KR20240165898A - Semiconductor memory devices and methods of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
반도체 메모리 장치는 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되어 행들 및 열들을 구성하고, 각각이 상기 제1 및 제2 방향들에 수직한 제3 방향으로 연장되는 스토리지 전극들, 각각이 서로 인접한 상기 열들 사이에 제공되고, 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제2 방향으로 배열된 라인 지지 패턴들을 포함하되, 상기 스토리지 전극들의 각각은 평면적 관점에서 사각 형상을 갖는다.A semiconductor memory device comprises storage electrodes arranged in a first direction and a second direction intersecting the first direction to form rows and columns, each of which extends in a third direction perpendicular to the first and second directions, and line support patterns provided between adjacent rows, each of which extends in the first direction and is arranged in the second direction, wherein each of the storage electrodes has a square shape in a planar view.
Description
본 출원은 반도체 메모리 장치에 관한 것이다.The present application relates to a semiconductor memory device.
소형화, 다기능화 및/또는 낮은 제조 단가 등의 특성들로 인하여 반도체 장치는 전자 산업에서 중요한 요소로 각광받고 있다. 반도체 장치들은 논리 데이터를 저장하는 반도체 메모리 장치, 논리 데이터를 연산 처리하는 반도체 논리 장치, 및 기억 요소와 논리 요소를 포함하는 하이브리드(hybrid) 반도체 장치 등으로 구분될 수 있다.Due to their characteristics such as miniaturization, multi-functionality, and/or low manufacturing cost, semiconductor devices are attracting attention as important elements in the electronics industry. Semiconductor devices can be classified into semiconductor memory devices that store logic data, semiconductor logic devices that perform computational processing of logic data, and hybrid semiconductor devices that include memory elements and logic elements.
최근, 전자 기기의 고속화 및 저소비전력화에 따라 이에 내장되는 반도체 장치는 빠른 동작 속도 및/또는 낮은 동작 전압 등이 요구되고 있다. 이러한 요구 특성들을 충족시키기 위해, 반도체 장치는 보다 고집적화 되고 있다.Recently, as electronic devices become faster and consume less power, semiconductor devices embedded in them are required to have faster operating speeds and/or lower operating voltages. In order to meet these requirements, semiconductor devices are becoming more highly integrated.
한편, 반도체 장치의 고집적화가 심화될수록, 반도체 소자의 전기적 특성 및 신뢰성이 저하될 수 있다. 따라서, 반도체 장치의 전기적 특성 및 신뢰성을 향상시키기 위한 많은 연구가 진행되고 있다.Meanwhile, as the integration of semiconductor devices deepens, the electrical characteristics and reliability of semiconductor elements may deteriorate. Accordingly, much research is being conducted to improve the electrical characteristics and reliability of semiconductor devices.
본 출원이 이루고자 하는 일 기술적 과제는 정전 용량이 향상된 반도체 메모리 장치 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.The technical problem to be solved by the present application is to provide a semiconductor memory device with improved electrostatic capacity and a method for manufacturing the same.
본 출원의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되어 행들 및 열들을 구성하고, 각각이 상기 제1 및 제2 방향들에 수직한 제3 방향으로 연장되는 스토리지 전극들, 및 각각이 서로 인접한 상기 열들 사이에 제공되고, 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제2 방향으로 배열된 라인 지지 패턴들을 포함하되, 상기 스토리지 전극들의 각각은 평면적 관점에서 사각 형상을 가질 수 있다.A semiconductor memory device according to one embodiment of the present application comprises storage electrodes arranged in a first direction and a second direction intersecting the first direction to form rows and columns, each of which extends in a third direction perpendicular to the first and second directions, and line support patterns provided between adjacent rows, each of which extends in the first direction and is arranged in the second direction, wherein each of the storage electrodes may have a square shape in a planar view.
본 출원의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 기판 상에 희생막 및 지지막을 차례로 형성하는 것, 상기 희생막 및 상기 지지막 내에 제1 방향으로 연장되는 제1 트렌치들을 형성하여 상기 제1 방향으로 연장되는 예비 지지 패턴들 및 예비 희생 패턴들을 정의하는 것, 상기 제1 트렌치들 내에 스토리지 전극 라인들을 형성하는 것, 상기 스토리지 전극 라인들, 상기 예비 지지 패턴들 및 상기 예비 희생 패턴들을 패터닝하여 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 제2 트렌치들, 스토리지 전극들, 지지 패턴들 및 희생 패턴들을 형성하는 것, 상기 스토리지 전극들은 상기 제1 및 제2 방향들로 배열되어 행들 및 열들을 구성하고, 및 상기 지지 패턴들 상에 부가 지지 패턴들을 선택적으로 증착시켜 라인 지지 패턴들을 형성하는 것을 포함하되, 상기 라인 지지 패턴들의 각각은 서로 인접한 상기 열들 사이에 배치되고, 상기 제1 방향으로 교대로 배열된 상기 지지 패턴들 및 상기 부가 지지 패턴들을 포함하고, 상기 스토리지 전극들의 각각은 평면적 관점에서 사각 형상을 가질 수 있다.According to one embodiment of the present application, a semiconductor memory device includes: sequentially forming a sacrificial film and a support film on a substrate; forming first trenches extending in a first direction within the sacrificial film and the support film to define preliminary support patterns and preliminary sacrificial patterns extending in the first direction; forming storage electrode lines within the first trenches; patterning the storage electrode lines, the preliminary support patterns, and the preliminary sacrificial patterns to form second trenches extending in a second direction intersecting the first direction, storage electrodes, support patterns, and sacrificial patterns; the storage electrodes are arranged in the first and second directions to form rows and columns, and selectively depositing additional support patterns on the support patterns to form line support patterns, wherein each of the line support patterns is disposed between the adjacent columns and includes the support patterns and the additional support patterns alternately arranged in the first direction, and each of the storage electrodes may have a square shape in a planar view.
본 출원의 일 실시예는 정전 용량이 향상된 반도체 메모리 장치 및 그의 제조 방법을 제공한다.One embodiment of the present application provides a semiconductor memory device with improved electrostatic capacitance and a method for manufacturing the same.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A'선, B-B'선 및 C-C'선들을 따라 취해진 단면도이다.
도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 나타낸 단면도이다.
도4는 본 출원의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 나타낸 단면도이다.
도 5a 내지 도 10a는 본 출원의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 나타내는 평면도들이다.
도 5b 내지 도 10b는 각각 도 5a 내지 도 10a의 A-A'선, B-B'선 및 C-C'선들을 따라 취해진 단면도들이다.FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor memory device according to one embodiment of the present application.
Figure 2 is a cross-sectional view taken along lines A-A', B-B', and C-C' of Figure 1.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a semiconductor memory device according to one embodiment of the present application.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a semiconductor memory device according to one embodiment of the present application.
FIGS. 5A to 10A are plan views showing a method for manufacturing a semiconductor memory device according to one embodiment of the present application.
FIGS. 5b to 10b are cross-sectional views taken along lines A-A', B-B', and C-C' of FIGS. 5a to 10a, respectively.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 출원의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. Hereinafter, embodiments of the present application will be described in more detail with reference to the attached drawings.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 나타낸 평면도이다. 도 2는 도 1의 A-A'선, B-B'선 및 C-C'선들을 따라 취해진 단면도이다.Fig. 1 is a plan view showing a semiconductor memory device according to one embodiment of the present application. Fig. 2 is a cross-sectional view taken along lines A-A', B-B', and C-C' of Fig. 1.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 출원의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 기판(100), 기판(100) 상에 제공된 층간 절연막(200), 및 층간 절연막(200) 상에 제공된 캐패시터들(300)을 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 2, a semiconductor memory device according to one embodiment of the present application may include a substrate (100), an interlayer insulating film (200) provided on the substrate (100), and capacitors (300) provided on the interlayer insulating film (200).
보다 구체적으로, 본 출원의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 복수 개의 메모리 셀들을 포함할 수 있고, 상기 메모리 셀들의 각각은 선택 소자 및 저장 소자를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 저장 소자는 데이터를 저장할 수 있으며, 상기 선택 소자는 상기 메모리 셀들 내의 특정 저장 소자에 접근하여 데이터의 읽기 및 쓰기 작업을 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 저장 소자는 캐패시터(300)에 해당할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 선택 소자는 트랜지스터일 수 있다. 예를 들어, 상기 선택 소자는 모스 전계 효과 트랜지스터일 수 있다. 상기 선택 소자들은 기판(100) 상에 제공될 수 있고, 층간 절연막(200)은 상기 선택 소자들을 덮을 수 있다. 상기 선택 소자들로 사용될 수 있는 트랜지스터의 자세한 내용은 후술한다.More specifically, a semiconductor memory device according to an embodiment of the present application may include a plurality of memory cells, and each of the memory cells may include a selection element and a storage element. Here, the storage element may store data, and the selection element may access a specific storage element in the memory cells to perform a read and write operation of data. In one embodiment, the storage element may correspond to a capacitor (300). In one embodiment, the selection element may be a transistor. For example, the selection element may be a MOS field effect transistor. The selection elements may be provided on a substrate (100), and an interlayer insulating film (200) may cover the selection elements. Details of the transistors that may be used as the selection elements will be described later.
기판(100)은 예를 들어, 실리콘 단결정 기판, 게르마늄 기판, 실리콘-게르마늄 기판, 또는 SOI(Silicon-On-Insulator) 기판과 같이 반도체 물질을 포함하는 반도체 기판일 수 있다. 층간 절연막(200)은 예를 들어, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산화질화막, 또는 저유전막일 수 있다. 또한, 층간 절연막(200)은 본 출원의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 식각 정지막으로써 기능할 수 있다. The substrate (100) may be a semiconductor substrate including a semiconductor material, such as, for example, a silicon single crystal substrate, a germanium substrate, a silicon-germanium substrate, or a silicon-on-insulator (SOI) substrate. The interlayer insulating film (200) may be, for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or a low-k film. In addition, the interlayer insulating film (200) may function as an etch-stop film of a semiconductor memory device according to one embodiment of the present application.
캐패시터들(300)은 스토리지 전극들(310), 캐패시터 유전막(350), 및 공통 전극(370)을 포함할 수 있다. 스토리지 전극들(310)은 제1 방향(D1) 및 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 배열되어 행들(rows) 및 열들(columns)을 구성할 수 있다. 또한, 스토리지 전극들(310)은 각각 제1 및 제2 방향들(D1, D2)에 수직한 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다. 스토리지 전극들(310)은 각각 층간 절연막(200)의 상면 상에 제공될 수 있다.The capacitors (300) may include storage electrodes (310), a capacitor dielectric film (350), and a common electrode (370). The storage electrodes (310) may be arranged in a first direction (D1) and a second direction (D2) intersecting the first direction (D1) to form rows and columns. In addition, the storage electrodes (310) may extend in a third direction (D3) perpendicular to the first and second directions (D1, D2), respectively. The storage electrodes (310) may be provided on an upper surface of the interlayer insulating film (200), respectively.
스토리지 전극들(310)은 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)으로 일정한 간격을 갖고 서로 이격될 수 있다. 다시 말해서, 스토리지 전극들(310)은 평면적 관점에서 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 스토리지 전극들(310)은 평면적 관점에서 바둑판(checkerboard) 패턴으로 배열될 수 있다. The storage electrodes (310) can be spaced apart from each other at a constant interval in the first direction (D1) and the second direction (D2). In other words, the storage electrodes (310) can be arranged in the first direction (D1) and the second direction (D2) in a planar view. For example, the storage electrodes (310) can be arranged in a checkerboard pattern in a planar view.
일 실시예에 있어서, 스토리지 전극들(310)의 각각은 상기 선택 소자들 중 대응하는 하나의 일 단자에 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 스토리지 전극들(310)은 층간 절연막(200)을 관통할 수 있다. 스토리지 전극들(310)은 상기 메모리 셀들에 저장되는 전하들을 축적시킬 수 있다. 즉, 스토리지 전극들(310)은 반도체 메모리 장치의 상기 선택 소자들로부터 전송받은 전하들을 저장함으로써, 데이터 신호들을 저장하는 축전기로 기능할 수 있다. In one embodiment, each of the storage electrodes (310) may be electrically connected to a terminal of a corresponding one of the selection elements. In this case, the storage electrodes (310) may penetrate the interlayer insulating film (200). The storage electrodes (310) may accumulate charges stored in the memory cells. That is, the storage electrodes (310) may function as a capacitor that stores data signals by storing charges received from the selection elements of the semiconductor memory device.
스토리지 전극들(310)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 스토리지 전극(310)은 예를 들어, 금속, 금속 질화물, 금속 실리사이드 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 스토리지 전극(310)은 티타늄 질화물(TiN)을 포함할 수 있다.The storage electrodes (310) may include a conductive material. The storage electrode (310) may include, for example, a metal, a metal nitride, a metal silicide, or a combination thereof. In one embodiment, the storage electrode (310) may include titanium nitride (TiN).
일 실시예에 있어서, 스토리지 전극들(310)의 각각은 평면적 관점에서 사각 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 스토리지 전극들(310)의 각각은 평면적 관점에서 정사각 형상을 가질 수 있다. In one embodiment, each of the storage electrodes (310) may have a square shape in a planar view. For example, each of the storage electrodes (310) may have a square shape in a planar view.
본 출원의 일 실시예에 따른 스토리지 전극들(310)은 평면적 관점에서 사각 형상을 가짐으로써, 표면적이 증가할 수 있다. 여기서, 상기 표면적은 공통 전극(370)과 마주할 수 있는 면적을 의미할 수 있다.The storage electrodes (310) according to one embodiment of the present application have a square shape in a planar view, so that the surface area can be increased. Here, the surface area can mean an area that can face the common electrode (370).
스토리지 전극들(310)의 상기 표면적이 증가하는 경우, 전기장이 형성될 수 있는 공간이 넓어질 수 있다. 이로써, 전하들이 전극 내에 축적될 수 있는 물리적 공간이 증가할 수 있다. 즉, 스토리지 전극들(310) 내 전하의 밀도가 증가할 수 있다. 그 결과, 반도체 메모리 장치의 정전 용량(capacitance)이 증가할 수 있다. When the surface area of the storage electrodes (310) increases, the space in which an electric field can be formed can be expanded. As a result, the physical space in which charges can be accumulated within the electrodes can be increased. That is, the density of charges within the storage electrodes (310) can be increased. As a result, the capacitance of the semiconductor memory device can be increased.
일 실시예에 있어서, 라인 지지 패턴들(330)이 제공될 수 있다. 라인 지지 패턴들(330)의 각각은 서로 인접한 스토리지 전극들(310)의 상기 열들 사이에 제공될 수 있다. 라인 지지 패턴들(330)은 제1 방향(D1)으로 연장되고, 제2 방향(D2)으로 배열될 수 있다.In one embodiment, line support patterns (330) may be provided. Each of the line support patterns (330) may be provided between the rows of adjacent storage electrodes (310). The line support patterns (330) may extend in a first direction (D1) and be arranged in a second direction (D2).
라인 지지 패턴들(330)은 스토리지 전극들(310)과 접촉할 수 있다. 보다 구체적으로, 라인 지지 패턴들(330)은 스토리지 전극들(310)의 각각의 제1 방향(D1)과 평행한 측면들과 접촉할 수 있다. 즉, 라인 지지 패턴들(330)은 스토리지 전극들(310)의 상기 측면들과 접촉하며, 상기 스토리지 전극들(310)을 가로질러 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. The line support patterns (330) can be in contact with the storage electrodes (310). More specifically, the line support patterns (330) can be in contact with side surfaces of each of the storage electrodes (310) that are parallel to the first direction (D1). That is, the line support patterns (330) can be in contact with the side surfaces of the storage electrodes (310) and extend in the first direction (D1) across the storage electrodes (310).
라인 지지 패턴들(330)은 스토리지 전극들(310)과 접촉함으로써, 스토리지 전극들(310)이 안정적으로 유지될 수 있도록 물리적으로 지지할 수 있다. 라인 지지 패턴들(330)은 또한, 스토리지 전극들(310)을 전기적으로 절연할 수 있다. 보다 구체적으로, 라인 지지 패턴들(330)은 스토리지 전극들(310)이 외력 또는 스트레스에 의해 무너지는 것(collapse)을 방지할 수 있다. 또한, 라인 지지 패턴들(330)은 스토리지 전극들(310) 사이의 전기적 간섭을 방지할 수 있다.The line support patterns (330) can physically support the storage electrodes (310) so that they can be stably maintained by coming into contact with the storage electrodes (310). The line support patterns (330) can also electrically insulate the storage electrodes (310). More specifically, the line support patterns (330) can prevent the storage electrodes (310) from collapsing due to external force or stress. In addition, the line support patterns (330) can prevent electrical interference between the storage electrodes (310).
라인 지지 패턴들(330)은 스토리지 전극들(310)에 대해 식각 선택성을 가지는 절연 물질로 구성될 수 있다. 라인 지지 패턴들은 예를 들어, 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 붕소 질화물(SiBN), 실리콘 탄질화물(SiCN), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The line support patterns (330) may be composed of an insulating material having etch selectivity with respect to the storage electrodes (310). The line support patterns may include, for example, silicon nitride (SiN), silicon boron nitride (SiBN), silicon carbon nitride (SiCN), or a combination thereof.
일 실시예에 있어서, 라인 지지 패턴들(330)의 각각은 복수 개의 적층된 라인 지지 패턴들을 포함할 수 있고, 상기 복수 개의 적층된 라인 지지 패턴들(330)은 제3 방향(D3)으로 서로 이격될 수 있다. 다시 말해서, 라인 지지 패턴들(330)은 제3 방향(D3)으로 적층된 구조를 이룰 수 있으며, 제3 방향(D3)으로 서로 이격될 수 있다. 여기서, 라인 지지 패턴들(330)의 적층 갯수는 다양할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 라인 지지 패턴들(330)은 3개의 층을 이루며 적층될 수 있다.In one embodiment, each of the line support patterns (330) may include a plurality of stacked line support patterns, and the plurality of stacked line support patterns (330) may be spaced apart from each other in the third direction (D3). In other words, the line support patterns (330) may form a structure that is stacked in the third direction (D3) and may be spaced apart from each other in the third direction (D3). Here, the number of stacked line support patterns (330) may vary. For example, as illustrated in FIG. 2, the line support patterns (330) may be stacked in three layers.
일 실시예에 있어서, 라인 지지 패턴들(330)의 각각은 지지 패턴들(331) 및 부가 지지 패턴들(333)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 라인 지지 패턴들(330)은 각각 제1 방향(D1)으로 교대로 그리고 반복적으로 배열되고, 서로 직접적으로 연결된 지지 패턴들(331) 및 부가 지지 패턴들(333)을 포함할 수 있다.In one embodiment, each of the line support patterns (330) may include support patterns (331) and additional support patterns (333). More specifically, each of the line support patterns (330) may include support patterns (331) and additional support patterns (333) that are alternately and repeatedly arranged in the first direction (D1) and directly connected to each other.
지지 패턴들(331)은 스토리지 전극들(310)과 접촉할 수 있다. 보다 구체적으로, 지지 패턴들(331)은 상기 인접한 스토리지 전극들(310)의 열들의 상기 스토리지 전극들(310)과 접촉할 수 있다. 즉, 라인 지지 패턴들(330)의 각각에 포함되는 지지 패턴들(331)은 각각 상기 인접한 열들의 스토리지 전극들(310)의 상기 측면들과 접촉할 수 있다. The support patterns (331) can be in contact with the storage electrodes (310). More specifically, the support patterns (331) can be in contact with the storage electrodes (310) of the rows of adjacent storage electrodes (310). That is, the support patterns (331) included in each of the line support patterns (330) can be in contact with the side surfaces of the storage electrodes (310) of the rows of adjacent storage electrodes, respectively.
부가 지지 패턴들(333)은 라인 지지 패턴들(330)의 부분들 중 스토리지 전극들(310)과 접촉하지 않는 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 부가 지지 패턴들(333)은 라인 지지 패턴들(330) 중 지지 패턴들(331)이 제공되지 않는 부분들에 제공되어, 지지 패턴들(331)과 함께 라인 지지 패턴들(330)을 구성할 수 있다. 예를 들어, 각 지지 패턴들(331)과 각 부가 지지 패턴들(333)은 평면적 관점에서 제1 방향(D1)으로 반복하여 교대로(alternately) 배열됨으로써, 라인 지지 패턴들(330)을 구성할 수 있다. 라인 지지 패턴들(330)은 평면적 관점에서, 제2 방향(D2)으로 배열될 수 있다. The additional support patterns (333) may be those portions of the line support patterns (330) that do not come into contact with the storage electrodes (310). More specifically, the additional support patterns (333) may be provided in portions of the line support patterns (330) where the support patterns (331) are not provided, thereby forming the line support patterns (330) together with the support patterns (331). For example, each of the support patterns (331) and each of the additional support patterns (333) may be alternately arranged in a first direction (D1) in a planar view, thereby forming the line support patterns (330). The line support patterns (330) may be arranged in a second direction (D2) in a planar view.
일 실시예에 있어서, 부가 지지 패턴들(333)은 각각 가장자리부들(333a) 및 중간부(333b)를 포함할 수 있다. 여기서, 가장자리부들(333a)은 부가 지지 패턴(333)에서 지지 패턴들(331)과 인접한 양 단부들일 수 있고, 중간부(333b)는 부가 지지 패턴(333)에서 가장자리부들(333a) 사이에 제공되는 일 중앙부일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 중간부(333b)의 두께는 가장자리부들(333a)의 두께들보다 작을 수 있다. 마찬가지로, 중간부(333b)의 폭은 가장자리부들(333a)의 폭들보다 작을 수 있다. 여기서, 상기 두께는 도 2에 도시된 바와 같이 부가 지지 패턴(333)의 제3 방향(D3)으로의 길이일 수 있으며, 상기 폭은 도 1에 도시된 바와 같이 부가 지지 패턴(333)의 제2 방향(D2)으로의 길이일 수 있다. In one embodiment, the additional support patterns (333) may each include edge portions (333a) and an intermediate portion (333b). Here, the edge portions (333a) may be both end portions adjacent to the support patterns (331) in the additional support pattern (333), and the intermediate portion (333b) may be a central portion provided between the edge portions (333a) in the additional support pattern (333). In one embodiment, the thickness of the intermediate portion (333b) may be smaller than the thicknesses of the edge portions (333a). Similarly, the width of the intermediate portion (333b) may be smaller than the widths of the edge portions (333a). Here, the thickness may be the length in the third direction (D3) of the additional support pattern (333) as illustrated in FIG. 2, and the width may be the length in the second direction (D2) of the additional support pattern (333) as illustrated in FIG. 1.
일 실시예에 있어서, 도 2에 도시된 바와 달리, 부가 지지 패턴들(333)은 지지 패턴들(331)의 상면들 상에 연장될 수 있다. 예를 들어, 위로 볼록한 형상을 가지는 부가 지지 패턴(333)이 지지 패턴들(331)의 각각의 상면 상에 추가적으로 형성될 수 있다. 이로써, 부가 지지 패턴(333)은 지지 패턴들(331)의 각각의 상면 상에 제공되어 버섯 형상을 이룰 수 있다. 하지만, 본 출원의 실시예는 이에 한정되는 것은 아니며, 지지 패턴들(331)의 각각의 상면 상에 부가 지지 패턴(333)의 형성이 생략될 수 있다.In one embodiment, unlike that illustrated in FIG. 2, the additional support patterns (333) may extend on the upper surfaces of the support patterns (331). For example, an additional support pattern (333) having an upwardly convex shape may be additionally formed on the upper surface of each of the support patterns (331). Accordingly, the additional support pattern (333) may be provided on the upper surface of each of the support patterns (331) to form a mushroom shape. However, the embodiment of the present application is not limited thereto, and the formation of the additional support pattern (333) on the upper surface of each of the support patterns (331) may be omitted.
일 실시예에 있어서, 지지 패턴들(331) 및 부가 지지 패턴들(333)은 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 붕소 질화물(SiBN), 실리콘 탄질화물(SiCN), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 지지 패턴들(331) 및 부가 지지 패턴들(333)은 서로 실질적으로 동일한 물질로 형성될 수 있다.In one embodiment, the support patterns (331) and the additional support patterns (333) may include silicon nitride (SiN), silicon boron nitride (SiBN), silicon carbon nitride (SiCN), or a combination thereof. Additionally, the support patterns (331) and the additional support patterns (333) may be formed of substantially the same material as each other.
캐패시터 유전막(350)이 스토리지 전극들(310), 라인 지지 패턴들(330), 및 층간 절연막(200) 상에 제공될 수 있다. 캐패시터 유전막(350)은 스토리지 전극들(310), 라인 지지 패턴들(330) 및 층간 절연막(200) 상에 콘포말(conformal)하게 형성될 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 것과 달리, 캐패시터 유전막(350)은 복수의 막을 포함할 수 있다. A capacitor dielectric film (350) may be provided on the storage electrodes (310), the line support patterns (330), and the interlayer insulating film (200). The capacitor dielectric film (350) may be conformally formed on the storage electrodes (310), the line support patterns (330), and the interlayer insulating film (200). In addition, unlike what is illustrated in FIG. 2, the capacitor dielectric film (350) may include a plurality of films.
캐패시터 유전막(350)은 공통 전극(370)과 스토리지 전극들(310) 사이를 절연할 수 있다. 이로써, 상기 메모리 셀들에 저장되는 상기 전하들은 공통 전극(370)으로 이동하지 못하고 스토리지 전극들(310)의 표면에 축적될 수 있다. 즉, 캐패시터 유전막(350)은 상기 메모리 셀들에 저장되는 상기 전하들을 스토리지 전극(310)의 상기 표면으로 축적시키는 기능을 수행할 수 있다.The capacitor dielectric film (350) can insulate between the common electrode (370) and the storage electrodes (310). As a result, the charges stored in the memory cells cannot move to the common electrode (370) and can be accumulated on the surface of the storage electrodes (310). That is, the capacitor dielectric film (350) can perform a function of accumulating the charges stored in the memory cells on the surface of the storage electrode (310).
캐패시터 유전막(350)은 절연 물질, 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 금속을 포함하는 고유전율 물질 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. The capacitor dielectric film (350) may include an insulating material, for example, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, a high-k material including a metal, or a combination thereof.
공통 전극(370)이 캐패시터 유전막(350) 상에 제공될 수 있다. 공통 전극(370)은 스토리지 전극들(310), 라인 지지 패턴들(330), 및 캐패시터 유전막(350) 사이의 빈 공간을 채울 수 있다. A common electrode (370) may be provided on the capacitor dielectric film (350). The common electrode (370) may fill a space between the storage electrodes (310), the line support patterns (330), and the capacitor dielectric film (350).
공통 전극(370)은 스토리지 전극들(310) 및 캐패시터 유전막(350)을 사이에 두고 전하를 저장할 수 있다. 보다 구체적으로, 캐패시터들(300)에 전압을 인가하는 경우, 스토리지 전극들(310)에 축적되는 전하들과 반대 부호를 가지는 전하들이 공통 전극(370)의 표면에 축적될 수 있다. 이에 따라, 공통 전극(370) 및 스토리지 전극들(310)의 전하들은 전기장을 형성할 수 있으며, 상기 전기장을 통해 상기 선택 소자들로부터 전송받은 데이터가 캐패시터들(300) 내에 저장될 수 있다. 또한, 캐패시터들(300)은 공통 전극(370)과 스토리지 전극들(310)의 전하량 차이를 통해, 상기 선택 소자들로부터 전송받은 데이터 신호들을 판별할 수 있다. The common electrode (370) can store charges with the storage electrodes (310) and the capacitor dielectric film (350) interposed therebetween. More specifically, when voltage is applied to the capacitors (300), charges having opposite signs to the charges accumulated in the storage electrodes (310) can be accumulated on the surface of the common electrode (370). Accordingly, the charges of the common electrode (370) and the storage electrodes (310) can form an electric field, and data transmitted from the selection elements through the electric field can be stored in the capacitors (300). In addition, the capacitors (300) can determine data signals transmitted from the selection elements through the difference in the amount of charges between the common electrode (370) and the storage electrodes (310).
공통 전극(370)은 도핑된 n형 불순물 또는 p형 불순물을 포함할 수 있다. 공통 전극(370)은 예를 들어, 금속, 금속 질화물, 금속 실리사이드, 불순물이 도핑된 실리콘-게르마늄, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The common electrode (370) may include a doped n-type impurity or a p-type impurity. The common electrode (370) may include, for example, a metal, a metal nitride, a metal silicide, doped silicon-germanium, or a combination thereof.
한편, 상기 선택 소자로 사용될 수 있는 트랜지스터의 예들을 이하에서 설명한다. Meanwhile, examples of transistors that can be used as the above selection elements are described below.
도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 나타낸 단면도이다. 보다 구체적으로, 도 3의 왼쪽 단면도는 비트 라인의 폭 방향을 따라 취해진 단면도에 해당할 수 있고, 오른쪽 단면도는 워드 라인의 폭 방향을 따라 취해진 단면도에 해당할 수 있다.FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to one embodiment of the present application. More specifically, the left cross-sectional view of FIG. 3 may correspond to a cross-sectional view taken along the width direction of a bit line, and the right cross-sectional view may correspond to a cross-sectional view taken along the width direction of a word line.
도 3을 참조하면, 활성 패턴들(AP)이 제공될 수 있다. 활성 패턴들(AP)은 소자 분리 패턴들(IP) 사이에 제공될 수 있다. 활성 패턴들(AP)의 각각은 서로 분리된 아일랜드 형상을 가질 수 있고, 비트 라인들(BL)의 폭 방향과 길이 방향에 수직한 방향으로 연장되는 막대(bar) 형상을 가질 수 있다. 여기서, 활성 패턴들(AP)의 연장 방향은 기판(100)의 하면에 수직할 수 있다. 평면적 관점에서, 활성 패턴들(AP)은 소자 분리 패턴들(IP)에 의해 둘러싸인 기판(100)의 일부들일 수 있다.Referring to FIG. 3, active patterns (AP) may be provided. The active patterns (AP) may be provided between element separation patterns (IP). Each of the active patterns (AP) may have an island shape separated from each other and may have a bar shape extending in a direction perpendicular to the width direction and the length direction of the bit lines (BL). Here, the extension direction of the active patterns (AP) may be perpendicular to the lower surface of the substrate (100). In a planar view, the active patterns (AP) may be parts of the substrate (100) surrounded by the element separation patterns (IP).
일 실시예에 있어서, 제1 불순물 영역들 및 제2 불순물 영역들이 상기 활성 패턴들(AP) 내에 제공될 수 있다. 상기 제2 불순물 영역들은 상기 활성 패턴들(AP) 각각의 양 가장자리 영역 내에 제공될 수 있다. 상기 제1 불순물 영역들의 각각은 상기 각 활성 패턴들(AP) 내의 상기 제2 불순물 영역들의 사이에 개재될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 불순물 영역들의 각각은 비트 라인 컨택들(BTC)의 각각의 하면에 제공될 수 있다. 상기 제1 불순물 영역들은 상기 제2 불순물 영역들과 동일한 도전형(예를 들어, N형)의 불순물을 포함할 수 있다.In one embodiment, first impurity regions and second impurity regions may be provided within the active patterns (AP). The second impurity regions may be provided within both edge regions of each of the active patterns (AP). Each of the first impurity regions may be interposed between the second impurity regions within each of the active patterns (AP). For example, each of the first impurity regions may be provided on a lower surface of each of the bit line contacts (BTC). The first impurity regions may include impurities of the same conductivity type (e.g., N type) as the second impurity regions.
소자 분리 패턴들(IP)이 기판(100) 내에 배치될 수 있고, 활성 패턴들(AP)을 정의할 수 있다. 소자 분리 패턴들(IP)은 각각 비트 라인(BL)의 상기 폭 방향과 상기 길이 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 소자 분리 패턴들(IP)은 절연물질을 포함할 수 있다. 소자 분리 패턴들(IP)은 예를 들어, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Device isolation patterns (IP) may be arranged in the substrate (100) and may define active patterns (AP). The device isolation patterns (IP) may be arranged spaced apart from each other in the width direction and the length direction of the bit line (BL), respectively. The device isolation patterns (IP) may include an insulating material. The device isolation patterns (IP) may include, for example, at least one of silicon oxide or silicon nitride, or a combination thereof.
워드 라인(WL)은 활성 패턴들(AP) 내에 제공될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 워드 라인(WL)은 복수로 제공될 수 있다. 워드 라인들(WL)은 비트 라인들(BL)의 상기 폭 방향과 평행한 방향으로 연장될 수 있고, 비트 라인들(BL)의 상기 길이 방향과 평행한 방향으로 서로 이격될 수 있다. 예를 들어, 비트 라인들(BL)의 상기 길이 방향으로 서로 이웃하는 한 쌍의 워드 라인들(WL)은 상기 활성 패턴들(AP)의 각각을 가로지를 수 있다. 즉, 워드 라인들(WL)은 비트 라인들(BL)의 상기 폭 방향으로 연장되어 활성 패턴들(AP) 및 소자 분리 패턴들(IP)을 관통할 수 있다. 워드 라인들(WL)은 예를 들어, 금속, 도전성 금속 질화물, 도전성 금속 실리사이드, 도전성 금속 산화물, 불순물이 도핑된 폴리실리콘 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The word lines (WL) may be provided within the active patterns (AP). In one embodiment, the word lines (WL) may be provided in plural. The word lines (WL) may extend in a direction parallel to the width direction of the bit lines (BL) and may be spaced apart from each other in a direction parallel to the length direction of the bit lines (BL). For example, a pair of word lines (WL) adjacent to each other in the length direction of the bit lines (BL) may cross each of the active patterns (AP). That is, the word lines (WL) may extend in the width direction of the bit lines (BL) and penetrate the active patterns (AP) and the device isolation patterns (IP). The word lines (WL) may include, for example, a metal, a conductive metal nitride, a conductive metal silicide, a conductive metal oxide, polysilicon doped with impurities, or a combination thereof.
워드 라인 절연 패턴(WLI)은 워드 라인(WL)과 상기 활성 패턴(AP)의 사이, 및 워드 라인(WL)과 소자 분리 패턴(IP)의 사이에 제공될 수 있다. 워드 라인 캐핑 패턴(WLC)은 워드 라인(WL)의 상면 상에 제공되어 워드 라인(WL)을 덮을 수 있다. 워드 라인 절연 패턴(WLI) 및 워드 라인 캐핑 패턴(WLC)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 질산화물, 실리콘 산화물보다 높은 유전 상수를 가지는 고유전율 물질, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.A word line insulating pattern (WLI) may be provided between a word line (WL) and the active pattern (AP), and between the word line (WL) and a device isolation pattern (IP). A word line capping pattern (WLC) may be provided on an upper surface of the word line (WL) to cover the word line (WL). The word line insulating pattern (WLI) and the word line capping pattern (WLC) may include, for example, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, a high-k material having a higher dielectric constant than silicon oxide, or a combination thereof.
버퍼 패턴(BF)은 기판(100) 상에 제공될 수 있다. 보다 구체적으로, 버퍼 패턴(BF)은 활성 패턴들(AP), 소자 분리 패턴들(IP) 및 워드 라인들(WL)의 상면들 상에 제공될 수 있다. 즉, 버퍼 패턴(BF)은 활성 패턴들(AP), 소자 분리 패턴들(IP) 및 워드 라인들(WL)을 덮을 수 있다. 버퍼 패턴(BF)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화질화물, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.A buffer pattern (BF) may be provided on the substrate (100). More specifically, the buffer pattern (BF) may be provided on upper surfaces of the active patterns (AP), the device isolation patterns (IP), and the word lines (WL). That is, the buffer pattern (BF) may cover the active patterns (AP), the device isolation patterns (IP), and the word lines (WL). The buffer pattern (BF) may include, for example, at least one of silicon oxide, silicon nitride, or silicon oxynitride, or a combination thereof.
비트 라인(BL)은 소자 분리 패턴(IP) 및 활성 패턴들(AP) 상에 제공될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 비트 라인들(BL)은 복수로 제공될 수 있다. 비트 라인들(BL)은 워드 라인들(WL)의 폭 방향 과 평행한 방향으로 연장될 수 있고, 워드 라인들(WL)의 길이 방향과 평행한 방향으로 서로 이격될 수 있다. 여기서, 워드 라인들(WL)의 상기 폭 방향은 비트 라인들(BL)의 상기 길이 방향과 실질적으로 동일할 수 있으며, 워드 라인들(WL)의 상기 길이 방향은 비트 라인들(BL)의 상기 폭 방향과 실질적으로 동일할 수 있다. 즉. 비트 라인들(BL)과 워드 라인들(WL)은 평면적 관점에서 서로 직교할 수 있다. 비트 라인(BL)은 도전성 금속 물질을 포함할 수 있다. 비트 라인(BL)은 예를 들어, 텅스텐, 루비듐, 몰리브덴 또는 티타늄, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The bit lines (BL) may be provided on the element isolation pattern (IP) and the active patterns (AP). In one embodiment, the bit lines (BL) may be provided in plural. The bit lines (BL) may extend in a direction parallel to the width direction of the word lines (WL) and may be spaced apart from each other in a direction parallel to the length direction of the word lines (WL). Here, the width direction of the word lines (WL) may be substantially the same as the length direction of the bit lines (BL), and the length direction of the word lines (WL) may be substantially the same as the width direction of the bit lines (BL). That is, the bit lines (BL) and the word lines (WL) may be orthogonal to each other in a planar view. The bit lines (BL) may include a conductive metal material. The bit lines (BL) may include, for example, tungsten, rubidium, molybdenum, or titanium, or a combination thereof.
비트 라인 캐핑 패턴(BCP)은 비트 라인(BL)의 상면 상에 제공될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 비트 라인 캐핑 패턴(BCP)은 복수로 제공될 수 있다. 비트 라인 캐핑 패턴들(BCP)은 각각 대응하는 비트 라인(BL)을 따라 워드 라인들(WL)의 상기 폭 방향으로 연장될 수 있고, 워드 라인들(WL)의 상기 길이 방향으로 서로 이격될 수 있다. 비트 라인 캐핑 패턴(BCP)은 비트 라인(BL)과 수직적으로 중첩할 수 있다. 비트 라인 캐핑 패턴(BCP)은 예를 들어, 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.A bit line capping pattern (BCP) may be provided on an upper surface of a bit line (BL). In one embodiment, a plurality of bit line capping patterns (BCP) may be provided. The bit line capping patterns (BCP) may extend in the width direction of the word lines (WL) along the corresponding bit line (BL), respectively, and may be spaced apart from each other in the length direction of the word lines (WL). The bit line capping pattern (BCP) may vertically overlap the bit line (BL). The bit line capping pattern (BCP) may include, for example, silicon nitride.
비트 라인 컨택(BTC)은 제1 리세스 영역들(RS1)의 각각 내에 제공될 수 있다. 제1 리세스 영역들(RS1)은 활성 패턴들(AP)의 상부 및 활성 패턴들(AP)의 상기 상부에 인접한 소자 분리 패턴(IP)의 상부에 제공될 수 있다. 제1 리세스 영역들(RS1)의 각각은 평면적 관점에서 비트 라인들(BL)의 상기 폭 방향 및 비트 라인들(BL)의 상기 길이 방향으로 서로 이격될 수 있다. A bit line contact (BTC) may be provided within each of the first recessed regions (RS1). The first recessed regions (RS1) may be provided on top of the active patterns (AP) and on top of the device isolation pattern (IP) adjacent to the top of the active patterns (AP). Each of the first recessed regions (RS1) may be spaced apart from each other in the width direction of the bit lines (BL) and the length direction of the bit lines (BL) in a planar view.
비트 라인 컨택(BTC)이 제1 리세스 영역들(RS1)의 각각 내에 제공됨으로써, 비트 라인 컨택(BTC)은 활성 패턴들(AP) 중 일부(some)의 각각의 상면 상에 제공될 수 있다. 여기서, 상기 일부는 활성 패턴들(AP) 중 상기 제1 불순물 영역이 제공된 것들을 의미할 수 있다. 즉, 비트 라인 컨택들(BTC)은 각각 활성 패턴들(AP) 내의 상기 제1 불순물 영역들에 연결될 수 있다. 비트 라인 컨택들(BTC)은 평면적 관점에서 비트 라인들(BL)의 상기 폭 방향 및 비트 라인들(BL)의 상기 길이 방향으로 서로 이격될 수 있다. 비트 라인 컨택들(BTC)은 각각 활성 패턴들(AP)과 비트 라인들(BL) 사이에 제공될 수 있다. 비트 라인 컨택들(BTC)은 비트 라인들(BL) 중 대응하는 비트 라인(BL)과 대응하는 상기 제1 불순물 영역을 전기적으로 연결할 수 있다.Since the bit line contacts (BTC) are provided in each of the first recessed regions (RS1), the bit line contacts (BTC) can be provided on the upper surfaces of each of some of the active patterns (AP). Here, the some may mean those of the active patterns (AP) in which the first impurity region is provided. That is, the bit line contacts (BTC) can be connected to the first impurity regions in the active patterns (AP), respectively. The bit line contacts (BTC) can be spaced apart from each other in the width direction of the bit lines (BL) and the length direction of the bit lines (BL) in a planar view. The bit line contacts (BTC) can be provided between the active patterns (AP) and the bit lines (BL), respectively. The bit line contacts (BTC) can electrically connect a corresponding bit line (BL) among the bit lines (BL) and a corresponding first impurity region.
매립 패턴(BP)은 제1 리세스 영역들(RS1)의 각각을 채울 수 있다. 매립 패턴(BP)은 제1 리세스 영역(RS1)의 내면, 및 비트 라인 컨택(BTC)의 측면들의 적어도 일부를 콘포말(conformal)하게 덮을 수 있다. 즉, 매립 패턴(BP)은 제1 리세스 영역(RS1) 내에서 비트 라인 컨택(BTC)이 제공된 부분을 제외한 나머지 부분을 채울 수 있다. 매립 패턴(BP)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The buried pattern (BP) can fill each of the first recessed regions (RS1). The buried pattern (BP) can conformally cover at least a portion of the inner surface of the first recessed region (RS1) and side surfaces of the bit line contact (BTC). That is, the buried pattern (BP) can fill the remaining portion except for the portion in which the bit line contact (BTC) is provided within the first recessed region (RS1). The buried pattern (BP) can include, for example, silicon oxide, silicon nitride, or a combination thereof.
비트 라인 스페이서(SPC)는 비트 라인(BL)의 측면들 및 비트 라인 캐핑 패턴(BCP)의 측면들 상에 제공될 수 있다. 비트 라인 스페이서(SPC)는 비트 라인(BL)의 상기 측면들 및 비트 라인 캐핑 패턴(BCP)의 상기 측면들을 덮을 수 있다. A bit line spacer (SPC) may be provided on side surfaces of a bit line (BL) and side surfaces of a bit line capping pattern (BCP). The bit line spacer (SPC) may cover the side surfaces of the bit line (BL) and the side surfaces of the bit line capping pattern (BCP).
일 실시예에 있어서, 비트 라인 스페이서(SPC)는 비트 라인 캐핑 패턴(BCP)의 상면을 덮을 수 있다. 비트 라인 스페이서(SPC)는 비트 라인 캐핑 패턴(BCP)의 상기 측면들에 접할 수 있다. 비트 라인 스페이서(SPC)는 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 비트 라인 스페이서(SPC)는 공기 층을 포함하는 빈 공간(즉, 에어 갭(air gap))을 포함할 수 있다.In one embodiment, the bit line spacer (SPC) can cover an upper surface of the bit line capping pattern (BCP). The bit line spacer (SPC) can contact the side surfaces of the bit line capping pattern (BCP). The bit line spacer (SPC) can include, for example, silicon oxide, silicon nitride, or a combination thereof. In one embodiment, the bit line spacer (SPC) can include an empty space including an air layer (i.e., an air gap).
스토리지 전극 컨택(SC)은 이웃하는 비트 라인들(BL)의 사이에 제공될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 스토리지 전극 컨택(SC)은 복수로 제공될 수 있다. 스토리지 전극 컨택들(SC)은 각각 평면적 관점에서 비트 라인들(BL)의 상기 폭 방향 및 비트 라인들(BL)의 상기 길이 방향으로 서로 이격될 수 있다. 스토리지 전극 컨택들(SC)의 각각은 활성 패턴들(AP) 내의 상기 제2 불순물 영역들 상에 제공되는 제2 리세스 영역들(RS2)의 각각을 채울 수 있다. 이로써, 스토리지 전극 컨택들(SC)의 각각은 대응하는 상기 제2 불순물 영역들의 각각에 전기적으로 연결될 수 있다. 스토리지 전극 컨택(SC)은 예를 들어, 폴리 실리콘, 도전성 금속 물질, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The storage electrode contacts (SC) may be provided between neighboring bit lines (BL). In one embodiment, the storage electrode contacts (SC) may be provided in plural. The storage electrode contacts (SC) may be spaced apart from each other in the width direction of the bit lines (BL) and the length direction of the bit lines (BL) in a planar view, respectively. Each of the storage electrode contacts (SC) may fill each of the second recess regions (RS2) provided on the second impurity regions in the active patterns (AP). Accordingly, each of the storage electrode contacts (SC) may be electrically connected to each of the corresponding second impurity regions. The storage electrode contacts (SC) may include, for example, at least one of polysilicon, a conductive metal material, or a combination thereof.
랜딩 패드(LP)는 스토리지 전극 컨택(SC) 상에 제공될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 랜딩 패드(LP)는 복수로 제공될 수 있다. 예를 들어, 랜딩 패드들(LP)의 각각은 스토리지 전극 컨택들(SC)의 각각의 상면 상에 제공될 수 있다. 또한, 랜딩 패드들(LP)의 각각은 인접한 충진 패턴들(FP)의 사이 및 비트 라인 스페이서들(SPC)의 사이에 제공될 수 있다. 랜딩 패드들(LP)은 각각 평면적 관점에서 비트 라인들(BL)의 상기 폭 방향 및 비트 라인들(BL)의 상기 길이 방향으로 서로 이격될 수 있다. 즉, 랜딩 패드들(LP)의 각각은 대응하는 스토리지 전극 컨택들(SC)의 각각에 전기적으로 연결될 수 있다.A landing pad (LP) may be provided on the storage electrode contact (SC). In one embodiment, a plurality of landing pads (LP) may be provided. For example, each of the landing pads (LP) may be provided on an upper surface of each of the storage electrode contacts (SC). In addition, each of the landing pads (LP) may be provided between adjacent filling patterns (FP) and between bit line spacers (SPC). The landing pads (LP) may be spaced apart from each other in the width direction of the bit lines (BL) and the length direction of the bit lines (BL) in a planar view. That is, each of the landing pads (LP) may be electrically connected to each of the corresponding storage electrode contacts (SC).
랜딩 패드(LP)는 하부 랜딩 패드 및 상부 랜딩 패드를 포함할 수 있다. 상기 하부 랜딩 패드는 랜딩 패드(LP)의 하부 영역일 수 있고, 대응하는 스토리지 전극 컨택(SC)과 수직적으로 중첩할 수 있다. 상기 상부 랜딩 패드는 랜딩 패드(LP)의 상부 영역일 수 있고, 상기 하부 랜딩 패드로부터 비트 라인의 상기 폭 방향으로 쉬프트될 수 있다. 랜딩 패드(LP)는 예를 들어, 텅스텐, 티타늄, 탄탈륨, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The landing pad (LP) may include a lower landing pad and an upper landing pad. The lower landing pad may be a lower region of the landing pad (LP) and may vertically overlap a corresponding storage electrode contact (SC). The upper landing pad may be an upper region of the landing pad (LP) and may be shifted in the width direction of the bit line from the lower landing pad. The landing pad (LP) may include, for example, tungsten, titanium, tantalum, or a combination thereof.
충진 패턴(FP)은 랜딩 패드들(LP)의 각각을 감쌀 수 있다. 충진 패턴(FP)은 이웃하는 랜딩 패드들(LP)의 사이에 제공될 수 있다. 평면적 관점에서, 충진 패턴(FP)은 랜딩 패드들(LP)에 의하여 관통되는 홀들을 포함하는 메쉬(mesh) 형태를 가질 수 있다. 즉, 충진 패턴(FP)은 평면적 관점에서 복수 개의 랜딩 패드들(LP)을 정의할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 충진 패턴(FP)은 내부에 공기 층을 포함하는 빈 공간(즉, 에어 갭(air gap))을 포함할 수 있다. 충진 패턴(FP)은 예를 들어, 실리콘 질화물, 실리콘 산화물 또는 실리콘 산화질화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The filling pattern (FP) can surround each of the landing pads (LP). The filling pattern (FP) can be provided between adjacent landing pads (LP). In a planar view, the filling pattern (FP) can have a mesh shape including holes penetrated by the landing pads (LP). That is, the filling pattern (FP) can define a plurality of landing pads (LP) in a planar view. In one embodiment, the filling pattern (FP) can include an empty space (i.e., an air gap) including an air layer therein. The filling pattern (FP) can include, for example, silicon nitride, silicon oxide, or silicon oxynitride, or a combination thereof.
일 실시예에 있어서, 스토리지 전극들(310)의 각각은 랜딩 패드들(LP)의 상면들 상에 제공될 수 있다. 그 외에 스토리지 전극들(310), 라인 지지 패턴들(330), 캐패시터 유전막(350), 및 공통 전극(370)에 대한 설명은 상술한 내용과 실질적으로 동일 및/또는 유사할 수 있다.In one embodiment, each of the storage electrodes (310) may be provided on the upper surfaces of the landing pads (LP). In addition, the description of the storage electrodes (310), the line support patterns (330), the capacitor dielectric film (350), and the common electrode (370) may be substantially the same and/or similar to those described above.
상술한 워드 라인(WL)의 일부와 제2 불순물 영역들 및 상기 제2 불순물 영역들 사이에 제공된 제1 불순물 영역을 포함하는 활성 패턴들(AP)은 하나의 트랜지스터를 구성할 수 있다. 상기 트랜지스터는 예를 들어, 매립 채널형 트랜지스터(Recessed Channel Array Transistor, RCAT)일 수 있다.The active patterns (AP) including a portion of the above-described word line (WL) and the second impurity regions and the first impurity region provided between the second impurity regions can constitute one transistor. The transistor can be, for example, a recessed channel array transistor (RCAT).
한편, 상기 선택 소자로 사용될 수 있는 다른 형태의 트랜지스터를 이하에서 설명한다.Meanwhile, other types of transistors that can be used as the above selection elements are described below.
도4는 본 출원의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 나타낸 단면도이다. 보다 구체적으로, 도 4의 왼쪽 단면도는 워드 라인의 폭 방향을 따라 취해진 단면도에 해당할 수 있고, 오른쪽 단면도는 비트 라인의 폭 방향을 따라 취해진 단면도에 해당할 수 있다.Fig. 4 is a cross-sectional view showing a semiconductor memory device according to one embodiment of the present application. More specifically, the left cross-sectional view of Fig. 4 may correspond to a cross-sectional view taken along the width direction of a word line, and the right cross-sectional view may correspond to a cross-sectional view taken along the width direction of a bit line.
도 4를 참조하면, 활성 패턴들(AP)이 제공될 수 있다. 활성 패턴(AP)은 워드 라인(WL) 및 백 게이트 라인(BG) 사이에 제공될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 반도체 메모리 장치는 복수 개의 활성 패턴들(AP)을 포함할 수 있다. 활성 패턴들(AP)은 비트 라인들(BL)의 상면들 상에 제공될 수 있다. 활성 패턴들(AP)의 각각은 평면적 관점에서 비트 라인들(BL)의 폭 방향 및 길이 방향으로 배열될 수 있다. 활성 패턴들(AP)은 비트 라인들(BL)의 상기 폭 방향 및 상기 길이 방향들에 수직한 방향으로 연장될 수 있다. 즉, 활성 패턴들(AP)은 비트 라인들(BL)과 직교할 수 있다.Referring to FIG. 4, active patterns (AP) may be provided. The active pattern (AP) may be provided between the word line (WL) and the back gate line (BG). In one embodiment, the semiconductor memory device may include a plurality of active patterns (AP). The active patterns (AP) may be provided on upper surfaces of the bit lines (BL). Each of the active patterns (AP) may be arranged in the width direction and the length direction of the bit lines (BL) in a planar view. The active patterns (AP) may extend in a direction perpendicular to the width direction and the length direction of the bit lines (BL). That is, the active patterns (AP) may be orthogonal to the bit lines (BL).
일 실시예에 있어서, 활성 패턴(AP)은 제1 소스/드레인 영역, 제2 소스/드레인 영역 및 채널 영역을 포함할 수 있다. 상기 제1 소스/드레인 영역은 활성 패턴(AP)의 상단부에 형성될 수 있으며, 상기 제2 소스/드레인 영역은 활성 패턴(AP)의 하단부에 형성될 수 있다.In one embodiment, the active pattern (AP) can include a first source/drain region, a second source/drain region, and a channel region. The first source/drain region can be formed at an upper portion of the active pattern (AP), and the second source/drain region can be formed at a lower portion of the active pattern (AP).
일 실시예에 있어서, 상기 제1 소스/드레인 영역은 랜딩 패드(LP)에 연결될 수 있으며, 제2 소스/드레인 영역은 비트 라인(BL)에 연결될 수 있다. 상기 제1 및 제2 소스/드레인 영역들은 각각 소스 또는 드레인으로서 기능할 수 있다. 상기 채널 영역은 상기 소스 및 드레인 사이에서 캐리어가 이동하는 통로로서 기능할 수 있다. 상기 제1 및 제2 소스/드레인 영역들은 상기 채널 영역과 서로 다른 도전형을 가지는 불순물이 도핑된 영역일 수 있다. 예를 들어, 채널 영역이 제1 도전형의 불순물들을 포함하고 있는 경우, 상기 제1 및 제2 소스/드레인 영역들은 이와 반대되는 제2 도전형의 불순물들이 도핑된 영역일 수 있다. 예를 들어, 제1 도전형의 불순물들은 3족 원소인 붕소(B)와 같은 p형 불순물들일 수 있으며, 제2 도전형의 불순물들은 5족 원소인 인(P) 및/또는 비소(As)와 같은 n형 불순물들을 포함할 수 있다.In one embodiment, the first source/drain region can be connected to a landing pad (LP), and the second source/drain region can be connected to a bit line (BL). The first and second source/drain regions can function as a source or a drain, respectively. The channel region can function as a passage through which carriers move between the source and the drain. The first and second source/drain regions can be regions doped with impurities having different conductivity types from the channel region. For example, when the channel region includes impurities of the first conductivity type, the first and second source/drain regions can be regions doped with impurities of the opposite second conductivity type. For example, the impurities of the first conductivity type can be p-type impurities such as boron (B), a group III element, and the impurities of the second conductivity type can include n-type impurities such as phosphorus (P) and/or arsenic (As), a group V element.
비트 라인(BL)이 제공되어 워드 라인(WL)의 폭 방향으로 연장될 수 있다.A bit line (BL) is provided and can extend in the width direction of the word line (WL).
즉, 비트 라인(BL)은 워드 라인(WL)과 수직으로 교차하여 연장될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 반도체 메모리 장치는 복수 개의 비트 라인들(BL)을 포함할 수 있으며, 비트 라인들(BL)은 워드 라인(WL)의 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 서로 이격될 수 있다. 보다 구체적으로, 비트 라인들(BL)은 각각 워드 라인(WL)의 상기 길이 방향으로 배열되고 워드 라인(WL)의 상기 폭 방향으로 연장되어 활성 패턴들(AP)의 하면들에 연결될 수 있다. 비트 라인(BL)은 도전성 금속 물질을 포함할 수 있다. 비트 라인(BL)은 예를 들어, 텅스텐, 루비듐, 몰리브덴, 티타늄, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.That is, the bit line (BL) may extend vertically intersecting the word line (WL). In one embodiment, the semiconductor memory device may include a plurality of bit lines (BL), and the bit lines (BL) may be spaced apart from each other at a constant interval along the length direction of the word line (WL). More specifically, the bit lines (BL) may be respectively arranged in the length direction of the word line (WL) and may extend in the width direction of the word line (WL) to be connected to the lower surfaces of the active patterns (AP). The bit line (BL) may include a conductive metal material. The bit line (BL) may include, for example, tungsten, rubidium, molybdenum, titanium, or a combination thereof.
비트 라인 절연 패턴(BIP)은 비트 라인들(BL)의 하면 상에 제공될 수 있다. 비트 라인 절연 패턴(BIP)은 절연 물질이 활성 패턴들(AP)의 하면들, 비트 라인들(BL)의 하면들, 워드 라인 캐핑 패턴들(WLC)의 하면들, 및 백 게이트 캐핑 패턴들(BGC)의 하면들 상에 콘포말(conformal)하게 형성된 막일 수 있다. 비트 라인 절연 패턴(BIP)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산화질화물, 저유전율 절연 물질, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.A bit line insulating pattern (BIP) may be provided on a lower surface of the bit lines (BL). The bit line insulating pattern (BIP) may be a film in which an insulating material is conformally formed on lower surfaces of the active patterns (AP), lower surfaces of the bit lines (BL), lower surfaces of the word line capping patterns (WLC), and lower surfaces of the back gate capping patterns (BGC). The bit line insulating pattern (BIP) may include, for example, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, a low-k insulating material, or a combination thereof.
비트 라인 유전막(DI)은 비트 라인들(BL)의 하면들 상에 제공될 수 있다. 비트 라인 유전막(DI)은 비트 라인 절연 패턴(BIP)의 하면 상에 콘포말하게 형성된 막일 수 있다. 비트 라인 유전막(DI)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산화질화물, 금속을 포함하는 고유전율 물질, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.A bit line dielectric film (DI) may be provided on the lower surfaces of the bit lines (BL). The bit line dielectric film (DI) may be a film conformally formed on the lower surface of the bit line insulating pattern (BIP). The bit line dielectric film (DI) may include, for example, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, a high-k material including a metal, or a combination thereof.
갭 구조체(SH)는 비트 라인들(BL) 사이 및 비트 라인 유전막(DI)의 하면 상에 제공될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 갭 구조체(SH)는 반도체 메모리 장치의 차폐(shielding) 라인으로 기능할 수 있다. 갭 구조체(SH)는 비트 라인들(BL) 사이 및 비트 라인 유전막(DI) 상에서 비트 라인들(BL)의 길이 방향과 평행한 방향으로 연장될 수 있다. 갭 구조체(SH)는 예를 들어, 도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 그 내부에 에어 갭(air gap)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 갭 구조체(SH)는 생략될 수 있다.A gap structure (SH) may be provided between bit lines (BL) and on a lower surface of a bit line dielectric film (DI). In one embodiment, the gap structure (SH) may function as a shielding line of a semiconductor memory device. The gap structure (SH) may extend in a direction parallel to a longitudinal direction of the bit lines (BL) between the bit lines (BL) and on the bit line dielectric film (DI). The gap structure (SH) may be made of, for example, a conductive material and may include an air gap therein. In one embodiment, the gap structure (SH) may be omitted.
워드 라인(WL)은 워드 라인 분리 패턴(WIP) 및 활성 패턴(AP) 사이에 제공될 수 있다. 보다 구체적으로, 워드 라인(WL)은 워드 라인 분리 패턴(WIP)의 일 측면과 활성 패턴(AP)의 일 측면 사이에 제공될 수 있다. 또한, 워드 라인(WL)의 하면은 활성 패턴(AP)의 하면 보다 높은 레벨에 위치할 수 있다. 즉, 워드 라인(WL)은 비트 라인들(BL)의 상면들으로부터 활성 패턴(AP)의 연장 방향과 평행한 방향으로 이격될 수 있다. A word line (WL) may be provided between a word line separation pattern (WIP) and an active pattern (AP). More specifically, the word line (WL) may be provided between one side of the word line separation pattern (WIP) and one side of the active pattern (AP). In addition, a lower surface of the word line (WL) may be located at a higher level than a lower surface of the active pattern (AP). That is, the word line (WL) may be spaced apart from upper surfaces of the bit lines (BL) in a direction parallel to an extension direction of the active pattern (AP).
워드 라인(WL)은 비트 라인(BL)의 폭 방향으로 연장될 수 있다. 즉, 워드 라인(WL)은 비트 라인(BL)과 수직으로 교차하여 연장될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 반도체 메모리 장치는 복수 개의 워드 라인들(WL)을 포함할 수 있다. 워드 라인들(WL)은 비트 라인(BL)의 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 서로 이격될 수 있다. 도 4의 왼쪽 단면에 도시된 바와 같이, 각 워드 라인들(WL)은 활성 패턴들(AP)의 각각의 일 측면에 제공될 수 있다. 워드 라인(WL)은 예를 들어, 금속, 도전성 금속 질화물, 도전성 금속 실리사이드, 도전성 금속 산화물, 불순물이 도핑된 폴리실리콘 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The word line (WL) may extend in the width direction of the bit line (BL). That is, the word line (WL) may extend vertically intersecting the bit line (BL). In one embodiment, the semiconductor memory device may include a plurality of word lines (WL). The word lines (WL) may be spaced apart from each other at a constant interval along the length direction of the bit line (BL). As illustrated in the left cross-section of FIG. 4, each of the word lines (WL) may be provided on one side of each of the active patterns (AP). The word line (WL) may include, for example, a metal, a conductive metal nitride, a conductive metal silicide, a conductive metal oxide, polysilicon doped with impurities, or a combination thereof.
워드 라인 절연 패턴(WLI)은 워드 라인(WL) 및 활성 패턴(AP) 사이에 제공될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 4의 왼쪽 단면에 도시된 바와 같이 워드 라인 절연 패턴(WLI)은 워드 라인(WL)의 양 측면들 중 워드 라인 분리 패턴(WIP)이 제공되지 않은 일 측면과 활성 패턴(AP)의 일 측면 사이에 제공될 수 있다. 워드 라인 절연 패턴(WLI)은 워드 라인(WL)과 마찬가지로 비트 라인(BL)의 상기 폭 방향으로 연장될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 워드 라인 절연 패턴(WLI)은 복수로 제공될 수 있다. 워드 라인 절연 패턴들(WLI)의 각각은 비트 라인(BL)의 상기 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 서로 이격될 수 있다. A word line insulating pattern (WLI) may be provided between the word line (WL) and the active pattern (AP). More specifically, as illustrated in the left cross-section of FIG. 4, the word line insulating pattern (WLI) may be provided between one side of the word line (WL) on which the word line separation pattern (WIP) is not provided and one side of the active pattern (AP). The word line insulating pattern (WLI) may extend in the width direction of the bit line (BL) like the word line (WL). In one embodiment, the word line insulating pattern (WLI) may be provided in plural. Each of the word line insulating patterns (WLI) may be spaced apart from each other at a constant interval along the length direction of the bit line (BL).
워드 라인 캐핑 패턴들(WLC)은 워드 라인들(WL)의 상면들 및 워드 라인들(WL)의 하면들 상에 제공될 수 있다. 보다 구체적으로, 워드 라인 캐핑 패턴들(WLC)은 각각 서로 인접하여 대향하는 워드 라인들(WL)의 상면들 상에 제공되어 워드 라인들(WL)과 스토리지 전극들(310) 사이를 전기적으로 절연할 수 있다. 또한, 워드 라인 캐핑 패턴들(WLC)은 각각 서로 인접하여 대향하는 워드 라인들(WL)의 하면들 상에 제공되어 워드 라인들(WL)과 비트 라인들(BL) 사이를 전기적으로 절연할 수 있다.Word line capping patterns (WLC) may be provided on upper surfaces of the word lines (WL) and lower surfaces of the word lines (WL). More specifically, the word line capping patterns (WLC) may be provided on upper surfaces of opposite word lines (WL) that are adjacent to each other to electrically insulate between the word lines (WL) and the storage electrodes (310). In addition, the word line capping patterns (WLC) may be provided on lower surfaces of opposite word lines (WL) that are adjacent to each other to electrically insulate between the word lines (WL) and the bit lines (BL).
워드 라인 분리 패턴들(WIP)은 각각 서로 인접하여 대향하는 워드 라인들(WL) 사이에 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 워드 라인 분리 패턴들(WIP)은 서로 인접한 워드 라인들(WL) 사이 및 인접한 워드 라인들(WL)과 대응하는 워드 라인 캐핑 패턴들(WLC) 사이에 제공될 수 있다. 즉, 워드 라인 분리 패턴들(WIP)은 워드 라인 캐핑 패턴들(WLC)과 함께 각각 인접한 워드 라인들(WL) 사이를 전기적으로 절연할 수 있다. Word line separation patterns (WIP) can be provided between adjacent and opposing word lines (WL), respectively. More specifically, the word line separation patterns (WIP) can be provided between adjacent word lines (WL) and between word line capping patterns (WLC) corresponding to adjacent word lines (WL). That is, the word line separation patterns (WIP) can electrically insulate between adjacent word lines (WL) together with the word line capping patterns (WLC).
워드 라인 절연 패턴들(WLI), 워드 라인 캐핑 패턴들(WLC), 및 워드 라인 분리 패턴들(WIP)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 질산화물, 실리콘 산화물보다 높은 유전 상수를 가지는 고유전율 물질, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The word line insulation patterns (WLI), word line capping patterns (WLC), and word line separation patterns (WIP) may include, for example, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, a high-k material having a higher dielectric constant than silicon oxide, or a combination thereof.
백 게이트 라인(BG)은 인접한 활성 패턴들(AP) 사이에 제공될 수 있다. 보다 구체적으로, 백 게이트 라인(BG)은 서로 대향하는 백 게이트 절연 패턴들(BGI) 사이에 제공될 수 있다. 백 게이트 라인(BG) 하면은 활성 패턴(AP)의 하면 보다 높은 레벨에 위치할 수 있다. 또한, 백 게이트 라인(BG) 하면은 워드 라인(WL)의 하면과 실질적으로 동일하거나 보다 높은 레벨에 위치할 수 있다. 즉, 백 게이트 라인(BG)은 비트 라인들(BL)의 상면들으로부터 활성 패턴(AP)의 연장 방향과 평행한 방향으로 이격될 수 있다. A back gate line (BG) may be provided between adjacent active patterns (AP). More specifically, the back gate line (BG) may be provided between back gate insulating patterns (BGI) facing each other. A lower surface of the back gate line (BG) may be located at a higher level than a lower surface of the active pattern (AP). In addition, the lower surface of the back gate line (BG) may be located at a level substantially equal to or higher than a lower surface of the word line (WL). That is, the back gate line (BG) may be spaced apart from upper surfaces of the bit lines (BL) in a direction parallel to an extension direction of the active pattern (AP).
백 게이트 라인(BG)은 비트 라인(BL)의 상기 폭 방향으로 연장될 수 있다. 즉, 백 게이트 라인(BG)은 비트 라인(BL)과 수직으로 교차하여 연장될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 반도체 메모리 장치는 복수 개의 백 게이트 라인들(BG)을 포함할 수 있으며, 백 게이트 라인들(BG)의 각각은 비트 라인(BL)의 상기 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 서로 이격될 수 있다. 즉, 백 게이트 라인들(BG)의 각각은 워드 라인(WL)과 평행하게 배열될 수 있다. 도 4의 왼쪽 단면에 도시된 바와 같이, 각 백 게이트 라인들(BG)은 활성 패턴들(AP)의 각각의 다른 측면에 제공될 수 있다. 여기서, 상기 다른 측면은, 활성 패턴들(AP)의 측면들 중 워드 라인(WL)이 제공된 상기 일 측면과 대향하는 측면, 다시 말해, 워드 라인(WL)이 제공되지 않은 타 측면을 의미할 수 있다. 백 게이트 라인(BG)은 예를 들어, 금속, 도전성 금속 질화물, 도전성 금속 실리사이드, 도전성 금속 산화물, 불순물이 도핑된 폴리실리콘 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The back gate line (BG) may extend in the width direction of the bit line (BL). That is, the back gate line (BG) may extend so as to perpendicularly intersect the bit line (BL). In one embodiment, the semiconductor memory device may include a plurality of back gate lines (BG), and each of the back gate lines (BG) may be spaced apart from each other by a constant interval along the length direction of the bit line (BL). That is, each of the back gate lines (BG) may be arranged parallel to the word line (WL). As illustrated in the left cross-section of FIG. 4, each of the back gate lines (BG) may be provided on a different side of each of the active patterns (AP). Here, the different side may mean a side opposite to the one side of the side of the active patterns (AP) on which the word line (WL) is provided, that is, the other side on which the word line (WL) is not provided. The back gate line (BG) may include, for example, a metal, a conductive metal nitride, a conductive metal silicide, a conductive metal oxide, doped polysilicon, or a combination thereof.
백 게이트 절연 패턴(BGI)은 백 게이트 라인(BG) 및 활성 패턴(AP) 사이에 제공될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 4의 왼쪽 단면에 도시된 바와 같이 백 게이트 절연 패턴(BGI)은 백 게이트 라인(BG)의 양 측면들의 각각에 제공될 수 있다. 즉, 백 게이트 절연 패턴들(BGI)은 백 게이트 라인(BG)의 양 측면들에 제공되어 백 게이트 라인(BG)의 양 측면을 덮을 수 있다. 백 게이트 절연 패턴들(BGI)은 백 게이트 라인들(BG)과 마찬가지로 비트 라인(BL)의 상기 폭 방향으로 연장될 수 있다. 백 게이트 절연 패턴들(BGI)의 각각은 비트 라인(BL)의 상기 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 서로 이격될 수 있다.A back gate insulating pattern (BGI) may be provided between the back gate line (BG) and the active pattern (AP). More specifically, as illustrated in the left cross-section of FIG. 4, the back gate insulating pattern (BGI) may be provided on each of the two side surfaces of the back gate line (BG). That is, the back gate insulating patterns (BGI) may be provided on both side surfaces of the back gate line (BG) to cover both side surfaces of the back gate line (BG). The back gate insulating patterns (BGI) may extend in the width direction of the bit line (BL) like the back gate lines (BG). Each of the back gate insulating patterns (BGI) may be spaced apart from each other at a constant interval along the length direction of the bit line (BL).
백 게이트 캐핑 패턴들(BGC)은 백 게이트 라인들(BG)의 상면들 및 백 게이트 라인들(BG)의 하면들 상에 제공될 수 있다. 또한, 백 게이트 캐핑 패턴들(BGC)은 백 게이트 절연 패턴들(BGI) 사이에 제공될 수 있다. 백 게이트 캐핑 패턴들(BGC)은 활성 패턴들(AP)과 백 게이트 라인들(BG) 사이, 및 비트 라인들(BG)과 백 게이트 라인들(BG) 사이를 전기적으로 절연할 수 있다.Back gate capping patterns (BGC) may be provided on upper surfaces of the back gate lines (BG) and lower surfaces of the back gate lines (BG). Additionally, the back gate capping patterns (BGC) may be provided between back gate insulating patterns (BGI). The back gate capping patterns (BGC) may electrically insulate between the active patterns (AP) and the back gate lines (BG), and between the bit lines (BG) and the back gate lines (BG).
백 게이트 절연 패턴들(BGI) 및 백 게이트 캐핑 패턴들(BGC)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 질산화물, 실리콘 산화물보다 높은 유전 상수를 가지는 고유전율 물질, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The back gate insulating patterns (BGI) and back gate capping patterns (BGC) may include, for example, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, a high-k material having a higher dielectric constant than silicon oxide, or a combination thereof.
일 실시예에 있어서, 스토리지 전극들(310)의 각각은 활성 패턴들(AP)의 상면들 상에 제공될 수 있다. 그 외에 스토리지 전극들(310), 라인 지지 패턴들(330), 캐패시터 유전막(350), 및 공통 전극(370)에 대한 설명은 상술한 내용과 실질적으로 동일 및/또는 유사할 수 있다.In one embodiment, each of the storage electrodes (310) may be provided on the upper surfaces of the active patterns (AP). In addition, the description of the storage electrodes (310), the line support patterns (330), the capacitor dielectric film (350), and the common electrode (370) may be substantially the same and/or similar to the above-described contents.
상술한 제1 소스/드레인 영역(SD1), 제2 소스/드레인 영역(SD2) 및 채널 영역(CA)을 포함하는 활성 패턴(AP), 워드 라인(WL), 및 백 게이트 라인(BG)의 일부는 하나의 트랜지스터를 구성할 수 있다. 상기 트랜지스터는 예를 들어, 수직 채널형 트랜지스터(Vertical Channel Transistor, VCT)일 수 있다.Part of the active pattern (AP), the word line (WL), and the back gate line (BG), including the first source/drain region (SD1), the second source/drain region (SD2), and the channel region (CA) described above, can constitute one transistor. The transistor can be, for example, a vertical channel transistor (VCT).
이하에서는, 본 출원의 일 실시예에 따른 캐패시터들의 제조 방법을 설명한다.Below, a method for manufacturing capacitors according to one embodiment of the present application is described.
도 5a 내지 도 10a는 본 출원의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 나타내는 평면도들이다. 도 5b 내지 도 10b는 각각 도 5a 내지 도 10a의 A-A'선, B-B'선 및 C-C'선을 따라 취해진 단면도들이다.FIGS. 5A to 10A are plan views showing a method for manufacturing a semiconductor memory device according to one embodiment of the present application. FIGS. 5B to 10B are cross-sectional views taken along lines A-A', B-B', and C-C' of FIGS. 5A to 10A, respectively.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 기판(100)이 준비될 수 있다. 기판(100)은 예를 들어, 실리콘 기판, 게르마늄 기판, 및/또는 실리콘-게르마늄 기판 등일 수 있다. 층간 절연막(200)이 기판(100)의 상면 상에 형성될 수 있다. 층간 절연막(200)은 산화 공정 또는 증착 공정 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 5A and 5B, a substrate (100) may be prepared. The substrate (100) may be, for example, a silicon substrate, a germanium substrate, and/or a silicon-germanium substrate. An interlayer insulating film (200) may be formed on an upper surface of the substrate (100). The interlayer insulating film (200) may be formed by at least one of an oxidation process and a deposition process.
일부 실시예들에서, 층간 절연막(200)이 형성되기 전에, 도 3의 트랜지스터들 및 비트 라인들(BL)이 형성될 수 있다. 이와는 달리, 층간 절연막(200)이 형성되기 전에, 도 4의 트랜지스터들 및 비트 라인들(BL)이 형성될 수 있다.In some embodiments, the transistors and bit lines (BL) of FIG. 3 may be formed before the interlayer insulating film (200) is formed. Alternatively, the transistors and bit lines (BL) of FIG. 4 may be formed before the interlayer insulating film (200) is formed.
이후, 희생막 및 지지막이 기판(100)의 상면 상에 차례로 형성될 수 있다. 상기 희생막은 예를 들어, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 상기 지지막은 예를 들어, 실리콘 질화물, 실리콘 붕소 질화물, 실리콘 탄질화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 희생막 및 상기 지지막의 형성은 산화 공정 또는 증착 공정 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. Thereafter, a sacrificial film and a supporting film may be sequentially formed on the upper surface of the substrate (100). The sacrificial film may include, for example, silicon oxide. The supporting film may include, for example, silicon nitride, silicon boron nitride, silicon carbon nitride, or a combination thereof. The formation of the sacrificial film and the supporting film may be formed by at least one of an oxidation process or a deposition process.
일 실시예에 있어서, 상기 희생막 및 상기 지지막은 복수 개가 교대로 반복하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(100) 상에 3 개의 지지막들이 기판(100)의 상면에 수직한 제3 방향(D3)으로 형성되고, 상기 3 개의 지지막들의 각각의 상면 상에 희생막이 형성됨으로써, 3 개의 적층된 희생막들을 형성할 수 있다. 상기 적층된 희생막들은 제3 방향(D3)으로 서로 이격될 수 있다. 하지만, 상기 희생막 및 상기 지지막의 형성 갯수는 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 기판(100) 상에 1개의 희생막 및 1개의 지지막이 형성될 수도 있다. In one embodiment, the sacrificial film and the support film may be alternately and repeatedly formed in multiple numbers. For example, three support films may be formed on the substrate (100) in a third direction (D3) perpendicular to the upper surface of the substrate (100), and a sacrificial film may be formed on each upper surface of the three support films, thereby forming three stacked sacrificial films. The stacked sacrificial films may be spaced apart from each other in the third direction (D3). However, the number of sacrificial films and support films formed is not limited thereto, and for example, one sacrificial film and one support film may be formed on the substrate (100).
다음, 패터닝 공정이 상기 희생막들 및 상기 지지막들 상에 수행되어 제1 트렌치들(TCH1)을 형성할 수 있다. 제1 트렌치들(TCH1)은 상기 지지막들의 최상면으로부터 상기 희생막의 최하면을 향해 연장될 수 있다. 즉, 제1 트렌치들(TCH1)은 상기 지지막들 및 상기 희생막들을 제3 방향(D3)의 반대 방향으로 관통할 수 있다. 제1 트렌치들(TCH1)의 각각은 평면적 관점에서 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있으며, 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 배열될 수 있다.Next, a patterning process may be performed on the sacrificial films and the support films to form first trenches (TCH1). The first trenches (TCH1) may extend from the uppermost surface of the support films toward the lowermost surface of the sacrificial film. That is, the first trenches (TCH1) may penetrate the support films and the sacrificial films in a direction opposite to the third direction (D3). Each of the first trenches (TCH1) may extend in the first direction (D1) in a planar view and may be arranged in a second direction (D2) intersecting the first direction (D1).
한편, 제1 트렌치(TCH1)은 도 5b에서 층간 절연막(200)을 관통하지 않을 수 있다. 하지만, 본 출원의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 제1 트렌치(TCH1)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 층간 절연막(200)을 관통할 수 있다.Meanwhile, the first trench (TCH1) may not penetrate the interlayer insulating film (200) in FIG. 5b. However, the embodiments of the present application are not limited thereto. The first trench (TCH1) may penetrate the interlayer insulating film (200), as shown in FIGS. 3 and 4.
제1 트렌치들(TCH1)의 형성으로 인해, 예비 지지 패턴들(330P) 및 예비 희생 패턴들(210P)이 정의될 수 있다. 예비 지지 패턴들(330P) 및 예비 희생 패턴들(210P)은 각각 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있으며, 제2 방향(D2)으로 배열될 수 있다.Due to the formation of the first trenches (TCH1), preliminary support patterns (330P) and preliminary sacrificial patterns (210P) can be defined. The preliminary support patterns (330P) and the preliminary sacrificial patterns (210P) can each extend in the first direction (D1) and be arranged in the second direction (D2).
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 스토리지 전극막이 제1 트렌치들(TCH1) 내에 형성되어 제1 트렌치들(TCH1)을 채울 수 있다. 상기 스토리지 전극막의 형성은 증착 공정을 통해 수행될 수 있다. 이후, 식각 공정이 상기 스토리지 전극막에 수행되어 예비 지지 패턴들(330P)을 노출시킬 수 있다. 상기 식각 공정은 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 통해 수행될 수 있다. 이로써, 스토리지 전극 라인들(310L)이 형성될 수 있다. 스토리지 전극 라인들(310L)의 각각은 제1 트렌치들(TCH1)의 각각 내에 형성될 수 있다. 스토리지 전극 라인들(310L)의 각각은 평면적 관점에서 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있으며, 제1 방향과 교차하는 제2 방향(D2)으로 배열될 수 있다. Referring to FIGS. 6A and 6B, a storage electrode film may be formed in the first trenches (TCH1) to fill the first trenches (TCH1). The formation of the storage electrode film may be performed through a deposition process. Thereafter, an etching process may be performed on the storage electrode film to expose the preliminary support patterns (330P). The etching process may be performed through a chemical mechanical polishing process. Accordingly, storage electrode lines (310L) may be formed. Each of the storage electrode lines (310L) may be formed in each of the first trenches (TCH1). Each of the storage electrode lines (310L) may extend in a first direction (D1) in a planar view and may be arranged in a second direction (D2) intersecting the first direction.
스토리지 전극 라인들(310L)은 금속, 금속 질화물, 금속 실리사이드 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 스토리지 전극 라인들(310L)은 예를 들어, 티타늄 질화물(TiN)을 포함할 수 있다.The storage electrode lines (310L) may include a metal, a metal nitride, a metal silicide, or a combination thereof. The storage electrode lines (310L) may include, for example, titanium nitride (TiN).
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 패터닝 공정이 스토리지 전극 라인들(310L), 예비 지지 패턴들(330P), 및 예비 희생 패턴들(210P) 상에 수행되어 제2 트렌치들(TCH2), 스토리지 전극들(310), 지지 패턴들(331), 및 희생 패턴들(210)이 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 7A and 7B, a patterning process may be performed on the storage electrode lines (310L), the preliminary support patterns (330P), and the preliminary sacrificial patterns (210P) to form second trenches (TCH2), storage electrodes (310), the support patterns (331), and the sacrificial patterns (210).
보다 구체적으로, 스토리지 전극 라인들(310L), 예비 지지 패턴들(330P), 및 예비 희생 패턴들(210P)은 평면적 관점에서 제2 방향(D2)으로 패터닝되어 제2 방향(D2)으로 연장되는 제2 트렌치들(TCH2)이 형성될 수 있다. 제2 트렌치들(TCH2)은 스토리지 전극 라인들(310L), 예비 지지 패턴들(330P), 및 예비 희생 패턴들(210P)을 제3 방향(D3)의 상기 반대 방향으로 관통할 수 있다. 제2 트렌치들(TCH2)의 각각은 평면적 관점에서 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있으며, 제1 방향(D1)으로 배열될 수 있다.More specifically, the storage electrode lines (310L), the preliminary support patterns (330P), and the preliminary sacrificial patterns (210P) may be patterned in a second direction (D2) in a planar view so that second trenches (TCH2) extending in the second direction (D2) may be formed. The second trenches (TCH2) may penetrate the storage electrode lines (310L), the preliminary support patterns (330P), and the preliminary sacrificial patterns (210P) in an opposite direction to the third direction (D3). Each of the second trenches (TCH2) may extend in the second direction (D2) in a planar view and may be arranged in the first direction (D1).
한편, 제2 트렌치(TCH2)은 도 7b에서 층간 절연막(200)을 관통하지 않을 수 있다. 하지만, 본 출원의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 제2 트렌치(TCH2)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 층간 절연막(200)을 관통할 수 있다.Meanwhile, the second trench (TCH2) may not penetrate the interlayer insulating film (200) in FIG. 7b. However, the embodiments of the present application are not limited thereto. The second trench (TCH2) may penetrate the interlayer insulating film (200), as shown in FIGS. 3 and 4.
제2 트렌치들(TCH2)의 형성을 통해, 스토리지 전극들(310), 지지 패턴들(331), 및 희생 패턴들(210)이 정의될 수 있다. 이때, 스토리지 전극들(310)은 제1 및 제2 방향들(D1, D2)로 배열되어 행들 및 열들을 구성할 수 있다. 또한, 지지 패턴들(331) 및 희생 패턴들(210)은 상기 인접한 스토리지 전극들(310)의 열들의 상기 스토리지 전극들(310)과 접촉할 수 있다.By forming the second trenches (TCH2), storage electrodes (310), support patterns (331), and sacrificial patterns (210) can be defined. At this time, the storage electrodes (310) can be arranged in the first and second directions (D1, D2) to form rows and columns. In addition, the support patterns (331) and the sacrificial patterns (210) can be in contact with the storage electrodes (310) of the rows of the adjacent storage electrodes (310).
제1 트렌치들(TCH1) 및 제2 트렌치들(TCH2)의 형성을 통해, 본 출원의 일 실시예에 따른 스토리지 전극들(310)의 각각은 평면적 관점에서 사각 형상을 가질 수 있다.By forming the first trenches (TCH1) and the second trenches (TCH2), each of the storage electrodes (310) according to one embodiment of the present application can have a square shape in a planar view.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 증착 공정이 희생 패턴들(210) 및 스토리지 전극들(310) 상에 수행되어 제1 증착 억제층(230) 및 제2 증착 억제층(250)이 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 8a and 8b, a deposition process may be performed on sacrificial patterns (210) and storage electrodes (310) to form a first deposition-inhibiting layer (230) and a second deposition-inhibiting layer (250).
보다 구체적으로, 제1 증착 억제층(230)이 희생 패턴들(210)의 노출된 표면들 상에 형성될 수 있다. 제1 증착 억제층(230)은 예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 알킬실란(Alkylsilane), 에틸렌(Ethylene), 프로필렌(Propylene), 트리플루오로에틸렌(TFE), 헥사플루오로프로필렌(HFP), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 증착 억제층(230)은 디메틸아미노트라이메틸실란(Dimethylaminotrimethylsilane; DMATMS), 디메틸디메틸아미노실란 (Dimethyldimethylaminosilane; DMADMS), 또는 디메틸아미노-플루오로실란(Dimethylamino-fluorosilane)을 포함할 수 있다.More specifically, a first deposition-inhibiting layer (230) can be formed on the exposed surfaces of the sacrificial patterns (210). The first deposition-inhibiting layer (230) can include, for example, polymethylmethacrylate (PMMA), alkylsilane, ethylene, propylene, trifluoroethylene (TFE), hexafluoropropylene (HFP), polytetrafluoroethylene (PTFE), or a combination thereof. In one embodiment, the first deposition-inhibiting layer (230) can include dimethylaminotrimethylsilane (DMATMS), dimethyldimethylaminosilane (DMADMS), or dimethylamino-fluorosilane.
다음으로, 제2 증착 억제층(250)이 스토리지 전극들(310)의 노출된 표면들 상에 형성될 수 있다. 제2 증착 억제층(250)은 예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 알킬실란 (Alkylsilane), 에틸렌(Ethylene), 프로필렌(Propylene), 트리플루오로에틸렌(TFE), 헥사플루오로프로필렌(HFP), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 증착 억제층(250)은 제1 증착 억제층(230)과 다른 물질을 포함할 수 있다. 제2 증착 억제층(250)은 예를 들어, 5-데신(5-Decyne), 알킬 포스포닉산(Alkyl Phosphonic Acid), 포스포닉산(Phosphonic Acid) 및 카복실산(Carboxylic Acid), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.Next, a second deposition-inhibiting layer (250) can be formed on the exposed surfaces of the storage electrodes (310). The second deposition-inhibiting layer (250) can include, for example, polymethylmethacrylate (PMMA), alkylsilane, ethylene, propylene, trifluoroethylene (TFE), hexafluoropropylene (HFP), polytetrafluoroethylene (PTFE), or a combination thereof. In one embodiment, the second deposition-inhibiting layer (250) can include a different material than the first deposition-inhibiting layer (230). The second deposition-inhibiting layer (250) can include, for example, 5-decyne, an alkyl phosphonic acid, a phosphonic acid, and a carboxylic acid, or a combination thereof.
제1 및 제2 증착 억제층들(230, 250)은 증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 제1 및 제2 증착 억제층들(230, 250)은 각각 예를 들어, 화학적 기상 증착 방법(Chemical Vapor Deposition method; CVD), 물리적 기상 증착 방법(Physical Vapor Deposition method; PVD), 또는 스핀 코팅 방법을 통해 형성될 수 있다. The first and second deposition-suppressing layers (230, 250) may be formed through a deposition process. The first and second deposition-suppressing layers (230, 250) may be formed through, for example, a chemical vapor deposition method (CVD), a physical vapor deposition method (PVD), or a spin coating method, respectively.
도 9a도 9b를 참조하면, 선택적 증착 공정(area selective deposition method)이 지지 패턴들(331) 상에 수행되어 부가 지지 패턴들(333)이 형성될 수 있다. Referring to FIGS. 9a and 9b, an area selective deposition process may be performed on support patterns (331) to form additional support patterns (333).
보다 구체적으로, 부가 지지 패턴들(333)의 증착이 기판(100) 상에 노출된 표면들 상에 수행될 수 있다. 이때, 지지 패턴들(331) 상에서의 부가 지지 패턴들(333)의 증착률은 제1 및 제2 증착 억제층들(230, 250) 상에서의 부가 지지 패턴들(333)의 증착률 보다 클 수 있다. 다시 말해서, 제1 증착 억제층(230) 및 제2 증착 억제층(250)은 부가 지지 패턴들(333)의 증착을 억제할 수 있다. 이에 따라 부가 지지 패턴들(333)의 선택적 증착이 지지 패턴들(331)의 노출된 표면들 상에 수행될 수 있다. 이로써, 부가 지지 패턴들(333)은 지지 패턴들(331)의 측면들 중 제2 방향(D2)에 평행한 측면들 상에 형성될 수 있다. 그 결과, 평면적 관점에서 지지 패턴들(331)과 부가 지지 패턴들(333)은 서로 연결됨으로써, 각각이 제1 방향(D1)으로 교대로 그리고 반복적으로 배열되는 복수 개의 라인들을 형성할 수 있으며, 상기 라인들은 각각 제2 방향(D2)으로 배열되어 라인 지지 패턴들(330)을 형성할 수 있다.More specifically, the deposition of the additional support patterns (333) can be performed on surfaces exposed on the substrate (100). At this time, the deposition rate of the additional support patterns (333) on the support patterns (331) can be greater than the deposition rate of the additional support patterns (333) on the first and second deposition-inhibiting layers (230, 250). In other words, the first deposition-inhibiting layer (230) and the second deposition-inhibiting layer (250) can inhibit the deposition of the additional support patterns (333). Accordingly, the selective deposition of the additional support patterns (333) can be performed on the exposed surfaces of the support patterns (331). Accordingly, the additional support patterns (333) can be formed on side surfaces of the support patterns (331) that are parallel to the second direction (D2). As a result, in a planar view, the support patterns (331) and the additional support patterns (333) can be connected to each other to form a plurality of lines, each of which is arranged alternately and repeatedly in the first direction (D1), and the lines can be arranged in the second direction (D2) to form line support patterns (330).
일 실시예에 있어서, 도시되지는 않았으나, 부가 지지 패턴들(333)은 지지 패턴들(331)의 상면들 상에 형성되어 지지 패턴들(331)의 제2 방향(D2)에 평행한 상기 측면들 상에 형성된 부분과 연장될 수 있다. 이에 따라, 부가 지지 패턴들(333)은 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다.In one embodiment, although not shown, additional support patterns (333) may be formed on the upper surfaces of the support patterns (331) and may extend from portions formed on the side surfaces of the support patterns (331) that are parallel to the second direction (D2). Accordingly, the additional support patterns (333) may extend in the first direction (D1).
일 실시예에 있어서, 부가 지지 패턴들(333)의 각각은 지지 패턴들(331)과 인접한 가장자리부들(333a) 및 상기 가장자리부들(333a) 사이에 제공되는 중간부(333b)를 포함할 수 있다. 부가 지지 패턴들(333)은 지지 패턴들(331)의 측면들 중 제2 방향(D2)에 평행한 측면들로부터 형성되므로, 가장자리부들(333a)에서 중간부(333b)의 순서로 차례로 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 부가 지지 패턴들(333)의 각각의 하면의 레벨은 가장자리부(333a)에서 중간부(333b)로 갈수록 높아질 수 있다.In one embodiment, each of the additional support patterns (333) may include edge portions (333a) adjacent to the support patterns (331) and an intermediate portion (333b) provided between the edge portions (333a). Since the additional support patterns (333) are formed from side surfaces of the support patterns (331) that are parallel to the second direction (D2), they may be formed sequentially from the edge portions (333a) to the intermediate portion (333b). In one embodiment, the level of the lower surface of each of the additional support patterns (333) may increase from the edge portion (333a) to the intermediate portion (333b).
일 실시예에 있어서, 부가 지지 패턴들(333)은 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 붕소 질화물(SiBN), 실리콘 탄질화물(SiCN), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.In one embodiment, the additional support patterns (333) may include silicon nitride (SiN), silicon boron nitride (SiBN), silicon carbon nitride (SiCN), or a combination thereof.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 제1 및 제2 증착 억제층들(230, 250)이 제거될 수 있다. 제1 및 제2 증착 억제층들(230, 250)의 제거는 예를 들어, 식각 공정, 세정 공정, 증착 공정, 또는 열처리 공정을 통해 수행될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 증착 억제층들(230, 250)의 제거는 동시에 수행될 수 있다. 예를 들어, 암모니아(NH3), 불화질소(NF3), 또는 질소(N2)를 이용한 플라즈마 세정 공정을 통해 제1 및 제2 증착 억제층들(230, 250)을 제거할 수 있다. Referring to FIGS. 10A and 10B , the first and second deposition-inhibiting layers (230, 250) can be removed. The removal of the first and second deposition-inhibiting layers (230, 250) can be performed, for example, through an etching process, a cleaning process, a deposition process, or a heat treatment process. In one embodiment, the removal of the first and second deposition-inhibiting layers (230, 250) can be performed simultaneously. For example, the first and second deposition-inhibiting layers (230, 250) can be removed through a plasma cleaning process using ammonia (NH 3 ), nitrogen fluoride (NF 3 ), or nitrogen (N 2 ).
이후, 식각 공정이 수행되어 희생 패턴들(210)이 제거될 수 있다. 상기 식각 공정은 라인 지지 패턴들(330) 및 스토리지 전극들(310)과 식각 선택성을 가지는 물질을 통해 수행될 수 있다. 그 결과, 라인 지지 패턴들(330) 및 스토리지 전극들(310)을 유지한 채로 희생 패턴들(210)의 선택적 식각이 수행될 수 있다.Thereafter, an etching process may be performed to remove the sacrificial patterns (210). The etching process may be performed using a material having etching selectivity with respect to the line support patterns (330) and the storage electrodes (310). As a result, selective etching of the sacrificial patterns (210) may be performed while maintaining the line support patterns (330) and the storage electrodes (310).
도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 산화 공정 또는 증착 공정이 수행될 수 있으며, 이에 따라 캐패시터 유전막(350)이 스토리지 전극들(310) 및 라인 지지 패턴들(330) 및 층간 절연막(200) 상에 콘포말하게 형성될 수 있다. Referring again to FIGS. 1 and 2, an oxidation process or a deposition process may be performed, whereby a capacitor dielectric film (350) may be conformally formed on the storage electrodes (310) and the line support patterns (330) and the interlayer insulating film (200).
이후, 증착 공정이 수행되어 공통 전극(370)이 캐패시터 유전막(350) 상에 형성될 수 있다. 공통 전극(370)은 스토리지 전극들(310), 라인 지지 패턴들(330), 및 캐패시터 유전막(350) 사이의 빈 공간을 채울 수 있다.Thereafter, a deposition process may be performed so that a common electrode (370) may be formed on the capacitor dielectric film (350). The common electrode (370) may fill the empty space between the storage electrodes (310), the line support patterns (330), and the capacitor dielectric film (350).
상술한 과정을 통해, 최종적으로 본 출원의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 캐패시터들(300)이 형성될 수 있다.Through the above-described process, capacitors (300) of a semiconductor memory device according to one embodiment of the present application can be finally formed.
이상에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Although the present application has been described above with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art or having ordinary knowledge in the art that various modifications and changes may be made to the present application without departing from the spirit and technical scope of the present invention as set forth in the claims below.
따라서, 본 출원의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.Therefore, the technical scope of the present application should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the patent claims.
100 기판
300 캐패시터
310 스토리지 전극 330 라인 지지 패턴
331 지지 패턴
333 부가 지지 패턴
333a 가장자리부 333b 중간부
350 캐패시터 유전막 370 공통 전극100 board 300 capacitor
310
331
350
Claims (10)
각각이 서로 인접한 상기 열들 사이에 제공되고, 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제2 방향으로 배열된 라인 지지 패턴들을 포함하되,
상기 스토리지 전극들의 각각은 평면적 관점에서 사각 형상을 가지는 반도체 메모리 장치.Storage electrodes arranged in a first direction and a second direction intersecting the first direction to form rows and columns, each extending in a third direction perpendicular to the first and second directions; and
Each of the line support patterns is provided between the adjacent rows, extending in the first direction and arranged in the second direction,
A semiconductor memory device wherein each of the above storage electrodes has a square shape in a planar view.
상기 라인 지지 패턴들의 각각은:
상기 제1 방향으로 교대로 그리고 반복적으로 배열되고, 서로 직접적으로 연결된 지지 패턴들 및 부가 지지 패턴들을 포함하고,
상기 지지 패턴들은 상기 인접한 열들의 상기 스토리지 전극들과 접촉하는 반도체 메모리 장치. In the first paragraph,
Each of the above line support patterns:
It comprises support patterns and additional support patterns which are arranged alternately and repeatedly in the first direction and are directly connected to each other,
A semiconductor memory device wherein the support patterns are in contact with the storage electrodes of the adjacent rows.
상기 부가 지지 패턴들의 각각은 상기 지지 패턴들과 인접한 가장자리부들 및 상기 가장자리부들 사이에 제공되는 중간부를 포함하고,
상기 중간부의 두께는 상기 가장자리부들의 두께들보다 작은 반도체 메모리 장치.In the second paragraph,
Each of the above additional support patterns includes edge portions adjacent to the support patterns and an intermediate portion provided between the edge portions,
A semiconductor memory device wherein the thickness of the middle portion is smaller than the thicknesses of the edge portions.
상기 부가 지지 패턴들의 각각은 상기 지지 패턴들과 인접한 가장자리부들 및 상기 가장자리부들 사이에 제공되는 중간부를 포함하고,
상기 중간부의 폭은 상기 가장자리부들의 폭들보다 작은 반도체 메모리 장치.In the second paragraph,
Each of the above additional support patterns includes edge portions adjacent to the support patterns and an intermediate portion provided between the edge portions,
A semiconductor memory device wherein the width of the middle portion is smaller than the widths of the edge portions.
상기 부가 지지 패턴들 및 상기 지지 패턴들은 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 붕소 질화물(SiBN), 실리콘 탄질화물(SiCN), 또는 이들의 조합을 포함하는 반도체 메모리 장치.In the second paragraph,
A semiconductor memory device wherein the additional support patterns and the support patterns include silicon nitride (SiN), silicon boron nitride (SiBN), silicon carbon nitride (SiCN), or a combination thereof.
상기 라인 지지 패턴들의 각각은 복수개의 적층된 라인 지지 패턴들을 포함하고,
상기 복수개의 적층된 라인 지지 패턴들은 상기 제3 방향으로 서로 이격되는 반도체 메모리 장치.In the first paragraph,
Each of the above line support patterns comprises a plurality of stacked line support patterns,
A semiconductor memory device wherein the plurality of stacked line support patterns are spaced apart from each other in the third direction.
상기 스토리지 전극들 및 상기 라인 지지 패턴들 상에 콘포말하게 제공되는 캐패시터 유전막; 및
상기 캐패시터 유전막 상에 제공되는 공통 전극을 더 포함하는 반도체 메모리 장치.In the first paragraph,
A capacitor dielectric film conformally provided on the storage electrodes and the line support patterns; and
A semiconductor memory device further comprising a common electrode provided on the capacitor dielectric film.
상기 희생막 및 상기 지지막 내에 제1 방향으로 연장되는 제1 트렌치들을 형성하여 상기 제1 방향으로 연장되는 예비 지지 패턴들 및 예비 희생 패턴들을 정의하는 것;
상기 제1 트렌치들 내에 스토리지 전극 라인들을 형성하는 것;
상기 스토리지 전극 라인들, 상기 예비 지지 패턴들 및 상기 예비 희생 패턴들을 패터닝하여 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 제2 트렌치들, 스토리지 전극들, 지지 패턴들 및 희생 패턴들을 형성하는 것, 상기 스토리지 전극들은 상기 제1 및 제2 방향들로 배열되어 행들 및 열들을 구성하고; 및
상기 지지 패턴들 상에 부가 지지 패턴들을 선택적으로 증착시켜 라인 지지 패턴들을 형성하는 것을 포함하되,
상기 라인 지지 패턴들의 각각은 서로 인접한 상기 열들 사이에 배치되고, 상기 제1 방향으로 교대로 배열된 상기 지지 패턴들 및 상기 부가 지지 패턴들을 포함하고,
상기 스토리지 전극들의 각각은 평면적 관점에서 사각 형상을 가지는 반도체 메모리 장치의 제조 방법.Forming a sacrificial film and a support film sequentially on a substrate;
Forming first trenches extending in a first direction within the sacrificial film and the support film to define preliminary support patterns and preliminary sacrificial patterns extending in the first direction;
Forming storage electrode lines within the above first trenches;
Patterning the storage electrode lines, the preliminary support patterns and the preliminary sacrificial patterns to form second trenches, storage electrodes, support patterns and sacrificial patterns extending in a second direction intersecting the first direction, the storage electrodes being arranged in the first and second directions to form rows and columns; and
Including forming line support patterns by selectively depositing additional support patterns on the above support patterns,
Each of the above line support patterns is arranged between the adjacent rows and includes the support patterns and the additional support patterns alternately arranged in the first direction,
A method for manufacturing a semiconductor memory device, wherein each of the above storage electrodes has a square shape in a planar view.
상기 지지 패턴들 상에 상기 부가 지지 패턴들을 선택적으로 증착시키는 것은:
상기 희생 패턴들의 노출된 표면들 상에 제1 증착 억제층을 선택적으로 증착하는 것;
상기 스토리지 전극들의 노출된 표면들 상에 제2 증착 억제층을 선택적으로 증착하는 것; 및
상기 부가 지지 패턴들을 상기 지지 패턴들의 노출된 표면들 상에 선택적으로 증착시키는 것을 포함하되,
상기 지지 패턴들 상에서의 상기 부가 지지 패턴들의 증착률은 상기 제1 및 제2 증착 억제층들 상에서의 상기 부가 지지 패턴들의 증착률 보다 큰 반도체 메모리 장치의 제조 방법.In Article 8,
Selectively depositing the additional support patterns on the above support patterns:
Selectively depositing a first deposition-inhibiting layer on the exposed surfaces of the above sacrificial patterns;
Selectively depositing a second deposition-inhibiting layer on the exposed surfaces of the storage electrodes; and
Including selectively depositing the additional support patterns on the exposed surfaces of the support patterns,
A method for manufacturing a semiconductor memory device, wherein the deposition rate of the additional support patterns on the support patterns is greater than the deposition rate of the additional support patterns on the first and second deposition-suppressing layers.
상기 부가 지지 패턴들의 각각은 상기 지지 패턴들과 인접한 가장자리부들 및 상기 가장자리부들 사이에 제공되는 중간부를 포함하고,
상기 부가 지지 패턴들의 각각의 하면의 레벨은 상기 가장자리부에서 상기 중간부로 갈수록 높아지는 반도체 메모리 장치의 제조 방법.
In Article 8,
Each of the above additional support patterns includes edge portions adjacent to the support patterns and an intermediate portion provided between the edge portions,
A method for manufacturing a semiconductor memory device, wherein the level of each of the lower surfaces of the above-described additional support patterns increases from the edge portion to the middle portion.
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