(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024045054
(43)【公開日】2024-04-02
(54)【発明の名称】半導体素子
(51)【国際特許分類】
H01L 21/336 20060101AFI20240326BHJP
H01L 29/423 20060101ALI20240326BHJP
H01L 29/417 20060101ALI20240326BHJP
H01L 21/768 20060101ALI20240326BHJP
H01L 21/3205 20060101ALI20240326BHJP
H01L 21/8238 20060101ALI20240326BHJP
【FI】
H01L29/78 301G
H01L29/78 301X
H01L29/58 G
H01L29/50 M
H01L29/78 301S
H01L21/90 J
H01L21/88 Z
H01L27/092 D
H01L27/092 C
H01L27/092 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023150714
(22)【出願日】2023-09-19
(31)【優先権主張番号】10-2022-0118265
(32)【優先日】2022-09-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(71)【出願人】
【識別番号】390019839
【氏名又は名称】三星電子株式会社
【氏名又は名称原語表記】Samsung Electronics Co.,Ltd.
【住所又は居所原語表記】129,Samsung-ro,Yeongtong-gu,Suwon-si,Gyeonggi-do,Republic of Korea
(74)【代理人】
【識別番号】110000051
【氏名又は名称】弁理士法人共生国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】林 宰 賢
(72)【発明者】
【氏名】金 秀 賓
(72)【発明者】
【氏名】オ 芝 ウォン
(72)【発明者】
【氏名】朴 珍 ホ
(72)【発明者】
【氏名】全 衆 源
【テーマコード(参考)】
4M104
5F033
5F048
5F140
【Fターム(参考)】
4M104AA01
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4M104GG14
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(57)【要約】
【課題】不良の発生が減少する電界効果トランジスタを含む半導体素子を提供する。
【解決手段】第1及び第2の領域を有する基板と、第1の領域の基板上に形成され第1の方向に延在する第1のアクティブピンと、第2の領域の基板上に形成され第1の方向に延在する第2のアクティブピンと、第1の領域と第2の領域との間の基板上に形成される素子分離パターンと、第1のアクティブピン上に第1のアクティブピンを横切って第1の方向と垂直である第2の方向に延在し素子分離パターンの上面まで延在する第1のゲート構造物と、第2のアクティブピン上に第2のアクティブピンを横切って第2の方向に延在し素子分離パターンの上面まで延在する第2のゲート構造物とを有し、第1のゲート構造物は、第1の幅を有する第1の部分と第1の幅よりも狭い第2の幅を有する第2の部分とを含み、第2のゲート構造物は、第1の幅を有する第3の部分と第2の幅を有する第4の部分とを含む。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の領域及び第2の領域を有する基板と、
前記第1の領域の基板上に形成され、第1の方向に延在する第1のアクティブピンと、
前記第2の領域の基板上に形成され、前記第1の方向に延在する第2のアクティブピンと、
前記第1の領域と前記第2の領域との間の基板上に形成される素子分離パターンと、
前記第1のアクティブピン上に、前記第1のアクティブピンを横切って、前記第1の方向と垂直である第2の方向に延在し、前記素子分離パターンの上面まで延在する第1のゲート構造物と、
前記第2のアクティブピン上に、前記第2のアクティブピンを横切って、前記第2の方向に延在し、前記素子分離パターンの上面まで延在する第2のゲート構造物と、を有し、
前記第1のゲート構造物は、第1の幅を有する第1の部分と、前記第1の幅よりも狭い第2の幅を有する第2の部分と、を含み、
前記第2のゲート構造物は、前記第1の幅を有する第3の部分と、前記第2の幅を有する第4の部分と、を含むことを特徴とする半導体素子。
【請求項2】
前記第1のゲート構造物の第2の部分は、前記素子分離パターン上に配置され、
前記第2のゲート構造物の第4の部分は、前記素子分離パターン上に配置されることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子。
【請求項3】
前記第1のゲート構造物の第1の部分は、前記第1のアクティブピン及び前記第1の領域と隣接する素子分離パターン上に配置され、
前記第2のゲート構造物の第3の部分は、前記第2のアクティブピン及び前記第2の領域と隣接する素子分離パターン上に配置されることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子。
【請求項4】
前記第1のゲート構造物及び第2のゲート構造物は、前記第2の方向に並列して配置されることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子。
【請求項5】
前記第1のゲート構造物の両側の前記第1のアクティブピン上に設けられる第1の半導体構造物と、
前記第1の半導体構造物と接して、前記第2の方向に延在する第1の金属パターンと、
前記第2のゲート構造物の両側の前記第2のアクティブピン上に設けられる第2の半導体構造物と、
前記第2の半導体構造物と接して、前記第2の方向に延在する第2の金属パターンと、をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の半導体素子。
【請求項6】
前記第1のゲート構造物と第2のゲート構造物との前記第2の方向間の部位には、前記第1の方向に延在する開口部が含まれ、
前記開口部内には、前記第1の方向に延在する絶縁パターンが設けられることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子。
【請求項7】
前記絶縁パターンの底面は、前記素子分離パターンと接することを特徴とする請求項6に記載の半導体素子。
【請求項8】
前記第2の方向に対向する前記第1のゲート構造物の一端部及び第2のゲート構造物の一端部は、前記絶縁パターンの側壁と接することを特徴とする請求項6に記載の半導体素子。
【請求項9】
前記第2の方向に対向する前記第1のゲート構造物の一端部及び第2のゲート構造物の一端部は、前記第2の幅を有することを特徴とする請求項1に記載の半導体素子。
【請求項10】
第1の領域、第2の領域、及び前記第1の領域と前記第2の領域との間の境界領域を有する基板と、
第1の領域の基板上に形成され、第1の方向に延在する第1のアクティブピンと、
第2の領域の基板上に形成され、前記第1の方向に延在する第2のアクティブピンと、
前記境界領域の基板上に形成される素子分離パターンと、
前記第1のアクティブピン上に、前記第1のアクティブピンを横切って、前記第1の方向と垂直である第2の方向に延在し、前記素子分離パターンの上面まで延在する第1のゲート構造物と、
前記第2のアクティブピン上に、前記第2のアクティブピンを横切って、前記第2の方向に延在し、前記素子分離パターンの上面まで延在する第2のゲート構造物と、
前記第1のゲート構造物の両側の前記第1のアクティブピン上に設けられる第1の半導体構造物と、
前記第1の半導体構造物と接して、前記第2の方向に延在する第1の金属パターンと、
前記第2のゲート構造物の両側の前記第2のアクティブピン上に設けられる第2の半導体構造物と、
前記第2の半導体構造物と接して、前記第2の方向に延在する第2の金属パターンと、を有し、
前記素子分離パターン上に配置される第1のゲート構造物の一部は、前記第1のゲート構造物の他の部位よりも狭い幅を有し、
前記素子分離パターン上に配置される第2のゲート構造物の一部は、前記第2のゲート構造物の他の部位よりも狭い幅を有することを特徴とする半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体素子に関し、特に、電界効果トランジスタ(field effect transistor)を含む半導体素子に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体素子には、電界効果トランジスタ(FET)が含まれるものがある。
【0003】
半導体素子が集積化されることにつれ、上記電界効果トランジスタは、複雑な配置を有し、電界効果トランジスタの各パターンを形成する工程中に不良が発生する可能性があるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上記従来の半導体素子の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、不良の発生が減少する電界効果トランジスタを含む半導体素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するためになされた本発明による半導体素子は、第1の領域及び第2の領域を有する基板と、前記第1の領域の基板上に形成され、第1の方向に延在する第1のアクティブピンと、前記第2の領域の基板上に形成され、前記第1の方向に延在する第2のアクティブピンと、前記第1の領域と前記第2の領域との間の基板上に形成される素子分離パターンと、前記第1のアクティブピン上に、前記第1のアクティブピンを横切って、前記第1の方向と垂直である第2の方向に延在し、前記素子分離パターンの上面まで延在する第1のゲート構造物と、前記第2のアクティブピン上に、前記第2のアクティブピンを横切って、前記第2の方向に延在し、前記素子分離パターンの上面まで延在する第2のゲート構造物と、を有し、前記第1のゲート構造物は、第1の幅を有する第1の部分と、前記第1の幅よりも狭い第2の幅を有する第2の部分と、を含み、前記第2のゲート構造物は、前記第1の幅を有する第3の部分と、前記第2の幅を有する第4の部分と、を含むことを特徴とする。
【0007】
また、上記目的を達成するためになされた本発明による半導体素子は、第1の領域、第2の領域、及び前記第1の領域と前記第2の領域との間の境界領域を有する基板と、第1の領域の基板上に形成され、第1の方向に延在する第1のアクティブピンと、第2の領域の基板上に形成され、前記第1の方向に延在する第2のアクティブピンと、前記境界領域の基板上に形成される素子分離パターンと、前記第1のアクティブピン上に、前記第1のアクティブピンを横切って、前記第1の方向と垂直である第2の方向に延在し、前記素子分離パターンの上面まで延在する第1のゲート構造物と、前記第2のアクティブピン上に、前記第2のアクティブピンを横切って、前記第2の方向に延在し、前記素子分離パターンの上面まで延在する第2のゲート構造物と、前記第1のゲート構造物の両側の前記第1のアクティブピン上に設けられる第1の半導体構造物と、前記第1の半導体構造物と接して、前記第2の方向に延在する第1の金属パターンと、前記第2のゲート構造物の両側の前記第2のアクティブピン上に設けられる第2の半導体構造物と、前記第2の半導体構造物と接して、前記第2の方向に延在する第2の金属パターンと、を有し、前記素子分離パターン上に配置される第1のゲート構造物の一部は、前記第1のゲート構造物の他の部位よりも狭い幅を有し、前記素子分離パターン上に配置される第2のゲート構造物の一部は、前記第2のゲート構造物の他の部位よりも狭い幅を有することを特徴とする。
【0008】
前記した目的を達成するための本発明の一実施形態に係る半導体素子は、第1の領域、第2の領域、並びに前記第1及び第2の領域の間の境界領域を有する基板が設けられる。 前記境界領域の基板上の素子分離パターンが設けられる。前記第1の領域の基板上に第2の方向に延在し、一端部が前記第1の領域と隣接する境界領域の素子分離パターン上に配置され、前記第1のゲート構造物が設けられる。前記第2の領域の基板上に前記第2の方向に延在し、一端部が前記第2の領域と隣接する境界領域の素子分離パターン上に配置される第2のゲート構造物が設けられる。それぞれの第1のゲート構造物は、第1の幅を有する第1の部分、及び前記第1の幅よりも狭い第2の幅を有する第2の部分を含み、前記第2の部分は、前記素子分離パターン上に配置される。前記第2のゲート構造物は、前記第1の幅を有する第3の部分、及び前記第2の幅を有する第4の部分を含み、前記第4の部分は、前記素子分離パターン上に配置される。
【発明の効果】
【0009】
本発明に係る半導体素子によれば、半導体素子に含まれる電界効果トランジスタにおいて、第1及び第2のゲート構造物は、互いに第2の方向に対向する端部で相対的に狭い幅を有する。
従って、第1及び第2のゲート構造物の端部が接続されるブリッジ不良が減少される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1】本発明の一実施形態に係る半導体素子の概略構成を示す平面図である。
【
図2】本発明の一実施形態に係る半導体素子の概略構成を示す斜視図である。
【
図3】本発明の一実施形態に係る半導体素子の概略構成を示す断面図である。
【
図4】本発明の他の実施形態に係る半導体素子の概略構成を示す斜視図である。
【
図5】本発明の他の実施形態に係る半導体素子の概略構成を示す平面図である。
【
図6】本発明の一実施形態に係る半導体素子の製造方法を説明するための平面図である。
【
図7】本発明の一実施形態に係る半導体素子の製造方法を説明するための断面図である。
【
図8】本発明の一実施形態に係る半導体素子の製造方法を説明するための平面図である。
【
図9】本発明の一実施形態に係る半導体素子の製造方法を説明するための断面図である。
【
図10】本発明の一実施形態に係る半導体素子の製造方法を説明するための断面図である。
【
図11】本発明の一実施形態に係る半導体素子の製造方法を説明するための平面図である。
【
図12】本発明の一実施形態に係る半導体素子の製造方法を説明するための断面図である。
【
図13】本発明の一実施形態に係る半導体素子の製造方法を説明するための平面図である。
【
図14】本発明の一実施形態に係る半導体素子の製造方法を説明するための断面図である。
【
図15】本発明の一実施形態に係る半導体素子の製造方法を説明するための平面図である。
【
図16】本発明の一実施形態に係る半導体素子の製造方法を説明するための断面図である。
【
図17】本発明の他の実施形態に係る半導体素子の概略構成を示す平面図である。
【
図18】本発明の他の実施形態に係る半導体素子の概略構成を示す断面図である。
【
図19】本発明の他の実施形態による半導体素子の製造方法を説明するための平面図である。
【
図20】本発明の他の実施形態による半導体素子の製造方法を説明するための平面図である。
【
図21】本発明の他の実施形態による半導体素子の製造方法を説明するための平面図である。
【
図22】本発明の他の実施形態に係る半導体素子の概略構成を示す平面図である。
【
図23】本発明の他の実施形態に係る半導体素子の概略構成を示す断面図である。
【
図24】本発明の他の実施形態に係る半導体素子の製造方法を説明するための平面図である。
【
図25】本発明の他の実施形態に係る半導体素子の製造方法を説明するための平面図である。
【
図26】本発明の他の実施形態に係る半導体素子の製造方法を説明するための平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
次に、本発明に係る半導体素子を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【0012】
図1は、本発明の一実施形態に係る半導体素子の概略構成を示す平面図であり、
図2は、本発明の一実施形態に係る半導体素子の概略構成を示す斜視図であり、
図3は、本発明の一実施形態に係る半導体素子の概略構成を示す断面図である。
図2は、第1及び第2のゲート構造物を示す。
図3は、
図1のII-II’線に沿って切断した断面図である。
図3は、半導体素子にピン電界効果トランジスタを含む場合を示している。
【0013】
図1~
図3に示しているように、基板100は、第1の領域(A)、境界領域(C)、及び第2の領域(B)を含む。
第1の領域(A)及び第2の領域(B)は、それぞれ、電界効果トランジスタを形成するための領域である。
それぞれの第1の領域(A)及び第2の領域(B)には、NMOS FET又はPMOS FETが形成される。
一例として、第1の領域(A)は、PMOS FETが形成されるための領域であり、第2の領域(B)は、NMOS FETが形成されるための領域である。
【0014】
それぞれの第1の領域(A)及び第2の領域(B)は、基板100の上面に平行な第1の方向に延在する形状を有し、第1及び第2の領域(A、B)の間に、境界領域(C)が配置される。
第1の領域(A)、境界領域(C)、及び第2の領域(B)は、基板100の上面に平行で、前記第1の方向に垂直な第2の方向に順次配置される。
第1の領域(A)には、第1の方向に延在する第1のアクティブパターン110aが設けられる。
第1のアクティブパターン110aの上面から上に突出し、第1の方向に延在する第1のアクティブピン114が設けられる。
第1のアクティブピン114は、第2の方向に離隔して配置される。
第1のアクティブピン114の間には、第1のトレンチが形成される。
第1のトレンチ内には、第1の素子分離パターン120aが設けられる。
第1の素子分離パターン120aは、第1のアクティブピン114の側壁を部分的に覆う。
第1のアクティブピン114は、第1の素子分離パターン120aの上面から突出している。
【0015】
第2の領域(B)には、第1の方向に延在する第2のアクティブパターン110bが設けられる。
第2のアクティブパターン110bの上面から突出し、第1の方向に延在する第2のアクティブピン116が設けられる。
第2のアクティブピン116は、第2の方向に離隔して配置される。
第2のアクティブピン116の間には、第2のトレンチが形成される。
第2のトレンチ内には、第2の素子分離パターン120bが設けられる。
第2の素子分離パターン120bは、第2のアクティブピン116の側壁を部分的に覆う。
第2のアクティブピン116は、第2の素子分離パターン120bの上面から突出している。
【0016】
境界領域(C)は、第1及び第2のアクティブパターン(110a、110b)の上面よりも低い底面を有する第3のトレンチを含む。
第3のトレンチ内には、第3の素子分離パターン120cが設けられる。
第1~第3の素子分離パターン(120a、120b、120c)は、例えば、シリコン酸化物を含む。
【0017】
第1のアクティブピン114、第1の素子分離パターン120a、及び一部の第3の素子分離パターン120c上には、第1のアクティブピン114を横切って、第2の方向に延在する第1のゲート構造物156が設けられる。
それぞれの第1のゲート構造物156の一端部は、第3の素子分離パターン120c上に位置する。
第1のゲート構造物156は、第1の幅(例えば、第1の方向への幅、W1)を有する第1の部分156aと、第1の幅(W1)よりも小さい第2の幅(W2)を有する第2の部分156bとを含む。
第1のゲート構造物の第1の部分156aは、第1のアクティブピン114、第1の素子分離パターン120a、及び第1の素子分離パターン120aと隣接する第3の素子分離パターン120c上に配置される。
【0018】
第1のゲート構造物の第1の部分156aは、第1の領域(A)の第1のアクティブピン114を横切って、境界領域(C)の一部まで延在する。
第1のゲート構造物の第2の部分156bは、第1の部分156aの一端部に接続され、例えば、連続して配置される。
第1のゲート構造物の第2の部分156bは、第3の素子分離パターン120c上に配置される。
そこで、第1のゲート構造物の第2の部分156bは、実質的なゲートとして動作しないので、第2の部分156bの幅が減少しても、電気的特性が変化しない。
第1のゲート構造物の第1の部分156aと第2の部分156bが接する部位は、第3の素子分離パターン120c上に位置する。
第1のゲート構造物の第1の部分156aの一端部は、境界領域(C)上に配置される。
このように、第1のゲート構造物156は、位置によって、異なる幅を有する。
【0019】
他の実施形態において、第1のゲート構造物の第1の部分156aの第1の方向の両側は、第1のゲート構造物の第2の部分156bの第1の方向の両側とそれぞれ、第2の方向に並んでいない。
すなわち、第1のゲート構造物の第2の部分156bは、第1のゲート構造物の第1の部分156aの両側からそれぞれ折り曲げられて、幅が減少する。
【0020】
第2のアクティブピン116、第2の素子分離パターン120b、及び一部の第3の素子分離パターン120c上には、第2のアクティブピン116を横切って、第2の方向に延在する第2のゲート構造物158が設けられる。
それぞれの第2のゲート構造物158の一端部は、第3の素子分離パターン120c上に位置する。
第2のゲート構造物158は、第1の幅を有する第3の部分158aと、第2の幅を有する第4の部分158bとを含む。
第2のゲート構造物の第3の部分158aは、第2のアクティブピン116、第2の素子分離パターン120b、及び第2の素子分離パターン120bと隣接する第3の素子分離パターン120c上に配置される。
【0021】
第2のゲート構造物の第3の部分158aは、第2の領域(B)の第2のアクティブピン116を横切って、境界領域(C)の一部まで延在する。
第2のゲート構造物の第4の部分158bは、第3の部分158aの一端部に接続され、第3の素子分離パターン120c上に配置される。
そこで、第2のゲート構造物の第4の部分158bは、実質的なゲートとして動作しないので、第4の部分158bの幅が減少しても、電気的特性が変化しない。
第2のゲート構造物の第3の部分158aと第4の部分158bが接する部位は、第3の素子分離パターン120c上に位置する。
第2のゲート構造物の第3の部分158aの一端部は、境界領域(C)上に配置される。
このように、第2のゲート構造物158は、位置によって、異なる幅を有する。
【0022】
他の実施形態において、第2のゲート構造物の第3の部分158aの第1の方向の両側は、第2のゲート構造物の第4の部分158bの第1の方向の両側とそれぞれ、第2の方向に並んでいない。
すなわち、第2のゲート構造物の第4の部分158bは、第2のゲート構造物の第3の部分158aの両側からそれぞれ折り曲げられて、幅が減少する。
【0023】
第1及び第2のゲート構造物(156、158)は、第2の方向に延在する1つのゲート構造物が、第3の素子分離パターン120c上で切断して、2つのゲート構造物に分離したものである。
そこで、第1及び第2のゲート構造物(156、158)は、第2の方向に対して、並んで整列される。
【0024】
第2の方向にアラインされている第1のゲート構造物156及び第2のゲート構造物158の第2の方向の間の部位には、第1の方向に延在する第1の開口部144が形成される。
第1の開口部144の底面は、第3の素子分離パターン120cを露出する。
第1の開口部144は、第1及び第2のゲート構造物(156、158)が形成されるために切断した部位である。
第1の開口部144内には、絶縁パターン146が設けられる。
絶縁パターン146は、第1の方向に延在する。
絶縁パターン146の底面は、第3の素子分離パターン120cと直接的に接する。
第2の方向に対向する第1のゲート構造物156の一端部及び第2のゲート構造物158の一端部は、絶縁パターン146の側壁と接する。
複数の第1のゲート構造物156は、第1の方向に離隔して配置される。
複数の第2のゲート構造物158は、第1の方向に離隔して配置される。
【0025】
他の実施形態において、それぞれの第1及び第2のゲート構造物(156、158)は、ゲート絶縁膜150と、ゲートパターン152と、上部キャップパターン154とを含む。
ゲート絶縁膜150は、金属酸化物を含む高誘電膜である。
ゲートパターン152は、金属物質を含む。
上部キャップパターン154は、例えば、シリコン窒化物を含む。
【0026】
第1のゲート構造物156の両側の第1のアクティブピン114上には、第1の半導体パターンが設けられる。
第1の半導体パターンは、エピタキシャル工程により形成されたものである。
第1の半導体パターンは、FETの不純物領域に提供され、第1の半導体パターンには、不純物がドーピングされる。
【0027】
他の実施形態において、第1の半導体パターンは、PMOS FETのソース/ドレーン領域に提供される。
この場合、第1の半導体パターンには、P型不純物がドープされる。
また、第1の半導体パターンは、シリコンゲルマニウムを含む。
第1の半導体パターンは、断面からすると、側壁中心部が突出する多角形状を有する。
【0028】
第2の方向に互いに隣接する第1の半導体パターンは、突出する中心部が互いに接触して、互いに接続される。
そこで、第1の半導体パターンは、1つの第1の半導体構造物138aとして提供される。
第1の半導体構造物138aは、下部に位置する隣接する第1のアクティブピン114を、互いに電気的に接続させる。
第2のゲート構造物158の両側の第2のアクティブピン116上には、第2の半導体パターンが設けられる。
第2の半導体パターンは、エピタキシャル工程により形成されたものである。
第2の半導体パターンは、FETの不純物領域に提供され、第2の半導体パターンには、不純物がドープされる。
【0029】
他の実施形態において、第2の半導体パターンは、NMOS FETのソース/ドレーン領域に提供される。
この場合、第2の半導体パターンには、N型不純物がドープされる。
また、第2の半導体パターンは、シリコンを含む。
第2の半導体パターンは、断面からすると、側壁中心部が突出する多角形状を有する。
【0030】
他の実施形態において、第2の方向に互いに隣接する第2の半導体パターンは、突出する中心部が互いに接触して、互いに接続される。
そこで、第2の半導体パターンは、1つの第2の半導体構造物138bに提供される。
第2の半導体構造物138bは、下部に位置する隣接する第2のアクティブピン116を互いに電気的に接続する。
【0031】
第1の半導体構造物138a及び第2の半導体構造物138bを覆う第1の層間絶縁膜148が設けられる。
第1の層間絶縁膜148上には、第1及び第2のゲート構造物(156、158)を覆う第2の層間絶縁膜160が設けられる。
第1及び第2の層間絶縁膜(148、160)を貫通して、第1の半導体構造物138aの上面に隣接する第1の金属パターン164が設けられる。
他の実施形態において、第1の金属パターン164の最上面は、第2の層間絶縁膜160の上面と同一の平面を有する。
【0032】
第1の金属パターン164は、第1の半導体構造物138aの少なくとも一部と接して、第2の方向に延在する。
他の実施形態において、第1の金属パターン164は、第1の領域(A)内に位置する。
第1及び第2の層間絶縁膜(148、160)を貫通して、第2の半導体構造物138bの上面と接する第2の金属パターン166が設けられる。
他の実施形態において、第2の金属パターン166の最上面は、第2の層間絶縁膜160の上面と同一の平面を有する。
【0033】
第2の金属パターン166は、第2の半導体構造物138bの少なくとも一部と接して、第2の方向に延在する。
他の実施形態において、第2の金属パターン166は、第2の領域(B)内に位置する。
第1及び第2の金属パターン(164、166)は、第2の方向に対して並んで整列される。
【0034】
他の実施形態において、第1及び第2の金属パターン(164、166)は、タングステンを含む。
図に示していないが、それぞれの第1及び第2の金属パターン(164、166)の側壁及び底面に沿って、バリア金属パターンがさらに含まれる。
バリア金属パターンは、チタン、チタン窒化物、タンタル、又は、タンタル窒化物を含む。
ここで使用される「又は」という用語は、排他的な用語ではなく、例えば、「A又はB」は、A、B、又は、AとBを含む。
【0035】
図に示していないが、第2の層間絶縁膜160、第1及び第2の金属パターン(164、166)上に、第3の層間絶縁膜が設けられる。
第3の層間絶縁膜、第2の層間絶縁膜160、及び上部キャップパターン154を貫通して、第1のゲート構造物156のゲートパターンと接する第1のコンタクトプラグが設けられる。
また、第3の層間絶縁膜、第2の層間絶縁膜160、及び上部キャップパターン154を貫通して、第2のゲート構造物158のゲートパターンと接する第2のコンタクトプラグが設けられる。
また、それぞれの第1及び第2の金属パターン(164、166)に接続される上部配線、及びそれぞれの第1及び第2のコンタクトプラグに接続される上部配線が更に含まれる。
【0036】
前述したように、第1のゲート構造物の第2の部位156bの第2の幅は、第1のゲート構造物の第1の部位156aの第1の幅よりも小さい。
第2のゲート構造物の第4の部位158bの第2の幅は、第2のゲート構造物の第3の部位158aの第1の幅よりも小さい。
このように、第1及び第2のゲート構造物(156、158)の第2の方向の間に該当する切断部位の幅が、第1の領域(A)上の第1のゲート構造物の第1の幅及び第2の領域(B)上の第2のゲート構造物の第2の幅よりも小さい。
そのため、第1及び第2のゲート構造物の各端部が切断することなく、互いに接続される不良が減少する。
半導体素子は、ピン電界効果トランジスタを含むものとして説明したが、これに限定されるものではない。
例えば、半導体素子は、マルチブリッジチャンネル電界効果トランジスタでもあり得る。
【0037】
図4は、本発明の他の実施形態に係る半導体素子の一部の概略構成を示す斜視図である。
図4は、半導体素子に、マルチブリッジチャンネル電界効果トランジスタを含む場合を示す。
図4は、第1及び第2のゲート構造物を示す。
図4における半導体素子は、チャンネル部位構造がナノシート構造であることを除き、
図1~
図3で説明した半導体素子と同一である。
そこで、
図1~
図3の説明と重複する説明は、省略する。
図4に示しているように、第1の領域(A)には、第1のナノシート構造物が設けられ、第2の領域(B)には、第2のナノシート構造物が形成される。
【0038】
第1のナノシート構造物は、第1のゲート構造物156と重なる部位で、基板表面から垂直な垂直方向に互いに離隔して積層される第1のナノシート180を含む。
すなわち、第1のゲート構造物156は、第1のナノシート180内のギャップ内を満たして、第1のナノシート構造物上に形成される。
第1のゲート構造物156は、第1の幅(W1)を有する第1の部分156aと、第1の幅(W1)よりも小さい第2の幅(W2)を有する第2の部分156bとを含む。
第1のゲート構造物の第1の部分156aは、第1のナノシート構造物、第1の素子分離パターン120a、及び第1の素子分離パターン120aと隣接する第3の素子分離パターン120c上に配置される。
第1のゲート構造物の第1の部分156aは、第1の領域(A)の第1のナノシート構造物を覆って、境界領域(C)の一部まで延在する。
第1のゲート構造物の第2の部分156bは、第1の部分156aの一端部に接続され、第3の素子分離パターン120c上に配置される。
すなわち、第1のゲート構造物の第1の部分と第2の部分(156a、156b)が接する部位は、第3の素子分離パターン120c上に位置する。
【0039】
第2のナノシート構造物において、第2のゲート構造物158と重なる部位は、垂直方向に互いに離隔して積層される第2のナノシート182を含む。
すなわち、第2のゲート構造物158は、第2のナノシート182の間のギャップ内を満たして、第2のナノシート構造物上に形成される。
第2のゲート構造物158は、第1の幅を有する第3の部分158aと、第2の幅を有する第4の部分158bとを含む。
第2のゲート構造物の第3の部分158aは、第2のナノシート構造物、第2の素子分離パターン120b、及び第2の素子分離パターン120bと隣接する第3の素子分離パターン120c上に配置される。
第2のゲート構造物の第3の部分158aは、第2の領域(B)の第2のナノシート構造物を覆って、境界領域(C)の一部まで延在する。
第2のゲート構造物の第4の部分158bは、第3の部分158aに接続され、第3の素子分離パターン120c上に配置される。
すなわち、第2のゲート構造物の第3の部分と第4の部分(158a、158b)が接する部位は、第3の素子分離パターン120c上に位置する。
【0040】
図5は、本発明の他の実施形態に係る半導体素子の概略構成を示す平面図である。
図5における半導体素子は、第1及び第2のゲート構造物の形状を除き、
図1及び
図3で説明した半導体素子と同一である。
そのため、
図1~
図3の説明と重複する説明は、省略する。
【0041】
図5に示しているように、第1のゲート構造物の第1の部分156aの第1の側は、第1のゲート構造物の第2の部分156bの第1の側と第2の方向に並んでいない。
第1のゲート構造物の第1の部分156aの第1の側に対向する第2の側は、第1のゲート構造物の第2の部分156bの第1の側と対向する第2の側と第2の方向に並んで配置される。
例えば、第1のゲート構造物156の一側は、第1の部分156aから第2の部分156bまで連続的で平たい表面を有する。
すなわち、第1のゲート構造物の第2の部分156bの第1の側は、第1のゲート構造物の第1の部分156aの第1の側から折り曲げられ、例えば、階段のような形状に凹んでいる。
そこで、第1のゲート構造物の第2の部分156bの幅が減少される。
【0042】
第2のゲート構造物の第3の部分158aの第1の側は、第2のゲート構造物の第4の部分158bの第1の側と第2の方向に平行に並んでいない。
第2のゲート構造物の第3の部分158aの第1の側と対向する第2の側は、第2のゲート構造物の第4の部分158bの第1の側と対向する第2の側と前記第2の方向に並んで配置される。
すなわち、第2のゲート構造物の第4の部分158bの第1の側は、第2のゲート構造物の第3の部分158aの第1の側から折り曲げられて、幅が減少する。
【0043】
【0044】
図6及び
図7に示しているように、第1の領域(A)、境界領域(C)、及び第2の領域(B)の基板100の一部をエッチングして、第1の方向に延在する予備アクティブピンを形成する。
境界領域(C)の予備アクティブピン及び基板100をエッチングして、第3の素子分離トレンチ102を形成する。
そこで、第1の領域(A)の基板100には、第1の方向に延在する第1のアクティブパターン110aを形成する。
第1のアクティブパターン110a上には、第1のアクティブパターン110aの上面から突出し、第1の方向に延在する第1のアクティブピン114を形成する。
第1のアクティブピン114の間には、第1の素子分離トレンチを形成する。
【0045】
第2の領域(B)の基板100には、第1の方向に延在する第2のアクティブパターン110bが形成する。
第2のアクティブパターン110b上には、第2のアクティブパターン110bの上面から上に突出し、第1の方向に延在する第2のアクティブピン116を形成する。
第2のアクティブピン116の間には、第2の素子分離トレンチを形成する。
【0046】
第1~第3の素子分離トレンチ内にそれぞれ、第1~第3の素子分離パターン(120a、120b、120c)を形成する。
第1の素子分離パターン120aは、第1のアクティブピン114の側壁を部分的に覆う。
第2の素子分離パターン120bは、第2のアクティブピン116の側壁を部分的に覆う。
第3の素子分離パターン120cは、第3の素子分離トレンチ102を満たす。
第1及び第2のアクティブピン(114、116)は、第1及び第2の素子分離パターン(120a、120b)の上面からそれぞれ突出させる。
第1~第3の素子分離パターン(120a、120b、120c)は、例えば、シリコン酸化物を含む。
【0047】
図8及び
図9に示しているように、第1及び第2のアクティブピン(114、116)と、第1~第3の素子分離パターン(120a、120b、120c)上に、予備ダミーゲート構造物136を形成する。
予備ダミーゲート構造物136は、第1及び第2のアクティブピン(114、116)を横切って、第2の方向に延在する。
予備ダミーゲート構造物136は、第1の方向に同一の間隔で離隔して配置する。
予備ダミーゲート構造物136の側壁上に、スペーサ(図示せず)を形成する。
【0048】
他の実施形態において、予備ダミーゲート構造物136は、第1の幅(W1)を有する第1の部分136aと、第1の幅(W1)より小さい第2の幅(W2)を有する第2の部分136bと、第1の幅(W1)を有する第3の部分136cとを含む。
予備ダミーゲート構造物の第1の部分136aは、第1のアクティブピン114、第1の素子分離パターン120a、及び第1の素子分離パターン120aと隣接する第3の素子分離パターン120c上に配置する。
予備ダミーゲート構造物の第3の部分136cは、第2のアクティブピン116、第2の素子分離パターン120b、及び第2の素子分離パターン120bと隣接する第3の素子分離パターン120c上に配置する。
予備ダミーゲート構造物の第2の部分136bは、第1の部分136a及び第3の部分136cに接続され、第3の素子分離パターン120c上に配置する。
【0049】
すなわち、予備ダミーゲート構造物の第1の部分136aと第2の部分136bが接する部位、及び第2の部分136bと第3の部分136cが接する部位は、第3の素子分離パターン120c上に位置する。
予備ダミーゲート構造物の第1の部分136aの一端部、及び予備ダミーゲート構造物の第3の部分136cの一端部はそれぞれ、第3の素子分離パターン120c上に位置する。
このように、予備ダミーゲート構造物136は、位置によって、異なる幅を有する。
【0050】
他の実施形態において、予備ダミーゲート構造物136は、ダミーゲート絶縁膜130と、ダミーゲートパターン132と、ダミーキャップパターン134とを含む。
ダミーゲート絶縁膜130は、例えば、シリコン酸化物を含み、ダミーゲートパターン132は、例えば、ポリシリコンを含み、ダミーキャップパターン134は、例えば、シリコン窒化物を含む。
【0051】
図10に示しているように、予備ダミーゲート構造物136の両側の第1のアクティブピン114を一部除去して、第1のリセス(図示せず)を形成する。
第1のリセス内に選択エピタキシャル成長(Selective Epitaxial Growth、SEG)工程を用いて、第1の半導体パターンを形成する。
他の実施形態において、第1の半導体パターンは、シリコンゲルマニウムを含む。
第1の半導体パターン内には、P型不純物がドープされる。
【0052】
第1の半導体パターンは、断面からすると、側壁中心部が突出する多角形状を有する。
第2の方向に互いに隣接する第1の半導体パターンは、突出する中心部が互いに接触する。
そこで、第1の半導体パターンは、1つの第1の半導体構造物138aとして提供される。
また、予備ダミーゲート構造物136の両側の第2のアクティブピン116を一部除去して、第2のリセス(図示せず)を形成する。
第2のリセス内に選択エピタキシャル成長(SEG)工程を用いて、第2の半導体パターンを形成する。
他の実施形態において、第2の半導体パターンは、シリコンを含む。
第2の半導体パターン内には、N型不純物がドープされる。
【0053】
第2の半導体パターンは、断面からすると、側壁中心部が突出する多角形状を有する。
第2の方向に互いに隣接する第2の半導体パターンは、突出する中心部が互いに接触する。
そこで、第2の半導体パターンは、1つの第2の半導体構造物138bとして提供される。
【0054】
図11及び
図12に示しているように、予備ダミーゲート構造物136、第1及び第2の半導体構造物(138a、138b)を覆う第1の層間絶縁膜(図示せず)を形成する。
この後、予備ダミーゲート構造物136の上面が露出するように、第1の層間絶縁膜を平坦化する。
境界領域(C)上に位置する予備ダミーゲート構造物136を切断することで、第1のダミーゲート構造物140、及び第2のダミーゲート構造物142をそれぞれ形成する。
予備ダミーゲート構造物136が切断した部位には、第1の開口部144が形成され、第1の開口部144は、前記第1の方向に延在する。
【0055】
第1のダミーゲート構造物140は、第1の幅(W1)を有する第1の部分140aと、第2の幅(W2)を有する第2の部分140bとを含む。
第1のダミーゲート構造物の第1の部分140aは、第1のアクティブピン114、第1の素子分離パターン120a、及び第1の素子分離パターン120aと隣接する第3の素子分離パターン120c上に配置される。
第1のダミーゲート構造物の第2の部分140bは、第1の部分140aに接続され、第3の素子分離パターン120c上に配置される。
【0056】
第2のダミーゲート構造物142は、第1の幅(W1)を有する第3の部分142aと、第2の幅(W2)を有する第4の部分142bとを含む。
第2のダミーゲート構造物の第3の部分142aは、第2のアクティブピン116、第2の素子分離パターン120b、及び第2の素子分離パターン120bと隣接する第3の素子分離パターン120c上に配置される。
第2のダミーゲート構造物の第4の部分142bは、第3の部分142aに接続され、第3の素子分離パターン120c上に配置される。
【0057】
第1の開口部144を形成するためのエッチング工程において、予備ダミーゲート構造物136を完全に切断しなければならない。
ところで、予備ダミーゲート構造物136の第1の方向の幅が広い場合、予備ダミーゲート構造物136が完全にエッチングされ難い。
予備ダミーゲート構造物136が完全にエッチングされない場合、後工程で形成される第1及び第2のゲート構造物が互いに電気的に接続されるブリッジ不良が発生する可能性がある。
【0058】
本実施形態の場合、第1及び第2の領域(A、B)とそれぞれ離隔する前記境界領域(C)上の予備ダミーゲート構造物136の幅は、第1及び第2の領域(A、B)上の予備ダミーゲート構造物136の幅よりも小さい。
このように、予備ダミーゲート構造物136で切断されるべき位置の幅が相対的に小さく形成することで、予備ダミーゲート構造物136が切断されない不良を減少することができる。
【0059】
図13及び
図14に示しているように、第1の開口部144内を満たすように絶縁膜を形成し、第1及び第2のダミーゲート構造物(140、142)が露出するように、絶縁膜を平坦化して、第1の開口部144内に絶縁パターン146を形成する。
第1及び第2のダミーゲート構造物(140、142)を除去して、第1及び第2のトレンチを形成し、第1及び第2のトレンチ内にそれぞれ、第1及び第2のゲート構造物(156、158)を形成する。
第1及び第2のゲート構造物(156、158)は、それぞれ、第1及び第2のダミーゲート構造物(140、142)と同一の形状を有する。
【0060】
第1のゲート構造物156は、第1の幅(W1)を有する第1の部分156aと、第2の幅(W2)を有する第2の部分156bとを含む。
第1のゲート構造物の第1の部分156aは、第1のアクティブピン114、第1の素子分離パターン120a、及び第1の素子分離パターン120aと隣接する第3の素子分離パターン120c上に配置される。
第1のゲート構造物の第2の部分156bは、第1の部分156aに接続され、第3の素子分離パターン120c上に配置される。
すなわち、第1のゲート構造物の第1の部分156aと第2の部分156bが接する部位は、第3の素子分離パターン120c上に位置する。
このように、第1のゲート構造物156は、位置によって、異なる幅を有する。
【0061】
第2のゲート構造物158は、第1の幅(W1)を有する第3の部分158aと、第2の幅(W2)を有する第4の部分158bとを含む。
第2のゲート構造物の第3の部分158aは、第2のアクティブピン116、第2の素子分離パターン120b、及び第2の素子分離パターン120bと隣接する第3の素子分離パターン120c上に配置される。
第2のゲート構造物の第4の部分158bは、第3の部分158aに接続され、第3の素子分離パターン120c上に配置される。
すなわち、第2のゲート構造物の第3の部分158aと第4の部分158bが接する部位は、第3の素子分離パターン120c上に位置する。
このように、第2のゲート構造物158は、位置によって、異なる幅を有する。
【0062】
図15及び
図16に示しているように、第1のゲート構造物156、第2のゲート構造物158、及び第1の層間絶縁膜148上に、第2の層間絶縁膜160を形成する。
第2の層間絶縁膜160及び第1の層間絶縁膜148をエッチングして、第2の開口部162a及び第3の開口部162bをそれぞれ形成する。
【0063】
第2の開口部162aは、第1の領域(A)上の第1の半導体構造物138aを露出する。
第2の開口部162aは、第2の方向が長手方向となるように配置される。
他の実施形態において、前記第2の開口部162aは、前記第1の領域(A)上に位置する。
第3の開口部162bは、第2の領域(B)上の第2の半導体構造物138bを露出する。
第3の開口部162bは、第2の開口部162aと第2の方向に互いに並んで配置される。
第3の開口部162bは、第2の方向が長手方向となるように配置される。
他の実施形態において、第3の開口部162bは、第2の領域(B)上に位置する。
【0064】
第2及び第3の開口部(162a、162b)内を満たして、第2の層間絶縁膜160上に、第1の金属膜を形成する。
第1の金属膜は、例えば、タングステンを含む。
この後、第2の層間絶縁膜160の上面が露出するように、第1の金属膜を平坦化することで、第2の開口部162a内に第1の金属パターン164を、第3の開口部162b内に第2の金属パターン166をそれぞれ形成する。
第1及び第2の金属パターン(164、166)は、同一の上面高さを有する。
【0065】
この後、図に示していないが、第2の層間絶縁膜、第1及び第2の金属パターンを覆う第3の層間絶縁膜が設けられる。
また、第1のゲート構造物のゲートパターンと電気的に接続される第1のコンタクトプラグ、及び第2のゲート構造物のゲートパターンと電気的に接続される第2のコンタクトプラグが設けられる。
また、第1及び第2の金属パターン、及び第1及び第2のコンタクトプラグにそれぞれ接続される上部配線を更に形成する。
上記工程を行うことによって、
図1~
図3における半導体素子が製造される。
【0066】
図17は、本発明の他の実施形態に係る半導体素子の概略構成を示す平面図であり、
図18は、本発明の他の実施形態に係る半導体素子の概略構成を示す断面図である。
図18は、
図17のIII-III’線に沿って切断した断面図である。
【0067】
図17及び
図18に示しているように、基板100は、第1の領域(A)、境界領域(C)、及び第2の領域(B)を含む。
第1の領域(A)には、第1のアクティブパターン110aが設けられ、第1のアクティブパターン110a上に、第1のアクティブピン114、及び第1の素子分離パターン120aが設けられる。
【0068】
第2の領域(B)には、第2のアクティブパターン110bが設けられ、第2のアクティブパターン110b上に、第2のアクティブピン116、及び第2の素子分離パターン120bが設けられる。
第3の領域(C)は、第1及び第2のアクティブパターン(110a、110b)の上面よりも低い底面を有する第3のトレンチを含む。
第3のトレンチ内には、第3の素子分離パターン120cが設けられる。
【0069】
第1のアクティブピン114、第1の素子分離パターン120a、第3の素子分離パターン120c、第2のアクティブピン116、及び第2の素子分離パターン120b上に、ゲート構造物200が設けられる。
ゲート構造物200は、第1のアクティブピン114、第1の素子分離パターン120a、第3の素子分離パターン120c、第2のアクティブピン116、及び第2の素子分離パターン120bを横切って、第2の方向に延在する。
ゲート構造物200は、ゲート絶縁膜190と、ゲートパターン192と、上部キャップパターン194とを含む。
ゲート構造物200は、第1の幅(W1)を有する。
ゲート構造物200は、位置によって、異なる幅を有する。
【0070】
一部の隣接するゲート構造物200の第1の方向の間に、拡散ブレーキパターン210が配置される。
拡散ブレーキパターン210は、第1のアクティブピン114及び第2のアクティブピン116を切断して、第2の方向に延在するトレンチ内に形成され、絶縁パターンを含む。
絶縁パターンは、シリコン酸化物又はシリコン窒化物を含む。
拡散ブレーキパターン210は、最初に予備ゲート構造物が形成された部位の1つが絶縁パターンに取り替えられることで形成される。
そこで、拡散ブレーキパターン210は、一部の隣接するゲート構造物200の間に配置される。
拡散ブレーキパターン210は、第1の幅(W1)よりも小さい第2の幅を有する。
拡散ブレーキパターン210は、位置によって、同一の幅を有する。
【0071】
第1の領域(A)のゲート構造物200の両側には、第1の半導体構造物138aが設けられる。
第2の領域(B)のゲート構造物200の両側には、第2の半導体構造物138bが設けられる。
第1及び第2の半導体構造物(138a、138b)を覆う第1の層間絶縁膜148が設けられる。
第1の層間絶縁膜148上には、ゲート構造物200を覆う第2の層間絶縁膜160が設けられる。
【0072】
第1及び第2の層間絶縁膜(148、160)を貫通して、第1の半導体構造物138a及び第2の半導体構造物138bの上面と接する第3の金属パターン224が設けられる。
第3の金属パターン224は、第1の領域(A)、第2の領域(B)、及び境界領域(C)上から第2の方向に延在する。
第1及び第2の層間絶縁膜(148、160)を貫通して、第1の半導体構造物138aと接する第1の金属パターン220が設けられる。
第1の金属パターン220は、第1の領域(A)内から第2の方向に延在する。
【0073】
第1及び第2の層間絶縁膜(148、160)を貫通して、第2の半導体構造物138bと接する第2の金属パターン222が設けられる。
第2の金属パターン222は、第2の領域(B)内から第2の方向に延在する。
第1及び第2の金属パターン(220、222)は、第2の方向に対して並んで整列される。
図に示していないが、第2の層間絶縁膜160、第1~第3の金属パターン(220、222、224)上に、第3の層間絶縁膜が設けられる。
第3の層間絶縁膜、第2の層間絶縁膜160、第1の層間絶縁膜148、及び上部キャップパターン194を貫通して、ゲートパターン152と接するコンタクトプラグが設けられる。
【0074】
半導体素子は、ピン電界効果トランジスタを含むものとして説明したが、これに限定されない。
例えば、半導体素子は、マルチブリッジ電界効果トランジスタを含み得る。
【0075】
図19~
図21は、本発明の他の実施形態に係る半導体素子の製造方法を示す平面図である。
まず、
図6及び
図7で説明した工程を同様に行う。
【0076】
図19に示しているように、第1及び第2のアクティブピン(114、116)、及び第1~第3の素子分離パターン(120a、120b、120c)上に、第1の予備ダミーゲート構造物196a、及び第2の予備ダミーゲート構造物196bを形成する。
第1の予備ダミーゲート構造物196aは、後工程により、てゲート構造物として提供される。
第2の予備ダミーゲート構造物196bは、後工程により、拡散ブレーキパターンとして提供される。
第1の予備ダミーゲート構造物196aの間に、第2の予備ダミーゲート構造物196bが配置される。
【0077】
第1の予備ダミーゲート構造物196aは、第1の幅(W1)を有する。
第2の予備ダミーゲート構造物196bは、第1の幅(W1)よりも狭い第2の幅(W2)を有する。
第1の予備ダミーゲート構造物196aは、位置によって、同一の幅を有する。
第2の予備ダミーゲート構造物196bは、位置によって、同一の幅を有する。
【0078】
この後、
図10で説明した工程を行って、第1の領域の前記第1及び第2の予備ダミーゲート構造物(196a、196b}の両側に、第1の半導体構造物を形成し、第2の領域の第1及び第2の予備ダミーゲート構造物(196a、196b)の両側に、第2の半導体構造物を形成する。
【0079】
図20に示しているように、第1の予備ダミーゲート構造物196aを除去して、第1のトレンチを形成し、第1のトレンチ内に、ゲート構造物200を形成する。
ゲート構造物200は、前記第1の幅を有する。
【0080】
図21に示しているように、第2の予備ダミーゲート構造物196bを除去して、第2のトレンチを形成する。
除去工程を行うことに当たり、第2のトレンチ内の第1及び第2のアクティブピン(114、116)も、共に除去することができる。
この後、第2のトレンチ内に絶縁物質を形成することで、拡散ブレーキパターン210を形成する。
拡散ブレーキパターン210は、第2の幅(W2)を有する。
他の実施形態において、拡散ブレーキパターン210は、シリコン酸化物又はシリコン窒化物を含む。
【0081】
このように、一部の隣接するゲート構造物200の間には、拡散ブレーキパターン210が形成される。
拡散ブレーキパターン210の両側の電界効果トランジスタは、電気的に分離される。
【0082】
再度、
図17及び
図18を参照すると、ゲート構造物200、拡散ブレーキパターン210、及び第1の層間絶縁膜148上に、第2の層間絶縁膜160を形成する。
第2の層間絶縁膜160及び第1の層間絶縁膜148をエッチングして、第2の開口部162a、第3の開口部162b、及び第4の開口部162cをそれぞれ形成する。
【0083】
第2の開口部162aは、第1の領域(A)上の第1の半導体構造物を露出する。
第2の開口部162aは、第2の方向が長手方向となるように配置される。
第3の開口部162bは、第2の領域(B)上の第2の半導体構造物を露出する。
第3の開口部162bは、第2の開口部162aと第2の方向に互いに並んで配置される。
第4の開口部162cは、第1及び第2の領域(B)上の第1及び第2の半導体構造物を共に露出する。
第4の開口部162cは、第2の方向に延在する。
【0084】
第2~第4の開口部(162a、162b、162c)内を満たして、第2の層間絶縁膜160上に、第1の金属膜を形成する。
第1の金属膜は、例えば、タングステンを含む。
この後、第2の層間絶縁膜160の上面が露出するように、第1の金属膜を平坦化することで、第2の開口部162a内に第1の金属パターン220を、第3の開口部162b内に第2の金属パターン222を、第4の開口部162c内に第3の金属パターン224を、それぞれ形成する。
第3の金属パターン224は、ゲート構造物200及び拡散ブレーキパターン210の間に配置される。
【0085】
ゲート構造物200は、金属物質を含み、拡散ブレーキパターン210は、絶縁物質を含む。
このように、ゲート構造物200及び拡散ブレーキパターン210が互いに異なる物質を含んでいるので、その間の領域には、ストレス(応力)が大きく発生する。
そこで、ゲート構造物200及び拡散ブレーキパターン210の間に形成される第3の金属パターン224には、金属物質が切れるか、金属物質が開口部内に完全に満たさないという不都合が発生する可能性がある。
しかし、前述したように、拡散ブレーキパターン210の幅が減少されることにつれ、ゲート構造物200及び拡散ブレーキパターン210の間に発生する応力減少される。
そのため、ゲート構造物200及び拡散ブレーキパターン210の間に形成される第3の金属パターン224の不良を減少することができる。
拡散ブレーキパターン210は、電界効果トランジスタとして提供されないので、回路動作特性に影響しない。
【0086】
図22は、本発明の他の実施形態に係る半導体素子の概略構成を示す平面図であり、
図23は、本発明の他の実施形態に係る半導体素子の概略構成を示す断面図である。
図23は、
図22のVI-VI’線に沿う断面図である。
図22及び
図23に示しているように、基板100は、第1の領域(A)、境界領域(C)、及び第2の領域(B)を含む。
【0087】
第1の領域(A)には、第1のアクティブパターン110aが設けられ、第1のアクティブパターン110a上に、第1のアクティブピン114、及び第1の素子分離パターン120aが設けられる。
第2の領域(B)には、第2のアクティブパターン110bが設けられ、第2のアクティブパターン110b上に、第2のアクティブピン116、及び第2の素子分離パターン120bが設けられる。
第3の領域(C)は、第1及び第2のアクティブパターン(110a、110b)の上面よりも低い底面を有する第3のトレンチを含む。
第3のトレンチ内には、第3の素子分離パターン120cが設けられる。
【0088】
第1のアクティブピン114、第1の素子分離パターン120a、第3の素子分離パターン120c、第2のアクティブピン116、及び第2の素子分離パターン120b上に、ゲート構造物200が設けられる。
ゲート構造物200は、第1のアクティブピン114、第1の素子分離パターン120a、第3の素子分離パターン120c、第2のアクティブピン116、及び第2の素子分離パターン120bを横切って、第2の方向に延在する。
ゲート構造物200は、ゲート絶縁膜190、ゲートパターン192、及び上部キャップパターン194を含む。
ゲート構造物200は、第1の幅(W1)を有する。
ゲート構造物200は、位置によって、同一の幅を有する。
【0089】
一部の隣接するゲート構造物200の第1の方向の間に、ダミーゲート構造物202が配置される。
他の実施形態において、ダミーゲート構造物202は、ゲート構造物200と同一の積層構造を有する。
また、他の実施形態において、ダミーゲート構造物202は、ゲート構造物と異なる積層構造を有する。
【0090】
ダミーゲート構造物202は、第1のアクティブピン114、第1の素子分離パターン120a、第3の素子分離パターン120c、第2のアクティブピン116、及び第2の素子分離パターン120b上に形成される。
ダミーゲート構造物202は、第1のアクティブピン114、第1の素子分離パターン120a、第3の素子分離パターン120c、第2のアクティブピン116、及び第2の素子分離パターン120bを横切って、第2の方向に延在する。
ダミーゲート構造物202は、第1の幅(W1)よりも小さい第2の幅(W2)を有する。
ダミーゲート構造物202は、位置によって、同一の幅を有する。
【0091】
第1の領域(A)のゲート構造物200の両側には、第1の半導体構造物138aが設けられる。
第2の領域(B)のゲート構造物200の両側には、第2の半導体構造物138bが設けられる。
第1の半導体構造物138a及び第2の半導体構造物138bを覆う第1の層間絶縁膜148が設けられる。
第1の層間絶縁膜148上には、ゲート構造物200及びダミーゲート構造物202を覆う第2の層間絶縁膜160が設けられる。
【0092】
第1及び第2の層間絶縁膜(148、160)を貫通して、第1の半導体構造物138a及び第2の半導体構造物の上面と接する第3の金属パターン224が設けられる。
第3の金属パターン224は、第1の領域(A)、第2の領域(B)、及び境界領域(C)上から第2の方向に延在する。
第1及び第2の層間絶縁膜(148、160)を貫通して、第1の半導体構造物138aと接する第1の金属パターン220が設けられる。
第1及び第2の層間絶縁膜(148、160)を貫通して、第2の半導体構造物と接する第2の金属パターン222が設けられる。
第1及び第2の金属パターン(220、222)は、第2の方向に対して並んで整列される。
【0093】
第2の層間絶縁膜160、第1~第3の金属パターン(220、222、224)上に、第3の層間絶縁膜228が設けられる。
第3の層間絶縁膜228、第2の層間絶縁膜160、第1の層間絶縁膜148、及び上部キャップパターンを貫通して、ゲートパターン192と接するコンタクトプラグ230が設けられる。
それぞれのゲート構造物200上には、少なくとも1つのコンタクトプラグ230が設けられる。
しかし、ダミーゲート構造物202上には、コンタクトプラグ230が設けられない。
1つの半導体素子には、
図1、
図17及び
図22におけるレイアウトを有する電界効果トランジスタの内の少なくとも1つを含む。
【0094】
図24~
図26は、本発明の他の実施形態に係る半導体素子の製造方法を説明するための平面図である。
まず、
図6及び
図7で説明した工程を同様に行う。
【0095】
図24に示しているように、第1及び第2のアクティブピン(114、116)と、第1~第3の素子分離パターン(120a、120b、120c)上に、第1の予備ダミーゲート構造物198a、及び第2の予備ダミーゲート構造物198bを形成する。
第1の予備ダミーゲート構造物198aは、後工程により、ゲート構造物として提供される。
第2の予備ダミーゲート構造物198bは、後工程により、ダミーゲート構造物として提供される。
第1の予備ダミーゲート構造物198aの間に、第2の予備ダミーゲート構造物198bが配置される。
第1の予備ダミーゲート構造物198aは、第1の幅(W1)を有する。
第2の予備ダミーゲート構造物198bは、第1の幅(W1)よりも狭い第2の幅(W2)を有する。
第1の予備ダミーゲート構造物198aは、位置によって、同一の幅を有する。
第2の予備ダミーゲート構造物198bは、位置によって、同一の幅を有する。
【0096】
この後、
図10で説明した工程を行い、第1の領域(A)の前記第1及び第2の予備ダミーゲート構造物(198a、198b)の両側に、第1の半導体構造物を形成し、前記第2の領域(B)の第1及び第2の予備ダミーゲート構造物(198a、198b)の両側に、第2の半導体構造物を形成する。
【0097】
図25に示しているように、第1及び第2の予備ダミーゲート構造物(198a、198b)を除去して、第1のトレンチ及び第2のトレンチをそれぞれ形成する。
第1のトレンチ内に、ゲート構造物200を形成し、第2のトレンチ内に、ダミーゲート構造物202を形成する。
ゲート構造物200は、第1の幅(W1)を有する。
ダミーゲート構造物202は、前記第2の幅(W2)を有する。
ゲート構造物200及びダミーゲート構造物202は、同一の積層構造を有する。
それぞれのゲート構造物200及びダミーゲート構造物202は、ゲート絶縁膜190、ゲートパターン192、及び上部キャップパターン194を含む。
このように、一部の隣接するゲート構造物200の間には、ダミーゲート構造物202が形成される。
ダミーゲート構造物202は、実際には、電界効果トランジスタとして動作しない。
【0098】
図26に示しているように、ゲート構造物200、ダミーゲート構造物202、及び第1の層間絶縁膜148上に、第2の層間絶縁膜160を形成する。
第2の層間絶縁膜160及び第1の層間絶縁膜148をエッチングして、第2の開口部162a、第3の開口部162b、及び第4の開口部162cをそれぞれ形成する。
【0099】
第2の開口部162aは、第1の領域(A)上の第1の半導体構造物138aを露出する。
第2の開口部162aは、第2の方向が長手方向となるように配置される。
第3の開口部162bは、第2の領域(B)上の第2の半導体構造物138bを露出する。
第3の開口部162bは、第2の開口部162aと第2の方向に互いに並んで配置される。
第4の開口部162cは、第1及び第2の領域(B)上の第1及び第2の半導体構造物138bを共に露出させる。
第4の開口部は、第2の方向に延在する。
【0100】
第2~第4の開口部(162a、162b、162c)内を満たして、第2の層間絶縁膜160上に、第1の金属膜を形成する。
第1の金属膜は、例えば、タングステンを含む。
この後、第2の層間絶縁膜160の上面が露出するように、第1の金属膜を平坦化することで、第2の開口部162a内に第1の金属パターン220を、第3の開口部162b内に第2の金属パターン222を、第4の開口部162c内に第3の金属パターン224を、それぞれ形成する。
第3の金属パターン224は、ゲート構造物200及びダミーゲート構造物202の間に配置される。
【0101】
ゲート構造物200及びダミーゲート構造物202が相対的に広い第1の幅(W1)を有する場合、その間の離隔する領域の幅が減少する。
この場合、ゲート構造物200及びダミーゲート構造物202の間に第3の金属パターン224を形成することが容易でない。
すなわち、ゲート構造物200及びダミーゲート構造物202の間の領域の幅が狭くなり、第3の金属パターン224の金属物質が切れるか、金属物質が開口部内に完全に満たさない不良が発生する可能性がある。
しかし、前述したように、ダミーゲート構造物202の第1の幅(W1)よりも狭い第2の幅(W2)を有することによって、ゲート構造物200及びダミーゲート構造物202の間の領域の幅が増加する。
そのため、ゲート構造物200及びダミーゲート構造物202の間に形成される第3の金属パターン224の不良が減少される。
ダミーゲート構造物202は、実際には、電界効果トランジスタに提供されないので、回路動作特性に影響しない。
【0102】
図22及び
図23を再度参照すると、第1~第3の金属パターン(220、222、224)及び第2の層間絶縁膜160上に、第3の層間絶縁膜228を形成する。
第3の層間絶縁膜228、第2の層間絶縁膜160、及びゲート構造物200の上部キャップパターン194をエッチングして、ゲートパターン192を露出するコンタクトホールを形成する。
コンタクトホール内を満たして、第3の層間絶縁膜228上に金属膜を形成する。
金属膜は、例えば、タングステンを含む。
【0103】
この後、第3の層間絶縁膜228の上面が露出するように、金属膜を平坦化して、コンタクトプラグ230を形成する。
コンタクトプラグ230は、ゲート構造物200のゲートパターン192と接触される。
ダミーゲート構造物202には、コンタクトプラグ230が形成されない。
そこで、ダミーゲート構造物202には、電気的信号が与えられない。
そのため、ダミーゲート構造物202は、実際には、動作しない。
前述したように、半導体素子は、接続不良が減少する。
これにより、半導体素子は、目標とした電気的特性を有することができる。
【0104】
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【符号の説明】
【0105】
100 基板
110a 第1のアクティブパターン
110b 第2のアクティブパターン
114 第1のアクティブピン
116 第2のアクティブピン
120a 第1の素子分離パターン
120b 第2の素子分離パターン
120c 第3の素子分離パターン
138a 第1の半導体構造物
138b 第2の半導体構造物
144 第1の開口部
146 絶縁パターン
148 第1の層間絶縁膜
150、190 ゲート絶縁膜
152、192 ゲートパターン
154、194 上部キャップパターン
156 第1のゲート構造物
158 第2のゲート構造物
160 第2の層間絶縁膜
162a 第2の開口部
162b 第3の開口部
164 第1の金属パターン
166 第2の金属パターン
180 第1のナノシート
182 第2のナノシート
198a 第1の予備ダミーゲート構造物
198b 第2の予備ダミーゲート構造物
200 ゲート構造物
202 ダミーゲート構造物
210 拡散ブレーキパターン
220 第1の金属パターン
222 第2の金属パターン
224 第3の金属パターン
230 コンタクトプラグ