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(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】P2024058630
(43)【公開日】2024-04-25
(54)【発明の名称】集積回路素子
(51)【国際特許分類】
   H10B 12/00 20230101AFI20240418BHJP
【FI】
H10B12/00 671A
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023175972
(22)【出願日】2023-10-11
(31)【優先権主張番号】10-2022-0132718
(32)【優先日】2022-10-14
(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】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100135079
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 修
(72)【発明者】
【氏名】宋 昊柱
【テーマコード(参考)】
5F083
【Fターム(参考)】
5F083AD03
5F083AD11
5F083JA32
5F083JA38
5F083JA39
5F083JA40
5F083KA01
5F083KA05
5F083LA12
5F083LA16
5F083MA06
5F083MA16
5F083NA01
5F083ZA29
(57)【要約】
【課題】集積回路素子を提供する。
【解決手段】集積回路素子は、複数の活性領域を有する基板と、基板内に埋め込まれ、複数の活性領域を横切り、第1水平方向に長く延長される複数のワードライン;基板上において、第1水平方向に垂直である第2水平方向に長く延長された複数のビットライン;基板上において、複数のビットラインより垂直方向に低いレベルに配され、複数の活性領域に接する複数の導電性拡張パッド、及び複数のビットラインそれぞれの間において、複数の導電性拡張パッドに連結され、垂直方向に延長される複数の導電性コンタクトプラグを含む複数の導電性垂直構造物;及び複数のビットラインそれぞれの間において、複数の導電性垂直構造物を互いに離隔させ、複数の導電性垂直構造物に接し、平坦に延長される側壁を有する複数の分離フェンス;を含む。
【選択図】図2B
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の活性領域を有する基板と、
前記基板内に埋め込まれ、前記複数の活性領域を横切り、第1水平方向に長く延長される複数のワードラインと、
前記基板上において、前記第1水平方向に垂直である第2水平方向に長く延長された複数のビットラインと、
前記基板上において、前記複数のビットラインより垂直方向に低いレベルに配され、前記複数の活性領域に接する複数の導電性拡張パッド、及び前記複数のビットラインそれぞれの間において、前記複数の導電性拡張パッドに連結され、前記垂直方向に延長される複数の導電性コンタクトプラグを含む複数の導電性垂直構造物と、
前記複数のビットラインそれぞれの間において、前記複数の導電性垂直構造物を互いに離隔させ、前記複数の導電性垂直構造物に接し、平坦に延長される側壁を有する複数の分離フェンスと、を含む、
集積回路素子。
【請求項2】
前記複数の分離フェンスの下面は、前記垂直方向に、前記複数の導電性拡張パッドの下面より低いレベルに位置することを特徴とする請求項1に記載の集積回路素子。
【請求項3】
前記複数の分離フェンスは、それぞれ前記複数の導電性拡張パッドのうち一つに対面する第1部分と、前記複数の導電性コンタクトプラグのうち一つに対面する第2部分と、を含み、
前記第1部分及び前記第2部分は、一体になることを特徴とする請求項1に記載の集積回路素子。
【請求項4】
前記複数の分離フェンスは、それぞれ前記基板に垂直である単一の中心軸を有することを特徴とする請求項1に記載の集積回路素子。
【請求項5】
前記複数の導電性拡張パッドの下面は、前記垂直方向に、前記基板の上面と同一レベルに位置することを特徴とする請求項1に記載の集積回路素子。
【請求項6】
前記複数の導電性拡張パッドは、それぞれ前記垂直方向に、前記基板の上面を部分的に貫通することを特徴とする請求項1に記載の集積回路素子。
【請求項7】
前記複数の分離フェンスは、前記複数のワードラインと、前記垂直方向に、少なくとも部分的に重畳されることを特徴とする請求項1に記載の集積回路素子。
【請求項8】
複数の活性領域を有する基板と、
前記基板内に埋め込まれ、前記複数の活性領域を横切り、第1水平方向に長く延長される複数のワードラインと、
前記基板上に配され、前記複数の活性領域に連結される複数の導電性拡張パッドと、
前記複数の導電性拡張パッド間に配される複数のパッド分離構造物と、
前記複数の活性領域に連結される複数のダイレクトコンタクトと、
前記複数のダイレクトコンタクトと、前記複数のパッド分離構造物との上で、前記第1水平方向に垂直である第2水平方向に延長され、前記複数のダイレクトコンタクトに連結される複数のビットラインと、
前記複数の導電性拡張パッド上において、垂直方向に延長され、前記導電性拡張パッドに連結される複数の導電性プラグと、
前記複数の導電性拡張パッド、及び前記複数の導電性プラグを一体の構造として共に貫通し、平坦に延長される側壁を有する複数の分離フェンスと、を含む、集積回路素子。
【請求項9】
前記複数の導電性拡張パッドの下面は、前記垂直方向に、前記基板の上面より低いレベルに位置し、前記ダイレクトコンタクトの下面より高いレベルに位置することを特徴とする請求項8に記載の集積回路素子。
【請求項10】
前記複数の分離フェンスは、前記複数のワードラインと、前記垂直方向に、少なくとも部分的に重畳されることを特徴とする請求項8に記載の集積回路素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、集積回路素子に係り、特に、埋め込まれたワードラインを有する集積回路素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
集積回路素子の集積度が増大するにつれ、導電ラインのピッチが低減される。隣接した導電領域間の信頼性ある電気的接続を確保するための技術が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明の技術的思想がなそうとする技術的課題は、ダウンスケーリングによって縮小された面積の素子領域を有する集積回路素子において、隣接した導電領域間の信頼性ある電気的接続を確保することができる構造を有する集積回路素子を提供することである。
【0004】
本発明の技術的思想がなそうとする技術的課題は、ダウンスケーリングによって縮小された面積の素子領域を有する集積回路素子において、隣接した導電領域間の信頼性ある電気的接続を確保することができる構造を有する集積回路素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
前述の技術的課題を解決するための一部実施形態によれば、集積回路素子が提供される。前記集積回路素子は、複数の活性領域を有する基板;前記基板内に埋め込まれ、前記複数の活性領域を横切り、第1水平方向に長く延長される複数のワードライン;前記基板上において、前記第1水平方向に垂直である第2水平方向に長く延長された複数のビットライン;前記基板上において、前記複数のビットラインより垂直方向に低いレベルに配され、前記複数の活性領域に接する複数の導電性拡張パッド(conductive expanded pad)、及び前記複数のビットラインそれぞれの間において、前記複数の導電性拡張パッドに連結され、前記垂直方向に延長される複数の導電性コンタクトプラグを含む複数の導電性垂直構造物;並びに前記複数のビットラインそれぞれの間において、前記複数の導電性垂直構造物を互いに離隔させ、前記複数の導電性垂直構造物に接し、平坦に延長される側壁を有する複数の分離フェンス;を含む。
【0006】
前述の技術的課題を解決するための一部実施形態によれば、集積回路素子が提供される。前記集積回路素子は、複数の活性領域を有する基板;前記基板内に埋め込まれ、前記複数の活性領域を横切り、第1水平方向に長く延長される複数のワードライン;前記基板上に配されて、前記複数の活性領域に連結される複数の導電性拡張パッド;前記複数の導電性拡張パッド間に配される複数のパッド分離構造物;前記複数の活性領域に連結される複数のダイレクトコンタクト;前記複数のダイレクトコンタクトと、前記複数のパッド分離構造物との上で、前記第1水平方向に垂直である第2水平方向に延長され、前記複数のダイレクトコンタクトに連結される複数のビットライン;前記複数の導電性拡張パッド上から垂直方向に延長され、前記導電性拡張パッドに連結される複数の導電性プラグ;並びに前記複数の導電性拡張パッド、及び前記複数の導電性プラグを一体の構造として共に貫通し、平坦に延長される側壁を有する複数の分離フェンス;を含む。
【0007】
前述の技術的課題を解決するための一部実施形態によれば、集積回路素子が提供される。前記集積回路素子は、互いに離隔された複数の活性領域を有する基板;前記基板内に埋め込まれ、前記複数の活性領域を横切り、第1水平方向に長く延長される複数のワードライン;前記基板上において、第1水平方向に離隔され、前記第1水平方向に交差する第2水平方向に沿って長く延長された複数のビットラインと、前記複数のビットラインの両側壁を覆う複数のスペーサ構造物を含む複数のビットライン構造物;前記複数の活性領域と、前記複数のビットラインとを連結する複数のダイレクトコンタクト;前記複数のビットライン構造物下において、複数のダイレクトコンタクトを挟み、第2水平方向に互いに離隔される複数のパッド分離構造物;前記複数のビットライン構造物の間において、前記複数のパッド分離構造物を挟み、前記第1水平方向に互いに離隔される複数の導電性拡張パッド、及び前記複数の導電性拡張パッドに接し、垂直方向に延長される複数の導電性コンタクトプラグを含む複数の導電性垂直構造物;並びに前記第2水平方向に沿って配列され、前記複数の導電性垂直構造物間に配され、側面が前記複数の導電性拡張パッドと、前記導電性コンタクトプラグとの界面と接触する部分において、平坦に延長される複数の分離フェンス;を含む。
【発明の効果】
【0008】
本発明の技術的思想による集積回路素子は、導電性プラグ及び導電性拡張パッドを共に貫通する分離フェンスを含み、ダウンスケーリングによって縮小された面積の素子領域を有する集積回路素子において、隣接した導電領域間の信頼性ある電気的接続を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子のメモリセルアレイ領域の一部構成について説明するための概略的な平面レイアウトである。
図2A】本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子について説明するための図であり、図1のX1-X1’線断面及びX2-X2’線断面の一部構成の断面図である。
図2B】本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子について説明するための図であり、図1のY1-Y1’線断面及びY2-Y2’線断面の一部構成の断面図である。
図3図2Bの「EX1」と表された部分の拡大図である。
図4A】従来技術による集積回路素子の、図3のEX1と表された部分に対応する部分の拡大図である。
図4B】従来技術による集積回路素子の、図3のEX1と表された部分に対応する部分の拡大図である。
図5A】他の一部実施形態による集積回路素子について説明するための図面であり、図1のX1-X1’線断面及びX2-X2’線断面に対応する一部構成の断面図である。
図5B】他の一部実施形態による集積回路素子について説明するための図面であり、図1のY1-Y1’線断面及びY2-Y2’線断面に対応する一部構成の断面図である。
図6】本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子の製造方法について説明するために、工程順序によって図示された図であり、集積回路素子のメモリセルアレイ領域の一部構成を示した概略的な平面レイアウトである。
図7A】本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子の製造方法について説明するために、工程順序によって図示された図であり、図1のX1-X1’線断面及びX2-X2’線断面に対応する一部構成の断面図である。
図7B】本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子の製造方法について説明するために、工程順序によって図示された図であり、図1のY1-Y1’線断面及びY2-Y2’線断面に対応する一部構成の断面図である。
図8】本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子の製造方法について説明するために、工程順序によって図示された図であり、集積回路素子のメモリセルアレイ領域の一部構成を示した概略的な平面レイアウトである。
図9A】本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子の製造方法について説明するために、工程順序によって図示された図であり、図1のX1-X1’線断面及びX2-X2’線断面に対応する一部構成の断面図である。
図9B】本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子の製造方法について説明するために、工程順序によって図示された図であり、図1のY1-Y1’線断面及びY2-Y2’線断面に対応する一部構成の断面図である。
図10A】本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子の製造方法について説明するために、工程順序によって図示された図であり、図1のX1-X1’線断面及びX2-X2’線断面に対応する一部構成の断面図である。
図10B】本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子の製造方法について説明するために、工程順序によって図示された図であり、図1のY1-Y1’線断面及びY2-Y2’線断面に対応する一部構成の断面図である。
図11A】本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子の製造方法について説明するために、工程順序によって図示された図であり、図1のX1-X1’線断面及びX2-X2’線断面に対応する一部構成の断面図である。
図11B】本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子の製造方法について説明するために、工程順序によって図示された図であり、図1のY1-Y1’線断面及びY2-Y2’線断面に対応する一部構成の断面図である。
図12A】本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子の製造方法について説明するために、工程順序によって図示された図であり、図1のX1-X1’線断面及びX2-X2’線断面に対応する一部構成の断面図である。
図12B】本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子の製造方法について説明するために、工程順序によって図示された図であり、図1のY1-Y1’線断面及びY2-Y2’線断面に対応する一部構成の断面図である。
図13】本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子の製造方法について説明するために、工程順序によって図示された図であり、集積回路素子のメモリセルアレイ領域の一部構成を示した概略的な平面レイアウトである。
図14A】本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子の製造方法について説明するために、工程順序によって図示された図であり、図1のX1-X1’線断面及びX2-X2’線断面に対応する一部構成の断面図である。
図14B】本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子の製造方法について説明するために、工程順序によって図示された図であり、図1のY1-Y1’線断面及びY2-Y2’線断面に対応する一部構成の断面図る。
図15】本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子の製造方法について説明するために、工程順序によって図示された図であり、集積回路素子のメモリセルアレイ領域の一部構成を示した概略的な平面レイアウトである。
図16A】本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子の製造方法について説明するために、工程順序によって図示された図であり、図1のX1-X1’線断面及びX2-X2’線断面に対応する一部構成の断面図である。
図16B】本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子の製造方法について説明するために、工程順序によって図示された図であり、図1のY1-Y1’線断面及びY2-Y2’線断面に対応する一部構成の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付図面を参照し、本発明の実施形態について詳細に説明する。図面上の同一構成要素については、同一参照符号を使用し、それらに係わる重複説明は、省略する。
図1は、本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子100のメモリセルアレイ領域の一部構成について説明するための概略的な平面レイアウトである。
【0011】
図1を参照すれば、集積回路素子100は、平面上で相互直交する第1水平方向(X方向)及び第2水平方向(Y方向)に対して斜線方向に水平に延長されるように配された複数の活性領域ACTを含むものでもある。
【0012】
例示的な実施形態によれば、複数のワードライン構造物WLSが複数の活性領域ACTを横切り、第1水平方向(X方向)に沿って相互平行に延長されうる。複数のワードライン構造物WLS上には、複数のビットライン構造物BLSが、第2水平方向(Y方向)に沿って相互平行に延長されうる。
【0013】
例示的な実施形態によれば、集積回路素子100は、平面的に複数の活性領域ACTのうち、隣接した2つの活性領域ACTそれぞれの一部分を含む複数の陽刻セル領域ECAを含むものでもある。例示的な実施形態によれば、集積回路素子100は、複数の陽刻セル領域ECA外の陰刻リセス空間HRA内において、複数のビットライン構造物BLSの下部に配される複数のダイレクトコンタクトDCを含むものでもある。複数のビットライン構造物BLSは、それぞれダイレクトコンタクトDCを介し、活性領域ACTにも連結される。
【0014】
例示的な実施形態によれば、複数の陽刻セル領域ECAにおいて、複数の導電性拡張パッドXP、及び複数のパッド分離構造物PIが配されうる。例示的な実施形態によれば、複数のパッド分離構造物PIは、ビットライン構造物BLSの下に配され、垂直方向(Z方向)に、ビットライン構造物BLSと重畳されうる。例示的な実施形態によれば、複数の導電性拡張パッドXPは、第1水平方向(X方向)に、複数のパッド分離構造物PIを挟み、互いに離隔されうる。
【0015】
例示的な実施形態によれば、複数の導電性拡張パッドXP上に、複数の導電性コンタクトプラグCPが配されうる。例示的な実施形態によれば、複数の導電性コンタクトプラグCPは、それぞれ導電性拡張パッドXPと、少なくとも一部が垂直方向(Z方向)に重畳されるように配されうる。
【0016】
例示的な実施形態に従えば、1対の導電性拡張パッドXP、及び導電性拡張パッドXP上の導電性コンタクトプラグCPを含む導電性垂直構造物CVSが定義されうる。例示的な実施形態によれば、複数の導電性垂直構造物CVSは、第2水平方向(Y方向)に沿って配列され、複数の分離フェンスPFを挟み、第2水平方向(Y方向)に互いに離隔されうる。
【0017】
例示的な実施形態によれば、複数の導電性コンタクトプラグCP上に、複数の導電性ランディングパッドLPが配されうる。複数の導電性ランディングパッドLPは、それぞれ導電性コンタクトプラグCPと、少なくとも部分的に垂直方向(Z方向)に重畳されるように配されうる。例えば、複数の導電性ランディングパッドLP上に、複数のキャパシタ構造物(図示せず)が配され、前記複数のキャパシタ構造物(図示せず)は、複数の導電性ランディングパッドLP、複数の導電性コンタクトプラグCP、及び複数の導電性拡張パッドXPを介し、複数の活性領域ACTにも連結される。
【0018】
図2A及び図2Bは、本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子100について説明するための図面であり、図2Aは、図1のX1-X1’線断面及びX2-X2’線断面の一部構成の断面図であり、図2Bは、図1のY1-Y1’線断面及びY2-Y2’線断面の一部構成の断面図である。図3は、図2Bの「EX1」と表された部分の拡大図である。
【0019】
図2A図2B及び図3を参照すれば、集積回路素子100は、素子分離トレンチ112Tにより、複数の活性領域ACTが定義された基板110を含むものでもある。複数の活性領域ACTは、水平方向(例えば、X方向及び/またはY方向)に互いに離隔されうる。例示的な実施形態によれば、素子分離トレンチ112Tは、素子分離膜112で充填されうる。素子分離膜112は、基板110上において、複数の活性領域ACTを取り囲むことができる。
【0020】
例示的な実施形態によれば、素子分離トレンチ112Tの底面レベルは、素子分離トレンチ112Tの水平方向(X方向及び/またはY方向)幅によって多様にもなりうる。素子分離トレンチ112Tの水平方向(X方向及び/またはY方向)幅が大きいほど、素子分離トレンチ112Tの底面の垂直レベルは、さらに低くなりうる。本明細書で使用される用語「垂直レベル」は、基板110の上面110Uから、垂直方向(Z方向または-Z方向)に沿う高さを意味しうる。
【0021】
例示的な実施形態によれば、基板110は、シリコン、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコンまたは非晶質シリコンを含むものでもある。他の例示的な実施形態によれば、基板110は、Ge、SiGe、SiC、GaAs、InAs及びInPのうちから選択される少なくとも一つを含むものでもある。本明細書で使用される用語「SiGe」、「SiC」、「GaAs」、「InAs」、「InP」のような用語は、それぞれの用語に含まれた元素によってなる材料を意味するものであり、化学量論的関係を示す化学式ではなく、以下で敍述される用語についても、同様に理解されうる。例示的な実施形態によれば、基板110は、導電領域、例えば、ドーパントがドーピングされたウェル(well)、またはドーパントがドーピングされた構造物を含むものでもある。例示的な実施形態によれば、素子分離膜112は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、またはそれらの組み合わせによってもなる。
【0022】
例示的な実施形態によれば、基板110に、第1水平方向(X方向)に長く延長される複数のワードライントレンチ120Tが形成され、複数のワードライントレンチ120T内に、複数のワードライン構造体120が配されうる。例えば、複数のワードライン構造体120は、基板110内に埋め込まれうる。例示的な実施形態によれば、複数のワードライン構造体120は、それぞれゲート誘電膜122、ワードライン124及び埋没絶縁膜126を含むものでもある。例示的な実施形態によれば、ワードライン124は、基板110の上面110Uより低い垂直レベルに配され、埋没絶縁膜126は、ワードライントレンチ120T内において、ワードライン124を覆い包むことができる。例示的な実施形態によれば、ゲート誘電膜122は、ワードライントレンチ120Tの内部表面をコンフォーマルに覆い、ワードライン124及び埋没絶縁膜126を覆い包むことができる。例えば、ワードライン構造体120は、図1で例示されたワードライン構造物WLSに対応しうる。
【0023】
図1図2A及び図2Bを共に参照すれば、基板110上に、複数の導電性拡張パッドXP、及び複数のパッド分離構造物PIが配されうる。例示的な実施形態によれば、複数の導電性拡張パッドXPそれぞれは、複数の活性領域ACTのうちから選択されるいずれか一つと接することができる。例示的な実施形態によれば、複数のパッド分離構造物PIは、互いに異なる活性領域ACTに接しながら隣接するように配された2つの導電性拡張パッドXP間に配されうる。
【0024】
例示的な実施形態によれば、複数のパッド分離構造物PIの下面131Lは、複数の導電性拡張パッドXPの下面130Lより低い垂直レベルを有しうる。例えば、複数のパッド分離構造物PIは、基板110の上面110Uを部分的に貫通しうる。
【0025】
例示的な実施形態によれば、複数の導電性コンタクトプラグCPは、不純物がドーピングされた半導体物質、金属、導電性金属窒化物、またはそれらの組み合わせによってもなる。例えば、複数の導電性拡張パッドXPは、ルテニウム(Ru)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、イリジウム(Ir)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)のような金属;チタン窒化物(TiN)、タンタル窒化物(TaN)、ニオブ窒化物(NbN)、モリブデン窒化物(MoN)、タングステン窒化物(WN)のような導電性金属窒化物のうち少なくとも一つを含むものでもある。例えば、複数の導電性拡張パッドXPは、ドーピングされたポリシリコン膜、エピタキシャル成長されたシリコン膜、またはそれらの組み合わせによってもなる。例示的な実施形態によれば、複数のパッド分離構造物PIは、酸化膜、窒化膜またはそれらの組み合わせによってもなる。
【0026】
例示的な実施形態によれば、複数の導電性拡張パッドXP上、及び複数のパッド分離構造物PI上に層間絶縁膜132が配されうる。例示的な実施形態によれば、層間絶縁膜132は、シリコン酸化物またはシリコン窒化物を含むものでもあり、単一膜または多層膜によってもなる。例えば、層間絶縁膜132は、複数の導電性拡張パッドXP上、及び複数のパッド分離構造物PI上に順に形成されたシリコン酸化膜、シリコン窒化膜によってもなるが、それらに限定されるものではない。
【0027】
例示的な実施形態によれば、層間絶縁膜132は、複数のパッド分離構造物PIを覆うことができ、複数の導電性拡張パッドXPの一部分を覆うことができる。一部実施形態において、導電性拡張パッドXPは、垂直方向(Z方向)に、層間絶縁膜132と重畳される部分、及び垂直方向(Z方向)に、層間絶縁膜132と重畳されない部分を含むものでもある。他の一部実施形態において、層間絶縁膜132は、導電性拡張パッドXPを覆わないのである。
【0028】
例示的な実施形態によれば、基板110の一部領域において、第1リセス空間R1が形成されうる。例示的な実施形態によれば、第1リセス空間R1は、基板110を部分的に貫通することができ、第1リセス空間R1の下面は、基板110の上面110Uより低い垂直レベルに位置しうる。例示的な実施形態によれば、平面的観点において、基板110に、第1リセス空間R1により、陽刻セル領域ECA及び陰刻リセス空間HRAが定義されうる。例えば、陰刻リセス空間HRAにおいて、第1リセス空間R1により、基板110の活性領域ACTの一部分が露出されうる。例えば、基板110上の複数の導電性拡張パッドXP、及び複数のパッド分離構造物PIは、陽刻セル領域ECAにおいて、第1リセス空間R1の下面から突出された部分を構成しうる。
【0029】
例示的な実施形態によれば、複数の導電性拡張パッドXP、及び複数のパッド分離構造物PIは、陽刻セル領域ECAに配されうる。例示的な実施形態によれば、陽刻セル領域ECAにおいて、複数の導電性拡張パッドXPは、複数のパッド分離構造物PIを挟み、第1水平方向(X方向)に互いに離隔されうる。
【0030】
例示的な実施形態によれば、基板110上において、陽刻セル領域ECA及び陰刻リセス空間HRAを横切り、第2水平方向(Y方向)に、相互平行に延長される複数のビットラインBLが配されうる。例示的な実施形態によれば、複数のビットラインBLは、第1水平方向(X方向)に互いに離隔されうる。例示的な実施形態によれば、複数のビットラインBLは、陽刻セル領域ECAにおいて、層間絶縁膜132上に配され、陰刻リセス空間HRAにおいて、基板110の複数の活性領域ACTそれぞれの一部領域上に配されうる。その場合、陽刻セル領域ECAにおいて、複数のビットラインBLは、層間絶縁膜132を挟み、パッド分離構造物PIと垂直方向(Z方向)に重畳されうる。
【0031】
例示的な実施形態によれば、陰刻リセス空間HRAにおいて、複数の活性領域ACTそれぞれの一部領域上に、ダイレクトコンタクトDCが配され、複数のビットラインBLは、それぞれダイレクトコンタクトDCを介し、活性領域ACTにも連結される。例示的な実施形態によれば、ダイレクトコンタクトDCは、Si、Ge、W、WN、Co、Ni、Al、Mo、Ru、Ti、TiN、Ta、TaN、Cu、またはそれらの組み合わせによってもなる。例示的な実施形態によれば、ダイレクトコンタクトDCは、ドーピングされたポリシリコン膜、エピタキシャル成長されたシリコン膜、またはそれらの組み合わせによってもなる。
【0032】
例示的な実施形態によれば、複数のビットラインBLは、それぞれ基板110上に順次に積層された下部導電ライン142、中間導電ライン144及び上部導電ライン146を含むものでもある。例示的な実施形態によれば、複数のビットラインBLは、それぞれ絶縁キャッピングパターン148によって覆われうる。例えば、絶縁キャッピングパターン148は、垂直方向(Z方向)に、上部導電ライン146上に配されうる。例えば、陰刻リセス空間HRAにおいて、ビットラインBLの下部導電ライン142の上面と、ダイレクトコンタクトDCの上面は、同一平面上に配されうる。
【0033】
例示的な実施形態によれば、平面的観点において、複数のパッド分離構造物PIは、ビットラインBL以下において、複数のダイレクトコンタクトDCを挟み、第2水平方向(Y方向)に互いに離隔されうる。
【0034】
例示的な実施形態によれば、平面的観点において、複数のダイレクトコンタクトDC、及び複数のパッド分離構造物PIは、ビットラインBL以下において、互い違いに配されうる。例えば、複数のダイレクトコンタクトDC、及び複数のパッド分離構造物PIは、1本のビットラインBL以下において、第2水平方向(Y方向)に沿って互いに交互に配されうる。例えば、複数のダイレクトコンタクトDC、及び複数のパッド分離構造物PIは、複数のビットラインBL以下において、第1水平方向(X方向)に沿って互いに交互に配されうる。
【0035】
図2A及び図2Bには、複数のビットラインBLが、下部導電ライン142、中間導電ライン144及び上部導電ライン146を含む三重導電層構造を有するように例示されているが、本発明の技術的思想は、それに限定されるものではない。例えば、複数のビットラインBLは、単一導電層、二重導電層、または四重導電層以上の複数の導電層の積層構造にも形成される。
【0036】
例示的な実施形態によれば、下部導電ライン142は、ドーピングされたポリシリコン膜によってもなる。中間導電ライン144及び上部導電ライン146は、それぞれ、Ti、TiN、TiSiN、タングステン(W)、WN、タングステンシリサイド(WSix)、タングステンシリコンナイトライド(WSixNy)、ルテニウム(Ru)、またはそれらの組み合わせを含む膜によってもなる。例えば、中間導電ライン144は、TiN膜及び/またはTiSiN膜によりなり、上部導電ライン146は、Ti、TiN、W、WN、WSixNy、Ru、またはそれらの組み合わせを含む膜によってもなる。絶縁キャッピングパターン148は、シリコン窒化膜によってもなる。
【0037】
図2A及び図2Bを参照すれば、第1リセス空間R1は、ダイレクトコンタクトDC、第1内側絶縁スペーサ134、第2内側絶縁スペーサ152及びギャップフィル絶縁パターン153によって充填されうる。例示的な実施形態によれば、第1内側絶縁スペーサ134と第2内側絶縁スペーサ152は、複数のダイレクトコンタクトDCの側壁を覆うことができる。例示的な実施形態によれば、複数のダイレクトコンタクトDCは、第2水平方向(Y方向)に、第1内側絶縁スペーサ134を挟み、パッド分離構造物(IP)及び層間絶縁膜132と対面することができる。例示的な実施形態によれば、第2内側絶縁スペーサ152は、複数のダイレクトコンタクトDC、ビットラインBL及び絶縁キャッピングパターン148の側壁を共に覆うことができる。その場合、第2内側絶縁スペーサ152は、第1リセス空間R1において、ダイレクトコンタクトDC及び第1内側絶縁スペーサ134によって充填されていない空間の表面を覆うことができる。例えば、第2内側絶縁スペーサ152は、複数の導電性拡張パッドXPの側壁を覆う部分を含むものでもあり、複数のダイレクトコンタクトDCの側壁を覆う部分を含むものでもある。例示的な実施形態によれば、ギャップフィル絶縁パターン153は、第1リセス空間R1において、第2内側絶縁スペーサ152によって限定される空間を充填することができる。例示的な実施形態によれば、複数のダイレクトコンタクトDCは、第2内側絶縁スペーサ152及びギャップフィル絶縁パターン153を挟み、複数の導電性拡張パッドXPから離隔されうる。
【0038】
例示的な実施形態によれば、集積回路素子100は、基板110上において、第2内側絶縁スペーサ152において、ビットラインBLの両側壁と、絶縁キャッピングパターン148の両側壁とを覆う部分を覆い、第2水平方向(Y方向)に延びる中間絶縁スペーサ154、及び中間絶縁スペーサ154の両側壁を覆い、第2水平方向(Y方向)に延びる外側絶縁スペーサ156を含むものでもある。その場合、外側絶縁スペーサ156は、層間絶縁膜132の両側壁を共に覆うことができる。例示的な実施形態によれば、第2内側絶縁スペーサ152、中間絶縁スペーサ154及び外側絶縁スペーサ156は、スペーサ構造物SP1を構成しうる。例示的な実施形態によれば、ビットラインBL、ビットラインBL上の絶縁キャッピングパターン148、及びビットラインBLと絶縁キャッピングパターン148とのそれぞれの両側壁を覆うスペーサ構造物SP1は、ビットライン構造物BLSを構成しうる。例示的な実施形態によれば、複数のビットライン構造物BLSは、第1水平方向(X方向)に離隔され、第2水平方向(Y方向)に沿って相互平行に延長されうる。
【0039】
例示的な実施形態によれば、第1内側絶縁スペーサ134は、ドーピングされていないポリシリコン、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、またはそれらの組み合わせによってもなる。例示的な実施形態によれば、第2内側絶縁スペーサ152は、シリコン窒化膜によってもなる。例示的な実施形態によれば、中間絶縁スペーサ154は、シリコン酸化膜、エアスペーサ(air spacer)、またはそれらの組み合わせによってもなる。本明細書において、用語「エア」は、大気、または製造工程中に存在しうる他のガスを意味しうる。例示的な実施形態によれば、外側絶縁スペーサ156は、シリコン窒化膜によってもなる。
【0040】
例示的な実施形態によれば、複数のビットライン構造物BLS間の一部領域において、複数の第2リセス空間R2が形成されうる。例示的な実施形態によれば、複数の第2リセス空間R2に、複数の導電性コンタクトプラグCPが配されうる。例示的な実施形態によれば、複数の導電性コンタクトプラグCPは、それぞれ、導電性拡張パッドXPに接しうる。その場合、複数の導電性コンタクトプラグCPは、それぞれ、導電性拡張パッドXPと垂直方向(Z方向)に、少なくとも部分的に重畳されうる。
【0041】
例示的な実施形態によれば、複数の第2リセス空間R2は、複数の導電性拡張パッドXPを部分的に貫通することができ、複数の導電性コンタクトプラグCPの一部が、それぞれ導電性拡張パッドXP内に延びることができる。例示的な実施形態によれば、複数の導電性コンタクトプラグCPの下面は、導電性拡張パッドXPの上面より低い垂直レベルに位置しうる。
【0042】
例示的な実施形態によれば、複数の導電性コンタクトプラグCPは、外側絶縁スペーサ156に接する部分、第2内側絶縁スペーサ152に接する部分、及びギャップフィル絶縁パターン153に接する部分を含むものでもある。
【0043】
例示的な実施形態によれば、複数の導電性コンタクトプラグCPは、不純物がドーピングされた半導体物質、金属、導電性金属窒化物、またはそれらの組み合わせによってもなる。例示的な実施形態によれば、複数の導電性コンタクトプラグCPは、ドーピングされたポリシリコン膜、エピタキシャル成長されたシリコン膜、またはそれらの組み合わせによってもなる。
【0044】
例示的な実施形態によれば、垂直方向(Z方向)に重畳される1つの導電性拡張パッドXPと、1つの導電性コンタクトプラグCPは、1つの導電性垂直構造物CVSを構成しうる。例示的な実施形態によれば、複数の導電性垂直構造物CVSは、複数のビットライン構造物BLS間において、第2水平方向(Y方向)に沿って配列されうる。
【0045】
例示的な実施形態によれば、集積回路素子100において、1つのダイレクトコンタクトDCと、前記1つのダイレクトコンタクトDCを挟み、第1水平方向(X方向)に互いに対面する1対の導電性垂直構造物CVSは、それぞれ複数の活性領域ACTにおいて、互いに異なる活性領域ACTにも連結される。
【0046】
例示的な実施形態によれば、複数のビットライン構造物BLS間の一部領域において、複数の第3リセス空間R3が形成されうる。例示的な実施形態によれば、複数の第3リセス空間R3に、複数の分離フェンスPFが配されうる。例示的な実施形態によれば、複数の分離フェンスPFは、複数の導電性垂直構造物CVS間において、垂直方向(Z方向)に延長されうる。例えば、複数の導電性垂直構造物CVSは、複数の分離フェンスPFを挟み、第2水平方向(Y方向)に互いに離隔されうる。
【0047】
例示的な実施形態によれば、集積回路素子100において、1つの分離フェンスPFを挟み、第2水平方向(Y方向)に互いに対面する1対の導電性垂直構造物CVSは、それぞれ複数の活性領域ACTにおいて、互いに異なる活性領域ACTにも連結される。
例示的な実施形態によれば、複数の分離フェンスPFの最下面の垂直レベルは、複数の導電性拡張パッドXPの最下面の垂直レベルよりも低い。その場合、複数の分離フェンスPFの最下面の垂直レベルは、複数の導電性コンタクトプラグCPの最下面の垂直レベルよりも低い。例えば、複数の分離フェンスPFは、複数の導電性コンタクトプラグCPと、複数の導電性拡張パッドXPとを垂直方向(Z方向)に貫通する形状を有しうる。
【0048】
例示的な実施形態によれば、複数の分離フェンスPFは、基板110の上面110Uを部分的に貫通しうる。例えば、複数の分離フェンスPFの最下面の垂直レベルは、基板110上面110Uの垂直レベルよりも低い。一部実施形態において、複数の分離フェンスPFは、ワードライン構造物WLSと、少なくとも部分的に垂直方向(Z方向)に重畳されうる。例えば、複数の分離フェンスPFは、基板110に埋め込まれたワードライン構造物WLSを、垂直方向(Z方向)に部分的に貫通しうる。例示的な実施形態によれば、複数の分離フェンスPFは、シリコン窒化膜によってもなる。
【0049】
例示的な実施形態によれば、複数の分離フェンスPFは、平坦に延長される側壁を有しうる。例示的な実施形態によれば、複数の分離フェンスPFは、複数の垂直構造物CVS間において、垂直方向(Z方向)に延長され、その場合、複数の分離フェンスPFは、実質的に垂直方向(Z方向)に沿って平坦に延長される側壁を有しうる。ここで、垂直方向(Z方向)は、複数の分離フェンスPFが、複数の垂直構造物CVSを互いに離隔させるために延長される方向を例示したものであるが、複数の分離フェンスPFの側壁は、垂直方向(Z方向)に対し、水平方向(X方向及び/またはY方向)に若干傾いた角度で延長されうる。例示的な実施形態によれば、複数の分離フェンスPFは、基板110対して垂直である単一の中心軸CXPを有しうる。
【0050】
例示的な実施形態によれば、複数の分離フェンスPFの側壁は、平坦に延長される面を基準に、内側に凹状に入り込むか、あるいは外側に凸状に突出された部分を含まないのである。例示的な実施形態によれば、複数の分離フェンスPFの側壁は、延長方向に対して段差構造を有さないのである。
【0051】
例示的な実施形態によれば、複数の分離フェンスPFの側壁は、複数の導電性拡張パッドXPと、複数のコンタクトプラグCPとの界面に接する部分第1部分P1を含むものでもある。例示的な実施形態によれば、複数の分離フェンスPFの側壁は、第1部分P1から平坦に延長されうる。例えば、複数の分離フェンスPFの側壁は、垂直方向(Z方向)に沿って平坦に延長されうる。それにより、1つの垂直構造物CVSを構成する導電性拡張パッドXPと、複数の導電性コンタクトプラグCPとの間において、安定した電気的接続がなされ、複数の分離フェンスPFを挟み、互いに離隔される互いに異なる複数の導電性垂直構造物CVS間において、安定した電気的分離を行うことができる。それにより、ダウンスケーリングによって縮小された面積の素子領域を有する集積回路素子100の電気的信頼性が向上されうる。
【0052】
図4A及び図4Bは、従来技術による集積回路素子10a,10bにおける、図2Bの「EX1」と表された部分に対応する部分の拡大図である。図4A及び図4Bを参照すれば、前記従来技術による集積回路素子10a,10bの分離フェンスPFの側壁は、平坦な面を有さないのである。
【0053】
図4Aを参照すれば、従来技術による集積回路素子10aの分離フェンスPFは、分離フェンスPFの中心軸CXPに対し、内側に凹状に入り込んだ部分、及び外側に凸状に突出された部分を含むものでもある。例えば、従来技術による集積回路素子10aの分離フェンスPFは、複数の導電性拡張パッドに接する部分PF1と、複数の導電性プラグに接する部分PF2との間において、段差構造を有しうる。例えば、従来技術による集積回路素子10aの分離フェンスPFの側壁は、複数の導電性拡張パッドXPと、複数のコンタクトプラグCPとの界面に接する第1部分P1から平坦に延長されないのである。
【0054】
図4Bを参照すれば、他の従来技術による集積回路素子10bの分離フェンスPFにおいて、複数の導電性拡張パッドに接する部分PF1の中心軸である第1中心軸CXP1と、複数の導電性プラグに接する部分PF2の中心軸である第2中心軸CXP2は、互いに一直線上に位置しないのである。例えば、従来技術による集積回路素子10bの分離フェンスPFは、複数の導電性拡張パッドに接する部分PF1と、複数の導電性プラグに接する部分PF2とが、互いに垂直方向(Z方向)に、部分的にしか重畳されえない。例えば、従来技術による集積回路素子10bの分離フェンスPFの側壁は、複数の導電性拡張パッドXPと、複数のコンタクトプラグCPとの界面に接する第1部分P1から平坦に延長されないのである。
【0055】
例えば、前記従来技術による集積回路素子10a,10bの分離フェンスPFは、他の部分に比べ、水平面積が細くなる部分(例えば、第1部分P1)を含むものでもある。
例示的な実施形態によれば、集積回路素子100の分離フェンスPFは、平坦に延長される側壁を有しうるし、それにより、縮小された面積の素子領域を有する場合にも、構造的及び電気的な安定性が向上され、導電領域間の信頼性ある電気的接続を確保することができる。
【0056】
例示的な実施形態によれば、複数の分離フェンスPFは、一体の構造であり、複数の導電性拡張パッドXP、及び複数の導電性プラグCPと共に接しうる。例えば、複数の分離フェンスPFそれぞれは、単一構造物として、隣接した2つの導電性垂直構造物CVS間に配されうる。
【0057】
他の一部実施形態において、複数の分離フェンスPFは、複数の層によってもなる。例えば、複数の分離フェンスPFは、第3リセス空間R3の下部を充填する第1サブフェンス(図示せず)、及び前記第1サブフェンス(図示せず)上において、前記第2リセス空間R2の上部を充填する第2サブフェンス(図示せず)を含むものでもある。その場合、複数の分離フェンスPFの側壁において、前記第1サブフェンス(図示せず)及び前記第2サブフェンス(図示せず)の界面が形成される部分は、同様に、垂直方向(Z方向)に沿って平坦に延長されうる。例えば、複数の分離フェンスPFは、第3リセス空間R3の下面及び側面をコンフォーマルに覆う第3サブフェンス(図示せず)、及び第3リセス空間R3内において、前記第3サブフェンス(図示せず)によって限定される空間を充填する第4サブフェンス(図示せず)を含むものでもある。その場合、複数の導電性拡張パッドXP、及び複数の導電性プラグCPと共に接する前記第3サブフェンス(図示せず)の側壁は、垂直方向(Z方向)に沿って平坦に延長されうる。
例示的な実施形態によれば、複数の導電性プラグCP上に、複数の導電性ランディングパッドLPが配されうる。例示的な実施形態によれば、複数の導電性ランディングパッドLPは、それぞれ導線性プラグCPに接し、導電性プラグCP上において、垂直方向(Z方向)に延長されうる。例示的な実施形態によれば、複数の導電性ランディングパッドLPは、それぞれ導電性プラグCPと、垂直方向(Z方向)に少なくとも部分的に重畳されうる。
【0058】
例示的な実施形態によれば、複数の導電性ランディングパッドLPは、それぞれ第1水平方向(X方向)に、ビットライン構造物BLSと対面する側壁を有しうる。例示的な実施形態によれば、複数の導電性ランディングパッドLPは、複数のビットライン構造物BLSと、垂直方向(Z方向)に部分的に重畳されうる。例示的な実施形態によれば、複数の導電性ランディングパッドLPは、複数の導電性プラグCP上において、複数のビットライン構造物BLS間の空間を通過するように垂直方向(Z方向)に延長され、ビットライン構造物BLSの上部を部分的に覆うことができる。
【0059】
例示的な実施形態によれば、複数の導電性ランディングパッドLPは、それぞれ第2水平方向(Y方向)に、分離フェンスPFと対面する側壁を有しうる。
例示的な実施形態によれば、複数の導電性ランディングパッドLPは、それぞれ導電性バリア膜174と導電層176とを含むものでもある。例示的な実施形態によれば、導電性バリア膜174は、Ti/TiN積層構造によってもなる。例示的な実施形態によれば、導電層176は、金属によってもなる。例えば、導電層176は、タングステン(W)によってもなる。
【0060】
例示的な実施形態によれば、複数の導電性ランディングパッドLPは、平面視、複数のアイランド型パターン形状を有しうる。例示的な実施形態によれば、複数の導電性ランディングパッドLPは、それら周囲の上部リセス空間R4を充填する絶縁膜180により、相互電気的に絶縁されうる。
【0061】
図5A及び図5Bは、他の一部実施形態による集積回路素子100aについて説明するための図面であり、図5Aは、図1のX1-X1’線断面及びX2-X2’線断面に対応する一部構成の断面図であり、図5Bは、図1のY1-Y1’線断面及びY2-Y2’線断面に対応する一部構成の断面図である。図5A図5Bによる集積回路素子100aと、図2A及び図2Bによる集積回路素子100との違いは、導電性拡張パッドXPの下面130Lが、基板110の上面110Uより低い垂直レベルに位置するか否かということである。
【0062】
図5A及び図5Bを参照すれば、複数の導電性拡張パッドXPの下面130Lは、複数のパッド分離構造物PIの下面131Lより低い垂直レベルに位置しうる。その場合、複数のパッド分離構造物PIの下面131Lは、垂直方向(Z方向)において、基板110の上面110Uと同一レベルに位置しうる。例示的な実施形態によれば、複数の導電性拡張パッドXPそれぞれは、複数の活性領域ACTのうちから選択されるいずれか一つを部分的に貫通し、活性領域ACTに接しうる。
【0063】
例示的な実施形態によれば、第1リセス空間R1の下面は、複数の導電性拡張パッドXPの下面130Lより低い垂直レベルに位置しうる。例えば、複数の導電性拡張パッドXPが、基板110の上面110Uを貫通し、複数の活性領域ACTに接する場合にも、複数の導電性拡張パッドXPが、第2内側絶縁スペーサ152及びギャップフィル絶縁パターン153を挟み、ダイレクトコンタクトDCから安定して離隔されうる。
例示的な実施形態によれば、集積回路素子110Bの分離フェンスPFの下面160Lは、導電性拡張パッドXPの下面130Lより低い垂直レベルに位置しうる。
【0064】
以下においては、本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子100の製造方法について説明する。
【0065】
図6ないし図16Bは、本発明の技術的思想による実施形態による集積回路素子100の製造方法について説明するために、工程順序によって図示された図面であり、図6図8図13図15は、集積回路素子100のメモリセルアレイ領域の一部構成を示した概略的な平面レイアウトであり、図7A図9A図10A図11A図12A図14A図16Aは、図1のX1-X1’線断面及びX2-X2’線断面に対応する一部構成の断面図であり、図7B図9B図10B図11B図12B図14B図16Bは、図1のY1-Y1’線断面及びY2-Y2’線断面に対応する一部構成の断面図である。図6ないし図16Bを参照し、図1図2A図2B及び図3を参照して例示された集積回路素子100の製造方法について説明する。
【0066】
図6図7A及び図7Bを参照すれば、基板110上に、素子分離用トレンチ112Tを形成し、素子分離用トレンチ112T内に、素子分離膜112を形成することができる。素子分離膜112により、基板110に、複数の活性領域ACTが定義されうる。
その後、基板110に、複数のワードライントレンチ120Tを形成することができる。複数のワードライントレンチ120Tは、第1水平方向(X方向)に相互平行に延長され、活性領域ACTを横切るライン形状を有しうる。複数のワードライントレンチ120Tが形成された結果物を洗浄した後、複数のワードライントレンチ120Tそれぞれの内部に、ゲート誘電膜122、ワードライン124及び埋没絶縁膜126を順に形成することができる。複数のワードライン124を形成する前後、複数の活性領域ACTの上部に、複数のソース/ドレイン領域を形成するためのイオン注入工程が遂行されうる。
【0067】
その後、基板110上に、第2水平方向(Y方向)に沿って相互平行に延長される複数の導電性拡張パッドラインXPLと、複数のパッド分離用ライン構造物PILとが、第1水平方向(X方向)に沿って互いに交互に配列されうる。例示的な実施形態によれば、複数の導電性拡張パッドラインXPLと、複数のパッド分離用ライン構造物PILは、複数の活性領域ACTの上面、素子分離膜112の上面、及び複数の埋没絶縁膜126の上面を覆うように形成されうる。
【0068】
例示的な実施形態によれば、基板110上に、導電性拡張パッドラインXPL形成用物質を均一に塗布して導電層を形成した後、前記導電層の一部領域をエッチングし、第2水平方向(Y方向)に延びるパッド分離用トレンチを形成することができ、その場合、前記パッド分離用トレンチは、基板110の上面110Uを一部貫通しうる。例えば、前記導電層はメッキ、物理気相蒸着(PVD)工程、原子層積層(ALD(atomic layer deposition))工程、化学気相蒸着(CVD(chemical vapor deposition))工程、物理気相蒸着(PVD)工程、プラズマ強化CVD(PECVD)工程、低圧CVD(LPCVD)工程などを介して形成されうる。その後、前記パッド分離用トレンチにパッド分離用ライン構造物PILを満たして平坦化工程を遂行することができる。例えば、パッド分離用ライン構造物PILは、原子層積層(ALD)工程、化学気相蒸着(CVD)工程、物理気相蒸着(PVD)工程、プラズマ強化CVD(PECVD)工程、低圧CVD(LPCVD)工程などを介して形成されうる。
【0069】
他の一部実施形態において、基板110上に絶縁物質を均一に塗布し、絶縁層を形成した後、前記絶縁層の一部領域をエッチングし、第2水平方向(Y方向)に延びるパッド用トレンチを形成することができ、その場合、前記パッド用トレンチは、基板110の上面110Uを一部貫通しうる。その後、前記パッド用トレンチに導電性拡張パッドラインXPLを充填し、平坦化工程を遂行することができる。例えば、前記絶縁層は、原子層積層(ALD)工程、化学気相蒸着(CVD)工程、物理気相蒸着(PVD)工程、プラズマ強化CVD(PECVD)工程、低圧CVD(LPCVD)工程などを介して形成されうる。例えば、前記導電性拡張パッドラインXPLは、ダマシン(damascene)工程などを介して形成されうる。その後、以下で説明される製造方法により、図5A及び図5Bを参照して説明された集積回路素子100aを製造することができる。
【0070】
図8図9A及び図9Bを参照すれば、図6図7A及び図7Bの結果物において、複数の導電性拡張パッドラインXPLの上面と、複数のパッド分離用ライン構造物PILの上面とを覆う層間絶縁膜132を形成した後、基板110の一部領域において、活性領域ACTに、第1リセス空間R1を形成することができる。それにより、複数の活性領域ACTそれぞれの一部を露出させる陰刻リセス空間HRAと、複数の導電性拡張パッドXP、及び複数のパッド分離構造物PIを含む陽刻セル領域ECAと、が形成されうる。例えば、第1リセス空間R1を形成する過程において、複数の導電性拡張パッドラインXPLと、複数のパッド分離用ライン構造物PILとがそれぞれ一部除去され、複数の導電性拡張パッドXPと、複数のパッド分離構造物PIとが形成されうる。
【0071】
図10A及び図10Bを参照すれば、第1リセス空間R1を介して露出された表面をコンフォーマルに覆う第1内側絶縁スペーサ134を形成した後、エッチングを介して第1リセス空間R1の下面を覆う第1内側絶縁スペーサ134を除去し、さらに複数の活性領域ACTを露出させることができる。その場合、第1内側絶縁スペーサ134は、第1リセス空間R1の側壁を構成する層間絶縁膜132の側壁、導電性拡張パッドXPの側壁、パッド分離構造物PIの側壁を覆う部分を含むものでもある。第1内側絶縁スペーサ134は、第1リセス空間R1の側壁を構成する素子分離膜112及び埋没絶縁膜126を覆う部分を含むものでもある。
【0072】
その後、第1リセス空間R1の残った部分をダイレクトコンタクトDC形成用導電層137で充填しうる。例えば、ダイレクトコンタクトDC形成用導電層137は、第1リセス空間R1を充填し、層間絶縁膜132の上面を覆うように、十分な厚みに形成されうる。
【0073】
図11A及び図11Bを参照すれば、図10A及び図10Bの結果物において、ダイレクトコンタクトDC形成用導電層137上に、中間導電層(図示せず)、上部導電層(図示せず)、及び複数の絶縁キャッピングパターン148を形成することができる。例示的な実施形態によれば、前記中間導電層(図示せず)及び前記上部導電層(図示せず)は、ダイレクトコンタクトDC形成用導電層137を、全体的に均一に覆うように形成され、複数の絶縁キャッピングパターン148は、それぞれ第2水平方向(Y方向)に沿って長く延長されるラインパターンによってもなる。
【0074】
その後、複数の絶縁キャッピングパターン148をエッチングマスクとして利用し、ダイレクトコンタクトDC形成用導電層137、前記中間導電層(図示せず)及び前記上部導電層(図示せず)それぞれの一部をエッチングし、複数の下部導電ライン142、複数の中間導電ライン144、及び複数の上部導電ライン146を含む複数のビットラインBL、及びダイレクトコンタクトDCを形成することができる。例えば、複数のビットラインBLは、それぞれダイレクトコンタクトDC形成用導電層137、前記中間導電層(図示せず)及び前記上部導電層(図示せず)の一部が除去された後で残った部分によってもなる。エッチング工程が遂行された後、平面的観点において、陰刻リセス空間HRAの面積がさらに拡張されうる。
【0075】
複数のビットラインBLが形成された後、ダイレクトコンタクトDC周辺において、第1リセス空間R1の一部が再び露出されうる。複数のビットラインBLそれぞれの間には、第2水平方向(Y方向)に沿って長く延長されるライン空間LSが限定されうる。
図12A及び図12Bを参照すれば、複数のビットラインBLの側壁と、複数のキャッピング絶縁パターン148の側壁とを覆うスペーサ構造物SP1を形成し、ビットライン構造物BLSを形成することができる。
【0076】
例示的な実施形態によれば、図11A及び図11Bの結果物において、露出された表面をコンフォーマルに覆う第2内側絶縁スペーサ152を形成することができる。第2内側絶縁スペーサ152は、ダイレクトコンタクトDC、下部導電ライン142、中間導電ライン144、上部導電ライン146、及び複数の絶縁キャッピングパターン148それぞれをコンフォーマルに覆うように形成されうる。第2内側絶縁スペーサ152は、シリコン窒化膜によってもなる。例えば、第2内側絶縁スペーサ152は、CVD(chemical vapor deposition)工程またはALD(atomic layer deposition)工程を介して形成されうる。
【0077】
その後、第2内側絶縁スペーサ152上において、第1リセス空間R1の残った空間を充填しながら、複数のビットラインBL、複数の絶縁キャッピングパターン148、及び複数のダイレクトコンタクトDCそれぞれの側壁を覆う予備ギャップフィル絶縁膜(図示せず)を形成することができる。例示的な実施形態によれば、前記予備ギャップフィル絶縁膜(図示せず)は、シリコン窒化膜によってもなる。例えば、前記予備ギャップフィル絶縁膜(図示せず)は、CVD工程またはALD工程を介して形成されうる。
その後、前記予備ギャップフィル絶縁膜(図示せず)を等方性エッチングし、前記予備ギャップフィル絶縁膜(図示せず)の残った部分によってなるギャップフィル絶縁パターン153を形成することができる。前記予備ギャップフィル絶縁膜(図示せず)を等方性エッチングする間、第2内側絶縁スペーサ152がエッチング停止膜の役割を行うができる。
【0078】
その後、CVD工程またはALD工程を利用して露出された表面をコンフォーマルに覆う中間絶縁スペーサ膜を形成した後、前記中間絶縁スペーサ膜を異方性エッチングし、前記中間絶縁スペーサ膜から、複数の中間絶縁スペーサ154を形成することができる。
複数の中間絶縁スペーサ154を形成するために、前記中間絶縁スペーサ膜を異方性エッチングする間、第2内側絶縁スペーサ152の一部と、層間絶縁膜132の一部とが除去されうる。その結果、複数のライン空間LSを介し、基板110の一部、第2内側絶縁スペーサ152の一部、及びギャップフィル絶縁パターン153の一部が露出されうる。複数の中間絶縁スペーサ154は、それぞれ第2内側絶縁スペーサ152上において、ビットラインBLの側壁と、絶縁キャッピングパターン148の側壁とを覆うことができる。
【0079】
例示的な実施形態によれば、複数の中間絶縁スペーサ154は、第2内側絶縁スペーサ152の構成物質、及びギャップフィル絶縁パターン148の構成物質と異なる物質によってもなる。複数の中間絶縁スペーサ154は、第2内側絶縁スペーサ152及びギャップフィル絶縁パターン148それぞれに対し、エッチング選択比を有する物質によってもなる。例えば、複数の中間絶縁スペーサ154は、シリコン酸化膜によってもなる。
【0080】
その後、CVD工程またはALD工程を利用して露出された表面をコンフォーマルに覆う外側絶縁スペーサ膜を形成することができる。前記外側絶縁スペーサ膜は、複数の中間絶縁スペーサ154に対し、エッチング選択比費を有する物質によってもなる。例えば、前記外側絶縁スペーサ膜は、シリコン窒化膜によってもなる。
【0081】
その後、エッチング工程を介し、外側絶縁スペーサ156が形成され、ビットライン構造物BLSが形成され、複数のビットライン構造物BLS間において、第2水平方向(Y方向)に沿って延長され、複数の導電性拡張パッドXPの上面を露出させる第2リセス空間R2が形成されうる。例えば、導電性拡張パッドXPの上面を覆う層間絶縁膜132が除去されうる。例えば、外側絶縁スペーサ156は、中間絶縁スペーサ154を覆う部分、第2内側絶縁スペーサ152を覆う部分、及び層間絶縁膜132を覆う部分を含むものでもある。
【0082】
図13図14A及び図14Bを参照すれば、図12A及び図12Bの結果物において、第2リセス空間R2を導電性膜質で充填した後で平坦化させ、第2水平方向(Y方向)に沿って延びる複数の導電性ラインCPLを形成することができる。例示的な実施形態によれば、複数の導電性ラインCPLは、複数のビットライン構造物BLSを挟み、第1水平方向(X方向)に互いに離隔されうる。
【0083】
図15図16A図16Bを参照すれば、図13図14A及び図14Bの結果物において、複数のビットライン構造物BLS間の一部領域において、第3リセス空間R3を形成することができる。例示的な実施形態によれば、第3リセス空間R3は、複数の導電性拡張パッドXP、及び複数の導電性ラインCPLを共に貫通することができ、それにより、複数の導電性プラグCPが形成されうる。例示的な実施形態によれば、第3リセス空間R3によって露出される複数の導電性拡張パッドXPの側面、及び複数の導電性プラグCPの側面は、平坦に形成されうる。その後、第3リセス空間R3を充填する複数の分離フェンスPFを形成することができる。例えば、分離フェンスPFは、ALD工程またはCVD工程を介して形成されうる。
【0084】
本発明の例示的な実施形態による集積回路素子100の製造方法によれば、第3リセス空間R3を形成する工程において、複数の導電性拡張パッドXP、及び複数の導電性ラインCPLを共に貫通し、互いに隣接した複数の導電性拡張パッドXP間、及び互いに隣接した複数の導電性コンタクトプラグCP間を1つの工程でもって分離させることができる。例えば、第2水平方向(Y方向)に互いに隣接した2つの導電性拡張パッドXP間を離隔させる工程、及び互いに隣接した複数の導電性コンタクトパッドCP間を離隔させる工程が、別個の工程として遂行されないのである。それにより、工程コストが低減され、分離フェンスPFの側壁が平坦になるように形成され、集積回路素子100の構造的安定性及び電気的信頼性が向上されうる。
【0085】
図1図2A及び図2Bを参照すれば、図15図16A及び図16Bの結果物において、複数のビットライン構造物BLS間の一部領域において、複数の導電性プラグCPの上面をエッチバックし、第2リセス空間R2を一部露出させた後、露出された表面をコンフォーマルに覆う導電性バリア膜174を形成することができる。例えば、導電性バリア膜174は、第2リセス空間R2を部分的に充填し、複数の導電性プラグCPの上面、複数のビットライン構造物BLS側壁の一部及び上面を覆うことができる。その後、導電性バリア膜174上に、第2リセス空間R2を充填するのに十分な厚みの金属膜を形成し、導電層176を形成することができる。
【0086】
その後、導電層176上に、導電層176の一部を露出させるマスクパターン(図示せず)を形成し、前記マスクパターンをエッチングマスクとして利用し、導電層176、導電性バリア膜174、スペーサ構造物SP1及びキャッピング絶縁パターン148をエッチングし、上部リセス空間R4を形成することができる。前記マスクパターンは、シリコン窒化膜によってもなるが、それに限定されるものではない。
【0087】
上部リセス空間R4によって限定される複数の導電性ランディングパッドLPそれぞれの上面は、複数のアイランドパターン形状を有しうる。複数の導電性ランディングパッドLPにおいて、第2リセス空間R2の外部から水平方向に延長される部分は、図1に例示された複数の導電性ランディングパッドLPを構成しうる。
【0088】
複数の導電性ランディングパッドLPが形成された後、複数の導電性ランディングパッドLPそれぞれに含まれた導電性バリア膜174及び導電層176は、第1水平方向(X方向)に、第2内側絶縁スペーサ152、中間絶縁スペーサ154及び外側絶縁スペーサ156を挟み、ビットラインBLに含まれた下部導電ライン142、中間導電ライン144及び上部導電ライン146それぞれと対面することができる。
【0089】
複数の導電性ランディングパッドLP周囲の上部リセス空間R4を、絶縁膜180で充填し、複数の導電性ランディングパッドLPを相互電気的に絶縁させることができる。その後、絶縁膜180上に、複数の導電性ランディングパッドLPに電気的に連結可能な複数のキャパシタ下部電極(図示せず)を形成することができる。
【0090】
以上において、第1リセス空間R1を介し、陽刻セル領域ECA及び陰刻リセス空間HRAを形成し、陰刻リセス空間HRAの一部領域に、ダイレクトコンタクトDCを形成して製造された集積回路素子100aを製造する方法について説明したが、以上のところに制限されるものではない。例えば、図6図7A及び図7Bを参照して説明されたように、複数の導電性拡張パッドラインXPLと、複数のパッド分離用ライン構造物PILとを形成した後、層間絶縁膜132を形成し、一部領域において、ダイレクトコンタクトホールを形成することもできる。その場合、該ダイレクトコンタクトホールは、本明細書による陰刻リセス空間HRAに対応しうる。
【0091】
以上、本発明について、望ましい実施形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的な思想内及び範囲内において、当分野で通常の知識を有する者により、さまざまな変形及び変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【0092】
本発明の集積回路素子は、例えば、電子機器関連の技術分野に効果的に適用可能である。
【符号の説明】
【0093】
110 基板
132 層間絶縁膜
ACT 活性領域
BL ビットライン
BLS ビットライン構造物
CP 導電性コンタクトプラグ
CVS 導電性垂直構造物
DC ダイレクトコンタクト
LP ランディングパッド
PI パッド分離構造物
SP1 スペーサ構造物
XP 導電性拡張パッド
図1
図2A
図2B
図3
図4A
図4B
図5A
図5B
図6
図7A
図7B
図8
図9A
図9B
図10A
図10B
図11A
図11B
図12A
図12B
図13
図14A
図14B
図15
図16A
図16B