半导体装置制造方法及图纸

一种半导体装置，包括：外围电路区，其包括第一衬底和第一衬底上的电路元件；以及存储器单元区，其包括：第二衬底，其位于第一衬底的上部分上；栅电极，其彼此间隔开并竖直地堆叠在第二衬底上；沟道结构，其穿过栅电极竖直地延伸到第二衬底；第一分离区，其穿透沟道结构之间的栅电极并在一个方向上延伸；以及第二分离区，其竖直地延伸以从上方穿透第二衬底并具有由于宽度的改变而导致的弯曲部分。由于宽度的改变而导致的弯曲部分。由于宽度的改变而导致的弯曲部分。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]于2019年9月26日在韩国知识产权局提交的标题为“半导体装置”的韩国专利申请No.10-2019-0118980以引用方式全部并入本文中。


[0003]实施例涉及一种半导体装置。

技术介绍

[0004]半导体装置用于处理大量数据，同时其大小逐渐减小，由此驱使构成半导体装置的半导体元件的集成度提高。可以通过使用竖直晶体管结构代替平面晶体管结构来提高半导体装置的集成度。

技术实现思路

[0005]实施例涉及一种半导体装置，包括：外围电路区，其包括第一衬底和第一衬底上的电路元件；以及存储器单元区，其包括：第二衬底，其位于第一衬底的上部分上；栅电极，其彼此间隔开并竖直地堆叠在第二衬底上；水平导电层，其位于第二衬底与栅电极之间；沟道结构，其穿过栅电极竖直地延伸到第二衬底；第一分离区，其穿透沟道结构之间的栅电极并在一个方向上延伸；单元区绝缘层，其覆盖栅电极的堆叠结构；以及第二分离区，其竖直地延伸以从上方穿透第二衬底。第二分离区可以包括第一区和第二区，第一区以沟槽形式从上方向第二衬底内侧延伸，第二区在第二衬底内连接到第一区的下端，第二区的宽度大于第一区的宽度，并且第二区具有圆的外表面。
[0006]实施例还涉及一种半导体装置，包括：外围电路区，其包括第一衬底和第一衬底上的电路元件；以及存储器单元区，其包括位于第一衬底的上部分上的第二衬底、彼此间隔开并竖直地堆叠在第二衬底上的栅电极、穿过栅电极竖直地延伸到第二衬底的沟道结构、穿过沟道结构之间的栅电极并在一个方向上延伸的第一分离区、以及竖直地延伸以从上方穿透第二衬底的第二分离区，第二分离区具有由于宽度的改变而导致的弯曲部分。
[0007]实施例还涉及一种半导体装置，包括：第一衬底；电路元件，其位于第一衬底上；第一绝缘层，其覆盖电路元件；第二衬底，其设置在第一绝缘层上；栅电极，其彼此间隔开并竖直地堆叠在第二衬底上；第二绝缘层，其覆盖栅电极；以及分离区，其与栅电极间隔开，穿透第二绝缘层和第二衬底以竖直地延伸到第二衬底，并且具有弯曲部分。
附图说明
[0008]通过参照附图详细地描述示例实施例，特征对本领域技术人员而言将变得显而易见，在附图中：
[0009]图1是根据示例实施例的半导体装置的示意性平面图；
[0010]图2A和图2B是根据示例实施例的半导体装置的示意性局部放大图；
[0011]图3是根据示例实施例的半导体装置的示意性截面图；
[0012]图4A至图4C是根据示例实施例的半导体装置的局部放大图；
[0013]图5是根据示例实施例的半导体装置的示意性截面图；
[0014]图6是根据示例实施例的半导体装置的局部放大图；
[0015]图7A和图7B是根据示例实施例的半导体装置的示意性截面图；
[0016]图8A至图16B是示出了根据示例实施例的制造半导体装置的方法中的各阶段的示意性截面图；以及
[0017]图17A至图18B是示出了根据示例实施例的制造半导体装置的方法中的各阶段的示意性截面图。
具体实施方式
[0018]在下文中，将参照附图描述示例实施例。
[0019]图1是根据示例实施例的半导体装置的示意性平面图。
[0020]图2A和图2B是根据示例实施例的半导体装置的示意性局部放大图。图2A是图1中的区
‘
A
’
的放大图，图2B是图1中的区
‘
CELL
’
的放大图。
[0021]图3是根据示例实施例的半导体装置的示意性截面图。图3示出了沿图2A中的线I-I'截取的截面。
[0022]参照图1至图3，半导体装置100可以包括设置在基体衬底201上的外围电路区PC和设置在衬底101上的存储器单元区MC。存储器单元区MC可以设置在外围电路区PC的上端或表面上。在另一示例实施例中，存储器单元区MC可以设置在外围电路区PC的下端或表面上。
[0023]外围电路区PC可以包括基体衬底201、设置在基体衬底201上的电路元件220、电路接触插塞270和电路互连线280。
[0024]基体衬底201可以具有在X方向和Y方向上延伸的上表面。在基体衬底201中，隔离层可以被形成为限定有源区。包括杂质的源极/漏极区205可以设置在有源区的一部分中。基体衬底201可以包括半导体材料，例如，IV族半导体、III-V族化合物半导体或II-VI族化合物半导体。例如，基体衬底201可以被设置为体晶片或外延层。
[0025]外围电路区PC中的电路元件220可以包括平面晶体管。电路元件220中的每一个可以包括电路栅极介电层222、间隔件层224和电路栅电极225。源极/漏极区205可以在与电路栅电极225相邻的相对侧上设置在基体衬底201中。例如，电路栅极介电层222可以包括氧化硅，电路栅电极225可以包括诸如金属、多晶硅或金属硅化物的导电材料。间隔件层224可以设置在电路栅极介电层222和电路栅电极225的相对侧壁上。间隔件层224可以由例如氮化硅形成。
[0026]外围区绝缘层290可以在基体衬底201上设置在电路元件220上。外围区绝缘层290可以由绝缘(例如电绝缘)材料形成。电路接触插塞270可以穿过外围区绝缘层290连接到源极/漏极区205。电路接触插塞270可以包括从基体衬底201顺序地堆叠的第一接触插塞272、第二接触插塞274和第三接触插塞276。可以通过电路接触插塞270将电信号施加到电路元件220。在未示出的区中，电路接触插塞270还可以连接到电路栅电极225。电路互连线280可以连接到电路接触插塞270，并且可以被设置为多个层。电路互连线280可以包括第一电路互连线282、第二电路互连线284和第三电路互连线286。电路接触插塞270和电路互连线280
可以包括金属，例如，钨(W)、铜(Cu)、铝(Al)等。
[0027]如图1和图2A中所示，存储器单元区MC可以包括多个单元区CELL，所述多个单元区CELL可以设置在衬底101的单元区101M上。衬底101还可以包括设置在多个单元区CELL之间的连接区101D。由于连接区101D，衬底101可以具有在制造工艺期间在处于晶片状态的基体衬底201的边缘上连接到基体衬底201的结构。这将在下面参照图9A和图9B更详细地描述。在最终的半导体装置100中，连接区101D可以通过第二分离区170以隔离形式设置在多个相邻的单元区CELL之间。
[0028]存储器单元区MC可以包括：衬底101；栅电极130，其竖直地堆叠并在衬底101上彼此间隔开；沟道结构CH，其穿透栅电极130的堆叠结构以竖直地延伸到衬底101的上表面；第一分离区160，其穿透栅电极130的堆叠结构并在Y方向上延伸；以及第二分离区170，其竖直地延伸到衬底101以穿透衬底101。存储器单元区MC还可以包括设置在衬底101上的第一水平导电层104和第二水平导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，包括：外围电路区，其包括第一衬底和所述第一衬底上的电路元件；以及存储器单元区，其包括：第二衬底，其位于所述第一衬底的上部分上；栅电极，其彼此间隔开并竖直地堆叠在所述第二衬底上；水平导电层，其位于所述第二衬底与所述栅电极之间；沟道结构，其穿过所述栅电极竖直地延伸到所述第二衬底；第一分离区，其穿透所述沟道结构之间的栅电极并在一个方向上延伸；单元区绝缘层，其覆盖所述栅电极的堆叠结构；以及第二分离区，其竖直地延伸以从上方穿透所述第二衬底，其中，所述第二分离区包括第一区和第二区，所述第一区以沟槽形式从上方向所述第二衬底内部延伸，所述第二区在所述第二衬底内连接到所述第一区的下端，所述第二区的宽度大于所述第一区的宽度，并且所述第二区具有圆的外表面。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第二分离区从上方穿透所述单元区绝缘层和所述水平导电层，并延伸到所述第二衬底。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一分离区中的每一个在所述第一分离区的上端具有第一宽度，并且所述第二分离区在所述第二分离区的上端具有大于所述第一宽度的第二宽度。4.根据权利要求3所述的半导体装置，其中，所述第二宽度在所述第一宽度的两倍至四倍的范围内。5.根据权利要求4所述的半导体装置，其中，所述第二宽度在300nm至800nm的范围内。6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第二分离区在所述第一区的上端具有第二宽度，在所述第一区的下端具有小于所述第二宽度的第三宽度，并且在所述第二区的下端具有大于所述第二宽的第四宽度。7.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第二分离区的下表面与所述第二衬底的下表面实质上共面。8.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一分离区的下表面设置在比所述第一区的下表面高的水平高度处。9.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一分离区和所述第二分离区由绝缘材料形成。10.根据权利要求1所述的半导体装置，其中：所述存储器单元区包括多个单元区，所述第二衬底包括在在一个方向上彼此相邻的单元区之间延伸的连接区，并且所述第二分离区穿透所述连接区以在所述多个所述单元区之间将所述第二衬底划分开。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜书求，张大铉，沈在龙，安钟善，韩智勋，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：