KR20240050238A - A semiconductor device - Google Patents

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KR20240050238A
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이보람
김기일
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 신뢰성이 향상된 반도체 장치에 관한 것이다. 본 발명의 반도체 장치는 서로 반대되는 상면 및 하면을 포함하는 기판, 상기 기판의 상면 상에, 제1 방향으로 연장하는 활성 패턴, 상기 기판의 상면 상에, 상기 활성 패턴의 측벽을 덮는 필드 절연막, 상기 기판의 하면 상에 배치되고, 상기 제1 방향으로 연장하는 파워 레일, 상기 기판 내에 형성되고, 상기 파워 레일의 일부를 노출하는 트렌치, 및 상기 트렌치의 적어도 일부를 채우고, 상기 파워 레일과 접속되는 금속 패턴을 포함하고, 상기 트렌치의 바닥면은 상기 기판의 하면과 동일 평면에 놓이고, 상기 트렌치의 측벽은 볼록한 형상을 갖고, 상기 필드 절연막의 적어도 일부는 상기 트렌치 내에 배치된다.The present invention relates to a semiconductor device with improved reliability. The semiconductor device of the present invention includes a substrate including upper and lower surfaces opposing each other, an active pattern extending in a first direction on the upper surface of the substrate, a field insulating film covering sidewalls of the active pattern on the upper surface of the substrate, a power rail disposed on the lower surface of the substrate and extending in the first direction, a trench formed in the substrate and exposing a portion of the power rail, and filling at least a portion of the trench and connected to the power rail. It includes a metal pattern, the bottom surface of the trench lies on the same plane as the bottom surface of the substrate, the sidewalls of the trench have a convex shape, and at least a portion of the field insulating film is disposed in the trench.

Description

반도체 장치{A SEMICONDUCTOR DEVICE}Semiconductor device{A SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체 장치에 관한 것이다. The present invention relates to semiconductor devices.

반도체 장치의 밀도를 높이기 위한 스케일링(scaling) 기술 중 하나로서, 기판 상에 핀(fin) 또는 나노 와이어(nanowire) 형상의 다채널 액티브 패턴(또는 실리콘 바디)을 형성하고 다채널 액티브 패턴의 표면 위에 게이트를 형성하는 멀티 게이트 트랜지스터(multi gate transistor)가 제안되었다. As one of the scaling technologies to increase the density of semiconductor devices, a multi-channel active pattern (or silicon body) in the shape of a fin or nanowire is formed on a substrate and placed on the surface of the multi-channel active pattern. A multi gate transistor forming a gate has been proposed.

이러한 멀티 게이트 트랜지스터는 3차원의 채널을 이용하기 때문에, 스케일링하는 것이 용이하다. 또한, 멀티 게이트 트랜지스터의 게이트 길이를 증가시키지 않아도, 전류 제어 능력을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 드레인 전압에 의해 채널 영역의 전위가 영향을 받는 SCE(short channel effect)를 효과적으로 억제할 수 있다. Because these multi-gate transistors use three-dimensional channels, they are easy to scale. Additionally, current control ability can be improved without increasing the gate length of the multi-gate transistor. In addition, short channel effect (SCE), in which the potential of the channel region is affected by the drain voltage, can be effectively suppressed.

한편, 반도체 장치의 피치 크기가 줄어듦에 따라, 반도체 장치 내의 컨택들 사이에서 정전 용량 감소 및 전기적 안정성 확보하기 위한 연구가 필요하다.Meanwhile, as the pitch size of semiconductor devices decreases, research is needed to reduce capacitance and ensure electrical stability between contacts within the semiconductor device.

본 발명이 해결하려는 기술적 과제는 신뢰성이 향상된 반도체 장치를 제공하는 것이다. The technical problem to be solved by the present invention is to provide a semiconductor device with improved reliability.

본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치는 서로 반대되는 상면 및 하면을 포함하는 기판, 상기 기판의 상면 상에, 제1 방향으로 연장하는 활성 패턴, 상기 기판의 상면 상에, 상기 활성 패턴의 측벽을 덮는 필드 절연막, 상기 기판의 하면 상에 배치되고, 상기 제1 방향으로 연장하는 파워 레일, 상기 기판 내에 형성되고, 상기 파워 레일의 일부를 노출하는 트렌치, 및 상기 트렌치의 적어도 일부를 채우고, 상기 파워 레일과 접속되는 금속 패턴을 포함하고, 상기 트렌치의 바닥면은 상기 기판의 하면과 동일 평면에 놓이고, 상기 트렌치의 측벽은 볼록한 형상을 갖고, 상기 필드 절연막의 적어도 일부는 상기 트렌치 내에 배치된다. A semiconductor device according to some embodiments of the present invention for achieving the above technical problem includes a substrate including opposing upper and lower surfaces, an active pattern extending in a first direction on the upper surface of the substrate, and an active pattern extending in a first direction on the upper surface of the substrate. A field insulating film covering a sidewall of the active pattern, a power rail disposed on a lower surface of the substrate and extending in the first direction, a trench formed in the substrate and exposing a portion of the power rail, and the trench fills at least a portion of and includes a metal pattern connected to the power rail, wherein a bottom surface of the trench lies on the same plane as a bottom surface of the substrate, side walls of the trench have a convex shape, and at least one of the field insulating films Some are placed within the trench.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치는 서로 반대되는 상면 및 하면을 포함하는 기판, 상기 기판의 상면 상에, 제1 방향으로 연장되는 활성 패턴, 상기 활성 패턴을 덮고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장하는 게이트 전극, 상기 기판의 하면 상에 배치되고, 상기 제1 방향으로 연장하는 파워 레일, 상기 기판 내에 배치되고, 상기 파워 레일과 접속되는 금속 패턴, 및 상기 금속 패턴 상에, 상기 게이트 전극의 일측에 배치되고, 상기 금속 패턴을 통해 상기 파워 레일과 접속되는 파워 레일 비아를 포함하고, 상기 금속 패턴의 바닥면은 상기 기판의 하면과 나란하게 연장하며, 상기 기판의 하면과 동일 평면에 놓이고, 상기 금속 패턴의 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로의 폭 및 상기 제1 방향으로의 폭은 각각 상기 기판의 하면에서 상기 기판의 상면을 향함에 따라 점진적으로 증가하는 부분을 포함한다. A semiconductor device according to some embodiments of the present invention for achieving the above technical problem includes a substrate including opposing upper and lower surfaces, an active pattern extending in a first direction on the upper surface of the substrate, and covering the active pattern. , a gate electrode extending in a second direction intersecting the first direction, a power rail disposed on a lower surface of the substrate and extending in the first direction, a metal pattern disposed in the substrate and connected to the power rail. , and a power rail via disposed on one side of the gate electrode on the metal pattern and connected to the power rail through the metal pattern, wherein the bottom surface of the metal pattern extends parallel to the bottom surface of the substrate. It is placed on the same plane as the lower surface of the substrate, and the width of the metal pattern in the second direction intersecting the first direction and the width in the first direction are respectively defined by the lower surface of the substrate and the upper surface of the substrate. It includes parts that gradually increase as you go.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치는 서로 반대되는 상면 및 하면을 포함하는 기판, 상기 기판의 상면 상에, 제1 방향으로 연장되는 활성 패턴, 상기 활성 패턴을 덮고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장하는 게이트 전극, 상기 기판의 상면 상에, 상기 활성 패턴의 측벽을 덮는 필드 절연막, 상기 기판의 하면 상에 배치되고, 상기 제1 방향으로 연장하는 파워 레일, 상기 기판 내에 형성되고, 상기 파워 레일의 일부를 노출하며, 볼록한 형상인 측벽을 갖는 트렌치, 상기 트렌치의 적어도 일부를 채우고, 상기 파워 레일과 접속되는 금속 패턴, 상기 활성 패턴 상에, 상기 게이트 전극의 일측에 배치되는 소오스/드레인 패턴, 상기 소오스/드레인 패턴 상의 소오스/드레인 컨택, 및 상기 금속 패턴 상에, 상기 게이트 전극의 일측에 배치되고, 상기 금속 패턴을 통해 상기 파워 레일과 접속되는 파워 레일 비아를 포함하고, 상기 트렌치의 바닥면은 상기 기판의 하면과 동일 평면에 놓이고, 상기 필드 절연막의 적어도 일부는 상기 트렌치 내에 배치되고, 상기 트렌치의 상기 제1 방향으로의 폭 및 상기 제2 방향으로의 폭은 각각 상기 기판의 하면에서 상기 기판의 상면을 향함에 따라 점진적으로 증가하다가 감소한다. A semiconductor device according to some embodiments of the present invention for achieving the above technical problem includes a substrate including opposing upper and lower surfaces, an active pattern extending in a first direction on the upper surface of the substrate, and covering the active pattern. , a gate electrode extending in a second direction intersecting the first direction, a field insulating film covering a sidewall of the active pattern on an upper surface of the substrate, disposed on a lower surface of the substrate and extending in the first direction. A power rail, a trench formed in the substrate, exposing a portion of the power rail, and having a convex sidewall, a metal pattern that fills at least a portion of the trench and connected to the power rail, on the active pattern, A source/drain pattern disposed on one side of the gate electrode, a source/drain contact on the source/drain pattern, and a source/drain contact on the metal pattern, disposed on one side of the gate electrode and connected to the power rail through the metal pattern. and a power rail via, wherein a bottom surface of the trench lies on the same plane as a bottom surface of the substrate, at least a portion of the field insulating film is disposed in the trench, and the width of the trench in the first direction and the first The width in the two directions gradually increases and then decreases from the bottom surface of the substrate toward the top surface of the substrate, respectively.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 발명의 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the description and drawings.

도 1은 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치를 설명하기 위한 예시적인 레이아웃도이다.
도 2는 도 1의 A-A' 선을 따라 절단한 예시적인 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B' 선을 따라 절단한 예시적인 단면도이다.
도 4는 도 1의 C-C' 선을 따라 절단한 예시적인 단면도이다.
도 5 내지 도 13은 다른 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치를 설명하기 위한 도면들이다.
도 14 내지 도 17은 다른 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치를 설명하기 위한 도면들이다.
도 18 내지 도 29는 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치 제조 방법을 설명하기 위한 중간단계 도면들이다.
1 is an example layout diagram for explaining a semiconductor device according to some embodiments.
FIG. 2 is an exemplary cross-sectional view taken along line AA′ of FIG. 1.
FIG. 3 is an exemplary cross-sectional view taken along line BB′ in FIG. 1.
FIG. 4 is an exemplary cross-sectional view taken along line CC' of FIG. 1.
5 to 13 are diagrams for explaining semiconductor devices according to some other embodiments.
14 to 17 are diagrams for explaining semiconductor devices according to some other embodiments.
18 to 29 are intermediate stage diagrams for explaining a semiconductor device manufacturing method according to some embodiments.

본 명세서에서, 비록 제1, 제2 등이 다양한 소자나 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자나 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자나 구성요소를 다른 소자나 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자나 구성요소일 수도 있음은 물론이다. In this specification, although first, second, etc. are used to describe various elements or components, these elements or components are of course not limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one device or component from another device or component. Therefore, it goes without saying that the first element or component mentioned below may also be a second element or component within the technical spirit of the present invention.

몇몇 실시예에 따른 반도체 장치에 관한 도면에서는, 예시적으로, 핀형 패턴 형상의 채널 영역을 포함하는 핀형 트랜지스터(FinFET), 나노 와이어 또는 나노 시트를 포함하는 트랜지스터, MBCFETTM(Multi-Bridge Channel Field Effect Transistor) 또는 수직 트랜지스터(Vertical FET)을 도시하였지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치는 터널링 트랜지스터(tunneling FET), 또는 3차원(3D) 트랜지스터를 포함할 수 있음은 물론이다. 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치는 평면(planar) 트랜지스터를 포함할 수 있음은 물론이다. 덧붙여, 본 발명의 기술적 사상은 2차원 물질을 기반으로하는 트랜지스터(2D material based FETs) 및 이의 이종 구조(heterostructure)에 적용될 수 있다.In the drawings of semiconductor devices according to some embodiments, illustrative examples include a fin-type transistor (FinFET) including a channel region in the shape of a fin-type pattern, a transistor including a nanowire or nanosheet, and a MBCFET TM (Multi-Bridge Channel Field Effect Transistor or vertical transistor (Vertical FET) is shown, but is not limited thereto. Of course, the semiconductor device according to some embodiments may include a tunneling transistor (tunneling FET) or a three-dimensional (3D) transistor. Of course, a semiconductor device according to some embodiments may include a planar transistor. In addition, the technical idea of the present invention can be applied to 2D material based transistors (2D material based FETs) and their heterostructure.

또한, 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치는 양극성 접합(bipolar junction) 트랜지스터, 횡형 이중 확산 트랜지스터(LDMOS) 등을 포함할 수도 있다.Additionally, a semiconductor device according to some embodiments may include a bipolar junction transistor, a horizontal double diffusion transistor (LDMOS), and the like.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예들에 대해 설명한다. Hereinafter, embodiments according to the technical idea of the present invention will be described with reference to the attached drawings.

먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치에 대해 설명한다. First, with reference to FIGS. 1 to 4 , semiconductor devices according to some embodiments will be described.

도 1은 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치를 설명하기 위한 예시적인 레이아웃도이다. 도 2는 도 1의 A-A' 선을 따라 절단한 예시적인 단면도이다. 도 3은 도 1의 B-B' 선을 따라 절단한 예시적인 단면도이다. 도 4는 도 1의 C-C' 선을 따라 절단한 예시적인 단면도이다. 설명의 편의성을 위해, 도 1에서는 비아 플러그(195)를 도시하지 않았다. 1 is an example layout diagram for explaining a semiconductor device according to some embodiments. FIG. 2 is an exemplary cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 1. FIG. 3 is an exemplary cross-sectional view taken along line B-B' in FIG. 1. FIG. 4 is an exemplary cross-sectional view taken along line C-C' of FIG. 1. For convenience of explanation, the via plug 195 is not shown in FIG. 1 .

도 1 내지 도 4를 참고하면, 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치는 적어도 하나 이상의 제1 활성 패턴(AP1)과, 적어도 하나 이상의 제2 활성 패턴(AP2)과, 복수의 게이트 전극들(120)과, 제1 소오스/드레인 컨택(170)과, 제2 소오스/드레인 컨택(270)과, 게이트 컨택(180)과, 파워 레일(PR)과, 파워 레일 비아(PRVA)와, 금속 패턴(MP)을 포함할 수 있다. 1 to 4 , a semiconductor device according to some embodiments includes at least one first active pattern AP1, at least one second active pattern AP2, and a plurality of gate electrodes 120. , a first source/drain contact 170, a second source/drain contact 270, a gate contact 180, a power rail (PR), a power rail via (PRVA), and a metal pattern (MP). ) may include.

먼저, 기판(100)이 제공될 수 있다. 기판(100)은 복수의 활성 영역과, 필드 영역을 포함할 수 있다. 복수의 활성 영역들은 각각 제1 활성 패턴(AP1), 또는 제2 활성 패턴(AP2)이 배치되는 영역일 수 있다. 필드 영역은 복수의 활성 영역들과 바로 인접하여 형성될 수 있다. 필드 영역은 복수의 활성 영역들과 경계를 이룰 수 있다.First, a substrate 100 may be provided. The substrate 100 may include a plurality of active regions and a field region. Each of the plurality of active areas may be an area where the first active pattern AP1 or the second active pattern AP2 is disposed. The field area may be formed immediately adjacent to the plurality of active areas. A field area may border a plurality of active areas.

복수의 활성 영역들은 서로 간에 이격되어 있다. 복수의 활성 영역들은 필드 영역에 의해 분리될 수 있다. 다르게 설명하면, 서로 이격되어 있는 복수의 활성 영역들 주변에, 소자 분리막이 배치될 수 있다. 이 때, 소자 분리막 중, 복수의 활성 영역들 사이에 있는 부분이 필드 영역일 수 있다. 예를 들어, 반도체 장치의 일례가 될 수 있는 트랜지스터의 채널 영역이 형성되는 부분이 활성 영역일 수 있고, 활성 영역에 형성된 트랜지스터의 채널 영역을 구분하는 부분이 필드 영역일 수 있다. 또는, 활성 영역은 트랜지스터의 채널 영역으로 사용되는 핀형 패턴 또는 나노 시트가 형성되는 부분이고, 필드 영역은 채널 영역으로 사용되는 핀형 패턴 또는 나노 시트가 형성되지 않는 영역일 수 있다.The plurality of active regions are spaced apart from each other. A plurality of active areas may be separated by a field area. In other words, a device isolation layer may be disposed around a plurality of active regions that are spaced apart from each other. At this time, a portion of the device isolation film between a plurality of active regions may be a field region. For example, a portion where a channel region of a transistor, which is an example of a semiconductor device, is formed may be an active region, and a portion that separates the channel region of a transistor formed in the active region may be a field region. Alternatively, the active region may be a portion where a fin-shaped pattern or nanosheet used as a channel region of a transistor is formed, and the field region may be a region where a fin-shaped pattern or nanosheet used as a channel region is not formed.

기판(100)은 제3 방향(Z)으로 반대(opposite)되는 상면(100US) 및 하면(100BS)을 포함할 수 있다. 기판(100)은 실리콘 기판 또는 SOI(silicon-on-insulator)일 수 있다. 이와 달리, 기판(100)은 실리콘-게르마늄, SGOI(silicon germanium on insulator), 안티몬화 인듐, 납 텔루르 화합물, 인듐 비소, 인듐 인화물, 갈륨 비소 또는 안티몬화 갈륨을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The substrate 100 may include an upper surface 100US and a lower surface 100BS that are opposite in the third direction Z. The substrate 100 may be a silicon substrate or a silicon-on-insulator (SOI). Alternatively, the substrate 100 may include, but is not limited to, silicon-germanium, silicon germanium on insulator (SGOI), indium antimonide, lead tellurium compound, indium arsenide, indium phosphide, gallium arsenide, or gallium antimonide. no.

제1 활성 패턴(AP1), 및 제2 활성 패턴(AP2)은 각각 기판(100)의 상면(100US) 상에 배치될 수 있다. 제1 활성 패턴(AP1), 및 제2 활성 패턴(AP2)은 각각 기판(100) 상에, 제1 방향(X)을 따라 길게 연장될 수 있다. 제1 활성 패턴(AP1), 및 제2 활성 패턴(AP2)은 서로 제2 방향(Y)으로 이격될 수 있다. The first active pattern AP1 and the second active pattern AP2 may each be disposed on the upper surface 100US of the substrate 100. The first active pattern AP1 and the second active pattern AP2 may each extend long along the first direction (X) on the substrate 100 . The first active pattern AP1 and the second active pattern AP2 may be spaced apart from each other in the second direction Y.

제1 활성 패턴(AP1), 및 제2 활성 패턴(AP2)은 각각 제1 방향(X)으로 연장되는 장변과, 제2 방향(Y)으로 연장되는 단변을 포함할 수 있다. 여기에서, 제1 방향(X)은 제2 방향(Y) 및 제3 방향(Z)과 교차될 수 있다. 또한, 제2 방향(Y)은 제3 방향(Z)과 교차될 수 있다. 제3 방향(Z)은 기판(100)의 두께 방향일 수 있다.The first active pattern AP1 and the second active pattern AP2 may each include a long side extending in the first direction (X) and a short side extending in the second direction (Y). Here, the first direction (X) may intersect with the second direction (Y) and the third direction (Z). Additionally, the second direction (Y) may intersect the third direction (Z). The third direction (Z) may be the thickness direction of the substrate 100.

제1 활성 패턴(AP1)과, 제2 활성 패턴(AP2)은 각각 다채널 활성 패턴일 수 있다. 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치에서, 각각의 제1 활성 패턴(AP1), 및 제2 활성 패턴(AP2)은 예를 들어, 핀형 패턴일 수 있다. 제1 활성 패턴(AP1), 및 제2 활성 패턴(AP2)은 각각 트랜지스터의 채널 영역으로 사용될 수 있다. 제1 활성 패턴(AP1), 및 제2 활성 패턴(AP2)은 각각 3개인 것으로 도시하였지만, 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 활성 패턴(AP1), 및 제2 활성 패턴(AP2)은 각각 하나 이상일 수 있다. The first activation pattern (AP1) and the second activation pattern (AP2) may each be a multi-channel activation pattern. In the semiconductor device according to some embodiments, each of the first active pattern AP1 and the second active pattern AP2 may be, for example, a fin-type pattern. The first active pattern AP1 and the second active pattern AP2 may each be used as a channel region of a transistor. Although the number of the first active pattern AP1 and the second active pattern AP2 is shown to be three, this is only for convenience of explanation and is not limited thereto. There may be one or more first active patterns (AP1) and one or more second active patterns (AP2).

제1 활성 패턴(AP1), 및 제2 활성 패턴(AP2)은 각각 기판(100)의 일부일 수도 있고, 기판(100)으로부터 성장된 에피층(epitaxial layer)을 포함할 수 있다. 제1 활성 패턴(AP1), 및 제2 활성 패턴(AP2)은 예를 들어, 원소 반도체 물질인 실리콘 또는 게르마늄을 포함할 수 있다. 또한, 제1 활성 패턴(AP1), 및 제2 활성 패턴(AP2)은 화합물 반도체를 포함할 수 있고, 예를 들어, IV-IV족 화합물 반도체 또는 III-V족 화합물 반도체를 포함할 수 있다. The first active pattern AP1 and the second active pattern AP2 may each be part of the substrate 100 and may include an epitaxial layer grown from the substrate 100. The first active pattern AP1 and the second active pattern AP2 may include, for example, silicon or germanium, which are elemental semiconductor materials. Additionally, the first active pattern AP1 and the second active pattern AP2 may include a compound semiconductor, for example, a group IV-IV compound semiconductor or a group III-V compound semiconductor.

IV-IV족 화합물 반도체는 예를 들어, 탄소(C), 규소(Si), 게르마늄(Ge), 주석(Sn) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 이원계 화합물(binary compound), 삼원계 화합물(ternary compound) 또는 이들에 IV족 원소가 도핑된 화합물일 수 있다. Group IV-IV compound semiconductors are, for example, binary compounds or ternary compounds containing at least two of carbon (C), silicon (Si), germanium (Ge), and tin (Sn). compound) or a compound doped with a group IV element.

III-V족 화합물 반도체는 예를 들어, III족 원소로 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 및 인듐(In) 중 적어도 하나와 V족 원소인 인(P), 비소(As) 및 안티모늄(Sb) 중 하나가 결합되어 형성되는 이원계 화합물, 삼원계 화합물 또는 사원계 화합물 중 하나일 수 있다.Group III-V compound semiconductors include, for example, at least one of aluminum (Al), gallium (Ga), and indium (In) as group III elements and phosphorus (P), arsenic (As), and antimonium (as group V elements). It may be one of a binary compound, a ternary compound, or a quaternary compound formed by combining one of Sb).

몇몇 실시예에서, 제1 활성 패턴(AP1), 및 제2 활성 패턴(AP2)은 각각 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 활성 패턴(AP1), 및 제2 활성 패턴(AP2)은 각각 실리콘 핀형 패턴일 수 있다. 또는, 예를 들어, 제1 활성 패턴(AP1), 및 제2 활성 패턴(AP2)은 각각 실리콘-게르마늄 패턴을 포함하는 핀형 패턴일 수 있다. 다른 예로, 제1 활성 패턴(AP1), 및 제2 활성 패턴(AP2)은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 활성 패턴(AP1), 및 제2 활성 패턴(AP2) 중 일부는 실리콘 핀형 패턴이고, 다른 일부는 실리콘-게르마늄 패턴을 포함하는 핀형 패턴일 수 있다. In some embodiments, the first active pattern AP1 and the second active pattern AP2 may each include the same material. For example, the first active pattern AP1 and the second active pattern AP2 may each be a silicon fin-type pattern. Or, for example, the first active pattern AP1 and the second active pattern AP2 may each be a fin-shaped pattern including a silicon-germanium pattern. As another example, the first active pattern AP1 and the second active pattern AP2 may include different materials. For example, some of the first active pattern AP1 and the second active pattern AP2 may be a silicon fin-type pattern, and other parts may be a fin-type pattern including a silicon-germanium pattern.

필드 절연막(105)은 기판(100) 상에 형성될 수 있다. 필드 절연막(105)은 기판(100)의 상면(100US) 상에 형성될 수 있다. 필드 절연막(105)은 후술될 금속 패턴(MP) 상에 배치될 수 있다. 필드 절연막(105)은 금속 패턴(MP)의 상면(MP_US)을 덮을 수 있다. 필드 절연막(105)의 적어도 일부는 기판(100) 내에 형성된 트렌치(TR)의 일부를 채울 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. The field insulating film 105 may be formed on the substrate 100 . The field insulating film 105 may be formed on the upper surface 100US of the substrate 100. The field insulating layer 105 may be disposed on the metal pattern MP, which will be described later. The field insulating layer 105 may cover the top surface (MP_US) of the metal pattern (MP). At least a portion of the field insulating layer 105 may fill a portion of the trench TR formed in the substrate 100, but is not limited thereto.

몇몇 실시예에서, 금속 패턴(MP)을 정의하는 필드 절연막(105)의 바닥면은 볼록한 형상일 수 있다. 예를 들어, 금속 패턴(MP)을 정의하는 필드 절연막(105)의 바닥면은 기판(100)의 하면(100BS)을 향해 볼록할 수 있다. 금속 패턴(MP)을 정의하는 필드 절연막(105)의 바닥면은 파워 레일(PR)을 향해 볼록할 수 있다. 기판(100)의 하면(100BS)에서 금속 패턴(MP)을 정의하는 필드 절연막(105)의 바닥면까지의 높이는 기판(100)의 두께보다 작을 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. In some embodiments, the bottom surface of the field insulating layer 105 defining the metal pattern MP may have a convex shape. For example, the bottom surface of the field insulating layer 105 defining the metal pattern MP may be convex toward the bottom surface 100BS of the substrate 100. The bottom surface of the field insulating layer 105 defining the metal pattern MP may be convex toward the power rail PR. The height from the bottom surface 100BS of the substrate 100 to the bottom surface of the field insulating layer 105 defining the metal pattern MP may be less than the thickness of the substrate 100. However, the technical idea of the present invention is not limited thereto.

필드 절연막(105)은 제1 활성 패턴(AP1)의 측벽을 덮을 수 있다. 도시되진 않았지만, 필드 절연막(105)은 제2 활성 패턴(AP2)의 측벽을 덮을 수도 있다. 필드 절연막(105)은 예를 들어, 산화막, 질화막, 산질화막 또는 이들의 조합막을 포함할 수 있다. 필드 절연막(105)은 단일막인 것으로 도시되었지만 이에 제한되는 것은 아니다. 도시된 것과 달리, 필드 절연막(105)은 핀 트렌치의 측벽 및 바닥면을 따라 연장된 필드 라이너와, 필드 라이너 상의 필드 필링막을 포함할 수도 있다.The field insulating layer 105 may cover the sidewall of the first active pattern AP1. Although not shown, the field insulating layer 105 may cover the sidewall of the second active pattern AP2. The field insulating layer 105 may include, for example, an oxide layer, a nitride layer, an oxynitride layer, or a combination thereof. The field insulating layer 105 is shown as a single layer, but is not limited thereto. Unlike shown, the field insulating layer 105 may include a field liner extending along the sidewall and bottom of the fin trench, and a field filling layer on the field liner.

복수의 게이트 전극들(120)은 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 게이트 전극들(120)은 필드 절연막(105) 상에 배치될 수 있다. 복수의 게이트 전극들(120)은 각각 제2 방향(Y)으로 연장될 수 있다. 복수의 게이트 전극들(120)은 서로 제1 방향(X)으로 이격될 수 있다.A plurality of gate electrodes 120 may be disposed on the substrate 100 . For example, a plurality of gate electrodes 120 may be disposed on the field insulating layer 105 . Each of the plurality of gate electrodes 120 may extend in the second direction (Y). The plurality of gate electrodes 120 may be spaced apart from each other in the first direction (X).

복수의 게이트 전극들(120)은 제1 활성 패턴(AP1), 및 제2 활성 패턴(AP2) 상에 배치될 수 있다. 복수의 게이트 전극들(120)은 제1 활성 패턴(AP1), 및 제2 활성 패턴(AP2)을 덮을 수 있다. 복수의 게이트 전극들(120)은 제1 활성 패턴(AP1), 및 제2 활성 패턴(AP2)과 교차할 수 있다. 복수의 게이트 전극들(120)은 각각 제2 방향(Y)으로 연장된 장변과, 제1 방향(X)으로 연장된 단변을 포함할 수 있다.A plurality of gate electrodes 120 may be disposed on the first active pattern AP1 and the second active pattern AP2. The plurality of gate electrodes 120 may cover the first active pattern AP1 and the second active pattern AP2. The plurality of gate electrodes 120 may intersect the first active pattern AP1 and the second active pattern AP2. Each of the plurality of gate electrodes 120 may include a long side extending in the second direction (Y) and a short side extending in the first direction (X).

도 3 및 도 4에서, 각각의 복수의 게이트 전극들(120)의 상면은 제1 활성 패턴(AP1)의 상면을 향해 리세스된 볼록한 곡면일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 도시된 것과 달리, 각각의 복수의 게이트 전극들(120)의 상면은 평평한 평면일 수도 있다. 3 and 4 , the top surface of each of the plurality of gate electrodes 120 may be a convex curved surface that is recessed toward the top surface of the first active pattern AP1, but is not limited thereto. That is, unlike what is shown, the top surface of each of the plurality of gate electrodes 120 may be a flat plane.

복수의 게이트 전극들(120)은 예를 들어, 티타늄 질화물(TiN), 탄탈륨 탄화물(TaC), 탄탈륨 질화물(TaN), 티타늄 실리콘 질화물(TiSiN), 탄탈륨 실리콘 질화물(TaSiN), 탄탈륨 티타늄 질화물(TaTiN), 티타늄 알루미늄 질화물(TiAlN), 탄탈륨 알루미늄 질화물(TaAlN), 텅스텐 질화물(WN), 루테늄(Ru), 티타늄 알루미늄(TiAl), 티타늄 알루미늄 탄질화물(TiAlC-N), 티타늄 알루미늄 탄화물(TiAlC), 티타늄 탄화물(TiC), 탄탈륨 탄질화물(TaCN), 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 코발트(Co), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 니켈(Ni), 백금(Pt), 니켈 백금(Ni-Pt), 니오븀(Nb), 니오븀 질화물(NbN), 니오븀 탄화물(NbC), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 질화물(MoN), 몰리브덴 탄화물(MoC), 텅스텐 탄화물(WC), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 은(Ag), 금(Au), 아연(Zn), 바나듐(V) 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The plurality of gate electrodes 120 may be, for example, titanium nitride (TiN), tantalum carbide (TaC), tantalum nitride (TaN), titanium silicon nitride (TiSiN), tantalum silicon nitride (TaSiN), or tantalum titanium nitride (TaTiN). ), titanium aluminum nitride (TiAlN), tantalum aluminum nitride (TaAlN), tungsten nitride (WN), ruthenium (Ru), titanium aluminum (TiAl), titanium aluminum carbonitride (TiAlC-N), titanium aluminum carbide (TiAlC), Titanium carbide (TiC), tantalum carbonitride (TaCN), tungsten (W), aluminum (Al), copper (Cu), cobalt (Co), titanium (Ti), tantalum (Ta), nickel (Ni), platinum ( Pt), nickel platinum (Ni-Pt), niobium (Nb), niobium nitride (NbN), niobium carbide (NbC), molybdenum (Mo), molybdenum nitride (MoN), molybdenum carbide (MoC), tungsten carbide (WC) , rhodium (Rh), palladium (Pd), iridium (Ir), osmium (Os), silver (Ag), gold (Au), zinc (Zn), vanadium (V), and combinations thereof. You can.

복수의 게이트 전극들(120)은 각각 도전성 금속 산화물, 도전성 금속 산질화물 등을 포함할 수 있고, 상술한 물질이 산화된 형태를 포함할 수도 있다.Each of the plurality of gate electrodes 120 may include conductive metal oxide, conductive metal oxynitride, etc., or may include an oxidized form of the above-mentioned material.

복수의 게이트 전극들(120)은 이 후에 설명될 소오스/드레인 패턴(150)의 양측에 배치될 수 있다. A plurality of gate electrodes 120 may be disposed on both sides of the source/drain pattern 150, which will be described later.

일례로, 소오스/드레인 패턴(150)의 양측에 배치된 게이트 전극(120)이 모두 트랜지스터의 게이트로 사용되는 노말 게이트 전극일 수 있다. 다른 예로, 소오스/드레인 패턴(150)의 일측에 배치된 게이트 전극(120)은 트랜지스터의 게이트로 사용되지만, 소오스/드레인 패턴(150)의 타측에 배치된 게이트 전극(120)은 더미 게이트 전극일 수 있다.For example, the gate electrodes 120 disposed on both sides of the source/drain pattern 150 may be normal gate electrodes used as gates of transistors. As another example, the gate electrode 120 disposed on one side of the source/drain pattern 150 is used as the gate of a transistor, but the gate electrode 120 disposed on the other side of the source/drain pattern 150 is a dummy gate electrode. You can.

복수의 게이트 스페이서들(140)은 복수의 게이트 전극들(120) 각각의 측벽 상에 배치될 수 있다. 복수의 게이트 스페이서들(140)은 복수의 게이트 전극들(120)과 접촉하지는 않는다. 게이트 스페이서(140)와 게이트 전극(120)의 측벽 사이에 게이트 절연막(130)이 배치될 수 있다. 복수의 게이트 스페이서들(140)은 각각 제2 방향(Y)으로 연장될 수 있다. 복수의 게이트 스페이서들(140)은 예를 들어, 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 산질화물(SiON), 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 산탄질화물(SiOCN), 실리콘 붕소질화물(SiBN), 실리콘 산붕소질화물(SiOBN), 실리콘 산탄화물(SiOC) 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.A plurality of gate spacers 140 may be disposed on the sidewall of each of the plurality of gate electrodes 120. The plurality of gate spacers 140 do not contact the plurality of gate electrodes 120 . A gate insulating film 130 may be disposed between the gate spacer 140 and the sidewall of the gate electrode 120. Each of the plurality of gate spacers 140 may extend in the second direction (Y). The plurality of gate spacers 140 are, for example, silicon nitride (SiN), silicon oxynitride (SiON), silicon oxide (SiO 2 ), silicon oxycarbonitride (SiOCN), silicon boron nitride (SiBN), and silicon oxyboron. It may include at least one of nitride (SiOBN), silicon oxycarbide (SiOC), and combinations thereof.

게이트 절연막(130)은 복수의 게이트 전극들(120) 각각의 측벽 및 바닥면을 따라 연장될 수 있다. 게이트 절연막(130)은 제1 활성 패턴(AP1), 제2 활성 패턴(AP2), 및 필드 절연막(105) 상에 형성될 수 있다. 게이트 절연막(130)은 복수의 게이트 전극들(120)과, 복수의 게이트 스페이서들(140) 사이에 형성될 수 있다. The gate insulating film 130 may extend along the sidewall and bottom surface of each of the plurality of gate electrodes 120. The gate insulating layer 130 may be formed on the first active pattern AP1, the second active pattern AP2, and the field insulating layer 105. The gate insulating film 130 may be formed between the plurality of gate electrodes 120 and the plurality of gate spacers 140.

게이트 절연막(130)은 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물, 실리콘 질화물, 또는 실리콘 산화물보다 유전 상수가 큰 고유전율 물질을 포함할 수 있다. 고유전율 물질은 예를 들어, 보론 질화물(boron nitride), 하프늄 산화물(hafnium oxide), 하프늄 실리콘 산화물(hafnium silicon oxide), 하프늄 알루미늄 산화물(hafnium aluminum oxide), 란타늄 산화물(lanthanum oxide), 란타늄 알루미늄 산화물(lanthanum aluminum oxide), 지르코늄 산화물(zirconium oxide), 지르코늄 실리콘 산화물(zirconium silicon oxide), 탄탈륨 산화물(tantalum oxide), 티타늄 산화물(titanium oxide), 바륨 스트론튬 티타늄 산화물(barium strontium titanium oxide), 바륨 티타늄 산화물(barium titanium oxide), 스트론튬 티타늄 산화물(strontium titanium oxide), 이트륨 산화물(yttrium oxide), 알루미늄 산화물(aluminum oxide), 납 스칸듐 탄탈륨 산화물(lead scandium tantalum oxide), 또는 납 아연 니오브산염(lead zinc niobate) 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.The gate insulating layer 130 may include silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride, or a high dielectric constant material having a higher dielectric constant than silicon oxide. High-k materials include, for example, boron nitride, hafnium oxide, hafnium silicon oxide, hafnium aluminum oxide, lanthanum oxide, and lanthanum aluminum oxide. (lanthanum aluminum oxide), zirconium oxide, zirconium silicon oxide, tantalum oxide, titanium oxide, barium strontium titanium oxide, barium titanium oxide barium titanium oxide, strontium titanium oxide, yttrium oxide, aluminum oxide, lead scandium tantalum oxide, or lead zinc niobate. It may include one or more of these.

게이트 절연막(130)은 단일막인 것으로 도시하였지만, 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 이에 제한되는 것은 아니다. 게이트 절연막(130)은 복수의 막을 포함할 수 있다. 게이트 절연막(130)은 제1 활성 패턴(AP1) 및 게이트 전극(120) 사이와, 제2 활성 패턴(AP2) 및 복수의 게이트 전극들(120) 사이에 배치된 계면막(interfacial layer)과, 고유전율 절연막을 포함할 수도 있다. The gate insulating layer 130 is shown as a single layer, but this is only for convenience of explanation and is not limited thereto. The gate insulating layer 130 may include a plurality of layers. The gate insulating layer 130 includes an interfacial layer disposed between the first active pattern (AP1) and the gate electrode 120 and between the second active pattern (AP2) and the plurality of gate electrodes 120, It may also include a high dielectric constant insulating film.

몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치는 네거티브 커패시터(Negative Capacitor)를 이용한 NC(Negative Capacitance) FET을 포함할 수 있다. 예를 들어, 게이트 절연막(130)은 강유전체 특성을 갖는 강유전체 물질막과, 상유전체 특성을 갖는 상유전체 물질막을 포함할 수 있다. A semiconductor device according to some embodiments may include a negative capacitance (NC) FET using a negative capacitor. For example, the gate insulating layer 130 may include a ferroelectric material layer with ferroelectric properties and a paraelectric material layer with paraelectric properties.

강유전체 물질막은 음의 커패시턴스를 가질 수 있고, 상유전체 물질막은 양의 커패시턴스를 가질 수 있다. 예를 들어, 두 개 이상의 커패시터가 직렬 연결되고, 각각의 커패시터의 커패시턴스가 양의 값을 가질 경우, 전체 커패시턴스는 각각의 개별 커패시터의 커패시턴스보다 감소하게 된다. 반면, 직렬 연결된 두 개 이상의 커패시터의 커패시턴스 중 적어도 하나가 음의 값을 가질 경우, 전체 커패시턴스는 양의 값을 가지면서 각각의 개별 커패시턴스의 절대값보다 클 수 있다. The ferroelectric material film may have a negative capacitance, and the paraelectric material film may have a positive capacitance. For example, if two or more capacitors are connected in series and the capacitance of each capacitor has a positive value, the total capacitance will be less than the capacitance of each individual capacitor. On the other hand, when at least one of the capacitances of two or more capacitors connected in series has a negative value, the total capacitance may have a positive value and be greater than the absolute value of each individual capacitance.

음의 커패시턴스를 갖는 강유전체 물질막과, 양의 커패시턴스를 갖는 상유전체 물질막이 직렬로 연결될 경우, 직렬로 연결된 강유전체 물질막 및 상유전체 물질막의 전체적인 커패시턴스 값은 증가할 수 있다. 전체적인 커패시턴스 값이 증가하는 것을 이용하여, 강유전체 물질막을 포함하는 트랜지스터는 상온에서 60 mV/decade 미만의 문턱전압이하 스윙(subthreshold swing(SS))을 가질 수 있다. When a ferroelectric material film with a negative capacitance and a paraelectric material film with a positive capacitance are connected in series, the overall capacitance value of the ferroelectric material film and the paraelectric material film connected in series may increase. By taking advantage of the increase in overall capacitance value, a transistor including a ferroelectric material film can have a subthreshold swing (SS) of less than 60 mV/decade at room temperature.

강유전체 물질막은 강유전체 특성을 가질 수 있다. 강유전체 물질막은 예를 들어, 하프늄 산화물(hafnium oxide), 하프늄 지르코늄 산화물(hafnium zirconium oxide), 바륨 스트론튬 티타늄 산화물(barium strontium titanium oxide), 바륨 티타늄 산화물(barium titanium oxide) 및 납 지르코늄 티타늄 산화물(lead zirconium titanium oxide) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기에서, 일 예로, 하프늄 지르코늄 산화물(hafnium zirconium oxide)은 하프늄 산화물(hafnium oxide)에 지르코늄(Zr)이 도핑된 물질일 수 있다. 다른 예로, 하프늄 지르코늄 산화물(hafnium zirconium oxide)은 하프늄(Hf)과 지르코늄(Zr)과 산소(O)의 화합물일 수도 있다.A ferroelectric material film may have ferroelectric properties. Ferroelectric material films include, for example, hafnium oxide, hafnium zirconium oxide, barium strontium titanium oxide, barium titanium oxide, and lead zirconium oxide. It may contain at least one of titanium oxide. Here, as an example, hafnium zirconium oxide may be a material in which zirconium (Zr) is doped into hafnium oxide. As another example, hafnium zirconium oxide may be a compound of hafnium (Hf), zirconium (Zr), and oxygen (O).

강유전체 물질막은 도핑된 도펀트를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 도펀트는 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 란타넘(La), 이트륨(Y), 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 칼슘(Ca), 세륨(Ce), 디스프로슘(Dy), 어븀(Er), 가돌리늄(Gd), 게르마늄(Ge), 스칸듐(Sc), 스트론튬(Sr) 및 주석(Sn) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 강유전체 물질막이 어떤 강유전체 물질을 포함하냐에 따라, 강유전체 물질막에 포함된 도펀트의 종류는 달라질 수 있다. The ferroelectric material film may further include a doped dopant. For example, dopants include aluminum (Al), titanium (Ti), niobium (Nb), lanthanum (La), yttrium (Y), magnesium (Mg), silicon (Si), calcium (Ca), and cerium (Ce). ), dysprosium (Dy), erbium (Er), gadolinium (Gd), germanium (Ge), scandium (Sc), strontium (Sr), and tin (Sn). Depending on what kind of ferroelectric material the ferroelectric material film contains, the type of dopant included in the ferroelectric material film may vary.

강유전체 물질막이 하프늄 산화물을 포함할 경우, 강유전체 물질막에 포함된 도펀트는 예를 들어, 가돌리늄(Gd), 실리콘(Si), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al) 및 이트륨(Y) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. When the ferroelectric material film includes hafnium oxide, the dopant included in the ferroelectric material film is, for example, at least one of gadolinium (Gd), silicon (Si), zirconium (Zr), aluminum (Al), and yttrium (Y). It can be included.

도펀트가 알루미늄(Al)일 경우, 강유전체 물질막은 3 내지 8 at%(atomic %)의 알루미늄을 포함할 수 있다. 여기에서, 도펀트의 비율은 하프늄 및 알루미늄의 합에 대한 알루미늄의 비율일 수 있다. When the dopant is aluminum (Al), the ferroelectric material film may contain 3 to 8 at% (atomic %) of aluminum. Here, the ratio of the dopant may be the ratio of aluminum to the sum of hafnium and aluminum.

도펀트가 실리콘(Si)일 경우, 강유전체 물질막은 2 내지 10 at%의 실리콘을 포함할 수 있다. 도펀트가 이트륨(Y)일 경우, 강유전체 물질막은 2 내지 10 at%의 이트륨을 포함할 수 있다. 도펀트가 가돌리늄(Gd)일 경우, 강유전체 물질막은 1 내지 7 at%의 가돌리늄을 포함할 수 있다. 도펀트가 지르코늄(Zr)일 경우, 강유전체 물질막은 50 내지 80 at%의 지르코늄을 포함할 수 있다. When the dopant is silicon (Si), the ferroelectric material film may contain 2 to 10 at% of silicon. When the dopant is yttrium (Y), the ferroelectric material film may contain 2 to 10 at% of yttrium. When the dopant is gadolinium (Gd), the ferroelectric material film may contain 1 to 7 at% of gadolinium. When the dopant is zirconium (Zr), the ferroelectric material film may contain 50 to 80 at% of zirconium.

상유전체 물질막은 상유전체 특성을 가질 수 있다. 상유전체 물질막은 예를 들어, 실리콘 산화물(silicon oxide) 및 고유전율을 갖는 금속 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상유전체 물질막에 포함된 금속 산화물은 예를 들어, 하프늄 산화물(hafnium oxide), 지르코늄 산화물(zirconium oxide) 및 알루미늄 산화물(aluminum oxide) 중 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. A paradielectric material film may have paradielectric properties. For example, the paradielectric material film may include at least one of silicon oxide and a metal oxide having a high dielectric constant. The metal oxide included in the paradielectric material film may include, but is not limited to, at least one of, for example, hafnium oxide, zirconium oxide, and aluminum oxide.

강유전체 물질막 및 상유전체 물질막은 동일한 물질을 포함할 수 있다. 강유전체 물질막은 강유전체 특성을 갖지만, 상유전체 물질막은 강유전체 특성을 갖지 않을 수 있다. 예를 들어, 강유전체 물질막 및 상유전체 물질막이 하프늄 산화물을 포함할 경우, 강유전체 물질막에 포함된 하프늄 산화물의 결정 구조는 상유전체 물질막에 포함된 하프늄 산화물의 결정 구조와 다르다. The ferroelectric material film and the paraelectric material film may include the same material. A ferroelectric material film may have ferroelectric properties, but a paraelectric material film may not have ferroelectric properties. For example, when the ferroelectric material film and the paraelectric material film include hafnium oxide, the crystal structure of the hafnium oxide included in the ferroelectric material film is different from the crystal structure of the hafnium oxide included in the paraelectric material film.

강유전체 물질막은 강유전체 특성을 갖는 두께를 가질 수 있다. 강유전체 물질막의 두께는 예를 들어, 0.5 내지 10nm 일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 각각의 강유전체 물질마다 강유전체 특성을 나타내는 임계 두께가 달라질 수 있으므로, 강유전체 물질막의 두께는 강유전체 물질에 따라 달라질 수 있다.The ferroelectric material film may have a thickness having ferroelectric properties. The thickness of the ferroelectric material film may be, for example, 0.5 to 10 nm, but is not limited thereto. Since the critical thickness representing ferroelectric properties may vary for each ferroelectric material, the thickness of the ferroelectric material film may vary depending on the ferroelectric material.

일례로, 게이트 절연막(130)은 하나의 강유전체 물질막을 포함할 수 있다. 다른 예로, 게이트 절연막(130)은 서로 간에 이격된 복수의 강유전체 물질막을 포함할 수 있다. 게이트 절연막(130)은 복수의 강유전체 물질막과, 복수의 상유전체 물질막이 교대로 적층된 적층막 구조를 가질 수 있다.For example, the gate insulating layer 130 may include one ferroelectric material layer. As another example, the gate insulating film 130 may include a plurality of ferroelectric material films spaced apart from each other. The gate insulating film 130 may have a stacked structure in which a plurality of ferroelectric material films and a plurality of paraelectric material films are alternately stacked.

복수의 게이트 캡핑막들(145)은 각각 복수의 게이트 전극들(120)의 상면 및 복수의 게이트 스페이서들(140)의 상면 상에 배치될 수 있다. 복수의 게이트 캡핑막들(145)은 예를 들어, 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 산질화물(SiON), 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 탄질화물(SiCN), 실리콘 산탄질화물(SiOCN) 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The plurality of gate capping films 145 may be disposed on the upper surface of the plurality of gate electrodes 120 and the upper surface of the plurality of gate spacers 140, respectively. The plurality of gate capping films 145 are, for example, silicon nitride (SiN), silicon oxynitride (SiON), silicon oxide (SiO 2 ), silicon carbonitride (SiCN), silicon oxycarbonitride (SiOCN), and their It may contain at least one of the combinations.

소오스/드레인 패턴(150)은 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 소오스/드레인 패턴(150)은 제1 활성 패턴(AP1) 상에 형성될 수 있다. 소오스/드레인 패턴(150)은 제1 활성 패턴(AP1)과 연결된다. 소오스/드레인 패턴(150)의 바닥면은 제1 활성 패턴(AP1)과 접촉한다.Source/drain patterns 150 may be disposed on the substrate 100 . The source/drain pattern 150 may be formed on the first active pattern AP1. The source/drain pattern 150 is connected to the first active pattern AP1. The bottom surface of the source/drain pattern 150 is in contact with the first active pattern AP1.

소오스/드레인 패턴(150)은 복수의 게이트 전극들(120) 각각의 측면에 배치될 수 있다. 소오스/드레인 패턴(150)은 복수의 게이트 전극들(120) 사이에 배치될 수 있다. The source/drain pattern 150 may be disposed on each side of the plurality of gate electrodes 120 . The source/drain pattern 150 may be disposed between the plurality of gate electrodes 120 .

예를 들어, 소오스/드레인 패턴(150)은 복수의 게이트 전극들(120)의 양측에 배치될 수 있다. 도시된 것과 달리, 소오스/드레인 패턴(150)은 복수의 게이트 전극들(120)의 일측에 배치되고, 복수의 게이트 전극들(120)의 타측에는 배치되지 않을 수 있다. For example, the source/drain pattern 150 may be disposed on both sides of the plurality of gate electrodes 120 . Unlike shown, the source/drain pattern 150 may be disposed on one side of the plurality of gate electrodes 120 and not on the other side of the plurality of gate electrodes 120.

소오스/드레인 패턴(150)은 에피택셜 패턴을 포함할 수 있다. 소오스/드레인 패턴(150)은 반도체 물질을 포함할 수 있다. 소오스/드레인 패턴(150)은 제1 활성 패턴(AP1)을 채널 영역으로 사용하는 트랜지스터의 소오스/드레인에 포함될 수 있다. The source/drain pattern 150 may include an epitaxial pattern. The source/drain pattern 150 may include a semiconductor material. The source/drain pattern 150 may be included in the source/drain of a transistor using the first active pattern AP1 as a channel region.

소오스/드레인 패턴(150)은 제1 활성 패턴(AP1) 중 채널로 사용되는 채널 영역과 연결될 수 있다. 소오스/드레인 패턴(150)은 각각의 제1 활성 패턴(AP1) 상에 형성된 3개의 에피택셜 패턴이 합쳐진(merged) 것으로 도시하였지만, 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 각각의 제1 활성 패턴(AP1) 상에 형성된 에피택셜 패턴은 서로 간에 분리되어 있을 수 있다. The source/drain pattern 150 may be connected to a channel region used as a channel in the first active pattern AP1. The source/drain pattern 150 is shown as a merge of three epitaxial patterns formed on each first active pattern AP1, but this is only for convenience of explanation and is not limited thereto. That is, the epitaxial patterns formed on each first active pattern AP1 may be separated from each other.

일례로, 필드 절연막(105)과 합쳐진 소오스/드레인 패턴(150) 사이 공간에, 에어갭(air gap)이 배치될 수 있다. 다른 예로, 필드 절연막(105)과 합쳐진 소오스/드레인 패턴(150) 사이 공간에, 절연 물질이 채워질 수 있다.For example, an air gap may be disposed in the space between the field insulating film 105 and the combined source/drain pattern 150. As another example, the space between the field insulating film 105 and the combined source/drain pattern 150 may be filled with an insulating material.

식각 정지막(160)은 필드 절연막(105)의 상면, 복수의 게이트 스페이서들(140)의 측벽, 소오스/드레인 패턴(150)의 프로파일을 따라 연장될 수 있다. 식각 정지막(160)은 소오스/드레인 패턴(150)의 상면과, 소오스/드레인 패턴(150)의 측벽과, 복수의 게이트 스페이서들(140)의 측벽 상에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 식각 정지막(160)은 게이트 캡핑막(145)의 측벽 상에 배치되지는 않는다. 즉, 게이트 캡핑막(145)은 식각 정지막(160)의 상면 상에 배치될 수 있다. 또한, 식각 정지막(160)의 측벽은 게이트 캡핑막(145)의 외측벽과 연결될 수 있다. 도시된 것과 달리, 식각 정지막(160)은 게이트 캡핑막(145)의 측벽 상에 배치될 수도 있다. The etch stop layer 160 may extend along the top surface of the field insulating layer 105, the sidewalls of the plurality of gate spacers 140, and the profile of the source/drain pattern 150. The etch stop film 160 may be disposed on the top surface of the source/drain pattern 150, the sidewall of the source/drain pattern 150, and the sidewalls of the plurality of gate spacers 140. In some embodiments, the etch stop layer 160 is not disposed on the sidewall of the gate capping layer 145. That is, the gate capping layer 145 may be disposed on the top surface of the etch stop layer 160. Additionally, the sidewall of the etch stop layer 160 may be connected to the outer wall of the gate capping layer 145. Unlike shown, the etch stop layer 160 may be disposed on the sidewall of the gate capping layer 145.

식각 정지막(160)은 이 후에 설명될 제1 층간 절연막(190)에 대해 식각 선택비를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 식각 정지막(160)은 질화물 계열의 절연물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 산질화물(SiON), 실리콘 산탄질화물(SiOCN), 실리콘 붕소질화물(SiBN), 실리콘 산붕소질화물(SiOBN), 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The etch stop layer 160 may include a material having an etch selectivity with respect to the first interlayer insulating layer 190, which will be described later. The etch stop layer 160 may include a nitride-based insulating material. For example, it may include at least one of silicon nitride (SiN), silicon oxynitride (SiON), silicon oxycarbonitride (SiOCN), silicon boronitride (SiBN), silicon oxyboronitride (SiOBN), and combinations thereof. there is.

제1 층간 절연막(190)은 식각 정지막(160) 상에 배치된다. 제1 층간 절연막(190)은 필드 절연막(105) 상에 형성될 수 있다. 제1 층간 절연막(190)은 소오스/드레인 패턴(150) 상에 배치될 수 있다. 제1 층간 절연막(190)은 게이트 캡핑막(145)의 상면을 덮지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 층간 절연막(190)의 상면은 게이트 캡핑막(145)의 상면과 동일 평면에 놓일 수 있다. The first interlayer insulating layer 190 is disposed on the etch stop layer 160. The first interlayer insulating film 190 may be formed on the field insulating film 105 . The first interlayer insulating film 190 may be disposed on the source/drain pattern 150 . The first interlayer insulating layer 190 may not cover the top surface of the gate capping layer 145. For example, the top surface of the first interlayer insulating film 190 may be on the same plane as the top surface of the gate capping film 145.

제1 층간 절연막(190)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 및 저유전율 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 저유전율 물질은 예를 들어, Fluorinated TetraEthylOrthoSilicate (FTEOS), Hydrogen SilsesQuioxane (HSQ), Bis-benzoCycloButene (BCB), TetraMethylOrthoSilicate (TMOS), OctaMethyleyCloTetraSiloxane (OMCTS), HexaMethylDiSiloxane (HMDS), TriMethylSilyl Borate (TMSB), DiAcetoxyDitertiaryButoSiloxane (DADBS), TriMethylSilil Phosphate (TMSP), PolyTetraFluoroEthylene (PTFE), TOSZ(Tonen SilaZen), FSG(Fluoride Silicate Glass), polypropylene oxide와 같은 polyimide nanofoams, CDO(Carbon Doped silicon Oxide), OSG(Organo Silicate Glass), SiLK, Amorphous Fluorinated Carbon, silica aerogels, silica xerogels, mesoporous silica 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, the first interlayer insulating film 190 may include at least one of silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, and a low dielectric constant material. Low dielectric constant materials include, for example, Fluorinated TetraEthylOrthoSilicate (FTEOS), Hydrogen SilsesQuioxane (HSQ), Bis-benzoCycloButene (BCB), TetraMethylOrthoSilicate (TMOS), OctaMethyleyCloTetraSiloxane (OMCTS), HexaMethylDiSiloxane (HMDS), TriMethylSylyl Borate (TMSB), etoxyDitertiaryButoSiloxane ( DADBS), TriMethylSilil Phosphate (TMSP), PolyTetraFluoroEthylene (PTFE), TOSZ (Tonen SilaZen), FSG (Fluoride Silicate Glass), polyimide nanofoams such as polypropylene oxide, CDO (Carbon Doped silicon Oxide), OSG (Organo Silicate Glass), SiLK , Amorphous Fluorinated Carbon, silica aerogels, silica xerogels, mesoporous silica, or a combination thereof, but is not limited thereto.

제1 소오스/드레인 컨택(170)은 제1 활성 패턴(AP1) 상의 소오스/드레인 패턴(150) 상에 배치될 수 있다. 제2 소오스/드레인 컨택(270)은 제2 활성 패턴(AP2) 상의 소오스/드레인 패턴 상에 배치될 수 있다. 제1 소오스/드레인 컨택(170)에 대한 설명은 제2 소오스/드레인 컨택(270)에 대한 설명과 동일할 수 있으므로, 이하에서 제1 소오스/드레인 컨택(170)에 대해서만 설명한다. The first source/drain contact 170 may be disposed on the source/drain pattern 150 on the first active pattern AP1. The second source/drain contact 270 may be disposed on the source/drain pattern on the second active pattern AP2. Since the description of the first source/drain contact 170 may be the same as the description of the second source/drain contact 270, only the first source/drain contact 170 will be described below.

게이트 컨택(180)은 복수의 게이트 전극들(120) 중 일부와 접속될 수 있다. 게이트 컨택(180)은 복수의 게이트 전극들(120)과 중첩되는 위치에 배치될 수 있다. The gate contact 180 may be connected to some of the plurality of gate electrodes 120. The gate contact 180 may be disposed at a position overlapping with the plurality of gate electrodes 120 .

제1 소오스/드레인 컨택(170)은 식각 정지막(160)을 관통하여, 소오스/드레인 패턴(150)과 접속될 수 있다. 제1 소오스/드레인 컨택(170)은 소오스/드레인 패턴(150) 상에 배치될 수 있다. The first source/drain contact 170 may penetrate the etch stop layer 160 and be connected to the source/drain pattern 150. The first source/drain contact 170 may be disposed on the source/drain pattern 150 .

제1 소오스/드레인 컨택(170)은 제1 층간 절연막(190) 내에 배치될 수 있다. 제1 소오스/드레인 컨택(170)은 제1 층간 절연막(190)에 의해 둘러싸일 수 있다. The first source/drain contact 170 may be disposed within the first interlayer insulating film 190. The first source/drain contact 170 may be surrounded by a first interlayer insulating film 190.

제1 소오스/드레인 컨택(170)과 소오스/드레인 패턴(150) 사이에, 컨택 실리사이드막(155)이 배치될 수 있다. 컨택 실리사이드막(155)은 소오스/드레인 패턴(150)과 제1 소오스/드레인 컨택(170) 사이의 경계면의 프로파일을 따라 형성되는 것으로 도시하였지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 컨택 실리사이드막(155)은 예를 들어, 금속 실리사이드 물질을 포함할 수 있다.A contact silicide film 155 may be disposed between the first source/drain contact 170 and the source/drain pattern 150. The contact silicide film 155 is shown as being formed along the profile of the interface between the source/drain pattern 150 and the first source/drain contact 170, but is not limited thereto. The contact silicide layer 155 may include, for example, a metal silicide material.

제1 층간 절연막(190)은 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 상면(170US)을 덮지 않는다. 일례로, 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 상면(170US)은 제1 게이트 캡핑막(145)의 상면보다 위로 돌출되지 않을 수 있다. 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 상면(170US)은 게이트 캡핑막(145)의 상면과 동일 평면에 놓일 수 있다. 도시된 것과 달리, 다른 예로, 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 상면(170US)은 게이트 캡핑막(145)의 상면보다 위로 돌출될 수 있다. The first interlayer insulating film 190 does not cover the top surface 170US of the first source/drain contact 170. For example, the top surface 170US of the first source/drain contact 170 may not protrude above the top surface of the first gate capping layer 145. The top surface 170US of the first source/drain contact 170 may be placed on the same plane as the top surface of the gate capping film 145. Unlike what is shown, in another example, the top surface 170US of the first source/drain contact 170 may protrude above the top surface of the gate capping film 145.

또한, 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 상면(170US)은 게이트 컨택(180)의 상면과 동일 평면에 놓일 수 있다. 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 상면(170US)은 파워 레일 비아(PRVA)의 상면(PRVA_US)과 동일 평면에 놓일 수 있다. Additionally, the top surface 170US of the first source/drain contact 170 may be placed on the same plane as the top surface of the gate contact 180. The top surface (170US) of the first source/drain contact 170 may be placed on the same plane as the top surface (PRVA_US) of the power rail via (PRVA).

몇몇 실시예에서, 제1 소오스/드레인 컨택(170)은 소오스/드레인 배리어막(170a)과, 소오스/드레인 배리어막(170a) 상의 소오스/드레인 필링막(170b)을 포함할 수 있다. In some embodiments, the first source/drain contact 170 may include a source/drain barrier layer 170a and a source/drain filling layer 170b on the source/drain barrier layer 170a.

제1 소오스/드레인 컨택(170)의 바닥면은 평평한 형상을 갖는 것으로 도시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 도시된 것과 달리, 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 바닥면은 웨이비(wavy) 형상을 가질 수 있음은 물론이다.The bottom surface of the first source/drain contact 170 is shown as having a flat shape, but it is not limited thereto. Of course, unlike what is shown, the bottom surface of the first source/drain contact 170 may have a wavy shape.

소오스/드레인 배리어막(170a)은 예를 들어, 탄탈륨(Ta), 탄탈륨 질화물(TaN), 티타늄(Ti), 티타늄 질화물(TiN), 티타늄 실리콘 질화물(TiSiN), 루테늄(Ru), 코발트(Co), 니켈(Ni), 니켈 보론(NiB), 텅스텐(W), 텅스텐 질화물(WN), 텅스텐 탄질화물(WCN), 지르코늄(Zr), 지르코늄 질화물(ZrN), 바나듐(V), 바나듐 질화물(VN), 니오븀(Nb), 니오븀 질화물(NbN), 백금(Pt), 이리듐(Ir), 로듐(Rh) 및 2차원 물질(Two-dimensional(2D) material) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치에서, 2차원 물질은 금속성 물질 및/또는 반도체 물질일 수 있다. 2차원 물질(2D material)은 2차원 동소체(allotrope) 또는 2차원 화합물(compound)를 포함할 수 있고, 예를 들어, 그래핀(graphene), 몰리브덴 이황화물(MoS2), 몰리브덴 디셀레나이드(MoSe2), 텅스텐 디셀레나이드(WSe2), 텅스텐 이황화물(WS2), 중 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 상술한 2차원 물질은 예시적으로 열거되었을 뿐이므로, 본 발명의 반도체 장치에 포함될 수 있는 2차원 물질은 상술한 물질에 의해 제한되지 않는다.The source/drain barrier film 170a may include, for example, tantalum (Ta), tantalum nitride (TaN), titanium (Ti), titanium nitride (TiN), titanium silicon nitride (TiSiN), ruthenium (Ru), and cobalt (Co). ), nickel (Ni), nickel boron (NiB), tungsten (W), tungsten nitride (WN), tungsten carbonitride (WCN), zirconium (Zr), zirconium nitride (ZrN), vanadium (V), vanadium nitride ( It may include at least one of VN), niobium (Nb), niobium nitride (NbN), platinum (Pt), iridium (Ir), rhodium (Rh), and two-dimensional (2D) material. In a semiconductor device according to some embodiments, the two-dimensional material may be a metallic material and/or a semiconductor material. 2D materials may include 2D allotropes or 2D compounds, for example, graphene, molybdenum disulfide (MoS2), and molybdenum diselenide (MoSe). 2 ), tungsten diselenide (WSe 2 ), and tungsten disulfide (WS 2 ), but is not limited thereto. That is, since the above-described two-dimensional materials are listed only as examples, the two-dimensional materials that can be included in the semiconductor device of the present invention are not limited by the above-described materials.

소오스/드레인 필링막(170b)은 예를 들어, 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 코발트(Co), 루테늄(Ru), 은(Ag), 금(Au), 망간(Mn) 및 몰리브데넘(Mo) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The source/drain filling film 170b may include, for example, aluminum (Al), tungsten (W), cobalt (Co), ruthenium (Ru), silver (Ag), gold (Au), manganese (Mn), and molybdenum. It may contain at least one of Denum (Mo).

제1 소오스/드레인 컨택(170)은 복수의 도전막을 포함하는 것으로 도시되었지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 도시된 것과 달리, 제1 소오스/드레인 컨택(170)은 단일막일 수 있음은 물론이다.The first source/drain contact 170 is shown as including a plurality of conductive films, but is not limited thereto. Of course, unlike what is shown, the first source/drain contact 170 may be a single layer.

게이트 컨택(180)은 게이트 전극(120) 상에 배치될 수 있다. 게이트 컨택(180)은 게이트 캡핑막(145)을 관통하여, 게이트 전극(120)과 연결될 수 있다. Gate contact 180 may be disposed on gate electrode 120. The gate contact 180 may penetrate the gate capping film 145 and be connected to the gate electrode 120.

일례로, 게이트 컨택(180)의 상면은 게이트 캡핑막(145)의 상면과 동일 평면에 놓일 수 있다. 도시된 것과 달리, 다른 예로, 게이트 컨택(180)의 상면은 게이트 캡핑막(145)의 상면보다 위로 돌출될 수 있다.For example, the top surface of the gate contact 180 may be on the same plane as the top surface of the gate capping film 145. Unlike what is shown, in another example, the top surface of the gate contact 180 may protrude above the top surface of the gate capping film 145.

게이트 컨택(180)은 게이트 배리어막(180a)과, 게이트 배리어막(180a) 상의 게이트 필링막(180b)을 포함할 수 있다. 게이트 배리어막(180a) 및 게이트 필링막(180b)에 포함된 물질에 관한 내용은 소오스/드레인 배리어막(170a) 및 소오스/드레인 필링막(170b)에 관한 설명과 동일할 수 있다.The gate contact 180 may include a gate barrier layer 180a and a gate filling layer 180b on the gate barrier layer 180a. Details regarding the materials included in the gate barrier film 180a and the gate filling film 180b may be the same as the descriptions of the source/drain barrier film 170a and the source/drain filling film 170b.

게이트 컨택(180)은 복수의 도전막을 포함하는 것으로 도시되었지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 도시된 것과 달리, 게이트 컨택(180)은 단일막일 수 있음은 물론이다.The gate contact 180 is shown as including a plurality of conductive films, but is not limited thereto. Of course, unlike what is shown, the gate contact 180 may be a single layer.

몇몇 실시예에 따른 반도체 장치는 하부 절연막(101)을 더 포함할 수 있다. A semiconductor device according to some embodiments may further include a lower insulating layer 101.

하부 절연막(101)은 기판(100)의 하면(100BS) 상에 배치될 수 있다. 하부 절연막(101)은 기판(100)의 하면(100BS)과 접촉할 수 있다. 하부 절연막(101)은 금속 패턴(MP)의 바닥면(MP_BS)과 접촉할 수 있다. The lower insulating film 101 may be disposed on the lower surface 100BS of the substrate 100. The lower insulating film 101 may contact the lower surface 100BS of the substrate 100. The lower insulating layer 101 may contact the bottom surface (MP_BS) of the metal pattern (MP).

하부 절연막(101)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 및 저유전율 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 저유전율 물질은 예를 들어, Fluorinated TetraEthylOrthoSilicate (FTEOS), Hydrogen SilsesQuioxane (HSQ), Bis-benzoCycloButene (BCB), TetraMethylOrthoSilicate (TMOS), OctaMethyleyCloTetraSiloxane (OMCTS), HexaMethylDiSiloxane (HMDS), TriMethylSilyl Borate (TMSB), DiAcetoxyDitertiaryButoSiloxane (DADBS), TriMethylSilil Phosphate (TMSP), PolyTetraFluoroEthylene (PTFE), TOSZ(Tonen SilaZen), FSG(Fluoride Silicate Glass), polypropylene oxide와 같은 polyimide nanofoams, CDO(Carbon Doped silicon Oxide), OSG(Organo Silicate Glass), SiLK, Amorphous Fluorinated Carbon, silica aerogels, silica xerogels, mesoporous silica 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. For example, the lower insulating layer 101 may include at least one of silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, and a low dielectric constant material. Low dielectric constant materials include, for example, Fluorinated TetraEthylOrthoSilicate (FTEOS), Hydrogen SilsesQuioxane (HSQ), Bis-benzoCycloButene (BCB), TetraMethylOrthoSilicate (TMOS), OctaMethyleyCloTetraSiloxane (OMCTS), HexaMethylDiSiloxane (HMDS), TriMethylSylyl Borate (TMSB), etoxyDitertiaryButoSiloxane ( DADBS), TriMethylSilil Phosphate (TMSP), PolyTetraFluoroEthylene (PTFE), TOSZ (Tonen SilaZen), FSG (Fluoride Silicate Glass), polyimide nanofoams such as polypropylene oxide, CDO (Carbon Doped silicon Oxide), OSG (Organo Silicate Glass), SiLK , Amorphous Fluorinated Carbon, silica aerogels, silica xerogels, mesoporous silica, or a combination thereof, but is not limited thereto.

파워 레일(PR)은 제1 활성 패턴(AP1)과 제2 활성 패턴(AP2) 사이에 배치될 수 있다. 파워 레일(PR)은 하부 절연막(101) 내에 배치될 수 있다. 하부 절연막(101)은 파워 레일(PR)을 둘러쌀 수 있다. 파워 레일(PR)은 제1 방향(X)으로 길게 연장할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. The power rail PR may be disposed between the first active pattern AP1 and the second active pattern AP2. The power rail PR may be disposed within the lower insulating film 101 . The lower insulating film 101 may surround the power rail (PR). The power rail (PR) may extend long in the first direction (X), but is not limited thereto.

파워 레일(PR)은 기판(100)의 하면(100BS) 상에 배치된다. 파워 레일(PR)은 하부 절연막(101) 내에 배치된다. 파워 레일(PR)은 금속 패턴(MP)의 바닥면(MP_BS)과 접촉할 수 있다. 파워 레일(PR)은 금속 패턴(MP)과 전기적으로 연결될 수 있다. The power rail PR is disposed on the lower surface 100BS of the substrate 100. The power rail PR is disposed within the lower insulating film 101. The power rail (PR) may contact the bottom surface (MP_BS) of the metal pattern (MP). The power rail (PR) may be electrically connected to the metal pattern (MP).

몇몇 실시예에서, 파워 레일(PR)은 소오스/드레인 패턴(150)과 접속될 수 있다. 예를 들어, 파워 레일(PR)은 금속 패턴(MP), 파워 레일 비아(PRVA), 비아 플러그(195), 및 제1 소오스/드레인 컨택(170)을 통해 소오스/드레인 패턴(150)과 접속될 수 있다. 파워 레일(PR)을 통해 소오스/드레인 패턴(150)으로 전압을 인가할 수 있다. In some embodiments, the power rail PR may be connected to the source/drain pattern 150. For example, the power rail (PR) is connected to the source/drain pattern 150 through a metal pattern (MP), a power rail via (PRVA), a via plug 195, and a first source/drain contact 170. It can be. Voltage can be applied to the source/drain pattern 150 through the power rail (PR).

몇몇 실시예에서, 파워 레일(PR)은 파워 레일 배리어막(PR_a)과, 파워 레일 배리어막(PR_a) 상의 파워 레일 필링막(PR_b)을 포함할 수 있다. 파워 레일 배리어막(PR_a) 및 파워 레일 필링막(PR_b)에 포함된 물질에 관한 내용은 소오스/드레인 배리어막(170a) 및 소오스/드레인 필링막(170b)에 관한 설명과 동일할 수 있다. 파워 레일(PR)은 복수의 도전막을 포함하는 것으로 도시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 도시된 것과 달리, 파워 레일(PR)은 단일막일 수 있음은 물론이다.In some embodiments, the power rail PR may include a power rail barrier film PR_a and a power rail filling film PR_b on the power rail barrier film PR_a. Details regarding the materials included in the power rail barrier film (PR_a) and the power rail filling film (PR_b) may be the same as the descriptions of the source/drain barrier film 170a and the source/drain filling film 170b. Although the power rail PR is shown as including a plurality of conductive films, it is not limited thereto. Of course, unlike what is shown, the power rail (PR) may be a single layer.

몇몇 실시예에서, 기판(100) 내에 트렌치(TR)가 형성될 수 있다. 트렌치(TR)의 바닥면(TR_BS)은 기판(100)의 하면(100BS)을 노출할 수 있다. 트렌치(TR)의 바닥면(TR_BS)은 기판(100)의 하면(100BS)과 동일 평면에 놓일 수 있다. 트렌치(TR)의 상면은 기판(100)의 상면(100US)과 동일 평면에 놓일 수 있다. In some embodiments, a trench TR may be formed in the substrate 100. The bottom surface (TR_BS) of the trench (TR) may expose the bottom surface (100BS) of the substrate 100. The bottom surface (TR_BS) of the trench (TR) may be placed on the same plane as the bottom surface (100BS) of the substrate 100. The top surface of the trench TR may be placed on the same plane as the top surface 100US of the substrate 100.

도 2에서, 트렌치(TR)의 제2 방향(Y)으로의 폭은 기판(100)의 하면(100BS)에서 기판(100)의 상면(100US)을 향함에 따라 점진적으로 증가하다가 감소할 수 있다. 도 4에서, 트렌치(TR)의 제1 방향(X)으로의 폭은 기판(100)의 하면(100BS)에서 기판(100)의 상면(100US)을 향함에 따라 점진적으로 증가하다가 감소할 수 있다. 즉, 트렌치(TR)의 측벽(TR_SW)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 트렌치(TR)의 측벽(TR_SW)은 금속 패턴(MP)을 향해 오목할 수 있다. In FIG. 2 , the width of the trench TR in the second direction Y may gradually increase and then decrease as it moves from the lower surface 100BS of the substrate 100 to the upper surface 100US of the substrate 100. . In FIG. 4 , the width of the trench TR in the first direction . That is, the sidewall TR_SW of the trench TR may have a convex shape. The sidewall TR_SW of the trench TR may be concave toward the metal pattern MP.

몇몇 실시예에서, 트렌치(TR)의 측벽(TR_SW)의 기울기는 기판(100)의 하면(100BS)에서 기판(100)의 상면(100US)을 향함에 따라 점진적으로 감소하다가 증가할 수 있다. 본 명세서에서 "A의 기울기"란 제1 방향(X)을 따라 연장하는 기준선과 A가 이루는 각도 및/또는 제2 방향(Y)을 따라 연장하는 기준선과 A가 이루는 각도일 수 있다. 다시 말하면, 트렌치(TR)는 기판(100)의 하면(100BS)과 상면(100US) 사이의 임의의 위치에서 최대 폭을 가질 수 있다. 트렌치(TR)의 폭이 최대인 지점에서 트렌치(TR)의 측벽(TR_SW)의 기울기는 90°일 수 있다. 트렌치(TR)의 바닥면(TR_BS)의 폭은 트렌치(TR)의 최대 폭이 아니다. 트렌치(TR)의 상면의 폭은 트렌치(TR)의 최대 폭이 아니다. In some embodiments, the slope of the sidewall TR_SW of the trench TR may gradually decrease and then increase as it moves from the bottom surface 100BS of the substrate 100 to the top surface 100US of the substrate 100 . In this specification, the “slope of A” may be the angle formed between A and the baseline extending along the first direction (X) and/or the angle formed between A and the baseline extending along the second direction (Y). In other words, the trench TR may have a maximum width at any position between the lower surface 100BS and the upper surface 100US of the substrate 100. At the point where the width of the trench TR is maximum, the inclination of the sidewall TR_SW of the trench TR may be 90°. The width of the bottom surface (TR_BS) of the trench (TR) is not the maximum width of the trench (TR). The width of the top surface of the trench (TR) is not the maximum width of the trench (TR).

몇몇 실시예에서, 금속 패턴(MP)은 트렌치(TR) 내에 배치될 수 있다. 금속 패턴(MP)은 트렌치(TR)의 적어도 일부를 채울 수 있다. 금속 패턴(MP)은 트렌치(TR)를 완전히 채우지 않을 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 금속 패턴(MP)은 기판(100) 내에 배치될 수 있다. 금속 패턴(MP)은 파워 레일(PR) 상에 배치될 수 있다. 금속 패턴(MP)은 파워 레일(PR)과 파워 레일 비아(PRVA) 사이에 배치될 수 있다. 금속 패턴(MP)은 파워 레일(PR) 및 파워 레일 비아(PRVA)와 접속될 수 있다. In some embodiments, the metal pattern MP may be disposed within the trench TR. The metal pattern MP may fill at least a portion of the trench TR. The metal pattern MP may not completely fill the trench TR, but is not limited thereto. The metal pattern MP may be disposed within the substrate 100 . The metal pattern (MP) may be placed on the power rail (PR). The metal pattern (MP) may be disposed between the power rail (PR) and the power rail via (PRVA). The metal pattern (MP) may be connected to the power rail (PR) and the power rail via (PRVA).

몇몇 실시예에서, 금속 패턴(MP)의 바닥면(MP_BS)은 기판(100)의 하면(100BS)과 동일 평면에 놓일 수 있다. 금속 패턴(MP)의 바닥면(MP_BS)은 기판(100)의 하면(100BS)과 나란하게 연장할 수 있다. 금속 패턴(MP)의 바닥면(MP_BS)은 트렌치(TR)의 바닥면(TR_BS)일 수 있다. In some embodiments, the bottom surface MP_BS of the metal pattern MP may be placed on the same plane as the bottom surface 100BS of the substrate 100. The bottom surface (MP_BS) of the metal pattern (MP) may extend parallel to the bottom surface (100BS) of the substrate 100. The bottom surface (MP_BS) of the metal pattern (MP) may be the bottom surface (TR_BS) of the trench (TR).

도 2에서, 금속 패턴(MP)의 제2 방향(Y)으로의 폭은 기판(100)의 하면(100BS)에서 기판(100)의 상면(100US)을 향함에 따라 점진적으로 증가하다가 감소할 수 있다. 도 4에서, 금속 패턴(MP)의 제1 방향(X)으로의 폭은 기판(100)의 하면(100BS)에서 기판(100)의 상면(100US)을 향함에 따라 점진적으로 증가하다가 감소할 수 있다. 즉, 금속 패턴(MP)의 측벽(MP_SW)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 금속 패턴(MP)의 측벽(MP_SW)은 금속 패턴(MP)의 중심을 향해 오목할 수 있다. 금속 패턴(MP)의 측벽(MP_SW)은 트렌치(TR)의 측벽(TR_SW)일 수 있다. In FIG. 2, the width of the metal pattern MP in the second direction Y may gradually increase and then decrease as it moves from the lower surface 100BS of the substrate 100 to the upper surface 100US of the substrate 100. there is. In FIG. 4, the width of the metal pattern MP in the first direction there is. That is, the sidewall MP_SW of the metal pattern MP may have a convex shape. The sidewall MP_SW of the metal pattern MP may be concave toward the center of the metal pattern MP. The sidewall (MP_SW) of the metal pattern (MP) may be the sidewall (TR_SW) of the trench (TR).

몇몇 실시예에서, 금속 패턴(MP)의 측벽(MP_SW)의 기울기는 기판(100)의 하면(100BS)에서 기판(100)의 상면(100US)을 향함에 따라 점진적으로 감소하다가 증가할 수 있다. 다시 말하면, 금속 패턴(MP)은 기판(100)의 하면(100BS)과 상면(100US) 사이의 임의의 위치에서 최대 폭을 가질 수 있다. 금속 패턴(MP)의 폭이 최대인 지점에서, 금속 패턴(MP)의 측벽(MP_SW)의 기울기는 90°일 수 있다. 금속 패턴(MP)의 바닥면(MP_BS)의 폭은 금속 패턴(MP)의 최대 폭이 아니다. In some embodiments, the slope of the sidewall MP_SW of the metal pattern MP may gradually decrease and then increase as it moves from the lower surface 100BS of the substrate 100 to the upper surface 100US of the substrate 100. In other words, the metal pattern MP may have a maximum width at any position between the lower surface 100BS and the upper surface 100US of the substrate 100. At the point where the width of the metal pattern MP is maximum, the inclination of the sidewall MP_SW of the metal pattern MP may be 90°. The width of the bottom surface (MP_BS) of the metal pattern (MP) is not the maximum width of the metal pattern (MP).

몇몇 실시예에서, 금속 패턴(MP)의 상면(MP_US)은 기판(100)의 하면(100BS)을 향해 볼록할 수 있다. 금속 패턴(MP)의 상면(MP_US)은 금속 패턴(MP)과 필드 절연막(105)의 경계면일 수 있다. 다시 말하면, 금속 패턴(MP)과 필드 절연막(105)의 경계면은 기판(100)의 하면(100BS)을 향해 볼록할 수 있다. In some embodiments, the upper surface MP_US of the metal pattern MP may be convex toward the lower surface 100BS of the substrate 100. The upper surface MP_US of the metal pattern MP may be an interface between the metal pattern MP and the field insulating layer 105. In other words, the boundary between the metal pattern MP and the field insulating layer 105 may be convex toward the lower surface 100BS of the substrate 100.

앞서 설명한 것과 같이, 금속 패턴(MP)은 트렌치(TR)를 완전히 채우지 않는다. 금속 패턴(MP)이 채워지고 남은 트렌치(TR) 내에 필드 절연막(105)이 배치될 수 있다. 즉, 필드 절연막(105)의 적어도 일부는 트렌치(TR) 내에 배치될 수 있다. 즉, 필드 절연막(105)의 적어도 일부는 기판(100)과 제1 방향(X) 및/또는 제2 방향(Y)으로 오버랩될 수 있다. As previously described, the metal pattern MP does not completely fill the trench TR. The field insulating layer 105 may be disposed in the trench TR remaining after the metal pattern MP is filled. That is, at least a portion of the field insulating layer 105 may be disposed within the trench TR. That is, at least a portion of the field insulating film 105 may overlap the substrate 100 in the first direction (X) and/or the second direction (Y).

몇몇 실시예에서, 파워 레일 비아(PRVA)의 적어도 일부는 트렌치(TR) 내에 배치될 수 있다. 파워 레일 비아(PRVA)의 적어도 일부는 기판(100)과 제1 방향(X) 및/또는 제2 방향(Y)으로 오버랩될 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, 기판(100)의 하면(100BS)을 기준으로 금속 패턴(MP)의 상면(MP_US)의 높이는 기판(100)의 하면(100BS)을 기준으로 기판(100)의 상면(100US)의 높이보다 작을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In some embodiments, at least a portion of the power rail via (PRVA) may be disposed within the trench (TR). At least a portion of the power rail via PRVA may overlap the substrate 100 in the first direction (X) and/or the second direction (Y). Additionally, in some embodiments, the height of the upper surface (MP_US) of the metal pattern (MP) relative to the lower surface (100BS) of the substrate 100 is the upper surface (MP_US) of the substrate 100 ( It may be smaller than the height of 100US), but is not limited to this.

금속 패턴(MP)은 금속 패턴 배리어막(MP_a)과, 금속 패턴 배리어막(MP_a) 상의 금속 패턴 필링막(MP_b)을 포함할 수 있다. 금속 패턴 배리어막(MP_a) 및 금속 패턴 필링막(MP_b)에 포함된 물질에 관한 내용은 소오스/드레인 배리어막(170a) 및 소오스/드레인 필링막(170b)에 관한 설명과 동일할 수 있다. 도시된 것과 달리, 금속 패턴(MP)은 단일막일 수 있음은 물론이다.The metal pattern MP may include a metal pattern barrier film MP_a and a metal pattern filling film MP_b on the metal pattern barrier film MP_a. Details regarding the materials included in the metal pattern barrier film MP_a and the metal pattern filling film MP_b may be the same as the descriptions of the source/drain barrier film 170a and the source/drain filling film 170b. Of course, unlike what is shown, the metal pattern MP may be a single layer.

파워 레일 비아(PRVA)는 파워 레일(PR) 상에 배치될 수 있다. 파워 레일 비아(PRVA)는 금속 패턴(MP) 상에 배치될 수 있다. 파워 레일 비아(PRVA)는 금속 패턴(MP)을 통해 파워 레일(PR)과 접속될 수 있다. 파워 레일 비아(PRVA)는 복수의 게이트 전극들(120) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 파워 레일 비아(PRVA)는 제1 활성 패턴(AP1)과 제2 활성 패턴(AP2) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 파워 레일 비아(PRVA)는 소오스/드레인 패턴(150)의 일측에 배치될 수 있다. 파워 레일 비아(PRVA)는 제1 소오스/드레인 컨택(170)과 제2 소오스/드레인 컨택(270) 사이에 배치될 수도 있다.The power rail via (PRVA) may be placed on the power rail (PR). The power rail via (PRVA) may be placed on the metal pattern (MP). The power rail via (PRVA) may be connected to the power rail (PR) through a metal pattern (MP). A power rail via (PRVA) may be disposed between the plurality of gate electrodes 120 . Additionally, the power rail via PRVA may be disposed between the first active pattern AP1 and the second active pattern AP2. Specifically, the power rail via (PRVA) may be placed on one side of the source/drain pattern 150. The power rail via (PRVA) may be disposed between the first source/drain contact 170 and the second source/drain contact 270.

파워 레일 비아(PRVA)는 제1 층간 절연막(190), 식각 정지막(160), 및 필드 절연막(105)을 관통하여 금속 패턴(MP)과 접속될 수 있다. 파워 레일 비아(PRVA)의 바닥면은 금속 패턴(MP)의 상면(MP_US)과 접촉할 수 있다. The power rail via PRVA may penetrate the first interlayer insulating layer 190, the etch stop layer 160, and the field insulating layer 105 and be connected to the metal pattern MP. The bottom surface of the power rail via (PRVA) may contact the top surface (MP_US) of the metal pattern (MP).

몇몇 실시예에서, 기판(100)의 하면(100BS)에서 파워 레일 비아(PRVA)의 바닥면까지의 높이는 기판(100)의 두께보다 작을 수 있다. 기판(100)의 하면(100BS)을 기준으로 파워 레일 비아(PRVA)의 바닥면은 기판(100)의 상면(100US)보다 낮은 레벨에 배치될 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. In some embodiments, the height from the bottom surface 100BS of the substrate 100 to the bottom surface of the power rail via PRVA may be less than the thickness of the substrate 100. Based on the bottom surface 100BS of the substrate 100, the bottom surface of the power rail via PRVA may be disposed at a lower level than the top surface 100US of the substrate 100. However, the technical idea of the present invention is not limited thereto.

제1 층간 절연막(190)은 파워 레일 비아(PRVA)의 상면(PRVA_US)을 덮지 않을 수 있다. 예를 들어, 파워 레일 비아(PRVA)의 상면(PRVA_US)은 제1 층간 절연막(190)의 상면과 동일 평면에 놓일 수 있다. 또한, 파워 레일 비아(PRVA)의 상면(PRVA_US)은 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 상면(170US)과 동일 평면에 놓일 수 있다. 또한, 파워 레일 비아(PRVA)의 상면(PRVA_US)은 게이트 컨택(180)의 상면 및 게이트 캡핑막(145)의 상면과 동일 평면에 놓일 수 있다. The first interlayer insulating film 190 may not cover the top surface (PRVA_US) of the power rail via (PRVA). For example, the top surface (PRVA_US) of the power rail via (PRVA) may be placed on the same plane as the top surface of the first interlayer insulating film 190. Additionally, the top surface (PRVA_US) of the power rail via (PRVA) may be placed on the same plane as the top surface (170US) of the first source/drain contact 170. Additionally, the top surface (PRVA_US) of the power rail via (PRVA) may be placed on the same plane as the top surface of the gate contact 180 and the top surface of the gate capping film 145.

몇몇 실시예에서, 파워 레일 비아(PRVA)는 파워 레일 비아 배리어막(PRVA_a)과, 파워 레일 비아 배리어막(PRVA_a) 상의 파워 레일 비아 필링막(PRVA_b)을 포함할 수 있다. 파워 레일 비아 배리어막(PRVA_a) 및 파워 레일 비아 필링막(PRVA_b)에 포함된 물질에 관한 내용은 소오스/드레인 배리어막(170a) 및 소오스/드레인 필링막(170b)에 관한 설명과 동일할 수 있다. In some embodiments, the power rail via (PRVA) may include a power rail via barrier layer (PRVA_a) and a power rail via filling layer (PRVA_b) on the power rail via barrier layer (PRVA_a). The information regarding the materials included in the power rail via barrier layer (PRVA_a) and the power rail via filling layer (PRVA_b) may be the same as the description of the source/drain barrier layer 170a and the source/drain filling layer 170b. .

상부 정지막(191)은 제1 층간 절연막(190), 게이트 캡핑막(145), 제1 소오스/드레인 컨택(170), 파워 레일 비아(PRVA) 및 게이트 컨택(180) 상에 배치될 수 있다. 제2 층간 절연막(192)은 상부 정지막(191) 상에 배치된다. The top stop film 191 may be disposed on the first interlayer insulating film 190, the gate capping film 145, the first source/drain contact 170, the power rail via (PRVA), and the gate contact 180. . The second interlayer insulating film 192 is disposed on the upper stop film 191.

상부 정지막(191)은 제2 층간 절연막(192)에 대해 식각 선택비를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 상부 정지막(191)은 예를 들어, 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 산질화물(SiON), 실리콘 산탄질화물(SiOCN), 실리콘 붕소질화물(SiBN), 실리콘 산붕소질화물(SiOBN), 실리콘 산탄화물(SiOC), 알루미늄 산화물(AlO), 알루미늄 질화물(AlN) 및 알루미늄 산탄화물(AlOC) 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상부 정지막(191)은 단일막인 것으로 도시되었지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 도시된 것과 달리, 상부 정지막(191)이 형성되지 않을 수도 있다. 제2 층간 절연막(192)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 탄질화물, 실리콘 산질화물 및 저유전율 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The upper stop film 191 may include a material having an etch selectivity with respect to the second interlayer insulating film 192. The upper stop film 191 is, for example, silicon nitride (SiN), silicon oxynitride (SiON), silicon oxycarbonitride (SiOCN), silicon boronitride (SiBN), silicon oxyboron nitride (SiOBN), silicon oxycarbide ( It may include at least one of SiOC), aluminum oxide (AlO), aluminum nitride (AlN), aluminum oxycarbide (AlOC), and combinations thereof. Although the upper stop film 191 is shown as a single film, it is not limited thereto. Unlike what is shown, the upper stop film 191 may not be formed. For example, the second interlayer insulating film 192 may include at least one of silicon oxide, silicon nitride, silicon carbonitride, silicon oxynitride, and a low dielectric constant material.

비아 플러그(195)는 제2 층간 절연막(192) 내에 배치될 수 있다. 비아 플러그(195)는 상부 정지막(191)을 통과하여, 제1 소오스/드레인 컨택(170), 파워 레일 비아(PRVA)와 직접 연결될 수 있다. The via plug 195 may be disposed within the second interlayer insulating film 192. The via plug 195 may pass through the upper stop film 191 and be directly connected to the first source/drain contact 170 and the power rail via (PRVA).

비아 플러그(195)의 일부는 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 상면(170US)과 파워 레일 비아(PRVA)의 상면(PRVA_US)을 완전히 덮을 수 있다. 즉, 하나의 비아 플러그(195)에 제1 소오스/드레인 컨택(170) 및 파워 레일 비아(PRVA)가 연결될 수 있다. A portion of the via plug 195 may completely cover the top surface (170US) of the first source/drain contact 170 and the top surface (PRVA_US) of the power rail via (PRVA). That is, the first source/drain contact 170 and the power rail via (PRVA) may be connected to one via plug 195.

비아 플러그(195)는 비아 배리어막(195a)과 비아 필링막(195b)을 포함할 수 있다. 비아 배리어막(195a)은 비아 필링막(195b)의 측벽 및 바닥면을 따라 연장될 수 있다. 비아 배리어막(195a)은 예를 들어, 탄탈륨(Ta), 탄탈륨 질화물(TaN), 티타늄(Ti), 티타늄 질화물(TiN), 티타늄 실리콘 질화물(TiSiN), 니켈(Ni), 니켈 보론(NiB), 텅스텐 질화물(WN), 텅스텐 탄질화물(WCN), 지르코늄(Zr), 지르코늄 질화물(ZrN), 바나듐(V), 바나듐 질화물(VN), 니오븀(Nb), 니오븀 질화물(NbN), 백금(Pt), 이리듐(Ir), 로듐(Rh) 및 2차원 물질(2D material) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 비아 필링막(195b)은 예를 들어, 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 코발트(Co), 루테늄(Ru), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 망간(Mn) 및 몰리브데넘(Mo) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The via plug 195 may include a via barrier layer 195a and a via filling layer 195b. The via barrier layer 195a may extend along the sidewall and bottom surface of the via filling layer 195b. The via barrier film 195a may be formed of, for example, tantalum (Ta), tantalum nitride (TaN), titanium (Ti), titanium nitride (TiN), titanium silicon nitride (TiSiN), nickel (Ni), or nickel boron (NiB). , tungsten nitride (WN), tungsten carbonitride (WCN), zirconium (Zr), zirconium nitride (ZrN), vanadium (V), vanadium nitride (VN), niobium (Nb), niobium nitride (NbN), platinum (Pt) ), iridium (Ir), rhodium (Rh), and 2D material. The via filling film 195b is, for example, aluminum (Al), tungsten (W), cobalt (Co), ruthenium (Ru), copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), manganese (Mn). and molybdenum (Mo).

이하에서, 도 5 내지 도 17을 참조하여 다른 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치를 설명한다. 설명의 편의상 도 1 내지 도 4를 이용하여 설명한 것과 다른 점을 중심으로 설명한다. Hereinafter, a semiconductor device according to some other embodiments will be described with reference to FIGS. 5 to 17 . For convenience of explanation, the description will focus on differences from those described using FIGS. 1 to 4.

도 5 내지 도 13은 다른 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치를 설명하기 위한 도면들이다. 5 to 13 are diagrams for explaining semiconductor devices according to some other embodiments.

먼저, 도 5를 참조하면, 금속 패턴(MP)의 상면(MP_US)은 평평할 수 있다. 금속 패턴(MP)의 상면(MP_US)은 기판(100)의 상면(100US)과 평행할 수 있다. 금속 패턴(MP)의 상면(MP_US)은 기판(100)의 상면(100US)과 동일 평면에 놓일 수 있다. First, referring to FIG. 5 , the top surface (MP_US) of the metal pattern (MP) may be flat. The top surface (MP_US) of the metal pattern (MP) may be parallel to the top surface (100US) of the substrate 100. The top surface (MP_US) of the metal pattern (MP) may be placed on the same plane as the top surface (100US) of the substrate 100.

금속 패턴(MP)과 필드 절연막(105)의 경계면은 평평할 수 있다. 금속 패턴(MP)과 필드 절연막(105)의 경계면은 기판(100)의 상면(100US)과 동일 평면에 놓일 수 있다. The interface between the metal pattern MP and the field insulating layer 105 may be flat. The boundary between the metal pattern MP and the field insulating layer 105 may lie on the same plane as the top surface 100US of the substrate 100.

금속 패턴(MP)은 트렌치(TR)를 완전히 채울 수 있다. 금속 패턴(MP)의 상면(MP_US)은 트렌치(TR)의 상면일 수 있다. 필드 절연막(105)은 트렌치(TR) 내에 배치되지 않는다. 또한, 파워 레일 비아(PRVA)는 기판(100)과 제1 방향(X) 및/또는 제2 방향(Y)으로 오버랩되지 않을 수 있다. The metal pattern (MP) may completely fill the trench (TR). The top surface (MP_US) of the metal pattern (MP) may be the top surface of the trench (TR). The field insulating layer 105 is not disposed in the trench TR. Additionally, the power rail via PRVA may not overlap the substrate 100 in the first direction (X) and/or the second direction (Y).

몇몇 실시예에서, 기판(100)의 하면(100BS)을 기준으로 금속 패턴(MP)의 상면(MP_US)의 높이는 기판(100)의 하면(100BS)을 기준으로 기판(100)의 상면(100US)의 높이와 동일할 수 있다. In some embodiments, the height of the upper surface (MP_US) of the metal pattern (MP) with respect to the lower surface (100BS) of the substrate 100 is the upper surface (100US) of the substrate 100 with respect to the lower surface (100BS) of the substrate 100. It may be equal to the height of .

도 6을 참조하면, 금속 패턴(MP)의 상면(MP_US)은 기판(100)의 하면(100BS)을 향해 오목할 수 있다. 금속 패턴(MP)의 적어도 일부는 기판(100)의 상면(100US)에서 제3 방향(Z)으로 돌출될 수 있다. 금속 패턴(MP)과 필드 절연막(105)의 경계면은 기판(100)의 하면(100BS)을 향해 오목할 수 있다. Referring to FIG. 6 , the upper surface (MP_US) of the metal pattern (MP) may be concave toward the lower surface (100BS) of the substrate 100. At least a portion of the metal pattern MP may protrude from the upper surface 100US of the substrate 100 in the third direction Z. The boundary between the metal pattern MP and the field insulating layer 105 may be concave toward the lower surface 100BS of the substrate 100.

필드 절연막(105)은 트렌치(TR) 내에 배치되지 않는다. 또한, 파워 레일 비아(PRVA)는 기판(100)과 제1 방향(X) 및/또는 제2 방향(Y)으로 오버랩되지 않을 수 있다. The field insulating layer 105 is not disposed in the trench TR. Additionally, the power rail via PRVA may not overlap the substrate 100 in the first direction (X) and/or the second direction (Y).

도 7을 참조하면, 트렌치(TR)의 제2 방향(Y)으로의 폭은 기판(100)의 하면(100BS)에서 기판(100)의 상면(100US)을 향함에 따라 점진적으로 증가한다. 트렌치(TR)의 제2 방향(Y)으로의 폭은 기판(100)의 하면(100BS)에서 기판(100)의 상면(100US)을 향함에 따라 감소하지 않는다. 마찬가지로, 금속 패턴(MP)의 제2 방향(Y)으로의 폭은 기판(100)의 하면(100BS)에서 기판(100)의 상면(100US)을 향함에 따라 점진적으로 증가한다. 금속 패턴(MP)의 제2 방향(Y)으로의 폭은 기판(100)의 하면(100BS)에서 기판(100)의 상면(100US)을 향함에 따라 감소하지 않는다. Referring to FIG. 7 , the width of the trench TR in the second direction Y gradually increases from the lower surface 100BS of the substrate 100 toward the upper surface 100US of the substrate 100. The width of the trench TR in the second direction Y does not decrease as it moves from the lower surface 100BS of the substrate 100 to the upper surface 100US of the substrate 100. Likewise, the width of the metal pattern MP in the second direction Y gradually increases from the lower surface 100BS of the substrate 100 toward the upper surface 100US of the substrate 100. The width of the metal pattern MP in the second direction Y does not decrease as it moves from the lower surface 100BS of the substrate 100 to the upper surface 100US of the substrate 100.

도시되진 않았지만, 트렌치(TR)의 제1 방향(X)으로의 폭, 및 금속 패턴(MP)의 제1 방향(X)으로의 폭도 기판(100)의 하면(100BS)에서 기판(100)의 상면(100US)을 향함에 따라 점진적으로 증가한다. 트렌치(TR)의 제1 방향(X)으로의 폭, 및 금속 패턴(MP)의 제1 방향(X)으로의 폭도 기판(100)의 하면(100BS)에서 기판(100)의 상면(100US)을 향함에 따라 감소하지 않는다.Although not shown, the width of the trench TR in the first direction It gradually increases as it moves towards the upper surface (100US). The width of the trench TR in the first direction It does not decrease as it goes toward .

즉, 트렌치(TR)의 바닥면(TR_BS)의 폭은 트렌치(TR)의 최대 폭일 수 있다. 금속 패턴(MP)의 바닥면(MP_BS)의 폭은 금속 패턴(MP)의 최대 폭일 수 있다.That is, the width of the bottom surface TR_BS of the trench TR may be the maximum width of the trench TR. The width of the bottom surface MP_BS of the metal pattern MP may be the maximum width of the metal pattern MP.

또한, 트렌치(TR)의 측벽(TR_SW)의 기울기는 기판(100)의 하면(100BS)에서 기판(100)의 상면(100US)을 향함에 따라 점진적으로 감소한다. 트렌치(TR)의 측벽(TR_SW)의 기울기는 트렌치(TR)의 바닥면(TR_BS)에서 최소값을 갖는다. Additionally, the slope of the sidewall TR_SW of the trench TR gradually decreases from the lower surface 100BS of the substrate 100 toward the upper surface 100US of the substrate 100. The slope of the side wall (TR_SW) of the trench (TR) has a minimum value at the bottom surface (TR_BS) of the trench (TR).

금속 패턴(MP)의 측벽(MP_SW)의 기울기는 기판(100)의 하면(100BS)에서 기판(100)의 상면(100US)을 향함에 따라 점진적으로 감소한다. 금속 패턴(MP)의 측벽(MP_SW)의 기울기는 금속 패턴(MP)의 바닥면(MP_BS)에서 최소값을 갖는다. The slope of the sidewall MP_SW of the metal pattern MP gradually decreases from the lower surface 100BS of the substrate 100 toward the upper surface 100US of the substrate 100. The slope of the side wall (MP_SW) of the metal pattern (MP) has a minimum value at the bottom surface (MP_BS) of the metal pattern (MP).

도 8을 참조하면, 파워 레일 비아(PRVA)는 금속 패턴(MP)과 오정렬(misalign)될 수 있다. 파워 레일 비아(PRVA)와 금속 패턴(MP)이 오정렬된다는 것은 파워 레일 비아(PRVA)의 바닥면이 금속 패턴(MP)의 상면(MP_US)과 완전히 접촉하지 않는 것을 의미할 수 있다. 또한, 파워 레일 비아(PRVA)와 금속 패턴(MP)이 오정렬된다는 것은 파워 레일 비아(PRVA)와 금속 패턴(MP)이 제3 방향(Z)으로 오버랩되지 않는 부분을 포함한다는 것을 의미할 수 있다. Referring to FIG. 8, the power rail via (PRVA) may be misaligned with the metal pattern (MP). Misalignment of the power rail via (PRVA) and the metal pattern (MP) may mean that the bottom surface of the power rail via (PRVA) does not completely contact the top surface (MP_US) of the metal pattern (MP). Additionally, misalignment of the power rail via (PRVA) and the metal pattern (MP) may mean that the power rail via (PRVA) and the metal pattern (MP) include a portion that does not overlap in the third direction (Z). .

즉, 파워 레일 비아(PRVA)의 적어도 일부는 기판(100)과 접촉할 수 있다. 파워 레일 비아(PRVA)의 적어도 일부는 기판(100) 내에 배치된다. 파워 레일 비아(PRVA)의 적어도 일부는 금속 패턴(MP)의 측벽(MP_SW)과 접촉한다. 금속 패턴(MP)의 측벽(MP_SW)이 볼록한 구조를 갖기 때문에, 파워 레일 비아(PRVA)와 금속 패턴(MP)이 오정렬되어도 전기적으로 쇼트(short)가 일어날 확률이 감소할 수 있다. 이에 따라, 신뢰성이 향상된 반도체 장치가 제조될 수 있다. That is, at least a portion of the power rail via (PRVA) may contact the substrate 100 . At least a portion of the power rail via (PRVA) is disposed within the substrate 100 . At least a portion of the power rail via (PRVA) contacts the sidewall (MP_SW) of the metal pattern (MP). Since the sidewall (MP_SW) of the metal pattern (MP) has a convex structure, the probability of an electrical short occurring even if the power rail via (PRVA) and the metal pattern (MP) are misaligned may be reduced. Accordingly, a semiconductor device with improved reliability can be manufactured.

도 9를 참조하면, 파워 레일 비아(PRVA)는 금속 패턴(MP)과 오정렬(misalign)될 수 있다. 또한, 파워 레일 비아(PRVA)의 적어도 일부는 파워 레일(PR)과 접촉할 수 있다. 파워 레일 비아(PRVA)의 바닥면은 파워 레일(PR)의 상면과 접촉할 수 있다. 파워 레일 비아(PRVA)의 적어도 일부는 기판(100) 내에 배치된다. 파워 레일 비아(PRVA)의 적어도 일부는 금속 패턴(MP)의 측벽(MP_SW)과 접촉할 수 있다. Referring to FIG. 9, the power rail via (PRVA) may be misaligned with the metal pattern (MP). Additionally, at least a portion of the power rail via (PRVA) may contact the power rail (PR). The bottom surface of the power rail via (PRVA) may contact the top surface of the power rail (PR). At least a portion of the power rail via (PRVA) is disposed within the substrate 100 . At least a portion of the power rail via (PRVA) may contact the sidewall (MP_SW) of the metal pattern (MP).

도 10을 참조하면, 파워 레일(PR)과 금속 패턴(MP)은 단일 공정에 의해 형성될 수 있다. 즉, 파워 레일(PR)과 금속 패턴(MP)의 경계가 불분명할 수 있다. 이 때, 파워 레일 배리어막(PR_a)은 금속 패턴(MP)의 바닥면(MP_BS)을 따라 연장되지 않는다. 파워 레일 배리어막(PR_a)은 금속 패턴 배리어막(MP_a)과 동일한 공정을 통해 형성될 수 있다. 파워 레일 필링막(PR_b)은 금속 패턴 필링막(MP_b)과 동일한 공정을 통해 형성될 수 있다. Referring to FIG. 10, the power rail (PR) and the metal pattern (MP) can be formed through a single process. That is, the boundary between the power rail (PR) and the metal pattern (MP) may be unclear. At this time, the power rail barrier film PR_a does not extend along the bottom surface MP_BS of the metal pattern MP. The power rail barrier layer (PR_a) may be formed through the same process as the metal pattern barrier layer (MP_a). The power rail filling film (PR_b) may be formed through the same process as the metal pattern filling film (MP_b).

도 11을 참고하면, 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치에서, 제1 소오스/드레인 컨택(170)은 제1 부분(170_1)과, 제2 부분(170_2)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 11 , in a semiconductor device according to some embodiments, the first source/drain contact 170 may include a first part 170_1 and a second part 170_2.

제1 소오스/드레인 컨택(170)의 제1 부분(170_1)은 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 제2 부분(170_2)과 직접 연결될 수 있다. 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 제2 부분(170_2)은 비아 플러그(195)가 랜딩되는 부분이다. 제1 소오스/드레인 컨택(170)은 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 제2 부분(170_2)을 통해, 비아 플러그(195)와 연결될 수 있다. 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 제1 부분(170_1)은 비아 플러그(195)가 랜딩되는 부분이 아니다. The first part 170_1 of the first source/drain contact 170 may be directly connected to the second part 170_2 of the first source/drain contact 170. The second portion 170_2 of the first source/drain contact 170 is a portion where the via plug 195 lands. The first source/drain contact 170 may be connected to the via plug 195 through the second portion 170_2 of the first source/drain contact 170. The first portion 170_1 of the first source/drain contact 170 is not a portion where the via plug 195 lands.

예를 들어, 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 제2 부분(170_2)은 비아 플러그(195)와 연결되는 부분에 위치할 수 있다. 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 제1 부분(170_1)은 비아 플러그(195)와 연결되지 않는 부분에 위치할 수 있다.For example, the second portion 170_2 of the first source/drain contact 170 may be located at a portion connected to the via plug 195. The first portion 170_1 of the first source/drain contact 170 may be located in a portion not connected to the via plug 195.

또한, 도시되진 않았지만, 게이트 컨택(180)과 제1 소오스/드레인 컨택(170)이 쇼트(short)되는 것을 방지하기 위해, 게이트 컨택(180)과 연결된 부분의 게이트 전극(120)의 양측에, 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 제1 부분(170_1)이 위치하고, 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 제2 부분(170_2)이 위치하지 않을 수 있다. In addition, although not shown, in order to prevent the gate contact 180 and the first source/drain contact 170 from being shorted, on both sides of the gate electrode 120 connected to the gate contact 180, The first part 170_1 of the first source/drain contact 170 may be located, and the second part 170_2 of the first source/drain contact 170 may not be located.

제1 소오스/드레인 컨택(170)의 제2 부분(170_2)의 상면은 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 제1 부분(170_1)의 상면보다 높다. 필드 절연막(105)의 상면을 기준으로, 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 제2 부분(170_2)의 상면은 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 제1 부분(170_1)의 상면보다 높다. 예를 들어, 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 상면은 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 제2 부분(170_2)의 상면일 수 있다.The top surface of the second part 170_2 of the first source/drain contact 170 is higher than the top surface of the first part 170_1 of the first source/drain contact 170. Based on the top surface of the field insulating film 105, the top surface of the second part 170_2 of the first source/drain contact 170 is higher than the top surface of the first part 170_1 of the first source/drain contact 170. . For example, the top surface of the first source/drain contact 170 may be the top surface of the second portion 170_2 of the first source/drain contact 170.

도 11에서, 제1 소오스/드레인 컨택(170)은 'L'자 형상을 갖는 것으로 도시하였지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 도시된 것과 달리, 제1 소오스/드레인 컨택(170)은 180도 회전된 T자 형상을 가질 수도 있다. 이와 같은 경우, 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 제1 부분(170_1)은 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 제2 부분(170_2)의 양측에 배치될 수 있다.In FIG. 11, the first source/drain contact 170 is shown as having an 'L' shape, but is not limited thereto. Unlike shown, the first source/drain contact 170 may have a T-shape rotated by 180 degrees. In this case, the first part 170_1 of the first source/drain contact 170 may be disposed on both sides of the second part 170_2 of the first source/drain contact 170.

도 12를 참고하면, 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치에서, 제1 소오스/드레인 컨택(170)은 하부 소오스/드레인 컨택(171)과, 상부 소오스/드레인 컨택(172)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 12 , in a semiconductor device according to some embodiments, the first source/drain contact 170 may include a lower source/drain contact 171 and an upper source/drain contact 172.

하부 소오스/드레인 컨택(171)은 하부 소오스/드레인 배리어막(171a)과, 하부 소오스/드레인 필링막(171b)을 포함할 수 있다. 상부 소오스/드레인 컨택(172)은 상부 소오스/드레인 배리어막(172a)과, 상부 소오스/드레인 필링막(172b)을 포함할 수 있다.The lower source/drain contact 171 may include a lower source/drain barrier layer 171a and a lower source/drain filling layer 171b. The upper source/drain contact 172 may include an upper source/drain barrier layer 172a and an upper source/drain filling layer 172b.

제1 소오스/드레인 컨택(170)의 상면(170US)은 상부 소오스/드레인 컨택(172)의 상면(172US)일 수 있다. The top surface 170US of the first source/drain contact 170 may be the top surface 172US of the upper source/drain contact 172.

하부 소오스/드레인 배리어막(171a) 및 상부 소오스/드레인 배리어막(172a)에 포함된 물질에 관한 내용은 소오스/드레인 배리어막(170a)에 관한 설명과 동일할 수 있다. 하부 소오스/드레인 필링막(171b) 및 상부 소오스/드레인 필링막(172b)에 포함된 물질에 관한 내용은 소오스/드레인 필링막(170b)에 관한 설명과 동일할 수 있다. 도시된 것과 달리, 상부 소오스/드레인 컨택(172)은 단일막으로 형성될 수 있다. Description of the materials included in the lower source/drain barrier layer 171a and the upper source/drain barrier layer 172a may be the same as the description of the source/drain barrier layer 170a. Description of the materials included in the lower source/drain filling layer 171b and the upper source/drain filling layer 172b may be the same as the description of the source/drain filling layer 170b. Unlike shown, the upper source/drain contact 172 may be formed as a single layer.

도 13을 참조하면, 제1 소오스/드레인 컨택(170)은 제2 방향(Y)으로 길게 연장할 수 있다. 제1 소오스/드레인 컨택(170)은 금속 패턴(MP)과 제3 방향(Z)으로 오버랩될 수 있다. 제1 소오스/드레인 컨택(170)은 파워 레일 비아(PRVA)와 제3 방향(Z)으로 오버랩될 수 있다. Referring to FIG. 13, the first source/drain contact 170 may extend long in the second direction (Y). The first source/drain contact 170 may overlap the metal pattern MP in the third direction Z. The first source/drain contact 170 may overlap the power rail via (PRVA) in the third direction (Z).

몇몇 실시예에서, 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 바닥면(170BS)은 파워 레일 비아(PRVA)의 상면(PRVA_US)과 접촉할 수 있다. 파워 레일 비아(PRVA)의 상면(PRVA_US)은 소오스/드레인 패턴(150)의 상면(150US)과 동일 평면에 놓일 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. In some embodiments, the bottom surface 170BS of the first source/drain contact 170 may contact the top surface PRVA_US of the power rail via PRVA. The top surface (PRVA_US) of the power rail via (PRVA) may be placed on the same plane as the top surface (150US) of the source/drain pattern 150. However, the technical idea of the present invention is not limited thereto.

도 14 내지 도 17은 다른 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치를 설명하기 위한 도면들이다. 14 to 17 are diagrams for explaining semiconductor devices according to some other embodiments.

도 14는 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치를 설명하기 위한 예시적인 레이아웃도이다. 도 15는 도 14의 A-A' 선을 따라 절단한 예시적인 단면도이다. 도 16 및 도 17은 각각 도 14의 B-B' 선을 따라 절단한 단면도이다. 설명의 편의상, 도 1 내지 도 4를 이용하여 설명한 것과 다른 점을 중심으로 설명한다.14 is an example layout diagram for explaining a semiconductor device according to some embodiments. FIG. 15 is an exemplary cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 14. Figures 16 and 17 are cross-sectional views taken along line B-B' of Figure 14, respectively. For convenience of explanation, the description will focus on differences from those described using FIGS. 1 to 4.

도 14 내지 도 17을 참고하면, 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치에서, 제1 활성 패턴(AP1)은 하부 패턴(BP)과 적어도 하나 이상의 시트 패턴(NS)을 포함할 수 있다. 도시되지 않았지만, 제2 활성 패턴(AP2)은 하부 패턴과 적어도 하나 이상의 시트 패턴을 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 14 to 17 , in semiconductor devices according to some embodiments, the first active pattern AP1 may include a lower pattern BP and at least one sheet pattern NS. Although not shown, the second active pattern AP2 may include a lower pattern and at least one sheet pattern.

하부 패턴(BP)은 제1 방향(X)을 따라 연장될 수 있다. 시트 패턴(NS)은 하부 패턴(BP) 상에, 하부 패턴(BP)과 이격되어 배치될 수 있다. The lower pattern BP may extend along the first direction (X). The sheet pattern NS may be disposed on the lower pattern BP and spaced apart from the lower pattern BP.

시트 패턴(NS)은 제3 방향(Z)으로 적층된 복수의 시트 패턴을 포함할 수 있다. 도시되진 않았지만, 시트 패턴(NS)은 3개인 것으로 도시하였지만, 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 이에 제한되는 것은 아니다. 시트 패턴(NS) 중 최상부에 배치된 시트 패턴(NS)의 상면은 제1 활성 패턴(AP1)의 상면일 수 있다. The sheet pattern NS may include a plurality of sheet patterns stacked in the third direction (Z). Although not shown, there are three sheet patterns NS, but this is only for convenience of explanation and is not limited thereto. The top surface of the sheet pattern NS disposed at the top of the sheet patterns NS may be the top surface of the first active pattern AP1.

시트 패턴(NS)은 소오스/드레인 패턴(150)과 연결될 수 있다. 시트 패턴(NS)은 트랜지스터의 채널 영역으로 사용되는 채널 패턴일 수 있다. 예를 들어, 시트 패턴(NS)은 나노 시트 또는 나노 와이어일 수 있다. The sheet pattern NS may be connected to the source/drain pattern 150. The sheet pattern NS may be a channel pattern used as a channel region of a transistor. For example, the sheet pattern NS may be a nanosheet or nanowire.

하부 패턴(BP)은 예를 들어, 원소 반도체 물질인 실리콘 또는 게르마늄을 포함할 수 있다. 또는, 하부 패턴(BP1)은 화합물 반도체를 포함할 수 있고, 예를 들어, IV-IV족 화합물 반도체 또는 III-V족 화합물 반도체를 포함할 수 있다.The lower pattern BP may include, for example, silicon or germanium, which are elemental semiconductor materials. Alternatively, the lower pattern BP1 may include a compound semiconductor, for example, a group IV-IV compound semiconductor or a group III-V compound semiconductor.

시트 패턴(NS)은 예를 들어, 원소 반도체 물질인 실리콘 또는 게르마늄을 포함할 수 있다. 또는, 시트 패턴(NS)은 화합물 반도체를 포함할 수 있고, 예를 들어, IV-IV족 화합물 반도체 또는 III-V족 화합물 반도체를 포함할 수 있다.The sheet pattern NS may include, for example, silicon or germanium, which are elemental semiconductor materials. Alternatively, the sheet pattern NS may include a compound semiconductor, for example, a group IV-IV compound semiconductor or a group III-V compound semiconductor.

소오스/드레인 패턴(150)은 하부 패턴(BP) 상에 배치될 수 있다. 소오스/드레인 패턴(150)은 복수의 게이트 전극들(120) 사이에 배치될 수 있다. 소오스/드레인 패턴(150)은 시트 패턴(NS)과 접속될 수 있다. The source/drain pattern 150 may be disposed on the lower pattern BP. The source/drain pattern 150 may be disposed between the plurality of gate electrodes 120 . The source/drain pattern 150 may be connected to the sheet pattern NS.

파워 레일 비아(PRVA)는 하부 패턴(BP)의 일측에 배치될 수 있다. 파워 레일 비아(PRVA)는 소오스/드레인 패턴(150)의 일측에 배치된다. 또한, 파워 레일 비아(PRVA)는 복수의 게이트 전극들(120) 사이에 배치될 수 있다. The power rail via (PRVA) may be disposed on one side of the lower pattern (BP). The power rail via (PRVA) is disposed on one side of the source/drain pattern 150. Additionally, a power rail via (PRVA) may be disposed between the plurality of gate electrodes 120 .

도시되진 않았지만, 게이트 절연막(130)은 하부 패턴(BP)의 상면과, 필드 절연막(105)의 상면을 따라 연장될 수 있다. 게이트 절연막(130)은 시트 패턴(NS)의 둘레를 감쌀 수 있다. Although not shown, the gate insulating layer 130 may extend along the top surface of the lower pattern BP and the top surface of the field insulating layer 105. The gate insulating layer 130 may surround the sheet pattern NS.

게이트 전극(120)은 하부 패턴(BP) 상에 배치된다. 게이트 전극(120)은 하부 패턴(BP)과 교차한다. 게이트 전극(120)은 시트 패턴(NS)의 둘레를 감쌀 수 있다. The gate electrode 120 is disposed on the lower pattern BP. The gate electrode 120 intersects the lower pattern BP. The gate electrode 120 may surround the sheet pattern NS.

도 16에서, 게이트 스페이서(140)는 외측 스페이서(141)와, 내측 스페이서(142)를 포함할 수 있다. 내측 스페이서(142)는 하부 패턴(BP) 및 시트 패턴(NS) 사이와, 인접하는 시트 패턴(NS) 사이에 배치될 수 있다.In FIG. 16, the gate spacer 140 may include an outer spacer 141 and an inner spacer 142. The inner spacer 142 may be disposed between the lower pattern BP and the sheet pattern NS and between adjacent sheet patterns NS.

도 17에서, 게이트 스페이서(140)는 외측 스페이서만 포함할 수 있다. 하부 패턴(BP) 및 시트 패턴(NS) 사이와, 인접하는 시트 패턴(NS) 사이에, 내측 스페이서는 배치되지 않는다. In Figure 17, the gate spacer 140 may include only outer spacers. The inner spacer is not disposed between the lower pattern BP and the sheet pattern NS and between the adjacent sheet patterns NS.

도 18 내지 도 29는 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치 제조 방법을 설명하기 위한 중간단계 도면들이다. 참고적으로, 도 18 내지 도 29는 도 1의 A-A' 선을 따라 절단한 단면도일 수 있다. 이하의 제조 방법은 단면도 관점에서 설명한다. 18 to 29 are intermediate stage diagrams for explaining a semiconductor device manufacturing method according to some embodiments. For reference, FIGS. 18 to 29 may be cross-sectional views taken along line A-A' of FIG. 1. The following manufacturing method is explained in terms of cross-sectional views.

도 18을 참조하면, 프리 기판(100P)이 제공될 수 있다. 프리 기판(100P) 상에, 제1 활성 패턴(AP1)이 형성될 수 있다. 도시되진 않았지만, 프리 기판(100P) 상에 제2 활성 패턴(도 1의 AP2)이 형성될 수 있다. 프리 기판(100P)을 패터닝하여 제1 활성 패턴(AP1), 및 제2 활성 패턴(도 1의 AP2)이 형성될 수 있다. 프리 기판(100P)은 실리콘 기판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Referring to FIG. 18, a free substrate 100P may be provided. A first active pattern AP1 may be formed on the free substrate 100P. Although not shown, a second active pattern (AP2 in FIG. 1) may be formed on the free substrate 100P. The first active pattern AP1 and the second active pattern (AP2 in FIG. 1) may be formed by patterning the free substrate 100P. The free substrate 100P may be a silicon substrate, but is not limited thereto.

도 19를 참조하면, 프리 기판(100P) 내에 트렌치(TR)가 형성될 수 있다. 상기 트렌치(TR)는 습식 식각 공정을 통해 형성될 수 있다. 따라서, 트렌치(TR)의 프로파일은 곡면일 수 있다. 트렌치(TR)의 프로파일은 트렌치(TR)의 중심을 향해 오목할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Referring to FIG. 19, a trench TR may be formed in the free substrate 100P. The trench TR may be formed through a wet etching process. Accordingly, the profile of the trench TR may be curved. The profile of the trench TR may be concave toward the center of the trench TR, but is not limited thereto.

도 20을 참조하면, 프리 기판(100P) 상에 희생막(SCL)이 형성될 수 있다. 상기 희생막(SCL)은 제1 활성 패턴(AP1), 및 프리 기판(100P)을 덮을 수 있다. 희생막(SCL)은 트렌치(TR)를 채울 수 있다. 희생막(SCL)은 프리 기판(100P) 및 제1 활성 패턴(AP1)과 식각 선택비를 갖는 물질을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 20, a sacrificial layer (SCL) may be formed on the free substrate 100P. The sacrificial layer (SCL) may cover the first active pattern (AP1) and the free substrate (100P). The sacrificial layer (SCL) may fill the trench (TR). The sacrificial layer SCL may include a material having an etch selectivity with the free substrate 100P and the first active pattern AP1.

도 21을 참조하면, 희생막(SCL)의 일부를 제거하여 프리 기판(100P)을 노출할 수 있다. 또한, 희생막(SCL)의 일부를 제거하여 제1 활성 패턴(AP1)을 노출할 수 있다. 앞서 설명한 것처럼 희생막(SCL)은 프리 기판(100P) 및 제1 활성 패턴(AP1)과 식각 선택비를 갖기 때문에 희생막(SCL)이 제거되는 동안 프리 기판(100P) 및 제1 활성 패턴(AP1)은 제거되지 않을 수 있다. 즉, 희생막(SCL)이 선택적으로 제거될 수 있다. Referring to FIG. 21 , the free substrate 100P may be exposed by removing a portion of the sacrificial layer (SCL). Additionally, the first active pattern AP1 may be exposed by removing a portion of the sacrificial layer SCL. As described previously, the sacrificial layer (SCL) has an etch selectivity with the free substrate (100P) and the first active pattern (AP1), so while the sacrificial layer (SCL) is removed, the free substrate (100P) and the first active pattern (AP1) ) may not be removed. That is, the sacrificial layer (SCL) can be selectively removed.

몇몇 실시예에서, 트렌치(TR) 내의 희생막(SCL)의 상면(SCL_US)은 프리 기판(100P)의 하면을 향해 리세스될 수 있다. 이는, 희생막(SCL)이 제거될 때 희생막(SCL)이 오버에치(over etch)되기 때문일 수 있다. In some embodiments, the top surface (SCL_US) of the sacrificial layer (SCL) in the trench (TR) may be recessed toward the bottom surface of the free substrate (100P). This may be because the sacrificial layer SCL is overetched when the sacrificial layer SCL is removed.

도 22를 참조하면, 필드 절연막(105)이 형성될 수 있다. 필드 절연막(105)은 기판(100)의 상면(100US)을 덮을 수 있다. 필드 절연막(105)은 희생막(SCL)의 상면(SCL_US)을 덮을 수 있다. 필드 절연막(105)은 제1 활성 패턴(AP1)의 측벽을 덮을 수 있다. Referring to FIG. 22, a field insulating film 105 may be formed. The field insulating film 105 may cover the upper surface 100US of the substrate 100. The field insulating layer 105 may cover the top surface (SCL_US) of the sacrificial layer (SCL). The field insulating layer 105 may cover the sidewall of the first active pattern AP1.

이어서, 소오스/드레인 패턴(150)이 형성될 수 있다. 소오스/드레인 패턴(150)은 제1 활성 패턴(AP1) 상에 형성된다. 소오스/드레인 패턴(150)은 에피택셜 패턴일 수 있다. Subsequently, source/drain patterns 150 may be formed. The source/drain pattern 150 is formed on the first active pattern AP1. The source/drain pattern 150 may be an epitaxial pattern.

이어서, 식각 정지막(160), 제1 층간 절연막(190), 제1 소오스/드레인 컨택(170), 및 파워 레일 비아(PRVA)가 형성될 수 있다. Subsequently, the etch stop layer 160, the first interlayer insulating layer 190, the first source/drain contact 170, and the power rail via (PRVA) may be formed.

먼저, 필드 절연막(105)의 상면, 소오스/드레인 패턴(150)의 프로파일을 따라 식각 정지막(160)이 형성될 수 있다. 이어서, 식각 정지막(160) 상에, 제1 층간 절연막(190)이 형성될 수 있다. First, an etch stop layer 160 may be formed on the top surface of the field insulating layer 105 and along the profile of the source/drain pattern 150. Subsequently, a first interlayer insulating layer 190 may be formed on the etch stop layer 160.

소오스/드레인 패턴(150) 상에, 제1 층간 절연막(190)과 식각 정지막(160)을 관통하는 제1 소오스/드레인 컨택(170)이 형성된다. 제1 소오스/드레인 컨택(170)과 소오스/드레인 패턴(150)의 경계에, 컨택 실리사이드막(155)이 형성된다. On the source/drain pattern 150, a first source/drain contact 170 is formed that penetrates the first interlayer insulating layer 190 and the etch stop layer 160. A contact silicide film 155 is formed at the boundary between the first source/drain contact 170 and the source/drain pattern 150.

이어서, 희생막(SCL) 상에, 제1 층간 절연막(190), 식각 정지막(160), 및 필드 절연막(105)을 관통하는 파워 레일 비아(PRVA)가 형성될 수 있다. 파워 레일 비아(PRVA)는 소오스/드레인 패턴(150)의 일측에 형성될 수 있다. 파워 레일 비아(PRVA)는 제1 소오스/드레인 컨택(170)의 일측에 형성될 수 있다. 파워 레일 비아(PRVA)는 희생막(SCL)의 상면(SCL_US)에 랜딩될 수 있다. Subsequently, a power rail via (PRVA) penetrating the first interlayer insulating layer 190, the etch stop layer 160, and the field insulating layer 105 may be formed on the sacrificial layer (SCL). A power rail via (PRVA) may be formed on one side of the source/drain pattern 150. The power rail via (PRVA) may be formed on one side of the first source/drain contact 170. The power rail via (PRVA) may land on the top surface (SCL_US) of the sacrificial layer (SCL).

이어서, 제1 소오스/드레인 컨택(170), 파워 레일 비아(PRVA), 및 제1 층간 절연막(190) 상에 상부 정지막(191), 제2 층간 절연막(192), 및 비아 플러그(195)가 형성될 수 있다. Subsequently, an upper stop film 191, a second interlayer insulating film 192, and a via plug 195 are formed on the first source/drain contact 170, the power rail via (PRVA), and the first interlayer insulating film 190. can be formed.

도 23을 참조하면, 제2 층간 절연막(192), 및 비아 플러그(195) 상에 캡핑 기판(500)이 형성될 수 있다. 캡핑 기판(500)은 유리 기판일 수도 있고, 실리콘 기판일 수도 있다. 이어서, 반도체 장치를 180도 회전시킬 수 있다. Referring to FIG. 23 , a capping substrate 500 may be formed on the second interlayer insulating film 192 and the via plug 195. The capping substrate 500 may be a glass substrate or a silicon substrate. The semiconductor device can then be rotated 180 degrees.

도 24를 참조하면, 프리 기판(100P)을 식각하여 기판(100)이 형성될 수 있다. 기판(100)은 서로 반대되는 상면(100US)과 하면(100BS)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 24, the substrate 100 may be formed by etching the free substrate 100P. The substrate 100 may include an upper surface (100US) and a lower surface (100BS) that are opposite to each other.

프리 기판(100P)을 식각하여 희생막(SCL)을 노출할 수 있다. 구체적으로, 프리 기판(100P)은 평탄화 공정(CMP; Chemical Mechanical Polishing)을 통해 식각될 수 있다. 평탄과 공정을 수행하다가, 희생막(SCL)이 노출되면, 상기 평탄과 공정을 중단할 수 있다. 이에 따라, 기판(100)의 하면(100BS)은 희생막(SCL)의 바닥면(SCL_BS)과 동일 평면에 놓일 수 있다. 기판(100)의 하면(100BS)은 트렌치(TR)의 바닥면(TR_BS)과 동일 평면에 놓일 수 있다.The sacrificial layer (SCL) can be exposed by etching the free substrate (100P). Specifically, the free substrate 100P may be etched through a planarization process (CMP; Chemical Mechanical Polishing). If the sacrificial layer (SCL) is exposed while performing the planarization process, the planarization process may be stopped. Accordingly, the bottom surface 100BS of the substrate 100 may be placed on the same plane as the bottom surface SCL_BS of the sacrificial layer SCL. The bottom surface 100BS of the substrate 100 may be placed on the same plane as the bottom surface TR_BS of the trench TR.

도 25를 참조하면, 희생막(SCL)을 제거할 수 있다. 희생막(SCL)을 제거하여 파워 레일 비아(PRVA) 및 필드 절연막(105)을 노출할 수 있다. 희생막(SCL)은 기판(100)과 식각 선택비를 가질 수 있다. 따라서, 희생막(SCL)을 제거하는 동안 기판(100)이 제거되지 않을 수 있다. 희생막(SCL)이 선택적으로 제거될 수 있다. Referring to FIG. 25, the sacrificial layer (SCL) can be removed. The sacrificial layer (SCL) may be removed to expose the power rail via (PRVA) and the field insulating layer 105. The sacrificial layer (SCL) may have an etch selectivity with the substrate 100. Accordingly, the substrate 100 may not be removed while the sacrificial layer (SCL) is removed. The sacrificial layer (SCL) can be selectively removed.

도 26을 참조하면, 트렌치(TR) 내에 금속 패턴(MP)이 형성될 수 있다. 먼저, 트렌치(TR)의 측벽(TR_SW)을 따라 금속 패턴 배리어막(MP_a)이 형성될 수 있다. 금속 패턴 배리어막(MP_a) 상에 금속 패턴 필링막(MP_b)이 형성될 수 있다. 트렌치(TR)의 측벽(TR_SW)은 볼록한 형상을 갖기에, 금속 패턴(MP)의 측벽(MP_SW)도 볼록한 형상을 가질 수 있다. 금속 패턴(MP)과 파워 레일 비아(PRVA)는 서로 전기적으로 연결될 수 있다. Referring to FIG. 26, a metal pattern (MP) may be formed in the trench (TR). First, a metal pattern barrier layer MP_a may be formed along the sidewall TR_SW of the trench TR. A metal pattern filling film (MP_b) may be formed on the metal pattern barrier film (MP_a). Since the sidewall TR_SW of the trench TR has a convex shape, the sidewall MP_SW of the metal pattern MP may also have a convex shape. The metal pattern (MP) and the power rail via (PRVA) may be electrically connected to each other.

도 27을 참조하면, 기판(100)의 하면(100BS) 및 상에 하부 절연막(101)이 형성될 수 있다. 하부 절연막(101)은 기판(100)의 하면(100BS) 및 금속 패턴(MP)을 덮을 수 있다. Referring to FIG. 27 , a lower insulating film 101 may be formed on and on the lower surface 100BS of the substrate 100. The lower insulating film 101 may cover the lower surface 100BS and the metal pattern MP of the substrate 100.

도 28을 참조하면, 하부 절연막(101)의 일부를 식각하여 리세스(RC)가 형성될 수 있다. 상기 리세스(RC)는 금속 패턴(MP) 상에 형성된다. 상기 리세스(RC)는 금속 패턴(MP)의 바닥면(MP_BS)을 노출할 수 있다. Referring to FIG. 28, a recess RC may be formed by etching a portion of the lower insulating film 101. The recess (RC) is formed on the metal pattern (MP). The recess RC may expose the bottom surface MP_BS of the metal pattern MP.

도 29를 참조하면, 리세스(RC)를 채우는 파워 레일(PR)이 형성될 수 있다. 파워 레일(PR)은 금속 패턴(MP)과 접촉할 수 있다. 파워 레일(PR)은 금속 패턴(MP)과 접속될 수 있다. 파워 레일(PR)은 파워 레일 비아(PRVA)와 접속될 수 있다. 파워 레일(PR)은 금속 패턴(MP)을 통해 파워 레일 비아(PRVA)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이어서, 도시되진 않았지만, 캡핑 기판(500)을 제거하고 반도체 장치를 다시 180도 회전시킬 수 있다. Referring to FIG. 29, a power rail (PR) may be formed filling the recess (RC). The power rail (PR) may be in contact with the metal pattern (MP). The power rail (PR) may be connected to the metal pattern (MP). The power rail (PR) may be connected to a power rail via (PRVA). The power rail (PR) may be electrically connected to the power rail via (PRVA) through a metal pattern (MP). Subsequently, although not shown, the capping substrate 500 may be removed and the semiconductor device may be rotated 180 degrees again.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 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.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the attached drawings, the present invention is not limited to the above embodiments and can be manufactured in various different forms, and can be manufactured in various different forms by those skilled in the art. It will be understood by those who understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.

100: 기판 105: 필드 절연막
150: 소오스/드레인 패턴 170, 270: 소오스/드레인 컨택
145: 게이트 캡핑막 180: 게이트 컨택
120: 게이트 전극 140: 게이트 스페이서
PR: 파워 레일 PRVA: 파워 레일 비아
MP: 금속 패턴
AP1, AP2: 활성 패턴 190: 제1 층간 절연막
100: substrate 105: field insulating film
150: source/drain pattern 170, 270: source/drain contact
145: gate capping film 180: gate contact
120: gate electrode 140: gate spacer
PR: Power rail PRVA: Power rail via
MP: metal pattern
AP1, AP2: Active pattern 190: First interlayer insulating film

Claims (10)

서로 반대되는 상면 및 하면을 포함하는 기판;
상기 기판의 상면 상에, 제1 방향으로 연장하는 활성 패턴;
상기 기판의 상면 상에, 상기 활성 패턴의 측벽을 덮는 필드 절연막;
상기 기판의 하면 상에 배치되고, 상기 제1 방향으로 연장하는 파워 레일;
상기 기판 내에 형성되고, 상기 파워 레일의 일부를 노출하는 트렌치; 및
상기 트렌치의 적어도 일부를 채우고, 상기 파워 레일과 접속되는 금속 패턴을 포함하고,
상기 트렌치의 바닥면은 상기 기판의 하면과 동일 평면에 놓이고,
상기 트렌치의 측벽은 볼록한 형상을 갖고,
상기 필드 절연막의 적어도 일부는 상기 트렌치 내에 배치되는, 반도체 장치.
A substrate including upper and lower surfaces opposing each other;
an active pattern extending in a first direction on the upper surface of the substrate;
a field insulating film covering sidewalls of the active pattern on the upper surface of the substrate;
a power rail disposed on a lower surface of the substrate and extending in the first direction;
a trench formed in the substrate and exposing a portion of the power rail; and
Filling at least a portion of the trench and including a metal pattern connected to the power rail,
The bottom surface of the trench is on the same plane as the bottom surface of the substrate,
The side walls of the trench have a convex shape,
At least a portion of the field insulating film is disposed within the trench.
제 1항에 있어서,
상기 트렌치의 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로의 폭은 상기 기판의 하면에서 상기 기판의 상면을 향함에 따라 점진적으로 증가하다가 감소하는, 반도체 장치.
According to clause 1,
A semiconductor device wherein the width of the trench in a second direction crossing the first direction gradually increases and then decreases from the bottom surface of the substrate toward the top surface of the substrate.
제 1항에 있어서,
상기 트렌치의 상기 제1 방향으로의 폭은 상기 기판의 하면에서 상기 기판의 상면을 향함에 따라 점진적으로 증가하다가 감소하는, 반도체 장치.
According to clause 1,
A semiconductor device wherein the width of the trench in the first direction gradually increases and then decreases from the bottom surface of the substrate toward the top surface of the substrate.
제 1항에 있어서,
상기 필드 절연막과 상기 금속 패턴의 경계면은 상기 파워 레일을 향해 볼록한, 반도체 장치.
According to clause 1,
A semiconductor device wherein an interface between the field insulating film and the metal pattern is convex toward the power rail.
제 1항에 있어서,
상기 트렌치의 측벽의 기울기는 상기 기판의 하면에서 상기 기판의 상면을 향함에 따라 점진적으로 감소하다가 증가하는, 반도체 장치.
According to clause 1,
A semiconductor device wherein the slope of the sidewall of the trench gradually decreases and then increases as it moves from the lower surface of the substrate toward the upper surface of the substrate.
서로 반대되는 상면 및 하면을 포함하는 기판;
상기 기판의 상면 상에, 제1 방향으로 연장되는 활성 패턴;
상기 활성 패턴을 덮고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장하는 게이트 전극;
상기 기판의 하면 상에 배치되고, 상기 제1 방향으로 연장하는 파워 레일;
상기 기판 내에 배치되고, 상기 파워 레일과 접속되는 금속 패턴; 및
상기 금속 패턴 상에, 상기 게이트 전극의 일측에 배치되고, 상기 금속 패턴을 통해 상기 파워 레일과 접속되는 파워 레일 비아를 포함하고,
상기 금속 패턴의 바닥면은 상기 기판의 하면과 나란하게 연장하며, 상기 기판의 하면과 동일 평면에 놓이고,
상기 금속 패턴의 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로의 폭 및 상기 제1 방향으로의 폭은 각각 상기 기판의 하면에서 상기 기판의 상면을 향함에 따라 점진적으로 증가하는 부분을 포함하는, 반도체 장치.
A substrate including upper and lower surfaces opposing each other;
an active pattern extending in a first direction on the upper surface of the substrate;
a gate electrode covering the active pattern and extending in a second direction intersecting the first direction;
a power rail disposed on a lower surface of the substrate and extending in the first direction;
a metal pattern disposed within the substrate and connected to the power rail; and
A power rail via is disposed on one side of the gate electrode on the metal pattern and connected to the power rail through the metal pattern,
The bottom surface of the metal pattern extends parallel to the bottom surface of the substrate and lies on the same plane as the bottom surface of the substrate,
The width of the metal pattern in the second direction intersecting the first direction and the width in the first direction each include a portion that gradually increases from the lower surface of the substrate toward the upper surface of the substrate. Device.
제 6항에 있어서,
상기 기판의 하면에서 상기 파워 레일 비아의 바닥면까지의 높이는 상기 기판의 두께보다 작은, 반도체 장치.
According to clause 6,
A semiconductor device wherein the height from the bottom surface of the substrate to the bottom surface of the power rail via is smaller than the thickness of the substrate.
제 6항에 있어서,
상기 활성 패턴 상에, 상기 게이트 전극의 일측에 배치되는 소오스/드레인 패턴과, 상기 소오스/드레인 패턴 상의 소오스/드레인 컨택을 더 포함하고,
상기 파워 레일 비아는 상기 소오스/드레인 컨택과 접속되는, 반도체 장치.
According to clause 6,
On the active pattern, it further includes a source/drain pattern disposed on one side of the gate electrode, and a source/drain contact on the source/drain pattern,
The power rail via is connected to the source/drain contact.
제 6항에 있어서,
상기 파워 레일 비아의 적어도 일부는 상기 파워 레일과 직접 접촉하는, 반도체 장치.
According to clause 6,
At least a portion of the power rail via is in direct contact with the power rail.
서로 반대되는 상면 및 하면을 포함하는 기판;
상기 기판의 상면 상에, 제1 방향으로 연장되는 활성 패턴;
상기 활성 패턴을 덮고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장하는 게이트 전극;
상기 기판의 상면 상에, 상기 활성 패턴의 측벽을 덮는 필드 절연막;
상기 기판의 하면 상에 배치되고, 상기 제1 방향으로 연장하는 파워 레일;
상기 기판 내에 형성되고, 상기 파워 레일의 일부를 노출하며, 볼록한 형상인 측벽을 갖는 트렌치;
상기 트렌치의 적어도 일부를 채우고, 상기 파워 레일과 접속되는 금속 패턴;
상기 활성 패턴 상에, 상기 게이트 전극의 일측에 배치되는 소오스/드레인 패턴;
상기 소오스/드레인 패턴 상의 소오스/드레인 컨택; 및
상기 금속 패턴 상에, 상기 게이트 전극의 일측에 배치되고, 상기 금속 패턴을 통해 상기 파워 레일과 접속되는 파워 레일 비아를 포함하고,
상기 트렌치의 바닥면은 상기 기판의 하면과 동일 평면에 놓이고,
상기 필드 절연막의 적어도 일부는 상기 트렌치 내에 배치되고,
상기 트렌치의 상기 제1 방향으로의 폭 및 상기 제2 방향으로의 폭은 각각 상기 기판의 하면에서 상기 기판의 상면을 향함에 따라 점진적으로 증가하다가 감소하는, 반도체 장치.
A substrate including upper and lower surfaces opposing each other;
an active pattern extending in a first direction on the upper surface of the substrate;
a gate electrode covering the active pattern and extending in a second direction intersecting the first direction;
a field insulating film covering sidewalls of the active pattern on the upper surface of the substrate;
a power rail disposed on a lower surface of the substrate and extending in the first direction;
a trench formed in the substrate, exposing a portion of the power rail, and having sidewalls having a convex shape;
a metal pattern that fills at least a portion of the trench and is connected to the power rail;
A source/drain pattern disposed on one side of the gate electrode on the active pattern;
Source/drain contacts on the source/drain pattern; and
A power rail via is disposed on one side of the gate electrode on the metal pattern and connected to the power rail through the metal pattern,
The bottom surface of the trench is on the same plane as the bottom surface of the substrate,
At least a portion of the field insulating film is disposed in the trench,
A semiconductor device wherein the width of the trench in the first direction and the width in the second direction gradually increase and then decrease respectively from the lower surface of the substrate toward the upper surface of the substrate.
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