具有电容器的半导体器件的制作方法
【专利说明】具有电容器的半导体器件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2014年10月7日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请N0.10-2014-0135060的优先权，该申请的全部内容以引用方式并入本文中。
技术领域
[0003]本发明构思的示例实施例涉及一种半导体器件，并且更具体地，涉及一种具有电容器的半导体器件。
【背景技术】
[0004]随着半导体器件变得更加高度集成，会有必要在有限的区域中实现具有足够高的电容量的电容器。电容器的电容量与电极的表面积和介电膜的介电常数成正比，并且与介电膜的等效氧化物厚度成反比。这意味着可通过例如形成三维电极以增大其表面积、减小介电膜的等效氧化物厚度或者利用具有高介电常数的介电膜来增大电容器的电容量。
[0005]可通过增大底部电极(或存储电极)的高度、增大底部电极的有效表面积(例如，利用半球形颗粒(HSG))或者形成圆柱形底部电极(其内外侧表面二者均可用作电容器的表面积)来增大电极的表面积。可将金属氧化物(例如，Ti02STa 205)或钙钛矿铁电材料(例如，PZT(PbZrTi03)或BST(BaSrTi03))用作具有通常较高介电常数的介电膜。
【发明内容】
[0006]本发明构思的示例实施例提供了一种半导体器件，其中提供了具有更高的电容量的电容器。
[0007]根据本发明构思的示例实施例，一种半导体器件可包括:多个底部电极，其以二维方式排列在衬底上；以及多个晶体管，其分别连接至各底部电极。每个底部电极可包括在第一方向上彼此面对的第一侧表面以及在与第一方向交叉的第二方向上彼此面对的第二侧表面。各底部电极中的第一底部电极的各第一侧表面中的第一个与各底部电极中在第一方向上与其邻近的第二底部电极的各侧表面中的一个侧表面间隔开第一距离。各底部电极中的所述第一底部电极的各第二侧表面中的第一个与各底部电极中在第二方向上与其邻近的第三底部电极的各侧表面中的一个侧表面间隔开第二距离。当在平面图中观看时，第一侧表面和第二侧表面中的至少一个可具有凹进形状。
[0008]在示例实施例中，各底部电极中的所述第一底部电极的各第一侧表面中的第二个与各底部电极中在第一方向上与其邻近的第四底部电极的各侧表面中的一个侧表面间隔开第一距离，各底部电极中的所述第一底部电极的各第二侧表面中的第二个与各底部电极中在第二方向上与其邻近的第五底部电极的各侧表面中的一个侧表面间隔开第二距离，所述第一距离和第二距离可为彼此邻近的底部电极之间的电分离所需的最小分离距离。
[0009]在示例实施例中，第一距离和第二距离可实质上彼此相等。
[0010]在示例实施例中，所述器件还可包括设置在各底部电极与各晶体管之间并且连接至各晶体管的位线。
[0011]在示例实施例中，当在平面图中观看时，各第一侧表面可具有基本彼此对称的形状。
[0012]在示例实施例中，各第一侧表面中的每一个可具有凹进形状。
[0013]在示例实施例中，当在平面图中观看时，各第二侧表面可具有基本彼此对称的形状，并且各第二侧表面中的每一个可具有凹进形状。
[0014]在示例实施例中，当在平面图中观看时，各第二侧表面可具有基本彼此对称的形状，并且各第二侧表面中的每一个可具有平行于第一方向延伸的线形形状。
[0015]在示例实施例中，当在平面图中观看时，各第二侧表面可具有基本彼此对称的形状，并且各第二侧表面中的每一个可具有凸出形状。
[0016]在示例实施例中，各第一侧表面中的每一个可具有平行于第二方向延伸的线形形状。
[0017]在示例实施例中，当在平面图中观看时，各第一侧表面可具有基本彼此对称的形状，并且各第一侧表面中的每一个可具有凸出形状。
[0018]在示例实施例中，当在平面图中观看时，各第一侧表面可具有基本彼此不对称的形状。
[0019]在示例实施例中，各第一侧表面中的一个可具有凹进形状，并且各第一侧表面中的另一个可具有凸出形状。
[0020]在示例实施例中，当在平面图中观看时，各第二侧表面可具有基本彼此对称的形状，并且各第二侧表面中的每一个可具有凹进形状。
[0021]在示例实施例中，当在平面图中观看时，各第二侧表面可具有基本彼此对称的形状，并且各第二侧表面中的每一个可具有平行于第一方向延伸的线形形状。
[0022]在示例实施例中，当在平面图中观看时，各第二侧表面可具有基本彼此对称的形状，并且各第二侧表面中的每一个可具有凸出形状。
[0023]在示例实施例中，当在平面图中观看时，各第二侧表面可具有基本彼此不对称的形状。各第二侧表面中的一个可具有凹进形状，并且各第二侧表面中的另一个可具有凸出形状。
[0024]在示例实施例中，每个底部电极还可包括在与第一方向和第二方向二者都交叉的第三方向上彼此面对的第三侧表面。各底部电极中的所述第一底部电极的各第三侧表面中的第一个与各底部电极中在第三方向上与其邻近的第四底部电极的各侧表面中的一个侧表面间隔开第三距离，并且当在平面图中观看时，第一侧表面、第二侧表面和第三侧表面中的至少一个可具有凹进形状。
[0025]在示例实施例中，各底部电极中的所述第一底部电极的各第一侧表面中的第二个与各底部电极中在第一方向上与其邻近的第五底部电极的各侧表面中的一个侧表面间隔开第一距离，各底部电极中的所述第一底部电极的各第二侧表面中的第二个与各底部电极中在第二方向上与其邻近的第六底部电极的各侧表面中的一个侧表面间隔开第二距离，各底部电极中的所述第一底部电极的各第三侧表面中的第二个与各底部电极中在第三方向上与其邻近的第七底部电极的各侧表面中的一个侧表面间隔开第三距离。第一距离、第二距离和第三距离可为彼此邻近的底部电极之间的电分离所需的最小分离距离。
[0026]在示例实施例中，第一距离、第二距离和第三距离可实质上相等。
[0027]在示例实施例中，当在平面图中观看时，各第一侧表面可具有基本彼此对称的形状，并且各第一侧表面中的每一个可具有凹进形状。
[0028]在示例实施例中，当在平面图中观看时，各第一侧表面可具有基本彼此不对称的形状。各第一侧表面中的一个可具有凹进形状，并且各第一侧表面中的另一个可具有凸出形状。
[0029]在示例实施例中，当在平面图中观看时，各第一侧表面可具有基本彼此不对称的形状。各第一侧表面中的一个可具有凹进形状，并且各第一侧表面中的另一个可具有平行于第二方向延伸的线形形状。
[0030]在示例实施例中，当在平面图中观看时，第一侧表面和第二侧表面中的至少一个可朝着底部电极的中心凹进弯曲。
[0031]在示例实施例中，当在平面图中观看时，第一侧表面和第二侧表面中的一个可具有凹进形状，而另一个可具有凸出形状。这里，每个底部电极的第一侧表面和第二侧表面中的凹进的一个可设置为面对相邻的一个底部电极的各侧表面中的凸出的一个。
[0032]在示例实施例中，所述器件还可包括:顶部电极，其覆盖底部电极；以及介电层，其介于各底部电极与顶部电极之间。
[0033]根据本发明构思的示例实施例，一种半导体器件可包括:多个底部电极，其以二维方式排列在衬底上；以及多个晶体管，其分别连接至各底部电极。当在平面图中观看时，至少一个底部电极的形状可与其它底部电极的形状不同。
[0034]在示例实施例中，在平面图中的形状彼此不同的一对底部电极中的一个底部电极可具有凹进弯曲的侧表面，并且所述一对底部电极中的另一个底部电极可具有与该凹进弯曲的侧表面相对的凸出弯曲的侧表面。
[0035]在示例实施例中，每个底部电极可包括在第一方向上彼此面对的第一侧表面以及在与第一方向交叉的第二方向上彼此面对的第二侧表面。各底部电极中的第一底部电极的各第一侧表面中的第一个与各底部电极中在第一方向上与其邻近的第二底部电极的各侧表面中的一个侧表面间隔开第一距离。各底部电极中的所述第一底部电极的各第二侧表面中的第一个与各底部电极中在第二方向上与其邻近的第三底部电极的各侧表面中的一个侧表面间隔开第二距离。
[0036]在示例实施例中，第一距离可实质上等于第二距离。
[0037]根据本发明构思的示例实施例，一种半导体器件可包括:多个底部电极，其以二维方式排列在衬底上；以及多个晶体管，其分别连接至各底部电极。当在平面图中观看时，每个底部电极可成形为十字形。
[0038]在示例实施例中，每个底部电极可包括平行于第一方向延伸并且彼此面对的第一侧表面、平行于与第一方向交叉的第二方向延伸并且彼此面对的第二侧表面、以及将第一侧表面连接至第二侧表面的第三侧表面。这里，每个第三侧表面可包括平行于第一方向延伸的第一部分以及平行于第二方向延伸的第二部分。此外，每个第一侧表面可与相邻的一个底部电极的侧表面间隔开第一距离，并且每个第二侧表面可与相邻的另一个底部电极的侧表面间隔开第二距离。第一距离可实质上等于第二距离。
[0039]根据本发明构思的示例实施例，一种半导体器件可包括:多个底部电极，其以二维方式排列在衬底上；以及多个晶体管，其分别连接至各底部电极。当在平面图中观看时，每个底部电极可成形为平行四边形。
[0040]在示例实施例中，每个底部电极可包括平行于第一方向延伸并且彼此面对的第一侧表面以及平行于第三方向延伸并且彼此面对的第二侧表面，第三方向可与第一方向和同第一方向正交的第二方向二者都形成角度，每个第一侧表面可与相邻的一个底部电极的侧表面间隔开第一距离，每个第二侧表面可与相邻的另一个底部电极的侧表面间隔开第二距离，第一距离可实质上等于第二距离。
【附图说明】
[0041]通过以下结合附图进行的简单描述，将更加清楚地理解示例实施例。如本文所述，附图表示非限制性的示例实施例。
[0042]图1A是示出根据本发明构思的实施例的半导体器件的平面图。
[0043]图1B是沿着图1A的线Ι-Γ截取的截面图。
[0044]图2是示出设置在根据本发明构思的实施例的半导体器件中的底部电极的平面排列的平面图。
[0045]图3是示出设置在根据本发明构思的实施例的半导体器件中的每个底部电极的平面形状的平面图。
[0046]图4A至图4G是示出设置在根据本发明构思的实施例的半导体器件中的每个底部电极的修改的平面形状的平面图。
[0047]图5A至图5K是平面图，它们中的每一个示出了设置在根据本发明构思的实施例的半导体器件中的底部电极的修改的平面排列。
[0048]图6A至图11A是示出制造根据本发明构思的实施例的半导体器件的方法的平面图。
[0049]图6B至图11B分别是沿着图6A至图11A的线Ι_Γ截取的截面图。
[0050]图12Α是示出根据本发明构思的另一实施例的半导体器件的平面图。
[0051]图12Β是沿着图12Α的线Ι_Γ截取的截面图。
[0052]图13是示出设置在根据本发明构思的另一实施例的半导体器件中的底部电极的平面排列的平面图。
[0053]图14是示出设置在根据本发明构思的另实施例的半导体器件中的每个底部电极的平面形状的平面图。
[0054]图15Α至图15Ε是示出设置在根据本发明构思的另一实施例的半导体器件中的每个底部电极的修改的平面形状的平面图。
[0055]图16Α至图16F是平面图，它们中的每一个示出了设置在根据本发明构思的另一实施例的半导体器件中的底部电极的修改的平面排列。
[0056]图17Α和图18Α是示出制造根据本发明构思的另一实施例的半导体器件的方法的平面图。
[0057]图17Β和图18Β分别是沿着图17Α和图18Α的线Ι_Γ截取的截面图。
[0058]图19Α是示出根据本发明构思的其他实施例的半导体器件的平面图。
[0059]图19Β是沿着图19Α的线Ι-Γ截取的截面图。
[0060]图20A是示出根据本发明构思的其他实施例的半导体器件的平面图。
[0061]图20B是沿着图20A的线Ι-Γ截取的截面图。
[0062]图21是示出设置在根据本发明构思的示例实施例的半导体器件中的每个底部电极的修改的平面形状的平面图。
[0063]图22A和图22B是示出底部电极的平面排列的平面图，其平面形状类似于图21所示的形状。
[0064]图23是示出设置在根据本发明构思的示例实施例的半导体器件中的每个底部电极的其它修改的平面形状的平面图。
[0065]图24A和图24B是示出底部电极的平面排列的平面图，其平面形状类似于图23所示的形状。
[0066]图25是示出包括根据本发明构思的示例实施例的半导体器件的电子系统的示例的示意性框图。
[0067]图26是示出包括根据本发明构思的示例实施例的半导体器件的存储卡的示例的示意性框图。
[0068]应该注意，这些附图旨在示出在特定示例实施例中利用的方法、结构和/或材料的一般特征并且对下面提供的书面说明进行补充。然而，这些附图并未按照比例，并且可以不精确地反映任何给出的实施例的精确结构或性能特征，并且不应被解释为限定或限制示例实施例所涵盖的值或属性的范围。例如，为了清楚，可缩小或放大分子、层、区和/或结构性元件的相对厚度和位置。在各附图中使用相似或相同的附图标记旨在指示存在相似或相同的元件或特征。
【具体实施方式】
[0069]现在，将参照示出了示例实施例的附图更加全面地描述本发明构思的示例实施例。然而，本发明构思可以按照许多不同形式实现，并且不应理解为限于本文阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域普通技术人员充分地传达示例实施例的范围。在附图中，为了清楚起见，放大了层和区的厚度。附图中相同的附图标记用于指代相同元件，因此将省略它们的描述。
[0070]应该理解，当一个元件被称作“连接至”或“耦接至”另一元件时，所述一个元件可直接连接至或親接至所述另一元件，或者可存在中间元件。相反，当一个元件被称作“直接连接”或“直接耦接”至另一元件时，则不存在中间元件。相同的附图标记在说明书中始终用于指代相同的元件。如本文所用，术语“和/或”包括相关所列项中的一个或多个的任何和所有组合。应该按照相同的方式解释其它用于描述元件或层之间的关系的词语(例如，“在……之间”与“直接在……之间”、“邻近”与“直接邻近”、“在……上”与“直接在……上”等)Ο
[0071]应该理解，虽然本文中可使用术语“第一”、“第二”等来描述多个元件、组件、区、层和/或部分，但是这些元件、组件、区、层和/或部分不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、组件、区、层或部分与另一元件、组件、区、层或部分区分开。因此，下面讨论的第一元件、第一组件、第一区、第一层或第一部分可被称作第二元件、第二组件、第二区、第二层或第二部分，而不脱离示例实施例的教导。
[0072]为了方便描述，本文中可使用诸如“在……下方”、“在……之下”、“下部”、“在……之上”、“上部”等的空间相对术语，以描述附图所示的一个元件或特征与另一个(一些)元件或特征的关系。应该理解，空间相对术语旨在涵盖使用中或操作中的器件的除图中所示的指向之外的不同指向。例如，如果图中的器件被翻转，则被描述为“在”其它元件或特征“之下”或“在”其它元件或特征“下方”的元件将因此指向为“在”其它元件或特征“之上”。因此，示例性术语“在……之下”可涵盖“在……之上”和“在……之下”这两个指向。器件可另外地进行指向(旋转90度或以其它指向)，并相应地解释本文所用的空间相对描述语。
[0073]本文所用的术语仅是为了描述特定实施例，并且不旨在限制示例实施例。如本文所用，除非上下文清楚地指明不是这样，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。还应该理解，当术语“包括”、“包括……的”、“包含”和/或“包含……的”用于本说明书中时，其指示了存在所列特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
[0074]本文参照作为理想实施例(和中间结构)的示意图的截面图来描述本发明构思的示例实施例。这样，作为例如制造技术和/或公差的结果，可以预见附图中的形状的变化。因此，本发明构思的示例实施例不应理解为限于本文示出的区的具体形状，而是包括例如由制造工艺导致的形状的偏差。例如，示