KR20220166003A - Integrated circuit device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 기술분야는 집적회로 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 핀형 활성 영역을 포함하는 집적회로 소자에 관한 것이다.The technical field of the present invention relates to integrated circuit devices, and more particularly, to integrated circuit devices including fin-type active regions.
최근 전자 제품의 휴대화 및 고성능화 경향에 따라, 집적회로 소자의 고집적화에 대한 요구가 증가하고 있다. 집적회로 소자의 다운 스케일링에 따라 트랜지스터의 단채널 효과(short channel effect)가 발생하여, 집적회로 소자의 신뢰성이 저하되는 문제가 있다. 이러한 단채널 효과를 감소시키기 위하여 핀형 활성 영역을 포함하는 집적회로 소자가 제안되었다.Recently, according to the trend of portability and high performance of electronic products, the demand for high integration of integrated circuit elements is increasing. There is a problem in that the reliability of the integrated circuit device is lowered because a short channel effect of the transistor occurs according to the downscaling of the integrated circuit device. In order to reduce this short-channel effect, an integrated circuit device including a fin-type active region has been proposed.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는, 디자인 룰이 감소함에 따라 감소된 사이즈를 가지면서도, 신뢰성 있는 성능을 제공하는 게이트 전극을 포함하는 집적회로 소자를 제공하는 것이다.An object to be solved by the technical idea of the present invention is to provide an integrated circuit device including a gate electrode that provides reliable performance while having a reduced size as design rules decrease.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는, 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the technical idea of the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 기술적 사상에 따른 집적회로 소자는, 기판; 상기 기판 상에서 제1 수평 방향으로 서로 이격되며, 상기 제1 수평 방향과 수직하는 제2 수평 방향으로 연장되는 핀형 활성 영역; 상기 기판 상에서 상기 핀형 활성 영역과 교대로 배치되고, 상기 제2 수평 방향으로 연장되는 댐 구조물; 및 상기 핀형 활성 영역 및 상기 댐 구조물과 교차하며, 상기 제1 수평 방향으로 연장되는 게이트 전극;을 포함하고, 상기 게이트 전극이 상기 핀형 활성 영역과 접촉하는 폭은 상기 게이트 전극이 상기 댐 구조물과 접촉하는 폭보다 더 크다.An integrated circuit device according to the technical idea of the present invention includes a substrate; fin-type active regions spaced apart from each other in a first horizontal direction on the substrate and extending in a second horizontal direction perpendicular to the first horizontal direction; dam structures disposed alternately with the fin-type active regions on the substrate and extending in the second horizontal direction; and a gate electrode that intersects the fin-type active region and the dam structure and extends in the first horizontal direction, wherein the contact width of the gate electrode with the fin-type active region is the contact width of the gate electrode with the dam structure wider than the width of
본 발명의 기술적 사상에 따른 집적회로 소자는, 디자인 룰이 감소함에 따라 감소된 사이즈를 가지면서도, 신뢰성 있는 성능을 제공하는 게이트 전극을 포함함으로써, 제품의 경쟁력을 높일 수 있는 효과가 있다.An integrated circuit device according to the technical concept of the present invention has an effect of increasing competitiveness of a product by including a gate electrode that provides reliable performance while having a reduced size as design rules decrease.
도 1a는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 집적회로 소자를 나타내는 수평 단면도이고, 도 1b는 도 1a의 B-B' 선을 따라 절단한 수직 단면도이고, 도 1c는 도 1a의 CC 부분을 확대한 부분 확대도이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상의 다른 실시예에 따른 집적회로 소자를 나타내는 수평 단면도이다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 집적회로 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서를 나타내는 블록도이다.
도 4a, 도 5a, …, 및 도 13a는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 집적회로 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 평면도들이고, 도 4b, 도 5b, …, 및 도 13b는 각각 도 4a, 도 5a, …, 및 도 13a의 B-B' 선을 따라 절단한 단면도들이다.1A is a horizontal cross-sectional view illustrating an integrated circuit device according to an embodiment of the technical idea of the present invention, FIG. 1B is a vertical cross-sectional view taken along line BB′ of FIG. 1A, and FIG. 1C is an enlarged portion CC of FIG. 1A This is a partial magnification.
2 is a horizontal cross-sectional view illustrating an integrated circuit device according to another exemplary embodiment of the inventive concept.
3 is a block diagram showing a process sequence to explain a method of manufacturing an integrated circuit device according to an embodiment of the technical idea of the present invention.
Figure 4a, Figure 5a, ... , and FIG. 13a are plan views illustrating a manufacturing method of an integrated circuit device according to an embodiment of the present invention according to a process sequence, and FIGS. 4b, 5b, . . . , and FIG. 13B are respectively FIGS. 4A, 5A, . . . , and cross-sectional views taken along lines BB' of FIG. 13A.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the technical idea of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 집적회로 소자를 나타내는 수평 단면도이고, 도 1b는 도 1a의 B-B' 선을 따라 절단한 수직 단면도이고, 도 1c는 도 1a의 CC 부분을 확대한 부분 확대도이다. 구체적으로, 도 1a는 도 1b의 수직 레벨(LV1)에서 취한 수평 단면도이다.1A is a horizontal cross-sectional view illustrating an integrated circuit device according to an embodiment of the technical idea of the present invention, FIG. 1B is a vertical cross-sectional view taken along line BB′ of FIG. 1A, and FIG. 1C is an enlarged portion CC of FIG. 1A. This is a partial magnification. Specifically, FIG. 1A is a horizontal cross-sectional view taken at the vertical level LV1 of FIG. 1B.
도 1a 내지 도 1c를 함께 참조하면, 집적회로 소자(10)는, 기판(101), 핀형 활성 영역(FA), 소자 분리막(110), 게이트 유전막(120), 댐 구조물(130), 게이트 전극(140), 및 게이트간 절연막(150)을 포함한다.Referring to FIGS. 1A to 1C , the
기판(101)은 실리콘(Si)을 포함하는 반도체 웨이퍼일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 기판(101)은 저머늄(Ge)과 같은 반도체 원소, 또는 SiC(silicon carbide), GaAs(gallium arsenide), InAs(indium arsenide), InP(indium phosphide)와 같은 화합물 반도체를 포함하는 웨이퍼일 수 있다. 한편, 상기 기판(101)은 SOI(silicon on insulator) 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 기판(101)은 도전 영역, 예를 들어, 불순물이 도핑된 웰(well) 또는 불순물이 도핑된 구조물을 포함할 수 있다.The
핀형 활성 영역(FA)이 기판(101)의 상면으로부터 돌출되도록 배치될 수 있다. 상기 핀형 활성 영역(FA)은 상기 기판(101)의 상면에 평행한 제1 수평 방향(X 방향)을 따라 서로 이격되고, 제1 수평 방향(X 방향)과 수직하는 제2 수평 방향(Y 방향)을 따라 연장될 수 있다. 상기 기판(101)의 상면으로부터 수직 방향(Z 방향)으로 멀어질수록, 상기 핀형 활성 영역(FA)의 제1 수평 방향(X 방향)에 따른 폭은 점진적으로 감소할 수 있다. 즉, 상기 핀형 활성 영역(FA)은 상기 기판(101) 상에서 사다리꼴 형상을 가질 수 있다. 상기 핀형 활성 영역(FA)은 pMOS 트랜지스터를 구성하는 활성 영역일 수 있고, 또는 nMOS 트랜지스터를 구성하는 활성 영역일 수 있다.The fin-type active region FA may protrude from the upper surface of the
소자 분리막(110)이 기판(101) 상에서 핀형 활성 영역(FA)의 양 측벽의 하부를 덮도록 배치될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 소자 분리막(110)과 상기 핀형 활성 영역(FA)의 사이에는 상기 핀형 활성 영역(FA)의 측벽을 컨포멀하게(conformally) 덮는 계면막이 더 형성될 수 있다.The
게이트 유전막(120)이 소자 분리막(110) 상에서 핀형 활성 영역(FA)의 상면 및 양 측벽의 상부를 덮도록 배치될 수 있다. 상기 게이트 유전막(120)은 후술하는 게이트 전극(140)의 바닥면과 측벽 상에서 제1 수평 방향(X 방향)을 따라 연장되도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 게이트 유전막(120)은 게이트 전극(140)과 핀형 활성 영역(FA)의 사이 및 게이트 전극(140)과 소자 분리막(110)의 상면의 사이에 개재될 수 있다. 상기 게이트 유전막(120)은 예를 들어, 실리콘산화물, 실리콘산질화물, 실리콘산화물보다 높은 유전 상수를 가지는 고유전막, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 상기 고유전막은 금속산화물 또는 금속산질화물로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 게이트 유전막(120)으로 사용 가능한 고유전막은 HfO2, HfSiO, HfSiON, HfTaO, HfTiO, HfZrO, 지르코늄산화물(zirconium oxide), 알루미늄산화물(aluminum oxide), HfO2-Al2O3 합금, 또는 이들의 조합일 수 있다.The gate
댐 구조물(130)이 서로 이웃하는 핀형 활성 영역(FA)의 사이에 배치될 수 있다. 즉, 상기 댐 구조물(130)은 제1 수평 방향(X 방향)을 따라 서로 이격되고, 제2 수평 방향(Y 방향)을 따라 연장될 수 있다. 상기 댐 구조물(130)은 게이트 전극(140)의 하부의 일 단부와 접촉하도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 기판(101)의 상면으로부터 수직 방향(Z 방향)으로 멀어질수록, 상기 댐 구조물(130)의 제1 수평 방향(X 방향)에 따른 폭은 점진적으로 증가할 수 있다. 즉, 상기 댐 구조물(130)은 상기 기판(101) 상에서 역사다리꼴 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 댐 구조물(130)의 최상면의 레벨은 상기 핀형 활성 영역(FA)의 최상면의 레벨보다 더 높고, 상기 댐 구조물(130)의 최하면의 레벨은 상기 핀형 활성 영역(FA)의 최하면의 레벨보다 더 높을 수 있다. 상기 댐 구조물(130)은 예를 들어, 실리콘산화물, 실리콘질화물, 또는 실리콘산질화물을 포함할 수 있다.The
게이트 전극(140)이 핀형 활성 영역(FA) 및 댐 구조물(130)과 모두 교차하도록, 제2 수평 방향(Y 방향)을 따라 서로 이격되고, 제1 수평 방향(X 방향)을 따라 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 게이트 전극(140)의 최상면의 레벨은 댐 구조물(130)의 최상면의 레벨보다 더 높고, 상기 게이트 전극(140)의 최하면의 레벨은 댐 구조물(130)의 최하면의 레벨과 실질적으로 동일할 수 있다.The
상기 게이트 전극(140)은 도핑된 폴리실리콘, 금속, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 게이트 전극(140)은 Al, Cu, Ti, Ta, W, Mo, TaN, NiSi, CoSi, TiN, WN, TiAl, TiAlN, TaCN, TaC, TaSiN, TiAlC, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
일부 실시예들에서, 상기 게이트 전극(140)은 일함수 금속 함유층 및 갭필 금속막을 포함할 수 있다. 상기 일함수 금속 함유층은 Ti, W, Ru, Nb, Mo, Hf, Ni, Co, Pt, Yb, Tb, Dy, Er, 및 Pd 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다. 상기 갭필 금속막은 텅스텐(W) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어질 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 게이트 전극(140)은 적층 구조로서, TiAlC/TiN/W의 적층 구조, TiN/TaN/TiAlC/TiN/W의 적층 구조, 또는 TiN/TaN/TiN/TiAlC/TiN/W의 적층 구조를 포함할 수 있다.In some embodiments, the
본 발명의 집적회로 소자(10)에서, 수직 레벨(LV1)에서 취한 수평 단면도에서 보았을 때, 상기 게이트 전극(140)이 핀형 활성 영역(FA)과 접촉하는 제2 수평 방향(Y 방향)을 따른 제1 폭(140A)은, 상기 게이트 전극(140)이 댐 구조물(130)과 접촉하는 제2 수평 방향(Y 방향)을 따른 제2 폭(140B)보다 더 클 수 있다.In the
구체적으로, 상기 게이트 전극(140)의 제2 수평 방향(Y 방향)을 따른 폭은, 핀형 활성 영역(FA)으로부터 댐 구조물(130)까지 제1 수평 방향(X 방향)을 따라 점진적으로 감소할 수 있다. 예를 들어, 평면에서 보았을 때, 서로 마주보는 댐 구조물(130)의 사이에 배치되는 상기 게이트 전극(140)의 형상은 타원형일 수 있다. 따라서, 제2 수평 방향(Y 방향)으로 서로 마주보는 상기 게이트 전극(140) 사이의 간격은, 핀형 활성 영역(FA)의 주변부보다 댐 구조물(130)의 주변부에서 더 클 수 있다. 그 결과, 댐 구조물(130)의 주변부에서 기생 커패시턴스(Parasitic Capacitance)가 효율적으로 감소할 수 있다.Specifically, the width of the
게이트간 절연막(150)이 서로 이웃하는 게이트 전극(140) 사이에서 핀형 활성 영역(FA)의 일부 및 소스/드레인 영역(미도시)을 덮도록 배치될 수 있다. 상기 게이트간 절연막(150)은 실리콘질화물, 실리콘산화물, 또는 실리콘산질화물을 포함할 수 있다.An inter-gate
소스/드레인 영역(미도시)이 게이트 전극(140)의 양측의 핀형 활성 영역(FA)에 배치될 수 있다. 상기 소스/드레인 영역은 예를 들어, 도핑된 실리콘저머늄(SiGe), 도핑된 저머늄(Ge), 도핑된 SiC, 또는 도핑된 InGaAs으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Source/drain regions (not shown) may be disposed in the fin-type active region FA on both sides of the
최근 전자 제품의 휴대화 및 고성능화 경향에 따라, 집적회로 소자(10)의 고집적화에 대한 요구가 증가하고 있다. 집적회로 소자(10)의 다운 스케일링에 따라 트랜지스터의 단채널 효과(short channel effect)가 발생하여, 집적회로 소자(10)의 신뢰성이 저하되는 문제가 있다. 이러한 단채널 효과를 감소시키기 위하여 핀형 활성 영역(FA)을 포함하는 집적회로 소자(10)가 제안되었다.Recently, with the trend of portability and high performance of electronic products, the demand for high integration of the
특히, 본 발명의 집적회로 소자(10)는, 게이트 전극(140)이 핀형 활성 영역(FA)과 접촉하는 제1 폭(140A)을 댐 구조물(130)과 접촉하는 제2 폭(140B)보다 더 크게 형성함으로써 기생 커패시턴스가 효율적으로 감소할 수 있고, 후속 공정에서 컨택 구조물이 형성될 수 있는 공간이 상대적으로 커지므로 공정 마진(margin)을 더욱 확보할 수 있다는 장점이 있다.In particular, in the
궁극적으로, 본 발명의 집적회로 소자(10)는, 디자인 룰이 감소함에 따라 감소된 사이즈를 가지면서도, 신뢰성 있는 성능을 제공하는 게이트 전극(140)을 포함함으로써, 제품의 경쟁력을 높일 수 있는 효과가 있다.Ultimately, the
도 2는 본 발명의 기술적 사상의 다른 실시예에 따른 집적회로 소자를 나타내는 수평 단면도이다.2 is a horizontal cross-sectional view illustrating an integrated circuit device according to another exemplary embodiment of the inventive concept.
이하에서 설명하는 집적회로 소자(20)를 구성하는 대부분의 구성 요소 및 상기 구성 요소를 이루는 물질은, 앞서 도 1a 내지 도 1c에서 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사하다. 따라서, 설명의 편의를 위하여, 앞서 설명한 집적회로 소자(10)와 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.Most of the components constituting the
도 2를 참조하면, 집적회로 소자(20)는, 기판(101), 핀형 활성 영역(FA), 게이트 유전막(120), 댐 구조물(130), 게이트 전극(240), 및 게이트간 절연막(150)을 포함한다.Referring to FIG. 2 , the
본 발명의 집적회로 소자(20)에서, 게이트 전극(240)이 핀형 활성 영역(FA) 및 댐 구조물(130)과 교차하도록, 제2 수평 방향(Y 방향)을 따라 서로 이격되고, 제1 수평 방향(X 방향)을 따라 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 게이트 전극(240)의 최상면의 레벨은 댐 구조물(130)의 최상면의 레벨보다 더 높고, 상기 게이트 전극(240)의 최하면의 레벨은 댐 구조물(130)의 최하면의 레벨과 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 게이트 전극(240)은 일함수 금속 함유층 및 갭필 금속막을 포함할 수 있다.In the
본 발명의 집적회로 소자(20)에서, 상기 게이트 전극(240)의 제2 수평 방향(Y 방향)을 따른 폭은, 핀형 활성 영역(FA)으로부터 댐 구조물(130)까지 제1 수평 방향(X 방향)을 따라 선형적으로 감소할 수 있다. 예를 들어, 평면에서 보았을 때, 서로 마주보는 댐 구조물(130)의 사이에 배치되는 상기 게이트 전극(240)의 형상은 모서리 부분 각각이 모따기된 직사각형일 수 있다. 따라서, 제2 수평 방향(Y 방향)으로 서로 마주보는 상기 게이트 전극(240) 사이의 간격은, 핀형 활성 영역(FA)의 주변부보다 댐 구조물(130)의 주변부에서 더 클 수 있다. 그 결과, 댐 구조물(130)의 주변부에서 기생 커패시턴스가 효율적으로 감소할 수 있다.In the
도 3은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 집적회로 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서를 나타내는 블록도이다.3 is a block diagram showing a process sequence to explain a method of manufacturing an integrated circuit device according to an embodiment of the technical idea of the present invention.
본 발명의 기술적 사상에 따른 집적회로 소자의 제조 방법(S10)은 다음과 같은 공정 순서를 포함할 수 있다. 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.The manufacturing method ( S10 ) of an integrated circuit device according to the technical idea of the present invention may include the following process sequence. When an embodiment is otherwise implementable, a specific process sequence may be performed differently from the described sequence. For example, two processes described in succession may be performed substantially simultaneously, or may be performed in an order reverse to the order described.
도 3을 참조하면, 핀형 활성 영역 상에 제1 희생막을 형성하는 제1 단계(S110), 제1 희생막의 사이에 댐 구조물을 형성하는 제2 단계(S120), 제1 희생막의 일부를 식각하여 복수의 희생홀을 형성하는 제3 단계(S130), 복수의 희생홀을 모두 채우는 복수의 제2 희생막을 형성하는 제4 단계(S140), 제1 희생막을 제거하고 게이트간 절연막을 형성하는 제5 단계(S150), 제3 희생막을 패턴으로 형성하고 이의 사이에 층간 절연막을 형성하는 제6 단계(S160), 및 제2 희생막 및 제3 희생막을 게이트 전극으로 치환하는 제7 단계(S170)를 포함하는 집적회로 소자의 제조 방법(S10)을 나타낸다.Referring to FIG. 3 , a first step of forming a first sacrificial layer on the fin-type active region (S110), a second step of forming a dam structure between the first sacrificial layer (S120), and etching a portion of the first sacrificial layer to A third step of forming a plurality of sacrificial holes (S130), a fourth step of forming a plurality of second sacrificial films to fill all of the plurality of sacrificial holes (S140), and a fifth step of removing the first sacrificial film and forming an inter-gate insulating film. Step S150, a sixth step of forming a third sacrificial film in a pattern and forming an interlayer insulating film therebetween (S160), and a seventh step of replacing the second and third sacrificial films with gate electrodes (S170). It shows a manufacturing method (S10) of the integrated circuit device including.
상기 제1 내지 제7 단계(S110 내지 S170) 각각에 대한 기술적 특징은 후술하는 도 4a 내지 도 13b를 통하여 상세히 설명하도록 한다.The technical characteristics of each of the first to seventh steps (S110 to S170) will be described in detail with reference to FIGS. 4A to 13B to be described later.
도 4a, 도 5a, …, 및 도 13a는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 집적회로 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 평면도들이고, 도 4b, 도 5b, …, 및 도 13b는 각각 도 4a, 도 5a, …, 및 도 13a의 B-B' 선을 따라 절단한 단면도들이다.Figure 4a, Figure 5a, ... , and FIG. 13a are plan views illustrating a manufacturing method of an integrated circuit device according to an embodiment of the present invention according to a process sequence, and FIGS. 4b, 5b, . . . , and FIG. 13B are respectively FIGS. 4A, 5A, . . . , and cross-sectional views taken along lines BB' of FIG. 13A.
도 4a 및 도 4b를 함께 참조하면, 기판(101) 상에 핀형 활성 영역(FA)을 형성할 수 있다.Referring to FIGS. 4A and 4B together, a fin-type active region FA may be formed on the
기판(101)은 반도체 웨이퍼일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 기판(101)은 집적회로 소자의 로직 회로를 구성하는 로직 트랜지스터들이 배치되는 로직 셀 영역을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 기판(101)은 집적회로 소자의 데이터를 저장하기 위한 복수의 메모리 셀이 형성되는 메모리 셀 영역을 포함할 수 있다.The
상기 기판(101)을 패터닝하여 핀형 활성 영역(FA)을 정의할 수 있다. 상기 핀형 활성 영역(FA)은 제1 수평 방향(X 방향)으로 서로 이격되도록 배열되고, 제2 수평 방향(Y 방향)으로 연장되는 라인 형태를 가질 수 있다. 상기 핀형 활성 영역(FA)은 실질적으로 동일한 거리만큼 서로 이격되도록 형성될 수 있다.A fin-type active region FA may be defined by patterning the
다음으로, 상기 핀형 활성 영역(FA)의 하부를 채우도록 소자 분리막(110)이 형성될 수 있다. 상기 소자 분리막(110)이 상기 핀형 활성 영역(FA)의 상부를 노출하도록 형성될 수 있다.Next, an
다음으로, 상기 기판(101) 상에 차례로 적층된 게이트 유전막(120) 및 복수의 제1 희생막(SL1)이 형성될 수 있다. 상기 게이트 유전막(120)은 예를 들어, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 상기 복수의 제1 희생막(SL1)은 예를 들어, 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 상기 복수의 제1 희생막(SL1)은 CVD(Chemical Vapor Deposition) 또는 PVD(Physical Vapor Deposition) 공정에 의해 형성될 수 있다.Next, a
상기 제1 희생막(SL1)은 핀형 활성 영역(FA)과 동일하게, 제1 수평 방향(X 방향)으로 서로 이격되도록 배열되고, 제2 수평 방향(Y 방향)으로 연장되는 라인 형태를 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 희생막(SL1)은 핀형 활성 영역(FA)의 상면 및 측벽을 덮으며, 게이트 유전막(120)의 상면 상으로 연장될 수 있다.Like the fin-type active region FA, the first sacrificial layer SL1 may have a line shape that is arranged to be spaced apart from each other in a first horizontal direction (X direction) and extends in a second horizontal direction (Y direction). there is. That is, the first sacrificial layer SL1 covers the upper surface and sidewalls of the fin-type active region FA and may extend onto the upper surface of the
도 5a 및 도 5b를 함께 참조하면, 복수의 제1 희생막(SL1)의 사이에서 상기 복수의 제1 희생막(SL1)의 측벽을 덮으며 연장되는 복수의 댐 구조물(130)이 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 5A and 5B together, a plurality of
상기 복수의 댐 구조물(130)은 예를 들어, 실리콘질화물을 포함할 수 있다. 또는, 상기 복수의 댐 구조물(130)은 SiCN, SiOCN 등과 같은 저유전 질화물을 포함할 수 있다. 상기 복수의 댐 구조물(130)은 CVD 또는 PVD 같은 공정에 의해 형성될 수 있다.The plurality of
다음으로, 복수의 제1 희생막(SL1)과 복수의 댐 구조물(130) 상에 제1 포토 마스크 패턴(PM1)을 형성할 수 있다. 상기 제1 포토 마스크 패턴(PM1)은 제2 수평 방향(Y 방향)으로 서로 이격되도록 배열되고, 제1 수평 방향(X 방향)으로 연장되는 라인 앤드 스페이스 형태를 가질 수 있다. 상기 제1 포토 마스크 패턴(PM1)은 네거티브톤 현상(negative tone development)에 사용되는 포토레지스트를 포함할 수 있다.Next, a first photomask pattern PM1 may be formed on the plurality of first sacrificial layers SL1 and the plurality of
일반적으로, 네거티브톤 현상에 사용되는 포토레지스트는 화학 증폭형의 포토레지스트 물질이 사용될 수 있고, 노광된 부분(즉, 스레숄드 광량 이상의 광이 조사된 부분)이 잔존하고, 노광되지 않은 부분(즉, 스레숄드 광량 이상의 광이 조사되지 않은 부분)은 용매에 의하여 제거될 수 있다.In general, a photoresist used for negative tone development may be a chemically amplified photoresist material, an exposed portion (ie, a portion irradiated with light greater than a threshold amount of light) remains, and an unexposed portion (ie, A portion not irradiated with light equal to or greater than the threshold amount of light) may be removed by a solvent.
도 6a 및 도 6b를 함께 참조하면, 제1 포토 마스크 패턴(PM1, 도 5a 참조)을 식각 마스크로 이용하여 제1 희생막(SL1)의 일부를 식각하여, 복수의 희생홀(SLH)을 형성할 수 있다.Referring to FIGS. 6A and 6B together, a portion of the first sacrificial layer SL1 is etched using the first photomask pattern PM1 (see FIG. 5A ) as an etch mask to form a plurality of sacrificial holes SLH. can do.
식각 선택비를 이용하여, 제1 희생막(SL1)의 일부만이 식각되도록 이방성 건식 식각을 수행할 수 있다. 댐 구조물(130)은 기판(101) 상에서 역사다리꼴 형상을 가질 수 있으므로, 상기 이방성 건식 식각 공정에서 상기 댐 구조물(130)의 하부에 식각 잔류물이 잔존할 수 있다. 그 결과, 평면에서 보았을 때, 상기 댐 구조물(130)의 주변부에서는 핀형 활성 영역(FA) 주변부와는 달리, 제2 수평 방향(Y 방향)에 따른 식각 폭이 좁아질 수 있다. 따라서, 복수의 희생홀(SLH) 각각의 형상은 타원형일 수 있다.Anisotropic dry etching may be performed so that only a portion of the first sacrificial layer SL1 is etched using the etching selectivity. Since the
다음으로, 제1 포토 마스크 패턴(PM1, 도 5a 참조)을 애싱 및 스트립 공정을 이용하여 완전히 제거할 수 있다.Next, the first photomask pattern PM1 (refer to FIG. 5A ) may be completely removed using an ashing and stripping process.
도 7a 및 도 7b를 함께 참조하면, 복수의 희생홀(SLH)을 모두 채우는 복수의 제2 희생막(SL2)을 형성할 수 있다.Referring to FIGS. 7A and 7B together, a plurality of second sacrificial layers SL2 may be formed to fill all of the plurality of sacrificial holes SLH.
복수의 제2 희생막(SL2)은 제1 희생막(SL1)에 대하여 식각 선택비를 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 제2 희생막(SL2)은 폴리실리콘 또는 탄소를 함유하는 물질로 이루어질 수 있다.The plurality of second sacrificial layers SL2 may be formed of a material having an etch selectivity with respect to the first sacrificial layer SL1 . For example, the plurality of second sacrificial layers SL2 may be formed of polysilicon or a material containing carbon.
도 8a 및 도 8b를 함께 참조하면, 제1 희생막(SL1, 도 7a 참조)을 모두 제거할 수 있다.Referring to FIGS. 8A and 8B together, all of the first sacrificial layer SL1 (see FIG. 7A ) may be removed.
상기 제1 희생막(SL1, 도 7a 참조)은 식각 용액을 사용하는 습식 식각 공정으로 제거될 수 있다.The first sacrificial layer SL1 (see FIG. 7A ) may be removed by a wet etching process using an etching solution.
다음으로, 상기 제1 희생막(SL1, 도 7a 참조)을 제거함에 따라 노출되는 게이트 유전막(120)의 일부를 제거할 수 있다. 그 결과, 상기 게이트 유전막(120)이 제거된 부분에서 소자 분리막(110)의 상면이 노출될 수 있다.Next, a portion of the
도 9a 및 도 9b를 함께 참조하면, 제1 희생막(SL1, 도 7a 참조)을 제거하여 생성된 공간에 게이트간 절연막(150)을 형성할 수 있다.Referring to FIGS. 9A and 9B together, an inter-gate
게이트간 절연막(150)은 복수의 제2 희생막(SL2)에 대하여 식각 선택비를 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 게이트간 절연막(150)은 실리콘질화물, 실리콘산화물, 또는 실리콘산질화물을 포함할 수 있다.The inter-gate
도 10a 및 도 10b를 함께 참조하면, 댐 구조물(130)의 상면, 게이트간 절연막(150)의 상면, 및 복수의 제2 희생막(SL2)의 상면을 모두 덮도록 제3 희생막(SL3)을 형성할 수 있다.Referring to FIGS. 10A and 10B together, a third sacrificial layer SL3 is formed to cover the upper surface of the
상기 제3 희생막(SL3)은 복수의 제2 희생막(SL2)과 실질적으로 동일한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 희생막(SL3)은 폴리실리콘 또는 탄소를 함유하는 물질로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 제3 희생막(SL3)과 상기 복수의 제2 희생막(SL2)은 일체(one body)를 구성할 수 있다.The third sacrificial layer SL3 may be formed of substantially the same material as the plurality of second sacrificial layers SL2 . For example, the third sacrificial layer SL3 may be formed of polysilicon or a material containing carbon. Accordingly, the third sacrificial layer SL3 and the plurality of second sacrificial layers SL2 may constitute one body.
도 11a 및 도 11b를 함께 참조하면, 제3 희생막(SL3) 상에 제2 포토 마스크 패턴(PM2)을 형성할 수 있다.Referring to FIGS. 11A and 11B together, a second photo mask pattern PM2 may be formed on the third sacrificial layer SL3 .
상기 제2 포토 마스크 패턴(PM2)은 제2 수평 방향(Y 방향)으로 서로 이격되도록 배열되고, 제1 수평 방향(X 방향)으로 연장되는 라인 앤드 스페이스 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 포토 마스크 패턴(PM2)은 복수의 제2 희생막(SL2)과 수직 방향(Z 방향)으로 오버랩되도록 형성될 수 있다. 상기 제2 포토 마스크 패턴(PM2)은 포지티브톤 현상(positive tone development)에 사용되는 포토레지스트를 포함할 수 있다.The second photomask patterns PM2 may be spaced apart from each other in a second horizontal direction (Y direction) and may have a line-and-space shape extending in a first horizontal direction (X direction). Also, the second photo mask pattern PM2 may be formed to overlap the plurality of second sacrificial layers SL2 in a vertical direction (Z direction). The second photo mask pattern PM2 may include photoresist used for positive tone development.
도 12a 및 도 12b를 함께 참조하면, 제2 포토 마스크 패턴(PM2, 도 11a 참조)을 식각 마스크로 이용하여 제3 희생막(SL3)의 일부를 식각할 수 있다.Referring to FIGS. 12A and 12B together, a portion of the third sacrificial layer SL3 may be etched using the second photo mask pattern PM2 (see FIG. 11A ) as an etch mask.
상기 식각 공정에 따라, 상기 제3 희생막(SL3)은 제2 수평 방향(Y 방향)으로 서로 이격되도록 배열되고, 제1 수평 방향(X 방향)으로 연장되는 라인 앤드 스페이스 형태의 패턴을 가질 수 있다. 또한, 상기 제3 희생막(SL3)은 복수의 제2 희생막(SL2)과 수직 방향(Z 방향)으로 오버랩되도록 형성될 수 있다.According to the etching process, the third sacrificial layer SL3 may have a line-and-space pattern that is spaced apart from each other in a second horizontal direction (Y direction) and extends in a first horizontal direction (X direction). there is. Also, the third sacrificial layer SL3 may be formed to overlap the plurality of second sacrificial layers SL2 in a vertical direction (Z direction).
다음으로, 제2 포토 마스크 패턴(PM2, 도 11a 참조)을 애싱 및 스트립 공정을 이용하여 완전히 제거할 수 있다.Next, the second photo mask pattern PM2 (refer to FIG. 11A ) may be completely removed using an ashing and stripping process.
도 13a 및 도 13b를 함께 참조하면, 댐 구조물(130)의 상면 및 게이트간 절연막(150)의 상면을 덮도록 제3 희생막(SL3, 도 12a 참조)의 주위에 층간 절연막(160)을 형성할 수 있다.Referring to FIGS. 13A and 13B together, an
상기 층간 절연막(160)은 실리콘산화물, 실리콘질화물, 실리콘산질화물, TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate), 또는 저유전 상수를 가지는 저유전막을 포함할 수 있다.The interlayer insulating
다음으로, 제2 희생막(SL2, 도 12a 참조) 및 제3 희생막(SL3, 도 12a 참조)을 모두 제거할 수 있다.Next, both the second sacrificial layer SL2 (see FIG. 12A) and the third sacrificial layer SL3 (see FIG. 12A) may be removed.
다음으로, 제2 희생막(SL2, 도 12a 참조) 및 제3 희생막(SL3, 도 12a 참조)을 제거함에 따라 생성되는 공간을 모두 채우도록 게이트 전극(140)을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 게이트 전극(140)은 RMG(replacement metal gate) 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 즉, RMG 공정을 이용하여, 제2 희생막(SL2, 도 12a 참조) 및 제3 희생막(SL3, 도 12a 참조)으로 이루어진 더미 게이트는 금속 물질을 포함하는 상기 게이트 전극(140)으로 대체될 수 있다.Next, the
상기 게이트 전극(140)이 핀형 활성 영역(FA) 및 댐 구조물(130)과 교차하도록, 제2 수평 방향(Y 방향)을 따라 서로 이격되고, 제1 수평 방향(X 방향)을 따라 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 게이트 전극(140)의 최상면의 레벨은 댐 구조물(130)의 최상면의 레벨보다 더 높고, 상기 게이트 전극(140)의 최하면의 레벨은 댐 구조물(130)의 최하면의 레벨과 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 게이트 전극(140)은 일함수 금속 함유층 및 갭필 금속막을 포함할 수 있다.The
앞서 설명한 제조 공정으로, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 집적회로 소자(10)를 완성할 수 있다.Through the manufacturing process described above, the
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.In the above, the embodiments of the technical idea of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but those skilled in the art to which the present invention pertains may change the technical idea or essential features of the present invention in other specific forms. It will be appreciated that this can be implemented. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
10, 20: 집적회로 소자
101: 기판
110: 소자 분리막
120: 게이트 유전막
130: 댐 구조물
140: 게이트 전극
150: 게이트간 절연막
160: 층간 절연막10, 20: integrated circuit element
101: substrate 110: device isolation film
120: gate dielectric film 130: dam structure
140: gate electrode 150: inter-gate insulating film
160: interlayer insulating film
Claims (10)
상기 기판 상에서 제1 수평 방향으로 서로 이격되며, 상기 제1 수평 방향과 수직하는 제2 수평 방향으로 연장되는 핀형 활성 영역;
상기 기판 상에서 상기 핀형 활성 영역과 교대로 배치되고, 상기 제2 수평 방향으로 연장되는 댐 구조물; 및
상기 핀형 활성 영역 및 상기 댐 구조물과 교차하며, 상기 제1 수평 방향으로 연장되는 게이트 전극;을 포함하고,
상기 게이트 전극이 상기 핀형 활성 영역과 접촉하는 폭은 상기 게이트 전극이 상기 댐 구조물과 접촉하는 폭보다 더 큰,
집적회로 소자.Board;
fin-type active regions spaced apart from each other in a first horizontal direction on the substrate and extending in a second horizontal direction perpendicular to the first horizontal direction;
dam structures disposed alternately with the fin-type active regions on the substrate and extending in the second horizontal direction; and
A gate electrode intersecting the fin-type active region and the dam structure and extending in the first horizontal direction;
A width at which the gate electrode contacts the fin-type active region is larger than a width at which the gate electrode contacts the dam structure.
integrated circuit element.
상기 게이트 전극의 상기 제2 수평 방향의 폭은,
상기 핀형 활성 영역으로부터 상기 댐 구조물까지 상기 제1 수평 방향을 따라 점진적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 집적회로 소자.According to claim 1,
The width of the gate electrode in the second horizontal direction,
An integrated circuit device according to claim 1 , characterized in that a gradual decrease along the first horizontal direction from the fin-shaped active region to the dam structure.
상기 제2 수평 방향으로 서로 마주보는 상기 게이트 전극 사이의 간격은,
상기 핀형 활성 영역의 주변부보다 상기 댐 구조물의 주변부에서 더 큰 것을 특징으로 하는 집적회로 소자.According to claim 2,
The distance between the gate electrodes facing each other in the second horizontal direction,
The integrated circuit device, characterized in that larger at the periphery of the dam structure than at the periphery of the fin-type active region.
상기 기판의 상면으로부터 수직 방향으로 멀어질수록,
상기 핀형 활성 영역의 상기 제1 수평 방향의 폭은 점진적으로 감소하고,
상기 댐 구조물의 상기 제1 수평 방향의 폭은 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 집적회로 소자.According to claim 1,
The further away from the upper surface of the substrate in the vertical direction,
a width of the fin-shaped active region in the first horizontal direction gradually decreases;
The integrated circuit device, characterized in that the width of the first horizontal direction of the dam structure gradually increases.
평면에서 보았을 때,
서로 마주보는 상기 댐 구조물의 사이에 배치되는, 상기 게이트 전극의 형상은 타원형인 것을 특징으로 하는 집적회로 소자.According to claim 4,
When viewed from a plane,
An integrated circuit device, characterized in that the shape of the gate electrode disposed between the dam structures facing each other is an elliptical shape.
상기 핀형 활성 영역의 최상면의 레벨은 상기 댐 구조물의 최상면의 레벨보다 낮고,
상기 핀형 활성 영역의 최하면의 레벨은 상기 댐 구조물의 최하면의 레벨보다 낮은 것을 특징으로 하는 집적회로 소자.According to claim 1,
The level of the top surface of the fin-type active region is lower than the level of the top surface of the dam structure,
The integrated circuit device, characterized in that the level of the lowermost surface of the fin-type active region is lower than the level of the lowermost surface of the dam structure.
상기 게이트 전극의 최상면의 레벨은 상기 댐 구조물의 최상면의 레벨보다 높고,
상기 게이트 전극의 최하면의 레벨은 상기 댐 구조물의 최하면의 레벨과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 집적회로 소자.According to claim 6,
The level of the top surface of the gate electrode is higher than the level of the top surface of the dam structure,
The level of the lowermost surface of the gate electrode is substantially the same as the level of the lowermost surface of the dam structure.
상기 댐 구조물은 절연 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 집적회로 소자.According to claim 1,
The integrated circuit device, characterized in that the dam structure is composed of an insulating material.
상기 게이트 전극의 양측에 배치되는 소스/드레인 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 소자.According to claim 1,
An integrated circuit device comprising source/drain regions disposed on both sides of the gate electrode.
상기 게이트 전극은 금속 게이트 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 소자.According to claim 1,
The integrated circuit device according to claim 1, wherein the gate electrode comprises a metal gate electrode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210074753A KR20220166003A (en) | 2021-06-09 | 2021-06-09 | Integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020210074753A KR20220166003A (en) | 2021-06-09 | 2021-06-09 | Integrated circuit device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20220166003A true KR20220166003A (en) | 2022-12-16 |
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ID=84534944
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020210074753A KR20220166003A (en) | 2021-06-09 | 2021-06-09 | Integrated circuit device |
Country Status (1)
Country | Link |
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-
2021
- 2021-06-09 KR KR1020210074753A patent/KR20220166003A/en unknown
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