KR20240035778A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명 개념의 일부 실시예들에 따른 반도체 장치는 제1 방향으로 연장되는 비트라인; 상기 비트라인 상의 채널막; 및 상기 채널막 상의 게이트 구조체를 포함한다. 상기 게이트 구조체는: 상기 채널막 상의 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상의 제1 워드라인 및 제2 워드라인; 및 상기 제1 워드라인 및 제2 워드라인 상의 게이트 캐핑막을 포함한다. 상기 채널막은: 상기 비트라인과 접하는 하부 채널부; 및 상기 게이트 구조체를 사이에 두고 서로 이격되는 제1 상부 채널부 및 제2 상부 채널부를 포함하고, 상기 제1 상부 채널부 및 상기 제2 상부 채널부는 상기 하부 채널부에 대해 경사진다.A semiconductor device according to some embodiments of the present invention includes a bit line extending in a first direction; a channel film on the bit line; and a gate structure on the channel film. The gate structure includes: a gate insulating layer on the channel layer; a first word line and a second word line on the gate insulating layer; and a gate capping layer on the first word line and the second word line. The channel film includes: a lower channel portion in contact with the bit line; and a first upper channel portion and a second upper channel portion spaced apart from each other with the gate structure therebetween, and the first upper channel portion and the second upper channel portion are inclined with respect to the lower channel portion.
Description
본 발명 개념의 실시예들은 반도체 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 채널막을 포함하는 반도체 장치에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to semiconductor devices, and more particularly, to semiconductor devices including a channel film.
반도체 장치의 디자인 룰이 감소함에 따라 반도체 장치의 집적도를 향상시키고, 동작 속도 및 수율을 향상시키는 방향으로 제조기술이 발전되고 있다. 이에 따라 트랜지스터가 갖는 집적도, 저항, 전류 구동 능력 등을 확대하기 위해 수직 채널을 갖는 트랜지스터가 제안되었다.As the design rules of semiconductor devices are decreasing, manufacturing technology is being developed to improve the integration of semiconductor devices and improve operation speed and yield. Accordingly, a transistor with a vertical channel was proposed to expand the transistor's integration, resistance, and current driving ability.
본 발명 개념의 실시예들은 전기적 특성 및 신뢰성이 향상된 반도체 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Embodiments of the present invention aim to provide a semiconductor device with improved electrical characteristics and reliability.
일부 실시예들에 따른 반도체 장치는 제1 방향으로 연장되는 비트라인; 상기 비트라인 상의 채널막; 및 상기 채널막 상의 게이트 구조체를 포함하고, 상기 게이트 구조체는: 상기 채널막 상의 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상의 제1 워드라인 및 제2 워드라인; 및 상기 제1 워드라인 및 제2 워드라인 상의 게이트 캐핑막을 포함하고, 상기 채널막은: 상기 비트라인과 접하는 하부 채널부; 및 상기 게이트 구조체를 사이에 두고 서로 이격되는 제1 상부 채널부 및 제2 상부 채널부를 포함하고, 상기 제1 상부 채널부 및 상기 제2 상부 채널부는 상기 하부 채널부에 대해 경사질 수 있다.A semiconductor device according to some embodiments includes a bit line extending in a first direction; a channel film on the bit line; and a gate structure on the channel film, wherein the gate structure includes: a gate insulating film on the channel film; a first word line and a second word line on the gate insulating layer; and a gate capping layer on the first word line and the second word line, wherein the channel layer includes: a lower channel portion in contact with the bit line; and a first upper channel portion and a second upper channel portion spaced apart from each other with the gate structure therebetween, and the first upper channel portion and the second upper channel portion may be inclined with respect to the lower channel portion.
일부 실시예들에 따른 반도체 장치는 제1 방향으로 연장되는 비트라인; 상기 비트라인 상의 채널막; 상기 채널막 상의 게이트 구조체; 상기 채널막에 연결되는 데이터 컨택; 상기 데이터 컨택 상의 랜딩 패드; 및 상기 랜딩 패드에 연결되는 데이터 저장패턴을 포함하고, 상기 게이트 구조체는: 상기 채널막과 접하는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상의 제1 워드라인 및 제2 워드라인; 상기 제1 워드라인 및 제2 워드라인 상의 게이트 캐핑막; 및 상기 게이트 캐핑막 상의 몰딩막을 포함하고, 상기 데이터 컨택은 상기 제1 워드라인을 향해 돌출하는 돌출부를 포함하고, 상기 데이터 컨택의 상기 돌출부의 상기 제1 방향으로의 폭은 레벨이 낮아질수록 커질 수 있다.A semiconductor device according to some embodiments includes a bit line extending in a first direction; a channel film on the bit line; A gate structure on the channel film; a data contact connected to the channel membrane; a landing pad on the data contact; and a data storage pattern connected to the landing pad, wherein the gate structure includes: a gate insulating layer in contact with the channel layer; a first word line and a second word line on the gate insulating layer; a gate capping layer on the first and second word lines; and a molding layer on the gate capping layer, wherein the data contact includes a protrusion protruding toward the first word line, and the width of the protrusion of the data contact in the first direction may increase as the level decreases. there is.
본 발명 개념의 실시예들에 따른 반도체 장치는 채널막의 일부 및 게이트 절연막의 일부가 경사짐에 따라, 채널막 및 게이트 절연막 상에 형성되는 워드라인의 폭이 증가할 수 있다. 이에 따라, 워드라인의 저항이 감소하여, 반도체 장치의 전기적 특성이 향상될 수 있다.In semiconductor devices according to embodiments of the present invention, as part of the channel film and part of the gate insulating film are inclined, the width of the word line formed on the channel film and the gate insulating film may increase. Accordingly, the resistance of the word line is reduced, and the electrical characteristics of the semiconductor device can be improved.
본 발명 개념의 실시예들에 따른 반도체 장치는 채널막의 일부 및 게이트 절연막의 일부가 경사짐에 따라, 데이터 컨택 형성시 절연막이 더 식각되어, 형성되는 데이터 컨택의 폭이 증가할 수 있다. 이에 따라, 반도체 장치의 전기적 특성이 향상될 수 있다.In semiconductor devices according to embodiments of the present invention, as a portion of the channel layer and a portion of the gate insulating layer are inclined, the insulating layer may be further etched when forming a data contact, thereby increasing the width of the formed data contact. Accordingly, the electrical characteristics of the semiconductor device can be improved.
도 1은 일부 실시예들에 따른 반도체 장치의 블록도이다.
도 2 및 도 3은 일부 실시예들에 따른 반도체 장치를 간략히 나타내는 사시도들이다.
도 4는 일부 실시예들에 따른 반도체 장치의 평면도이다.
도 5는 도 4의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 4의 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 7은 도 5의 E 영역의 확대도이다.
도 8은 일부 실시예들에 따른 반도체 장치의 단면도이다.
도 9는 일부 실시예들에 따른 반도체 장치의 단면도이다.
도 10a, 10b, 10c, 10d 및 10e는 일부 실시예들에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.1 is a block diagram of a semiconductor device according to some embodiments.
2 and 3 are schematic perspective views of semiconductor devices according to some embodiments.
4 is a plan view of a semiconductor device according to some embodiments.
Figure 5 is a cross-sectional view taken along line A-A' in Figure 4.
Figure 6 is a cross-sectional view taken along line B-B' in Figure 4.
Figure 7 is an enlarged view of area E in Figure 5.
8 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to some embodiments.
9 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to some embodiments.
10A, 10B, 10C, 10D, and 10E are diagrams for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to some embodiments.
이하에서, 도면들을 참조하여 본 발명 개념의 실시예들에 따른 반도체 장치 및 이의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 일부 실시예들에 따른 반도체 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a semiconductor device according to some embodiments.
도 1을 참조하면, 반도체 장치는 메모리 셀 어레이(1), 로우 디코더(2), 센스 앰프(3), 컬럼 디코더(4), 및 제어 로직(5)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the semiconductor device may include a
메모리 셀 어레이(1)는 2차원적으로 또는 3차원적으로 배열되는 복수의 메모리 셀들(MC)을 포함할 수 있다. 메모리 셀들(MC) 각각은 서로 교차하는 워드라인(WL)과 비트라인(BL) 사이에 연결될 수 있다. The
각각의 메모리 셀들(MC)은 선택 소자(TR) 및 데이터 저장 소자(DS)를 포함할 수 있다. 선택 소자(TR)와 데이터 저장 소자(DS)는 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 선택 소자(TR)는 워드라인(WL) 및 비트라인(BL) 모두와 연결될 수 있다. 다시 말하면, 선택 소자(TR)는 워드라인(WL) 및 비트라인(BL)이 서로 교차하는 지점에 제공될 수 있다. Each memory cell MC may include a selection element TR and a data storage element DS. The selection device (TR) and the data storage device (DS) may be electrically connected to each other. The selection device (TR) may be connected to both the word line (WL) and the bit line (BL). In other words, the selection element TR may be provided at a point where the word line WL and the bit line BL intersect each other.
선택 소자(TR)는 전계효과 트랜지스터를 포함할 수 있다. 데이터 저장 소자(DS)는 캐패시터(capacitor), 자기터널접합(Magnetic Tunnel Junction) 패턴 또는 가변 저항체(variable resistor)를 포함할 수 있다. 일 예로, 선택 소자(TR)인 트랜지스터의 게이트 단자는 워드라인(WL)에 연결되고, 트랜지스터의 소스/드레인 단자들은 각각 비트라인(BL)과 데이터 저장 소자(DS)에 연결될 수 있다. The selection device (TR) may include a field effect transistor. The data storage device (DS) may include a capacitor, a magnetic tunnel junction pattern, or a variable resistor. For example, the gate terminal of the transistor that is the selection element (TR) may be connected to the word line (WL), and the source/drain terminals of the transistor may be connected to the bit line (BL) and the data storage element (DS), respectively.
로우 디코더(2)는 외부에서 입력된 어드레스를 디코딩하여, 메모리 셀 어레이(1)의 워드라인들(WL) 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 로우 디코더(2)에서 디코딩된 어드레스는 로우 드라이버(미도시)로 제공될 수 있으며, 로우 드라이버는 제어 회로들의 제어에 응답하여 소정의 전압을 선택된 워드라인(WL) 및 비선택된 워드라인들(WL)로 각각 제공할 수 있다. The
센스 앰프(3)는 컬럼 디코더(4)로부터 디코딩된 어드레스에 따라 선택된 비트라인(BL)과 기준 비트라인 사이의 전압 차이를 감지 및 증폭하여 출력할 수 있다. The
컬럼 디코더(4)는 센스 앰프(3)와 외부 장치(예를 들면, 메모리 컨트롤러) 사이에 데이터 전송 경로를 제공할 수 있다. 컬럼 디코더(4)는 외부에서 입력된 어드레스를 디코딩하여, 비트라인들(BL) 중 어느 하나를 선택할 수 있다.The
제어 로직(5)은 메모리 셀 어레이(1)로 데이터를 기입(write) 또는 독출(read)하는 동작을 제어하는 제어신호를 생성할 수 있다. The
도 2 및 도 3은 일부 실시예들에 따른 반도체 장치를 간략히 나타내는 사시도들이다.2 and 3 are schematic perspective views of semiconductor devices according to some embodiments.
도 2 및 3을 참조하면, 반도체 장치는 주변 회로 구조체(PS), 및 주변 회로 구조체(PS)와 연결되는 셀 어레이 구조체(CS)를 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 2 and 3 , the semiconductor device may include a peripheral circuit structure (PS) and a cell array structure (CS) connected to the peripheral circuit structure (PS).
주변 회로 구조체(PS)는 기판(SUB) 상에 형성된 코어 및 주변 회로들을 포함할 수 있다. 코어 및 주변 회로들은 도 1을 참조하여 설명된 로우 및 칼럼 디코더들(2, 4), 센스 앰프(3) 및 제어 로직들(5)을 포함할 수 있다. The peripheral circuit structure PS may include a core and peripheral circuits formed on the substrate SUB. Core and peripheral circuits may include row and
셀 어레이 구조체(CS)는 2차원 또는 3차원적으로 배열된 메모리 셀들(도 1의 MC)을 포함하는 메모리 셀 어레이(도 1의 1)를 포함할 수 있다. 메모리 셀들(도 1의 MC) 각각은, 앞서 설명한 바와 같이, 선택 소자(TR) 및 데이터 저장 소자(DS)를 포함할 수 있다. The cell array structure CS may include a memory cell array (1 in FIG. 1) including memory cells (MC in FIG. 1) arranged two-dimensionally or three-dimensionally. As described above, each of the memory cells (MC in FIG. 1) may include a selection element (TR) and a data storage element (DS).
일부 실시예들에 있어서, 메모리 셀들(도 1의 MC) 각각의 선택 소자(TR)는 수직 채널 트랜지스터(vertical channel transistor, VCT)를 포함할 수 있다. 수직 채널 트랜지스터는, 그의 길이 방향(lengthwise direction)이 기판(SUB)의 상면에 수직한 방향인 채널을 포함할 수 있다. 메모리 셀들(도 1의 MC) 각각의 데이터 저장 소자(DS)는 캐패시터를 포함할 수 있다.In some embodiments, the selection element TR of each memory cell (MC in FIG. 1) may include a vertical channel transistor (VCT). The vertical channel transistor may include a channel whose lengthwise direction is perpendicular to the top surface of the substrate SUB. The data storage element DS of each memory cell (MC in FIG. 1) may include a capacitor.
도 2에 따른 실시예에 있어서, 주변 회로 구조체(PS)는 기판(SUB) 상에 제공될 수 있으며, 셀 어레이 구조체(CS)는 주변 회로 구조체(PS) 상에 제공될 수 있다.In the embodiment according to FIG. 2, the peripheral circuit structure PS may be provided on the substrate SUB, and the cell array structure CS may be provided on the peripheral circuit structure PS.
도 3에 따른 실시예에 있어서, 주변 회로 구조체(PS)는 제1 기판(SUB1) 상에 제공될 수 있으며, 셀 어레이 구조체(CS)는 제2 기판(SUB2) 상에 제공될 수 있다. 제1 기판(SUB1)과 제2 기판(SUB2)은 서로 마주볼 수 있다. In the embodiment according to FIG. 3, the peripheral circuit structure PS may be provided on the first substrate SUB1, and the cell array structure CS may be provided on the second substrate SUB2. The first substrate SUB1 and the second substrate SUB2 may face each other.
주변 회로 구조체(PS)의 최상부에 제1 금속 패드들(LMP)이 제공될 수 있다. 제1 금속 패드들(LMP)은 코어 및 주변 회로들(도 1의 2, 3, 4, 5)과 전기적으로 연결될 수 있다. First metal pads LMP may be provided at the top of the peripheral circuit structure PS. The first metal pads LMP may be electrically connected to the core and peripheral circuits (2, 3, 4, and 5 in FIG. 1).
셀 어레이 구조체(CS)의 최하부에 제2 금속 패드들(UMP)이 제공될 수 있다. 제2 금속 패드들(UMP)은 메모리 셀 어레이(도 1의 1)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 금속 패드들(UMP)은 주변 회로 구조체(PS)의 제1 금속 패드들(LMP)과 직접 접촉 및 본딩될 수 있다.Second metal pads UMP may be provided at the bottom of the cell array structure CS. The second metal pads UMP may be electrically connected to the memory cell array (1 in FIG. 1). The second metal pads UMP may directly contact and bond to the first metal pads LMP of the peripheral circuit structure PS.
도 4는 일부 실시예들에 따른 반도체 장치의 평면도이다. 도 5는 도 4의 A-A'선에 따른 단면도이다. 도 6은 도 4의 B-B'선에 따른 단면도이다. 도 7은 도 5의 E 영역의 확대도이다.4 is a plan view of a semiconductor device according to some embodiments. Figure 5 is a cross-sectional view taken along line A-A' in Figure 4. Figure 6 is a cross-sectional view taken along line B-B' in Figure 4. Figure 7 is an enlarged view of area E in Figure 5.
도 4 내지 7을 참조하면, 기판(SUB) 상에 제1 하부 절연막(LIL1)이 제공될 수 있다. 기판(SUB)은 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)에 의해 정의되는 평면을 따라 확장하는 플레이트의 형태를 가질 수 있다. 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)은 서로 교차할 수 있다. 일 예로, 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)은 서로 직교하는 수평 방향들일 수 있다. 제1 하부 절연막(LIL1)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 하부 절연막(LIL1)은 산화물을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 4 to 7 , a first lower insulating layer LIL1 may be provided on the substrate SUB. The substrate SUB may have the shape of a plate extending along a plane defined by the first direction D1 and the second direction D2. The first direction D1 and the second direction D2 may intersect each other. For example, the first direction D1 and the second direction D2 may be horizontal directions orthogonal to each other. The first lower insulating layer LIL1 may include an insulating material. As an example, the first lower insulating layer LIL1 may include oxide.
일부 실시예들에 있어서, 기판(SUB)과 제1 하부 절연막(LIL1) 사이에 도 2를 참조하여 설명한 주변 회로 구조체(PS)가 제공될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 기판(SUB)과 제1 하부 절연막(LIL1) 사이에 로직 소자와 같은 집적 회로가 제공될 수 있다. In some embodiments, the peripheral circuit structure PS described with reference to FIG. 2 may be provided between the substrate SUB and the first lower insulating layer LIL1. In some embodiments, an integrated circuit such as a logic element may be provided between the substrate SUB and the first lower insulating layer LIL1.
제1 하부 절연막(LIL1) 상에 제2 하부 절연막(LIL2)이 제공될 수 있다. 제2 하부 절연막(LIL2)은 제1 하부 절연막(LIL1) 상에 제3 방향(D3)으로 적층될 수 있다. 제3 방향(D3)은 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)과 교차할 수 있다. 일 예로, 제3 방향(D3)은 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)과 직교하는 수직 방향일 수 있다.A second lower insulating layer LIL2 may be provided on the first lower insulating layer LIL1. The second lower insulating layer LIL2 may be stacked on the first lower insulating layer LIL1 in the third direction D3. The third direction D3 may intersect the first direction D1 and the second direction D2. For example, the third direction D3 may be a vertical direction orthogonal to the first direction D1 and the second direction D2.
제2 하부 절연막(LIL2) 내에 복수 개의 비트라인들(BL)이 제공될 수 있다. 비트라인들(BL)은 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 비트라인들(BL)은 제2 방향(D2)을 따라 배열될 수 있다. 비트라인들(BL)은 제2 방향(D2)으로 서로 이격될 수 있다.A plurality of bit lines BL may be provided in the second lower insulating layer LIL2. The bit lines BL may extend in the first direction D1. The bit lines BL may be arranged along the second direction D2. The bit lines BL may be spaced apart from each other in the second direction D2.
비트라인들(BL)은 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 비트라인들(BL)은 도핑된 반도체 물질(예를 들어, 도핑된 실리콘, 도핑된 게르마늄 등), 도전성 금속질화물(예를 들어, 질화티타늄, 질화탄탈륨 등), 금속(예를 들어, 텅스텐, 티타늄, 탄탈륨 등), 및 금속-반도체 화합물(예를 들어, 텅스텐 실리사이드, 코발트 실리사이드, 티타늄 실리사이드 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 비트라인(BL)은 단일 도전막 또는 다중 도전막일 수 있다. 제2 하부 절연막(LIL2)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 제2 하부 절연막(LIL2)은 질화물을 포함할 수 있다.The bit lines BL may include a conductive material. For example, the bit lines BL may be made of a doped semiconductor material (e.g., doped silicon, doped germanium, etc.), a conductive metal nitride (e.g., titanium nitride, tantalum nitride, etc.), or a metal (e.g., For example, tungsten, titanium, tantalum, etc.), and a metal-semiconductor compound (e.g., tungsten silicide, cobalt silicide, titanium silicide, etc.). The bit line BL may be a single conductive layer or multiple conductive layers. The second lower insulating layer LIL2 may include an insulating material. As an example, the second lower insulating layer LIL2 may include nitride.
비트라인들(BL) 및 제2 하부 절연막(LIL2) 상에 채널막들(ACP)이 제공될 수 있다. 하나의 비트라인(BL)에 복수개의 채널막들(ACP)이 접할 수 있다. 하나의 비트라인(BL) 상에 제공되는 채널막들(ACP)은 제1 방향(D1)을 따라 배열될 수 있다. Channel layers (ACP) may be provided on the bit lines (BL) and the second lower insulating layer (LIL2). A plurality of channel films (ACP) may be in contact with one bit line (BL). Channel films ACP provided on one bit line BL may be arranged along the first direction D1.
채널막(ACP)은 하부 채널부(DA), 제1 상부 채널부(UA1) 및 제2 상부 채널부(UA2)를 포함할 수 있다. 하부 채널부(DA)는 비트라인(BL)의 상면 상에 제공될 수 있다. 하부 채널부(DA)는 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다 제1 상부 채널부(UA1) 및 제2 상부 채널부(UA2)는 하부 채널부(DA) 상에 제공될 수 있다. 제1 상부 채널부(UA1) 및 제2 상부 채널부(UA2)는 하부 채널부(DA)에 연결될 수 있다. 제1 상부 채널부(UA1) 및 제2 상부 채널부(UA2)는 제1 방향(D1)으로 서로 이격될 수 있다. 제1 상부 채널부(UA1)는 제4 방향(D4)으로 연장될 수 있다. 제4 방향(D4)은 제1 방향(D1), 제2 방향(D2) 및 제3 방향(D3)과 교차할 수 있다. 일 예로, 제4 방향(D4)은 제1 방향(D1) 및 제3 방향(D3)과 교차하고, 제2 방향(D2)에 직교하는 수평 방향일 수 있다. 제2 상부 채널부(UA2)는 제5 방향(D5)으로 연장될 수 있다. 제5 방향(D5)은 제1 방향(D1), 제3 방향(D3) 및 제4 방향(D4)과 교차할 수 있다. 일 예로, 제5 방향(D5)은 제1 방향(D1), 제3 방향(D3) 및 제4 방향(D4)과 교차하고, 제2 방향(D2)에 직교하는 수평 방향일 수 있다.The channel film (ACP) may include a lower channel portion (DA), a first upper channel portion (UA1), and a second upper channel portion (UA2). The lower channel portion DA may be provided on the upper surface of the bit line BL. The lower channel portion DA may extend in the first direction D1. The first upper channel portion UA1 and the second upper channel portion UA2 may be provided on the lower channel portion DA. The first upper channel part UA1 and the second upper channel part UA2 may be connected to the lower channel part DA. The first upper channel portion UA1 and the second upper channel portion UA2 may be spaced apart from each other in the first direction D1. The first upper channel portion UA1 may extend in the fourth direction D4. The fourth direction D4 may intersect the first direction D1, the second direction D2, and the third direction D3. For example, the fourth direction D4 may be a horizontal direction that intersects the first direction D1 and the third direction D3 and is perpendicular to the second direction D2. The second upper channel portion UA2 may extend in the fifth direction D5. The fifth direction D5 may intersect the first direction D1, the third direction D3, and the fourth direction D4. As an example, the fifth direction D5 may be a horizontal direction that intersects the first direction D1, the third direction D3, and the fourth direction D4, and is perpendicular to the second direction D2.
채널막(ACP)은 반도체 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 채널막(ACP)은 산화물 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 산화물 반도체는 InGaZnO, InGaSiO, InSnZnO, InZnO, ZnO, ZnSnO, ZnON, ZrZnSnO, SnO, HfInZnO, GaZnSnO, AlZnSnO, YbGaZnO 및 InGaO 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 채널막(ACP)은 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)를 포함할 수 있다. 채널막(ACP)은 상기 산화물 반도체의 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있다. 채널막(ACP)은 비정질, 결정질, 또는 다결정의 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 채널막(ACP)은 실리콘의 밴드갭 에너지보다 더 큰 밴드갭 에너지를 가질 수 있다. 예를 들어, 채널막(ACP)은 약 1.5 eV 내지 5.6 eV의 밴드갭 에너지를 가질 수 있다. 예를 들어, 채널막(ACP)은 약 2.0 eV 내지 4.0 eV의 밴드갭 에너지를 가질 때 최적의 채널 성능을 가질 수 있다. 예를 들어, 채널막(ACP)은 다결정 또는 비정질일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예시적인 실시예들에서, 채널막(ACP)은 2차원 반도체 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어, 상기 2차원 반도체 물질은 그래핀(graphene), 탄소 나노튜브(carbon nanotube) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. The channel film (ACP) may include a semiconductor material. As an example, the channel film (ACP) may include an oxide semiconductor material. The oxide semiconductor may include at least one of InGaZnO, InGaSiO, InSnZnO, InZnO, ZnO, ZnSnO, ZnON, ZrZnSnO, SnO, HfInZnO, GaZnSnO, AlZnSnO, YbGaZnO, and InGaO, but is not limited thereto. As an example, the channel film (ACP) may include Indium Gallium Zinc Oxide (IGZO). The channel film (ACP) may include a single layer or multiple layers of the oxide semiconductor. The channel film (ACP) may include an amorphous, crystalline, or polycrystalline oxide semiconductor. In some embodiments, the channel film (ACP) may have a band gap energy greater than that of silicon. For example, the channel film (ACP) may have a band gap energy of about 1.5 eV to 5.6 eV. For example, the channel film (ACP) may have optimal channel performance when it has a bandgap energy of about 2.0 eV to 4.0 eV. For example, the channel film (ACP) may be polycrystalline or amorphous, but is not limited thereto. In exemplary embodiments, the channel film (ACP) may include a two-dimensional semiconductor material, for example, the two-dimensional semiconductor material may be graphene, carbon nanotube, or a combination thereof. may include.
게이트 구조체들(GST)이 제공될 수 있다. 게이트 구조체(GST)는 채널막(ACP) 상에 제공될 수 있다. 게이트 구조체들(GST)은 제2 방향(D2)으로 연장할 수 있다. 게이트 구조체들(GST)은 제1 방향(D1)으로 배열될 수 있다. 게이트 구조체들(GST)은 제1 방향(D1)으로 서로 이격되게 배치될 수 있다. Gate structures (GST) may be provided. The gate structure (GST) may be provided on the channel film (ACP). The gate structures GST may extend in the second direction D2. The gate structures GST may be arranged in the first direction D1. The gate structures GST may be arranged to be spaced apart from each other in the first direction D1.
게이트 구조체(GST)는 게이트 절연막(GO), 제1 워드라인(WL1), 제2 워드라인(WL2), 게이트 캐핑막(GP) 및 몰딩막(MD)을 포함할 수 있다. 하나의 게이트 구조체(GST)가 포함하는 게이트 절연막(GO), 제1 워드라인(WL1), 제2 워드라인(WL2), 게이트 캐핑막(GP) 및 몰딩막(MD)은 채널막(ACP)의 제1 상부 채널부(UA1) 및 제2 상부 채널부(UA2) 사이에 제공될 수 있다. The gate structure (GST) may include a gate insulating layer (GO), a first word line (WL1), a second word line (WL2), a gate capping layer (GP), and a molding layer (MD). The gate insulating layer (GO), first word line (WL1), second word line (WL2), gate capping layer (GP), and molding layer (MD) included in one gate structure (GST) are channel layer (ACP). It may be provided between the first upper channel part (UA1) and the second upper channel part (UA2).
게이트 절연막(GO)은 채널막(ACP)에 접할 수 있다. 게이트 절연막(GO)은 수평부(DO), 제1 연장부(UO1) 및 제2 연장부(UO2)를 포함할 수 있다. 수평부(DO)는 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 수평부(DO)는 채널막(ACP)의 하부 채널부(DA)의 상면에 접할 수 있다. 제1 연장부(UO1) 및 제2 연장부(UO2)는 수평부(DO) 상에 제공될 수 있다. 제1 연장부(UO1) 및 제2 연장부(UO2)는 수평부(DO)에 연결될 수 있다. 제1 연장부(UO1) 및 제2 연장부(UO2)는 제1 방향(D1)으로 서로 이격될 수 있다. 제1 연장부(UO1)는 제4 방향(D4)으로 연장될 수 있다. 제1 연장부(UO1)의 외측벽(UO1_OS)은 채널막(ACP)의 제1 상부 채널부(UA1)에 접할 수 있다. 제2 연장부(UO2)는 제5 방향(D5)으로 연장될 수 있다. 제2 연장부(UO2)의 외측벽(UO2_OS)은 채널막(ACP)의 제2 상부 채널부(UA2)에 접할 수 있다.The gate insulating layer (GO) may be in contact with the channel layer (ACP). The gate insulating layer GO may include a horizontal portion DO, a first extension portion UO1, and a second extension portion UO2. The horizontal portion DO may extend in the first direction D1. The horizontal portion DO may be in contact with the upper surface of the lower channel portion DA of the channel film ACP. The first extension part UO1 and the second extension part UO2 may be provided on the horizontal part DO. The first extension part UO1 and the second extension part UO2 may be connected to the horizontal part DO. The first extension part UO1 and the second extension part UO2 may be spaced apart from each other in the first direction D1. The first extension UO1 may extend in the fourth direction D4. The outer wall (UO1_OS) of the first extension part (UO1) may be in contact with the first upper channel part (UA1) of the channel film (ACP). The second extension UO2 may extend in the fifth direction D5. The outer wall (UO2_OS) of the second extension part (UO2) may be in contact with the second upper channel part (UA2) of the channel film (ACP).
게이트 절연막(GO)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 게이트 절연막(GO)은 산화물을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 게이트 절연막(GO)은 실리콘 산화물, 실리콘 산화질화물 및 실리콘 산화물보다 높은 유전 상수를 가지는 고유전물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 고유전물은 금속 산화물 또는 금속 산화질화물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 게이트 절연막(GO)으로서 사용 가능한 고유전물은 HfO2, HfSiO, HfSiON, HfTaO, HfTiO, HfZrO, ZrO2 및 Al2O3 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The gate insulating film (GO) may include an insulating material. As an example, the gate insulating layer GO may include oxide. In some embodiments, the gate insulating layer GO may include at least one of silicon oxide, silicon oxynitride, and a high dielectric material having a higher dielectric constant than silicon oxide. The high dielectric material may include metal oxide or metal oxynitride. For example, the high dielectric material that can be used as the gate insulating film (GO) may include at least one of HfO 2 , HfSiO, HfSiON, HfTaO, HfTiO, HfZrO, ZrO 2 and Al 2 O 3 , but is not limited thereto.
제1 워드라인(WL1) 및 제2 워드라인(WL2)은 게이트 절연막(GO) 상에 제공될 수 있다. 제1 워드라인(WL1) 및 제2 워드라인(WL2)의 하면들은 게이트 절연막(GO)의 수평부(DO)의 상면에 접할 수 있다. 제1 워드라인(WL1) 및 제2 워드라인(WL2)은 제1 방향(D1)으로 서로 이격될 수 있다. 제1 워드라인(WL1) 및 제2 워드라인(WL2)은 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 제1 워드라인(WL1)의 내측벽 및 제2 워드라인(WL2)의 내측벽은 서로 마주 볼 수 있다. 제1 워드라인(WL1) 및 제2 워드라인(WL2)의 서로 인접하는 측벽들이 제1 워드라인(WL1) 및 제2 워드라인(WL2)의 내측벽들일 수 있다. 제1 워드라인(WL1)의 외측벽은 제1 워드라인(WL1)의 내측벽에 반대될 수 있다. 제2 워드라인(WL2)의 외측벽은 제2 워드라인(WL2)의 내측벽에 반대될 수 있다. 제1 워드라인(WL1)은 내측벽 및 외측벽, 및 제2 워드라인(WL2)의 내측벽 및 외측벽은 제2 방향(D2)으로 연장할 수 있다. 제1 워드라인(WL1)의 외측벽은 게이트 절연막(GO)의 제1 연장부(UO1)의 내측벽(UO1_IS)에 접할 수 있다. 제2 워드라인(WL2)의 외측벽은 게이트 절연막(GO)의 제2 연장부(UO2)의 내측벽(UO2_IS)에 접할 수 있다. 제1 워드라인(WL1) 및 제2 워드라인(WL2)은 제1 방향(D1)으로 서로 이격될 수 있다. 제1 워드라인(WL1) 및 제2 워드라인(WL2)은 제2 방향(D2)으로 연장할 수 있다.The first word line (WL1) and the second word line (WL2) may be provided on the gate insulating layer (GO). The lower surfaces of the first word line WL1 and the second word line WL2 may contact the upper surface of the horizontal portion DO of the gate insulating layer GO. The first word line WL1 and the second word line WL2 may be spaced apart from each other in the first direction D1. The first word line WL1 and the second word line WL2 may extend in the second direction D2. The inner wall of the first word line WL1 and the inner wall of the second word line WL2 may face each other. Adjacent sidewalls of the first word line WL1 and the second word line WL2 may be inner sidewalls of the first word line WL1 and the second word line WL2. The outer wall of the first word line WL1 may be opposed to the inner wall of the first word line WL1. The outer wall of the second word line WL2 may be opposed to the inner wall of the second word line WL2. The inner and outer walls of the first word line WL1 may extend in the second direction D2, and the inner and outer walls of the second word line WL2 may extend in the second direction D2. The outer wall of the first word line WL1 may contact the inner wall UO1_IS of the first extension UO1 of the gate insulating layer GO. The outer wall of the second word line WL2 may contact the inner wall UO2_IS of the second extension UO2 of the gate insulating layer GO. The first word line WL1 and the second word line WL2 may be spaced apart from each other in the first direction D1. The first word line WL1 and the second word line WL2 may extend in the second direction D2.
제1 워드라인(WL1)의 외측벽은 제1 워드라인(WL1)의 하면에 대해 경사질 수 있다. 제2 워드라인(WL2)의 외측벽은 제2 워드라인(WL2)의 하면에 대해 경사질 수 있다. 일 예로, 제1 워드라인(WL1)의 외측벽과 하면 사이의 각도, 및 제2 워드라인(WL2)의 외측벽과 하면 사이의 각도는 90도 보다 크고, 180도 보다 작을 수 있다. 제1 워드라인(WL1)의 외측벽 및 제2 워드라인(WL2)의 외측벽 사이의 거리는 레벨이 높아질수록 커질 수 있다. 제1 워드라인(WL1)의 제1 방향(D1)으로의 폭 및 제2 워드라인(WL2)의 제1 방향(D1)으로의 폭은 레벨이 낮아질수록 작아질 수 있다.The outer wall of the first word line WL1 may be inclined with respect to the lower surface of the first word line WL1. The outer wall of the second word line WL2 may be inclined with respect to the lower surface of the second word line WL2. For example, the angle between the outer wall and the lower surface of the first word line WL1 and the angle between the outer wall and the lower surface of the second word line WL2 may be greater than 90 degrees and less than 180 degrees. The distance between the outer wall of the first word line WL1 and the outer wall of the second word line WL2 may increase as the level increases. The width of the first word line WL1 in the first direction D1 and the width of the second word line WL2 in the first direction D1 may decrease as the level decreases.
제1 워드라인(WL1) 및 제2 워드라인(WL2)은 도전 물질을 포함할 수 있다. 제1 워드라인(WL1) 및 제2 워드라인(WL2)은 예를 들어, 도핑된 폴리실리콘, 금속(예를 들어, Al, Cu, Ti, Ta, Ru, W, Mo, Pt, Ni, Co), 도전성 금속 질화물(예를 들어, TiN, TaN, WN, NbN, TiAlN, TiSiN, TaSiN, RuTiN), 도전성 금속 실리사이드 또는 도전성 금속 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 워드라인(WL1) 및 제2 워드라인(WL2)은 전술한 물질들의 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있다. 일부 실시예들 있어서, 제1 워드라인(WL1) 및 제2 워드라인(WL2)은 2차원 반도체 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어, 상기 2차원 반도체 물질은 그래핀(graphene), 탄소 나노튜브(carbon nanotube) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The first word line (WL1) and the second word line (WL2) may include a conductive material. The first word line (WL1) and the second word line (WL2) are, for example, doped polysilicon, metal (e.g., Al, Cu, Ti, Ta, Ru, W, Mo, Pt, Ni, Co ), conductive metal nitride (e.g., TiN, TaN, WN, NbN, TiAlN, TiSiN, TaSiN, RuTiN), conductive metal silicide, or conductive metal oxide, but is not limited thereto. The first word line WL1 and the second word line WL2 may include a single layer or multiple layers of the above-described materials. In some embodiments, the first word line (WL1) and the second word line (WL2) may include a two-dimensional semiconductor material. For example, the two-dimensional semiconductor material may be graphene or carbon nanomaterial. It may include a tube (carbon nanotube) or a combination thereof.
게이트 절연막(GO), 제1 워드라인(WL1) 및 제2 워드라인(WL2) 상에 게이트 캐핑막(GP)이 제공될 수 있다. 게이트 캐핑막(GP)은 게이트 절연막(GO), 제1 워드라인(WL1) 및 제2 워드라인(WL2)을 컨포멀하게 덮을 수 있다. 게이트 캐핑막(GP)은 제1 워드라인(WL1)의 내측벽 및 상면, 및 제2 워드라인(WL2)의 내측벽 및 상면에 접할 수 있다. 게이트 캐핑막(GP)은 게이트 절연막(GO)의 수평부(DO)의 상면, 제1 연장부(UO1)의 내측벽(UO1_IS) 및 제2 연장부(UO2)의 내측벽(UO2_IS)에 접할 수 있다. 게이트 캐핑막(GP)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 게이트 캐핑막(GP)은 질화물을 포함할 수 있다.A gate capping layer (GP) may be provided on the gate insulating layer (GO), the first word line (WL1), and the second word line (WL2). The gate capping layer GP may conformally cover the gate insulating layer GO, the first word line WL1, and the second word line WL2. The gate capping layer GP may contact the inner wall and top surface of the first word line WL1 and the inner wall and top surface of the second word line WL2. The gate capping film GP is in contact with the upper surface of the horizontal part DO of the gate insulating film GO, the inner wall UO1_IS of the first extension part UO1, and the inner wall UO2_IS of the second extension part UO2. You can. The gate capping layer (GP) may include an insulating material. As an example, the gate capping film (GP) may include nitride.
게이트 캐핑막(GP) 상에 몰딩막(MD)이 포함될 수 있다. 몰딩막(MD)은 게이트 캐핑막(GP)에 접할 수 있다. 몰딩막(MD)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 몰딩막(MD)은 산화물을 포함할 수 있다.A molding layer (MD) may be included on the gate capping layer (GP). The molding film (MD) may be in contact with the gate capping film (GP). The molding film (MD) may include an insulating material. As an example, the molding film MD may include oxide.
제1 절연막들(ILD1) 및 제2 절연막들(ILD2)이 제공될 수 있다. 제1 절연막(ILD1) 및 제2 절연막(ILD2)은 서로 인접하는 게이트 구조체들(GST) 사이에 제공될 수 있다. 제1 절연막(ILD1)은 서로 인접하는 채널막들(ACP)에 접할 수 있다. 제1 절연막(ILD1) 및 제2 절연막(ILD2)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 절연막(ILD1)은 산화물을 포함할 수 있고, 제2 절연막(ILD2)은 질화물을 포함할 수 있다.First insulating films ILD1 and second insulating films ILD2 may be provided. The first insulating layer ILD1 and the second insulating layer ILD2 may be provided between adjacent gate structures GST. The first insulating layer ILD1 may contact adjacent channel layers ACP. The first insulating layer ILD1 and the second insulating layer ILD2 may include an insulating material. For example, the first insulating layer ILD1 may include oxide, and the second insulating layer ILD2 may include nitride.
데이터 컨택들(BC) 제공될 수 있다. 데이터 컨택(BC)은 채널막(ACP), 게이트 절연막(GO), 게이트 캐핑막(GP), 게이트 캐핑막(GP), 몰딩막(MD), 제1 절연막(ILD1) 및 제2 절연막(ILD2)에 접할 수 있다. 데이터 컨택(BC)은 채널막(ACP)의 제1 상부 채널부(UA1) 또는 제2 상부 채널부(UA2)에 연결될 수 있다. 데이터 컨택들(BC)은 제1 방향(D1) 또는 제2 방향(D2)으로 이격되어 배치되는 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.Data contacts (BC) may be provided. The data contact (BC) includes a channel layer (ACP), a gate insulating layer (GO), a gate capping layer (GP), a gate capping layer (GP), a molding layer (MD), a first insulating layer (ILD1), and a second insulating layer (ILD2). ) can be accessed. The data contact BC may be connected to the first upper channel part UA1 or the second upper channel part UA2 of the channel film ACP. The data contacts BC may be arranged in a matrix form, spaced apart in the first direction D1 or the second direction D2.
랜딩 패드들(LP)이 제공될 수 있다. 랜딩 패드(LP)는 데이터 컨택(BC) 상에 제공될 수 있다. 랜딩 패드(LP)는 게이트 절연막(GO) 및 게이트 캐핑막(GP)과 이격될 수 있다. 랜딩 패드들(LP)은 제1 방향(D1) 또는 제2 방향(D2)으로 이격되어 배치되는 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 랜딩 패드(LP)는 데이터 컨택(BC)에 의해 채널막(ACP)에 연결될 수 있다.Landing pads (LP) may be provided. A landing pad (LP) may be provided on the data contact (BC). The landing pad LP may be spaced apart from the gate insulating layer GO and the gate capping layer GP. The landing pads LP may be arranged in a matrix form, spaced apart in the first direction D1 or the second direction D2. The landing pad (LP) may be connected to the channel film (ACP) by a data contact (BC).
평면적 관점에서, 랜딩 패드들(LP)은 제1 및 제2 방향들(D1, D2)로 서로 이격될 수 있고, 매트릭스 형태, 지그재그 형태, 허니콤(honeycomb) 형태 등 다양한 형태로 배열될 수 있다. 평면적 관점에서, 상기 랜딩 패드들(LP) 각각은 원형, 타원형, 직사각형, 정사각형, 마름모형, 육각형 등 다양한 형태를 가질 수 있다.From a plan view, the landing pads LP may be spaced apart from each other in the first and second directions D1 and D2 and may be arranged in various shapes such as a matrix shape, a zigzag shape, or a honeycomb shape. . From a two-dimensional perspective, each of the landing pads LP may have various shapes, such as circular, oval, rectangular, square, diamond, or hexagonal shapes.
데이터 컨택(BC) 및 랜딩 패드(LP)는 도전 물질을 포함할 수 있다. 데이터 컨택(BC) 및 랜딩 패드(LP)는 도핑된 실리콘, Al, Cu, Ti, Ta, Ru, W, Mo, Pt, Ni, Co, TiN, TaN, WN, NbM, TiAl, TiAlN, TiSi, TiSiN, TaSi, TaSiN, RuTiN, NiSi, CoSi, IrOx, RuOx, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The data contact (BC) and landing pad (LP) may include a conductive material. Data contacts (BC) and landing pads (LP) are doped silicon, Al, Cu, Ti, Ta, Ru, W, Mo, Pt, Ni, Co, TiN, TaN, WN, NbM, TiAl, TiAlN, TiSi, It may be made of TiSiN, TaSi, TaSiN, RuTiN, NiSi, CoSi, IrOx, RuOx, or a combination thereof, but is not limited thereto.
랜딩 패드들(LP) 사이에 상부 절연막(UIL)이 제공될 수 있다. 상부 절연막(UIL)은 게이트 구조체들(GST), 데이터 컨택들(BC) 및 제2 절연막들(ILD2) 상에 제공될 수 있다. 상부 절연막(UIL)은 랜딩 패드들(LP)을 서로 이격시킬 수 있다. 상부 절연막들(UIL)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 상부 절연막들(UIL)은 산화물을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상부 절연막(UIL)은 복수 개의 절연막들을 포함하는 다중막일 수 있다.An upper insulating layer (UIL) may be provided between the landing pads LP. The upper insulating layer UIL may be provided on the gate structures GST, data contacts BC, and second insulating layers ILD2. The upper insulating layer UIL may separate the landing pads LP from each other. The upper insulating layers (UIL) may include an insulating material. As an example, the upper insulating films (UIL) may include oxide. In some embodiments, the upper insulating layer UIL may be a multilayer including a plurality of insulating layers.
데이터 저장 패턴들(DSP)이 랜딩 패드들(LP) 상에 각각 제공될 수 있다. 데이터 저장 패턴(DSP)은 데이터 컨택들(BC) 및 랜딩 패드들(LP)을 통해 채널막(ACP)에 전기적으로 연결될 수 있다. Data storage patterns (DSP) may be provided on each of the landing pads (LP). The data storage pattern (DSP) may be electrically connected to the channel film (ACP) through data contacts (BC) and landing pads (LP).
일부 실시예들에 있어서, 데이터 저장 패턴들(DSP)은 캐패시터일 수 있으며, 하부 및 상부 전극들, 및 이들 사이에 개재되는 캐패시터 유전막을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 상기 하부 전극이 랜딩 패드(LP)와 접촉할 수 있으며, 하부 전극은, 평면적 관점에서, 원형, 타원형, 직사각형, 정사각형, 마름모형, 육각형 등 다양한 형태를 가질 수 있다.In some embodiments, the data storage patterns DSP may be a capacitor and may include lower and upper electrodes, and a capacitor dielectric layer interposed between them. In this case, the lower electrode may be in contact with the landing pad LP, and the lower electrode may have various shapes, such as circular, oval, rectangular, square, diamond, or hexagonal, in plan view.
일부 실시예들에 있어서, 데이터 저장 패턴(DSP)은 전기적 펄스에 의해 두 가지 저항 상태로 스위칭될 수 있는 가변 저항 패턴일 수 있다. 예를 들어, 데이터 저장 패턴(DSP)은 전류량에 따라 결정 상태가 변화하는 상변화 물질(phase-change material), 페로브스카이트(perovskite) 화합물들, 전이 금속 산화물(transition metal oxide), 자성체 물질(magnetic materials), 강자성(ferromagnetic) 물질들 또는 반강자성(antiferromagnetic) 물질들을 포함할 수 있다.In some embodiments, the data storage pattern (DSP) may be a variable resistance pattern that can be switched between two resistance states by electrical pulses. For example, data storage patterns (DSPs) are phase-change materials whose crystal state changes depending on the amount of current, perovskite compounds, transition metal oxides, and magnetic materials. It may include magnetic materials, ferromagnetic materials, or antiferromagnetic materials.
채널막(ACP)의 제1 상부 채널부(UA1) 및 제2 상부 채널부(UA2)는 하부 채널부(DA)에 대해 경사질 수 있다. 제1 상부 채널부(UA1)의 내측벽 및 제2 상부 채널부(UA2)의 내측벽은 게이트 절연막(GO)에 접할 수 있다. 일 예로, 제1 상부 채널부(UA1)의 내측벽과 하부 채널부(DA)의 상면 사이의 각도, 및 제2 상부 채널부(UA2)의 내측벽과 하부 채널부(DA)의 상면 사이의 각도는 90도 보다 크고, 180도 보다 작을 수 있다. 제1 상부 채널부(UA1) 및 제2 상부 채널부(UA2) 사이의 거리(D)는 레벨이 높아질수록 커질 수 있다.The first upper channel portion UA1 and the second upper channel portion UA2 of the channel film ACP may be inclined with respect to the lower channel portion DA. The inner wall of the first upper channel portion UA1 and the inner wall of the second upper channel portion UA2 may be in contact with the gate insulating layer GO. For example, the angle between the inner wall of the first upper channel portion (UA1) and the upper surface of the lower channel portion (DA), and the angle between the inner wall of the second upper channel portion (UA2) and the upper surface of the lower channel portion (DA) The angle can be greater than 90 degrees and less than 180 degrees. The distance D between the first upper channel part UA1 and the second upper channel part UA2 may increase as the level increases.
제1 상부 채널부(UA1)는 상면(UA1_U) 및 측벽(UA1_T)을 포함할 수 있다. 제1 상부 채널부(UA1)의 상면(UA1_U)은 제1 방향(D1)에 평행할 수 있다. 제1 상부 채널부(UA1)의 측벽(UA1_T)은 제3 방향(D3)에 평행할 수 있다. 제1 상부 채널부(UA1)는 상면(UA1_U) 및 측벽(UA1_T)은 교차할 수 있다. 제1 상부 채널부(UA1)는 상면(UA1_U) 및 측벽(UA1_T)은 데이터 컨택(BC)에 접할 수 있다. The first upper channel portion UA1 may include a top surface UA1_U and a side wall UA1_T. The upper surface (UA1_U) of the first upper channel portion (UA1) may be parallel to the first direction (D1). The side wall UA1_T of the first upper channel portion UA1 may be parallel to the third direction D3. The top surface (UA1_U) and the side wall (UA1_T) of the first upper channel portion (UA1) may intersect. The top surface (UA1_U) and the side wall (UA1_T) of the first upper channel portion (UA1) may be in contact with the data contact (BC).
제2 상부 채널부(UA2)는 상면(UA2_U) 및 측벽(UA2_T)을 포함할 수 있다. 제2 상부 채널부(UA2)의 상면(UA2_U)은 제1 방향(D1)에 평행할 수 있다. 제2 상부 채널부(UA2)의 측벽(UA2_T)은 제3 방향(D3)에 평행할 수 있다. 제2 상부 채널부(UA2)는 상면(UA2_U) 및 측벽(UA2_T)은 교차할 수 있다. 제2 상부 채널부(UA2)는 상면(UA2_U) 및 측벽(UA2_T)은 데이터 컨택(BC)에 접할 수 있다. The second upper channel portion UA2 may include a top surface UA2_U and a side wall UA2_T. The upper surface (UA2_U) of the second upper channel portion (UA2) may be parallel to the first direction (D1). The side wall UA2_T of the second upper channel portion UA2 may be parallel to the third direction D3. The upper surface (UA2_U) and the side wall (UA2_T) of the second upper channel portion (UA2) may intersect. The upper surface (UA2_U) and the side wall (UA2_T) of the second upper channel portion (UA2) may be in contact with the data contact (BC).
게이트 절연막(GO)의 제1 연장부(UO1)는 내측벽(UO1_IS), 외측벽(UO1_OS) 및 상면(UO1_U)을 포함할 수 있다. 제1 연장부(UO1)의 내측벽(UO1_IS)은 제1 워드라인(WL1)의 외측벽에 접할 수 있다. 제1 연장부(UO1)의 외측벽(UO1_OS)은 채널막(ACP)의 제1 상부 채널부(UA1) 및 데이터 컨택(BC)에 접할 수 있다. 제1 연장부(UO1)의 상면(UO1_U)은 제1 연장부(UO1)의 내측벽(UO1_IS) 및 외측벽(UO1_OS)을 연결할 수 있다. 제1 연장부(UO1)의 상면(UO1_U)은 데이터 컨택(BC)에 접할 수 있다.The first extension UO1 of the gate insulating layer GO may include an inner wall UO1_IS, an outer wall UO1_OS, and a top surface UO1_U. The inner wall UO1_IS of the first extension UO1 may contact the outer wall of the first word line WL1. The outer wall (UO1_OS) of the first extension part (UO1) may contact the first upper channel part (UA1) and the data contact (BC) of the channel film (ACP). The upper surface (UO1_U) of the first extension part (UO1) may connect the inner wall (UO1_IS) and the outer wall (UO1_OS) of the first extension part (UO1). The upper surface (UO1_U) of the first extension part (UO1) may be in contact with the data contact (BC).
게이트 절연막(GO)의 제2 연장부(UO2)는 내측벽(UO2_IS), 외측벽(UO2_OS) 및 상면(UO2_U)을 포함할 수 있다. 제2 연장부(UO2)의 내측벽(UO2_IS)은 제2 워드라인(WL2)의 외측벽에 접할 수 있다. 제2 연장부(UO2)의 외측벽(UO2_OS)은 채널막(ACP)의 제2 상부 채널부(UA2) 및 데이터 컨택(BC)에 접할 수 있다. 제2 연장부(UO2)의 상면(UO2_U)은 제2 연장부(UO2)의 내측벽(UO2_IS) 및 외측벽(UO2_OS)을 연결할 수 있다. 제2 연장부(UO2)의 상면(UO2_U)은 데이터 컨택(BC)에 접할 수 있다.The second extension UO2 of the gate insulating layer GO may include an inner wall UO2_IS, an outer wall UO2_OS, and a top surface UO2_U. The inner wall UO2_IS of the second extension UO2 may contact the outer wall of the second word line WL2. The outer wall (UO2_OS) of the second extension part (UO2) may contact the second upper channel part (UA2) and the data contact (BC) of the channel film (ACP). The upper surface (UO2_U) of the second extension part (UO2) may connect the inner wall (UO2_IS) and the outer wall (UO2_OS) of the second extension part (UO2). The upper surface (UO2_U) of the second extension part (UO2) may be in contact with the data contact (BC).
게이트 절연막(GO)의 제1 연장부(UO1) 및 제2 연장부(UO2)는 게이트 절연막(GO)의 수평부(DO)에 대해 경사질 수 있다. 일 예로, 제1 연장부(UO1)의 내측벽(UO1_IS)과 수평부(DO)의 상면 사이의 각도, 및 제2 연장부(UO2)의 내측벽(UO2_IS)과 수평부(DO)의 상면 사이의 각도는 90도 보다 크고, 180도 보다 작을 수 있다. 제1 연장부(UO1) 및 제2 연장부(UO2) 사이의 거리는 레벨이 높아질수록 커질 수 있다.The first extension portion UO1 and the second extension portion UO2 of the gate insulating layer GO may be inclined with respect to the horizontal portion DO of the gate insulating layer GO. For example, the angle between the inner wall (UO1_IS) of the first extension (UO1) and the top surface of the horizontal portion (DO), and the inner wall (UO2_IS) of the second extension portion (UO2) and the upper surface of the horizontal portion (DO) The angle between them can be greater than 90 degrees and less than 180 degrees. The distance between the first extension part (UO1) and the second extension part (UO2) may increase as the level increases.
게이트 캐핑막(GP)은 데이터 컨택(BC)에 접하는 표면(GP_S)을 포함할 수 있다. 게이트 캐핑막(GP)의 표면(GP_S)은 게이트 절연막(GO)의 제1 연장부(UO1)의 상면(UO1_U) 또는 게이트 절연막(GO)의 제2 연장부(UO2)의 상면(UO1_U)과 공면을 이룰 수 있다.The gate capping layer (GP) may include a surface (GP_S) in contact with the data contact (BC). The surface GP_S of the gate capping film GP is connected to the top surface UO1_U of the first extension part UO1 of the gate insulating film GO or the top surface UO1_U of the second extension part UO2 of the gate insulating film GO. It is possible to achieve coexistence.
데이터 컨택(BC)은 돌출부(BC_IN)를 포함할 수 있다. 데이터 컨택(BC)의 돌출부(BC_IN)는 제1 워드라인(WL1) 또는 제2 워드라인(WL2)을 향해 돌출할 수 있다. 데이터 컨택(BC)의 돌출부(BC_IN)는 채널막(ACP)의 제1 상부 채널부(UA1)의 상면(UA1_U) 또는 채널막(ACP)의 제2 상부 채널부(UA2)의 상면(UA2_U)에 접할 수 있다. 데이터 컨택(BC)의 돌출부(BC_IN)는 게이트 절연막(GO)의 제1 연장부(UO1)의 외측벽(UO1_OS) 또는 게이트 절연막(GO)의 제2 연장부(UO2)의 외측벽(UO2_OS)에 접할 수 있다. 데이터 컨택(BC)의 돌출부(BC_IN)는 채널막(ACP)의 제1 상부 채널부(UA1)의 상면(UA1_U) 및 게이트 절연막(GO)의 제1 연장부(UO1)의 외측벽(UO1_OS)에 의해 정의되거나, 채널막(ACP)의 제2 상부 채널부(UA2)의 상면(UA2_U) 및 게이트 절연막(GO)의 제2 연장부(UO2)의 외측벽(UO2_OS)에 의해 정의될 수 있다. 데이터 컨택(BC)의 돌출부(BC_IN)의 제1 방향(D1)으로의 폭은 레벨이 낮아질수록 커질 수 있다.The data contact (BC) may include a protrusion (BC_IN). The protrusion BC_IN of the data contact BC may protrude toward the first word line WL1 or the second word line WL2. The protrusion BC_IN of the data contact BC corresponds to the upper surface UA1_U of the first upper channel part UA1 of the channel film ACP or the upper surface UA2_U of the second upper channel part UA2 of the channel film ACP. can be accessed. The protrusion BC_IN of the data contact BC may be in contact with the outer wall UO1_OS of the first extension UO1 of the gate insulating layer GO or the outer wall UO2_OS of the second extension UO2 of the gate insulating layer GO. You can. The protrusion BC_IN of the data contact BC is connected to the upper surface UA1_U of the first upper channel part UA1 of the channel film ACP and the outer wall UO1_OS of the first extension part UO1 of the gate insulating film GO. Alternatively, it may be defined by the upper surface UA2_U of the second upper channel part UA2 of the channel film ACP and the outer wall UO2_OS of the second extension part UO2 of the gate insulating film GO. The width of the protrusion BC_IN of the data contact BC in the first direction D1 may increase as the level decreases.
채널막(ACP)의 제1 상부 채널부(UA1)의 상면(UA1_U)의 레벨은 제1 워드라인(WL1)의 상면의 레벨보다 높을 수 있다. 제2 상부 채널부(UA2)의 상면(UA2_U)의 레벨은 제2 워드라인(WL2)의 상면의 레벨보다 높을 수 있다. 제1 워드라인(WL1)의 상면의 레벨 및 제2 워드라인(WL2)의 상면의 레벨은 데이터 컨택(BC)의 최하부의 레벨보다 높을 수 있다.The level of the top surface UA1_U of the first upper channel portion UA1 of the channel film ACP may be higher than the level of the top surface of the first word line WL1. The level of the top surface UA2_U of the second upper channel unit UA2 may be higher than the level of the top surface of the second word line WL2. The top surface level of the first word line WL1 and the top surface level of the second word line WL2 may be higher than the bottom level of the data contact BC.
일부 실시예들에 따른 반도체 장치는 채널막(ACP)의 일부 및 게이트 절연막(GO)의 일부가 경사짐에 따라, 채널막(ACP) 및 게이트 절연막(GO) 상에 형성되는 워드라인(WL)의 폭이 증가할 수 있다. 이에 따라, 워드라인(WL)의 저항이 감소하여, 반도체 장치의 전기적 특성이 향상될 수 있다.A semiconductor device according to some embodiments has a word line (WL) formed on the channel layer (ACP) and the gate insulating layer (GO) as a portion of the channel layer (ACP) and a portion of the gate insulating layer (GO) are inclined. The width may increase. Accordingly, the resistance of the word line WL may be reduced, thereby improving the electrical characteristics of the semiconductor device.
일부 실시예들에 따른 반도체 장치는 채널막(ACP)의 일부 및 게이트 절연막(GO)의 일부가 경사짐에 따라, 데이터 컨택(BC) 형성시 제1 절연막(ILD1)이 더 식각되어, 형성되는 데이터 컨택(BC)의 폭이 증가할 수 있다. 이에 따라, 반도체 장치의 전기적 특성이 향상될 수 있다.In the semiconductor device according to some embodiments, as a portion of the channel layer (ACP) and a portion of the gate insulating layer (GO) are inclined, the first insulating layer (ILD1) is further etched when forming the data contact (BC), thereby forming the semiconductor device. The width of data contact (BC) may increase. Accordingly, the electrical characteristics of the semiconductor device can be improved.
도 8은 일부 실시예들에 따른 반도체 장치의 단면도이다. 도 8에 따른 반도체 장치는 아래에서 설명하는 것을 제외하면, 도 4 내지 도 7에 따른 반도체 장치와 유사할 수 있다.8 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to some embodiments. The semiconductor device according to FIG. 8 may be similar to the semiconductor device according to FIGS. 4 to 7, except as described below.
도 8을 참조하면, 데이터 컨택(BC)은 돌출부(BC_IN)를 포함하지 않을 수 있다. 채널막(ACP)의 제1 상부 채널부(UA1) 및 제2 상부 채널부(UA2)는 상면(UA1_U, UA2_U)을 포함하지 않을 수 있다. 게이트 절연막(GO)의 제1 연장부(UO1)의 외측벽(UO1_OS)은 채널막(ACP)의 제1 상부 채널부(UA1)에 의해 완전히 덮힐 수 있다. 게이트 절연막(GO)의 제1 연장부(UO1)의 외측벽(UO1_OS)은 데이터 컨택(BC)과 이격될 수 있다. 게이트 절연막(GO)의 제2 연장부(UO2)의 외측벽(UO2_OS)은 채널막(ACP)의 제2 상부 채널부(UA2)에 의해 완전히 덮힐 수 있다. 게이트 절연막(GO)의 제2 연장부(UO2)의 외측벽(UO2_OS)은 데이터 컨택(BC)과 이격될 수 있다.Referring to FIG. 8, the data contact BC may not include the protrusion BC_IN. The first upper channel portion UA1 and the second upper channel portion UA2 of the channel film ACP may not include the upper surfaces UA1_U and UA2_U. The outer wall UO1_OS of the first extension UO1 of the gate insulating layer GO may be completely covered by the first upper channel portion UA1 of the channel layer ACP. The outer wall UO1_OS of the first extension UO1 of the gate insulating layer GO may be spaced apart from the data contact BC. The outer wall (UO2_OS) of the second extension portion (UO2) of the gate insulating layer (GO) may be completely covered by the second upper channel portion (UA2) of the channel layer (ACP). The outer wall UO2_OS of the second extension UO2 of the gate insulating layer GO may be spaced apart from the data contact BC.
도 9는 일부 실시예들에 따른 반도체 장치의 단면도이다. 도 9에 따른 반도체 장치는 아래에서 설명하는 것을 제외하면, 도 4 내지 도 7에 따른 반도체 장치와 유사할 수 있다.9 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to some embodiments. The semiconductor device according to FIG. 9 may be similar to the semiconductor device according to FIGS. 4 to 7, except as described below.
도 9를 참조하면, 제3 절연막들(ILD3)을 더 포함할 수 있다. 제3 절연막(ILD3)은 비트라인(BL) 및 제1 절연막(ILD1) 사이에 제공될 수 있다. 게이트 구조체(GST)는 서로 인접하는 제3 절연막들 사이에 배치될 수 있다. 제3 절연막(ILD3)은 비트라인(BL)의 상면에 접할 수 있다. 제3 절연막(ILD3)은 제1 방향(D1)으로 서로 인접하는 채널막들(ACP)에 접할 수 있다. 제3 절연막(ILD3)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 제3 절연막(ILD3)은 질화물을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 9 , it may further include third insulating layers ILD3. The third insulating layer ILD3 may be provided between the bit line BL and the first insulating layer ILD1. The gate structure GST may be disposed between adjacent third insulating layers. The third insulating layer ILD3 may be in contact with the top surface of the bit line BL. The third insulating layer ILD3 may contact the channel layers ACP adjacent to each other in the first direction D1. The third insulating layer ILD3 may include an insulating material. As an example, the third insulating layer ILD3 may include nitride.
도 10a, 10b, 10c, 10d 및 10e는 일부 실시예들에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 도 10a 내지 10e는 도 5에 대응될 수 있다.10A, 10B, 10C, 10D, and 10E are diagrams for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to some embodiments. Figures 10a to 10e may correspond to Figure 5.
도 10a를 참조하면, 기판(SUB) 상에 제1 하부 절연막(LIL1)을 형성할 수 있다. 제1 하부 절연막(LIL1) 상에 제2 하부 절연막(LIL2)을 형성할 수 있다. 제2 하부 절연막(LIL2) 내에 비트라인들(BL)을 형성할 수 있다. 비트라인들(BL)을 형성하는 것은, 제2 하부 절연막(LIL2)을 식각하여 트렌치들을 형성하는 것, 및 트렌치들을 채우는 비트라인들(BL)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 비트라인들(BL) 및 제2 하부 절연막(LIL2) 상에 채널막들(ACP), 제1 절연막들(ILD1) 및 제2 절연막들(ILD2)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 10A , the first lower insulating layer LIL1 may be formed on the substrate SUB. A second lower insulating layer LIL2 may be formed on the first lower insulating layer LIL1. Bit lines BL may be formed in the second lower insulating layer LIL2. Forming the bit lines BL may include forming trenches by etching the second lower insulating layer LIL2 and forming bit lines BL filling the trenches. Channel layers ACP, first insulating layers ILD1, and second insulating layers ILD2 may be formed on the bit lines BL and the second lower insulating layer LIL2.
채널막들(ACP) 및 제2 절연막들(ILD2) 상에 예비 게이트 절연막(pGO)을 형성할 수 있다. 예비 게이트 절연막(pGO)은 채널막들(ACP) 및 제2 절연막들(ILD2)을 컨포멀하게 덮을 수 있다. 예비 게이트 절연막(pGO)은 절연 물질을 포함할 수 있다.A preliminary gate insulating layer (pGO) may be formed on the channel layers (ACP) and the second insulating layers (ILD2). The preliminary gate insulating layer pGO may conformally cover the channel layers ACP and the second insulating layers ILD2. The preliminary gate insulating layer (pGO) may include an insulating material.
예비 게이트 절연막(pGO) 상에 예비 워드 라인(pWL)이 형성될 수 있다. 예비 워드 라인(pWL)은 도전 물질을 포함할 수 있다.A preliminary word line (pWL) may be formed on the preliminary gate insulating layer (pGO). The spare word line (pWL) may include a conductive material.
도 10b를 참조하면, 예비 워드 라인(pWL)의 일부를 제거할 수 있다. 예비 워드 라인(pWL)의 일부가 제거되어, 제1 워드라인들(WL1) 및 제2 워드라인들(WL2)이 형성될 수 있다. 예비 워드 라인(pWL)의 일부가 제거되어, 예비 게이트 절연막(pGO)이 노출될 수 있다. 예비 워드 라인(pWL)의 일부를 제거하는 것은, 예비 워드 라인(pWL) 상에 포토 레지스트막을 형성하는 것, 포토 레지스트막을 식각 마스크로 이용하여 예비 워드 라인(pWL)을 패터닝하는 것 및 패터닝된 예비 워드 라인(pWL)을 챔퍼링(Chamfering)하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 예비 워드 라인(pWL)을 패터닝하는 것은 건식 식각(Dry Etch) 공정을 통해 수행될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 예비 워드 라인(pWL)을 챔퍼링(Chamfering)하는 것은 습식 식각(Wet Etch) 공정을 통해 수행될 수 있다.Referring to FIG. 10b, part of the spare word line (pWL) can be removed. A portion of the preliminary word line pWL may be removed to form first word lines WL1 and second word lines WL2. A portion of the preliminary word line (pWL) may be removed, exposing the preliminary gate insulating layer (pGO). Removing part of the preliminary word line (pWL) includes forming a photoresist film on the preliminary word line (pWL), patterning the preliminary word line (pWL) using the photoresist film as an etch mask, and patterning the preliminary word line (pWL). This may include chamfering the word line (pWL). In some embodiments, patterning the preliminary word line (pWL) may be performed through a dry etch process. In some embodiments, chamfering the preliminary word line (pWL) may be performed through a wet etch process.
도 10c를 참조하면, 예비 게이트 절연막(pGO), 제1 워드라인들(WL1) 및 제2 워드라인들(WL2) 상에 예비 게이트 캐핑막(pGP)을 형성할 수 있다. 예비 게이트 캐핑막(pGP)은 예비 게이트 절연막(pGO), 제1 워드라인들(WL1) 및 제2 워드라인들(WL2)을 컨포멀하게 덮을 수 있다. 예비 게이트 캐핑막(pGP)은 절연 물질을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10C, a preliminary gate capping layer (pGP) may be formed on the preliminary gate insulating layer (pGO), the first word lines (WL1), and the second word lines (WL2). The preliminary gate capping layer (pGP) may conformally cover the preliminary gate insulating layer (pGO), the first word lines (WL1), and the second word lines (WL2). The preliminary gate capping layer (pGP) may include an insulating material.
예비 게이트 캐핑막(pGP) 상에 몰딩막(MD)을 형성할 수 있다. 몰딩막(MD)은 예비 게이트 캐핑막(pGP)의 표면에 의해 정의되는 트렌치를 채울 수 있다. A molding layer (MD) may be formed on the preliminary gate capping layer (pGP). The molding film (MD) may fill the trench defined by the surface of the preliminary gate capping film (pGP).
도 10d를 참조하면, 제1 절연막(ILD1)의 일부, 제2 절연막(ILD2)의 일부, 채널막(ACP)의 일부, 예비 게이트 절연막(pGO)의 일부, 예비 게이트 캐핑막(pGP)의 일부 및 몰딩막(MD)의 일부를 제거할 수 있다. 제1 절연막(ILD1)의 일부, 제2 절연막(ILD2)의 일부, 채널막(ACP)의 일부, 예비 게이트 절연막(pGO)의 일부, 예비 게이트 캐핑막(pGP)의 일부 및 몰딩막(MD)의 일부가 제거되어, 개구(op)가 형성될 수 있다. 개구(op)는 제1 절연막(ILD1)의 일부, 제2 절연막(ILD2)의 일부, 채널막(ACP)의 일부, 예비 게이트 절연막(pGO)의 일부, 예비 게이트 캐핑막(pGP)의 일부 및 몰딩막(MD)의 일부가 제거되어 형성된 표면에 의해 정의될 수 있다. 예비 게이트 절연막(pGO)의 일부가 제거되어 게이트 절연막(GO)이 형성될 수 있다. 예비 게이트 캐핑막(pGP)의 일부가 제거되어 게이트 캐핑막(GP)이 형성될 수 있다. 게이트 절연막(GO) 및 게이트 캐핑막(GP)이 형성되어 게이트 구조체(GST)가 정의될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 제1 절연막(ILD1)의 일부, 제2 절연막(ILD2)의 일부, 채널막(ACP)의 일부, 예비 게이트 절연막(pGO)의 일부, 예비 게이트 캐핑막(pGP)의 일부 및 몰딩막(MD)의 일부는 건식 식각(Dry Etch) 공정을 통해 제거될 수 있다.Referring to FIG. 10D, a portion of the first insulating layer (ILD1), a portion of the second insulating layer (ILD2), a portion of the channel layer (ACP), a portion of the preliminary gate insulating layer (pGO), and a portion of the preliminary gate capping layer (pGP) And a portion of the molding film (MD) may be removed. A portion of the first insulating layer (ILD1), a portion of the second insulating layer (ILD2), a portion of the channel layer (ACP), a portion of the preliminary gate insulating layer (pGO), a portion of the preliminary gate capping layer (pGP), and the molding layer (MD) A portion of may be removed to form an opening (op). The opening (op) is a portion of the first insulating layer (ILD1), a portion of the second insulating layer (ILD2), a portion of the channel layer (ACP), a portion of the preliminary gate insulating layer (pGO), a portion of the preliminary gate capping layer (pGP), and It may be defined by a surface formed by removing a portion of the molding film (MD). A portion of the preliminary gate insulating layer (pGO) may be removed to form the gate insulating layer (GO). A portion of the preliminary gate capping layer (pGP) may be removed to form the gate capping layer (GP). A gate insulating layer (GO) and a gate capping layer (GP) may be formed to define a gate structure (GST). In some embodiments, a portion of the first insulating layer (ILD1), a portion of the second insulating layer (ILD2), a portion of the channel layer (ACP), a portion of the preliminary gate insulating layer (pGO), and the preliminary gate capping layer (pGP). Part of the molding film (MD) may be removed through a dry etching process.
도 10e를 참조하면, 데이터 컨택들(BC)을 형성할 수 있다. 데이터 컨택(BC)은 개구(op) 내에 도전 물질을 채워 형성될 수 있다. Referring to FIG. 10E, data contacts BC may be formed. The data contact BC may be formed by filling the opening op with a conductive material.
도 5를 다시 참조하면, 게이트 구조체들(GST), 제2 절연막들(ILD2) 및 데이터 컨택들(BC) 상의 상부 절연막(UIL)을 형성할 수 있다. 상부 절연막(UIL)의 일부를 제거하는 공정을 수행할 수 있다. 랜딩 패드들(LP)을 형성할 수 있다. 랜딩 패드(LP)는 상부 절연막(UIL)의 일부가 제거되어 형성된 빈 공간을 채울 수 있다. 랜딩 패드들(LP)에 각각 연결되는 데이터 저장 패턴들(DSP)을 형성할 수 있다.Referring again to FIG. 5 , the gate structures GST, the second insulating layers ILD2, and the upper insulating layer UIL may be formed on the data contacts BC. A process of removing part of the upper insulating film (UIL) may be performed. Landing pads LP may be formed. The landing pad LP may fill the empty space formed by removing a portion of the upper insulating layer UIL. Data storage patterns (DSP) connected to the landing pads LP may be formed.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 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 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Above, embodiments of the present invention have been described with reference to the attached drawings, but those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical idea or essential features. You will understand that it exists. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.
Claims (10)
상기 비트라인 상의 채널막; 및
상기 채널막 상의 게이트 구조체를 포함하고,
상기 게이트 구조체는:
상기 채널막 상의 게이트 절연막;
상기 게이트 절연막 상의 제1 워드라인 및 제2 워드라인; 및
상기 제1 워드라인 및 제2 워드라인 상의 게이트 캐핑막을 포함하고,
상기 채널막은:
상기 비트라인과 접하는 하부 채널부; 및
상기 게이트 구조체를 사이에 두고 서로 이격되는 제1 상부 채널부 및 제2 상부 채널부를 포함하고,
상기 제1 상부 채널부 및 상기 제2 상부 채널부는 상기 하부 채널부에 대해 경사진 반도체 장치.a bit line extending in a first direction;
a channel film on the bit line; and
Includes a gate structure on the channel film,
The gate structure is:
a gate insulating layer on the channel layer;
a first word line and a second word line on the gate insulating layer; and
Includes a gate capping film on the first word line and the second word line,
The channel membrane is:
a lower channel portion in contact with the bit line; and
Comprising a first upper channel portion and a second upper channel portion spaced apart from each other with the gate structure interposed therebetween,
The first upper channel portion and the second upper channel portion are inclined with respect to the lower channel portion.
상기 채널막에 연결되는 데이터 컨택을 더 포함하고,
상기 제1 상부 채널부는 상기 제1 방향에 평행하는 상면 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에 평행하는 측벽을 포함하고,
상기 제1 상부 채널부의 상기 상면 및 상기 측벽은 상기 데이터 컨택에 접하는 반도체 장치.According to claim 1,
Further comprising a data contact connected to the channel membrane,
The first upper channel portion includes an upper surface parallel to the first direction and a side wall parallel to a second direction intersecting the first direction,
The top surface and the sidewall of the first upper channel portion are in contact with the data contact.
상기 제1 워드라인의 상기 제1 방향으로의 폭 및 상기 제2 워드라인의 상기 제1 방향으로의 폭은 레벨이 낮아질수록 작아지는 반도체 장치.According to claim 1,
A semiconductor device wherein the width of the first word line in the first direction and the width of the second word line in the first direction become smaller as the level decreases.
상기 채널막에 연결되는 데이터 컨택을 더 포함하고,
상기 게이트 절연막은:
상기 하부 채널부와 접하는 수평부;
상기 제1 워드라인 및 상기 제1 상부 채널부 사이의 제1 연장부; 및
상기 제2 워드라인 및 상기 제2 상부 채널부 사이의 제2 연장부를 포함하고,
상기 제1 연장부는:
상기 제1 워드라인과 접하는 내측벽;
상기 제1 상부 채널부와 접하는 외측벽; 및
상기 내측벽 및 상기 외측벽을 연결하는 상면을 포함하고,
상기 제1 연장부의 상면은 상기 데이터 컨택에 접하는 반도체 장치.According to claim 1,
Further comprising a data contact connected to the channel membrane,
The gate insulating film is:
a horizontal portion in contact with the lower channel portion;
a first extension portion between the first word line and the first upper channel portion; and
Comprising a second extension between the second word line and the second upper channel portion,
The first extension:
an inner wall in contact with the first word line;
an outer wall in contact with the first upper channel portion; and
It includes an upper surface connecting the inner wall and the outer wall,
A semiconductor device wherein an upper surface of the first extension part is in contact with the data contact.
상기 게이트 캐핑막은 상기 데이터 컨택과 접하는 표면을 포함하고,
상기 게이트 캐핑막의 상기 표면은 상기 제1 연장부의 상기 상면과 공면을 이루는 반도체 장치.According to clause 4,
The gate capping film includes a surface in contact with the data contact,
The semiconductor device wherein the surface of the gate capping film is coplanar with the top surface of the first extension.
상기 제1 연장부의 상기 외측벽은 상기 제1 상부 채널부에 의해 전부 덮이는 반도체 장치.According to clause 4,
The semiconductor device wherein the outer wall of the first extension portion is completely covered by the first upper channel portion.
상기 데이터 컨택은 상기 제1 워드라인을 향해 돌출하는 돌출부를 포함하고,
상기 데이터 컨택의 상기 돌출부는 상기 제1 연장부의 상기 외측벽과 접하는 반도체 장치.According to clause 4,
The data contact includes a protrusion protruding toward the first word line,
The protrusion of the data contact contacts the outer wall of the first extension portion.
상기 채널막의 상기 제1 상부 채널부는 상기 데이터 컨택의 상기 돌출부와 접하는 상면을 포함하고,
상기 제1 연장부의 상기 외측벽은 상기 제1 상부 채널부의 상기 상면에 대해 경사진 반도체 장치.According to clause 7,
The first upper channel portion of the channel film includes an upper surface in contact with the protrusion of the data contact,
The outer wall of the first extension portion is inclined with respect to the upper surface of the first upper channel portion.
상기 제1 상부 채널부 및 상기 제2 상부 채널부 사이의 거리는 레벨이 높아질수록 커지는 반도체 장치.According to claim 1,
A semiconductor device wherein the distance between the first upper channel portion and the second upper channel portion increases as the level increases.
상기 비트라인 상의 채널막;
상기 채널막 상의 게이트 구조체;
상기 채널막에 연결되는 데이터 컨택;
상기 데이터 컨택 상의 랜딩 패드; 및
상기 랜딩 패드에 연결되는 데이터 저장패턴을 포함하고,
상기 게이트 구조체는:
상기 채널막과 접하는 게이트 절연막;
상기 게이트 절연막 상의 제1 워드라인 및 제2 워드라인;
상기 제1 워드라인 및 제2 워드라인 상의 게이트 캐핑막; 및
상기 게이트 캐핑막 상의 몰딩막을 포함하고,
상기 데이터 컨택은 상기 제1 워드라인을 향해 돌출하는 돌출부를 포함하고,
상기 데이터 컨택의 상기 돌출부의 상기 제1 방향으로의 폭은 레벨이 낮아질수록 커지는 반도체 장치.a bit line extending in a first direction;
a channel film on the bit line;
A gate structure on the channel film;
a data contact connected to the channel membrane;
a landing pad on the data contact; and
Includes a data storage pattern connected to the landing pad,
The gate structure is:
a gate insulating layer in contact with the channel layer;
a first word line and a second word line on the gate insulating layer;
a gate capping layer on the first and second word lines; and
Includes a molding film on the gate capping film,
The data contact includes a protrusion protruding toward the first word line,
A semiconductor device wherein the width of the protrusion of the data contact in the first direction increases as the level decreases.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020240028975A KR20240035778A (en) | 2024-02-28 | 2024-02-28 | Semiconductor device |
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