KR101534683B1 - Semiconductor device and method of forming the same - Google Patents
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Abstract
반도체 장치 및 그의 형성방법을 제공할 수 있다. 이를 위해서, 반도체 기판 상에 셀 비트라인 패턴 및 주변 게이트 패턴을 형성할 수 있다. 상기 셀 비트라인 패턴은 반도체 기판의 셀 활성 영역 주변의 비활성 영역 상에 배치될 수 있다. 상기 주변 게이트 패턴은 반도체 기판의 주변 활성 영역 상에 배치될 수 있다. 상기 셀 비트라인 패턴 및 셀 활성 영역 사이에 셀 콘택 플러그를 형성할 수 있다. 상기 주변 게이트 패턴의 측부에 위치하도록 주변 활성 영역 상에 주변 콘택 플러그가 배치될 수 있다. 상기 셀 비트라인 패턴, 주변 게이트 패턴, 셀 및 주변 콘택 플러그들의 상면들을 실질적으로 동일 레벨에서 노출시키는 절연막이 배치될 수 있다.
반도체 장치, 비트라인, 게이트, 콘택, 플러그
A semiconductor device and a method of forming the same. To this end, a cell bit line pattern and a peripheral gate pattern can be formed on a semiconductor substrate. The cell bit line pattern may be disposed on an inactive region around the cell active region of the semiconductor substrate. The peripheral gate pattern may be disposed on a peripheral active region of the semiconductor substrate. A cell contact plug may be formed between the cell bit line pattern and the cell active region. The peripheral contact plug may be disposed on the peripheral active region so as to be located on the side of the peripheral gate pattern. An insulating film may be disposed to expose the cell bit line pattern, the peripheral gate pattern, the upper surfaces of the cell and the peripheral contact plugs at substantially the same level.
Semiconductor device, bit line, gate, contact, plug
Description
실시예들은 반도체 장치 및 그의 형성방법에 관한 것이다.Embodiments relate to a semiconductor device and a method of forming the same.
일반적으로, 반도체 장치의 고집적화는 셀 어레이 영역 및 주변 회로 영역에서 구성 요소들 사이의 거리에 관련되는 디자인 룰의 수치를 단순히 감소시켜서 구현될 수 있다. 그리고, 상기 반도체 장치의 고속화는 축소된 디자인 룰에 대응되는 구성 요소들에 전하를 빠르게 충전시키거나 구성 요소들 사이에 전하를 빠르게 지나가게 함으로써 구현될 수 있다. 이를 통해서, 상기 반도체 장치는 전자제품에서 다기능을 목적으로 하는 전자회로를 구성하는데 기여할 수 있다.In general, the high integration of the semiconductor device can be realized by simply reducing the numerical value of the design rule relating to the distance between the components in the cell array region and the peripheral circuit region. And, the acceleration of the semiconductor device can be implemented by rapidly charging the components corresponding to the reduced design rule or by passing the charge quickly between the components. Through this, the semiconductor device can contribute to constituting an electronic circuit for multi-purpose in an electronic product.
그러나, 상기 반도체 장치는 반도체 제조 공정의 열악한 환경 아래에서 제조될 수 있다. 왜냐하면, 상기 반도체 장치는 구성 요소들의 형상, 예를 들면 두께, 면적 및 체적 등에 관련해서 고려되지 않아서 콘택 구조물의 종 및 횡비를 증가시키는 구조를 가질 수 있기 때문이다. 더불어서, 상기 반도체 장치는 축소된 디자인 룰에 대응해서 구성 요소들 사이에 전기적인 쇼트(Short) 및 기생 정전용량을 증가시키는 구조를 가질 수 있다. However, the semiconductor device can be manufactured under the harsh environment of the semiconductor manufacturing process. This is because the semiconductor device is not considered in relation to the shape of the components, for example, the thickness, the area, and the volume, and may have a structure that increases the species and aspect ratio of the contact structure. In addition, the semiconductor device may have a structure to increase electric short and parasitic capacitance between components corresponding to a reduced design rule.
실시예들에 따라서 해결하고자 하는 과제는 축소된 디자인 룰에서도 반도체 제조 공정의 양호한 환경에서 제조되고 그리고 구성 요소들 사이의 전기적인 쇼트 및 기생 정전용량을 감소시킬 수 있는 구조를 가지는 반도체 장치 및 그의 형성방법에 관한 것이다.A problem to be solved according to embodiments is to provide a semiconductor device which is manufactured in a good environment of a semiconductor manufacturing process even in a reduced design rule and has a structure capable of reducing electrical shorts and parasitic capacitance between components, ≪ / RTI >
상기 과제 해결 수단으로써, 실시예들은 셀 어레이 영역 및 주변 회로 영역에서 동일 물질로 이루어진 셀 비트라인 패턴 및 주변 게이트 패턴을 포함하는 반도체 장치 및 그의 형성방법을 제공한다. As a solution to the above problem, the embodiments provide a semiconductor device including a cell bit line pattern made of the same material and a peripheral gate pattern in a cell array region and a peripheral circuit region, and a method for forming the same.
실시예들에 따르는 반도체 장치의 제 1 양태는 반도체 기판의 제 1 및 2 활성 영역들을 한정하는 비활성 영역을 포함할 수 있다. 상기 제 1 활성 영역 주변의 비활성 영역 상에 제 1 상부 배선이 배치될 수 있다. 상기 제 1 활성 영역 및 상기 제 1 상부 배선과 접촉하는 제 1 콘택 플러그이 배치될 수 있다. 상기 제 1 콘택 플러그는 상기 제 1 상부 배선의 상면과 동일 레벨에 상면을 가질 수 있다. 상기 제 2 활성 영역 상에 제 2 하부 배선이 배치될 수 있다. 상기 제 2 하부 배선은 상기 제 1 콘택 플러그의 상기 상면과 동일 레벨에 상면을 가질 수 있다. 상기 제 2 하부 배선의 상에 제 2 상부 배선이 배치될 수 있다. 상기 제 2 활성 영역 및 상기 제 2 상부 배선과 접촉하는 제 2 콘택 플러그가 배치될 수 있다. A first aspect of a semiconductor device according to embodiments may include an inactive region defining first and second active regions of a semiconductor substrate. The first upper wiring may be disposed on the inactive region around the first active region. A first contact plug contacting the first active region and the first upper interconnect may be disposed. The first contact plug may have a top surface at the same level as the top surface of the first upper wiring. And the second lower wiring may be disposed on the second active region. The second lower wiring may have a top surface at the same level as the top surface of the first contact plug. And a second upper wiring may be disposed on the second lower wiring. A second contact plug contacting the second active region and the second upper wiring may be disposed.
선택된 실시예들에 따라서, 상기 제 1 및 2 상부 배선들은 서로 다른 구조들 을 가지고 그리고 비트라인을 포함할 수 있다.According to selected embodiments, the first and second upper wirings have different structures and may include bit lines.
선택된 실시예들에 따라서, 상기 반도체 장치는 상기 제 2 상부 배선과 교차하는 제 1 하부 배선을 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 하부 배선은 상기 반도체 기판의 상면으로부터 상기 반도체 기판의 상부측을 향해서 돌출할 수 있다. 그리고, 상기 제 1 하부 배선은 상기 반도체 기판의 상면으로부터 상기 반도체 기판의 하부측을 향해서 연장할 수 있다. According to selected embodiments, the semiconductor device may further include a first lower wiring line intersecting the second upper wiring line. The first lower wiring may protrude from the upper surface of the semiconductor substrate toward the upper side of the semiconductor substrate. The first lower wiring may extend from the upper surface of the semiconductor substrate toward the lower side of the semiconductor substrate.
선택된 실시예들에 따라서, 상기 제 1 및 2 하부 배선들은 서로 다른 구조들을 가지고 그리고 게이트를 포함할 수 있다. 상기 제 1 하부 배선은 상기 활성 영역 및 상기 비활성 영역을 지나면서 단차를 가지는 상면 및 실질적으로 동일 레벨에 위치하는 상면 중 선택된 하나로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 제 2 하부 배선은 상기 제 1 상부 배선과 동일 물질을 가질 수 있다.According to selected embodiments, the first and second lower wirings have different structures and may include gates. The first lower wiring may include a selected one of a top surface having a step difference through the active region and the inactive region, and a top surface positioned at substantially the same level. The second lower wiring may have the same material as the first upper wiring.
선택된 실시예들에 따라서, 상기 제 1 하부 및 상부 배선들은 상기 제 1 활성 영역 및 상기 제 1 콘택 플러그를 통해서 전기적으로 상호 작용할 수 있다. 그리고, 상기 제 2 하부 및 상부 배선들은 상기 제 2 활성 영역 및 상기 제 2 콘택 플러그를 통해서 전기적으로 상호 작용할 수 있다.According to selected embodiments, the first lower and upper wirings may electrically interact through the first active region and the first contact plug. And the second lower and upper wirings may electrically interact with each other through the second active region and the second contact plug.
선택된 실시예들에 따라서, 상기 제 1 및 2 콘택 플러그들은 동일 구조 및 서로 다른 구조들 중 선택된 하나를 가질 수 있다. 그리고, 상기 제 2 콘택 플러그는 상기 제 2 하부 배선의 상기 상면과 동일 레벨 및 다른 레벨 중 선택된 하나에 상면을 포함할 수 있다.According to selected embodiments, the first and second contact plugs may have a selected one of the same structure and different structures. The second contact plug may include a top surface on a selected one of the same level and another level of the upper surface of the second lower wiring.
선택된 실시예들에 따라서, 상기 제 1 콘택 플러그는 일 단을 통해서 상기 제 1 상부 배선의 상부측에 삽입되고, 그리고 타 단을 통해서 상기 제 1 활성 영역 및 상기 제 1 활성 영역 주변의 상기 비활성 영역과 접촉할 수 있다.According to selected embodiments, the first contact plug is inserted on the upper side of the first upper wiring via one end, and the first active area and the nonactive area around the first active area .
선택된 실시예들에 따라서, 상기 반도체 장치는 상기 제 2 하부 배선의 양 측벽들의 각각에 차례로 적층되는 제 1 및 2 게이트 스페이서들을 더 포함할 수 있다.According to selected embodiments, the semiconductor device may further include first and second gate spacers which are sequentially stacked on each of both sidewalls of the second lower wiring.
나머지 실시예들에 따라서, 상기 제 1 상부 배선은 상기 제 1 활성 영역에 대해서 평행하고 그리고 상기 제 1 하부 배선에 대해서 직각으로 배치될 수 있다.According to other embodiments, the first upper interconnect may be disposed parallel to the first active region and at a right angle to the first lower interconnect.
나머지 실시예들에 따라서, 상기 제 1 상부 배선은 상기 제 1 활성 영역에 대해서 평행하고 그리고 상기 제 1 하부 배선에 대해서 기울어지게 배치될 수 있다.According to other embodiments, the first upper interconnect may be arranged parallel to the first active region and inclined with respect to the first lower interconnect.
실시예들에 따르는 반도체 장치의 제 2 양태는 반도체 기판의 셀 어레이 영역 및 주변 회로 영역에 배치되는 비활성 영역을 포함할 수 있다. 상기 셀 어레이 영역 및 주변 회로 영역에 셀 및 주변 활성 영역들이 배치될 수 있다. 상기 셀 및 주변 활성 영역들은 상기 비활성 영역들로 한정될 수 있다. 상기 셀 어레이 영역에 제 1 배선, 제 2 배선 및 셀 콘택 플러그이 배치될 수 있다. 상기 제 1 배선은 상기 셀 활성 영역에 및 상기 셀 활성 영역 주변의 비활성 영역에 위치할 수 있다. 상기 제 2 배선은 상기 셀 활성 영역 주변의 상기 비활성 영역 상에 위치해서 상기 제 1 배선과 교차할 수 있다. 그리고, 상기 셀 콘택 플러그는 상기 제 2 배선의 상면과 실질적으로 동일 레벨에 상면을 가지면서 상기 셀 활성 영역 및 상기 제 2 배선과 접촉할 수 있다. 상기 주변 회로 영역에 제 3 배선, 제 4 배선 및 주변 콘택 플러그가 배치될 수 있다. 상기 제 3 배선은 상기 주변 활성 영역 상에 위치해서 상기 제 2 배선과 동일 물질 및 상기 셀 콘택 플러그의 상기 상면과 동일 레벨에 상면을 가질 수 있다. 상기 제 4 배선은 제 3 배선 상에 위치할 수 있다. 그리고, 상기 주변 콘택 플러그는 상기 주변 활성 영역 및 상기 제 4 배선과 접촉할 수 있다. 상기 제 1 배선은 상기 제 2 배선에 부분적으로 삽입되어서 상기 제 2 배선을 지나는 형상 및 상기 제 2 배선 아래에서 상기 제 2 배선과 접촉하여 상기 제 2 배선을 지나는 형상 중 선택된 하나일 수 있다.A second aspect of the semiconductor device according to the embodiments may include a cell array region of the semiconductor substrate and an inactive region disposed in the peripheral circuit region. Cells and peripheral active regions may be disposed in the cell array region and the peripheral circuit region. The cell and peripheral active regions may be defined as the inactive regions. And a first wiring, a second wiring, and a cell contact plug may be disposed in the cell array region. The first wiring may be located in the cell active region and in an inactive region around the cell active region. The second wiring may be located on the inactive region around the cell active region and intersect the first wiring. The cell contact plug may be in contact with the cell active region and the second wiring while having a top surface substantially at the same level as the top surface of the second wiring. The third wiring, the fourth wiring, and the peripheral contact plug may be disposed in the peripheral circuit region. The third interconnection may be located on the peripheral active region and may have the same material as the second interconnection and a top surface at the same level as the upper surface of the cell contact plug. The fourth wiring may be located on the third wiring. The peripheral contact plug may be in contact with the peripheral active region and the fourth wiring. The first wiring may be a shape selected from a part inserted into the second wiring and passing through the second wiring and a shape passing through the second wiring in contact with the second wiring under the second wiring.
선택된 실시예들에 따라서, 상기 제 1 및 3 배선들은 상기 반도체 기판에서 서로 다른 레벨들에 위치해서 서로 다른 구조들로 이루어지는 게이트를 가질 수 있다. 상기 제 2 및 4 배선들은 상기 반도체 기판에서 서로 다른 레벨들에 위치해서 서로 다른 구조들로 이루어지는 비트라인을 가질 수 있다. 그리고, 상기 제 2 및 3 배선들은 동일 물질을 포함할 수 있다.According to selected embodiments, the first and third wirings may have gates of different structures located at different levels in the semiconductor substrate. The second and fourth wirings may have bit lines of different structures located at different levels in the semiconductor substrate. The second and third wirings may include the same material.
선택된 실시예들에 따라서, 상기 셀 및 주변 콘택 플러그들은 동일 구조 및 서로 다른 구조들 중 선택된 하나를 가질 수 있다. 그리고, 상기 주변 콘택 플러그는 상기 제 3 배선의 상기 상면과 동일 레벨 및 다른 레벨 중 선택된 하나에 상면을 가질 수 있다. According to selected embodiments, the cell and peripheral contact plugs may have a selected one of the same structure and different structures. The peripheral contact plug may have a top surface on a selected one of the same level and different levels as the top surface of the third wiring.
나머지 실시예들에 따라서, 상기 제 2 배선은 상기 셀 활성 영역에 대해서 평행하고 그리고 상기 제 1 배선에 대해서 직각으로 배치될 수 있다.According to other embodiments, the second wiring may be arranged parallel to the cell active region and at right angles to the first wiring.
나머지 실시예들에 따라서, 상기 제 2 배선은 첨점을 한정하는 두 개의 라인(Line)들을 포함할 수 있다. 상기 셀 활성 영역은 상기 두 개의 라인들의 각각에 대해서 평행하게 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 배선은 상기 셀 활성 영역 및 상기 제 2 배선에 대해서 기울어지게 배치될 수 있다.According to other embodiments, the second wire may include two lines that define a point. The cell active region may be disposed parallel to each of the two lines. The first wiring may be arranged to be inclined with respect to the cell active region and the second wiring.
나머지 실시예들에 따라서, 상기 제 2 배선은 첨점을 한정하는 두 개의 라인들을 포함할 수 있다. 상기 셀 활성 영역은 상기 두 개의 라인들 사이의 상기 첨점에 중심을 두고 그리고 상기 두 개의 라인들을 따라서 평행하게 배치될 수 있다. 상기 제 1 배선은 상기 셀 활성 영역 및 상기 제 2 배선에 대해서 기울어지게 배치될 수 있다.According to other embodiments, the second wire may include two lines that define a point of intersection. The cell active region may be centered at the cusp point between the two lines and parallel to the two lines. The first wiring may be arranged to be inclined with respect to the cell active region and the second wiring.
실시예들에 따르는 반도체 장치의 형성방법은 반도체 기판에 비활성 영역으로 한정되는 제 1 및 2 활성 영역들을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제 1 활성 영역 주변의 비활성 영역 상에 제 1 상부 배선을 형성할 수 있다. 상기 제 2 활성 영역 상에 제 2 하부 배선을 형성할 수 있다. 상기 제 1 활성 영역 및 상기 제 1 상부 배선을 전기적으로 접속시키는 제 1 콘택 플러그을 형성할 수 있다. 상기 제 2 하부 배선 주변에 위치하도록 상기 제 2 활성 영역 상에 제 2 콘택 플러그를 형성할 수 있다. 상기 제 2 콘택 플러그 상에 제 2 상부 배선을 형성할 수 있다. A method of forming a semiconductor device according to embodiments may include forming first and second active regions in a semiconductor substrate that are defined as inactive regions. The first upper wiring may be formed on the inactive region around the first active region. And a second lower wiring may be formed on the second active region. A first contact plug electrically connecting the first active region and the first upper wiring can be formed. And a second contact plug may be formed on the second active region so as to be positioned around the second lower wiring. And a second upper interconnect may be formed on the second contact plug.
선택된 실시예들에 따라서, 상기 반도체 장치의 형성방법은 상기 제 1 활성 영역 및 상기 제 1 활성 영역 주변의 상기 비활성 영역 상에 제 1 절연막, 그리고 상기 제 2 활성 영역 상에 제 2 절연막을 형성하고, 상기 제 1 및 2 절연막들 상에 제 1 도전막 및 제 3 절연막을 차례로 형성하고, 상기 제 3 절연막 상에 제 1 포토레지스트 막을 형성하되, 상기 제 1 포토레지스트 막은 상기 제 1 활성 영역과 정 렬하는 개구부를 가지도록 형성되고, 상기 제 1 포토레지스트 막을 식각 마스크로 사용하여 상기 제 1 및 3 절연막들, 상기 제 1 도전막, 상기 제 1 활성 영역 및 상기 제 1 활성 영역 주변의 상기 비활성 영역을 식각하여 트랜치를 형성하고, 및 상기 제 1 포토레지스트 막을 상기 반도체 기판으로부터 제거시키는 것을 더 포함할 수 있다.According to selected embodiments, a method of forming a semiconductor device includes forming a first insulating layer on the first active region and the inactive region around the first active region, and a second insulating layer on the second active region Forming a first photoresist film on the third insulating film, and forming a first photoresist film on the first active region and a second insulating film on the first active region, Wherein the first and third insulating films, the first conductive film, the first active region, and the inactive region around the first active region are formed using a first photoresist film as an etch mask, To form a trench, and removing the first photoresist film from the semiconductor substrate.
선택된 실시예들에 따라서, 상기 반도체 장치의 형성방법은 상기 트랜치를 부분적으로 채우는 제 2 도전막을 형성하고, 상기 제 2 도전막 상에 위치하면서 상기 제 3 절연막을 덮는 제 4 절연막을 형성하고, 및 상기 제 1 도전막을 노출시키도록 상기 제 3 및 4 절연막들을 식각해서 상기 트랜치에 제 1 하부 배선을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 하부 배선은 상기 제 2 도전막 및 식각된 제 4 절연막을 포함하고, 상기 제 1 하부 배선은 상기 제 1 도전막에 부분적으로 삽입되는 형상 및 상기 제 1 도전막 아래에 위치하는 형상 중 선택된 하나를 가지도록 형성될 수 있다.According to selected embodiments, a method of forming a semiconductor device includes forming a second conductive film partially filling the trench, forming a fourth insulating film on the second conductive film and covering the third insulating film, and And etching the third and fourth insulating films to expose the first conductive film to form a first lower wiring in the trench. Wherein the first lower wiring includes the second conductive film and the etched fourth insulating film, the first lower wiring has a shape partially inserted into the first conductive film and a shape located under the first conductive film, And may have a selected one.
선택된 실시예들에 따라서, 상기 제 1 상부 배선 및 상기 제 2 하부 배선을 형성하는 것은 상기 제 1 도전막 상에 제 3 도전막 및 제 5 절연막을 차례로 형성하고, 상기 5 절연막 상에 제 1 포토레지스트 패턴들을 형성하되, 상기 제 1 포토레지스트 패턴들은 상기 제 1 상부 배선 및 상기 제 2 하부 배선과 대응하도록 형성되고, 상기 제 1 및 2 절연막들을 노출시키도록 상기 제 1 포토레지스트 패턴들을 식각 마스크로 사용해서 상기 제 1 및 3 도전막들, 그리고 상기 4 및 5 절연막들을 식각하고, 및 상기 제 1 포토레지스트 패턴들을 상기 반도체 기판으로부터 제 거시키는 것을 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 제 3 도전막은 적어도 하나의 도전 물질을 가질 수 있다.According to the selected embodiments, forming the first upper wiring and the second lower wiring may include forming a third conductive film and a fifth insulating film in order on the first conductive film, Wherein the first photoresist patterns are formed so as to correspond to the first upper wiring and the second lower wiring, and the first photoresist patterns are etched by an etching mask so as to expose the first and second insulating films Etching the first and third conductive films, and the fourth and fifth insulating films using the first and third conductive films, and removing the first photoresist patterns from the semiconductor substrate. In this case, the third conductive film may have at least one conductive material.
선택된 실시예들에 따라서, 상기 제 1 상부 배선 및 상기 제 2 하부 배선이 형성된 후에, 상기 제 1 상부 배선은 상기 제 1 활성 영역에 대해서 평행을 이루는 형상을 가지고 그리고 상기 제 1 하부 배선에 대해서 직각을 이루는 형상 및 기울어진 형상 중 선택된 하나를 가질 수 있다.According to the selected embodiments, after the first upper wiring and the second lower wiring are formed, the first upper wiring has a shape parallel to the first active region and has a right angle to the first lower wiring And an inclined shape.
선택된 실시예들에 따라서, 상기 반도체 장치의 형성방법은 상기 제 1 상부 배선 및 상기 제 2 하부 배선을 컨포멀하게 덮도록 상기 제 1 및 2 절연막들 상에 제 6 절연막을 형성하고, 상기 제 1 절연막 및 상기 제 2 활성 영역을 노출시키도록 상기 제 2 및 6 절연막들을 식각해서 상기 제 1 상부 배선 및 상기 제 2 하부 배선의 측벽들에 제 1 스페이서들을 형성하고, 상기 제 2 하부 배선의 제 1 스페이서들 상에 제 2 스페이서들을 형성하고, 상기 제 1 상부 배선, 상기 제 2 하부 배선, 및 상기 제 2 스페이서들을 덮도록 상기 제 1 절연막 및 상기 제 2 활성 영역, 그리고 상기 비활성 영역 상에 제 7 및 8 절연막들을 차례로 형성하고, 및 상기 제 1 상부 배선 및 상기 제 2 하부 배선들을 노출시키도록 상기 제 7 및 8 절연막들을 식각하는 것을 더 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 제 2 스페이서들은 절연 물질을 포함할 수 있다.According to selected embodiments, a method of forming a semiconductor device includes forming a sixth insulating film on the first and second insulating films so as to conformally cover the first upper wiring and the second lower wiring, Forming first spacers on sidewalls of the first upper wiring and the second lower wiring by etching the second and sixth insulating films to expose the insulating film and the second active region, Forming second spacers on the spacers, forming the first insulating layer and the second active region to cover the first upper wiring, the second lower wiring, and the second spacers, and the seventh And 8 insulating films in this order, and etching the seventh and eighth insulating films to expose the first upper wiring and the second lower wiring. In this case, the second spacers may comprise an insulating material.
나머지 실시예들에 따라서, 상기 제 1 및 2 콘택 플러그들을 형성하는 것은 상기 제 7 및 8 절연막들 상에 제 2 포토레지스트 막을 형성하되, 상기 제 2 포토레지스트 막은 상기 제 1 및 2 활성 영역들과 정렬하면서 상기 제 8 절연막을 노출 시키는 개구부들을 가지도록 형성되고, 상기 제 2 포토레지스트 막을 식각 마스크로 사용해서 상기 제 1, 7 및 8 절연막들을 식각해서 제 1 및 2 콘택홀들을 형성하되, 상기 제 1 콘택홀은 상기 제 1 활성 영역을 노출시키고 그리고 상기 제 2 콘택홀은 제 2 활성 영역을 노출시키도록 형성되고, 상기 제 2 포토레지스트 막을 상기 반도체 기판으로부터 제거시키고, 및 상기 제 1 및 2 콘택홀들을 상기 제 1 및 2 콘택 플러그들로 채우는 것을 포함할 수 있다. 상기 제 1 및 2 콘택 플러그들은 동일 물질을 사용해서 형성될 수 있다.According to other embodiments, forming the first and second contact plugs may include forming a second photoresist film on the seventh and eighth insulating films, wherein the second photoresist film is formed on the first and second active areas And forming first and second contact holes by etching the first, seventh and eighth insulating films using the second photoresist film as an etching mask, the first and second contact holes being formed to have openings exposing the eighth insulating film while aligning, 1 contact hole exposes the first active region and the second contact hole is formed to expose a second active region, removing the second photoresist film from the semiconductor substrate, and forming the first and second contacts Filling the holes with the first and second contact plugs. The first and second contact plugs may be formed using the same material.
나머지 실시예들에 따라서, 상기 제 2 상부 배선을 형성하는 것은 상기 제 1 및 2 콘택 플러그들을 덮도록 상기 제 7 및 8 절연막들 상에 제 4 도전막 및 제 9 절연막을 차례로 형성하고, 상기 제 9 절연막 상에 제 2 포토레지스트 패턴을 형성하되, 상기 제 2 포토레지스트 패턴은 상기 제 2 상부 배선과 대응하도록 형성되고, 상기 제 7 및 8 절연막들을 노출시키도록 상기 제 2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용해서 상기 제 4 도전막 및 상기 제 9 절연막을 식각하고, 및 상기 제 2 포토레지스트 패턴을 상기 반도체 기판으로부터 제거시키는 것을 포함할 수 있다. According to other embodiments, forming the second upper interconnections may include forming a fourth conductive film and a ninth insulating film in order on the seventh and eighth insulating films so as to cover the first and second contact plugs, The second photoresist pattern is formed so as to correspond to the second upper wiring, and the second photoresist pattern is etched to expose the seventh and eighth insulating films, To etch the fourth conductive film and the ninth insulating film, and to remove the second photoresist pattern from the semiconductor substrate.
나머지 실시예들에 따라서, 상기 제 1 및 2 콘택 플러그들을 형성하는 것은 상기 제 7 및 8 절연막들 상에 제 2 포토레지스트 막을 형성하되, 상기 제 2 포토레지스트 막은 상기 제 1 활성 영역과 정렬하면서 상기 제 8 절연막을 노출시키는 개구부를 가지도록 형성되고, 상기 제 2 포토레지스트 막을 식각 마스크로 사용해서 상기 제 1, 7 및 8 절연막들을 식각하여 상기 제 1 활성 영역을 노출시키는 제 1 콘택홀을 형성하고, 상기 제 2 포토레지스트 막을 상기 반도체 기판으로부터 제거시키고, 및 상기 제 1 콘택홀을 상기 제 1 콘택 플러그로 채우는 것을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제 1 및 2 콘택 플러그들을 형성하는 것은 상기 제 1 콘택 플러그를 덮도록 상기 제 7 및 8 절연막들 상에 제 9 절연막을 형성하고, 상기 제 9 절연막 상에 제 3 포토레지스트 막을 형성하되, 상기 제 3 포토레지스트 막은 상기 제 2 활성 영역과 정렬하면서 상기 제 9 절연막을 노출시키는 개구부를 가지도록 형성되고, 상기 제 3 포토레지스트 막을 식각 마스크로 사용해서 상기 제 7, 8 및 9 절연막들을 식각하여 상기 제 2 활성 영역을 노출시키는 제 2 콘택홀을 형성하고, 상기 제 3 포토레지스트 막을 상기 반도체 기판으로부터 제거시키고, 및 상기 제 2 콘택홀을 상기 제 2 콘택 플러그로 채우는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 및 2 콘택 플러그들은 적어도 하나의 도전 물질을 가지면서 서로 다른 구조들로 형성될 수 있다.Forming the first and second contact plugs may include forming a second photoresist film on the seventh and eighth insulating films, wherein the second photoresist film is aligned with the first active area, A first contact hole exposing the first active region is formed by etching the first, seventh and eighth insulating films using the second photoresist film as an etching mask so as to have an opening for exposing the eighth insulating film , Removing the second photoresist film from the semiconductor substrate, and filling the first contact hole with the first contact plug. The forming of the first and second contact plugs may include forming a ninth insulating film on the seventh and eighth insulating films so as to cover the first contact plug and forming a third photoresist film on the ninth insulating film, , The third photoresist film is formed to have an opening for exposing the ninth insulating film while being aligned with the second active region, and the seventh, eighth, and ninth insulating films are etched using the third photoresist film as an etching mask Thereby forming a second contact hole exposing the second active region, removing the third photoresist film from the semiconductor substrate, and filling the second contact hole with the second contact plug . The first and second contact plugs may have different structures with at least one conductive material.
나머지 실시예들에 따라서, 상기 제 2 상부 배선을 형성하는 것은 상기 제 2 콘택 플러그를 덮도록 상기 제 9 절연막 상에 제 4 도전막 및 제 10 절연막을 차례로 형성하고, 상기 제 10 절연막 상에 제 2 포토레지스트 패턴을 형성하되, 상기 제 2 포토레지스트 패턴은 상기 제 2 상부 배선과 대응하도록 형성되고, 상기 제 9 절연막을 노출시키도록 상기 제 2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용해서 상기 제 4 도전막 및 상기 제 10 절연막을 식각하고, 및 상기 제 2 포토레지스트 패턴을 상기 반도체 기판으로부터 제거시키는 것을 포함할 수 있다.According to another embodiment, the formation of the second upper interconnection may include forming a fourth conductive film and a tenth insulating film in order on the ninth insulating film so as to cover the second contact plug, Forming a second photoresist pattern on the second insulating layer, wherein the second photoresist pattern is formed so as to correspond to the second upper interconnection, and exposing the ninth insulating layer using the second photoresist pattern as an etching mask, Etching the film and the tenth insulating film, and removing the second photoresist pattern from the semiconductor substrate.
상술한 바와 같이, 실시예들은 반도체 기판 상에서 셀 비트라인 패턴 및 주변 게이트 패턴에 동일 물질을 대응시켜서 축소된 디자인 룰에서도 종래 기술 대비 더 양호한 환경을 가지는 반도체 제조 공정을 통하여 반도체 장치를 제공할 수 있다. As described above, the embodiments can provide a semiconductor device through a semiconductor manufacturing process having a better environment compared to the prior art even in a reduced design rule by matching the same material to a cell bit line pattern and a peripheral gate pattern on a semiconductor substrate .
실시예들은 적층되는 접촉 구조가 아니고 동일 레벨에 위치하는 접촉 구조를 가지는 셀 비트라인 패턴 및 셀 콘택 플러그를 제공할 수 있다. 이를 통해서, 상기 반도체 장치는 셀 비트라인 패턴 및 셀 콘택 플러그, 그리고 상기 셀 비트라인 패턴 및 셀 콘택 플러그 주변의 구성 요소들 사이의 기생 정전 용량의 크기를 종래 기술 대비 작게 가질 수 있다. Embodiments can provide a cell bit line pattern and a cell contact plug having a contact structure located at the same level, rather than a stacked contact structure. Accordingly, the semiconductor device can have a smaller parasitic capacitance between the cell bit line pattern and the cell contact plug, and between the cell bit line pattern and the surrounding components of the cell contact plug, compared to the prior art.
그리고, 실시예들은 셀 비트라인 패턴 및 주변 게이트 패턴 상에 주변 비트라인 패턴을 형성하기 때문에 구성 요소들이 차지하는 점유율을 높여서 축소된 디자인 룰에서도 반도체 제조 공정의 여유도를 종래 기술 대비 증가시킬 수 있다.In addition, since the embodiment forms the peripheral bit line pattern on the cell bit line pattern and the peripheral gate pattern, the occupancy rate of the components is increased, so that the margin of the semiconductor manufacturing process can be increased compared to the prior art even in the reduced design rule.
더불어서, 실시예들은 동일 레벨에서 접촉하는 셀 비트라인 패턴 및 셀 콘택 플러그, 그리고 셀 콘택 플러그의 상부측에 절연 물질을 개시하기 때문에 셀 비트라인 패턴, 셀 콘택 플러그, 셀 비트라인 패턴 및 셀 콘택 플러그 주변의 구성 요쇼들 사이에 전기적 쇼트를 종래 기술 대비 더 방지할 수 있다. In addition, since the embodiments disclose the cell bit line pattern and the cell contact plug contacting at the same level and the insulating material at the upper side of the cell contact plug, the cell bit line pattern, the cell contact plug, the cell bit line pattern, It is possible to further prevent an electrical short between the constituent displays near the prior art.
상기 실시예들의 양태들은 이후로 첨부 도면들을 참조해서 설명하기로 한다. 그러나, 상기 실시예들은 여러 가지 다른 형태들로 구체화되어질 수 있고, 그리고 여기에서 설명되는 양태들로 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 오히려, 상기 양태 들은 실시예들을 더욱 철저하고 그리고 완전하게 되도록 해주며, 당업자에게 실시예들의 영역을 충분히 전달할 수 있도록 해준다. 비록 제 1, 제 2 .. 등을 지칭하는 용어들이 여러 구성 요소들을 기술하기 위하여 여기에서 사용되어질 수 있다면, 상기 구성 요소들은 이러한 용어들로 한정되지 않는 것으로 이해되어질 것이다. 단지, 이러한 용어들은 어떤 구성 요소로부터 다른 구성 요소를 구별하기 위해서 사용되어질 뿐이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The aspects of the above embodiments will now be described with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the above-described embodiments may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the aspects set forth herein. Rather, the aspects make the embodiments more thorough and complete, and will allow those skilled in the art to fully convey the scope of the embodiments. It is to be understood that, although the terms referring to first, second, etc. may be used herein to describe various components, the components are not intended to be limited to these terms. These terms are merely used to distinguish one component from another.
여기에서, 사용되어진 바와 같이, '패드, 기저 및 마스크' 용어는 반도체 패턴들을 형성하기 이전에 반도체 막들의 용도를 설명하기 위해서 사용되어질 수 있다. 그리고, '셀, 하부(측), 상부(측), 아래, 주변, 중심 및 상에" 등과 같이 특별히 상대적인 용어들은 선택된 구성 요소, 다른 구성 요소와 어떤 형상과의 상대적인 관계, 또는 도면들에 도시된 형상을 간단하게 설명하는데 설명의 간소화를 위해서 사용되어질 수 있다. 그리고, 여기에서 전문용어의 사용은 특별한 양태들을 단지 설명하기 위함이지 실시예들을 한정하려는 것은 아니다.Here, as used, the terms 'pad, base and mask' may be used to describe the use of semiconductor films prior to forming semiconductor patterns. It will be further understood that the terms relative to one another, such as "relative to a certain element, a relative relationship with a certain element, or a relationship with other elements, such as" cell, bottom (side), top (side), bottom, And the use of terminology herein is for the purpose of describing particular aspects only and is not intended to limit the embodiments.
이제, 실시예들에 따르는 반도체 장치는 도 1 내지 4 를 참조해서 보다 상세하게 설명하기로 한다.Now, the semiconductor device according to the embodiments will be described in more detail with reference to Figs.
도 1 내지 3 은 실시예들에 따르는 반도체 장치를 보여주는 평면도들이다. 그리고, 도 4 는 도 1 의 절단선들 Ⅰ-Ⅰ', Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ' 및 Ⅳ-Ⅳ' 를 따라 취해서 실시예들에 따르는 반도체 장치를 보여주는 단면도이다. 이 경우에, 도 1 내지 4 는 동일 부재에 대해서 동일 부호를 사용하기로 한다. 1 to 3 are plan views showing semiconductor devices according to embodiments. 4 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to embodiments taken along the cutting lines I-I ', II-II', III-III ', and IV-IV' of FIG. In this case, the same reference numerals are used for the same members in Figs.
도 1 을 참조하면, 실시예들에 따르는 반도체 장치(233)는 셀 어레이 영 역(Cell Array Region; C1) 및 주변 회로 영역(Peripheral Circuit Region; P)을 포함할 수 있다. 상기 셀 어레이 영역(C1)은 서로에 대해서 직교하는 셀 게이트 패턴(59)들 및 셀 비트라인 패턴(82 또는 86)들을 포함할 수 있다. 상기 셀 게이트 패턴(59)들에 대해서 직각으로 교차하는 셀 활성 영역(6)들이 배치될 수 있다. 상기 셀 활성 영역(6)들은 셀 비트라인 패턴(82 또는 86)들 사이에 위치해서 셀 비트라인 패턴(82 또는 86)들에 대해서 평행하게 배치될 수 있다. Referring to FIG. 1, a
상기 셀 활성 영역(6)들 및 셀 비트라인 패턴(82 또는 86)들에 셀 콘택 홀(151)들이 부분적으로 중첩될 수 있다. 상기 셀 콘택 홀(151)들은 셀 활성 영역(6)들의 중앙 영역(Central Region)에 배치될 수 있다. 상기 셀 콘택 홀(151)들은 셀 게이트 패턴(59)들 사이에 배치될 수 있다. 상기 셀 콘택 홀(151)들 주변에 위치하도록 셀 활성 영역(6)들의 가장자리에 노드 콘택 홀(204)들 및 스토리지 노드(225)들이 배치될 수 있다. The cell contact holes 151 may partially overlap the cell
한편, 상기 주변 회로 영역(P)은 서로에 대해서 평행을 이루는 주변 게이트 패턴(84 또는 88) 및 주변 비트라인 패턴(185)들을 포함할 수 있다. 상기 주변 게이트 패턴(84 또는 88) 및 주변 비트라인 패턴(185)들을 지나는 주변 활성 영역(8)이 배치될 수 있다. 상기 주변 비트라인 패턴(185)들과 중첩하도록 주변 활성 영역(8)에 주변 콘택 홀(157)들을 형성할 수 있다. Meanwhile, the peripheral circuit region P may include a
도 2 를 참조하면, 실시예들에 따르는 반도체 장치(236)는 셀 어레이 영역(C2), 그리고 도 1 의 주변 회로 영역(P)을 포함할 수 있다. 상기 셀 어레이 영역(C2)은 셀 활성 영역(6)들 및 셀 비트라인 패턴(89)들을 포함할 수 있다. 상기 셀 활성 영역(6)들은 셀 비트라인 패턴(89)들 사이에 배치될 수 있다. 상기 셀 비트라인 패턴(89)들은 첨점(Cusp; CP)들 또는 변곡점(Inflection Point; CP)들을 한정하는 개별 라인(Elemental Line; EL)들을 가질 수 있다. 이 경우에, 상기 셀 활성 영역(6)들은 첨점(CP)들 사이 또는 변곡점(CP)들 사이에 위치해서 개별 라인(EL)들에 대하여 평행하게 배치될 수 있다. 2, a
상기 셀 활성 영역(6)들 및 셀 비트라인 패턴(89)들에 대해서 기울어지게 교차하는 셀 게이트 패턴(59)들이 배치될 수 있다. 상기 셀 활성 영역(6)들 및 셀 비트라인 패턴(89)들과 중첩하는 셀 콘택 홀(151)들이 배치될 수 있다. 상기 셀 활성 영역(6)들의 가장자리에 노드 콘택 홀(204)들 및 스토리지 노드(225)들이 배치될 수 있다. 이 경우에, 상기 셀 콘택 홀(151)들, 노드 콘택 홀(204)들 및 스토리지 노드(225)들은 셀 활성 영역(6)들, 셀 게이트 패턴(59)들 및 셀 비트라인 패턴(89)들에 대해서 도 1 과 동일한 배치 구조를 가질 수 있다.
도 3 을 참조하면, 실시예들에 따르는 반도체 장치(239)는 셀 어레이 영역(C3), 그리고 도 1 의 주변 회로 영역(P)을 포함할 수 있다. 상기 셀 어레이 영역(C3)은 셀 활성 영역(6)들 및 셀 비트라인 패턴(89)들을 포함할 수 있다. 상기 셀 활성 영역(6)들은 셀 비트라인 패턴(89)들 사이에 배치될 수 있다. 상기 셀 비트라인 패턴(89)들은 도 2 와 동일 형상을 가질 수 있다. 이 경우에, 상기 셀 활성 영역(6)들은 셀 비트라인 패턴(89)들의 개별 라인(EL)들 사이의 첨점(CP)들 또는 변곡점(CP)들 아래에 중심을 두고 개별 라인(EL)들에 대하여 평행하게 배치될 수 있다.Referring to FIG. 3, a
상기 셀 활성 영역(6)들 및 셀 비트라인 패턴(89)들에 대해서 기울어지게 교차하는 셀 게이트 패턴(59)들이 배치될 수 있다. 상기 셀 게이트 패턴(59)들은 그 패턴(59)들 사이에 셀 비트라인 패턴(89)들의 첨점(CP)들 또는 변곡점(CP)들을 가질 수 있다. 상기 셀 활성 영역(6)들 및 셀 비트라인 패턴(89)들과 중첩하는 셀 콘택 홀(151)들이 배치될 수 있다. 상기 셀 콘택 홀(151)들은 셀 비트라인 패턴(89)들의 첨점(CP)들 또는 변곡점(CP)들 상에 형성될 수 있다. 상기 셀 활성 영역(6)들의 가장자리에 노드 콘택 홀(204)들 및 스토리지 노드(225)들이 배치될 수 있다.
상기 셀 콘택 홀(151)들, 노드 콘택 홀(204)들 및 스토리지 노드(225)들은 셀 활성 영역(6)들, 셀 게이트 패턴(59)들 및 셀 비트라인 패턴(89)들에 대해서 도 1 과 동일한 배치 구조를 가질 수 있다.The cell contact holes 151, the node contact holes 204 and the
도 4 를 참조하면, 실시예들에 따르는 반도체 기판(2)이 준비될 수 있다. 상기 반도체 기판(2)은 도 1 의 셀 어레이 영역(C1) 및 주변 회로 영역(P)을 가질 수 있다. 상기 셀 어레이 영역(C1) 및 주변 회로 영역(P)에 셀 비트라인 패턴(82) 및 주변 게이트 패턴(84)이 각각 배치될 수 있다. 상기 셀 비트라인 패턴(82)은 셀 어레이 영역(C1)에서 셀 활성 영역(6) 주변의 비활성 영역(4) 상에 절단선 Ⅰ-Ⅰ' 와 같이 배치될 수 있다. 상기 셀 비트라인 패턴(82)은 차례로 적층되는 셀 하부 비트라인(24), 셀 상부 비트라인(64) 및 셀 비트라인 캐핑 패턴(74)을 포함할 수 있다. Referring to Fig. 4, a
상기 셀 하부 비트라인(24) 및 셀 상부 비트라인(64)은 도전 물질을 포함할 수 있다. 상기 셀 비트라인 캐핑 패턴(74)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 주변 게이트 패턴(84)은 주변 회로 영역(P)의 주변 활성 영역(8) 상에 절단선 Ⅳ-Ⅳ' 와 같이 배치될 수 있다. 상기 주변 게이트 패턴(84)은 차례로 적층되는 주변 하부 게이트(28), 주변 상부 게이트(68) 및 주변 게이트 캐핑 패턴(78)을 포함할 수 있다. 상기 주변 하부 게이트(28), 주변 상부 게이트(68) 및 주변 게이트 캐핑 패턴(78)은 각각이 셀 하부 비트라인(24), 셀 상부 비트라인(64) 및 셀 비트라인 캐핑 패턴(74)과 동일 물질일 수 있다. The cell
상기 비활성 영역(4) 및 셀 활성 영역(6) 상에 패드막(10)이 배치될 수 있다. 상기 패드 막(10)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 주변 게이트 패턴(84) 및 주변 활성 영역(8) 사이에 주변 게이트 절연 패턴(13)이 배치될 수 있다. 상기 주변 게이트 절연 패턴(13)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 셀 비트라인 패턴(82)의 측벽들 상에 비트라인 스페이서(94)들이 배치될 수 있다. 상기 비트라인 스페이서(94)들은 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 주변 게이트 패턴(84)의 측벽들 상에 하부 및 상부 게이트 스페이서들(98, 128)이 차례로 배치될 수 있다.The
상기 하부 및 상부 게이트 스페이서들(98, 128)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 셀 비트라인 패턴(82) 및 주변 게이트 패턴(84)을 둘러싸는 식각 저지막(138) 및 하부 층간절연막(145)이 반도체 기판(2) 상에 차례로 배치될 수 있다. 상기 식각 저지막(138) 및 하부 층간절연막(145)은 주변 활성 영역(8), 패드막(10) 및 상부 게이트 스페이서(128)들 상에 배치될 수 있다. 상기 식각 저지막(138) 및 하부 층간절연막(145)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 패드막(10), 식각 저지막(138) 및 하부 층간절연막(145)에 셀 콘택 플러그(153) 및 주변 콘택 플러그(159)들이 배치될 수 있다. 상기 셀 콘택 플러그(153) 및 주변 콘택 플러그(159) 들은 패드막(10), 식각 저지막(138) 및 하부 층간절연막(145)을 관통해서 셀 활성 영역(6) 및 주변 활성 영역(8)과 각각 접촉할 수 있다.The lower and
상기 셀 콘택 플러그(153) 및 주변 콘택 플러그(159)들은 도전 물질을 포함할 수 있다. 상기 셀 콘택 플러그(153)는 패드막(10), 식각 저지막(138) 및 하부 층간 절연막(145)으로 절단선 Ⅱ-Ⅱ' 와 같이 둘러싸일 수 있다. 상기 셀 콘택 플러그(153)는 셀 활성 영역(6) 및 셀 비트라인 패턴(82)과 절단선들 Ⅰ-Ⅰ' 및 Ⅲ-Ⅲ' 와 같이 접촉할 수 있다. 좀 더 상세하게 설명하면, 상기 셀 콘택 플러그(153)들은 셀 활성 영역(6)과 접촉하고 그리고 셀 비트라인 패턴(82)의 측부를 따라서 연장해서 셀 비트라인 캐핑 패턴(74)에 절단선들 Ⅰ-Ⅰ' 및 Ⅲ-Ⅲ' 와 같이 삽입될 수 있다. 이 경우에, 상기 셀 콘택 플러그(153)는 셀 비트라인 캐핑 패턴(74)을 통해서 셀 상부 비트라인(64)과 접촉할 수 있다. The
상기 주변 콘택 플러그(159)들은 식각 저지막(138) 및 하부 층간 절연막(145)으로 둘러싸일 수 있다. 상기 주변 콘택 플러그(159)들은 주변 게이트 패턴(84)의 측부들에 위치해서 주변 활성 영역(8)과 절단선 Ⅳ-Ⅳ' 와 같이 접촉할 수 있다. 상기 주변 콘택 플러그(159)들은 셀 비트라인 패턴(82), 주변 게이트 패턴(84) 및 셀 콘택 플러그(153)와 실질적으로 동일 상면을 가질 수 있다. 상기 주변 게이트 패턴(84) 상에 주변 비트라인 패턴(185)들이 배치될 수 있다. 상기 주변 비트라인 패턴(185)들은 주변 콘택 플러그(159)들과 접촉할 수 있다. The peripheral contact plugs 159 may be surrounded by an
상기 주변 비트라인 패턴(185)은 차례로 적층된 주변 비트라인(168) 및 주변 비트라인 캐핑 패턴(178)을 포함할 수 있다. 상기 주변 비트라인(168)은 도전 물질 을 포함할 수 있다. 상기 비트라인 캐핑 패턴(178)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 주변 비트라인 패턴(185)을 둘러싸도록 식각 저지막(138) 및 하부 층간 절연막(145) 상에 상부 층간 절연막(195)이 배치될 수 있다. 상기 상부 층간 절연막(195)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 상부 층간절연막(195)은 주변 비트라인 패턴(185)들의 상면을 노출할 수 있다. 상기 하부 및 상부 층간 절연막들(145, 195), 식각 저지막(138) 및 패드막(10)에 노드 플러그(208)들이 배치될 수 있다. The peripheral
상기 노드 플러그(208)들은 도전 물질을 포함할 수 있다. 상기 노드 플러그(208)들은 셀 활성 영역(6)과 접촉할 수 있다. 상기 노드 플러그(208)들 및 주변 비트라인 패턴(185)은 동일 상면을 가질 수 있다. 상기 주변 비트라인 패턴(185) 및 노드 플러그(208)들을 덮도록 상부 층간 절연막(195) 상에 보호막(215)이 배치될 수 있다. 상기 보호막(215)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 보호막(215)에 위치해서 보호막(215)로부터 상부측을 향하여 연장하는 스토리지 노드(225)들이 배치될 수 있다. 상기 스토리지 노드(225)들은 도전 물질을 포함할 수 있다. The node plugs 208 may comprise a conductive material. The node plugs 208 may contact the cell
상기 스토리지 노드(225)들은 보호막(215)을 통해서 노드 플러그(208)들과 접촉할 수 있다. 한편, 상기 셀 비트라인 패턴(82) 및 주변 게이트 패턴(84)의 하부측에 셀 게이트 패턴(59)들이 배치될 수 있다. 상기 셀 게이트 패턴(59)들은 셀 어레이 영역(C1)의 비활성 영역(4) 및 셀 활성 영역(6)에 배치될 수 있다. 좀 더 상세하게 설명하면, 상기 셀 게이트 패턴(59)들은 반도체 기판(2)의 상면으로부터 반도체 기판(2)의 상부측을 향해서 돌출할 수 있다. 그리고, 상기 셀 게이트 패턴(59)들은 반도체 기판(2)의 상면으로부터 반도체 기판(2)의 하부측을 향해서 연 장할 수 있다. 이 경우에, 상기 게이트 패턴(59)들의 각각은 서로 다른 레벨들을 지나는 상면을 절단선들 Ⅰ-Ⅰ' 및 Ⅱ-Ⅱ' 와 같이 가질 수 있다.The
상기 셀 게이트 패턴(59)들은 셀 비트라인 패턴(82) 아래에서 및 셀 비트라인 패턴(82)의 주변에서 단차(Step Difference)를 가질 수 있다. 그리고, 상기 셀 게이트 패턴(59)들은 수평적으로 비활성 영역(4) 및 셀 활성 영역(6)을 지날 수 있다. 상기 셀 게이트 패턴(59)들은 셀 활성 영역(6)에서 셀 콘택 플러그(156) 및 노드 플러그(208)들 사이에 절단선 Ⅰ-Ⅰ' 와 같이 배치될 수 있다. 상기 셀 게이트 패턴(59)들은 셀 게이트(53)들 및 셀 게이트 캐핑 패턴(56)들을 포함할 수 있다. 상기 셀 게이트(53)들은 도전 물질을 포함할 수 있다. 상기 셀 게이트 캐핑 패턴(56)들은 절연 물질을 포함할 수 있다. The
상기 셀 게이트 패턴(59)들의 셀 게이트 캡핑 패턴(56)들은 비활성 영역(4)에서 셀 비트라인 패턴(82)의 셀 하부 비트라인(24)을 절단선 Ⅰ-Ⅰ' 와 같이 복수 개로 세분할 수 있다. 상기 셀 활성 영역(6) 및 셀 게이트 패턴(59)들 사이에 셀 게이트 절연 패턴(48)들이 배치될 수 있다. 그러나, 상기 셀 게이트 절연 패턴(48)들은 열 산화 공정을 통하여 비활성 영역(4) 및 셀 활성 영역(6)에서 서로 다른 두께들을 가질 수 있다. 상기 셀 게이트 패턴(59)들 주변에 셀 불순물 영역(104)들 그리고 주변 게이트 패턴(84) 아래에 주변 불순물 영역(140)들이 배치될 수 있다. The cell
상기 셀 불순물 영역(104)들은 셀 콘택 플러그(153) 및 노드 플러그(208)들에 접촉될 수 있다. 상기 주변 불순물 영역(140)들은 주변 게이트 패턴(84)에 중첩되고 그리고 주변 콘택 플러그(159)들에 접촉될 수 있다. 상기 셀 불순물 영 역(104)들 및 주변 불순물 영역(140)들은 서로 다른 도전성들을 가질 수 있다. 상기 주변 불순물 영역(140)들은 엘.디.디(Lightly Doped Drain; LDD) 구조를 가질 수 있다. 상기 셀 게이트 패턴(59)들 및 셀 불순물 영역(104)들은 셀 트랜지스터들에 포함될 수 있다. 상기 주변 게이트 패턴(84) 및 주변 불순물 영역(140)들은 주변 트랜지스터에 포함될 수 있다. The
이를 통해서, 상기 셀 트랜지스터들 및 주변 트랜지스터는 셀 비트라인 패턴(82), 주변 비트라인 패턴(185)들 및 스토리지 노드(225)들과 함께 도 1 에 따르는 반도체 장치(233)를 구성할 수 있다. 이와는 다르게, 상기 반도체 장치(233)는 도 2 또는 3 의 반도체 장치(236 또는 239)로 대체될 수도 있다. The cell transistors and the peripheral transistors can constitute the
다음으로, 실시예들에 따르는 반도체 장치의 형성방법은 도 5 내지 11 을 참조해서 설명한다. Next, a method of forming the semiconductor device according to the embodiments will be described with reference to FIGS.
도 5 내지 8 은 도 1 의 절단선들 Ⅰ-Ⅰ', Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ' 및 Ⅳ-Ⅳ' 를 따라 취해서 실시예들에 따르는 반도체 장치의 형성방법을 설명해주는 단면도들이다. 이 경우에, 도 5 내지 8 은 도 1 내지 4 와 동일 부재에 대해서 동일 부호를 사용하기로 한다.5 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of forming a semiconductor device according to embodiments taken along the cutting lines I-I ', II-II', III-III ', and IV-IV' of FIG. In this case, the same reference numerals are used for the same members as in Figs. 1 to 4 in Figs. 5 to 8.
도 5 를 참조하면, 실시예들에 따라서 반도체 기판(2)을 준비할 수 있다. 상기 반도체 기판(2)은 도 1 의 셀 어레이 영역(C1) 및 주변 회로 영역(P)을 가질 수 있다. 상기 셀 어레이 영역(C1)은 셀 활성 영역(6)을 적어도 하나 가질 수 있다. 상기 주변 회로 영역(P)은 주변 활성 영역(8)을 적어도 하나 가질 수 있다. 상기 셀 활성 영역(6) 및 주변 활성 영역(8)은 반도체 기판(2)에서 비활성 영역(4)으로 한정될 수 있다. 상기 비활성 영역(4)은 소자 분리막을 가질 수 있다, 상기 소자 분리막은 절연 물질을 가질 수 있다. Referring to FIG. 5, a
상기 셀 활성 영역(6) 및 상기 셀 활성 영역(6) 주변의 비활성 영역(4) 상에 패드막(10), 그리고 주변 활성 영역(8) 상에 주변 게이트 절연막(11)을 형성할 수 있다. 상기 패드막(10)은 절연 물질, 예를 들면 실리콘 나이트라이드를 포함할 수 있다. 상기 주변 게이트 절연막(11)은 절연 물질, 예를 들면 실리콘 옥사이드를 포함할 수 있다. 상기 주변 게이트 절연막(11)은 주변 활성 영역(8)을 한정하는 비활성 영역(4) 상에도 배치될 수 있다. 그러나, 상기 주변 게이트 절연막(11)은 열 산화 공정이 이용되는 경우에 비활성 영역(4) 및 주변 활성 영역(8)에서 서로 다른 두께들로 형성될 수 있다. The peripheral
상기 패드막(10) 및 주변 게이트 절연막(11) 상에 마스크 도전막(20) 및 마스크 캐핑막(30)을 차례로 형성할 수 있다. 상기 마스크 도전막(20)은 도전물질, 예를 들면 불순물 이온들이 도핑된 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 상기 마스크 캐핑막(30)은 절연 물질, 예를 들면 실리콘 나이트라이드를 포함할 수 있다. 상기 마스크 캐핑막(30) 상에 포토레지스트 막을 형성할 수 있다. 상기 포토레지스트 막은 셀 어레이 영역(C1)에서 마스크 캐핑막(30)을 노출시키면서 셀 활성 영역(6)과 정렬하는 개구부들을 가질 수 있다. The mask
상기 포토레지스트 막을 식각 마스크로 사용해서 마스크 캐핑막(30), 마스크 도전막(20) 및 패드막(10)을 차례로 식각해서 셀 활성 영역(6) 및 그 영역(6) 주변의 비활성 영역(4)에 트랜치(44)들을 형성할 수 있다. 상기 트랜치(44)들은 셀 활 성 영역(6) 및 그 영역(6) 주변의 비활성 영역(4)의 상면들로부터 반도체 기판(2)의 하부측을 향해서 연장할 수 있다. 상기 트랜치(44)들이 형성된 후에, 상기 포토레지스트 막을 반도체 기판(2)으로부터 제거시킬 수 있다. 상기 트랜치(44)들에 셀 게이트 절연 패턴(48)들을 절단선들 Ⅰ-Ⅰ' 및 Ⅱ-Ⅱ' 와 같이 형성할 수 있다. The mask
상기 셀 게이트 절연 패턴(48)들은 절연 물질, 예를 들면 실리콘 옥사이드를 포함할 수 있다. 상기 셀 게이트 절연 패턴(48)들은 열 산화 공정이 이용되는 경우에 비활성 영역(4) 및 셀 활성 영역(6)에서 서로 다른 두께들로 형성될 수 있다. The cell
도 6 을 참조하면, 상기 트랜치(44)들을 부분적으로 채우는 셀 게이트(53)들을 형성할 수 있다. 상기 셀 게이트(53)들은 도전 물질, 예를 들면 타이타늄 나이트라이드를 포함할 수 있다. 상기 셀 게이트(53)들 상에 위치하면서 마스크 캐핑막(30)을 덮는 셀 게이트 캐핑막을 형성할 수 있다. 상기 셀 게이트 캐핑막은 절연 물질, 예들 들면 실리콘 나이트라이드를 포함할 수 있다. 도 5 의 마스크 도전막(20)을 노출시키도록 셀 게이트 캐핑막 및 마스크 캐핑막(30)을 차례로 식각하여 셀 게이트 캐핑 패턴(56)들을 절단선 Ⅰ-Ⅰ' 와 같이 형성할 수 있다. Referring to FIG. 6,
상기 셀 게이트 캐핑 패턴(56)들은 절단선 Ⅰ-Ⅰ' 와 동일 형상으로 절단선 Ⅱ-Ⅱ' 에도 형성될 수 있다. 이 경우에, 상기 셀 게이트 캐핑 패턴(56)들은 트랜치(44)들을 채우도록 셀 활성 영역(6)에 형성될 수 있다. 그리고, 상기 셀 게이트 캐핑 패턴(56)들은 패드막(10) 및 마스크 도전막(20)에 형성될 수 있다. 상기 셀 게이트 캐핑 패턴(56)들은 셀 게이트(53)들과 함께 셀 게이트 패턴(59)들을 구성할 수 있다. 상기 마스크 도전막(20) 상에 기저 도전막(Base Conductive Layer; 도면 에 미 도시) 및 기저 캐핑막(Base Capping Layer; 도면에 미 도시)을 차례로 형성할 수 있다. The cell
상기 기저 도전막은 도전 물질, 예를 들면 차례로 적층된 베리어 금속(Barrier Metal)및 텅스텐을 포함할 수 있다. 상기 베리어 금속은 마스크 도전막(30)으로 텅스텐 원자들의 확산을 방지시키는 금속 및/ 또는 금속 나이트라이드를 포함할 수 있다. 상기 기저 캐핑막은 절연 물질, 예를 들면 실리콘 나이트라이드를 포함할 수 있다. 상기 기저 캐핑막 상에 포토레지스트 패턴들을 형성할 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴들은 셀 어레이 영역(C1) 및 주변 회로 영역(P)에 형성될 수 있다. 상기 셀 어레이 영역(C1)의 포토레지스트 패턴은 셀 활성 영역(6) 주변의 비활성 영역(4) 상에 형성될 수 있다. The underlying conductive film may comprise a conductive material, such as barrier metal and tungsten, which in turn are stacked. The barrier metal may include a metal and / or metal nitride to prevent the diffusion of tungsten atoms into the mask
상기 주변 회로 영역(P)의 포토레지스트 패턴은 주변 활성 영역(8), 및 상기 주변 활성 영역(8) 주변의 비활성 영역(4) 상에 형성될 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴들을 식각 마스크로 사용해서 기저 캐핑막, 기저 도전막 및 마스크 도전막(20)을 차례로 식각하여 셀 비트라인 패턴(82) 및 주변 게이트 패턴(84)을 형성할 수 있다. 상기 셀 비트라인 패턴(82)은 셀 활성 영역(6) 주변의 비활성 영역(4) 상에 형성될 수 있다. 상기 셀 비트라인 패턴(82)은 패드막(10)을 노출시키도록 절단선 Ⅱ-Ⅱ' 와 같이 형성될 수 있다. A photoresist pattern of the peripheral circuit region P may be formed on the peripheral
이 경우에, 상기 셀 게이트 캐핑 패턴(56)은 마스크 도전막(20)이 식각되는 동안에 포토레지스트 패턴으로 노출되는 셀 활성 영역(6)에서 부분적으로 제거될 수 있다. 상기 셀 비트라인 패턴(82) 아래 및 주변의 셀 게이트 캐핑 패턴(56)은 서로 다른 레벨들에 위치하는 상면들을 가지도록 절단선들 Ⅰ-Ⅰ' 및 Ⅱ-Ⅱ' 와 같이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 셀 게이트 캐핑 패턴(56)는 상면에 단차를 가질 수 있다. 상기 셀 비트라인 패턴(82)은 도 2 또는 도 3 의 셀 비트라인 패턴(89)으로 대체될 수도 있다. 상기 주변 게이트 패턴(84)은 주변 회로 영역(P)의 주변 활성 영역(8), 및 주변 활성 영역(8) 주변의 비활성 영역(4) 상에 형성될 수 있다. In this case, the cell
상기 주변 게이트 패턴(84)은 도 5 의 주변 게이트 절연막(11)을 노출시키도록 형성될 수 있다. 상기 셀 비트라인 패턴(82)은 차례로 적층되는 셀 하부 비트라인(24), 셀 상부 비트라인(64) 및 셀 비트라인 캐핑 패턴(74)을 포함할 수 있다. 상기 주변 게이트 패턴(84)은 주변 하부 게이트(28), 주변 상부 게이트(68) 및 주변 게이트 캐핑 패턴(78)을 포함할 수 있다. 상기 셀 비트라인 패턴(82) 및 주변 게이트 패턴(84)이 형성된 후에, 상기 포토레지스트 패턴들을 반도체 기판(2)으로부터 제거시킬 수 있다. The
상기 셀 비트라인 패턴(82) 및 주변 게이트 패턴(84)을 덮도록 패드막(10) 및 주변 게이트 절연막(11) 상에 하부 스페이서 막을 형성할 수 있다. 상기 하부 스페이서 막은 절연 물질, 예를 들면 실리콘 나이트라이드를 포함할 수 있다. 상기 하부 스페이서 막을 식각해서 셀 비트라인 패턴(82)의 측벽들에 비트라인 스페이서(94)들, 그리고 주변 게이트 패턴(84)의 측벽들에 하부 게이트 스페이서(98)들을 형성할 수 있다. 상기 비트라인 스페이서(94)들은 패드막(10)을 노출시키도록 형성될 수 있다. A lower spacer film may be formed on the
상기 하부 게이트 스페이서(98)들은 주변 활성 영역(8)을 노출시키도록 형성 될 수 있다. 계속해서, 상기 셀 활성 영역(6)에 셀 불순물 영역(104)들 및 주변 활성 영역(8)에 제 1 주변 불순물 영역(108)들을 형성할 수 있다. 상기 셀 불순물 영역(104)들은 불순물 이온들을 사용해서 셀 게이트 패턴(59)들 사이에 형성될 수 있다. 상기 제 1 주변 불순물 영역(108)들은 불순물 이온들을 사용해서 주변 게이트 패턴(84)과 중첩하도록 형성될 수 있다. 상기 셀 불순물 영역들(104) 및 제 1 주변 불순물 영역(108)들은 동일 도전성을 가지거나 서로 다른 도전성들을 가질 수 있다. The
상기 셀 불순물 영역(104)들은 반도체 기판(2)과 다른 도전성을 가질 수 있다. 상기 제 1 주변 불순물 영역(108)들은 반도체 기판(2)과 동일 도전성을 가지거나 다른 도전성을 가질 수 있다. 상기 셀 비트라인 패턴(82) 및 주변 게이트 패턴(84)을 덮도록 셀 어레이 영역(C1) 및 주변 회로 영역(P)에 상부 스페이서 막(124)을 형성할 수 있다. 상기 상부 스페이서 막(124)은 도 1 의 셀 어레이 영역(C1)에서 셀 비트라인 패턴(82)들 사이를 충분히 채우고 그리고 셀 비트라인 패턴(82)들 상에 형성될 수 있다. The
이와는 다르게, 상기 상부 스페이서 막(124)은 주변 회로 영역(P)에서 주변 게이트 패턴(84) 및 하부 게이트 스페이서(98)들을 컨포멀하게 덮을 수 있다. 상기 상부 스페이서 막(124)을 식각해서 하부 게이트 스페이서(98)들 상에 상부 게이트 스페이서(128)들을 형성할 수 있다. 상기 주변 게이트 패턴(84), 그리고 하부 및 상부 게이트 스페이서들(98, 128)을 마스크로 사용해서 주변 활성 영역(8)에 제 2 주변 불순물 영역(135)들을 형성할 수 있다. 상기 제 2 주변 불순물 영역(135)들은 불순물 이온들을 사용해서 하부 게이트 스페이서(98)들 및/ 또는 상부 게이트 스페이서(128)들과 중첩하도록 형성될 수 있다. Alternatively, the
상기 제 1 및 2 주변 불순물 영역들(108, 135)은 주변 불순물 영역(140)들을 구성할 수 있다. 상기 주변 불순물 영역(140)들은 엘.디.디(LDD) 구조를 가질 수 있다. 상기 주변 게이트 패턴(84), 그리고 하부 및 상부 게이트 스페이서들(98, 128)을 덮도록 주변 회로 영역(P)에 포토레지스트 막을 형성할 수 있다. 상기 포토레지스트 막은 셀 어레이 영역(C1)을 노출시키도록 형성될 수 있다. 상기 포토레지스트 막을 식각 마스크, 그리고 셀 비트라인 패턴(82), 비트라인 스페이서(94)들 및 패드막(10)을 식각 버퍼막으로 사용해서 상부 스페이서 막(124)을 반도체 기판(2)으로부터 제거시킬 수 있다.The first and second
상기 상부 스페이서 막(124)이 제거된 후에, 상기 포토레지스트 막을 반도체 기판(2)으로부터 제거시킬 수 있다. After the
도 7 을 참조하면, 실시예들에 따라서 셀 비트라인 패턴(82) 및 주변 게이트 패턴(84)을 덮도록 셀 어레이 영역(C1) 및 주변 회로 영역(P)에 식각 저지막(138) 및 하부 층간 절연막(145)을 차례로 형성할 수 있다. 상기 식각 저지막(138)은 절연 물질, 예를 들면 실리콘 나이트라이드를 포함할 수 있다. 상기 하부 층간 절연막(145)은 절연 물질, 예를 들면 실리콘 옥사이드를 포함할 수 있다. 상기 셀 비트라인 패턴(82) 및 주변 게이트 패턴(84)을 노출시키도록 식각 저지막(138) 및 하부 층간 절연막(145)을 차례로 식각할 수 있다. Referring to FIG. 7, the
상기 식각 저지막(138) 및 하부 층간 절연막(145) 상에 포토레지스트 막을 형성할 수 있다. 상기 포토레지스트 막은 하부 층간 절연막(145)을 노출시키는 개구부들을 가질 수 있다. 상기 개구부들은 셀 어레이 영역(C1)에서 셀 게이트 패턴(59)들 사이에 그리고 주변 회로 영역(P)에서 주변 게이트 패턴(84)의 측부들 상에 위치하도록 형성될 수 있다. 상기 포토레지스트 막을 식각 마스크로 사용해서 하부 층간 절연막(145), 식각 저지막(138), 셀 비트라인 캐핑 패턴(74) 및 패드막(10)을 차례로 식각하여 셀 콘택 홀(151) 및 주변 콘택 홀(157)들을 형성할 수 있다. A photoresist film may be formed on the
상기 셀 콘택 홀(151)은 셀 활성 영역(6), 상기 셀 활성 영역(6) 주변의 비활성 영역(4) 및 셀 비트라인 패턴(82)을 노출시키도록 절단선들 Ⅰ-Ⅰ', Ⅱ-Ⅱ' 및 Ⅲ-Ⅲ' 와 같이 형성될 수 있다. 이 경우에, 상기 셀 콘택 홀(151)은 셀 비트라인 패턴(82)의 상부측에서 셀 비트라인 캐핑 패턴(74)을 지나서 셀 상부 비트라인(64), 비트라인 스페이서(94) 및 식각 저지막(138)을 노출시키도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 셀 콘택 홀(151)은 셀 비트라인 패턴(82)의 측부에서 식각 저지막(138)을 노출시키도록 형성될 수 있다. The cell contact holes 151 are formed by cutting lines I-I ', I-I', I-I 'so as to expose the cell
상기 주변 콘택 홀(157)들은 주변 활성 영역(8)을 노출시키도록 형성될 수 있다. 상기 셀 및 주변 콘택홀들(151, 157)이 형성된 후에, 상기 포토레지스트 막을 반도체 기판(2)으로부터 제거시킬 수 있다. 상기 셀 및 주변 콘택 홀들(151, 157)을 채우도록 식각 저지막(138) 및 하부 층간 절연막(145) 상에 콘택 플러그 막을 형성할 수 있다. 상기 콘택 플러그 막은 도전 물질, 예를 들면 차례로 적층된 베리어 금속 및 텅스텐을 포함할 수 있다. 상기 베리어 금속은 도 6 의 기저 도전 막의 베리어 금속과 동일하게 형성될 수 있다. The peripheral contact holes 157 may be formed to expose the peripheral
상기 식각 저지막(138) 및 하부 층간 절연막(145)을 노출시키도록 콘택 플러그 막을 식각해서 셀 콘택 홀(151)에 셀 콘택 플러그(153), 그리고 주변 콘택 홀(157)들에 주변 콘택 플러그(159)들을 형성할 수 있다. 이를 통해서, 상기 셀 및 주변 콘택 플러그들(153, 159)은 셀 비트라인 패턴(82) 및 주변 게이트 패턴(84)과 실질적으로 동일 상면을 가지도록 형성될 수 있다. 계속해서, 상기 셀 및 주변 콘택 플러그들(153, 159)을 덮도록 식각 저지막(138) 및 하부 층간 절연막(145) 상에 배선막(164) 및 배선 캐핑막(174)을 형성할 수 있다. The contact plug film is etched to expose the
상기 배선막(164)은 콘택 플러그 막과 동일하게 형성될 수 있다. 상기 배선 캐핑막(174)은 절연 물질, 예를 들면 실리콘 나이트라이드를 포함할 수 있다. The
도 8 을 참조하면, 실시예들에 따라서 도 7 의 배선 캐핑막(174) 상에 포토레지스트 패턴들을 형성할 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴들을 식각 마스크로 사용해서 배선 캐핑막(174) 및 배선막(164)을 차례로 식각하여 주변 회로 영역(P)에 주변 비트라인 패턴(185)들을 형성할 수 있다. 상기 주변 비트라인 패턴(185)들은 식각 저지막(138) 및 하부 층간 절연막(145)을 노출시키도록 형성될 수 있다. 상기 주변 비트라인 패턴(185)들은 주변 비트라인(168) 및 주변 비트라인 캐핑 패턴(178)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 8, photoresist patterns may be formed on the
상기 주변 비트라인 패턴(185)들이 형성된 후에, 상기 포토레지스트 패턴들을 반도체 기판(2)으로부터 제거시킬 수 있다. 이어서, 상기 주변 비트라인 패턴(185)들을 노출시키도록 식각 저지막(138) 및 하부 층간 절연막(145) 상에 상부 층간 절연막(195)을 형성할 수 있다. 상기 상부 층간 절연막(195)은 절연 물질, 예를 들면 실리콘 옥사이드를 포함할 수 있다. 상기 상부 층간절연막(195) 상에 포토레지스트 막을 형성할 수 있다. 상기 포토레지스트 막은 셀 어레이 영역(C1)에서 셀 활성 영역(6)과 정렬하는 개구부들을 가지도록 형성될 수 있다. After the peripheral
상기 포토레지스트 막을 식각 마스크로 사용해서 상부 층간 절연막(195), 하부 층간 절연막(145), 식각 저지막(138) 및 패드막(10)을 차례로 식각해서 노드 콘택 홀(204)들을 형성할 수 있다. 상기 노드 콘택 홀(204)들은 셀 활성 영역(6)을 노출시키도록 형성될 수 있다. 상기 노드 콘택 홀(204)들이 형성된 후에, 상기 포토레지스트 막을 반도체 기판(2)으로부터 제거시킬 수 있다. 상기 노드 콘택 홀(204)들에 노트 플러그(208)들을 형성할 수 있다. 상기 노드 플러그(208)들은 도전 물질, 예를 들면 폴리실리콘을 포함할 수 있다. The node contact holes 204 can be formed by sequentially etching the upper
상기 주변 비트라인 패턴(185) 및 노드 플러그(208)들을 덮도록 상부 층간 절연막(195) 상에 보호막(215)을 형성할 수 있다. 상기 보호막(215)은 절연 물질, 예를 들면 실리콘 나이트라이드를 포함할 수 있다. 상기 보호막(215)을 관통해서 노드 플러그(208)들과 접촉하는 스토리지 노드(225)들을 형성할 수 있다. 상기 스토리지 노드(225)들은 도전 물질, 예를 들면 타이타늄 나이트라이드를 포함할 수 있다. 이를 통해서, 상기 스토리지 노드(225)들은 셀 게이트 패턴(59), 셀 비트라인 패턴(82), 주변 게이트 패턴(84)들 및 주변 비트라인 패턴(185)들과 함께 실시예들에 따르는 반도체 장치(233)에 포함될 수 있다. A
더불어서, 상기 반도체 장치(233)은 실시예들에 따르는 도 2 또는 도 3 의 반도체 장치(236 또는 239)로 대체될 수도 있다. 상기 반도체 장치(233, 236 또는 239)는 셀 비트라인 패턴(82), 셀 콘택 플러그(153) 및 노드 플러그(153)들 및 스토리지 노드(225)들 사이의 기생 정전 용량에 대해서 종래 기술 대비 더 작은 값을 가질 수 있다. 왜냐하면, 상기 셀 비트라인 패턴(82) 및 셀 콘택 플러그(153)는 반도체 기판(2)의 상면으로부터 동일 레벨에 상면들을 가지고 있기 때문이다. 상기 반도체 장치(233, 236 또는 239)는 반도체 기판(2) 상에서 구성 요소들의 점유율에 대해서 종래 기술 대비 증가시킬 수 있다. 왜냐하면, 상기 셀 비트라인 패턴(82)은 비 활성 영역(4) 상에 형성될 수 있기 때문이다. In addition, the
상기 반도체 장치(233, 236 또는 239)는 셀 비트라인 패턴(82), 셀 콘택 플러그(153) 및 노드 플러그(153)들 사이의 전기적 쇼트에 대해서 종래 기술 대비 줄일 수 있다. 왜냐하면, 상기 셀 비트라인 패턴(82) 및 셀 콘택 플러그(153)는 반도체 기판(2) 상에 차례로 적층되지 않아서 전기적 쇼트에 대한 확률을 줄일 수 있기 때문이다. The
도 9 내지 11 은 도 1 의 절단선들 Ⅰ-Ⅰ', Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ' 및 Ⅳ-Ⅳ' 를 따라 취해서 실시예들에 따르는 반도체 장치의 형성방법을 설명해주는 단면도들이다. 이 경우에, 도 9 내지 11 은 도 5 내지 8 과 동일 부재에 대해서 동일 부호를 사용하기로 한다. 9 to 11 are cross-sectional views illustrating a method of forming a semiconductor device according to embodiments taken along the cutting lines I-I ', II-II', III-III ', and IV-IV' of FIG. In this case, the same reference numerals are used for the same members as in Figs. 5 to 8 in Figs. 9 to 11.
도 9 를 참조하면, 실시예들에 따라서 도 6 의 게이트(53) 상에 도 5 의 마스크 캐핑막(30)을 덮는 셀 게이트 캐핑막을 형성할 수 있다. 도 5 의 마스크 도전막(20)을 노출시키도록 셀 게이트 캐핑막 및 마스크 캐핑막(30)을 차례로 식각해서 셀 게이트 캐핑 패턴(56)들을 도 9 의 절단선들 Ⅰ-Ⅰ' 및 Ⅱ-Ⅱ' 와 같이 형성할 수 있다. 상기 셀 게이트 캐핑 패턴(56)들은 트랜치(44)들을 채우도록 셀 활성 영역(6)에 형성될 수 있다. 그리고, 상기 셀 게이트 캐핑 패턴(56)들의 상면은 패드막(10)의 상면과 실질적으로 동일 레벨에 위치하도록 형성될 수 있다. Referring to FIG. 9, a cell gate capping film covering the
상기 셀 게이트 캐핑 패턴(56)들은 절단선 Ⅰ-Ⅰ' 와 동일 형상으로 절단선 Ⅱ-Ⅱ' 에도 형성될 수 있다. 상기 셀 게이트 캐핑 패턴(56)들은 셀 게이트(53)들과 함께 셀 게이트 패턴(59)들을 구성할 수 있다. 상기 마스크 도전막(20) 상에 하부 기저 도전막(Lower Base Conductive Layer; 도면에 미 도시), 상부 기저 도전막(도면에 미 도시) 및 기저 캐핑막(Base Capping Layer; 도면에 미 도시)을 차례로 형성할 수 있다. 상기 하부 기저 도전막은 마스크 도전막(20)을 덮도록 셀 게이트 캐핑 패턴(56)들 상에 형성될 수 있다. The cell
상기 하부 기저 도전막은 마스크 도전막(20)과 동일 물질을 포함할 수 있다. 상기 상부 기저 도전막은 도전 물질, 예를 들면 차례로 적층된 베리어 금속(Barrier Metal)및 텅스텐을 포함할 수 있다. 상기 베리어 금속은 마스크 도전막(30)으로 텅스텐 원자들의 확산을 방지시키는 금속 및/ 또는 금속 나이트라이드를 포함할 수 있다. 상기 기저 캐핑막은 절연 물질, 예를 들면 실리콘 나이트라이드를 포함할 수 있다. 상기 기저 캐핑막 상에 포토레지스트 패턴들을 형성할 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴들은 셀 어레이 영역(C1) 및 주변 회로 영역(P)에 형성될 수 있다.The lower underlying conductive film may include the same material as the mask
상기 셀 어레이 영역(C1)의 포토레지스트 패턴은 셀 활성 영역(6) 주변의 비활성 영역(4) 상에 형성될 수 있다. 상기 주변 회로 영역(P)의 포토레지스트 패턴은 주변 활성 영역(8), 및 상기 주변 활성 영역(8) 주변의 비활성 영역(4) 상에 형성될 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴들을 식각 마스크로 사용해서 기저 캐핑막, 상부 기저 도전막, 하부 기저 도전막 및 도 5 의 마스크 도전막(20)을 차례로 식각하여 셀 비트라인 패턴(86) 및 주변 게이트 패턴(88)을 형성할 수 있다. 상기 셀 비트라인 패턴(86)은 셀 활성 영역(6) 주변의 비활성 영역(4) 상에 형성될 수 있다. The photoresist pattern of the cell array region C1 may be formed on the
상기 셀 비트라인 패턴(86)은 패드막(10)을 노출시키도록 절단선 Ⅱ-Ⅱ' 와 같이 형성될 수 있다. 상기 셀 게이트 캐핑 패턴(56)는 상면에 단차를 도 6 과 같이 가지지 않는다. 상기 셀 비트라인 패턴(86)은 도 2 또는 3 의 셀 비트라인 패턴(89)으로 대체될 수도 있다. 상기 주변 게이트 패턴(88)은 주변 회로 영역(P)의 주변 활성 영역(8), 및 상기 주변 활성 영역(8) 주변의 비활성 영역(4) 상에 형성될 수 있다. 상기 주변 게이트 패턴(88)은 도 5 의 주변 게이트 절연막(11)을 노출시키도록 형성될 수 있다. The cell
상기 셀 비트라인 패턴(86)은 차례로 적층되는 셀 하부 비트라인(24), 셀 중부 비트라인(60), 셀 상부 비트라인(64) 및 셀 비트라인 캐핑 패턴(74)을 포함할 수 있다. 상기 주변 게이트 패턴(88)은 주변 하부 게이트(28), 주변 중부 게이트(62), 주변 상부 게이트(68) 및 주변 게이트 캐핑 패턴(78)을 포함할 수 있다. 상기 셀 비트라인 패턴(86) 및 주변 게이트 패턴(88)이 형성된 후에, 상기 포토레지스트 패턴들을 반도체 기판(2)으로부터 제거시킬 수 있다. The cell
상기 셀 비트라인 패턴(86) 및 주변 게이트 패턴(88)을 덮도록 패드막(10) 및 주변 게이트 절연막(11) 상에 하부 스페이서 막을 형성할 수 있다. 상기 하부 스페이서 막을 식각해서 셀 비트라인 패턴(86)의 측벽들에 비트라인 스페이서(94)들, 그리고 주변 게이트 패턴(88)의 측벽들에 하부 게이트 스페이서(98)들을 형성할 수 있다. 상기 비트라인 스페이서(94)들은 패드막(10)을 노출시키도록 형성될 수 있다. A lower spacer film may be formed on the
상기 하부 게이트 스페이서(98)들은 주변 활성 영역(8)을 노출시키도록 형성될 수 있다. 계속해서, 상기 셀 활성 영역(6)에 셀 불순물 영역(104)들 및 주변 활성 영역(8)에 제 1 주변 불순물 영역(108)들을 형성할 수 있다. 상기 셀 불순물 영역(104)들은 불순물 이온들을 사용해서 셀 게이트 패턴(59)들 사이에 형성될 수 있다. 상기 제 1 주변 불순물 영역(108)들은 불순물 이온들을 사용해서 주변 게이트 패턴(88)과 중첩하도록 형성될 수 있다. The
상기 셀 비트라인 패턴(86) 및 주변 게이트 패턴(88)을 덮도록 셀 어레이 영역(C1) 및 주변 회로 영역(P)에 상부 스페이서 막(124)을 형성할 수 있다. 상기 상부 스페이서 막(124)은 도 1 의 셀 어레이 영역(C1)에서 셀 비트라인 패턴(86)들 사이를 충분히 채우고 그리고 셀 비트라인 패턴(86)들 상에 형성될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 상부 스페이서 막(124)은 주변 회로 영역(P)에서 주변 게이트 패턴(88) 및 하부 게이트 스페이서(98)들을 컨포멀하게 덮을 수 있다. The
상기 상부 스페이서 막(124)을 식각해서 하부 게이트 스페이서(98)들 상에 상부 게이트 스페이서(128)들을 형성할 수 있다. 상기 주변 게이트 패턴(88), 그리 고 하부 및 상부 게이트 스페이서들(98, 128)을 마스크로 사용해서 주변 활성 영역(8)에 제 2 주변 불순물 영역(135)들을 형성할 수 있다. 상기 제 2 주변 불순물 영역(135)들은 불순물 이온들을 사용해서 하부 게이트 스페이서(98)들 및/ 또는 상부 게이트 스페이서(128)들과 중첩하도록 형성될 수 있다. The
상기 제 1 및 2 주변 불순물 영역들(108, 135)은 주변 불순물 영역(140)들을 구성할 수 있다. 상기 주변 게이트 패턴(88), 그리고 하부 및 상부 게이트 스페이서들(98, 128)을 덮도록 주변 회로 영역(P)에 포토레지스트 막을 형성할 수 있다. 상기 포토레지스트 막은 셀 어레이 영역(C1)을 노출시키도록 형성될 수 있다. 상기 포토레지스트 막을 식각 마스크, 그리고 셀 비트라인 패턴(86), 비트라인 스페이서(94)들 및 패드막(10)을 식각 버퍼막으로 사용해서 상부 스페이서 막(124)을 반도체 기판(2)으로부터 제거시킬 수 있다.The first and second
상기 상부 스페이서 막(124)이 제거된 후에, 상기 포토레지스트 막을 반도체 기판(2)으로부터 제거시킬 수 있다. After the
도 10 을 참조하면, 실시예들에 따라서 셀 비트라인 패턴(86) 및 주변 게이트 패턴(88)을 덮도록 셀 어레이 영역(C1) 및 주변 회로 영역(P)에 식각 저지막(138) 및 하부 층간 절연막(145)을 차례로 형성할 수 있다. 상기 셀 비트라인 패턴(86) 및 주변 게이트 패턴(88)을 노출시키도록 식각 저지막(138) 및 하부 층간 절연막(145)을 차례로 식각할 수 있다. 계속해서, 상기 식각 저지막(138) 및 하부 층간 절연막(145) 상에 포토레지스트 막을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 10, the
상기 포토레지스트 막은 셀 어레이 영역(C1)의 하부 층간 절연막(145)을 노 출시키는 개구부를 가질 수 있다. 상기 개구부는 셀 게이트 패턴(59)들 사이에 위치하도록 형성될 수 있다. 상기 포토레지스트 막을 식각 마스크로 사용해서 하부 층간 절연막(145), 식각 저지막(138), 셀 비트라인 캐핑 패턴(74) 및 패드막(10)을 차례로 식각하여 셀 콘택 홀(151)을 형성할 수 있다. 상기 셀 콘택 홀(151)은 셀 활성 영역(6), 상기 셀 활성 영역(6) 주변의 비활성 영역(4) 및 셀 비트라인 패턴(82)을 노출시키도록 절단선들 Ⅰ-Ⅰ', Ⅱ-Ⅱ' 및 Ⅲ-Ⅲ' 와 같이 형성될 수 있다. The photoresist film may have openings for exposing the lower
이 경우에, 상기 셀 콘택 홀(151)은 셀 비트라인 패턴(86)의 상부측에서 셀 비트라인 캐핑 패턴(74)을 지나서 셀 상부 비트라인(64), 비트라인 스페이서(94) 및 식각 저지막(138)을 노출시키도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 셀 콘택 홀(151)은 셀 비트라인 패턴(86)의 측부에서 식각 저지막(138)을 노출시키도록 형성될 수 있다. 상기 셀 콘택홀(151)이 형성된 후에, 상기 포토레지스트 막을 반도체 기판(2)으로부터 제거시킬 수 있다. 상기 셀 콘택 홀(151)을 채우는 콘택 플러그(153) 및 캐핑 플러그(155)를 차례로 형성할 수 있다. In this case, the
상기 콘택 플러그(153)는 도전 물질, 예를 들면 차례로 적층된 베리어 금속 및 텅스텐을 포함할 수 있다. 상기 베리어 금속은 도 9 의 상부 기저 도전막의 베리어 금속과 동일하게 형성될 수 있다. 상기 캐핑 플러그(155)는 절연 물질, 예를 들면 실리콘 나이트라이드를 포함할 수 있다. 상기 캐핑 플러그(155)는 콘택 플러그(153) 및 상기 콘택 플러그(153) 이후로 형성되는 구성 요소들 사이의 전기적인 접촉을 미연에 방지할 수 있다. 상기 콘택 플러그(153) 및 캐핑 플러그(155)는 셀 콘택 플러그(156)를 구성할 수 있다. The contact plugs 153 may include a conductive material, such as, in turn, a barrier metal layer and tungsten. The barrier metal may be formed in the same manner as the barrier metal of the upper underlying conductive film of FIG. The
이어서, 상기 셀 콘택 플러그(156)를 덮도록 식각 저지막(138) 및 하부 층간 절연막(145) 상에 포토레지스트 막을 형성할 수 있다. 상기 포토레지스트 막은 셀 어레이 영역(C1)에서 셀 활성 영역(6)과 정렬하는 개구부들을 가지도록 형성될 수 있다. 상기 포토레지스트 막을 식각 마스크로 사용해서 하부 층간 절연막(145), 식각 저지막(138) 및 패드막(10)을 차례로 식각해서 노드 콘택 홀(204)들을 형성할 수 있다. 상기 노드 콘택 홀(204)들은 셀 활성 영역(6)을 노출시키도록 절단선 Ⅱ-Ⅱ' 와 같이 형성될 수 있다. Next, a photoresist film may be formed on the
상기 노드 콘택 홀(204)들이 형성된 후에, 상기 포토레지스트 막을 반도체 기판(2)으로부터 제거시킬 수 있다. 상기 노드 콘택 홀(204)들에 노드 플러그(208)들을 형성할 수 있다. 상기 노드 플러그(208)들은 도전 물질, 예를 들면 도핑된 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 상기 노드 플러그(208)들은 셀 비트라인 패턴(86), 주변 게이트 패턴(88) 및 셀 콘택 플러그(156)와 동일 상면을 가질 수 있다. 상기 셀 비트라인 패턴(86), 주변 게이트 패턴(88), 셀 콘택 플러그(156) 및 노드 플러그(208)들을 덮도록 식각 저지막(138) 및 하부 층간절연막(145) 상에 층간 버퍼막(162)을 형성할 수 있다. After the node contact holes 204 are formed, the photoresist film can be removed from the
상기 층간 버퍼막(162)은 절연 물질, 예를 들면 실리콘 옥사이드를 포함할 수 있다. 상기 층간 버퍼막(162)은 셀 어레이 영역(C1) 및 주변 회로 영역(P)에 형성될 수 있다. 상기 층간 버퍼막(162) 상에 포토레지스트 막을 형성할 수 있다. 상기 포토레지스트 막은 주변 회로 영역(P)의 층간 버퍼막(162)을 노출시키는 개구부 들을 가지도록 형성될 수 있다. 상기 포토레지스트 막의 개구부들은 주변 게이트 패턴(88)들의 측부들에 정렬하도록 형성될 수 있다. 상기 포토레지스트 막을 식각 마스크로 사용해서 층간 버퍼막(162), 하부 층간 절연막(145) 및 식각 저지막(138)을 차례로 식각하여 주변 콘택 홀(157)을 형성할 수 있다.The
상기 주변 콘택 홀(157)들은 주변 활성 영역(8)을 노출시키도록 절단선 Ⅳ-Ⅳ' 와 같이 형성될 수 있다. 상기 주변 콘택홀(157)들이 형성된 후에, 상기 포토레지스트 막을 반도체 기판(2)으로부터 제거시킬 수 있다. 상기 주변 콘택 홀(157)들을 채우는 주변 콘택 플러그(159)들을 형성할 수 있다. 상기 주변 콘택 플러그(159)들은 콘택 플러그(153)와 동일 물질을 포함할 수 있다. 상기 주변 콘택 플러그(159)들은 셀 비트라인 패턴(86), 주변 게이트 패턴(88), 셀 콘택 플러그들(156) 및 노드 플러그(208)와 동일 상면을 가지지 않는다. The peripheral contact holes 157 may be formed as shown in the section line IV-IV 'to expose the peripheral
상기 주변 콘택 플러그(159)들을 덮도록 층간 버퍼막(162) 상에 배선막(164) 및 배선 캐핑막(174)을 형성할 수 있다. 상기 배선막(164)은 주변 콘택 플러그(159)와 동일 물질을 포함할 수 있다. 상기 배선 캐핑막(174)은 절연 물질, 예를 들면 실리콘 나이트라이드를 포함할 수 있다. A
도 11 을 참조하면, 실시예들에 따라서 도 10 의 배선 캐핑막(174) 상에 포토레지스트 패턴들을 형성할 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴들을 식각 마스크로 사용해서 배선 캐핑막(174) 및 배선막(164)을 차례로 식각하여 주변 회로 영역(P)에 주변 비트라인 패턴(185)들을 형성할 수 있다. 상기 주변 비트라인 패턴(185)들은 층간 버퍼막(162)을 노출시키도록 형성될 수 있다. 상기 주변 비트라인 패 턴(185)들은 주변 비트라인(168) 및 주변 비트라인 캐핑 패턴(178)을 포함할 수 있다. 상기 주변 비트라인 패턴(185)들이 형성된 후에, 상기 포토레지스트 패턴들을 반도체 기판(2)으로부터 제거시킬 수 있다. Referring to FIG. 11, photoresist patterns may be formed on the
이어서, 상기 주변 비트라인 패턴(185)들을 덮도록 층간 버퍼막(162) 상에 보호막(215)을 형성할 수 있다. 상기 보호막(215) 및 층간 버퍼막(162)을 차례로 관통해서 노드 플러그(208)들과 접촉하는 스토리지 노드(225)들을 형성할 수 있다. 이후로. 상기 스토리지 노드(225)들 및/ 또는 주변 비트라인 패턴(185)들의 상부측에 도 8 의 상부 층간절연막(195)이 형성될 수도 있다. 이를 통해서, 상기 스토리지 노드(225)들은 셀 게이트 패턴(59)들, 셀 비트라인 패턴(86), 주변 게이트 패턴(88) 및 주변 비트라인 패턴(185)들과 함께 실시예들에 따르는 반도체 장치(233)를 구성할 수도 있다. 또한, 상기 반도체 장치(233)은 실시예들에 따르는 도 2 또는 도 3 의 반도체 장치(236 또는 239)로 대체될 수도 있다.The
도 1 내지 3 은 실시예들에 따르는 반도체 장치를 보여주는 평면도들이다.1 to 3 are plan views showing semiconductor devices according to embodiments.
도 4 는 도 1 의 절단선들 Ⅰ-Ⅰ', Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ' 및 Ⅳ-Ⅳ' 를 따라 취해서 실시예들에 따르는 반도체 장치를 보여주는 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to embodiments taken along the cutting lines I-I ', II-II', III-III ', and IV-IV' of FIG.
도 5 내지 8 은 도 1 의 절단선들 Ⅰ-Ⅰ', Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ' 및 Ⅳ-Ⅳ' 를 따라 취해서 실시예들에 따르는 반도체 장치의 형성방법을 설명해주는 단면도들이다.5 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of forming a semiconductor device according to embodiments taken along the cutting lines I-I ', II-II', III-III ', and IV-IV' of FIG.
도 9 내지 11 은 도 1 의 절단선들 Ⅰ-Ⅰ', Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ' 및 Ⅳ-Ⅳ' 를 따라 취해서 실시예들에 따르는 반도체 장치의 형성방법을 설명해주는 단면도들이다.9 to 11 are cross-sectional views illustrating a method of forming a semiconductor device according to embodiments taken along the cutting lines I-I ', II-II', III-III ', and IV-IV' of FIG.
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