOSFET 영역(NR) 사이에 제2 트렌치(TR2)가 위치할 수 있다. PMOSFET 영역(PR) 및 NMOSFET 영역(NR)은, 제2 트렌치(TR2)를 사이에 두고 제1 방향(D1)으로 서로 이격될 수 있다.
기판(100)의 상부에 형성된 제1 트렌치(TR1)에 의해 제1 활성 패턴(AP1) 및 제2 활성 패턴(AP2)이 정의될 수 있다. 제1 활성 패턴(AP1) 및 제2 활성 패턴(AP2)은 각각 PMOSFET 영역(PR) 및 NMOSFET 영역(NR) 상에 제공될 수 있다. 제1 트렌치(TR1)는 제2 트렌치(TR2)에 비해 얕을 수 있다. 제1 및 제2 활성 패턴들(AP1, AP2)은 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 제1 및 제2 활성 패턴들(AP1, AP2)은 기판(100)의 일부로써, 수직하게 돌출된 부분들일 수 있다.
소자 분리막(ST)이 제1 및 제2 트렌치들(TR1, TR2)을 채울 수 있다. 소자 분리막(ST)은 실리콘 산화막을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 활성 패턴들(AP1, AP2)의 상부들은 소자 분리막(ST) 위로 수직하게 돌출될 수 있다 (도 2d 참조). 소자 분리막(ST)은 제1 및 제2 활성 패턴들(AP1, AP2)의 상부들을 덮지 않을 수 있다. 소자 분리막(ST)은 제1 및 제2 활성 패턴들(AP1, AP2)의 하부 측벽들을 덮을 수 있다. 소자 분리막(ST)과 제1 및 제2 활성 패턴들(AP1, AP2) 사이에 라이너 절연막이 제공될 수 있다. 라이너 절연막은 제1 및 제2 트렌치들(TR1, TR2)을 따라 콘포멀하게 제공될 수 있다. 일 예로, 라이너 절연막은 SiN 또는 SiON을 포함할 수 있다.
제1 활성 패턴(AP1)은 제1 채널 패턴(CH1)을 포함할 수 있다. 제2 활성 패턴(AP2)은 제2 채널 패턴(CH2)을 포함할 수 있다. 제1 채널 패턴(CH1) 및 제2 채널 패턴(CH2) 각각은, 순차적으로 적층된 제1 반도체 패턴(SP1), 제2 반도체 패턴(SP2) 및 제3 반도체 패턴(SP3)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 반도체 패턴들(SP1, SP2, SP3)은 수직 방향(즉, 제3 방향(D3))으로 서로 이격될 수 있다.
제1 내지 제3 반도체 패턴들(SP1, SP2, SP3) 각각은 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 또는 실리콘-게르마늄(SiGe)을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 내지 제3 반도체 패턴들(SP1, SP2, SP3) 각각은 결정질 실리콘(crystalline silicon)을 포함할 수 있다.
제1 활성 패턴(AP1)의 상부에 복수개의 제1 리세스들(RS1)이 형성될 수 있다. 제1 소스/드레인 패턴들(SD1)이 제1 리세스들(RS1) 내에 각각 제공될 수 있다. 제1 소스/드레인 패턴들(SD1)은 제1 도전형(예를 들어, p형)의 불순물 영역들일 수 있다. 한 쌍의 제1 소스/드레인 패턴들(SD1) 사이에 제1 채널 패턴(CH1)이 개재될 수 있다. 다시 말하면, 적층된 제1 내지 제3 반도체 패턴들(SP1, SP2, SP3)이 한 쌍의 제1 소스/드레인 패턴들(SD1)을 서로 연결할 수 있다.
제2 활성 패턴(AP2)의 상부에 복수개의 제2 리세스들(RS2)이 형성될 수 있다. 제2 소스/드레인 패턴들(SD2)이 제2 리세스들(RS2) 내에 각각 제공될 수 있다. 제2 소스/드레인 패턴들(SD2)은 제2 도전형(예를 들어, n형)의 불순물 영역들일 수 있다. 한 쌍의 제2 소스/드레인 패턴들(SD2) 사이에 제2 채널 패턴(CH2)이 개재될 수 있다. 다시 말하면, 적층된 제1 내지 제3 반도체 패턴들(SP1, SP2, SP3)이 한 쌍의 제2 소스/드레인 패턴들(SD2)을 서로 연결할 수 있다.
제1 및 제2 소스/드레인 패턴들(SD1, SD2)은 선택적 에피택시얼 성장(SEG: Selective Epitaxial Growth) 공정으로 형성된 에피택시얼 패턴들일 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 소스/드레인 패턴들(SD1, SD2) 각각의 상면은, 제3 반도체 패턴(SP3)의 상면과 실질적으로 동일한 레벨에 위치할 수 있다. 다른 예로, 제1 및 제2 소스/드레인 패턴들(SD1, SD2) 각각의 상면은, 제3 반도체 패턴(SP3)의 상면보다 높을 수 있다.
제1 소스/드레인 패턴들(SD1)은 기판(100)의 반도체 원소의 격자 상수보다 큰 격자 상수를 갖는 반도체 원소(예를 들어, SiGe)를 포함할 수 있다. 이로써, 한 쌍의 제1 소스/드레인 패턴들(SD1)은, 그들 사이의 제1 채널 패턴(CH1)에 압축 응력(compressive stress)을 제공할 수 있다. 제2 소스/드레인 패턴들(SD2)은 기판(100)과 동일한 반도체 원소(예를 들어, Si)를 포함할 수 있다. 일 예로, 제2 소스/드레인 패턴들(SD2)은 단결정 실리콘을 포함할 수 있다.
각각의 제1 소스/드레인 패턴들(SD1)은 제1 반도체 층(SEL1) 및 제1 반도체 층(SEL1) 상의 제2 반도체 층(SEL2)을 포함할 수 있다. 도 2a를 다시 참조하여, 제1 소스/드레인 패턴(SD1)의 제2 방향(D2)으로의 단면의 형태를 설명한다.
제1 반도체 층(SEL1)은 제1 리세스(RS1)의 내측벽을 덮을 수 있다. 제1 반도체 층(SEL1)은, 제1 리세스(RS1)의 프로파일을 따라 U자 형태를 가질 수 있다. 제2 반도체 층(SEL2)은 제1 반도체 층(SEL1)을 제외한 제1 리세스(RS1)의 남은 영역을 채울 수 있다. 제2 반도체 층(SEL2)의 부피는 제1 반도체 층(SEL1)의 부피보다 클 수 있다. 다시 말하면, 제1 소스/드레인 패턴(SD1)의 전체 부피에 대한 제2 반도체 층(SEL2)의 부피의 비는, 제1 소스/드레인 패턴(SD1)의 전체 부피에 대한 제1 반도체 층(SEL1)의 부피의 비보다 클 수 있다.
제1 반도체 층(SEL1) 및 제2 반도체 층(SEL2) 각각은 실리콘-게르마늄(SiGe)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 반도체 층(SEL1)은 상대적으로 저농도의 게르마늄(Ge)을 함유할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예로, 제1 반도체 층(SEL1)은 게르마늄(Ge)을 제외한 실리콘(Si)만을 함유할 수도 있다. 제1 반도체 층(SEL1)의 게르마늄(Ge)의 농도는 0 at% 내지 10 at%일 수 있다.
제2 반도체 층(SEL2)은 상대적으로 고농도의 게르마늄(Ge)을 함유할 수 있다. 일 예로, 제2 반도체 층(SEL2)의 게르마늄(Ge)의 농도는 30 at% 내지 70 at%일 수 있다. 제2 반도체 층(SEL2)의 게르마늄(Ge)의 농도는 제3 방향(D3)으로 갈수록 증가할 수 있다. 예를 들어, 제1 반도체 층(SEL1)에 인접하는 제2 반도체 층(SEL2)은 약 40 at%의 게르마늄(Ge) 농도를 갖지만, 제2 반도체 층(SEL2)의 상부는 약 60 at%의 게르마늄(Ge) 농도를 가질 수 있다.
제1 및 제2 반도체 층들(SEL1, SEL2)은, 제1 소스/드레인 패턴(SD1)이 p형을 갖도록 하는 불순물(예를 들어, 보론)을 포함할 수 있다. 제2 반도체 층(SEL2)의 불순물의 농도(예를 들어, 원자 퍼센트)는 제1 반도체 층(SEL1)의 불순물의 농도보다 클 수 있다.
제1 및 제2 활성 패턴들(AP1, AP2)을 가로지르며 제1 방향(D1)으로 연장되는 게이트 전극들(GE)이 제공될 수 있다. 게이트 전극들(GE)은 제1 피치(P1)에 따라 제2 방향(D2)으로 배열될 수 있다. 각각의 게이트 전극들(GE)은 제1 및 제2 채널 패턴들(CH1, CH2)과 수직적으로 중첩될 수 있다.
게이트 전극(GE)은, 기판(100)과 제1 반도체 패턴(SP1) 사이에 개재된 제1 부분(P01), 제1 반도체 패턴(SP1)과 제2 반도체 패턴(SP2) 사이에 개재된 제2 부분(P02), 제2 반도체 패턴(SP2)과 제3 반도체 패턴(SP3) 사이에 개재된 제3 부분(P03), 및 제3 반도체 패턴(SP3) 위의 제4 부분(P04)을 포함할 수 있다.
도 2a를 다시 참조하면, PMOSFET 영역(PR) 상의 게이트 전극(GE)의 제1 내지 제3 부분들(P01, P02, P03)은 서로 다른 폭을 가질 수 있다. 예를 들어, 제3 부분(P03)의 제2 방향(D2)으로의 최대폭은, 제2 부분(P02)의 제2 방향(D2)으로의 최대폭보다 클 수 있다. 제1 부분(P01)의 제2 방향(D2)으로의 최대폭은, 제3 부분(P03)의 제2 방향(D2)으로의 최대폭보다 클 수 있다.
도 2d를 다시 참조하면, 게이트 전극(GE)은 제1 내지 제3 반도체 패턴들(SP1, SP2, SP3) 각각의 상면, 바닥면 및 양 측벽들 상에 제공될 수 있다. 다시 말하면, 본 실시예에 따른 로직 트랜지스터는, 게이트 전극(GE)이 채널을 3차원적으로 둘러싸는 3차원 전계 효과 트랜지스터(예를 들어, MBCFET)일 수 있다.
도 1 및 도 2a 내지 도 2d를 다시 참조하면, 게이트 전극(GE)의 제4 부분(P04)의 양 측벽들 상에 한 쌍의 게이트 스페이서들(GS)이 각각 배치될 수 있다. 게이트 스페이서들(GS)은 게이트 전극(GE)을 따라 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 게이트 스페이서들(GS)은 SiCN, SiCON 및 SiN 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 예로, 게이트 스페이서들(GS)은 SiCN, SiCON 및 SiN 중 적어도 두 개로 이루어진 다중 막(multi-layer)을 포함할 수 있다.
게이트 전극(GE)과 제1 채널 패턴(CH1) 사이 및 게이트 전극(GE)과 제2 채널 패턴(CH2) 사이에 게이트 절연막(GI)이 개재될 수 있다. 게이트 절연막(GI)은, 제1 내지 제3 반도체 패턴들(SP1, SP2, SP3) 각각의 상면, 바닥면 및 양 측벽들을 덮을 수 있다. 게이트 절연막(GI)은, 게이트 전극(GE) 아래의 소자 분리막(ST)의 상면을 덮을 수 있다 (도 2d 참조).
본 발명의 일 실시예로, 게이트 절연막(GI)은 실리콘 산화막, 실리콘 산화질화막 및/또는 고유전막을 포함할 수 있다. 상기 고유전막은, 실리콘 산화막보다 유전상수가 높은 고유전율 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 고유전율 물질은 하프늄 산화물, 하프늄 실리콘 산화물, 하프늄 지르코늄 산화물, 하프늄 탄탈 산화물, 란탄 산화물, 지르코늄 산화물, 지르코늄 실리콘 산화물, 탄탈 산화물, 티타늄 산화물, 바륨 스트론튬 티타늄 산화물, 바륨 티타늄 산화물, 스트론튬 티타늄 산화물, 리튬 산화물, 알루미늄 산화물, 납 스칸듐 탄탈 산화물, 및 납 아연 니오브산염 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 본 발명의 반도체 소자는 네거티브 커패시터(Negative Capacitor)를 이용한 NC(Negative Capacitance) FET을 포함할 수 있다. 예를 들어, 게이트 절연막(GI)은 강유전체 특성을 갖는 강유전체 물질막과, 상유전체 특성을 갖는 상유전체 물질막을 포함할 수 있다.
강유전체 물질막은 음의 커패시턴스를 가질 수 있고, 상유전체 물질막은 양의 커패시턴스를 가질 수 있다. 예를 들어, 두 개 이상의 커패시터가 직렬 연결되고, 각각의 커패시터의 커패시턴스가 양의 값을 가질 경우, 전체 커패시턴스는 각각의 개별 커패시터의 커패시턴스보다 감소하게 된다. 반면, 직렬 연결된 두 개 이상의 커패시터의 커패시턴스 중 적어도 하나가 음의 값을 가질 경우, 전체 커패시턴스는 양의 값을 가지면서 각각의 개별 커패시턴스의 절대값보다 클 수 있다.
음의 커패시턴스를 갖는 강유전체 물질막과, 양의 커패시턴스를 갖는 상유전체 물질막이 직렬로 연결될 경우, 직렬로 연결된 강유전체 물질막 및 상유전체 물질막의 전체적인 커패시턴스 값은 증가할 수 있다. 전체적인 커패시턴스 값이 증가하는 것을 이용하여, 강유전체 물질막을 포함하는 트랜지스터는 상온에서 60 mV/decade 미만의 문턱전압이하 스윙(subthreshold swing(SS))을 가질 수 있다.
강유전체 물질막은 강유전체 특성을 가질 수 있다. 강유전체 물질막은 예를 들어, 하프늄 산화물(hafnium oxide), 하프늄 지르코늄 산화물(hafnium zirconium oxide), 바륨 스트론튬 티타늄 산화물(barium strontium titanium oxide), 바륨 티타늄 산화물(barium titanium oxide) 및 납 지르코늄 티타늄 산화물(lead zirconium titanium oxide) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기에서, 일 예로, 하프늄 지르코늄 산화물(hafnium zirconium oxide)은 하프늄 산화물(hafnium oxide)에 지르코늄(Zr)이 도핑된 물질일 수 있다. 다른 예로, 하프늄 지르코늄 산화물(hafnium zirconium oxide)은 하프늄(Hf)과 지르코늄(Zr)과 산소(O)의 화합물일 수도 있다.
강유전체 물질막은 도핑된 도펀트를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 도펀트는 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 란타넘(La), 이트륨(Y), 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 칼슘(Ca), 세륨(Ce), 디스프로슘(Dy), 어븀(Er), 가돌리늄(Gd), 게르마늄(Ge), 스칸듐(Sc), 스트론튬(Sr) 및 주석(Sn) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 강유전체 물질막이 어떤 강유전체 물질을 포함하냐에 따라, 강유전체 물질막에 포함된 도펀트의 종류는 달라질 수 있다.
강유전체 물질막이 하프늄 산화물을 포함할 경우, 강유전체 물질막에 포함된 도펀트는 예를 들어, 가돌리늄(Gd), 실리콘(Si), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al) 및 이트륨(Y) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도펀트가 알루미늄(Al)일 경우, 강유전체 물질막은 3 내지 8 at%(atomic %)의 알루미늄을 포함할 수 있다. 여기에서, 도펀트의 비율은 하프늄 및 알루미늄의 합에 대한 알루미늄의 비율일 수 있다.
도펀트가 실리콘(Si)일 경우, 강유전체 물질막은 2 내지 10 at%의 실리콘을 포함할 수 있다. 도펀트가 이트륨(Y)일 경우, 강유전체 물질막은 2 내지 10 at%의 이트륨을 포함할 수 있다. 도펀트가 가돌리늄(Gd)일 경우, 강유전체 물질막은 1 내지 7 at%의 가돌리늄을 포함할 수 있다. 도펀트가 지르코늄(Zr)일 경우, 강유전체 물질막은 50 내지 80 at%의 지르코늄을 포함할 수 있다.
상유전체 물질막은 상유전체 특성을 가질 수 있다. 상유전체 물질막은 예를 들어, 실리콘 산화물(silicon oxide) 및 고유전율을 갖는 금속 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상유전체 물질막에 포함된 금속 산화물은 예를 들어, 하프늄 산화물(hafnium oxide), 지르코늄 산화물(zirconium oxide) 및 알루미늄 산화물(aluminum oxide) 중 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
강유전체 물질막 및 상유전체 물질막은 동일한 물질을 포함할 수 있다. 강유전체 물질막은 강유전체 특성을 갖지만, 상유전체 물질막은 강유전체 특성을 갖지 않을 수 있다. 예를 들어, 강유전체 물질막 및 상유전체 물질막이 하프늄 산화물을 포함할 경우, 강유전체 물질막에 포함된 하프늄 산화물의 결정 구조는 상유전체 물질막에 포함된 하프늄 산화물의 결정 구조와 다르다.
강유전체 물질막은 강유전체 특성을 갖는 두께를 가질 수 있다. 강유전체 물질막의 두께는 예를 들어, 0.5 내지 10nm 일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 각각의 강유전체 물질마다 강유전체 특성을 나타내는 임계 두께가 달라질 수 있으므로, 강유전체 물질막의 두께는 강유전체 물질에 따라 달라질 수 있다.
일 예로, 게이트 절연막은 하나의 강유전체 물질막을 포함할 수 있다. 다른 예로, 게이트 절연막은 서로 간에 이격된 복수의 강유전체 물질막을 포함할 수 있다. 게이트 절연막은 복수의 강유전체 물질막과, 복수의 상유전체 물질막이 교대로 적층된 적층막 구조를 가질 수 있다.
게이트 전극(GE)은, 제1 금속 패턴, 및 상기 제1 금속 패턴 상의 제2 금속 패턴을 포함할 수 있다. 제1 금속 패턴은 게이트 절연막(GI) 상에 제공되어, 제1 내지 제3 반도체 패턴들(SP1, SP2, SP3)에 인접할 수 있다. 제1 금속 패턴은 트랜지스터의 문턱 전압을 조절하는 일함수 금속을 포함할 수 있다. 제1 금속 패턴의 두께 및 조성을 조절하여, 트랜지스터의 목적하는 문턱 전압을 달성할 수 있다. 예를 들어, 게이트 전극(GE)의 제1 내지 제3 부분들(P01, P02, P03)은 일함수 금속인 제1 금속 패턴으로 구성될 수 있다.
제1 금속 패턴은 금속 질화막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 금속 패턴은 티타늄(Ti), 탄탈(Ta), 알루미늄(Al), 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo) 중 적어도 하나의 금속 및 질소(N)를 포함할 수 있다. 나아가, 제1 금속 패턴은 탄소(C)를 더 포함할 수도 있다. 제1 금속 패턴은, 적층된 복수개의 일함수 금속막들을 포함할 수 있다.
제2 금속 패턴은 제1 금속 패턴에 비해 저항이 낮은 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 금속 패턴은 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 및 탄탈(Ta) 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 게이트 전극(GE)의 제4 부분(P04)은 제1 금속 패턴 및 제1 금속 패턴 상의 제2 금속 패턴을 포함할 수 있다.
도 2b를 다시 참조하면, NMOSFET 영역(NR) 상에 내측 스페이서들(IP)이 제공될 수 있다. 내측 스페이서들(IP)은, 게이트 전극(GE)의 제1 내지 제3 부분들(P01, P02, P03)과 제2 소스/드레인 패턴(SD2) 사이에 각각 개재될 수 있다. 내측 스페이서들(IP)은 제2 소스/드레인 패턴(SD2)과 직접 접촉할 수 있다. 게이트 전극(GE)의 제1 내지 제3 부분들(P01, P02, P03) 각각은, 내측 스페이서(IP)에 의해 제2 소스/드레인 패턴(SD2)과 이격될 수 있다. 내측 스페이서들(IP)은 SiN, SiCN, 또는 SiOCN 중 하나를 포함할 수 있다.
기판(100) 상에 제1 층간 절연막(110)이 제공될 수 있다. 제1 층간 절연막(110)은 게이트 스페이서들(GS) 및 제1 및 제2 소스/드레인 패턴들(SD1, SD2)을 덮을 수 있다. 제1 층간 절연막(110)은 제1 소스/드레인 패턴(SD1) 및 제2 소스/드레인 패턴(SD2)을 덮을 수 있다. 제1 층간 절연막(110) 상에 제2 층간 절연막(113)이 배치될 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 층간 절연막들(110, 113)은 실리콘 산화막을 포함할 수 있다.
로직 셀(LC)의 양 측에 제2 방향(D2)으로 서로 대향하는 한 쌍의 분리 구조체들(DB)이 제공될 수 있다. 분리 구조체(DB)는 제1 방향(D1)으로 게이트 전극들(GE)과 평행하게 연장될 수 있다. 분리 구조체(DB)와 그에 인접하는 게이트 전극(GE)간의 피치는 제1 피치(P1)와 동일할 수 있다.
분리 구조체(DB)는 제1 및 제2 층간 절연막들(110, 113)을 관통하여, 제1 및 제2 활성 패턴들(AP1, AP2) 내부로 연장될 수 있다. 분리 구조체(DB)는 제1 및 제2 활성 패턴들(AP1, AP2) 각각의 상부를 관통할 수 있다. 분리 구조체(DB)는, 로직 셀(LC)의 제1 및 제2 활성 영역들(PR, NR)을 인접하는 로직 셀의 활성 영역으로부터 분리시킬 수 있다.
제1 및 제2 활성 패턴들(AP1, AP2) 각각 상에, 분리 구조체(DB)에 인접하는 희생층들(SAL)이 제공될 수 있다. 희생층들(SAL)은, 서로 이격되어 적층될 수 있다. 희생층들(SAL)은, 게이트 전극(GE)의 제1 내지 제3 부분들(P01, P02, P03)과 각각 동일한 레벨에 위치할 수 있다. 분리 구조체(DB)는 희생층들(SAL)을 관통할 수 있다.
희생층들(SAL)은 실리콘-게르마늄(SiGe)을 포함할 수 있다. 희생층들(SAL) 각각의 게르마늄(Ge)의 농도는 10 at% 내지 30 at%일 수 있다. 희생층(SAL)의 게르마늄의 농도는, 앞서 설명한 제1 반도체 층(SEL1)의 게르마늄의 농도보다 높을 수 있다.
제1 및 제2 층간 절연막들(110, 113)을 관통하여 제1 및 제2 소스/드레인 패턴들(SD1, SD2)과 각각 전기적으로 연결되는 활성 콘택들(AC)이 제공될 수 있다. 한 쌍의 활성 콘택들(AC)이, 게이트 전극(GE)의 양 측에 각각 제공될 수 있다. 평면적 관점에서, 활성 콘택(AC)은 제1 방향(D1)으로 연장되는 바 형태를 가질 수 있다. 제1 방향(D1)을 따라 배치된 활성 콘택들(AC)은 도 2c에 도시된 것과 같이 펜스 패턴들(111)을 사이에 두고 서로 이격될 수 있다. 펜스 패턴들(111)은 SiO2, SiN, SiC, SiOC, 및 AlOx 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
활성 콘택(AC)은 자기 정렬된 콘택(self-aligned contact)일 수 있다. 다시 말하면, 활성 콘택(AC)은 게이트 전극(GE) 및 게이트 스페이서(GS)를 이용하여 자기 정렬적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 활성 콘택(AC)은 게이트 스페이서(GS)의 측벽의 적어도 일부를 덮을 수 있다.
활성 콘택(AC)은 도전 패턴(FM) 및 도전 패턴(FM)을 감싸는 배리어 패턴(BM)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도전 패턴(FM)은 알루미늄, 구리, 텅스텐, 몰리브데늄 및 코발트 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다. 배리어 패턴(BM)은 도전 패턴(FM)의 측벽들 및 바닥면을 덮을 수 있다. 배리어 패턴(BM)은 금속막/금속 질화막을 포함할 수 있다. 상기 금속막은 티타늄, 탄탈륨, 텅스텐, 니켈, 코발트 및 백금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 금속 질화막은 티타늄 질화막(TiN), 탄탈륨 질화막(TaN), 텅스텐 질화막(WN), 니켈 질화막(NiN), 코발트 질화막(CoN) 및 백금 질화막(PtN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이하, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 활성 콘택(AC)이 보다 자세히 설명한다. 활성 콘택(AC)은 콘택 바디부(LB) 및 콘택 돌출부(LA)를 포함할 수 있다. 콘택 바디부(LB)는 제1 방향(D1)으로 연장되는 바 형상을 가지며 제1 높이의 제1 상면(TS1)을 포함할 수 있다. 콘택 돌출부(LA)는 콘택 바디부(LB)의 제1 상면(TS1)으로부터 제3 방향(D3)으로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 콘택 돌출부(LA)는 제2 높이의 제2 상면(TS2)을 포함할 수 있다. 콘택 돌출부(LA)의 제2 상면(TS2)은 제1 금속층(M1), 일 예로 제1 하부 배선(M1_I1)의 하면과 직접 접할 수 있다. 즉, 활성 콘택(AC)의 상부가 연결을 위한 추가적인 구조 없이 제1 하부 배선(M1_I1)과 직접 연결될 수 있다.
제1 금속 층(M1)은 제3 층간 절연막(130) 내에 제공될 수 있다. 제1 금속 층(M1)은 제1 내지 제 5 하부 배선들(M1_I1∼M1_I5), 및 제 6 및 제 7 하부 배선들(M1_R1, M1_R2)을 포함할 수 있다. 하부 배선들(M1_I1∼M1_I5, M1_R1, M1_R2) 각각은 로직 셀(LC)을 가로지르며 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 제 6 및 제 7 하부 배선들(M1_R1, M1_R2)에 드레인 전압(VDD) 또는 소스 전압(VSS)이 인가될 수 있다.
콘택 돌출부(LA)는 그 측벽의 경사가 불연속적으로 변하는 제1 단차 구조(SK1)를 포함할 수 있다. 일 예로, 콘택 돌출부(LA)는 리세스된 측벽을 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 콘택 바디부(LB)와 연결되는 콘택 돌출부(LA)의 하부 측벽은 제1 리세스 영역(RR1)에 의하여 정의되고, 제1 하부 배선(M1_I1)과 연결되는 콘택 돌출부(LA)의 상부 측벽은 제2 리세스 영역(RR2)에 의하여 정의될 수 있다. 제1 및 제2 리세스 영역들(RR1, RR2)은 활성 콘택(AC)의 상부 중 제1 금속층(M1)과 연결되지 않고 제거된 영역일 수 있다. 제1 리세스 영역(RR1)과 제2 리세스 영역(RR2)의 경계에서 제1 단차 구조(SK1)가 정의될 수 있다. 제2 층간 절연막(113)은 제1 리세스 영역(RR1)을 채울 수 있다. 제2 층간 절연막(113)과 콘택 바디부(LB) 사이에 라이너 절연막(114)이 제공될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제3 층간 절연막(130)이 제2 층간 절연막(113) 상에 제공되어 제2 리세스 영역(RR2)을 채울 수 있다. 제2 리세스 영역(RR2)은 제1 하부 배선(M1_I1)의 패터닝 시에 함께 형성되는 영역으로, 제1 하부 배선(M1_I1)의 측벽과 얼라인 될 수 있다. 일 예로, 콘택 돌출부(LA)의 제2 상면(TS2)의 제1 방향(D1)으로의 폭은 제1 하부 배선(M1_I1) 하면의 폭과 실질적으로 동일할 수 있다.
제3 층간 절연막(130)은 하부 배선들 사이로 연장될 수 있다. 즉, 제3 층간 절연막(130)의 하면은 제1 금속층(M1)의 하면보다 낮을 수 있다. 제2 층간 절연막(113), 제3 층간 절연막(130), 및 라이너 절연막(114)은 각각 SiO2, SiN, SiC, SiOC, 및 AlOx 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
콘택 바디부(LB)와 콘택 돌출부(LA)는 그 사이에 계면이 없는 단일 구조(single body)일 수 있다. 즉, 콘택 바디부(LB)와 콘택 돌출부(LA)는 동일 물질로 동시에 형성된 구조의 일부분들일 수 있다, 배리어 패턴(BM)은 콘택 바디부(LB)의 측벽 상으로부터 콘택 돌출부(LA)의 측벽 상으로 연장될 수 있다.
이하, 도 3a 및 도 3c를 참조하여 게이트 전극(GE)을 보다 자세히 설명한다. 게이트 전극(GE)은 게이트 바디부(GB) 및 게이트 돌출부(GC)를 포함할 수 있다. 게이트 바디부(GB)는 제1 방향(D1)으로 연장되는 라인 또는 바 형상을 가지며 제3 높이의 제3 상면(TS3)을 포함할 수 있다. 게이트 돌출부(GC)는 게이트 바디부(GB)의 제3 상면(TS3)으로부터 제3 방향(D3)으로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 게이트 돌출부(GC)는 제4 높이의 제4 상면(TS4)을 포함할 수 있다. 게이트 돌출부(GC)의 제4 상면(TS4)은 제1 금속층(M1), 일 예로 제4 하부 배선(M1_I4)의 하면과 직접 접할 수 있다. 즉, 게이트 전극(GE)의 상부가 연결을 위한 다른 구조 없이 제4 하부 배선(M1_I4)과 직접 연결될 수 있다.
게이트 돌출부(GC)는 그 측벽의 경사가 불연속적으로 변하는 제2 단차 구조(SK2)를 포함할 수 있다. 일 예로, 게이트 돌출부(GC)는 리세스된 측벽을 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 게이트 바디부(GB)와 연결되는 게이트 돌출부(GC) 의 하부 측벽은 제3 리세스 영역(RR3)에 의하여 정의되고, 제4 하부 배선(M1_I4)과 연결되는 게이트 돌출부(GC)의 상부 측벽은 제4 리세스 영역(RR4)에 의하여 정의될 수 있다. 제3 및 제4 리세스 영역들(RR3, RR4)은 게이트 전극(GE)의 상부 중 제1 금속층(M1)과 연결되지 않고 부분이 제거된 영역일 수 있다. 제3 리세스 영역(RR3)과 제4 리세스 영역(RR4)의 경계에서 제2 단차 구조(SK2)가 정의될 수 있다. 제2 층간 절연막(113)은 제3 리세스 영역(RR3)을 채울 수 있다. 제2 층간 절연막(113)과 게이트 바디부(GB) 사이에 라이너 절연막(114)이 제공될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제3 층간 절연막(130)이 제2 층간 절연막(113) 상에 제공되어 제4 리세스 영역(RR4)을 채울 수 있다. 제4 리세스 영역(RR4)은 제4 하부 배선(M1_I4)의 패터닝 시에 함께 형성되는 영역으로, 제4 하부 배선(M1_I4)의 측벽과 얼라인 될 수 있다. 일 예로, 게이트 돌출부(GC)의 제4 상면(TS4)의 제1 방향(D1)으로의 폭은 제4 하부 배선(M1_I4) 하면의 폭과 실질적으로 동일할 수 있다.
게이트 바디부(GB)와 게이트 돌출부(GC)는 그 사이에 계면이 없는 단일 구조(single body)일 수 있다. 즉, 게이트 바디부(GB)와 게이트 돌출부(GC)는 동일 물질로 동시에 형성된 구조의 일부분들일 수 있다. 게이트 절연막(GI)은 게이트 바디부(GB)의 측벽 상으로부터 게이트 돌출부(GC)의 측벽 상으로 연장될 수 있다.
도 3b에 도시된 것과 같이, 활성 콘택(AC)의 콘택 돌출부(LA)는 제2 하부 배선(M1_I2)과 연결되는 게이트 전극(GE)의 게이트 돌출부(GC)와 인접할 수 있다. 보다 상세하게는, 제1 하부 배선(M1_I1)과 연결되는 콘택 돌출부(LA)의 제2 상면(TS2)과 제2 하부 배선(M1_I2)과 연결되는 게이트 돌출부(GC)의 제4 상면(TS4)은 제1 거리(d1)로 이격될 수 있다. 제1 하부 배선(M1_I1)과 제2 하부 배선(M1_I2)은 서로 인접하며 게이트 전극들(GE)의 연장 방향과 교차하는 방향, 즉 제2 방향(D2)으로 연장되고 서로 평행한 배선들일 수 있다.
이와 유사하게, 도 3c에 도시된 것과 같이, 게이트 전극(GE)의 게이트 돌출부(GC)는 제5 하부 배선(M1_I5)과 연결되는 콘택 돌출부(LA)와 인접할 수 있다. 보다 상세하게는 제4 하부 배선(M1_I4)과 연결되는 게이트 돌출부(GC)의 제4 상면(TS4)과 제5 하부 배선(M1_I5)과 연결되는 콘택 돌출부(LA)의 제2 상면(TS2)은 제2 거리(d2)로 이격될 수 있다. 제2 거리(d2)는 제1 거리(d1)와 동일할 수 있으나, 다를 수도 있다. 제1 상면(TS1)의 높이는 제3 상면(TS3)의 높이와 동일 레벨일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 제2 상면(TS2)의 높이는 제4 상면(TS4)의 높이와 동일 레벨일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라, 활성 콘택(AC)과 게이트 전극(GE) 사이의 거리가 감소되며, 비아들 또는 콘택들이 서로 연결되는 불량이 발생될 가능성이 증가될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 활성 콘택(AC)의 상부로부터 콘택 돌출부(LA)를 형성하고, 게이트 전극(GE)의 상부로부터 게이트 돌출부(GC)를 형성하여, 하부 배선들과의 연결을 위한 추가적인 비아 또는 콘택 없이 활성 콘택(AC) 및 게이트 전극(GE)을 하부 배선들과 쉽게 연결할 수 있다. 이에 따라, 추가적인 비아 또는 콘택의 형성에 따라 발생할 수 있는 오정렬 및 연결 불량이 방지될 수 있다. 또한, 리세스 영역들에 의하여 콘택 돌출부(LA)와 게이트 돌출부(GC) 사이에 이격 거리가 확보될 수 있어 콘택 돌출부(LA)와 게이트 돌출부(GC)가 접촉하여 쇼트가 발생하는 공정 결함을 방지할 수 있다.
활성 콘택(AC)과 제1 소스/드레인 패턴(SD1) 사이, 및 활성 콘택(AC)과 제2 소스/드레인 패턴(SD2) 사이에 실리사이드 패턴들(SC)이 각각 개재될 수 있다. 활성 콘택(AC)은, 실리사이드 패턴(SC)을 통해 소스/드레인 패턴(SD1, SD2)과 전기적으로 연결될 수 있다. 실리사이드 패턴(SC)은 금속-실리사이드(Metal-Silicide)를 포함할 수 있으며, 일 예로, 실리사이드 패턴(SC)은 티타늄-실리사이드, 탄탈륨-실리사이드, 텅스텐-실리사이드, 니켈-실리사이드, 및 코발트-실리사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 3d 및 도 3e를 참조하면, 게이트 전극(GE)과 활성 콘택(AC) 사이의 게이트 스페이서(GS)는 콘택 바디부(LB)의 상면 및/또는 게이트 바디부(GB)의 상면 보다 제3 방향(D3)으로 돌출될 수 있다. 이와는 달리, 게이트 스페이서(GS)의 상면은 콘택 바디부(LB)의 상면 및/또는 게이트 바디부(GB)의 상면과 동일한 레벨이거나 더 낮은 레벨일 수 있다. 제2 층간 절연막(113) 및 라이너 절연막(114)은 콘택 바디부(LB) 및 게이트 바디부(GB)를 덮을 수 있다. 도 3d에 도시된 것과 같이, 콘택 바디부(LB) 및 게이트 바디부(GB)는 서로 동일한 제2 층간 절연막(113) 및 라이너 절연막(114)에 의하여 덮일 수 있다. 이와는 달리, 도 3e에 도시된 것과 같이, 콘택 바디부(LB)를 덮는 라이너 절연막(114a) 및 제2 층간 절연막(113a)은 게이트 바디부(GB)를 덮는 라이너 절연막(114b) 및 제2 층간 절연막(113b)과 서로 다를 수 있다. 이에 따라, 콘택 바디부(LB) 상의 제2 층간 절연막(113a)과 게이트 바디부(GB) 상의 제2 층간 절연막(113b)은 라이너 절연막(114a, 114b)을 사이에 두고 분리될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 로직 셀(LC)에 제2 방향(D2)으로 연장되는 제1 셀 경계(CB1)가 정의될 수 있다. 로직 셀(LC)에 있어서, 제1 셀 경계(CB1)의 반대편에 제2 방향(D2)으로 연장되는 제2 셀 경계(CB2)가 정의될 수 있다. 제1 셀 경계(CB1) 상에 드레인 전압(VDD), 즉 파워 전압이 인가되는 제6 하부 배선(M1_R1)이 배치될 수 있다. 드레인 전압(VDD)이 인가되는 제6 하부 배선(M1_R1)은, 제1 셀 경계(CB1)를 따라 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 제2 셀 경계(CB2) 상에 소스 전압(VSS), 즉 접지 전압이 인가되는 제7 하부 배선(M1_R2)이 배치될 수 있다. 소스 전압(VSS)이 인가되는 제7 하부 배선(M1_R2)은, 제2 셀 경계(CB2)를 따라 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 제1 내지 제5 하부 배선들(M1_I1∼ M1_I5)은, 제2 피치(P2)로 제1 방향(D1)을 따라 배열될 수 있다. 제2 피치(P2)는 제1 피치(P1)보다 작을 수 있다.
제4 층간 절연막(140) 내에 제2 금속 층(M2)이 제공될 수 있다. 제2 금속 층(M2)은 상부 배선들(M2_I)을 포함할 수 있다. 상부 배선들(M2_I) 각각은 제1 방향(D1)으로 연장되는 라인 형태 또는 바 형태를 가질 수 있다. 다시 말하면, 상부 배선들(M2_I)은 제1 방향(D1)으로 서로 평행하게 연장될 수 있다. 평면적 관점에서, 상부 배선들(M2_I)은 게이트 전극들(GE)과 평행할 수 있다. 상부 배선들(M2_I)은 제3 피치(P2)로 제2 방향(D2)을 따라 배열될 수 있다. 제3 피치(P2)는 제1 피치(P1)보다 작을 수 있다. 제3 피치(P2)는 제2 피치(P2)보다 클 수 있다.
제2 금속 층(M2)은, 상부 비아들(VI)을 더 포함할 수 있다. 상부 비아들(VI)은 상부 배선들(M2_I) 아래에 제공될 수 있다. 상부 비아들(VI)은, 하부 배선들과 상부 배선들(M2_I)을 연결할 수 있다. 제2 금속 층(M2)의 상부 배선(M2_I)과 그 아래의 상부 비아(VI)는 서로 동일한 공정으로 일체로 형성될 수 있다.
제1 금속 층(M1)의 하부 배선들(M1_R1, M1_R2, M1_I1∼M1_I5)과 제2 금속 층(M2)의 상부 배선들(M2_I)은 서로 동일하거나 다른 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하부 배선들(M1_R1, M1_R2, M1_I1∼ M1_I5)과 상부 배선들(M2_I)은, 알루미늄, 구리, 텅스텐, 몰리브데늄 및 코발트 중에서 선택된 적어도 하나의 금속 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로, 도시되진 않았지만, 제4 층간 절연막(140) 상에 적층된 금속 층들(예를 들어, M3, M4, M5 등)이 추가로 제공될 수 있다. 상기 적층된 금속 층들 각각은 라우팅 배선들을 포함할 수 있다.
도 4a 내지 도 12d는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 구체적으로, 도 4a 내지 도 12a는 도 1의 A-A'선에 대응하는 단면도들이다. 도 5b, 도 6b, 및 도 7b는 도 1의 B-B'선에 대응하는 단면도들이다. 도 5c, 도 6c, 도 7c, 도 8b, 도 9b, 도 10c, 도 11c, 및 도 12c는 도 1의 C-C'선에 대응하는 단면도들이다. 도 4b, 도 5d, 도 6d, 도 7d, 도 8c, 도 9c, 도 10d, 도 11d, 도 12d는 도 1의 D-D'선에 대응하는 단면도들이다. 도 10b, 도 11b, 및 도 12b는 도 1의 E-E'선에 대응하는 단면도들이다.
도1, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, PMOSFET 영역(PR) 및 NMOSFET 영역(NR)을 포함하는 기판(100)이 제공될 수 있다. 기판(100) 상에 서로 교번적으로 적층된 희생층들(SAL) 및 활성층들(ACL)이 형성될 수 있다. 희생층들(SAL)은 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 및 실리콘-게르마늄(SiGe) 중 하나를 포함할 수 있고, 활성층들(ACL)은 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 및 실리콘-게르마늄(SiGe) 중 다른 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 희생층들(SAL)은 실리콘-게르마늄(SiGe)을 포함할 수 있고, 활성층들(ACL)은 실리콘(Si)을 포함할 수 있다. 희생층들(SAL) 각각의 게르마늄(Ge)의 농도는 10 at% 내지 30 at%일 수 있다.
기판(100)의 PMOSFET 영역(PR) 및 NMOSFET 영역(NR) 상에 마스크 패턴들이 각각 형성될 수 있다. 마스크 패턴들은 제2 방향(D2)으로 연장되는 라인 형태 또는 바(bar) 형태를 가질 수 있다. 마스크 패턴들을 식각 마스크로 제1 패터닝 공정을 수행하여, 제1 활성 패턴(AP1) 및 제2 활성 패턴(AP2)을 정의하는 제1 트렌치(TR1)가 형성될 수 있다. 제1 활성 패턴(AP1) 및 제2 활성 패턴(AP2)은 PMOSFET 영역(PR) 및 NMOSFET 영역(NR) 상에 각각 형성될 수 있다. 제1 활성 패턴(AP1) 및 제2 활성 패턴(AP2) 각각은, 그의 상부에 서로 교번적으로 적층된 희생층들(SAL) 및 활성층들(ACL)을 포함할 수 있다.
기판(100) 상에 제2 패터닝 공정을 수행하여, PMOSFET 영역(PR) 및 NMOSFET 영역(NR)을 정의하는 제2 트렌치(TR2)가 형성될 수 있다. 제2 트렌치(TR2)는 제1 트렌치(TR1)보다 깊게 형성될 수 있다. 이후, 기판(100) 상에 제1 및 제2 트렌치들(TR1, TR2)을 채우는 소자 분리막(ST)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 기판(100) 상에 제1 및 제2 활성 패턴들(AP1, AP2)을 덮는 절연막이 형성될 수 있다. 희생층들(SAL)이 노출될 때까지 상기 절연막을 리세스하여, 소자 분리막(ST)이 형성될 수 있다. 소자 분리막(ST)은, 실리콘 산화막 같은 절연 물질을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 활성 패턴들(AP1, AP2) 각각의 상부는 소자 분리막(ST) 위로 노출될 수 있다.
도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 기판(100) 상에, 제1 및 제2 활성 패턴들(AP1, AP2)을 가로지르는 희생 패턴들(PP)이 형성될 수 있다. 각각의 희생 패턴들(PP)은 제1 방향(D1)으로 연장되는 라인 형태(line shape) 또는 바 형태(bar shape)로 형성될 수 있다. 희생 패턴들(PP)은 소정의 피치로 제2 방향(D2)을 따라 배열될 수 있다.
구체적으로 희생 패턴들(PP)을 형성하는 것은, 기판(100)의 전면 상에 희생막을 형성하는 것, 상기 희생막 상에 하드 마스크 패턴들(MP)을 형성하는 것, 및 하드 마스크 패턴들(MP)을 식각 마스크로 상기 희생막을 패터닝하는 것을 포함할 수 있다. 상기 희생막은 폴리 실리콘을 포함할 수 있다.
희생 패턴들(PP) 각각의 양 측벽들 상에 한 쌍의 게이트 스페이서들(GS)이 형성될 수 있다. 게이트 스페이서들(GS)을 형성하는 것은, 기판(100)의 전면 상에 게이트 스페이서막을 콘포멀하게 형성하는 것, 및 상기 게이트 스페이서막을 이방성 식각하는 것을 포함할 수 있다. 상기 게이트 스페이서막은 SiCN, SiCON 및 SiN 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 예로, 상기 게이트 스페이서막은 SiCN, SiCON 및 SiN 중 적어도 두 개를 포함하는 다중 막(multi-layer)일 수 있다.
제1 활성 패턴(AP1)의 상부에 제1 리세스들(RS1)을 형성할 수 있다. 제1 리세스들(RS1)을 형성하는 동안, 제1 활성 패턴들(AP1) 각각의 양 측 상의 소자 분리막(ST)이 리세스될 수 있다 구체적으로, 하드 마스크 패턴들 및 게이트 스페이서들(GS)을 식각 마스크로 제1 활성 패턴(AP1)의 상부를 식각하여, 제1 리세스들(RS1)이 형성될 수 있다. 제1 리세스들(RS1) 내에 제1 소스/드레인 패턴들(SD1)이 각각 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 리세스(RS1)의 내측벽을 시드층(seed layer)으로 하는 제1 SEG(selective epitaxial growth)공정을 수행하여, 제1 반도체 층(SEL1)이 형성될 수 있다. 제1 반도체 층(SEL1)은, 제1 리세스(RS1)에 의해 노출된 제1 내지 제3 반도체 패턴들(SP1, SP2, SP3) 및 기판(100)을 시드로 하여 성장될 수 있다. 일 예로, 상기 제1 SEG 공정은 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition: CVD) 공정 또는 분자 빔 에피택시(Molecular Beam Epitaxy: MBE) 공정을 포함할 수 있다.
제1 반도체 층(SEL1)은 기판(100)의 반도체 원소의 격자 상수보다 큰 격자 상수를 갖는 반도체 원소(예를 들어, SiGe)를 포함할 수 있다. 제1 반도체 층(SEL1)은 상대적으로 저농도의 게르마늄(Ge)을 함유할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예로, 제1 반도체 층(SEL1)은 게르마늄(Ge)을 제외한 실리콘(Si)만을 함유할 수도 있다. 제1 반도체 층(SEL1)의 게르마늄(Ge)의 농도는 0 at% 내지 10 at%일 수 있다.
제1 반도체 층(SEL1) 상에 제2 SEG 공정을 수행하여, 제2 반도체 층(SEL2)이 형성될 수 있다. 제2 반도체 층(SEL2)은 제1 리세스(RS1)를 완전히 채우도록 형성될 수 있다. 제2 반도체 층(SEL2)은 상대적으로 고농도의 게르마늄(Ge)을 함유할 수 있다. 일 예로, 제2 반도체 층(SEL2)의 게르마늄(Ge)의 농도는 30 at% 내지 70 at%일 수 있다.
제1 반도체 층(SEL1) 및 제2 반도체 층(SEL2)은 제1 소스/드레인 패턴(SD1)을 구성할 수 있다. 상기 제1 및 제2 SEG 공정 동안, 불순물이 인-시추(in-situ)로 주입될 수 있다. 다른 예로, 제1 소스/드레인 패턴(SD1)이 형성된 후 제1 소스/드레인 패턴(SD1)에 불순물이 주입될 수 있다. 제1 소스/드레인 패턴(SD1)은 제1 도전형(예를 들어, p형)을 갖도록 도핑될 수 있다.
제2 활성 패턴(AP2)의 상부에 제2 리세스들(RS2)을 형성할 수 있다. 제2 리세스들(RS2) 내에 제2 소스/드레인 패턴들(SD2)이 각각 형성될 수 있다. 구체적으로, 제2 소스/드레인 패턴(SD2)은 제2 리세스(RS2)의 내측벽을 시드층으로 하는 SEG 공정을 수행하여 형성될 수 있다. 일 예로, 제2 소스/드레인 패턴(SD2)은 기판(100)과 동일한 반도체 원소(예를 들어, Si)를 포함할 수 있다. 제2 소스/드레인 패턴(SD2)은 제2 도전형(예를 들어, n형)을 갖도록 도핑될 수 있다.
도 6a 내지 도 6d를 참조하여, 제1 소스/드레인 패턴(SD1) 및 제2 소스/드레인 패턴(SD2)을 덮는 제1 층간 절연막(110)을 형성한 후 평탄화 공정을 수행하여 희생 패턴들(PP)의 적어도 일부를 노출할 수 있다. 이후, 희생층들(SAL)의 측벽들을 노출하는 상부 트렌치들(ET1)이 형성될 수 있다. 상부 트렌치들(ET1)을 통해 노출된 PMOSFET 영역(PR) 및 NMOSFET 영역(NR) 상의 희생층들(SAL)이 선택적으로 제거될 수 있다. 구체적으로, 희생층들(SAL)을 선택적으로 식각하는 식각 공정을 수행하여, 제1 내지 제3 반도체 패턴들(SP1, SP2, SP3)은 그대로 잔류시킨 채 희생층들(SAL)만을 제거할 수 있다. 희생층들(SAL)이 선택적으로 제거됨으로써, 각각의 제1 및 제2 활성 패턴들(AP1, AP2) 상에는 제1 내지 제3 반도체 패턴들(SP1, SP2, SP3)만이 잔류할 수 있다. 희생층들(SAL)이 제거된 영역들은 제3 리세스들(ET2)이 될 수 있다. 제3 리세스들(ET2)은 제1 내지 제3 반도체 패턴들(SP1, SP2, SP3) 사이에 정의될 수 있다.
도 7a 내지 도 7d를 참조하여, 제3 리세스들(ET2) 내에 내측 스페이서들(IP)이 형성될 수 있다. 내측 스페이서들(IP)은 2 소스/드레인 패턴들(SD2)을 덮는 절연막을 형성한 후 식각 공정을 수행하여 형성될 수 있다. 내측 스페이서들(IP)은 SiO2, SiN, SiC, SiOC, 및 AlOx 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상부 트렌치들(ET1) 및 제3 리세스들(ET2) 내에 게이트 절연막(GI)이 콘포멀하게 형성될 수 있다. 게이트 절연막(GI) 상에 게이트 전극(GE)이 형성될 수 있다. 게이트 전극(GE)은 상부 트렌치들(ET1) 및 제3 리세스들(ET2)을 채우도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 게이트 전극(GE)은, 제3 리세스들(ET2)을 채우는 제1 내지 제3 부분들(P01, P02, P03)을 포함할 수 있다. 게이트 전극(GE)은, 상부 트렌치(ET1)를 채우는 제4 부분(P04)을 더 포함할 수 있다. 게이트 전극(GE) 상에 게이트 캐핑 패턴(GP)이 형성될 수 있다.
도 8a 내지 도 8c를 참조하여, 게이트 전극들(GE) 사이의 제1 층간 절연막(110)의 상부를 제거한 후, 활성 콘택들이 형성될 영역을 정의하기 위한 펜스 패턴들(111)이 게이트 전극들(GE) 사이에 형성될 수 있다. 펜스 패턴들(111)은 SiO2, SiN, SiC, SiOC, 및 AlOx 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 형성될 수 있다.
도 9a 내지 도 9c를 참조하여, 펜스 패턴들(111) 사이의 제1 층간 절연막(110)을 제거하여 제1 소스/드레인 패턴(SD1) 및 제2 소스/드레인 패턴(SD2)을 노출한 후, 제1 소스/드레인 패턴(SD1) 및 제2 소스/드레인 패턴(SD2) 상에 활성 콘택(AC)이 형성될 수 있다. 활성 콘택(AC)을 형성하는 것은 배리어 패턴(BM) 및 도전 패턴(FM)을 차례로 형성한 후, 평탄화 공정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 상기 평탄화 공정은 게이트 전극들(GE)의 상면들이 노출될 때까지 수행될 수 있다. 배리어 패턴(BM)은 금속막/금속 질화막으로 형성될 수 있다. 도전 패턴(FM)은 알루미늄, 구리, 텅스텐, 몰리브데늄 및 코발트 중 적어도 하나의 금속으로 형성될 수 있다. 활성 콘택들(AC)의 형성 시에, 활성 콘택(AC)과 제1 소스/드레인 패턴(SD1) 사이, 및 활성 콘택(AC)과 제2 소스/드레인 패턴(SD2) 사이에 실리사이드 패턴들(SC)이 각각 형성될 수 있다. 예로, 실리사이드 패턴(SC)은 티타늄-실리사이드, 탄탈륨-실리사이드, 텅스텐-실리사이드, 니켈-실리사이드, 및 코발트-실리사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 10a 내지 도 10d를 참조하여, 게이트 전극들(GE)의 상부에 콘택 돌출부들(GC)을 정의하고, 활성 콘택들(AC)의 상부에 콘택 돌출부들(LA)을 정의하는 마스크 패턴들(HM)을 형성할 수 있다. 마스크 패턴들(HM)은 포토 레지스트, 실리콘 질화물 및 실리콘 산화질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 마스크 패턴들(HM)에 의하여 노출된 게이트 전극들(GE)의 상부들 및 활성 콘택들(AC)의 상부들이 식각되어 제1 리세스 영역(RR1)이 형성될 수 있다. 그 결과 게이트 전극들(GE)의 상부에 게이트 돌출부들(GC)이 형성되고 활성 콘택들(AC)의 상부에 콘택 돌출부들(LA)이 형성될 수 있다. 게이트 돌출부들(GC) 아래의 게이트 전극들(GE)의 하부는 게이트 바디부들(GB)로 정의되고, 콘택 돌출부들(LA) 아래의 활성 콘택들(AC)의 하부는 콘택 바디부들(LB)로 정의될 수 있다. 제1 리세스 영역(RR1)의 형성은 건식 및/또는 습식 식각 공정을 포함할 수 있다. 게이트 돌출부들(GC)의 형성과 콘택 돌출부들(LA)의 형성은 동일한 식각 공정에서 수행될 수 있으나, 별개의 식각 공정으로 수행될 수도 있다. 게이트 돌출부들(GC)의 형성과 콘택 돌출부들(LA)의 형성 및 이를 덮는 절연막들이 별개의 증착 공정으로 진행되는 경우 도 3e와 같은 구조가 형성될 수 있다.
도 11a 내지 도 11d를 참조하여, 마스크 패턴들(HM)을 제거하고 제1 리세스 영역(RR1)을 채우는 절연막을 형성한 후 평탄화 공정을 수행하여 제2 층간 절연막(113)을 형성할 수 있다. 제2 층간 절연막(113)의 상면은 콘택 돌출부들(LA)의 상면들 및 게이트 돌출부들(GC)의 상면들과 동일한 레벨일 수 있다. 제2 층간 절연막(113)은 SiO2, SiN, SiC, SiOC, 및 AlOx 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 형성될 수 있다.
도 12a 내지 도 12d를 참조하여, 제2 층간 절연막(113) 상에 금속층을 형성한 후 패터닝하여 하부 배선들(M1_R1, M1_R2, M1_I1∼ M1_I5)이 형성될 수 있다. 상기 금속층의 패터닝 시 제2 층간 절연막(113) 및 콘택 돌출부들(LA) 및 게이트 돌출부들(GC)의 일부가 함께 식각되어 제2 리세스 영역(RR2)이 형성될 수 있다.
도 2a 내지 도 2e를 다시 참조하여, 상부 비아들(VI) 및 상부 배선들(M2_I)을 포함하는 제2 금속 층(M2)이 형성될 수 있다. 제2 금속 층(M2)은 제4 층간 절연막(140) 내에 형성될 수 있다. 제2 금속 층(M2)의 상부 배선(M2_I) 및 상부 비아(VI)는 듀얼 다마신 공정으로 함께 형성될 수 있다. 하부 배선들(M1_R1, M1_R2, M1_I1∼M1_I5)과 상부 배선들(M2_I)은, 알루미늄, 구리, 텅스텐, 몰리브데늄 및 코발트 중에서 선택된 적어도 하나의 금속 물질로 형성될 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명은 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수도 있다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

Claims (20)

  1. 기판 상의 활성 패턴;
    상기 활성 패턴 상의 소스/드레인 패턴;
    상기 소스/드레인 패턴에 연결되는 채널 패턴;
    상기 채널 패턴 상의 게이트 전극;
    상기 소스/드레인 패턴 상의 활성 콘택;
    상기 게이트 전극 상의 제1 하부 배선; 및
    상기 활성 콘택 상에 제공되고 상기 제1 하부 배선과 동일 레벨에 배치되는 제2 하부 배선을 포함하고,
    상기 게이트 전극은 전극 바디부 및 상기 전극 바디부의 상면으로부터 돌출되어 상기 제1 하부 배선의 하면과 접하는 전극 돌출부를 포함하고,
    상기 활성 콘택은 콘택 바디부 및 상기 콘택 바디부의 상면으로부터 돌출되어 상기 제2 하부 배선의 하면과 접하는 콘택 돌출부를 포함하는 반도체 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극 돌출부의 상면과 상기 콘택 돌출부의 상면은 동일한 레벨인 반도체 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극 바디부와 상기 전극 돌출부는 그 사이에 계면이 없는 단일 구조인 반도체 소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 게이트 전극과 상기 채널 패턴 사이의 게이트 절연막을 더 포함하고,
    상기 게이트 절연막은 상기 전극 바디부의 측벽 상으로부터 상기 전극 돌출부의 측벽 상으로 연장되는 반도체 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전극 돌출부는 그 측벽의 경사가 불연속적으로 변하는 단차 구조를 포함하는 반도체 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전극 돌출부는 상기 제1 하부 배선의 측벽과 얼라인된 측벽을 포함하는 반도체 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전극 바디부의 상면 및 상기 전극 돌출부의 측벽을 덮는 층간 절연막을 더 포함하고,
    상기 층간 절연막은 상기 콘택 바디부의 상면 및 상기 콘택 돌출부의 측벽을 덮는 반도체 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전극 바디부의 상면 및 상기 전극 돌출부의 측벽을 덮는 제1 층간 절연막;
    상기 콘택 바디부의 상면 및 상기 콘택 돌출부의 측벽을 덮는 제2 층간 절연막; 및
    상기 제1 층간 절연막과 상기 제2 층간 절연막 사이의 라이너 절연막을 더 포함하는 반도체 소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 콘택 바디부와 상기 콘택 돌출부는 그 사이에 계면이 없는 단일 구조인 반도체 소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 활성 콘택은 배리어 패턴을 포함하고,
    상기 배리어 패턴은 상기 콘택 바디부의 측벽으로부터 상기 콘택 돌출부의 측벽 상으로 연장되는 반도체 소자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 콘택 돌출부는 그 측벽의 경사가 불연속적으로 변하는 단차 구조를 포함하는 반도체 소자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하부 배선과 상기 제2 하부 배선은 상기 게이트 전극의 연장방향과 교차하는 방향으로 연장되고 서로 평행한 반도체 소자.
  13. 기판 상의 활성 패턴;
    상기 활성 패턴 상의 소스/드레인 패턴;
    상기 소스/드레인 패턴에 연결되는 채널 패턴;
    상기 채널 패턴 상의 게이트 전극;
    상기 소스/드레인 패턴 상의 활성 콘택;
    상기 게이트 전극 상의 제1 하부 배선; 및
    상기 활성 콘택 상에 제공되고 상기 제1 하부 배선과 동일 레벨에 배치되는 제2 하부 배선을 포함하고,
    상기 게이트 전극은 전극 바디부 및 상기 전극 바디부의 상면으로부터 돌출되어 상기 제1 하부 배선의 하면과 접하는 전극 돌출부를 포함하고,
    상기 전극 돌출부는 그 측벽의 경사가 불연속적으로 변하는 단차 구조를 포함하는 반도체 소자.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 게이트 전극과 상기 채널 패턴 사이의 게이트 절연막을 더 포함하고,
    상기 게이트 절연막은 상기 전극 바디부의 측벽 상으로부터 상기 전극 돌출부의 측벽 상으로 연장되는 반도체 소자.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 활성 콘택은 콘택 바디부 및 상기 콘택 바디부의 상면으로부터 돌출되어 상기 제2 하부 배선의 하면과 접하는 콘택 돌출부를 포함하고,
    상기 전극 돌출부의 상면과 상기 콘택 돌출부의 상면은 동일한 레벨인 반도체 소자.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 콘택 돌출부는 그 측벽의 경사가 불연속적으로 변하는 단차 구조를 포함하는 반도체 소자.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 전극 돌출부는 상기 제1 하부 배선의 측벽과 얼라인된 측벽을 포함하는 반도체 소자.
  18. 제1 방향으로 서로 인접하는 PMOSFET 영역 및 NMOSFET 영역을 포함하는 기판;
    상기 PMOSFET 및 NMOSFET 영역들 상에 각각 제공된 제1 활성 패턴 및 제2 활성 패턴;
    상기 제1 활성 패턴 상의 제1 소스/드레인 패턴 및 상기 제2 활성 패턴 상의 제2 소스/드레인 패턴;
    상기 제1 소스/드레인 패턴에 연결된 제1 채널 패턴 및 상기 제2 소스/드레인 패턴에 연결된 제2 채널 패턴, 상기 제1 및 제2 채널 패턴들 각각은 순차적으로 서로 이격되어 적층된 제1 반도체 패턴, 제2 반도체 패턴 및 제3 반도체 패턴을 포함하고;
    상기 제1 및 제2 활성 패턴들을 각각 가로지르며 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 게이트 전극 및 제2 게이트 전극, 상기 제1 및 제2 게이트 전극들 각각은 상기 기판과 상기 제1 반도체 패턴 사이에 개재된 제1 부분, 상기 제1 반도체 패턴과 상기 제2 반도체 패턴 사이에 개재된 제2 부분, 상기 제2 반도체 패턴과 상기 제3 반도체 패턴 사이에 개재된 제3 부분, 및 상기 제3 반도체 패턴 상의 제4 부분을 포함하고;
    상기 제1 채널 패턴과 상기 제1 게이트 전극 사이 및 상기 제2 채널 패턴과 상기 제2 게이트 전극 사이에 각각 개재된 제1 게이트 절연막 및 제2 게이트 절연막;
    상기 제1 및 제2 게이트 전극들의 측벽들 상에 각각 제공된 제1 게이트 스페이서 및 제2 게이트 스페이서;
    상기 제1 및 제2 게이트 전극들 상의 제1 금속 층, 상기 제1 금속 층은 제1 배선들을 포함하고;
    상기 제1 금속층 상에 제공되고 상기 제1 배선들과 각각 전기적으로 연결되는 제2 배선들을 포함하는 제2 금속 층을 포함하고,
    상기 활성 콘택들 각각은 콘택 바디부 및 상기 콘택 바디부의 상면으로부터 돌출되어 상기 제1 배선들의 하면과 접하는 콘택 돌출부를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 게이트 전극들 각각은 전극 바디부 및 상기 전극 바디부의 상면으로부터 돌출되어 상기 제1 배선의 하면과 접하는 전극 돌출부를 포함하는 반도체 소자.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 전극 돌출부의 상면과 상기 콘택 돌출부의 상면은 동일한 레벨인 반도체 소자.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 게이트 전극과 상기 채널 패턴 사이의 게이트 절연막을 더 포함하고,
    상기 게이트 절연막은 상기 전극 바디부의 측벽 상으로부터 상기 전극 돌출부의 측벽 상으로 연장되는 반도체 소자.
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