KR20230021198A - 반도체 소자 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
반도체 소자는, 셀 블록들 및 주변 블록을 포함하는 기판, 상기 각 셀 블록은 셀 센터 영역, 셀 엣지 영역 및 이들 사이의 셀 미들 영역을 포함하는 것; 및 상기 각 셀 블록 상에서 상기 기판의 상면에 평행한 제1 방향을 따라 연장되는 비트라인들을 포함한다. 상기 비트라인들은 상기 셀 센터 영역 상의 센터 비트라인들, 상기 셀 미들 영역 상의 미들 비트라인들, 및 상기 셀 엣지 영역 상의 엣지 비트라인들을 포함하고, 상기 비트라인들 각각은 제2 방향으로 서로 대향하는 제1 측면 및 제2 측면을 포함하되, 상기 제2 방향은 상기 기판의 상기 상면에 평행하고 상기 제1 방향에 교차하는 방향이고, 상기 제1 측면은 상기 셀 센터 영역, 상기 셀 미들 영역 및 상기 셀 엣지 영역 상에서 상기 제1 방향을 따라 직선 형태로 연장되고, 상기 제2 측면은 상기 제1 방향으로 연장되되, 상기 셀 미들 영역 상에서 상기 제1 측면과 멀어지는 프로파일을 가지고, 상기 셀 센터 영역 및 상기 셀 엣지 영역 각각 상에서 직선 형태로 연장된다.
Description
본 발명은 반도체 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 셀 블록 내에서 패터닝 된 비트라인들을 포함하는 반도체 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
소형화, 다기능화 및/또는 낮은 제조 단가 등의 특성들로 인하여 반도체 소자는 전자 산업에서 중요한 요소로 각광 받고 있다. 반도체 소자들은 논리 데이터를 저장하는 반도체 기억 장치, 논리 데이터를 연산 처리하는 반도체 논리 장치, 및 기억 요소와 논리 요소를 포함하는 하이브리드(hybrid) 반도체 소자 등으로 구분될 수 있다.
최근에 전자 기기의 고속화, 저 소비전력화에 따라 이에 내장되는 반도체 소자 역시 빠른 동작 속도 및/또는 낮은 동작 전압 등이 요구되고 있다. 이러한 요구 특성들을 충족시키기 위하여 반도체 소자는 보다 고집적화 되고 있다. 반도체 소자의 고집적화가 심화될수록, 반도체 소자의 신뢰성이 저하될 수 있다. 하지만, 전자 산업이 고도로 발전함에 따라, 반도체 소자의 높은 신뢰성에 대한 요구가 증가되고 있다. 따라서, 반도체 소자의 신뢰성을 향상시키기 위한 많은 연구가 진행되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 일 기술적 과제는 반도체 소자의 미세화에 따른 패턴 결함을 최소화할 수 있는 반도체 소자를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 반도체 소자는, 셀 블록들 및 주변 블록을 포함하는 기판, 상기 각 셀 블록은 셀 센터 영역, 셀 엣지 영역 및 이들 사이의 셀 미들 영역을 포함하는 것; 및 상기 각 셀 블록 상에서 상기 기판의 상면에 평행한 제1 방향을 따라 연장되는 비트라인들을 포함할 수 있다. 상기 비트라인들은 상기 셀 센터 영역 상의 센터 비트라인들, 상기 셀 미들 영역 상의 미들 비트라인들, 및 상기 셀 엣지 영역 상의 엣지 비트라인들을 포함할 수 있고, 상기 비트라인들 각각은 제2 방향으로 서로 대향하는 제1 측면 및 제2 측면을 포함하되, 상기 제2 방향은 상기 기판의 상기 상면에 평행하고 상기 제1 방향에 교차하는 방향일 수 있고, 상기 제1 측면은 상기 셀 센터 영역, 상기 셀 미들 영역 및 상기 셀 엣지 영역 상에서 상기 제1 방향을 따라 직선 형태로 연장될 수 있고, 상기 제2 측면은 상기 제1 방향으로 연장되되, 상기 셀 미들 영역 상에서 상기 제1 측면과 멀어지는 프로파일을 가질 수 있고, 상기 셀 센터 영역 및 상기 셀 엣지 영역 각각 상에서 직선 형태로 연장될 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 소자의 제조방법은, 셀 블록들 및 주변 블록을 포함하는 기판을 준비하는 것, 상기 각 셀 블록은 셀 센터 영역, 셀 엣지 영역 및 이들 사이의 셀 미들 영역을 포함할 수 있고; 상기 기판 상에 비트라인막, 비트라인 캐핑막, 하부마스크막, 상부마스크패턴들 및 희생막을 형성하는 것, 상기 상부마스크패턴들은 상기 기판의 상면에 평행한 제1 방향을 따라 연장되고; 상기 희생막 상에 상기 셀 엣지 영역 및 상기 셀 엣지 영역에 인접한 상기 셀 미들 영역의 일부를 덮는 포토레지스트패턴들을 형성하는 것; 상기 포토레지스트패턴들에 의해 노출된 상기 희생막의 일부를 제거하는 것; 상기 포토레지스트패턴들을 제거하는 것; 상기 희생막으로부터 희생패턴들을 형성하는 것; 및 상기 희생패턴들을 식각 마스크로 이용해 상기 비트라인막을 식각함으로써, 비트라인들을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 개념에 따르면, 셀 블록들의 셀 엣지 영역 상에서 비트라인들 각각의 폭이, 셀 센터 영역 상에서 상기 비트라인들 각각의 폭보다 클 수 있다. 즉, 상기 비트라인들의 단부에서 상기 비트라인들 각각의 폭이 감소되는 현상이 최소화될 수 있다. 이에 따라, 상기 비트라인들의 저항이 감소될 수 있고, 비트라인 컨택플러그들과의 접촉 불량이 방지될 수 있다. 그 결과, 반도체 소자의 전기적 특성 및 신뢰성이 개선될 수 있다. 더하여, 상기 셀 엣지 영역 상에서 상기 비트라인들의 상기 비트라인들의 폭 조절이 용이해짐으로써, 반도체 소자의 미세화가 용이할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자를 나타내는 도면으로, 도 1의 P1 부분에 대응하는 평면도이다.
도 3은 도 2의 A-A' 및 B-B'에 따른 단면도이다.
도 4, 도 6, 도 8 및 도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조방법을 나타내는 도면으로, 도 1의 P1 부분에 대응하는 평면도들이다.
도 5, 도 7, 도 9 및 도 11은 각각 도 4, 도 6, 도 8 및 도 10의 A-A' 및 B-B'에 따른 단면도들이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자를 나타내는 도면으로, 도 1의 P1 부분에 대응하는 평면도이다.
도 3은 도 2의 A-A' 및 B-B'에 따른 단면도이다.
도 4, 도 6, 도 8 및 도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조방법을 나타내는 도면으로, 도 1의 P1 부분에 대응하는 평면도들이다.
도 5, 도 7, 도 9 및 도 11은 각각 도 4, 도 6, 도 8 및 도 10의 A-A' 및 B-B'에 따른 단면도들이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 실시예들을 첨부 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 블록도이다. 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자를 나타내는 도면으로, 도 1의 P1 부분에 대응하는 평면도이다. 도 3은 도 2의 A-A' 및 B-B'에 따른 단면도이다.
도 1을 참조하면, 반도체 소자는 셀 블록들(CB) 및 상기 셀 블록들(CB)의 각각의 주위를 둘러싸는 주변 블록(PB)을 포함할 수 있다. 상기 반도체 소자는 메모리 소자일 수도 있고, 상기 셀 블록들(CB)의 각각은 메모리 집적회로와 같은 셀 회로를 포함할 수 있다. 상기 주변 블록(PB)은 상기 셀 회로의 동작에 필요한 다양한 주변 회로들을 포함할 수 있고, 상기 주변 회로들은 상기 셀 회로에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 주변 블록(PB)은 센스 앰프 회로들(SA), 서브-워드라인 드라이버 회로들(SWD)을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 센스 앰프 회로들(SA)은 상기 셀 블록들(CB)을 사이에 두고 서로 마주할 수 있고, 상기 서브-워드라인 드라이버 회로들(SWD)은 상기 셀 블록들(CB)을 사이에 두고 서로 마주할 수 있다. 상기 주변 블록(PB)은 센스 앰프 구동용 전원 및 접지 드라이버 회로들을 더 포함할 수 있으나, 본 발명의 개념은 이에 한정되지 않는다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 셀 블록들(CB) 및 상기 주변 블록(PB)을 포함하는 기판(10)이 제공될 수 있다. 상기 기판(10)은 반도체 기판, 일 예로 실리콘 기판, 게르마늄 기판, 또는 실리콘-게르마늄 기판일 수 있다. 상기 각 셀 블록(CB)은 셀 센터 영역(CR), 셀 엣지 영역(ER) 및 이들 사이의 셀 미들 영역(MR)을 포함할 수 있다. 상기 셀 센터 영역(CR), 상기 셀 미들 영역(MR) 및 상기 셀 엣지 영역(ER)은 상기 각 셀 블록(CB)이 제공되는 상기 기판(10)의 일 영역을 구성할 수 있다. 상기 셀 센터 영역(CR), 상기 셀 미들 영역(MR) 및 상기 셀 엣지 영역(ER)은 상기 기판(10)의 상면에 평행한 제1 방향(D1)을 따라 제공될 수 있다. 상기 셀 미들 영역(MR)은, 상기 기판(10)의 상기 상면에 평행하고 상기 제1 방향(D1)에 교차하는 제2 방향(D2)을 따라 연장되는 영역일 수 있다.
셀 활성패턴들(ACT)이 상기 셀 센터 영역(CR), 상기 셀 미들 영역(MR) 및 상기 셀 엣지 영역(ER) 상에 배치될 수 있다. 상기 셀 활성패턴들(ACT)은 상기 제1 방향(D1) 및 상기 제2 방향(D2)을 따라 서로 이격될 수 있다. 상기 셀 활성패턴들(ACT)은, 상기 기판(10)의 상기 상면에 평행하고 상기 제1 방향(D1) 및 상기 제2 방향(D2)에 교차하는 제3 방향(D3)으로 연장되는 바(bar) 형태를 가질 수 있다. 상기 셀 활성패턴들(ACT)의 중 어느 하나의 단부는, 상기 제2 방향(D2)으로 이웃하는 다른 셀 활성패턴(ACT)의 중심에 인접하도록 배열될 수 있다. 상기 셀 활성패턴들(ACT) 각각은 상기 기판(10)의 상기 상면에 수직한 제4 방향(D4)을 따라 상기 기판(10)으로부터 돌출된 상기 기판(10)의 일부일 수 있다.
소자분리막들(120)이 상기 셀 센터 영역(CR), 상기 셀 미들 영역(MR) 및 상기 셀 엣지 영역(ER) 상에 배치될 수 있다. 상기 소자분리막들(120)은 상기 기판(10) 내에 배치되어 상기 셀 활성패턴들(ACT)을 정의할 수 있다. 상기 소자분리막들(120)은 일 예로, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 및/또는 실리콘 산질화물을 포함할 수 있다.
워드라인들(WL)이 상기 셀 센터 영역(CR), 상기 셀 미들 영역(MR) 및 상기 셀 엣지 영역(ER) 상에서 상기 셀 활성패턴들(ACT) 및 상기 소자분리막들(120)을 가로지를 수 있다. 상기 워드라인들(WL)은 상기 제2 방향(D2)으로 연장되고, 상기 제1 방향(D1)을 따라 서로 이격될 수 있다. 상기 워드라인들(WL)은 상기 기판(10) 내에 매립될 수 있다. 상기 워드라인들(WL) 각각은 게이트 전극을 포함할 수 있다. 상기 게이트 전극은 상기 제2 방향(D2)으로 연장되고, 상기 셀 활성패턴들(ACT) 및 상기 소자분리막들(120)의 상부들을 관통할 수 있다. 상기 게이트 전극은 도전 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 도전 물질은 도핑된 반도체 물질(도핑된 실리콘, 도핑된 게르마늄 등), 도전성 금속질화물(질화티타늄, 질화탄탈륨 등), 금속(텅스텐, 티타늄, 탄탈륨 등), 및 금속-반도체 화합물(텅스텐 실리사이드, 코발트 실리사이드, 티타늄 실리사이드 등) 중 어느 하나일 수 있다.
불순물 영역들이 상기 셀 활성패턴들(ACT) 내에 제공될 수 있다. 상기 불순물 영역들은 제1 불순물 영역들(110a) 및 제2 불순물 영역들(110b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 불순물 영역들(110a)은 상기 셀 활성패턴들(ACT) 각각을 가로지르는 한 쌍의 상기 워드라인들(WL) 사이에 제공될 수 있다. 상기 제2 불순물 영역들(110b)은 상기 셀 활성패턴들(ACT) 각각의 양 가장자리 영역들 내에 제공될 수 있다. 상기 제1 불순물 영역들(110a)은 상기 제2 불순물 영역들(110b)과 동일한 도전형(예를 들어, N형)의 불순물을 포함할 수 있다.
버퍼 패턴들(305)이 상기 셀 센터 영역(CR), 상기 셀 미들 영역(MR) 및 상기 셀 엣지 영역(ER) 상에 배치될 수 있다. 상기 버퍼 패턴들(305)은 상기 셀 활성패턴들(ACT) 및 상기 소자분리막들(120)을 덮을 수 있다. 상기 버퍼 패턴들(305)은 일 예로, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 및/또는 실리콘 산질화물을 포함할 수 있다.
비트라인들(BL)이 상기 각 셀 블록(CB) 상에 배치될 수 있다. 상기 비트라인들(BL)은 상기 제1 방향(D1)을 따라 연장될 수 있고, 상기 제2 방향(D2)을 따라 서로 이격될 수 있다. 상기 비트라인들(BL)은 차례로 적층된 제1 오믹패턴(331) 및 금속함유 패턴(330)을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 제1 오믹패턴(331)은 금속실리사이드를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 금속함유 패턴(330)은 금속(텅스텐, 티타늄, 탄탈륨 등)을 포함할 수 있다.
상기 비트라인들(BL)은 상기 각 셀 블록(CB)의 상기 셀 센터 영역(CR), 상기 셀 미들 영역(MR) 및 상기 셀 엣지 영역(ER) 상에 배치될 수 있다. 상기 비트라인들(BL)은 상기 셀 센터 영역(CR) 상의 센터 비트라인들(BLc), 상기 셀 미들 영역(MR) 상의 미들 비트라인들(BLm), 및 상기 셀 엣지 영역(ER) 상의 엣지 비트라인들(BLe)을 포함할 수 있다. 상기 센터 비트라인들(BLc)은 상기 미들 비트라인들(BLm)에 연결될 수 있고, 상기 미들 비트라인들(BLm)은 상기 엣지 비트라인들(BLe)에 연결될 수 있다. 상기 엣지 비트라인들(BLe)은 상기 비트라인들(BL)의 단부를 포함할 수 있다.
상기 비트라인들(BL) 각각은 상기 제2 방향(D2)으로 서로 대향하는 제1 측면(S1) 및 제2 측면(S2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 측면(S1)은 상기 셀 센터 영역(CR), 상기 셀 미들 영역(MR) 및 상기 셀 엣지 영역(ER) 상에서 상기 제1 방향(D1)을 따라 직선 형태로 연장될 수 있다. 상기 제1 측면(S1)은 상기 각 비트라인(BL)의 전 부분 상에서 직선 형태로 연장될 수 있다. 상기 제2 측면(S2)은 상기 제1 방향(D1)으로 연장되되, 상기 셀 미들 영역(MR) 상에서 상기 제1 측면(S1)과 멀어지는 프로파일을 가질 수 있고, 상기 셀 센터 영역(CR) 및 상기 셀 엣지 영역(ER) 각각 상에서 직선 형태로 연장될 수 있다. 상기 제2 측면(S2)은 상기 셀 미들 영역(MR)과 상기 셀 센터 영역(CR)의 경계, 및 상기 셀 미들 영역(MR)과 상기 셀 엣지 영역(ER)의 경계에서 연속적으로 이어질 수 있다.
상기 엣지 비트라인들(BLe)의 폭(wBLe)은 상기 센터 비트라인들(BLc)의 폭(wBLc)보다 클 수 있다. 상기 미들 비트라인들(BLm)의 폭(wBLm)은 상기 엣지 비트라인들(BLe)의 상기 폭(wBLe)보다 작거나 같을 수 있다. 상기 미들 비트라인들(BLm)의 폭(wBLm)은 상기 센터 비트라인들(BLc)의 상기 폭(wBLc)보다 크거나 같을 수 있다. 상기 미들 비트라인들(BLm)의 상기 폭(wBLm)은 상기 셀 엣지 영역(ER)에 인접할수록 커질 수 있다. 상기 미들 비트라인들(BLm)의 상기 폭(wBLm)은, 상기 셀 미들 영역(MR) 및 상기 셀 센터 영역(CR) 간 경계에서 상기 센터 비트라인들(BLc)의 상기 폭(wBLc)과 동일할 수 있다. 상기 미들 비트라인들(BLm)의 상기 폭(wBLm)은, 상기 셀 미들 영역(MR) 및 상기 셀 엣지 영역(ER) 간 경계에서 상기 엣지 비트라인들(BLe)의 폭(wBLe)과 동일할 수 있다.
상기 비트라인들(BL)은 서로 바로 이웃하는 제1 비트라인(BL1), 제2 비트라인(BL2) 및 제3 비트라인(BL3)을 포함할 수 있다. 상기 제1 비트라인(BL1)은 상기 비트라인들(BL) 중 임의의 한 비트라인(BL)일 수 있다. 상기 제2 비트라인(BL2) 및 상기 제3 비트라인(BL3) 각각은 상기 제1 비트라인(BL1)에 의해 정의될 수 있는 상기 비트라인들(BL) 중 한 비트라인(BL)일 수 있다. 상기 제1 비트라인(BL1)은 상기 제2 비트라인(BL2) 및 상기 제3 비트라인(BL3) 사이에 개재되어, 상기 제2 비트라인(BL2) 및 상기 제3 비트라인(BL3)과 바로 이웃하도록 배치될 수 있다. 상기 제1 비트라인(BL1)의 제1 측면(S1)과 상기 제2 비트라인(BL2)의 제1 측면(S1)은 서로 마주하도록 배치될 수 있다. 상기 제1 비트라인(BL1)의 제2 측면(S2)과 상기 제3 비트라인(BL3)의 제2 측면(S2)은 서로 마주하도록 배치될 수 있다.
서로 이웃하는 상기 비트라인들(BL1, BL2, BL3)은 상기 제1 방향(D1)을 축으로 대칭되는 측면 프로파일을 가질 수 있다. 일 예로, 상기 제1 비트라인(BL1)과 상기 제2 비트라인(BL2), 및 상기 제1 비트라인(BL1)과 상기 제3 비트라인(BL3)은 상기 제1 방향(D1)을 축으로 대칭되는 측면 프로파일을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 제2 비트라인(BL2)과 상기 제3 비트라인(BL3)은 동일한 측면 프로파일을 가질 수 있다.
상기 셀 엣지 영역(ER) 상에서 상기 제1 비트라인(BL1)의 상기 제2 측면(S2)과 상기 제3 비트라인(BL3)의 상기 제2 측면(S2) 간 거리는, 상기 셀 센터 영역(CR) 상에서 상기 제1 비트라인(BL1)의 상기 제2 측면(S2)과 상기 제3 비트라인(BL3)의 상기 제2 측면(S2) 간 거리보다 가까울 수 있다. 상기 셀 엣지 영역(ER) 상에서, 상기 제1 비트라인(BL1)의 상기 제2 측면(S2)과 상기 제3 비트라인(BL3)의 상기 제2 측면(S2) 간 거리는, 상기 제1 비트라인(BL1)(BL1)의 상기 제1 측면(S1)과 상기 제2 비트라인(BL2)의 상기 제1 측면(S1) 간 거리보다 가까울 수 있다.
폴리실리콘 패턴들(310)이 상기 비트라인들(BL)과 상기 버퍼 패턴(305) 사이에 개재될 수 있다. 비트라인 캐핑패턴들(350)이 상기 비트라인들(BL) 상에 각각 배치될 수 있다. 상기 비트라인 캐핑패턴들(350)은 상기 비트라인들(BL) 상에서 상기 제1 방향(D1)을 따라 연장될 수 있고, 상기 제2 방향(D2)을 따라 서로 이격될 수 있다.
비트라인 컨택들(DC)이 상기 비트라인들(BL)과 상기 제1 불순물 영역들(110a) 사이에 각각 개재될 수 있다. 상기 비트라인들(BL)은 상기 비트라인 컨택들(DC)에 의해 상기 제1 불순물 영역들(110a)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 비트라인 컨택들(DC)은 불순물이 도핑되거나 도핑되지 않은 폴리실리콘을 포함할 수 있다.
상기 비트라인 컨택들(DC)은 리세스 영역(RE) 안에 배치될 수 있다. 상기 리세스 영역(RE)은 상기 제1 불순물 영역들(110a)의 상부 및 이에 인접한 상기 소자분리막들(120)의 상부에 제공될 수 있다. 제1 매립절연패턴(314) 및 제2 매립절연패턴(315)은 상기 리세스 영역(RE) 내의 잔부를 채울 수 있다.
스토리지 노드 컨택들(BC)이 상기 비트라인들(BL) 사이에 개재될 수 있다. 상기 스토리지 노드 컨택들(BC)은 상기 제1 방향(D1) 및 상기 제2 방향(D2)으로 서로 이격될 수 있다. 상기 스토리지 노드 컨택들(BC)은 불순물이 도핑되거나 도핑되지 않은 폴리실리콘을 포함할 수 있다.
상기 스토리지 노드 컨택들(BC)은 제1 컨택들(BC1) 및 제2 컨택들(BC2)을 포함할 수 있다. 상기 스토리지 노드 컨택들(BC) 중 상기 제1 컨택들(BC1)은 상기 셀 엣지 영역(ER)에서 상기 제1 비트라인(BL1)의 상기 제1 측면(S1)과 상기 제2 비트라인(BL2)의 상기 제1 측면(S1) 사이에 개재될 수 있다. 상기 스토리지 노드 컨택들(BC) 중 제2 컨택들(BC2)은 상기 셀 엣지 영역(ER)에서 상기 제1 비트라인(BL1)의 상기 제2 측면(S2)과 상기 제3 비트라인(BL3)의 상기 제2 측면(S2) 사이에 개재될 수 있다. 상기 제2 컨택들(BC2)의 폭(w2)은, 상기 제1 컨택들(BC1)의 폭(w1)보다 작을 수 있다.
상기 셀 엣지 영역(ER) 상에서 상기 제1 컨택들(BC1) 각각은, 상기 제2 컨택들(BC2)에 상기 제2 방향(D2)으로 이웃할 수 있다. 일 예로, 상기 셀 엣지 영역(ER) 상에서 상기 제2 방향(D2)을 따라 배치된 상기 스토리지 노드 컨택들(BC) 중 홀수번째 스토리지 노드 컨택들(BC)은 상기 제1 컨택들(BC1)일 수 있다. 이 경우, 상기 셀 엣지 영역(ER) 상에서 상기 제2 방향(D2)을 따라 배치된 상기 스토리지 노드 컨택들(BC) 중 짝수번째 스토리지 노드 컨택들(BC)은 상기 제2 컨택들(BC2)일 수 있다.
상기 제1 컨택들(BC1)이 상기 셀 센터 영역(CR)에서, 상기 제1 비트라인(BL1)의 상기 제1 측면(S1)과 상기 제2 비트라인(BL2)의 상기 제1 측면(S1) 사이, 및 상기 제1 비트라인(BL1)의 상기 제2 측면(S2)과 상기 제3 비트라인(BL3)의 상기 제2 측면(S2) 사이에 더 개재될 수 있다. 상기 제2 컨택들(BC2)의 폭(w2)은, 상기 셀 센터 영역(CR) 상의 상기 제1 컨택들(BC1)의 폭(w1)보다 작을 수 있다. 상기 셀 엣지 영역(ER) 상에서 제1 컨택들(BC1)의 상기 폭(w1)은, 상기 셀 센터 영역(CR) 상에서 제1 컨택들(BC1)의 상기 폭(w1)과 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 폴리실리콘 패턴들(310), 상기 비트라인들(BL) 및 상기 비트라인 캐핑패턴들(350)의 측면들이 비트라인 스페이서들(SP)로 덮일 수 있다. 상기 비트라인 스페이서들(SP)은 상기 비트라인들(BL)과 상기 스토리지 노드 컨택들(BC)의 사이에 각각 개재될 수 있다.
상기 비트라인 스페이서들(SP)은 상기 비트라인들(BL)의 각각의 상기 제1 측면(S1) 및 상기 제2 측면(S2)을 덮을 수 있다. 상기 비트라인 스페이서들(SP) 각각은 상기 비트라인 스페이서들(SP) 각각이 접하는 상기 제1 측면(S1) 또는 상기 제2 측면(S2) 중 어느 하나를 따르는 프로파일을 가질 수 있다. 일 예로, 상기 비트라인 스페이서들(SP) 중 상기 제1 측면(S1)에 접하는 비트라인 스페이서(SP)는 상기 셀 센터 영역(CR), 상기 셀 미들 영역(MR) 및 상기 셀 엣지 영역(ER) 상에서 상기 제1 방향(D1)을 따라 직선 형태로 연장될 수 있다. 상기 비트라인 스페이서들(SP) 중 상기 제2 측면(S2)에 접하는 비트라인 스페이서(SP)는 상기 제1 방향(D1)으로 연장되되, 상기 셀 미들 영역(MR) 상에서 상기 제1 측면(S1)과 멀어지는 프로파일을 가지고, 상기 셀 센터 영역(CR) 및 상기 셀 엣지 영역(ER) 각각 상에서 직선 형태로 연장될 수 있다.
상기 비트라인 스페이서들(SP)의 폭은 상기 셀 센터 영역(CR), 상기 셀 미들 영역(MR) 및 상기 셀 엣지 영역(ER)에서 일정할 수 있고, 상기 비트라인들(BL)의 상기 제1 측면(S1) 및 제2 측면(S2) 상에서 일정할 수 있다.
상기 셀 센터 영역(CR) 상에서, 상기 비트라인 스페이서들(SP) 중 서로 바로 이웃하는 비트라인 스페이서들(SP) 간의 거리는 일정할 수 있다. 다시 말해, 상기 셀 센터 영역(CR) 상에서, 서로 마주하는 상기 제1 측면들(S1) 상의 상기 비트라인 스페이서들(SP) 간의 거리와, 서로 마주하는 상기 제2 측면들(S2) 상의 상기 비트라인 스페이서들(SP) 간의 거리는 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 셀 엣지 영역(ER) 상에서, 서로 마주하는 상기 제2 측면들(S2) 상의 상기 비트라인 스페이서들(SP) 간의 거리는, 서로 마주하는 상기 제1 측면들(S1) 상의 상기 비트라인 스페이서들(SP) 간의 거리보다 작을 수 있다. 상기 셀 엣지 영역(ER) 상에서 서로 마주하는 상기 제2 측면들(S2) 상의 상기 비트라인 스페이서들(SP) 간의 거리는, 상기 셀 센터 영역(CR) 상에서 서로 마주하는 상기 제2 측면들(S2) 상의 상기 비트라인 스페이서들(SP) 간의 거리보다 작을 수 있다.
상기 비트라인 스페이서들(SP)은 에어갭(AG)에 의해 이격된 제1 서브 스페이서(321) 및 제2 서브 스페이서(325)를 포함할 수 있다. 상기 제1 서브 스페이서(321) 및 상기 제2 서브 스페이서(325)는 실리콘 질화막, 실리콘 산화막 또는 실리콘 산질화막 중 적어도 하나의 단일막 또는 다중막 구조를 가질 수 있다. 상기 제1 서브 스페이서(321) 및 상기 제2 서브 스페이서(325)는 동일한 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 서브 스페이서(321) 및 상기 제1 매립절연패턴(314)은 동일한 물질을 포함할 수 있다.
제2 오믹패턴(341)이 상기 스토리지 노드 컨택들(BC) 각각 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 오믹패턴(341)은 금속실리사이드를 포함할 수 있다. 확산방지 패턴(342)이 상기 제1 서브 스페이서(321), 상기 제2 서브 스페이서(325) 및 상기 비트라인 캐핑패턴(350)을 콘포말하게 덮을 수 있다. 상기 확산방지 패턴(342)은 티타늄질화막, 탄탈륨질화막과 같은 금속 질화물을 포함할 수 있다.
랜딩패드들(LP)이 상기 스토리지 노드 컨택들(BC) 상에 배치될 수 있다. 상기 각 스토리지 노드 컨택들(BC), 상기 제2 오믹패턴(341), 상기 확산방지 패턴(342) 및 상기 각 랜딩패드들(LP)은 차례로 적층될 수 있다. 상기 랜딩패드들(LP)은 텅스텐과 같은 금속 함유 물질을 포함할 수 있다.
상기 랜딩패드들(LP)은 제1 랜딩패드들(LP1) 및 제2 랜딩패드들(LP2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 랜딩패드들(LP1)은 상기 제1 컨택들(BC1) 상에 배치될 수 있고, 상기 제2 랜딩패드들(LP2)은 상기 제2 컨택들(BC2) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 랜딩패드들(LP1)의 하부의 폭은 상기 제2 랜딩패드들(LP2)의 하부의 폭보다 클 수 있다. 상기 제1 랜딩패드들(LP1)의 상부의 폭과, 상기 제2 랜딩패드들(LP2)의 상부의 폭은 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 랜딩패드들(LP)의 상부의 폭은 상기 스토리지 노드 컨택(BC)의 상부의 폭보다 클 수 있다. 상기 랜딩패드들(LP)의 상부는 상기 스토리지 노드 컨택(BC)으로부터 상기 제2 방향(D2)으로 쉬프트될 수 있다. 상기 랜딩패드들(LP)은 상기 제1 방향(D1) 및 상기 제2 방향(D2)으로 서로 이격될 수 있다.
층간절연패턴(400)이 상기 이웃하는 랜딩패드들(LP) 사이에 제공될 수 있다. 상기 층간절연패턴(400)은 상기 비트라인 캐핑패턴(350)의 상부, 상기 비트라인 스페이서(SP)의 상부, 상기 랜딩패드들(LP)의 측면, 및 상기 랜딩패드들(LP)로 덮이지 않은 상기 확산방지 패턴(342)에 접할 수 있다. 상기 층간절연패턴(400)은 일 예로, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 및/또는 실리콘 산질화막을 포함할 수 있다. 다른 예로, 상기 층간절연패턴(400)은 상기 비트라인 스페이서(SP)의 상기 에어갭(AG)과 연결되어 에어로 채워진 공간을 더 포함할 수 있다.
하부 전극들(BE)이 상기 랜딩패드들(LP) 상에 각각 배치될 수 있다. 상기 하부 전극들(BE)은 불순물이 도핑된 폴리실리콘, 티타늄질화막과 같은 금속 질화막, 및 텅스텐, 알루미늄 및 구리와 같은 금속막 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 하부 전극들(BE)의 각각은 원기둥 형태이거나 속이 빈 실린더 혹은 컵 형태를 가질 수 있다. 상부 지지 패턴(SS1)이 상기 하부 전극들(BE)의 상부 측벽들을 지지할 수 있고, 하부 지지 패턴(SS2)이 상기 하부 전극들(BE)의 하부 측벽들을 지지할 수 있다. 상기 상부 및 하부 지지 패턴들(SS1, SS2)은 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘산화질화막과 같은 절연물질을 포함할 수 있다.
식각 저지막(420)이 상기 층간절연패턴(400) 상에 제공될 수 있다. 상기 식각 저지막(420) 중 적어도 일부는 상기 하부 전극들(BE) 사이에 제공될 수 있다. 상기 식각 저지막(420)은 일 예로, 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘산화질화막과 같은 절연물질을 포함할 수 있다. 유전막(DL)이 상기 하부 전극들(BE)의 표면과 상기 상부 및 하부 지지 패턴들(SS1, SS2)의 표면을 덮을 수 있다. 상기 유전막(DL)은 일 예로, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산질화막, 및 고유전막(일 예로, 하프늄 산화막) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상부 전극(TE)이 상기 유전막(DL) 상에 배치될 수 있고, 상기 하부 전극들(BE) 사이의 공간을 채울 수 있다. 상기 상부 전극(TE)은 불순물이 도핑된 폴리실리콘막, 불순물이 도핑된 실리콘게르마늄막, 티타늄질화막과 같은 금속 질화막, 및 텅스텐, 알루미늄 및 구리와 같은 금속막 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 하부 전극들(BE), 상기 유전막(DL) 및 상기 상부 전극(TE)은 캐패시터(CA)를 구성할 수 있다.
도 4, 도 6, 도 8 및 도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조방법을 나타내는 도면으로, 도 1의 P1 부분에 대응하는 평면도들이다. 도 5, 도 7, 도 9 및 도 11은 각각 도 4, 도 6, 도 8 및 도 10의 A-A' 및 B-B'에 따른 단면도들이다. 이하에서, 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조방법에 대하여 설명한다. 설명의 간략을 위해, 도 1 내지 도 3을 참조한 설명과 중복되는 설명은 생략한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 도 1의 셀 블록들(CB) 및 도 1의 주변 블록(PB)을 포함하는 기판(10)이 준비될 수 있다. 상기 각 셀 블록(CB)은 셀 센터 영역(CR), 셀 엣지 영역(ER) 및 이들 사이의 셀 미들 영역(MR)을 포함할 수 있다.
셀 활성패턴들(ACT) 및 소자분리막들(120)이 상기 셀 센터 영역(CR), 상기 셀 미들 영역(MR) 및 상기 셀 엣지 영역(ER) 상에서 상기 기판(10) 내에 형성될 수 있다. 상기 셀 활성패턴들(ACT)은 상기 기판(10)의 상면에 평행한 제1 방향(D1), 및 상기 기판(10)의 상면에 평행하고 상기 제1 방향(D1)에 교차하는 제2 방향(D2)을 따라 서로 이격될 수 있다. 상기 셀 활성패턴들(ACT)은, 상기 기판(10)의 상기 상면에 평행하고 상기 제1 방향(D1) 및 상기 제2 방향(D2)에 교차하는 제3 방향(D3)으로 연장되는 바(bar) 형태를 가질 수 있다. 상기 소자분리막들(120)은 상기 기판(10) 내에 배치되어 상기 셀 활성패턴들(ACT)을 정의할 수 있다.
워드라인들(WL)이 상기 셀 센터 영역(CR), 상기 셀 미들 영역(MR) 및 상기 셀 엣지 영역(ER) 상에서 상기 셀 활성패턴들(ACT) 및 상기 소자분리막들(120)을 가로지르도록 형성될 수 있다. 상기 워드라인들(WL)은 상기 제2 방향(D2)으로 연장되고, 상기 제1 방향(D1)을 따라 서로 이격될 수 있다. 상기 워드라인들(WL)은 상기 기판(10) 내에 매립될 수 있다.
불순물 영역들이 상기 셀 활성패턴들(ACT) 내에 형성될 수 있고, 제1 불순물 영역들(110a) 및 제2 불순물 영역들(110b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 불순물 영역들(110a)은 상기 셀 활성패턴들(ACT) 각각을 가로지르는 한 쌍의 상기 워드라인들(WL) 사이에 형성될 수 있다. 상기 제2 불순물 영역들(110b)은 상기 셀 활성패턴들(ACT) 각각의 양 가장자리 영역들 내에 형성될 수 있다.
예비 버퍼 패턴들(305p) 및 예비 폴리실리콘 패턴들(310p)이 상기 기판(10) 상에 형성될 수 있다. 상기 예비 버퍼 패턴들(305p) 및 상기 예비 폴리실리콘 패턴들(310p)을 형성하는 것은, 버퍼막 및 폴리실리콘막을 상기 기판(10) 상에 차례로 적층하는 것, 및 리세스 영역(RE)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 리세스 영역(RE) 형성을 위한 식각 공정 시, 상기 예비 버퍼 패턴들(305p) 및 상기 예비 폴리실리콘 패턴들(310p)이 각각 상기 버퍼막 및 상기 폴리실리콘막으로부터 형성될 수 있다. 상기 리세스 영역(RE)은 상기 버퍼막, 상기 폴리실리콘막, 상기 제1 불순물 영역들(110a)의 상부 및 이에 인접한 상기 소자분리막들(120)의 상부를 식각함으로써 형성될 수 있다. 상기 리세스 영역(RE)은 상기 제1 불순물 영역들(110a)의 상부 및 이에 인접한 상기 소자분리막들(120)의 상부에 형성될 수 있다. 이후, 예비 비트라인 컨택들(DCp)이 상기 리세스 영역(RE)을 채울 수 있다.
비트라인막(BLp), 비트라인 캐핑막(350p), 하부마스크막(610), 상부마스크패턴들(621) 및 희생막(622)이 상기 기판(10) 상에 형성될 수 있다.
상기 비트라인막(BLp), 상기 비트라인 캐핑막(350p), 상기 하부마스크막(610), 상기 상부마스크패턴들(621) 및 상기 희생막(622)을 형성하는 것은, 상기 예비 폴리실리콘 패턴들(310p) 및 상기 예비 비트라인 컨택들(DCp)의 상에 상기 비트라인막(BLp), 상기 비트라인 캐핑막(350p), 상기 하부마스크막(610), 상부마스크막 및 제1 포토레지스트막을 차례로 적층하는 것, 상기 제1 포토레지스트막을 노광하는 것, 및 상기 노광된 패턴에 따라 상기 상부마스크막을 식각하여 상기 상기 상부마스크패턴들(621)을 형성하는 것, 및 상기 상부마스크패턴들(621)를 상기 희생막(622)으로 덮는 것을 포함할 수 있다. 상기 비트라인막(BLp), 상기 비트라인 캐핑막(350p), 상기 하부마스크막(610) 및 상기 상부마스크막은 물리적 기상 증착 방법, 화학적 기상 증착 방법 및 원자층 증착 방법에 의해 형성될 수 있다. 상기 희생막(622)은 화학적 기상 증착 방법 및 원자층 증착 방법에 의해 형성될 수 있다.
상기 비트라인막(BLp)은 오믹막(331p) 및 금속함유막(330p)을 포함할 수 있고, 상기 오믹막(331p) 및 상기 금속함유막(330p)이 차례로 적층된 구조를 가질 수 있다. 이후 상기 비트라인 캐핑막(350p)이 상기 비트라인막(BLp) 상에 형성될 수 있다. 상기 비트라인 캐핑막(350p)은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 상기 하부마스크막(610)은 ACL(Armophous Carbon Layer)을 포함할 수 있다. 상기 상부마스크패턴들(621)은 SOH(Spin On Hardmask)를 포함할 수 있다. 상기 상부마스크패턴들(621)은 상기 제1 방향(D1)을 따라 연장되고, 상기 제2 방향(D2)을 따라 서로 이격될 수 있다. 상기 희생막(622)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.
상기 희생막(622)은 상기 상부마스크패턴들(621)의 상면, 상기 상부마스크패턴들(621)의 측면 및 상기 상부마스크패턴들(621)에 의해 노출된 상기 하부마스크막(610)의 상면을 덮을 수 있다. 상기 상부마스크패턴들(621)의 상기 제2 방향(D2)에 대한 폭은, 상기 상부마스크패턴들(621)의 측면을 덮은 상기 희생막(622) 사이의 폭보다 클 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 희생막(622) 상에 상기 셀 엣지 영역(ER) 및 상기 셀 엣지 영역(ER)에 인접한 상기 셀 미들 영역(MR)의 일부를 덮는 포토레지스트패턴들(630)을 형성할 수 있다. 상기 포토레지스트패턴들(630)을 형성하는 것은, 상기 희생막(622)을 제2 포토레지스트막으로 덮는 것, 제2 포토레지스트막을 노광하는 것을 포함할 수 있다. 상기 노광을 통해, 상기 포토레지스트패턴들(630)이 상기 제2 포토레지스트막으로부터 형성될 수 있다.
상기 포토레지스트패턴들(630)에 의해 노출된 상기 희생막(622)의 일부가 제거될 수 있다. 상기 노출된 희생막(622)의 상기 일부를 제거하는 것은, 상기 노출된 희생막(622)을 식각하는 것을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 포토레지스트패턴들(630)에 의해 노출된 상기 희생막(622)의 상기 일부를 제거하는 것은, 상기 노출된 희생막(622)의 상기 일부를 등방성 식각하는 것을 포함할 수 있다. 상기 노출된 희생막(622)은 상기 포토레지스트패턴들(630)에 의해 덮이지 않은 영역 상의 상기 희생막(622)을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 노출된 희생막(622)은 상기 셀 센터 영역(CR) 상 및 상기 셀 센터 영역(CR)에 인접한 상기 셀 미들 영역(MR)의 일부 상의 상기 희생막(622)을 포함할 수 있다.
상기 노출된 희생막(622)의 상기 일부가 제거됨으로써, 상기 상부마스크패턴들(621)의 일부를 덮은 상기 노출된 희생막(622)의 두께가 감소할 수 있다. 상기 노출된 희생막(622)의 두께는, 상기 포토레지스트패턴들(630)에 의해 덮인 영역 상의 상기 희생막(622)의 두께보다 작을 수 있다.
상기 셀 센터 영역(CR) 상의 상기 희생막(622)의 두께는, 상기 셀 엣지 영역(ER) 상의 상기 희생막(622)의 두께보다 작을 수 있다. 상기 셀 미들 영역(MR) 상의 상기 희생막(622)은, 상기 셀 센터 영역(CR)에 인접할수록 더 식각될 수 있다. 즉, 식각 공정 후, 상기 셀 미들 영역(MR) 상의 상기 희생막(622)의 두께는, 상기 셀 센터 영역(CR)에 인접할수록 작아질 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 포토레지스트패턴들(630)이 제거될 수 있다. 상기 포토레지스트패턴들(630)을 제거하는 것은, 애싱(ashing) 및 스트립(strip) 공정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 이후, 상기 희생막(622)으로부터 상기 희생패턴들(620)이 형성될 수 있다. 상기 희생패턴들(620)을 형성하는 것은, 상기 하부마스크막(610)의 상면 및 상기 상부마스크패턴들(621)의 상면을 덮은 상기 희생막(622) 중 일부를 식각하는 것을 포함할 수 있다. 상기 희생패턴들(620)은 상기 희생막(622) 중 식각되지 않은 상기 희생막(622)을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 희생패턴들(620)은, 상기 희생막(622) 중 상기 상부마스크패턴들(621)의 측면을 덮은 상기 희생막(622)을 포함할 수 있다.
상기 희생패턴들(620)을 형성하는 것은, 상기 희생막(622) 중 상기 상부마스크패턴들(621)의 상면을 덮는 상기 희생막(622)이 식각됨으로써 노출된 상기 상부마스크패턴들(621)을 제거하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 상부마스크패턴들(621)을 제거하는 것은, 애싱(ashing) 및 스트립(strip) 공정을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
상기 희생패턴들(620)은 상기 셀 블록들(CB)의 상기 셀 센터 영역(CR), 상기 셀 미들 영역(MR) 및 상기 셀 엣지 영역(ER) 상에 배치될 수 있다. 상기 희생패턴들(620)은 상기 제1 방향(D1)을 따라 연장될 수 있고, 상기 제2 방향(D2)을 따라 서로 이격될 수 있다. 상기 희생패턴들(620)은 상기 셀 센터 영역(CR) 상의 센터 희생패턴들(BAc), 상기 셀 미들 영역(MR) 상의 미들 희생패턴들(BAm), 및 상기 셀 엣지 영역(ER) 상의 엣지 희생패턴들(BAe)을 포함할 수 있다. 상기 센터 희생패턴들(BAc)은 상기 미들 희생패턴들(BAm)에 연결될 수 있고, 상기 미들 희생패턴들(BAm)은 상기 엣지 희생패턴들(BAe)에 연결될 수 있다.
상기 센터 희생패턴들(BAc)은 상기 희생막(622) 중 상기 셀 센터 영역 상의 상기 희생막(622)으로부터 형성될 수 있다. 상기 미들 희생패턴들(BAm)은 상기 셀 미들 영역(MR) 상의 상기 희생막(622)으로부터 형성될 수 있다. 상기 엣지 희생패턴들(BAe)은 셀 엣지 영역(ER) 상의 상기 희생막(622)으로부터 형성될 수 있다. 따라서, 상기 셀 센터 영역(CR), 상기 셀 미들 영역(MR) 및 상기 셀 엣지 영역(ER) 상의 상기 희생패턴들(BAc, BAm, BAe)의 폭(wBAc, wBAm, wBAe)은, 상기 희생막(622)의 두께에 비례할 수 있다.
상기 엣지 희생패턴들(BAe)의 상기 폭(wBAe)은 상기 센터 희생패턴들(BAc)의 상기 폭(wBAc)보다 클 수 있다. 상기 미들 희생패턴들(BAm)의 상기 폭(wBAm)은 상기 셀 엣지 영역(ER)에 인접할수록 커질 수 있다.
상기 미들 희생패턴들(BAm)의 일 측면은, 도 7의 식각 공정 시, 상기 희생막(622)의 상기 일부가 제거됨으로써 노출되는 상기 희생막(622)의 측면일 수 있다. 상기 미들 희생패턴들(BAm)의 타 측면은, 상기 상부마스크패턴들(621)이 제거됨으로써 노출되는 상기 희생막(622)의 측면일 수 있다. 상기 셀 미들 영역(MR)에서 도 7의 식각 공정으로 인해, 상기 미들 희생패턴들(BAm)의 상기 일 측면은 직선 형태인 상기 미들 희생패턴들(BAm)의 상기 타 측면으로부터 상기 제1 방향(D1)으로 갈수록 멀어지는 프로파일을 가지도록 형성될 수 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 상기 희생패턴(620)을 식각 마스크로 이용해 상기 비트라인막(BLp)을 식각함으로써, 비트라인들(BL)이 형성될 수 있다. 상기 식각을 통해, 비트라인 캐핑패턴들(350), 폴리실리콘 패턴들(310) 및 비트라인 컨택들(DC)이 더 형성될 수 있다.
상기 비트라인들(BL)은 상기 셀 센터 영역(CR) 상의 센터 비트라인들(BLc), 상기 셀 미들 영역(MR) 상의 미들 비트라인들(BLm), 및 상기 셀 엣지 영역(ER) 상의 엣지 비트라인들(BLe)을 포함할 수 있다. 상기 엣지 비트라인들(BLe)의 폭(wBLe)은 상기 센터 비트라인들(BLc)의 폭(wBLc)보다 클 수 있다. 상기 미들 비트라인들(BLm)의 상기 폭(wBLm)은 상기 셀 엣지 영역(ER)에 인접할수록 커질 수 있다.
상기 비트라인들(BL) 각각은 제2 방향(D2)으로 서로 대향하는(opposite) 제1 측면(S1) 및 제2 측면(S2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 측면(S1)은 상기 셀 센터 영역(CR), 상기 셀 미들 영역(MR) 및 상기 셀 엣지 영역(ER) 상에서 상기 제1 방향(D1)을 따라 직선 형태로 연장될 수 있다. 상기 제2 측면(S2)은 상기 제1 방향(D1)으로 연장되되, 상기 셀 미들 영역(MR) 상에서 상기 제1 측면(S1)과 멀어지는 프로파일을 가질 수 있고, 상기 셀 센터 영역(CR) 및 상기 셀 엣지 영역(ER) 각각 상에서 직선 형태로 연장될 수 있다.
상기 비트라인들(BL)은 서로 바로 이웃하는 제1 비트라인(BL1), 제2 비트라인(BL2) 및 제3 비트라인(BL3)을 포함할 수 있다. 상기 제1 비트라인(BL1)은 상기 비트라인들(BL) 중 임의의 한 비트라인(BL)일 수 있다. 상기 제2 비트라인(BL2) 및 상기 제3 비트라인(BL3) 각각은 상기 제1 비트라인(BL1)에 의해 정의될 수 있는 상기 비트라인들(BL) 중 한 비트라인(BL)일 수 있다. 상기 제1 비트라인(BL1)은 상기 제2 비트라인(BL2) 및 상기 제3 비트라인(BL3) 사이에 개재되어, 상기 제2 비트라인(BL2) 및 상기 제3 비트라인(BL3)과 이웃하도록 배치될 수 있다. 상기 제1 비트라인(BL1)의 제1 측면(S1)과 상기 제2 비트라인(BL2)의 제1 측면(S1)은 서로 마주하도록 배치될 수 있다. 상기 제1 비트라인(BL1)의 제2 측면(S2)과 상기 제3 비트라인(BL3)의 제2 측면(S2)은 서로 마주하도록 배치될 수 있다.
상기 셀 엣지 영역(ER) 상에서 상기 제1 비트라인(BL1)의 상기 제2 측면(S2)과 상기 제3 비트라인(BL3)의 상기 제2 측면(S2) 간 거리는, 상기 셀 센터 영역(CR) 상에서 상기 제1 비트라인(BL1)의 상기 제2 측면(S2)과 상기 제3 비트라인(BL3)의 상기 제2 측면(S2) 간 거리보다 가까울 수 있다. 상기 셀 엣지 영역(ER) 상에서, 상기 제1 비트라인(BL1)의 상기 제2 측면(S2)과 상기 제3 비트라인(BL3)의 상기 제2 측면(S2) 간 거리는, 상기 제1 비트라인(BL1)(BL1)의 상기 제1 측면(S1)과 상기 제2 비트라인(BL2)의 상기 제1 측면(S1) 간 거리보다 가까울 수 있다.
도 2 및 도 3을 다시 참조하면, 비트라인 스페이서들(SP)이 폴리실리콘 패턴들(310), 상기 비트라인들(BL) 및 상기 비트라인 캐핑패턴들(350)의 측면들을 덮도록 형성될 수 있다. 상기 비트라인 스페이서들(SP)은 상기 비트라인들(BL)의 상기 제1 측면(S1) 및 상기 제2 측면(S2)을 덮도록 형성될 수 있다. 상기 비트라인 스페이서들(SP) 각각은 상기 비트라인 스페이서들(SP) 각각이 접하는 상기 제1 측면(S1) 또는 상기 제2 측면(S2) 중 어느 하나를 따르는 프로파일을 가질 수 있다.
스토리지 노드 컨택들(BC)이 상기 비트라인들(BL) 사이에 개재되도록 형성될 수 있다. 상기 스토리지 노드 컨택들(BC)은 서로 이웃하는 한 쌍의 비트라인들(BL) 사이에 형성될 수 있다. 상기 스토리지 노드 컨택들(BC)은 상기 제1 방향(D1) 및 상기 제2 방향(D2)으로 서로 이격될 수 있다. 상기 스토리지 노드 컨택들(BC) 각각은 상기 제2 불순물 영역들(110b) 중 대응하는 하나에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 스토리지 노드 컨택들(BC)의 형성 과정에서, 도 11의 예비 버퍼 패턴들(305p)의 일부가 식각되어 버퍼 패턴들(305)이 형성될 수 있다.
제2 오믹패턴(341)이 상기 스토리지 노드 컨택들(BC)의 각각 상에 형성될 수 있다. 확산방지 패턴(342)이 상기 제2 오믹패턴(341), 상기 비트라인 스페이서(SP), 및 비트라인 캐핑패턴(350)을 콘포말하게 덮도록 형성될 수 있다.
랜딩패드들(LP)이 상기 확산방지 패턴(342) 상에 형성될 수 있다. 상기 랜딩패드들(LP) 각각은 상기 스토리지 노드 컨택들(BC) 중 대응하는 하나에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 랜딩패드들(LP)의 상부는 상기 대응하는 스토리지 노드 컨택(BC)으로부터 상기 제2 방향(D2)으로 쉬프트될 수 있다.
층간절연패턴(400)이 상기 이웃하는 랜딩패드들(LP) 사이에 형성될 수 있다. 상기 층간절연패턴(400)은 상기 비트라인 캐핑패턴(350)의 상부, 상기 비트라인 스페이서(SP)의 상부, 상기 랜딩패드들(LP)의 측면, 및 상기 랜딩패드들(LP)로 덮이지 않은 상기 확산방지 패턴(342)에 접하도록 형성될 수 있다.
하부 전극들(BE)이 상기 랜딩패드들(LP) 상에 각각 형성될 수 있다. 식각 저지막(420)이 상기 층간절연패턴(400) 상에 형성될 수 있다. 상부 지지 패턴(SS1)이 상기 하부 전극들(BE)의 상부 측벽들 상에 형성될 수 있고, 하부 지지 패턴(SS2)이 상기 하부 전극들(BE)의 하부 측벽들 상에 형성될 수 있다. 유전막(DL)이 상기 하부 전극들(BE)의 표면과 상기 상부 및 하부 지지 패턴들(SS1, SS2)의 표면을 덮도록 형성될 수 있고, 상부 전극(TE)이 상기 유전막(DL) 상에 상기 하부 전극들(BE) 사이의 공간을 채우도록 형성될 수 있다. 상기 하부 전극들(BE), 상기 유전막(DL) 및 상기 상부 전극(TE)은 캐패시터(CA)를 구성할 수 있다.
상기 비트라인들(BL)의 형성을 위한 식각 공정 시, 상기 비트라인들(BL)이 실리콘 산화물에 노출되는 경우, 상기 비트라인들(BL)에 대한 패시베이션(passivation)이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 비트라인들(BL)이 과식각됨으로써, 상기 비트라인들(BL) 폭이 감소될 수 있다. 특히, 도시되지 않았지만, 도 1의 주변 블록(PB) 상의 실리콘 산화물이 상기 비트라인들(BL)의 형성을 위한 식각 공정에서 노출되면서, 상기 주변 블록(PB)에 인접한 상기 엣지 비트라인들(BLe)의 폭(wBLe)이 감소될 수 있다. 이로 인해, 상기 비트라인들(BL)의 저항이 증가할 수 있고, 또한 상기 비트라인들(BL)에 전기적 신호를 전달하는 비트라인 컨택플러그들과의 접촉 불량이 발생될 수 있다.
본 발명의 개념에 따르면, 상기 비트라인들(BL)의 형성을 위한 식각 공정 시, 상기 셀 센터 영역(CR) 및 상기 셀 센터 영역(CR)에 인접한 상기 셀 미들 영역(MR) 상에서 상기 희생막(622)의 일부가 식각될 수 있다. 즉, 상기 센터 희생패턴들(BAc)은 상기 희생막(622)의 상기 일부가 식각된 상기 셀 센터 영역(CR) 상의 상기 희생막(622)으로부터 형성될 수 있고, 이로 인해 센터 희생패턴들(BAc)의 폭(wBAc)은 엣지 희생패턴들(BAe)의 폭(wBAe)보다 작아질 수 있다. 이에 따라, 상기 센터 희생패턴들(BAc)을 식각 마스크로 이용해 형성된 상기 센터 비트라인들(BLc)의 폭(wBLc)이, 상기 엣지 희생패턴들(BAe)을 식각 마스크로 이용해 형성된 상기 엣지 비트라인들(BLe)의 폭(wBLe)보다 작을 수 있다. 따라서, 상기 엣지 비트라인들(BLe)에 대해 상대적으로 과식각이 진행되더라도, 상기 엣지 비트라인들(BLe)의 폭(wBLe)이 감소되는 문제가 방지될 수 있다. 그 결과, 반도체 소자의 전기적 특성 및 신뢰성이 개선될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 대한 이상의 설명은 본 발명의 설명을 위한 예시를 제공한다. 따라서 본 발명은 이상의 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.
10: 기판
CR: 셀 센터 영역
MR: 셀 미들 영역 ER: 셀 엣지 영역
110a: 제1 불순물 영역 110b: 제2 불순물 영역
120: 소자분리막 305: 버퍼 패턴
310: 폴리실리콘 패턴 314: 제1 매립절연패턴
315: 제2 매립절연패턴 321: 제1 서브 스페이서
325: 제2 서브 스페이서 AG: 에어갭
330: 금속함유 패턴 331: 제1 오믹패턴
341: 제2 오믹패턴 342: 확산방지 패턴
350: 비트라인 캐핑패턴
400: 층간절연패턴 420: 식각저지막
610: 하부마스크막 620: 희생패턴
621: 상부마스크패턴 622: 희생막
630: 포토레지스트패턴
DC: 비트라인 컨택 RE: 리세스 영역
BL: 비트라인 BC: 스토리지 노드 컨택
S1: 제1 측면 S2: 제2 측면
MR: 셀 미들 영역 ER: 셀 엣지 영역
110a: 제1 불순물 영역 110b: 제2 불순물 영역
120: 소자분리막 305: 버퍼 패턴
310: 폴리실리콘 패턴 314: 제1 매립절연패턴
315: 제2 매립절연패턴 321: 제1 서브 스페이서
325: 제2 서브 스페이서 AG: 에어갭
330: 금속함유 패턴 331: 제1 오믹패턴
341: 제2 오믹패턴 342: 확산방지 패턴
350: 비트라인 캐핑패턴
400: 층간절연패턴 420: 식각저지막
610: 하부마스크막 620: 희생패턴
621: 상부마스크패턴 622: 희생막
630: 포토레지스트패턴
DC: 비트라인 컨택 RE: 리세스 영역
BL: 비트라인 BC: 스토리지 노드 컨택
S1: 제1 측면 S2: 제2 측면
Claims (10)
- 셀 블록들 및 주변 블록을 포함하는 기판, 상기 각 셀 블록은 셀 센터 영역, 셀 엣지 영역 및 이들 사이의 셀 미들 영역을 포함하는 것; 및
상기 각 셀 블록 상에서 상기 기판의 상면에 평행한 제1 방향을 따라 연장되는 비트라인들을 포함하되,
상기 비트라인들은 상기 셀 센터 영역 상의 센터 비트라인들, 상기 셀 미들 영역 상의 미들 비트라인들, 및 상기 셀 엣지 영역 상의 엣지 비트라인들을 포함하고,
상기 비트라인들 각각은 제2 방향으로 서로 대향하는 제1 측면 및 제2 측면을 포함하되, 상기 제2 방향은 상기 기판의 상기 상면에 평행하고 상기 제1 방향에 교차하는 방향이고,
상기 제1 측면은 상기 셀 센터 영역, 상기 셀 미들 영역 및 상기 셀 엣지 영역 상에서 상기 제1 방향을 따라 직선 형태로 연장되고,
상기 제2 측면은 상기 제1 방향으로 연장되되, 상기 셀 미들 영역 상에서 상기 제1 측면과 멀어지는 프로파일을 가지고, 상기 셀 센터 영역 및 상기 셀 엣지 영역 각각 상에서 직선 형태로 연장되는 반도체 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 엣지 비트라인들의 폭은 상기 센터 비트라인들의 폭보다 큰 반도체 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 미들 비트라인들의 폭은 상기 셀 엣지 영역에 인접할수록 커지는 반도체 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 비트라인들의 상기 제1 측면은 상기 각 비트라인의 전 부분 상에서 직선 형태를 가지는 반도체 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 비트라인들은 서로 바로 이웃하는 제1 비트라인, 제2 비트라인 및 제3 비트라인을 더 포함하고,
상기 제1 비트라인의 제1 측면과 상기 제2 비트라인의 제1 측면이 서로 마주하도록 배치되고,
상기 제1 비트라인의 제2 측면과 상기 제3 비트라인의 제2 측면이 서로 마주하도록 배치되는 반도체 소자. - 제 5항에 있어서,
상기 셀 엣지 영역 상에서 상기 제1 비트라인의 상기 제2 측면과 상기 제3 비트라인의 상기 제2 측면 간 거리는, 상기 셀 센터 영역 상에서 상기 제1 비트라인의 상기 제2 측면과 상기 제3 비트라인의 상기 제2 측면 간 거리보다 가까운 반도체 소자. - 제 5항에 있어서,
상기 비트라인들 사이에 개재되는 스토리지 노드 컨택들을 더 포함하되,
상기 스토리지 노드 컨택들 중 제1 컨택들은 상기 셀 엣지 영역에서 상기 제1 비트라인의 상기 제1 측면과 상기 제2 비트라인의 상기 제1 측면 사이에 개재되고,
상기 스토리지 노드 컨택들 중 제2 컨택들은 상기 셀 엣지 영역에서 상기 제1 비트라인의 상기 제2 측면과 상기 제3 비트라인의 상기 제2 측면 사이에 개재되고,
상기 제2 컨택들의 폭은, 상기 제1 컨택들의 폭보다 작은 반도체 소자. - 셀 블록들 및 주변 블록을 포함하는 기판을 준비하는 것, 상기 각 셀 블록은 셀 센터 영역, 셀 엣지 영역 및 이들 사이의 셀 미들 영역을 포함하고;
상기 기판 상에 비트라인막, 비트라인 캐핑막, 하부마스크막, 상부마스크패턴들 및 희생막을 형성하는 것, 상기 상부마스크패턴들은 상기 기판의 상면에 평행한 제1 방향을 따라 연장되고;
상기 희생막 상에 상기 셀 엣지 영역 및 상기 셀 엣지 영역에 인접한 상기 셀 미들 영역의 일부를 덮는 포토레지스트패턴들을 형성하는 것;
상기 포토레지스트패턴들에 의해 노출된 상기 희생막의 일부를 제거하는 것;
상기 포토레지스트패턴들을 제거하는 것;
상기 희생막으로부터 희생패턴들을 형성하는 것; 및
상기 희생패턴들을 식각 마스크로 이용해 상기 비트라인막을 식각함으로써, 비트라인들을 형성하는 것을 포함하는 반도체 소자의 제조방법. - 제 8항에 있어서,
상기 포토레지스트패턴에 의해 노출된 상기 희생막의 일부를 제거하는 것은, 상기 노출된 희생막의 상기 일부를 등방성 식각하는 것을 포함하는 반도체 소자의 제조방법. - 제 8항에 있어서,
상기 비트라인들 각각은 제2 방향으로 서로 대향하는 제1 측면 및 제2 측면을 더 포함하되, 상기 제2 방향은 상기 기판의 상기 상면에 평행하고 상기 제1 방향에 교차하는 방향이고,
상기 제1 측면은 상기 셀 센터 영역, 상기 셀 미들 영역 및 상기 셀 엣지 영역 상에서 상기 제1 방향을 따라 직선 형태로 연장되고,
상기 제2 측면은 상기 제1 방향으로 연장되되, 상기 셀 미들 영역 상에서 상기 제1 측면과 멀어지는 프로파일을 가지고, 상기 셀 센터 영역 및 상기 셀 엣지 영역 각각 상에서 직선 형태로 연장되는 반도체 소자의 제조방법.
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