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▶ 三星電子株式会社の特許一覧

(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】P2024073393
(43)【公開日】2024-05-29
(54)【発明の名称】集積回路素子
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/336 20060101AFI20240522BHJP
   H01L 21/768 20060101ALI20240522BHJP
【FI】
H01L29/78 301X
H01L21/90 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023194575
(22)【出願日】2023-11-15
(31)【優先権主張番号】10-2022-0154700
(32)【優先日】2022-11-17
(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】▲ちょう▼ 健浩
(72)【発明者】
【氏名】金 喜燮
(72)【発明者】
【氏名】林 昇▲ひょん▼
(72)【発明者】
【氏名】金 寶美
(72)【発明者】
【氏名】趙 恩浩
【テーマコード(参考)】
5F033
5F140
【Fターム(参考)】
5F033GG01
5F033GG02
5F033HH07
5F033HH08
5F033HH11
5F033HH15
5F033HH18
5F033HH19
5F033HH20
5F033HH21
5F033HH32
5F033HH33
5F033JJ07
5F033JJ08
5F033JJ11
5F033JJ15
5F033JJ18
5F033JJ19
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5F033JJ21
5F033JJ25
5F033JJ26
5F033JJ27
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5F033JJ29
5F033JJ31
5F033JJ32
5F033JJ33
5F033JJ34
5F033KK03
5F033KK07
5F033KK15
5F033KK17
5F033KK18
5F033KK19
5F033KK20
5F033KK32
5F033KK33
5F033KK36
5F033MM01
5F033MM13
5F033QQ25
5F033RR01
5F033RR02
5F033RR03
5F033RR04
5F033RR05
5F033RR06
5F033RR08
5F033RR21
5F033SS11
5F033XX10
5F033XX13
5F140BA01
5F140BA02
5F140BA03
5F140BA05
5F140BA06
5F140BA07
5F140BA08
5F140BA09
5F140BB05
5F140BB06
5F140BF05
5F140BF07
5F140BF10
5F140BF60
5F140BG08
5F140BG11
5F140BG12
5F140BG14
5F140BJ07
5F140BJ10
5F140BJ11
5F140BJ15
5F140BJ17
5F140BJ26
5F140BJ27
5F140BK17
5F140CB04
5F140CC02
5F140CC03
5F140CC08
5F140CC09
(57)【要約】      (修正有)
【課題】集積度及び信頼性が向上させるバックサイドコンタクト構造物を含む集積回路素子を提供する。
【解決手段】集積回路素子100は、コンタクト空間を挟みX方向に互いに離隔され、X方向に沿って延びた第1フィン部分F1A及び第2フィン部分F2Aを含むフィン型活性領域F1、フィン型活性領域上でコンタクト空間DBHとZ方向にオーバーラップされる位置に第1ソース/ドレイン領域130と、第1フィン部分上でX方向に垂直なY方向に延びたゲートライン160、フィン部分各々のY方向での両側壁を覆い、Y方向においてコンタクト空間の幅を限定する素子分離膜112、コンタクト空間を満たし、第1ソース/ドレイン領域に電気的に連結され、フィン部分と素子分離膜に対面するバックサイドソース/ドレインコンタクトDBC及びフィン部分の上面に接し、第1フィン部分とゲートライン間に介在するエッチング停止層ESLを含む。
【選択図】図3A
【特許請求の範囲】
【請求項1】
コンタクト空間を挟んで第1水平方向に互いに離隔され、それぞれ前記第1水平方向の一直線に沿って長く延びた第1フィン部分及び第2フィン部分を含むフィン型活性領域と、
前記フィン型活性領域上において前記コンタクト空間と垂直方向にオーバーラップされる位置に配置された第1ソース/ドレイン領域と、
前記第1フィン部分上に配置され、前記第1水平方向に垂直な第2水平方向に長く延びたゲートラインと、
前記第1フィン部分及び前記第2フィン部分それぞれの前記第2水平方向での両側壁を覆い、前記第2水平方向において前記コンタクト空間の幅を限定する素子分離膜と、
前記コンタクト空間を満たし、前記第1ソース/ドレイン領域に電気的に連結されるように構成され、前記第1フィン部分、前記第2フィン部分、及び前記素子分離膜のそれぞれに対面する側壁を有するバックサイドソース/ドレインコンタクトと、
前記第1フィン部分及び前記第2フィン部分それぞれの上面に接し、前記第1フィン部分と前記ゲートラインとの間に介在されたエッチング停止層と、を含む、集積回路素子。
【請求項2】
前記第1フィン部分及び前記第2フィン部分を挟んで前記エッチング停止層から前記垂直方向に離隔されたバックサイド絶縁膜と、
前記バックサイド絶縁膜を前記垂直方向に貫通して前記バックサイドソース/ドレインコンタクトに連結されたバックサイドパワーレールと、をさらに含む、請求項1に記載の集積回路素子。
【請求項3】
前記ゲートラインは、前記エッチング停止層を挟んで前記第1フィン部分から前記垂直方向に離隔されている、請求項1に記載の集積回路素子。
【請求項4】
前記第1フィン部分上に配置され、前記第1ソース/ドレイン領域に接する少なくとも1枚のナノシートをさらに含み、
前記ゲートラインは、前記少なくとも1枚のナノシートを取り囲むように構成されている、請求項1に記載の集積回路素子。
【請求項5】
前記フィン型活性領域の前記第1フィン部分上に配置され、前記ゲートラインを挟んで前記第1ソース/ドレイン領域から前記第1水平方向に離隔された第2ソース/ドレイン領域と、
前記第2ソース/ドレイン領域に電気的に連結されるように構成され、前記第2ソース/ドレイン領域を挟んで前記第1フィン部分から前記垂直方向に離隔されたフロントサイドソース/ドレインコンタクトと、をさらに含み、
前記第2ソース/ドレイン領域は、前記エッチング停止層に接する底面を有し、
前記フロントサイドソース/ドレインコンタクトは、前記第2ソース/ドレイン領域を挟んで前記第1フィン部分から前記垂直方向に離隔されている、請求項1に記載の集積回路素子。
【請求項6】
前記第1フィン部分上に配置され、前記ゲートラインによって取り囲まれ、前記第1ソース/ドレイン領域に接する少なくとも1枚のナノシートと、
前記第1フィン部分上に配置され、前記ゲートラインを挟んで前記第1ソース/ドレイン領域から前記第1水平方向に離隔され、前記エッチング停止層に接する底面と、前記少なくとも1枚のナノシートに接する表面を有する第2ソース/ドレイン領域と、
前記第2ソース/ドレイン領域に電気的に連結されるように構成され、前記第2ソース/ドレイン領域を挟んで前記第1フィン部分から前記垂直方向に離隔されたフロントサイドソース/ドレインコンタクトと、をさらに含む、請求項1に記載の集積回路素子。
【請求項7】
前記第1フィン部分及び前記第2フィン部分それぞれに一体に連結され、前記素子分離膜の底面に接する基板と、
前記基板を挟んで前記素子分離膜から前記垂直方向に離隔されたバックサイド絶縁膜と、
前記バックサイド絶縁膜を前記垂直方向に貫通して前記バックサイドソース/ドレインコンタクトに連結されたバックサイドパワーレールと、をさらに含み、
前記バックサイドソース/ドレインコンタクトは、前記コンタクト空間を満たし、前記素子分離膜、前記第1フィン部分、及び前記第2フィン部分それぞれに対面する第1部分と、前記基板を前記垂直方向に貫通し、前記第1部分に一体に連結された第2部分と、を含み、前記第2水平方向に前記第2部分の幅は、前記第1部分の幅よりも大きく、
前記バックサイドソース/ドレインコンタクトは、前記基板と前記素子分離膜との境界面に接した部分において、前記第1部分と前記第2部分との間に段差部を含む、請求項1に記載の集積回路素子。
【請求項8】
第1水平方向に長く延び、互いに平行な複数のフィン型活性領域と、
前記複数のフィン型活性領域上に配置された複数のソース/ドレイン領域と、
前記複数のフィン型活性領域上において前記第1水平方向に交差する第2水平方向に長く延びた複数のゲートラインと、
前記複数のフィン型活性領域それぞれの側壁を覆う素子分離膜と、
前記複数のフィン型活性領域のうちから選択された第1フィン型活性領域を垂直方向に貫通して前記複数のソース/ドレイン領域のうちから選択された第1ソース/ドレイン領域に電気的に連結されるように構成され、第1ソース/ドレイン活性領域及び前記素子分離膜のそれぞれに対面する側壁を有するバックサイドソース/ドレインコンタクトと、
前記複数のソース/ドレイン領域のうちから選択され、前記第1ソース/ドレイン領域から離隔された第2ソース/ドレイン領域に電気的に連結されるように構成され、前記第2ソース/ドレイン領域を挟んで前記複数のフィン型活性領域のうちから選択される少なくとも1つのフィン型活性領域から前記垂直方向に離隔されたフロントサイドソース/ドレインコンタクトと、
前記第1フィン型活性領域と前記複数のゲートラインとの間に介在され、前記第1フィン型活性領域の上面に接するエッチング停止層と、を含み、
前記エッチング停止層は、前記バックサイドソース/ドレインコンタクトの側壁に対面する部分を含む、集積回路素子。
【請求項9】
前記複数のフィン型活性領域それぞれに一体に連結され、前記素子分離膜の底面に接する基板と、
前記基板を挟んで前記素子分離膜から前記垂直方向に離隔されたバックサイド絶縁膜と、
前記バックサイド絶縁膜を前記垂直方向に貫通して前記バックサイドソース/ドレインコンタクトに連結されたバックサイドパワーレールと、をさらに含み、
前記バックサイドソース/ドレインコンタクトは、前記第1フィン型活性領域に対面する側壁を有する第1部分と、前記基板に対面する側壁を有し、前記第1部分に一体に連結された第2部分と、を含み、前記第2水平方向において前記第2部分の幅は、前記第1部分の幅よりも大きく、
前記バックサイドソース/ドレインコンタクトは、前記基板と前記素子分離膜との境界面に隣接した部分において前記第1部分と前記第2部分との間に段差部を含む、請求項8に記載の集積回路素子。
【請求項10】
コンタクト空間を挟んで第1水平方向に互いに離隔され、それぞれ前記第1水平方向の一直線に沿って長く延びた第1フィン部分及び第2フィン部分を含むフィン型活性領域と、
前記第1フィン部分上に配置された少なくとも1枚のナノシートと、
前記フィン型活性領域上において前記コンタクト空間と垂直方向にオーバーラップされる位置に配置され、前記少なくとも1枚のナノシートに接する第1ソース/ドレイン領域と、
前記第1フィン部分上において前記少なくとも1枚のナノシートを取り囲み、前記第1水平方向に垂直な第2水平方向に長く延びたゲートラインと、
前記第1フィン部分上において前記ゲートラインを挟んで前記第1ソース/ドレイン領域から前記第1水平方向に離隔された位置に配置され、前記少なくとも1枚のナノシートに接する第2ソース/ドレイン領域と、
前記第1フィン部分及び前記第2フィン部分それぞれの前記第2水平方向での両側壁を覆い、前記第2水平方向において前記コンタクト空間の幅を限定する素子分離膜と、
前記コンタクト空間を満たし、前記第1ソース/ドレイン領域に電気的に連結されるように構成され、前記第1フィン部分、前記第2フィン部分、及び前記素子分離膜のそれぞれに対面する側壁を有するバックサイドソース/ドレインコンタクトと、
前記第2ソース/ドレイン領域に電気的に連結されるように構成され、前記第2ソース/ドレイン領域を挟んで前記フィン型活性領域から前記垂直方向に離隔されたフロントサイドソース/ドレインコンタクトと、
前記第1フィン部分及び前記第2フィン部分それぞれの上面に接し、前記第1フィン部分と前記ゲートラインとの間に介在される部分と、前記バックサイドソース/ドレインコンタクトの側壁に対面する部分と、を含む、エッチング停止層と、含む、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、バックサイドコンタクト構造物を含む集積回路素子に関する。
【背景技術】
【0002】
電子技術の発達によって集積回路素子のダウンスケーリング(down-scaling)が急速に進められている。高度にダウンスケーリングされた集積回路素子において、速い動作速度だけではなく、動作に関する正確性も要求されるので、比較的小さい面積内において安定かつ最適化された配置構造を有する導電ラインを含む配線構造を提供する必要がある。
【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解決しようとする技術的課題は、ダウンスケーリングによって縮まった面積内に配置される複数の配線構造物を含む集積回路素子において前記複数の配線構造物それぞれの間に十分な絶縁距離を確保して寄生キャパシタンスを抑制し、集積回路素子のソース/ドレイン領域に電力(power)及び/または信号を供給するための配線での抵抗を減少させうる構造を有する集積回路素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明の技術的思想による一態様による集積回路素子は、コンタクト空間を挟んで第1水平方向に互いに離隔され、それぞれ前記第1水平方向の一直線に沿って長く延びた第1フィン部分及び第2フィン部分を含むフィン型活性領域と、前記フィン型活性領域上において前記コンタクト空間と垂直方向にオーバーラップされる位置に配置された第1ソース/ドレイン領域と、前記第1フィン部分上に配置され、前記第1水平方向に垂直な第2水平方向に長く延びたゲートラインと、前記第1フィン部分及び前記第2フィン部分それぞれの前記第2水平方向における両側壁を覆い、前記第2水平方向において前記コンタクト空間の幅を限定する素子分離膜と、前記コンタクト空間を満たし、前記第1ソース/ドレイン領域に電気的に連結されるように構成され、前記第1フィン部分、前記第2フィン部分、及び前記素子分離膜のそれぞれに対面する側壁を有するバックサイドソース/ドレインコンタクトと、前記第1フィン部分及び前記第2フィン部分それぞれの上面に接し、前記第1フィン部分と前記ゲートラインとの間に介在されたエッチング停止層と、を含む。
【0005】
本発明の技術的思想による他の態様による集積回路素子は、第1水平方向に長く延び、互いに平行な複数のフィン型活性領域と、前記複数のフィン型活性領域上に配置された複数のソース/ドレイン領域と、前記複数のフィン型活性領域上において前記第1水平方向に交差する第2水平方向に長く延びた複数のゲートラインと、前記複数のフィン型活性領域それぞれの側壁を覆う素子分離膜と、前記複数のフィン型活性領域のうちから選択された第1フィン型活性領域を垂直方向に貫通して前記複数のソース/ドレイン領域のうちから選択された第1ソース/ドレイン領域に電気的に連結されるように構成され、前記第1フィン型活性領域及び前記素子分離膜のそれぞれに対面する側壁を有するバックサイドソース/ドレインコンタクトと、前記複数のソース/ドレイン領域のうちから選択され、前記第1ソース/ドレイン領域から離隔された第2ソース/ドレイン領域に電気的に連結されるように構成され、前記第2ソース/ドレイン領域を挟んで前記複数のフィン型活性領域のうちから選択される少なくとも1つのフィン型活性領域から前記垂直方向に離隔されたフロントサイドソース/ドレインコンタクトと、前記第1フィン型活性領域と前記複数のゲートラインとの間に介在され、前記第1フィン型活性領域の上面に接するエッチング停止層と、を含み、前記エッチング停止層は、前記バックサイドソース/ドレインコンタクトの側壁に対面する部分を含む。
【0006】
本発明の技術的思想によるさらに他の態様による集積回路素子は、コンタクト空間を挟んで第1水平方向に互いに離隔され、それぞれ前記第1水平方向の一直線に沿って長く延びた第1フィン部分及び第2フィン部分を含むフィン型活性領域と、前記第1フィン部分上に配置された少なくとも1枚のナノシートと、前記フィン型活性領域上において前記コンタクト空間と垂直方向にオーバーラップされる位置に配置され、前記少なくとも1枚のナノシートに接する第1ソース/ドレイン領域と、前記第1フィン部分上において前記少なくとも1枚のナノシートを取り囲み、前記第1水平方向に垂直な第2水平方向に長く延びたゲートラインと、前記第1フィン部分上において前記ゲートラインを挟んで前記第1ソース/ドレイン領域から前記第1水平方向に離隔された位置に配置され、前記少なくとも1枚のナノシートに接する第2ソース/ドレイン領域と、前記第1フィン部分及び前記第2フィン部分それぞれの前記第2水平方向における両側壁を覆い、前記第2水平方向において前記コンタクト空間の幅を限定する素子分離膜と、前記コンタクト空間を満たし、前記第1ソース/ドレイン領域に電気的に連結されるように構成され、前記第1フィン部分、前記第2フィン部分、及び前記素子分離膜のそれぞれに対面する側壁を有するバックサイドソース/ドレインコンタクトと、前記第2ソース/ドレイン領域に電気的に連結されるように構成され、前記第2ソース/ドレイン領域を挟んで前記フィン型活性領域から前記垂直方向に離隔されたフロントサイドソース/ドレインコンタクトと、前記第1フィン部分及び前記第2フィン部分それぞれの上面に接し、前記第1フィン部分と前記ゲートラインとの間に介在される部分、及び前記バックサイドソース/ドレインコンタクトの側壁に対面する部分を含むエッチング停止層と、を含む。
【発明の効果】
【0007】
本発明の技術的思想による集積回路素子は、複数の配線構造物を含む集積回路素子において前記複数の配線構造物それぞれの間に十分な絶縁距離を確保して寄生キャパシタンスを抑制し、集積回路素子のソース/ドレイン領域に電力(power)及び/または信号を供給するための配線での抵抗を減少させうる。また、本発明の技術的思想による集積回路素子は、その製造過程において、前記配線の形成工程時に厳格なデザインルールを適用せずとも、前記配線が所望の位置に容易にアライメントすることができる構造を有する。したがって、本発明の技術的思想による集積回路素子は、ダウンスケーリングによって縮まった面積内でも安定かつ最適化された構造の配線構造物を提供し、これにより、集積度及び信頼性が向上しうる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の例示的なセルブロックの平面レイアウトを示す図面である。
図2】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子を説明するための平面レイアウトダイアグラムである。
図3A図2のX1-X1’線断面図である。
図3B図2のY1-Y1’線断面図である。
図3C図2のY2-Y2’線断面図である。
図3D図2のY3-Y3’線断面図である。
図4A】本発明の技術的思想による他の実施例による集積回路素子を説明するための断面図である。
図4B】本発明の技術的思想による他の実施例による集積回路素子を説明するための断面図である。
図4C】本発明の技術的思想による他の実施例による集積回路素子を説明するための断面図である。
図5A】本発明の技術的思想によるさらに他の実施例による集積回路素子を説明するための断面図である。
図5B】本発明の技術的思想によるさらに他の実施例による集積回路素子を説明するための断面図である。
図6】本発明の技術的思想によるさらに他の実施例による集積回路素子を説明するための断面図である。
図7】本発明の技術的思想によるさらに他の実施例による集積回路素子を説明するための断面図である。
図8】本発明の技術的思想によるさらに他の実施例による集積回路素子を説明するための平面レイアウトダイアグラムである。
図9】それぞれ本発明の技術的思想によるさらに他の実施例による集積回路素子を説明するための平面レイアウトダイアグラムである。
図10】それぞれ本発明の技術的思想によるさらに他の実施例による集積回路素子を説明するための平面レイアウトダイアグラムである。
図11A】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のX1-X1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図11B】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のY1-Y1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図11C】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のY2-Y2’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図12A】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のX1-X1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図12B】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のY1-Y1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図12C】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のY2-Y2’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図13A】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のX1-X1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図13B】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のY1-Y1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図13C】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のY2-Y2’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図14A】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のX1-X1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図14B】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のY1-Y1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図14C】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のY2-Y2’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図15A】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のX1-X1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図15B】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のY1-Y1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図15C】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のY2-Y2’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図16A】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のX1-X1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図16B】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のY1-Y1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図16C】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のY2-Y2’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図17A】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のX1-X1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図17B】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のY1-Y1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図18A】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のX1-X1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図18B】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のY1-Y1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図19A】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のX1-X1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図19B】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のY1-Y1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図20A】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のX1-X1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図20B】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のY1-Y1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図21A】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のX1-X1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図21B】本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のY1-Y1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図22】本発明の技術的思想による他の実施例による集積回路素子の製造方法を説明するための断面図である。
図23A】本発明の技術的思想によるさらに他の実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のX1-X1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図23B】本発明の技術的思想によるさらに他の実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のY1-Y1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図24A】本発明の技術的思想によるさらに他の実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のX1-X1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図24B】本発明の技術的思想によるさらに他の実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のY1-Y1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図25A】本発明の技術的思想によるさらに他の実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のX1-X1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
図25B】本発明の技術的思想によるさらに他の実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図であって、図2のY1-Y1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。図面上の同じ構成要素については同じ参照符号を使用し、それらに係わる重複説明は省略する。
【0010】
図1は、本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子10の例示的なセルブロック12の平面レイアウトを示す図面である。
【0011】
図1を参照すれば、集積回路素子10のセルブロック12は、多様な回路を構成するための回路パターンを含む複数のロジックセルLCを含みうる。複数のロジックセルLCは、セルブロック12内で幅方向(X方向)及び高さ方向(Y方向)に沿ってマトリックス状に配列されうる。
【0012】
複数のロジックセルLCは、少なくとも1つの論理関数を遂行するためにPnR(Place and Route)技法によって設計されたレイアウトを有する回路パターンを含みうる。複数のロジックセルLCは、多様な論理関数を遂行する機能を有しうる。例示的な実施例において、複数のロジックセルLCは、複数のスタンダードセル(standard cell)を含みうる。例示的な実施例において、複数のロジックセルLCのうち少なくとも一部は、同じ論理関数を遂行することができる。他の例示的な実施例において、複数のロジックセルLCのうち少なくとも一部は、互いに異なる論理関数を遂行することができる。
【0013】
複数のロジックセルLCは、複数の回路素子(circuit elements)を含む多様な種類のロジックセルからなりうる。例えば、複数のロジックセルLCは、それぞれAND、NAND、OR、NOR、XOR(exclusive OR)、XNOR(exclusive NOR)、INV(inverter)、ADD(adder)、BUF(buffer)、DLY(delay)、FIL(filter)、マルチフレクサ(MXT/MXIT)、OAI(OR/AND/INVERTER)、AO(AND/OR)、AOI(AND/OR/INVERTER)、Dフリップフロップ、リセットフリップフロップ、マスタースレーブフリップフロップ(master-slave flip-flop)、ラッチ(latch)、またはそれらの組み合わせからなりうるが、それらに限定されるものではない。
【0014】
セルブロック12において、幅方向(X方向)に沿って1行R1、R2、R3、R4、R5、または、R6をなす複数のロジックセルLCのうち少なくとも一部は、互いに同じ幅を有しうる。また、1行R1、R2、R3、R4、R5、または、R6をなす複数のロジックセルLCのうち少なくとも一部は、それぞれ同じ高さを有しうる。しかし、本発明の技術的思想は、図1に例示されたところに限定されず、1行R1、R2、R3、R4、R5、または、R6をなす複数のロジックセルLCのうち少なくとも一部が互いに異なる幅及び高さを有しうる。
【0015】
集積回路素子10のセルブロック12に含まれた複数のロジックセルLCそれぞれの面積は、セルバウンダリCBDによって限定されうる。複数のロジックセルLCのうち幅方向(X方向)または高さ方向(Y方向)において互いに隣接する2個のロジックセルLCの間には、それぞれのセルバウンダリCBDが合うセル相接部CBCが含まれうる。
【0016】
例示的な実施例において、1行R1、R2、R3、R4、R5または、R6をなす複数のロジックセルLCにおいて幅方向に互いに隣接する2個のロジックセルLCは、それらの間に離隔距離なしにセル相接部CBCで互いに接しうる。他の例示的な実施例において、1行R1、R2、R3、R4、R5または、R6をなす複数のロジックセルLCにおいて幅方向に互いに隣接する2個のロジックセルLCは、それらの間に所定の離隔距離を介在して互いに離隔されうる。
【0017】
例示的な実施例において、1行R1、R2、R3、R4、R5または、R6をなす複数のロジックセルLCにおいて、互いに隣接する2個のロジックセルLCは、互いに同じ機能を遂行することができる。その場合、互いに隣接する2個のロジックセルLCは、互いに同じ構造を有しうる。他の例示的な実施例において、1行R1、R2、R3、R4、R5または、R6をなす複数のロジックセルLCにおいて、互いに隣接する2個のロジックセルLCは、互いに異なる機能を遂行することができる。
【0018】
例示的な実施例において、集積回路素子10のセルブロック12に含まれた複数のロジックセルLCのうちから選択されたいずれか1つのロジックセルLCと、高さ方向(図1のY方向)において前記選択されたロジックセルLCに隣接する他のロジックセルLCは、それらの間のセル相接部CBCを中心に互いに対称構造を有しうる。例えば、第3行R3にある基準ロジックセルLC_Rと、第2行R2にある下部ロジックセルLC_Lは、それらの間のセル相接部CBCを中心に互いに対称構造を有しうる。
【0019】
また、第3行R3にある基準ロジックセルLC_Rと、第4行R2にある上部ロジックセルLC_Hは、それらの間のセル相接部CBCを中心に互いに対称構造を有しうる。
【0020】
図1には、6行の行R1,R2,…,R6を含むセルブロック12を図示したが、これは、例示に過ぎず、セルブロック12は、必要によって選択される多様な数の行を含み、1行の行は、必要によって選択される多様な数のロジックセルを含みうる。
【0021】
幅方向(X方向)に沿って一列に配置された複数のロジックセルLCからなる複数の行R1、R2、R3、R4、R5、R6それぞれの間には、複数の接地ラインVSS及び複数の電源ラインVDDのうちから選択される1つが配置されうる。複数の接地ラインVSSと複数の電源ラインVDDは、それぞれ第1水平方向(X方向)に沿って延び、第2水平方向(Y方向)に沿って互いに離隔され、交互に配置されうる。これにより、複数の接地ラインVSSと複数の電源ラインVDDは、それぞれロジックセルLCの第2水平方向(Y)に沿うセルバウンダリCBDとオーバーラップされるように配置されうる。
【0022】
図2は、本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子100を説明するための平面レイアウトダイアグラムである。図3Aは、図2のX1-X1’線断面図である。図3Bは、図2のY1-Y1’線断面図である。図3Cは、図2のY2-Y2’線断面図である。図3Dは、図2のY3-Y3’線断面図である。図2図3Aないし図3Dを参照して、ナノワイヤまたは、ナノシート形状の活性領域と、前記活性領域を取り囲むゲートを含むゲートオールアラウンド(gate-all-around)構造を有する電界効果トランジスタを含む集積回路素子100について説明する。
【0023】
集積回路素子100は、図1に例示した複数のロジックセルLの一部を構成しうる。
【0024】
図2図3Aないし図3Dを参照すれば、集積回路素子100は、複数のフィン型活性領域F1を含みうる。複数のフィン型活性領域F1は、第1水平方向(X方向)に長く延び、互いに平行に延びうる。複数のフィン型活性領域F1は、SiまたはGeのような半導体、またはSiGe、SiC、GaAs、InAs、InGaAs、またはInPのような化合物半導体を含みうる。本明細書で使用される用語「SiGe」、「SiC」、「GaAs」、「InAs」、「InGaAs」及び「InP」は、それぞれの用語に含まれた元素からなる材料を意味するものであって、化学量論的関係を示す化学式ではない。
【0025】
複数のフィン型活性領域F1上に複数のゲートライン160が配置されうる。複数のゲートライン160は、それぞれ第1水平方向(X方向)と交差する第2水平方向(Y方向)に長く延びうる。複数のフィン型活性領域F1と複数のゲートライン160とが交差する領域で複数のフィン型活性領域F1それぞれの上部に複数のナノシートスタックNSSが配置されうる。複数のナノシートスタックNSSは、それぞれフィン型活性領域F1の上面から垂直方向(Z方向)に離隔された位置においてフィン型活性領域F1の上面と対面する少なくとも1枚のナノシートを含みうる。本明細書で使用される用語「ナノシート」は、電流が流れる方向と実質的に垂直な断面を有する導電性構造体を意味する。前記ナノシートは、ナノワイヤを含むと理解されねばならない。
【0026】
図3A及び図3Cに例示されたように、複数のナノシートスタックNSSは、それぞれフィン型活性領域F1上で互いに垂直方向(Z方向)にオーバーラップされている第1ナノシートN1、第2ナノシートN2、及び第3ナノシートN3を含みうる。第1ナノシートN1、第2ナノシートN2、及び第3ナノシートN3は、フィン型活性領域F1の上面からの垂直距離(Z方向距離)が互いに異なりうる。複数のゲートライン160は、それぞれ垂直方向(Z方向)にオーバーラップされているナノシートスタックNSSに含まれた第1ナノシートN1、第2ナノシートN2、及び第3ナノシートN3を取り囲みうる。
【0027】
図2には、ナノシートスタックNSSの平面形状がほぼ方形の場合を例示したが、それに限定されるものではない。ナノシートスタックNSSは、フィン型活性領域F1及びゲートライン160それぞれの平面形状によって多様な平面形状を有しうる。本例では、1つのフィン型活性領域F1上に複数のナノシートスタックNSS及び複数のゲートライン160が配置され、1つのフィン型活性領域F1の上で複数のナノシートスタックNSSが第1水平方向(X方向)に沿って一列に配置されている構成を例示した。しかし、1つのフィン型活性領域F1上に配置されるナノシートスタックNSS及びゲートライン160それぞれの個数は、特に制限されない。
【0028】
ナノシートスタックNSSに含まれた第1ナノシートN1、第2ナノシートN2、及び第3ナノシートN3は、それぞれチャネル領域として機能しうる。
【0029】
例示的な実施例において、第1ナノシートN1、第2ナノシートN2、及び第3ナノシートN3は、垂直方向(Z方向)に沿って実質的に同じ厚さを有しうる。他の例示的な実施例において、第1ナノシートN1、第2ナノシートN2、及び第3ナノシートN3のうち少なくとも一部は、垂直方向(Z方向)に沿って互いに異なる厚さを有しうる。例示的な実施例において、ナノシートスタックNSSに含まれた第1ナノシートN1、第2ナノシートN2、及び第3ナノシートN3は、それぞれSi層、SiGe層、またはそれらの組み合わせからなりうる。
【0030】
図3Aに例示されたように、1個のナノシートスタックNSSに含まれた第1ナノシートN1、第2ナノシートN2、及び第3ナノシートN3は、第1水平方向(X方向)に互いに同一または類似した大きさを有しうる。他の例示的な実施例において、図3Aに例示されたところと異なり、1個のナノシートスタックNSSに含まれた第1ナノシートN1、第2ナノシートN2、及び第3ナノシートN3のうち少なくとも一部は、第1水平方向(X方向)に互いに異なる大きさを有しうる。本例において、複数のナノシートスタックNSSがそれぞれ3枚のナノシートからなる場合を例示したが、本発明の技術的思想は、例示したところに限定されない。例えば、ナノシートスタックNSSは、少なくとも1枚のナノシートを含み、ナノシートスタックNSSを構成するナノシートの数は、特に制限されない。
【0031】
図3A及び図3Cに例示されたように、複数のゲートライン160は、それぞれメインゲート部分160Mと複数のサブゲート部分160Sを含みうる。メインゲート部分160Mは、ナノシートスタックNSSの上面を覆って第2水平方向(Y方向)に長く延びうる。複数のサブゲート部分160Sは、メインゲート部分160Mに一体に連結され、第1ナノシートN1、第2ナノシートN2、及び第3ナノシートN3それぞれの間、及び第1ナノシートN1とフィン型活性領域F1との間にそれぞれ1つずつ配置されうる。垂直方向(Z方向)において、複数のサブゲート部分160Sそれぞれの厚さは、メインゲート部分160Mの厚さよりも薄いとしうる。
【0032】
複数のゲートライン160は、それぞれ金属、金属窒化物、金属炭化物、またはそれらの組み合わせからなりうる。前記金属は、Ti、W、Ru、Nb、Mo、Hf、Ni、Co、Pt、Yb、Tb、Dy、Er、及びPdのうちから選択されうる。前記金属窒化物は、TiN及びTaNのうちから選択されうる。前記金属炭化物は、TiAlCとしうる。しかし、複数のゲートライン160を構成する物質が前記例示したところに限定されるものではない。
【0033】
ナノシートスタックNSSとゲートライン160との間には、ゲート誘電膜152が介在されうる。例示的な実施例において、ゲート誘電膜152は、インターフェース誘電膜と高誘電膜との積層構造からなりうる。前記インターフェース誘電膜は、誘電率が約9以下であるオイル低誘電物質膜、例えば、シリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜、またはそれらの組み合わせからなりうる。
【0034】
例示的な実施例において、前記インターフェース誘電膜は省略されうる。前記高誘電膜は、シリコン酸化膜よりも誘電率の大きい物質からなりうる。例えば、前記高誘電膜は、約10~25の誘電率を有しうる。前記高誘電膜は、ハフニウム酸化物からなりうるが、それに限定されるものではない。
【0035】
図3A及び図3Cに例示されたように、集積回路素子は、複数のフィン型活性領域F1それぞれの上面を覆うエッチング停止層ESLを含みうる。エッチング停止層ESLは、複数のフィン型活性領域F1それぞれの上面と複数のゲートライン160との間に介在され、複数のフィン型活性領域F1それぞれの上面に接しうる。
【0036】
例示的な実施例において、エッチング停止層ESLは、絶縁膜からなりうる。例えば、エッチング停止層ESLは、シリコン窒化物(SiN)、シリコン酸窒化物(SiON)、シリコン炭窒化物(SiCN)、シリコン酸炭化物(SiOC)、シリコン酸炭窒化物(SiOCN)、及びそれらの組み合わせから選択される少なくとも1つからなりうるが、それらに限定されるものではない。
【0037】
複数のフィン型活性領域F1上においてエッチング停止層ESL上には、複数のソース/ドレイン領域130が配置されうる。複数のソース/ドレイン領域130のうち少なくとも1つのソース/ドレイン領域130は、エッチング停止層ESLに接する底面を有しうる。複数のソース/ドレイン領域130は、それぞれ複数のゲートライン160のうちから選択される少なくとも1本のゲートライン160に隣接した位置に配置されうる。複数のソース/ドレイン領域130は、それぞれ隣接したナノシートスタックNSSに含まれた第1ナノシートN1、第2ナノシートN2、及び第3ナノシートN3に対面する表面を有しうる。複数のソース/ドレイン領域130は、それぞれ隣接したナノシートスタックNSSに含まれた第1ナノシートN1、第2ナノシートN2、及び第3ナノシートN3に接しうる。
【0038】
複数のソース/ドレイン領域130は、それぞれエピタキシャル成長した半導体層からなりうる。例示的な実施例において、複数のソース/ドレイン領域130は、それぞれエピタキシャル成長したSi層、エピタキシャル成長したSiC層、エピタキシャル成長した複数のSiGe層を含むエンベデッドSiGe構造などからなりうる。例えば、複数のソース/ドレイン領域130がNMOSトランジスタを構成する場合、複数のソース/ドレイン領域130は、n型ドープ剤でドーピングされたSi層、またはn型ドープ剤でドーピングされたSiC層からなりうる。例えば、複数のソース/ドレイン領域130がPMOSトランジスタを構成する場合、複数のソース/ドレイン領域130は、P型ドープ剤でドーピングされたSiGe層からなりうる。前記n型ドープ剤は、P(phosphorus)、As(arsenic)、及びSb(antimony)のうちから選択されうる。前記p型ドープ剤は、B(boron)及びGa(gallium)のうちから選択されうる。
【0039】
図3B図3C、及び図3Dに例示されたように、複数のフィン型活性領域F1それぞれの間の空間には、複数のフィン型活性領域F1それぞれの側壁を覆う素子分離膜112が配置されうる。例示的な実施例において、素子分離膜112は、シリコン酸化膜からなりうるが、それに限定されるものではない。
【0040】
図3A及び図3Cに例示されたように、ゲート誘電膜152及びゲートライン160それぞれの上面は、キャッピング絶縁パターン168で覆われうる。キャッピング絶縁パターン168は、シリコン窒化膜からなりうる。
【0041】
ゲートライン160及びキャッピング絶縁パターン168それぞれの両側壁は、外側絶縁スペーサ118で覆われうる。外側絶縁スペーサ118は、複数のナノシートスタックNSSの上面上でメインゲート部分160Mの両側壁を覆うことができる。外側絶縁スペーサ118は、ゲート誘電膜152を挟んでゲートライン160と離隔されうる。
【0042】
図3B及び図3Dに例示されたように、素子分離膜112の上面上には、複数のリセス側絶縁スペーサ119が配置されうる。複数のリセス側絶縁スペーサ119のうち少なくとも一部は、ソース/ドレイン領域130の側壁を覆うことができる。例示的な実施例において、複数のリセス側絶縁スペーサ119は、それぞれそれに隣接した外側絶縁スペーサ118と一体に連結されうる。
【0043】
複数の外側絶縁スペーサ118及び複数のリセス側絶縁スペーサ119は、それぞれシリコン窒化物、シリコン酸化物、SiCN、SiBN、SiON、SiOCN、SiBCN、SiOC、またはそれらの組み合わせからなりうる。本明細書で使用される用語「SiCN」、「SiBN」、「SiON」、「SiOCN」、「SiBCN」及び「SiOC」は、それぞれの用語に含まれた元素からなる材料を意味するものであって、化学量論的関係を示す化学式ではない。
【0044】
複数のソース/ドレイン領域130それぞれの上面には、金属シリサイド膜172が形成されうる。金属シリサイド膜172は、Ti、W、Ru、Nb、Mo、Hf、Ni、Co、Pt、Yb、Tb、Dy、Er、またはPdからなる金属を含みうる。例えば、金属シリサイド膜172は、チタンシリサイドからなりうるが、それに限定されるものではない。
【0045】
複数のソース/ドレイン領域130及び素子分離膜112は、絶縁ライナー142で覆われうる。絶縁ライナー142は、複数の外側絶縁スペーサ118及び複数のリセス側絶縁スペーサ119を覆うことができる。例示的な実施例において、絶縁ライナー142は、省略可能である。絶縁ライナー142上には、ゲート間絶縁膜144が配置されうる。絶縁ライナー142が省略された場合、ゲート間絶縁膜144は、複数のソース/ドレイン領域130に接しうる。例示的な実施例において、絶縁ライナー142は、シリコン窒化物、SiCN、SiBN、SiON、SiOCN、SiBCN、またはそれらの組み合わせからなりうるが、それらに限定されるものではない。ゲート間絶縁膜144は、シリコン酸化膜からなりうるが、それに限定されるものではない。
【0046】
複数のゲートライン160に含まれた複数のサブゲート部分160Sそれぞれの両側壁は、ゲート誘電膜152を挟んでソース/ドレイン領域130から離隔されうる。ゲート誘電膜152は、ゲートライン160に含まれたサブゲート部分160Sと第1ナノシートN1、第2ナノシートN2、及び第3ナノシートN3それぞれとの間、及びゲートライン160に含まれたサブゲート部分160Sとソース/ドレイン領域130との間に介在されうる。
【0047】
複数のナノシートスタックNSSは、複数のフィン型活性領域F1と複数のゲートライン160とが交差する領域で複数のフィン型活性領域F1上に配置され、フィン型活性領域F1から離隔された位置でフィン型活性領域F1の上面と対面しうる。複数のフィン型活性領域F1と複数のゲートライン160とが交差する部分に複数のナノシートトランジスタが形成されうる。
【0048】
図2図3A、及び図3Bに例示されたように、フィン型活性領域F1上に複数のフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAが配置されうる。複数のフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAは、それぞれ複数のソース/ドレイン領域130のうちから選択される一部のソース/ドレイン領域130に電気的に連結されるように構成されうる。複数のフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAは、それぞれソース/ドレイン領域130を挟んでフィン型活性領域F1から垂直方向(Z方向)に離隔された位置に配置されうる。
【0049】
複数のフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAは、それぞれゲート間絶縁膜144及び絶縁ライナー142を垂直方向(Z方向)に貫通して金属シリサイド膜172に接しうる。複数のフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAは、それぞれ金属シリサイド膜172を介して複数のソース/ドレイン領域130のうちから選択される一部のソース/ドレイン領域130に電気的に連結されるように構成されうる。図3Aに例示されたように、複数のフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAは、それぞれ外側絶縁スペーサ118を挟んでゲートライン160のメインゲート部分160Mから第1水平方向(X方向)に離隔されうる。
【0050】
図3A及び図3Bに例示されたように、複数のフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAは、それぞれ導電性バリアパターン174及びコンタクトプラグ176を含みうる。導電性バリアパターン174は、コンタクトプラグ176の底面及び側壁を取り囲み、コンタクトプラグ176の底面及び側壁に接しうる。複数のフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAは、それぞれゲート間絶縁膜144及び絶縁ライナー142を貫通して垂直方向(Z方向)に長く延びうる。導電性バリアパターン174は、金属シリサイド膜172とコンタクトプラグ176との間に介在されうる。導電性バリアパターン174は、金属シリサイド膜172に接する表面と、コンタクトプラグ176に接する表面を有しうる。例示的な実施例において、導電性バリアパターン174は、金属または金属窒化物からなりうる。例えば、導電性バリアパターン174は、Ti、Ta、W、TiN、TaN、WN、WCN、TiSiN、TaSiN、WSiN、またはそれらの組み合わせからなりうるが、それらに限定されるものではない。コンタクトプラグ176は、モリブデン(Mo)、銅(Cu)、タングステン(W)、コバルト(Co)、ルテニウム(Ru)、マンガン(Mn)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、アルミニウム(Al)、それらの組み合わせ、またはそれらの合金からなりうるが、それらに限定されるものではない。
【0051】
複数のソース/ドレイン領域130を挟んでフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAが配置されたフロントサイド側の反対側であるバックサイド側には、複数のバックサイドソース/ドレインコンタクトDBCが配置されうる。複数のバックサイドソース/ドレインコンタクトDBCは、それぞれ複数のソース/ドレイン領域130のうちから選択されてフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAが連結されない他の一部のソース/ドレイン領域130に電気的に連結されるように構成されうる。
【0052】
複数のバックサイドソース/ドレインコンタクトDBCは、それぞれ複数のフィン型活性領域F1のうちから選択された1つのフィン型活性領域F1を垂直方向(Z方向)に貫通しうる。複数のソース/ドレイン領域130において、フロントサイドソース/ドレインコンタクトCAが連結されたソース/ドレイン領域130とバックサイドソース/ドレインコンタクトDBCとが連結されたソース/ドレイン領域130は、水平方向、例えば、第1水平方向(X方向)または第2水平方向(Y方向)に離隔されうる。
【0053】
複数のバックサイドソース/ドレインコンタクトDBCは、それぞれバックサイドソース/ドレインコンタクトDBCが垂直方向(Z方向)に貫通するフィン型活性領域F1とそれに隣接した素子分離膜112それぞれに対面する側壁を有しうる。
【0054】
図3Aに例示されたように、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBCが垂直方向(Z方向)に貫通するフィン型活性領域F1は、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBCを挟んで第1水平方向(X方向)に互いに離隔された第1フィン部分F1A及び第2フィン部分F1Bを含みうる。第1フィン部分F1A及び第2フィン部分F1Bは、第1水平方向(X方向)の一直線に沿って長く延びうる。バックサイドソース/ドレインコンタクトDBCは、第1フィン部分F1Aと第2フィン部分F1Bとの間にあるコンタクト空間DBHを満たしうる。バックサイドソース/ドレインコンタクトDBCが連結されたソース/ドレイン領域130は、フィン型活性領域F1上でコンタクト空間DBHと垂直方向(Z方向)にオーバーラップされる位置に配置されうる。図3Aに例示されたように、複数のゲートライン160は、第1フィン部分F1A上に配置されたゲートライン160と、第2フィン部分F1B上に配置されたゲートライン160と、を含みうる。
複数のフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAは、それぞれ第1フィン部分F1Aまたは、第2フィン部分F1B上に配置されたソース/ドレイン領域130に連結されるように構成されうる。
【0055】
エッチング停止層ESLは、第1フィン部分F1A及び第2フィン部分F1Bそれぞれの上面に接しうる。エッチング停止層ESLは、第1フィン部分F1Aとゲートライン160との間に介在された部分と、第2フィン部分F1Bとゲートライン160との間に介在された部分を含みうる。複数のゲートライン160は、それぞれエッチング停止層ESLを挟んでフィン型活性領域F1から垂直方向(Z方向)に離隔されうる。図3Aに例示されたように、複数のゲートライン160は、それぞれエッチング停止層ESLを挟んで第1フィン部分F1Aまたは第2フィン部分F1Bから垂直方向(Z方向)に離隔されうる。複数のナノシートスタックNSSは、エッチング停止層ESLを挟んで第1フィン部分F1A上に配置されたナノシートスタックNSSと、エッチング停止層ESLを挟んで第2フィン部分F1B上に配置されたナノシートスタックNSSと、を含みうる。
【0056】
図3B及び図3Dに例示されたように、素子分離膜112は、第1フィン部分F1A及び第2フィン部分F1Bそれぞれの第2水平方向(Y方向)における両側壁を覆い、第2水平方向(Y方向)にコンタクト空間DBHの幅を限定することができる。バックサイドソース/ドレインコンタクトDBCは、垂直方向(Z方向)に沿ってソース/ドレイン領域130及びフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAから遠くなるほど、第1水平方向(X方向)及び第2水平方向(Y方向)における幅が徐々に大きくなる。
【0057】
図3A及び図3Bに例示されたように、フロントサイドソース/ドレインコンタクトCAは、垂直方向(Z方向)に沿ってソース/ドレイン領域130及びバックサイドソース/ドレインコンタクトDBCから遠くなるほど、第1水平方向(X方向)及び第2水平方向(Y方向)における幅が徐々に大きくなる。
【0058】
図3A及び図3Bに例示されたように、複数のソース/ドレイン領域130のうちフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAが連結されたソース/ドレイン領域130の底面は、エッチング停止層ESLに接しうる。フロントサイドソース/ドレインコンタクトCAが連結されたソース/ドレイン領域130は、エッチング停止層ESLを挟んでフィン型活性領域F1から垂直方向(Z方向)に離隔されうる。他の例示的な実施例において、図3A及び図3Bに例示されたところと異なり、フロントサイドソース/ドレインコンタクトCAが連結されたソース/ドレイン領域130は、エッチング停止層ESLを垂直方向(Z方向)に貫通してフィン型活性領域F1に接してもよい。
【0059】
図3Aに例示されたように、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBCが連結されたソース/ドレイン領域130は、エッチング停止層ESLに接する表面を有しうる。
他の例示的な実施例において、図3Aに例示されたところと異なり、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBCが連結されたソース/ドレイン領域130は、エッチング停止層ESLに接しない場合もある。
【0060】
バックサイドソース/ドレインコンタクトDBCとソース/ドレイン領域130との間には、金属シリサイド膜192が介在されうる。金属シリサイド膜192に係わるさらに詳細な構成は、金属シリサイド膜172に係わって上述した説明とほぼ同一である。
【0061】
バックサイドソース/ドレインコンタクトDBCは、ソース/ドレイン領域130上に順次に積層された導電性バリアパターン194及びコンタクトプラグ196を含みうる。導電性バリアパターン194は、金属シリサイド膜192とコンタクトプラグ196との間に介在されうる。導電性バリアパターン194は、金属シリサイド膜192に接する表面と、コンタクトプラグ196に接する表面と、を有しうる。導電性バリアパターン194及びコンタクトプラグ196に係わるさらに詳細な構成は、導電性バリアパターン174及びコンタクトプラグ176に係わって上述した説明とほぼ同一である。バックサイドソース/ドレインコンタクトDBCは、コンタクト空間DBHからソース/ドレイン領域130と垂直方向(Z方向)にオーバーラップされる位置に配置され、コンタクト空間DBHで垂直方向(Z方向)に長く延びうる。
【0062】
図3B及び図3Dに例示されたように、複数のバックサイドソース/ドレインコンタクトDBCそれぞれにおいてソース/ドレイン領域130から最も遠い端部表面と、素子分離膜112のうちソース/ドレイン領域130から最も遠い端部表面と、複数のフィン型活性領域F1それぞれのソース/ドレイン領域130から最も遠い端部表面は、同一平面上で延びうる。
【0063】
図3A図3B、及び図3Dに例示されたように、複数のバックサイドソース/ドレインコンタクトDBCそれぞれの側壁は、絶縁スペーサ190によって取り囲まれうる。絶縁スペーサ190は、コンタクト空間DBHで垂直方向(Z方向)に沿って長く延びうる。バックサイドソース/ドレインコンタクトDBCは、絶縁スペーサ190を挟んで第1フィン部分F1A及び第2フィン部分F1Bそれぞれから第1水平方向(X方向)に離隔されうる。図3B及び図3Dに例示されたように、絶縁スペーサ190は、素子分離膜112に接しうる。絶縁スペーサ190は、シリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜、シリコン窒化膜、またはそれらの組み合わせからなりうるが、それらに限定されるものではない。他の例示的な実施例において、絶縁スペーサ190のうち、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBCと素子分離膜112との間に介在された部分は、省略可能であり、その場合、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBCは、素子分離膜112と直接接することができる。
【0064】
図3Aに例示されたように、エッチング停止層ESLは、第1水平方向(X方向)において絶縁スペーサ190を挟んでバックサイドソース/ドレインコンタクトDBCの側壁に対面する部分を含みうる。他の例示的な実施例において、エッチング停止層ESLとバックサイドソース/ドレインコンタクトDBCの側壁との間に絶縁スペーサ190が介在されないこともあり、その場合、エッチング停止層ESLは、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBCの側壁に接しうる。
【0065】
複数のバックサイドソース/ドレインコンタクトDBCそれぞれにおいてソース/ドレイン領域130から最も遠い端部表面と、素子分離膜112のうちソース/ドレイン領域130から最も遠い端部表面と、複数のフィン型活性領域F1それぞれのソース/ドレイン領域130から最も遠い端部表面との上にバックサイド絶縁膜109が配置されうる。本明細書において、複数のバックサイドソース/ドレインコンタクトDBCそれぞれにおいてソース/ドレイン領域130から最も遠い端部表面は、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBCの底面と称され、素子分離膜112のうちソース/ドレイン領域130から最も遠い端部表面は、素子分離膜112の底面と称され、複数のフィン型活性領域F1それぞれのソース/ドレイン領域130から最も遠い端部表面は、複数のフィン型活性領域F1それぞれの底面と称されうる。複数のバックサイドソース/ドレインコンタクトDBCそれぞれの底面、素子分離膜112の底面、及び複数のフィン型活性領域F1それぞれの底面は、バックサイド絶縁膜109に接しうる。バックサイド絶縁膜109は、フィン型活性領域F1の第1フィン部分F1A及び第2フィン部分F1Bを挟んでエッチング停止層ESLから垂直方向(Z方向)に離隔されうる。
【0066】
例示的な実施例において、バックサイド絶縁膜109は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン炭化膜、低誘電膜、またはそれらの組み合わせからなりうる。前記低誘電膜は、フッ素ドーピングされたシリコン酸化物(fluorine-doped silicon oxide)、有機シリケートガラス(organosilicate glass)、炭素ドーピングされた酸化物(carbon-doped oxide)、多孔性シリコン酸化物(porous silicon oxide)、多孔性有機シリケートガラス(porousorganosilicate glass)、スピンオン有機ポリマー誘電体(spin-on organic polymeric dielectric)、スピンオンシリコン基盤の誘電体(spin-on silicon based polymeric dielectric)、またはそれらの組み合わせからなりうるが、前記例示したところによって限定されるものではない。
【0067】
図3A図3B、及び図3Dに例示されたように、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBCのうちソース/ドレイン領域130から最も遠い端部には、バックサイドパワーレールBPWが連結されうる。バックサイドパワーレールBPWは、バックサイド絶縁膜109を垂直方向(Z方向)に貫通してバックサイドソース/ドレインコンタクトDBCの前記端部に接しうる。例示的な実施例において、バックサイドパワーレールBPWは、金属配線層と、前記金属配線層を取り囲む導電性バリア層と、を含みうる。バックサイドパワーレールBPWを構成する前記金属配線層は、Ru、Co、W、またはそれらの組み合わせからなりうる。バックサイドパワーレールBPWを構成する前記導電性バリア層は、Ti、TiN、Ta、TaN、またはそれらの組み合わせからなりうる。
【0068】
図3Aないし図3Dに例示されたように、複数のフロントサイドソース/ドレインコンタクトCA、複数のキャッピング絶縁パターン168、及びゲート間絶縁膜144それぞれの上面は、上部絶縁構造物180で覆われうる。上部絶縁構造物180は、複数のフロントサイドソース/ドレインコンタクトCA、複数のキャッピング絶縁パターン168、及びゲート間絶縁膜144それぞれの上に順次に積層されたエッチング停止膜182及び上部絶縁膜184を含みうる。エッチング停止膜182は、シリコン炭化物(SiC)、SiN、窒素ドーピングされたシリコン炭化物(SiC:N)、SiOC、AlN、AlON、AlO、AlOC、またはそれらの組み合わせからなりうる。上部絶縁膜184は、酸化膜、窒化膜、約2.2~2.4の超低誘電率(ultra low dielectric constant K)を有するULK(ultralow-k)膜、またはそれらの組み合わせからなりうる。例えば、上部絶縁膜184は、TEOS(tetraethylorthosilicate)膜、HDP(high density plasma)酸化膜、BPSG(boro-phospho-silicate glass)膜、FCVD(flowable chemical vapor deposition)酸化膜、SiON膜、SiN膜、SiOC膜、SiCOH膜、またはそれらの組み合わせからなりうるが、それらに限定されるものではない。
【0069】
図3A及び図3Bに例示されたように、複数のフロントサイドソース/ドレインコンタクトCA上に複数のソース/ドレインビアコンタクトVAが配置されうる。複数のソース/ドレインビアコンタクトVAは、それぞれ上部絶縁構造物180を貫通してフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAに接しうる。複数のソース/ドレイン領域130のうち、フロントサイドソース/ドレインコンタクトCAに連結されたソース/ドレイン領域130は、金属シリサイド膜172及びフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAを介してソース/ドレインビアコンタクトVAに電気的に連結されるように構成されうる。複数のソース/ドレインビアコンタクトVAそれぞれの底面は、フロントサイドソース/ドレインコンタクトCAの上面に接しうる。複数のソース/ドレインビアコンタクトVAは、それぞれモリブデン(Mo)またはタングステン(W)からなりうるが、それらに限定されるものではない。
【0070】
図2及び図3Cに例示されたように、ゲートライン160上にゲートコンタクトCBが配置されうる。ゲートコンタクトCBは、上部絶縁構造物180及びキャッピング絶縁パターン168を垂直方向(Z方向)に貫通してゲートライン160に連結されるように構成されうる。ゲートコンタクトCBの底面は、ゲートライン160の上面に接しうる。ゲートコンタクトCBは、モリブデン(Mo)、銅(Cu)、タングステン(W)、コバルト(Co)、ルテニウム(Ru)、マンガン(Mn)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、アルミニウム(Al)、それらの組み合わせ、またはそれらの合金からなるコンタクトプラグを含みうるが、前記コンタクトプラグの構成物質が前記例示したところに限定されるものではない。例示的な実施例において、ゲートコンタクトCBは、前記コンタクトプラグの一部を取り囲む導電性バリアパターンをさらに含みうる。ゲートコンタクトCBに含まれる前記導電性バリアパターンは、金属または金属窒化物からなりうる。例えば、前記導電性バリアパターンは、Ti、Ta、W、TiN、TaN、WN、WCN、TiSiN、TaSiN、WSiN、またはそれらの組み合わせからなりうるが、それらに限定されるものではない。
【0071】
上部絶縁構造物180の上面は、層間絶縁膜186で覆われうる。層間絶縁膜186の構成物質は、上部絶縁膜184の構成物質に係わって上述した説明とほぼ同一である。
【0072】
複数の上部配線層M1が層間絶縁膜186を貫通するように配置されうる。複数の上部配線層M1は、それぞれ下部にある複数のソース/ドレインビアコンタクトVAのうちから選択される1つのソース/ドレインビアコンタクトVA、または複数のゲートコンタクトCB(図2参照)のうちから選択される1つのゲートコンタクトCBに連結されうる。例示的な実施例において、複数の上部配線層M1のうちソース/ドレインビアコンタクトVAを介してフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAに連結された上部配線層M1は、信号ラインSLとして用いられる。複数の上部配線層M1は、モリブデン(Mo)、銅(Cu)、タングステン(W)、コバルト(Co)、ルテニウム(Ru)、マンガン(Mn)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、アルミニウム(Al)、それらの組み合わせ、またはそれらの合金からなりうるが、それらに限定されるものではない。
【0073】
図2図3Aないし図3Dを参照して説明したように、集積回路素子100は、複数のフィン型活性領域F1上に配置された複数のソース/ドレイン領域130において一部ソース/ドレイン領域130は、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBCに連結され、複数のソース/ドレイン領域130における他の一部ソース/ドレイン領域130は、フロントサイドソース/ドレインコンタクトCAに連結されるように構成されうる。したがって、集積回路素子100で複数のバックサイドソース/ドレインコンタクトDBC及び複数のフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAそれぞれの間に十分な絶縁距離を確保して寄生キャパシタンスを抑制し、集積回路素子100のソース/ドレイン領域130に電力(power)及び/または信号を供給するための配線における抵抗を減少させうる。
【0074】
また、本発明の技術的思想による集積回路素子100の製造過程で複数のバックサイドソース/ドレインコンタクトDBCが配置されるコンタクト空間DBHを形成するためのエッチング工程を遂行するとき、素子分離膜112を利用する自己整列(セルフアライン)方式のエッチング工程を用いてコンタクト空間DBHを容易に形成することができる。したがって、集積回路素子100は、複数のバックサイドソース/ドレインコンタクトDBC及び複数のフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAを形成するとき、厳格なデザインルールを適用せずとも、それらを所望の位置に容易にアライメントする構造を有しうる。このように本発明の技術的思想による集積回路素子100は、ダウンスケーリングによって縮まった面積内でも安定かつ最適化された構造の配線構造物を提供し、集積回路素子100の集積度及び信頼性が向上しうる。
【0075】
図4A図4B、及び図4Cは、本発明の技術的思想による他の実施例による集積回路素子200を説明するための断面図である。さらに具体的に、図4Aは、図2のY1-Y1’線断面に対応する部分の断面図であり、図4Bは、図2のY2-Y2’線断面に対応する部分の断面図であり、図4Cは、図2のY3-Y3’線断面に対応する部分の断面図である。図4A図4B、及び図4Cにおいて、図2図3Aないし図3Dと同じ参照符号は、同じ部材を示し、ここで、それらに係わる重複説明は省略する。
【0076】
図4A図4B、及び図4Cを参照すれば、集積回路素子200は、図2図3Aないし図3Dを参照して説明した集積回路素子100とほぼ同じ構成を有する。但し、集積回路素子200は、素子分離膜112の代わりに、素子分離膜212を含む。
【0077】
素子分離膜212は、互いに異なる物質からなる絶縁ライナー212A及び埋込み絶縁膜212Bを含みうる。埋込み絶縁膜212Bは、絶縁ライナー212Aによって取り囲まれる底面及び側面を有しうる。
【0078】
例示的な実施例において、絶縁ライナー212A及び埋込み絶縁膜212Bは、所定のエッチング雰囲気下で互いに異なるエッチング選択比を有する物質からなりうる。例えば、絶縁ライナー212Aは、シリコン窒化膜からなり、埋込み絶縁膜212Bは、シリコン酸化膜からなりうる。
【0079】
他の例示的な実施例において、絶縁ライナー212A及び埋込み絶縁膜212Bは、互いに異なる緻密度を有する物質からなりうる。絶縁ライナー212Aの緻密度は、埋込み絶縁膜212Bの緻密度よりも大きいとしうる。例えば、絶縁ライナー212Aは、ALD(atomic layer deposition)工程によって形成されたシリコン酸化膜からなり、埋込み絶縁膜212Bは、FCVD(flowable chemical vapor deposition)工程によって形成された酸化膜からなりうる。しかし、本発明の技術的思想が、それらに限定されず、絶縁ライナー212A及び埋込み絶縁膜212Bそれぞれの構成物質に係わる多様な変形及び変更が可能である。
【0080】
複数のバックサイドソース/ドレインコンタクトDBCは、それぞれ絶縁ライナー212Aに対面する側壁を有し、絶縁ライナー212Aを挟んで埋込み絶縁膜212Bから離隔されうる。複数のフィン型活性領域F1それぞれの側壁は、絶縁ライナー212Aに接しうる。
【0081】
集積回路素子200は、絶縁ライナー212A及び埋込み絶縁膜212Bを含む素子分離膜212を含むことにより、複数のバックサイドソース/ドレインコンタクトDBCが配置されるコンタクト空間DBHを形成するためのエッチング工程を遂行するとき、素子分離膜212を用いる自己整列方式のエッチング工程がさらに容易になりうる。したがって、集積回路素子200は、複数のバックサイドソース/ドレインコンタクトDBC及び複数のフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAを形成する時、厳格なデザインルールを適用せずとも、それらを所望の位置により容易にアライメントする構造を有しうる。
【0082】
図5A及び図5Bは、本発明の技術的思想によるさらに他の実施例による集積回路素子300を説明するための断面図である。さらに具体的に、図5Aは、図2のX1-X1’線断面に対応する部分の断面図であり、図5Bは、図2のY1-Y1’線断面に対応する部分の断面図である。図5A及び図5Bにおいて、図2図3Aないし図3Dと同じ参照符号は、同一部材を示し、ここで、それらに係わる重複説明は省略する。
【0083】
図5A及び図5Bを参照すれば、集積回路素子300は、図2図3Aないし図3Dを参照して説明した集積回路素子100とほぼ同じ構成を有する。但し、集積回路素子300は、複数のフィン型活性領域F1それぞれに一体に連結されて素子分離膜112の底面に接する基板102をさらに含む。基板102は、フィン型活性領域F1の第1フィン部分F1A及び第2フィン部分F1Bそれぞれに一体に連結されうる。集積回路素子300においてバックサイド絶縁膜109は、基板102を挟んで素子分離膜112から垂直方向(Z方向)に離隔されうる。垂直方向(Z方向)から基板102の厚さ102Tは、素子分離膜112の厚さよりも小さくしうる。
【0084】
基板102は、SiまたはGeのような半導体、または、SiGe、SiC、GaAs、InAs、InGaAs、またはInPのような化合物半導体を含みうる。基板102は、導電領域、例えば、不純物がドーピングされたウェル(well)または不純物がドーピングされた構造物を含みうる。
【0085】
バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3が基板102及びフィン型活性領域F1を垂直方向(Z方向)に貫通して複数のソース/ドレイン領域130のうちフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAが連結されていないソース/ドレイン領域130に電気的に連結されるように構成されうる。バックサイドパワーレールBPW3は、バックサイド絶縁膜109を垂直方向(Z方向)に貫通してバックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3に連結されうる。バックサイドパワーレールBPW3に係わる詳細な構成は、図3A図3B、及び図3Dを参照してバックサイドパワーレールBPWについて説明したところとほぼ同一である。
【0086】
バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3は、第1フィン部分F1Aと第2フィン部分F1Bとの間にあるコンタクト空間DBH3を満たしうる。バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3が連結されたソース/ドレイン領域130は、フィン型活性領域F1上でコンタクト空間DBH3と垂直方向(Z方向)にオーバーラップされる位置に配置されうる。バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3とソース/ドレイン領域130との間には、金属シリサイド膜392が介在されうる。金属シリサイド膜392に係わるさらに詳細な構成は、図3A及び図3Bに基づいて金属シリサイド膜172に係わって上述した説明とほぼ同一である。
【0087】
バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3は、導電性バリアパターン394及びコンタクトプラグ396を含みうる。導電性バリアパターン394は、金属シリサイド膜392とコンタクトプラグ396との間に介在されうる。導電性バリアパターン394は、金属シリサイド膜392に接する表面と、コンタクトプラグ396に接する表面を有しうる。導電性バリアパターン394及びコンタクトプラグ396に係わるさらに詳細な構成は、図3A及び図3Bを参照して導電性バリアパターン174及びコンタクトプラグ176に係わって上述した説明とほぼ同一である。
【0088】
バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3は、コンタクト空間DBH3から素子分離膜112及びフィン型活性領域F1それぞれに対面し、垂直方向(Z方向)に長く延びる第1部分P31と、第1部分P31に一体に連結され、基板102を垂直方向(Z方向)に貫通する第2部分P32を含みうる。バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3の第1部分P31は、フィン型活性領域F1及び素子分離膜112それぞれに対面する側壁を有しうる。バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3の第2部分P32は、基板102に対面する側壁を有しうる。
【0089】
垂直方向(Z方向)において、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3の第1部分P31の長さは、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3の第2部分P32の長さよりも長くしうる。これは、垂直方向(Z方向)において基板102の厚さ102Tが、素子分離膜112の厚さよりも薄いことに起因する。そのように垂直方向(Z方向)において基板102が、比較的薄い厚さを有することで、集積回路素子300の製造過程で複数のバックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3が配置されるコンタクト空間DBH3を形成するためのエッチング工程を遂行するとき、基板102のエッチング量が減少してコンタクト空間DBH3の形成工程を比較的容易に遂行し、第1水平方向(X方向)においてバックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3が連結されるソース/ドレイン領域130とコンタクト空間DBH3とのアライメント精度が向上しうる。
【0090】
第2水平方向(Y方向)において、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3の第2部分P32の幅DW2は、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3の第1部分P31の幅DW1よりも大きくなる。バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3は、基板102と素子分離膜112との境界面に隣接した部分で第1部分P31と第2部分P32との間に段差部ST3を含みうる。このように第2水平方向(Y方向)においてバックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3の第2部分P32の幅DW2が比較的大きい場合にも、集積回路素子300の製造過程で複数のバックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3が配置されるコンタクト空間DBH3を形成するためのエッチング工程を遂行するとき、基板102がエッチングされた後、素子分離膜112が露出される時点からは、フィン型活性領域F1のうち、除去対象の局部領域が素子分離膜112によって自己整列される方式で選択的にエッチングされうる。したがって、コンタクト空間DBH3を形成するためのエッチング工程を遂行するとき、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3が連結されるソース/ドレイン領域130とコンタクト空間DBH3とのアライメント精度が向上しうる。
【0091】
バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3の側壁は、絶縁スペーサ390によって取り囲まれうる。絶縁スペーサ390は、コンタクト空間DBH3においてフィン型活性領域F1及び素子分離膜112に対面して垂直方向(Z方向)に沿って長く延びる部分と、基板102を垂直方向(Z方向)に貫通する部分を含みうる。図5Aに例示されたように、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3の第1部分P31は、絶縁スペーサ390を挟んで第1フィン部分F1A及び第2フィン部分F1Bそれぞれから第1水平方向(X方向)に離隔されうる。図5A及び図5Bに例示したように、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3の第2部分P32は、絶縁スペーサ390を挟んで基板102から水平方向、例えば、第1水平方向(X方向)及び第2水平方向(Y方向)に離隔されうる。
【0092】
図5Bに例示されたように、第2水平方向(Y方向)の断面視において、絶縁スペーサ390は、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3の段差部ST3の一部は、覆わないように途切れる部分を含みうる。したがって、絶縁スペーサ390のうち、基板102を覆う部分と素子分離膜112を覆う部分が段差部ST3において離隔されうる。これは、絶縁スペーサ390の形成工程において、コンタクト空間DBH3の内部表面をコンフォーマルに覆う絶縁スペーサ390を形成した後、ソース/ドレイン領域130を露出させるために、絶縁スペーサ390の一部領域をエッチバックするとき、絶縁スペーサ390において段差部ST3を覆う部分も共に除去された結果物でもある。しかし、本発明の技術的思想は、それに限定されない。例えば、図5Bに例示されたところと異なり、絶縁スペーサ390において基板102を覆う部分と素子分離膜112を覆う部分は途切れずに連続して連結されうる。絶縁スペーサ390に係わるさらに詳細な構成は、図3A図3B、及び図3Dを参照して絶縁スペーサ190について説明したところとほぼ同一である。
【0093】
他の例示的な実施例において、絶縁スペーサ390のうちバックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3と素子分離膜112との間に介在された部分は省略可能であり、その場合、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3は、素子分離膜112と直接接することができる。
【0094】
図6は、本発明の技術的思想によるさらに他の実施例による集積回路素子400を説明するための断面図である。図6には、図2のY1-Y1’線断面に対応する部分の断面構成が例示されている。図6において、図2ないし図5Bと同じ参照符号は、同一部材を示し、ここで、それらに係わる重複説明は省略する。
【0095】
図6を参照すれば、集積回路素子400は、図5A及び図5Bを参照して説明した集積回路素子300とほぼ同じ構成を有する。但し、集積回路素子400は、素子分離膜112の代わりに素子分離膜212を含む。素子分離膜212に係わる詳細な構成は、図4A図4B、及び図4Cを参照して説明した通りである。
【0096】
図7は、本発明の技術的思想によるさらに他の実施例による集積回路素子500を説明するための断面図である。図7には、図2のY1-Y1’線断面に対応する部分の断面構成が例示されている。図7において、図2ないし図5Bと同じ参照符号は、同一部材を示し、ここで、それらに係わる重複説明は省略する。
【0097】
図7を参照すれば、集積回路素子500は、図5A及び図5Bを参照して説明した集積回路素子300とほぼ同じ構成を有する。但し、集積回路素子500は、複数のフィン型活性領域F1それぞれに一体に連結された基板502と、複数のフィン型活性領域F1それぞれの側壁を覆う素子分離膜512を含む。基板502及び素子分離膜512は、図5A及び図5Bを参照して説明した基板102及び素子分離膜112について説明したところとほぼ同じ構成を有しうる。但し、垂直方向(Z方向)において基板502の厚さ502Tは、素子分離膜512の厚さよりも厚いとしうる。
【0098】
バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC5が基板502及びフィン型活性領域F1を垂直方向(Z方向)に貫通して複数のソース/ドレイン領域130のうちフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAが連結されていないソース/ドレイン領域130に電気的に連結されるように構成されうる。バックサイドパワーレールBPW3は、バックサイド絶縁膜109を垂直方向(Z方向)に貫通してバックサイドソース/ドレインコンタクトDBC5に連結されうる。バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC5とソース/ドレイン領域130との間には、金属シリサイド膜592が介在されうる。金属シリサイド膜592に係わるさらに詳細な構成は、図3A及び図3Bを参照して金属シリサイド膜172に係わって上述した説明とほぼ同一である。
【0099】
バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC5は、導電性バリアパターン594及びコンタクトプラグ596を含みうる。導電性バリアパターン594及びコンタクトプラグ596に係わるさらに詳細な構成は、図3A及び図3Bを参照して導電性バリアパターン174及びコンタクトプラグ176に係わって上述した説明とほぼ同一である。
【0100】
バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC5の側壁は、絶縁スペーサ590に取り囲まれうる。絶縁スペーサ590は、コンタクト空間DBH5において素子分離膜512に接し、垂直方向(Z方向)に沿って長く延びる部分と、基板502を垂直方向(Z方向)に貫通して基板502に接する部分を含みうる。バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC5は、絶縁スペーサ590を挟んで基板502から離隔されうる。絶縁スペーサ590に係わるさらに詳細な構成は、図3A図3B、及び図3Dを参照して絶縁スペーサ190について説明したところとほぼ同一である。
【0101】
バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC5は、コンタクト空間DBH5において素子分離膜512及びフィン型活性領域F1それぞれに対面し、垂直方向(Z方向)に長く延びる第1部分P51と、第1部分P51に一体に連結され、基板502を垂直方向(Z方向)に貫通する第2部分P52を含みうる。バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC5の第1部分P51は、フィン型活性領域F1及び素子分離膜112それぞれに対面する側壁を有しうる。バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC5の第2部分P52は、基板102に対面する側壁を有しうる。
【0102】
垂直方向(Z方向)において、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC5の第1部分P51の長さは、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC5の第2部分P52の長さよりも短いとしうる。しかし、本発明の技術的思想は、それに限定されない。垂直方向(Z方向)において、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC5の第1部分P51の長さは、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC5の第2部分P52の長さと同一であるか、類似するかであってもよい。
【0103】
第2水平方向(Y方向)において、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC5の第2部分P52の幅は、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC5の第1部分P51の幅よりも大きくしうる。バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC5は、基板502と素子分離膜512との境界面に隣接した部分で第1部分P51と第2部分P52との間に段差部ST5を含みうる。そのように第2水平方向(Y方向)においてバックサイドソース/ドレインコンタクトDBC5の第2部分P52の幅が比較的大きい場合にも、集積回路素子500の製造過程で複数のバックサイドソース/ドレインコンタクトDBC5が配置されるコンタクト空間DBH5を形成するためのエッチング工程を遂行するとき、基板502がエッチングされた後、素子分離膜512が露出される時点からは、フィン型活性領域F1のうち、除去対象の局部領域が素子分離膜512によって自己整列される方式で選択的にエッチングされうる。したがって、コンタクト空間DBH5を形成するためのエッチング工程を遂行するとき、バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC5が連結されるソース/ドレイン領域130とコンタクト空間DBH5とのアライメント精度が向上しうる。
【0104】
図8図9、及び図10は、それぞれ本発明の技術的思想によるさらに他の実施例による集積回路素子600、700、800を説明するための平面レイアウトダイアグラムである。図8図9、及び図10において、図2と同じ参照符号は、同一部材を示し、ここで、それらに係わる重複説明は省略する。
【0105】
図8図9、及び図10を参照すれば、集積回路素子600、700、800は、図2図3Aないし図3Dを参照して説明した集積回路素子100とほぼ同じ構成を有しうる。但し、集積回路素子600、700、800において複数のフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAの平面形状及び位置と複数のバックサイドソース/ドレインコンタクトDBCの位置は、図8図9、及び図10に例示したところのように多様に選択されうる。
【0106】
以上、図2ないし図10を参照して、本発明の技術的思想による集積回路素子の例示的な構成を説明したが、本発明の技術的思想は、本明細書に例示されたところに限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で多様な変形及び変更が可能である。
【0107】
次いで、本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を詳細に説明する。
【0108】
図11Aないし図21Bは、本発明の技術的思想による実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって図示した断面図である。さらに具体的に、図11A図12A,…,及び図21Aは、図2のX1-X1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。図11B図12B,…,及び図21Bは、図2のY1-Y1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。図11C図12C,…,及び図16Cは、図2のY2-Y2’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。図11Aないし図21Bを参照して、図2図3Aないし図3Dを参照して説明した集積回路素子100の製造方法を説明する。図11Aないし図21Bにおいて、図2図3Aないし図3Dと同じ参照符号は、同一部材を示し、ここでは、それらに係わる詳細な説明を省略する。
【0109】
図11A図11B、及び図11Cを参照すれば、バックサイド面102B及びフロントサイド面102Fを有する基板102を準備し、基板102のフロントサイド面102F上に犠牲層PLを形成し、犠牲層PL上に複数の犠牲半導体層104と複数のナノシート半導体層NSを一層ずつ交互に積層することができる。
【0110】
複数の犠牲半導体層104及び複数のナノシート半導体層NSは、エッチング選択比が互いに異なる半導体材料からなりうる。例示的な実施例において、複数のナノシート半導体層NSは、Si層からなり、複数の犠牲半導体層104は、SiGe層からなりうる。例示的な実施例において、複数の犠牲半導体層104内でGe含量は、一定としうる。
【0111】
複数の犠牲半導体層104を構成するSiGe層は、約5原子%~50原子%、例えば、約10原子%~40原子%の範囲内で選択される一定の含量を有しうる。複数の犠牲半導体層104を構成するSiGe層内でのGe含量は、必要によって多様に選択されうる。
【0112】
犠牲層PLは、複数の犠牲半導体層104と類似して、SiGe層からなりうる。但し、犠牲層PLを構成するSiGe層でのGe含量は、複数の犠牲半導体層104を構成するSiGe層でのGe含量よりも多いとしうる。例示的な実施例において、犠牲層PLは、約60原子%~70原子%の範囲内で選択されるGe含量を有しうる。例えば、犠牲層PLは、約65原子%のGe含量を有しうる。
【0113】
図12A図12B、及び図12Cを参照すれば、図11A図11B、及び図11Cの結果物において、複数の犠牲半導体層104、複数のナノシート半導体層NS、犠牲層PL、及び基板102それぞれの一部をエッチングして基板102にトレンチ領域T1を限定する複数のフィン型活性領域F1を形成することができる。複数のフィン型活性領域F1それぞれの上面上には、犠牲層PL、複数の犠牲半導体層104、及び複数のナノシート半導体層NSの積層構造物が残りうる。
【0114】
次いで、前記積層構造物の側壁から露出される犠牲層PLをエッチング停止層ESLに置換しうる。例示的な実施例において、犠牲層PLをエッチング停止層ESLに置換するために、まず前記積層構造物の側壁から犠牲層PLを選択的に除去した後、犠牲層PLがあった空間をエッチング停止層ESLで充填することができる。犠牲層PLを選択的に除去するために、Ge含量差を利用する選択的湿式エッチング工程を遂行することができる。
【0115】
図13A図13B、及び図13Cを参照すれば、図12A図12B、及び図12Cの結果物においてトレンチ領域T1を満たす素子分離膜112を形成することができる。素子分離膜112が形成された後、複数のフィン型活性領域F1それぞれの側壁とエッチング停止層ESLの側壁が素子分離膜112で覆われうる。
【0116】
その後、エッチング停止層ESL、複数の犠牲半導体層104、及び複数のナノシート半導体層NSの積層構造物上に複数のダミーゲート構造物DGSを形成することができる。複数のダミーゲート構造物DGSは、それぞれ第2水平方向(Y方向)に長く延びるように形成されうる。複数のダミーゲート構造物DGSは、それぞれ酸化膜D122、ダミーゲート層D124、及びキャッピング層D126が順に積層された構造を有しうる。例示的な実施例において、ダミーゲート層D124はポリシリコンからなり、キャッピング層D126は、シリコン窒化膜からなりうる。
【0117】
複数のダミーゲート構造物DGSそれぞれの両側壁を覆う複数の外側絶縁スペーサ118を形成した後、複数のダミーゲート構造物DGS及び複数の外側絶縁スペーサ118をエッチングマスクとして用いて複数の犠牲半導体層104及び複数のナノシート半導体層NSそれぞれの一部をエッチングし、ナノシート半導体層NSを複数のナノシートスタックNSSに分割し、エッチング停止層ESL上に複数のリセスR1を形成することができる。複数のナノシートスタックNSSは、それぞれ第1ナノシートN1、第2ナノシートN2、及び第3ナノシートN3を含みうる。複数のリセスR1を形成するために、乾式エッチング、湿式エッチング、またはそれらの組み合わせを用いてエッチングすることができる。複数のリセスR1が形成された後、フィン型活性領域F1それぞれの両側で素子分離膜112上に複数のリセスR1に隣接して配置される複数のリセス側絶縁スペーサ119が形成されうる。
【0118】
図14A図14B、及び図14Cを参照すれば、図13A図13B、及び図13Cの結果物において複数のリセスR1を満たす複数のソース/ドレイン領域130を形成することができる。複数のソース/ドレイン領域130を形成するために、複数のリセスR1で露出されるナノシートスタックNSSに含まれた第1ナノシートN1、第2ナノシートN2、及び第3ナノシートN3それぞれの側壁から半導体物質をエピタキシャル成長させうる。
【0119】
次いで、複数のソース/ドレイン領域130が形成された結果物を覆う絶縁ライナー142を形成し、絶縁ライナー142上にゲート間絶縁膜144を形成した後、絶縁ライナー142及びゲート間絶縁膜144それぞれの一部をエッチングして複数のキャッピング層D126の上面を露出させうる。その後、複数のキャッピング層D126を除去してダミーゲート層D124を露出させ、ゲート間絶縁膜144の上面とダミーゲート層D124の上面がほぼ同じレベルになるように絶縁ライナー142及びゲート間絶縁膜144を一部除去することができる。
【0120】
図15A図15B、及び図15Cを参照すれば、図14A図14B、及び図14Cの結果物からダミーゲート層D124及びその下部の酸化膜D122を除去してゲート空間GSを設け、ゲート空間GSを介して複数のナノシートスタックNSSを露出させうる。次いで、フィン型活性領域FA上に残っている複数の犠牲半導体層104をゲート空間GSを通じて除去し、ゲート空間GSを第1ナノシートN1、第2ナノシートN2、及び第3ナノシートN3それぞれの間の空間と、第1ナノシートN1とエッチング停止層ESLとの間の空間まで拡張することができる。例示的な実施例において、複数の犠牲半導体層104を選択的に除去するために、第1ナノシートN1、第2ナノシートN2、及び第3ナノシートN3と複数の犠牲半導体層104のエッチング選択比差を利用することができる。
【0121】
複数の犠牲半導体層104を選択的に除去するために、液相または気相のエッチング液を使用することができる。例示的な実施例において、複数の犠牲半導体層104を選択的に除去するために、CHCOOH基盤のエッチング液、例えば、CHCOOH、HNO、及びHFの混合物からなるエッチング液、またはCHCOOH、H、及びHFの混合物からなるエッチング液を利用することができるが、前記例示したところに限定されるものではない。
【0122】
図16A図16B、及び図16Cを参照すれば、図15A図15B、及び図15Cの結果物において第1ナノシートN1、第2ナノシートN2、及び第3ナノシートN3、エッチング停止層ESL、及び素子分離膜112それぞれの露出された表面を覆うゲート誘電膜152を形成することができる。ゲート誘電膜152を形成するために、ALD(atomic layer deposition)工程を利用することができる。
【0123】
次いで、ゲート誘電膜152上でゲート空間GS(図15A及び図15C参照)の一部を満たすゲートライン160と、ゲート空間GSでゲートライン160及びゲート誘電膜152それぞれの上面を覆うキャッピング絶縁パターン168を形成することができる。
【0124】
図17A及び図17Bを参照すれば、図16A図16B、及び図16Cの結果物でゲート間絶縁膜144及び絶縁ライナー142を貫通してソース/ドレイン領域130を露出させる複数のソース/ドレインコンタクトホールを形成した後、前記複数のソース/ドレインコンタクトホールを介してソース/ドレイン領域130の一部領域を異方性エッチング工程によって除去し、前記複数のソース/ドレインコンタクトホールを基板102側にさらに長く延ばしうる。その後、前記複数のソース/ドレインコンタクトホールそれぞれにおいて露出されるソース/ドレイン領域130上に金属シリサイド膜172を形成することができる。例示的な実施例において、金属シリサイド膜172を形成するために、ソース/ドレイン領域130の露出表面をコンフォーマルに覆う金属ライナー(図示せず)を形成し、熱処理してソース/ドレイン領域130と前記金属ライナーを構成する金属との反応を誘導する工程を含みうる。金属シリサイド膜172が形成された後、前記金属ライナーの残留部分は除去されうる。金属シリサイド膜172の形成工程時、ソース/ドレイン領域130の一部が消耗されうる。例示的な実施例において、金属シリサイド膜172がチタンシリサイド膜からなる場合、前記金属ライナーは、Ti膜からなりうる。
【0125】
次いで、前記複数のソース/ドレインコンタクトホールそれぞれの内部に導電性バリアパターン174及びコンタクトプラグ176を含むフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAを形成することができる。
【0126】
図18A及び図18Bを参照すれば、図17A及び図17Bの結果物においてゲート間絶縁膜144、複数のフロントサイドソース/ドレインコンタクトCA、及び複数のキャッピング絶縁パターン168それぞれの上面を覆うエッチング停止膜182及び上部絶縁膜184を順次に形成して上部絶縁構造物180を形成することができる。
【0127】
次いで、上部絶縁構造物180を垂直方向(Z方向)に貫通して複数のフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAに連結される複数のソース/ドレインビアコンタクトVAと、上部絶縁構造物180及びキャッピング絶縁パターン168を垂直方向(Z方向)に貫通してゲートライン160に連結されるゲートコンタクトCB(図3C参照)を形成することができる。ソース/ドレインビアコンタクトVA及びゲートコンタクトCBは、同時に形成されてもよく、別途の工程によって別途に形成されてもよい。ソース/ドレインビアコンタクトVA及びゲートコンタクトCBの形成順序は、特に制限されない。
【0128】
引き続き、上部絶縁構造物180を覆う層間絶縁膜186と、層間絶縁膜186を貫通する複数の上部配線層M1を形成することができる。複数の上部配線層M1は、ソース/ドレインビアコンタクトVAに連結される上部配線層M1と、ゲートコンタクトCBに連結される上部配線層M1と、を含みうる。
【0129】
図19A及び図19Bを参照すれば、図18A及び図18Bの結果物において基板102のバックサイド面102Bから基板102を除去して複数のフィン型活性領域F1それぞれの底面と、素子分離膜112の底面を露出させうる。基板102を除去するために、機械的なグラインディング(grinding)工程、CMP(chemical mechanical polishing)工程、湿式エッチング工程、またはそれらの組み合わせから選択される少なくとも1つの工程を利用することができる。
【0130】
図20A及び図20Bを参照すれば、図19A及び図19Bの結果物において露出された複数のフィン型活性領域F1及び素子分離膜112それぞれの底面上にハードマスクパターンMBを形成することができる。ハードマスクパターンMBは、複数のフィン型活性領域F1のうち、除去対象の局部領域を露出させる開口MHを有しうる。引き続き、ハードマスクパターンMBをエッチングマスクとして用いてエッチング停止層ESLをエッチング終了点として用いて開口MHを通じて露出されたフィン型活性領域F1の局部領域を異方性エッチングしてエッチング停止層ESLを露出させるコンタクト空間DBHを形成することができる。ハードマスクパターンMBは、フィン型活性領域F1及び素子分離膜112それぞれの構成物質に対してエッチング選択比を有する物質からなりうる。例えば、ハードマスクパターンMBは、シリコン窒化膜、炭素含有膜、またはそれらの組み合わせからなりうるが、それらに限定されるものではない。
【0131】
その後、コンタクト空間DBHを介して露出されたエッチング停止層ESLをエッチングしてソース/ドレイン領域130を露出させ、コンタクト空間DBHを介して露出されたソース/ドレイン領域130の一部領域を異方性エッチング工程で除去してコンタクト空間DBHがソース/ドレイン領域130の内側にさらに長く延びうる。例示的な実施例において、コンタクト空間DBHを形成するための異方性エッチング工程は、プラズマを用いて遂行されうる。
【0132】
コンタクト空間DBHを形成するために、フィン型活性領域F1の局部領域を異方性エッチングする間に前記異方性エッチング工程は、素子分離膜112を用いて自己整列方式によって進められうる。これにより、コンタクト空間DBHを形成するに当たり、厳格なデザインルールを適用せずとも、コンタクト空間DBHが所望の位置に容易にアライメントされうる。
【0133】
図21A及び図21Bを参照すれば、図20A及び図20Bの結果物においてコンタクト空間DBHを介して露出されるソース/ドレイン領域130の表面に金属シリサイド膜192を形成する工程と、コンタクト空間DBHの内部側壁で露出される表面、特にフィン型活性領域F1の一部である第1フィン部分F1A及び第2フィン部分F1Bのうち、コンタクト空間DBHに対面する側壁を覆う絶縁スペーサ190を形成する工程と、金属シリサイド膜192及び絶縁スペーサ190の上でコンタクト空間DBHを満たすバックサイドソース/ドレインコンタクトDBCを形成する工程と、を遂行することができる。バックサイドソース/ドレインコンタクトDBCは、導電性バリアパターン194及びコンタクトプラグ196を含みうる。金属シリサイド膜192及びバックサイドソース/ドレインコンタクトDBCを形成するために、図17A及び図17Bを参照して金属シリサイド膜172及びフロントサイドソース/ドレインコンタクトCAの形成工程について説明したところと類似した工程を遂行することができる。
【0134】
次いで、図21A及び図21Bの結果物において露出された複数のフィン型活性領域F1及び素子分離膜112それぞれの底面を覆うバックサイド絶縁膜109を形成し、バックサイド絶縁膜109を垂直方向(Z方向)に貫通してバックサイドソース/ドレインコンタクトDBCの一端に接するバックサイドパワーレールBPWを形成し、図2図3Aないし図3Dを参照して説明した集積回路素子100を製造することができる。
【0135】
図22は、本発明の技術的思想による他の実施例による集積回路素子の製造方法を説明するための断面図である。図22には、図2のY1-Y1’線断面に対応する部分の中間工程過程での断面構造が例示されている。図22を参照して図4Aないし図4Cを参照して説明した集積回路素子200の製造方法を説明する。図22において、図2ないし図4Cと同じ参照符号は、同一部材を示し、ここでは、それらに係わる詳細な説明を省略する。
【0136】
図22を参照すれば、図11Aないし図13Cを参照して説明した工程を遂行することができる。但し、本例では、素子分離膜112の代わりに、素子分離膜212を形成することができる。素子分離膜212を形成するために、トレンチ領域T1から基板102及び複数のフィン型活性領域F1それぞれの露出された表面をコンフォーマルに覆う絶縁ライナー212Aを形成し、絶縁ライナー212A上に残っているトレンチ領域T1を埋込み絶縁膜212Bで充填することができる。次いで、図14Aないし図21Bを参照して説明した工程を遂行し、図4Aないし図4Cを参照して説明した集積回路素子200を製造することができる。
【0137】
図23Aないし図25Bは、本発明の技術的思想によるさらに他の実施例による集積回路素子の製造方法を説明するために工程順序によって示す断面図である。さらに具体的に、図23A図24A、及び図25Bは、図2のX1-X1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。図23B図24B、及び図25Bは、図2のY1-Y1’線断面に対応する部分の工程順序による例示的な断面構造を示す断面図である。図23Aないし図25Bを参照して図5A及び図5Bを参照して説明した集積回路素子300の製造方法を説明する。
【0138】
図23Aないし図25Bにおいて、図2ないし図5Bと同じ参照符号は、同一部材を示し、ここでは、それらに係わる詳細な説明を省略する。
【0139】
図23A及び図23Bを参照すれば、図11Aないし図18Bを参照して説明した工程を遂行することができる。引き続き、図18A及び図18Bの結果物において、基板102のバックサイド面102Bから基板102の一部を除去して基板102の厚さを減少させうる。そのために、機械的なグラインディング工程、CMP工程、湿式エッチング工程、またはそれらの組み合わせから選択される少なくとも1つの工程を利用しうる。基板102の一部が除去された後、減少された厚さを有する基板102の底面102Gが露出されうる。
【0140】
図24A及び図24Bを参照すれば、図23A及び図23Bの結果物において露出された基板102の底面102G上に開口MH2を有するハードマスクパターンMB3を形成しうる。開口MH2は、フィン型活性領域F1のうち、除去対象の局部領域と垂直方向(Z方向)にアライメントされる位置に配置されうる。ハードマスクパターンMB2に係わるさらに詳細な構成は、図20A及び図20Bを参照して、ハードマスクパターンMBについて説明したところとほぼ同一である。但し、第2水平方向(Y方向)においてハードマスクパターンMB2の開口MH2の幅は、フィン型活性領域F1のうち、除去対象の局部領域の幅よりも大きくしうる。
【0141】
次いで、ハードマスクパターンMB2をエッチングマスクとして用いてエッチング停止層ESLをエッチング終了点として用いて、開口MH2を介して露出された基板102を異方性エッチングし、引き続き、露出されるフィン型活性領域F1の局部領域を異方性エッチングし、エッチング停止層ESLを露出させるコンタクト空間DBH3を形成することができる。その後、コンタクト空間DBH3を介して露出されたエッチング停止層ESLをエッチングしてソース/ドレイン領域130を露出させ、コンタクト空間DBH3を介して露出されたソース/ドレイン領域130の一部領域を異方性エッチング工程で除去してコンタクト空間DBH3をソース/ドレイン領域130の内側にさらに長く延長させうる。例示的な実施例において、コンタクト空間DBH3を形成するための異方性エッチング工程は、プラズマを用いて遂行されうる。
【0142】
コンタクト空間DBH3を形成するために、フィン型活性領域F1の局部領域を異方性エッチングする間に前記異方性エッチング工程は、素子分離膜112を用いて自己整列方式によって進められる。これにより、コンタクト空間DBH3を形成するに当たって、厳格なデザインルールを適用せずとも、コンタクト空間DBH3が所望の位置に容易にアライメントされうる。
【0143】
図25A及び図25Bを参照すれば、図24A及び図24Bの結果物において図21A及び図21Bを参照して説明したところと類似した工程を遂行することができる。すなわち、コンタクト空間DBH3を介して露出されるソース/ドレイン領域130の表面に金属シリサイド膜392を形成する工程と、コンタクト空間DBH3の内部側壁で露出される表面、特に、フィン型活性領域F1の一部である第1フィン部分F1A及び第2フィン部分F1Bのうち、コンタクト空間DBH3に対面する側壁と、基板102のうち、コンタクト空間DBH3に対面する側壁とを覆う絶縁スペーサ390を形成する工程と、金属シリサイド膜392及び絶縁スペーサ390の上でコンタクト空間DBH3を満たすバックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3を形成する工程を遂行することができる。バックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3は、導電性バリアパターン394及びコンタクトプラグ396を含みうる。
【0144】
次いで、図25A及び図25Bの結果物で露出された基板102の底面102Gを覆うバックサイド絶縁膜109を形成し、バックサイド絶縁膜109を垂直方向(Z方向)に貫通してバックサイドソース/ドレインコンタクトDBC3の一端に接するバックサイドパワーレールBPWを形成して図5A及び図5Bを参照して説明した集積回路素子300を製造することができる。
【0145】
以上、図11Aないし図25Bに基づいて図2ないし図5Bに例示した集積回路素子100、200、300の例示的な製造方法を説明したが、図11Aないし図25Bに基づいて説明したところに、本発明の技術的思想の範囲内で多様な変形及び変更を加えて、図6ないし図10に例示した集積回路素子400、500、600、700、800及びそれらから変形及び変更された多様な構造を有する集積回路素子を製造可能であるということを、当業者であれば、理解するであろう。
【0146】
以上、本発明を望ましい実施例を挙げて詳細に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されず、本発明の技術的思想及び範囲内で当該分野において通常の知識を有する者によって様々な変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【0147】
102 基板
130 ソース/ドレイン領域
174 導電性バリアパターン
176 コンタクトプラグ
194 導電性バリアパターン
196 コンタクトプラグ
CA フロントサイドソース/ドレインコンタクト
CB ゲートコンタクト
DBC バックサイドソース/ドレインコンタクト
図1
図2
図3A
図3B
図3C
図3D
図4A
図4B
図4C
図5A
図5B
図6
図7
図8
図9
図10
図11A
図11B
図11C
図12A
図12B
図12C
図13A
図13B
図13C
図14A
図14B
図14C
図15A
図15B
図15C
図16A
図16B
図16C
図17A
図17B
図18A
図18B
図19A
図19B
図20A
図20B
図21A
図21B
図22
図23A
図23B
図24A
図24B
図25A
図25B