KR102902640B1 - Semiconductor devices and methods of manufacturing semiconductor devices - Google Patents

Semiconductor devices and methods of manufacturing semiconductor devices

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Landscapes

  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은, 제1 및 제2 영역들을 갖는 기판 상에 제1 희생층 및 제1 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제2 영역에서, 상기 제1 희생층이 잔존하도록 상기 제1 반도체층을 제거하는 단계, 상기 제1 영역의 상기 제1 반도체층 및 상기 제2 영역의 상기 제1 희생층 상에, 제2 희생층 및 제2 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제2 반도체층 상에 일 방향으로 연장되는 희생 게이트 구조물들을 형성하는 단계, 및 상기 희생 게이트 구조물들 및 상기 제1 및 제2 희생층들을 제거하고 게이트 구조물들을 형성하는 단계를 포함한다.A method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes the steps of forming a first sacrificial layer and a first semiconductor layer on a substrate having first and second regions, removing the first semiconductor layer in the second region so that the first sacrificial layer remains, forming a second sacrificial layer and a second semiconductor layer on the first semiconductor layer in the first region and the first sacrificial layer in the second region, forming sacrificial gate structures extending in one direction on the second semiconductor layer, and removing the sacrificial gate structures and the first and second sacrificial layers and forming gate structures.

Description

반도체 소자 및 반도체 소자의 제조방법{SEMICONDUCTOR DEVICES AND METHODS OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICES}Semiconductor devices and methods of manufacturing semiconductor devices {SEMICONDUCTOR DEVICES AND METHODS OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICES}

본 발명은 반도체 소자 및 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing a semiconductor device.

반도체 소자에 대한 고성능, 고속화 및/또는 다기능화 등에 대한 요구가 증가되면서, 반도체 소자의 집적도가 증가되고 있다. 반도체 소자의 고집적화 경향에 대응한 미세 패턴의 반도체 소자를 제조하는 데 있어서, 미세한 폭 또는 미세한 이격 거리를 가지는 패턴들을 구현하는 것이 요구된다. 또한, 평면형(planar) MOSFET(metal oxide semiconductor FET)의 크기 축소에 따른 동작 특성의 한계를 극복하기 위하여, 3차원 구조의 채널을 구비하는 반도체 소자를 개발하기 위한 노력이 진행되고 있다.As demands for high performance, high speed, and/or multifunctionality in semiconductor devices increase, the integration of semiconductor devices is also increasing. To meet this trend of high integration, the fabrication of micro-patterned semiconductor devices requires the implementation of patterns with minute widths or minute spacings. Furthermore, efforts are being made to develop semiconductor devices with three-dimensional channels to overcome the limitations in operating characteristics associated with the shrinking size of planar MOSFETs (metal oxide semiconductor FETs).

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 전기적 특성 및 양산성이 향상된 반도체 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.One of the technical tasks to be achieved by the present invention is to provide a semiconductor device with improved electrical characteristics and mass productivity and a method for manufacturing the same.

예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법은, 제1 내지 제3 영역들을 갖는 기판 상에 제1 희생층 및 제1 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제2 및 제3 영역들에서, 상기 제1 반도체층을 제거하는 단계, 상기 기판 상에 제2 희생층 및 제2 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제2 및 제3 영역들에서, 상기 제2 반도체층을 제거하는 단계, 상기 기판 상에 제3 희생층 및 제3 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제3 영역에서, 상기 제3 반도체층을 제거하는 단계, 상기 기판 상에 제4 희생층 및 제4 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제1 내지 제4 희생층들, 상기 제1 내지 제4 반도체층들, 및 상기 기판을 일부 제거하여 제1 방향으로 연장되는 활성 구조물들을 형성하는 단계, 상기 활성 구조물들 상에 상기 활성 구조물들과 교차하여 제2 방향으로 연장되는 희생 게이트 구조물들 및 상기 희생 게이트 구조물들의 양 측벽들 상의 게이트 스페이서층들을 형성하는 단계, 상기 희생 게이트 구조물들의 양 측에서 상기 활성 구조물들을 일부 제거하여 리세스 영역들을 형성하는 단계, 상기 리세스 영역들에 소스/드레인 영역들을 형성하는 단계, 상기 희생 게이트 구조물들 및 상기 제1 내지 제4 희생층들을 제거하고 게이트 구조물들을 형성하는 단계, 및 상기 소스/드레인 영역들에 연결되는 콘택 플러그들을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 영역에는 상기 제1 내지 제4 반도체층들에 의해 형성된 제1 내지 제4 채널층들을 포함하는 제1 채널 구조물이 형성되고, 상기 제2 영역에는 상기 제3 및 제4 반도체층들에 의해 형성된 제5 및 제6 채널층들을 포함하는 제2 채널 구조물이 형성되고, 상기 제3 영역에는 상기 제4 반도체층에 의해 형성된 제7 채널층을 포함하는 제3 채널 구조물이 형성될 수 있다.A method for manufacturing a semiconductor device according to exemplary embodiments comprises the steps of: forming a first sacrificial layer and a first semiconductor layer on a substrate having first to third regions; removing the first semiconductor layer in the second and third regions; forming a second sacrificial layer and a second semiconductor layer on the substrate; removing the second semiconductor layer in the second and third regions; forming a third sacrificial layer and a third semiconductor layer on the substrate; removing the third semiconductor layer in the third region; forming a fourth sacrificial layer and a fourth semiconductor layer on the substrate; forming active structures extending in a first direction by removing a portion of the first to fourth sacrificial layers, the first to fourth semiconductor layers, and the substrate; forming sacrificial gate structures extending in a second direction intersecting the active structures on the active structures and gate spacer layers on both sidewalls of the sacrificial gate structures; forming recessed regions by removing a portion of the active structures from both sides of the sacrificial gate structures; forming source/drain regions in the recessed regions; and forming the sacrificial gate. A method for forming a gate structure, comprising: removing the structures and the first to fourth sacrificial layers and forming gate structures; and forming contact plugs connected to the source/drain regions, wherein a first channel structure including first to fourth channel layers formed by the first to fourth semiconductor layers is formed in the first region, a second channel structure including fifth and sixth channel layers formed by the third and fourth semiconductor layers is formed in the second region, and a third channel structure including a seventh channel layer formed by the fourth semiconductor layer is formed in the third region.

예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법은, 제1 및 제2 영역들을 갖는 기판 상에 제1 희생층 및 제1 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제2 영역에서, 상기 제1 희생층이 잔존하도록 상기 제1 반도체층을 제거하는 단계, 상기 제1 영역의 상기 제1 반도체층 및 상기 제2 영역의 상기 제1 희생층 상에, 제2 희생층 및 제2 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제2 반도체층 상에 일 방향으로 연장되는 희생 게이트 구조물들을 형성하는 단계, 및 상기 희생 게이트 구조물들 및 상기 제1 및 제2 희생층들을 제거하고 게이트 구조물들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.A method for manufacturing a semiconductor device according to exemplary embodiments may include forming a first sacrificial layer and a first semiconductor layer on a substrate having first and second regions, removing the first semiconductor layer in the second region so that the first sacrificial layer remains, forming a second sacrificial layer and a second semiconductor layer on the first semiconductor layer in the first region and the first sacrificial layer in the second region, forming sacrificial gate structures extending in one direction on the second semiconductor layer, and removing the sacrificial gate structures and the first and second sacrificial layers and forming gate structures.

예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자는, 제1 내지 제3 영역들을 갖는 기판, 상기 제1 영역 상에서, 상기 기판의 상면에 수직한 제3 방향을 따라 서로 이격되어 순차적으로 배치되는 제1 내지 제4 채널층들을 포함하는 제1 채널 구조물들, 상기 제2 영역 상에서, 상기 제3 방향을 따라 서로 이격되어 순차적으로 배치되는 제5 및 제6 채널층들을 포함하는 제2 채널 구조물들, 상기 제3 영역 상에 배치되는 제7 채널층을 포함하는 제3 채널 구조물들, 및 상기 기판 상에서 상기 제1 내지 제3 채널 구조물들을 둘러싸며 일 방향으로 연장되고, 상기 제1 내지 제3 채널 구조물들 각각과 접하는 게이트 유전층 및 상기 게이트 유전층 상의 게이트 전극층을 각각 포함하는 게이트 구조물들을 포함하고, 상기 제1 내지 제7 채널층들은 동일한 두께를 갖고, 상기 제5 내지 제7 채널층들 중 적어도 하나는 상기 제1 내지 제4 채널층들과 다른 레벨에 위치할 수 있다.According to exemplary embodiments, a semiconductor device includes a substrate having first to third regions, first channel structures including first to fourth channel layers that are sequentially arranged and spaced apart from each other along a third direction perpendicular to an upper surface of the substrate on the first region, second channel structures including fifth and sixth channel layers that are sequentially arranged and spaced apart from each other along the third direction on the second region, third channel structures including a seventh channel layer that is arranged on the third region, and gate structures that surround the first to third channel structures on the substrate and extend in one direction, each of the gate structures including a gate dielectric layer that is in contact with each of the first to third channel structures, and a gate electrode layer on the gate dielectric layer, wherein the first to seventh channel layers have the same thickness, and at least one of the fifth to seventh channel layers may be located at a different level from the first to fourth channel layers.

서로 다른 개수의 채널층을 갖는 트랜지스터들을 배치함으로써, 전기적 특성이 향상된 반도체 소자가 제공될 수 있다.By arranging transistors having different numbers of channel layers, a semiconductor device with improved electrical characteristics can be provided.

서로 다른 개수의 채널층을 갖는 트랜지스터들을 간소화된 공정으로 형성함으로써, 양산성이 향상된 반도체 소자의 제조 방법이 제공될 수 있다.By forming transistors having different numbers of channel layers through a simplified process, a method for manufacturing semiconductor devices with improved mass productivity can be provided.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.The various advantageous and beneficial effects of the present invention are not limited to the above-described contents, and will be more easily understood in the course of explaining specific embodiments of the present invention.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자를 도시하는 평면도이다.
도 2a 및 도 2b는 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자를 도시하는 단면도들이다.
도 3a 및 도 3b는 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자를 도시하는 단면도들이다.
도 4a 및 도 4b는 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자를 도시하는 단면도들이다.
도 5a 및 도 5b는 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자를 도시하는 단면도들이다.
도 6a 및 도 6b는 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도들이다.
도 7a 내지 도 20b는 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 도면들이다.
FIG. 1 is a plan view illustrating a semiconductor device according to exemplary embodiments.
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views illustrating semiconductor devices according to exemplary embodiments.
FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views illustrating semiconductor devices according to exemplary embodiments.
FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views illustrating semiconductor devices according to exemplary embodiments.
FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views illustrating semiconductor devices according to exemplary embodiments.
FIGS. 6A and 6B are flowcharts illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to exemplary embodiments.
FIGS. 7A to 20B are drawings illustrating a process sequence to explain a method of manufacturing a semiconductor device according to exemplary embodiments.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자를 도시하는 평면도이다. FIG. 1 is a plan view illustrating a semiconductor device according to exemplary embodiments.

도 2a 및 도 2b는 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자를 도시하는 단면도들이다. 도 2a 도 1의 반도체 소자를 절단선 I-I'를 따라서 절단한 단면을 도시하며, 도 2b는 절단선 Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ', 및 Ⅳ-Ⅳ'를 따라서 절단한 단면들을 도시한다. 설명의 편의를 위하여, 도 1에서는 반도체 소자의 일부 구성요소들만을 도시하였다.Figures 2a and 2b are cross-sectional views illustrating semiconductor devices according to exemplary embodiments. Figure 2a illustrates a cross-section of the semiconductor device of Figure 1 taken along line I-I', and Figure 2b illustrates cross-sections taken along lines II-II', III-III', and IV-IV'. For convenience of explanation, only some components of the semiconductor device are illustrated in Figure 1.

도 1 내지 도 2b를 참조하면, 반도체 소자(100)는, 제1 내지 제3 영역들(R1, R2, R3)을 갖는 기판(101), 기판(101) 상의 활성 영역들(105), 활성 영역들(105) 상에 서로 수직하게 이격되어 배치되는 제1 내지 제7 채널층들(141-147)을 포함하는 제1 내지 제3 채널 구조물들(140A, 140B, 140C), 활성 영역들(105)과 교차하여 연장되는 게이트 구조물들(160), 제1 내지 제7 채널층들(141-147)과 접촉되는 소스/드레인 영역들(150), 및 소스/드레인 영역들(150)에 연결되는 콘택 플러그들(180)을 포함할 수 있다. 반도체 소자(100)는, 소자 분리층(110), 내부 스페이서층들(130), 및 층간 절연층(190)을 더 포함할 수 있다. 게이트 구조물(160)은, 게이트 유전층(162), 게이트 전극(165), 및 게이트 스페이서층들(164)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 2B, a semiconductor device (100) may include a substrate (101) having first to third regions (R1, R2, R3), active regions (105) on the substrate (101), first to third channel structures (140A, 140B, 140C) including first to seventh channel layers (141-147) arranged vertically spaced apart from each other on the active regions (105), gate structures (160) extending to intersect the active regions (105), source/drain regions (150) in contact with the first to seventh channel layers (141-147), and contact plugs (180) connected to the source/drain regions (150). The semiconductor device (100) may further include a device isolation layer (110), internal spacer layers (130), and an interlayer insulating layer (190). The gate structure (160) may include a gate dielectric layer (162), a gate electrode (165), and gate spacer layers (164).

반도체 소자(100)에서는, 활성 영역(105)이 핀(fin) 구조를 갖고, 게이트 전극(165)이 활성 영역(105)과 제1 내지 제3 채널 구조물들(140A, 140B, 140C)의 사이, 제1 내지 제3 채널 구조물들(140A, 140B, 140C)의 제1 내지 제7 채널층들(141-147)의 사이, 및 제1 내지 제3 채널 구조물들(140A, 140B, 140C)의 상부에 배치될 수 있다. 이에 따라, 반도체 소자(100)는 제1 내지 제3 영역들(R1, R2, R3) 각각에 배치되는, 게이트-올-어라운드(Gate-All-Around)형 전계 효과 트랜지스터인 MBCFETTM(Multi Bridge Channel FET) 구조의 트랜지스터를 포함할 수 있다.In the semiconductor device (100), the active region (105) may have a fin structure, and the gate electrode (165) may be disposed between the active region (105) and the first to third channel structures (140A, 140B, 140C), between the first to seventh channel layers (141-147) of the first to third channel structures (140A, 140B, 140C), and on the upper portions of the first to third channel structures (140A, 140B, 140C). Accordingly, the semiconductor device (100) may include a transistor having a MBCFET TM (Multi Bridge Channel FET) structure, which is a gate-all-around type field effect transistor, disposed in each of the first to third regions (R1, R2, R3).

기판(101)은 x 방향과 y 방향으로 연장되는 상면을 가질 수 있다. 기판(101)은 반도체 물질, 예컨대 Ⅳ족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 또는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, Ⅳ족 반도체는 실리콘, 게르마늄 또는 실리콘-게르마늄을 포함할 수 있다. 기판(101)은 벌크 웨이퍼, 에피택셜층, SOI(Silicon On Insulator)층, 또는 SeOI(Semiconductor On Insulator)층 등으로 제공될 수도 있다. The substrate (101) may have an upper surface extending in the x-direction and the y-direction. The substrate (101) may include a semiconductor material, such as a group IV semiconductor, a group III-V compound semiconductor, or a group II-VI compound semiconductor. For example, the group IV semiconductor may include silicon, germanium, or silicon-germanium. The substrate (101) may be provided as a bulk wafer, an epitaxial layer, a silicon-on-insulator (SOI) layer, or a semiconductor-on-insulator (SeOI) layer.

기판(101)의 제1 내지 제3 영역들(R1, R2, R3)은 서로 인접하거나 이격된 영역일 수 있다. 제1 내지 제3 영역들(R1, R2, R3)은 제1 내지 제7 채널층들(141-147) 중 일부를 서로 다른 개수로 포함하는 트랜지스터가 각각 배치된 영역들일 수 있다. The first to third regions (R1, R2, R3) of the substrate (101) may be adjacent or spaced apart regions. The first to third regions (R1, R2, R3) may be regions in which transistors including different numbers of some of the first to seventh channel layers (141-147) are respectively arranged.

소자 분리층(110)은 기판(101)에서 활성 영역들(105)을 정의할 수 있다. 소자 분리층(110)은 예를 들어, 쉘로우 트랜치 소자 분리(shallow trench isolation, STI) 공정에 의하여 형성될 수 있다. 실시예들에 따라, 소자 분리층(110)은 기판(101)의 하부로 단차를 가지며 더욱 깊게 연장되는 영역을 더 포함할 수도 있다. 소자 분리층(110)은 활성 영역들(105)의 상면을 노출시킬 수 있으며, 실시예들에 따라 상부를 일부 노출시킬 수도 있다. 예시적인 실시예들에서, 소자 분리층(110)은 활성 영역들(105)에 인접할수록 높은 레벨을 갖도록 굴곡진 상면을 가질 수 있다. 소자 분리층(110)은 절연 물질로 이루어질 수 있다. 소자 분리층(110)은 예를 들어, 산화물, 질화물 또는 그들의 조합일 수 있다.The device isolation layer (110) may define active regions (105) in the substrate (101). The device isolation layer (110) may be formed, for example, by a shallow trench isolation (STI) process. In some embodiments, the device isolation layer (110) may further include a region that extends deeper and has a step downward from the substrate (101). The device isolation layer (110) may expose the upper surfaces of the active regions (105), and in some embodiments, may partially expose the upper surfaces. In exemplary embodiments, the device isolation layer (110) may have a curved upper surface so that the upper surface has a higher level as it approaches the active regions (105). The device isolation layer (110) may be formed of an insulating material. The device isolation layer (110) may be, for example, an oxide, a nitride, or a combination thereof.

활성 영역들(105)은 기판(101) 내에서 소자 분리층(110)에 의해 정의되며, 각각 제1 방향, 예를 들어 x 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 활성 영역들(105)은 기판(101)으로부터 돌출된 구조를 가질 수 있다. 실시예들에 따라, 활성 영역들(105)의 상단들은 소자 분리층(110)의 상면으로부터 소정 높이로 돌출되도록 배치될 수 있다. 활성 영역들(105)은 기판(101)의 일부로 이루어질 수도 있고, 기판(101)으로부터 성장된 에피택셜층을 포함할 수도 있다. 다만, 게이트 구조물들(160)의 양측에서는 활성 영역들(105)이 일부 리세스되어 리세스 영역들이 형성되며, 상기 리세스 영역들에 소스/드레인 영역들(150)이 배치될 수 있다. The active regions (105) are defined by the device isolation layer (110) within the substrate (101), and may be arranged to extend in a first direction, for example, the x-direction, respectively. The active regions (105) may have a structure protruding from the substrate (101). According to embodiments, the upper ends of the active regions (105) may be arranged to protrude a predetermined height from the upper surface of the device isolation layer (110). The active regions (105) may be formed as a part of the substrate (101), or may include an epitaxial layer grown from the substrate (101). However, on both sides of the gate structures (160), the active regions (105) may be partially recessed to form recessed regions, and source/drain regions (150) may be arranged in the recessed regions.

예시적인 실시예들에서, 활성 영역들(105)은 불순물 영역을 포함할 수 있다. 상기 불순물 영역은 트랜지스터의 웰 영역에 해당할 수 있다. 따라서, p형 트랜지스터(pFET)의 경우, 상기 불순물 영역은 인(P), 비소(As), 또는 안티모니(Sb)와 같은 n형 불순물들을 포함할 수 있으며, n형 트랜지스터(nFET)의 경우, 상기 불순물 영역은 붕소(B), 갈륨(Ga), 또는 알루미늄(Al)과 같은 p형 불순물들을 포함할 수 있다. 상기 불순물 영역은 활성 영역들(105) 및 기판(101)의 상면에서부터 소정 깊이로 위치할 수 있다. In exemplary embodiments, the active regions (105) may include an impurity region. The impurity region may correspond to a well region of the transistor. Accordingly, in the case of a p-type transistor (pFET), the impurity region may include n-type impurities such as phosphorus (P), arsenic (As), or antimony (Sb), and in the case of an n-type transistor (nFET), the impurity region may include p-type impurities such as boron (B), gallium (Ga), or aluminum (Al). The impurity region may be positioned at a predetermined depth from the upper surface of the active regions (105) and the substrate (101).

제1 내지 제3 채널 구조물들(140A, 140B, 140C)은 활성 영역들(105) 상에서 활성 영역들(105)의 상면에 수직한 방향, 예를 들어, z 방향으로 서로 이격되어 배치되는 하나 이상의 채널층(141-147)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 채널 구조물들(140A, 140B, 140C)은 서로 다른 개수의 채널층(141-147)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 영역(R1)에서, 제1 채널 구조물(140A)은 하부로부터 순차적으로 적층된 네 개의 채널층들인 제1 내지 제4 채널층들(141, 142, 143, 144)을 포함할 수 있다. 제2 영역(R2)에서, 제2 채널 구조물(140B)은 하부로부터 순차적으로 적층된 두 개의 채널층들인 제5 및 제6 채널층들(145, 146)을 포함할 수 있다. 제3 영역(R3)에서, 제3 채널 구조물(140C)은 하나의 채널층인 제7 채널층(147)을 포함할 수 있다. The first to third channel structures (140A, 140B, 140C) may include one or more channel layers (141-147) that are spaced apart from each other in a direction perpendicular to the upper surface of the active regions (105), for example, in the z direction, on the active regions (105). The first to third channel structures (140A, 140B, 140C) may include different numbers of channel layers (141-147). Specifically, in the first region (R1), the first channel structure (140A) may include first to fourth channel layers (141, 142, 143, 144), which are four channel layers sequentially stacked from the bottom. In the second region (R2), the second channel structure (140B) may include fifth and sixth channel layers (145, 146), which are two channel layers sequentially stacked from the bottom. In the third region (R3), the third channel structure (140C) may include a seventh channel layer (147), which is one channel layer.

제1 내지 제7 채널층들(141-147)은 서로 동일한 두께를 가질 수 있다. 제1 내지 제7 채널층들(141-147)은 동일하거나 제조 공정 상 발생하는 편차의 범위에서의 차이만 포함하는, 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다. 본 실시예에서, 제1 내지 제7 채널층들(141-147) 각각의 제1 두께(T1)는 제1 내지 제7 채널층들(141-147) 사이에서의 게이트 구조물들(160)의 제2 두께(T2)와 동일하거나 유사할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The first to seventh channel layers (141-147) may have the same thickness. The first to seventh channel layers (141-147) may have substantially the same thickness, with only differences in the range of deviations occurring during the manufacturing process. In the present embodiment, the first thickness (T1) of each of the first to seventh channel layers (141-147) may be the same as or similar to the second thickness (T2) of the gate structures (160) between the first to seventh channel layers (141-147), but is not limited thereto.

제2 및 제3 채널 구조물들(140B, 140C)의 제5 내지 제7 채널층들(145, 146, 147) 중 적어도 하나는 제1 채널 구조물(140A)의 제1 내지 제4 채널층들(141, 142, 143, 144)과 다른 레벨, 즉 다른 높이에 위치할 수 있다. 제5 및 제6 채널층들(145, 146)은 제1 채널층(141)의 상면과, 제4 채널층(144)의 하면 사이의 레벨에 위치할 수 있다. 제7 채널층(147)은 제2 채널층(142)의 하면과, 제3 채널층(143)의 상면 사이의 레벨에 위치할 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에서, 제5 및 제6 채널층들(145, 146)은 각각 제2 및 제3 채널층들(142, 143)과 동일한 레벨에 위치하고, 제7 채널층(147)은 제2 및 제3 채널층들(142, 143)의 사이, 예를 들어, 제5 채널층(145)의 하면과 제6 채널층(146)의 상면 사이의 레벨에 해당하는 레벨에 위치할 수 있다. 다만, 제5 내지 제7 채널층들(145, 146, 147)의 상대적인 레벨은 제1 내지 제7 채널층들(141-147)과 제1 내지 제7 채널층들(141-147) 사이에서의 게이트 구조물들(160)의 상대적인 두께 관계에 따라 변경될 수 있다. 이에 대해서는, 하기에 도 3a 및 도 3b를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.At least one of the fifth to seventh channel layers (145, 146, 147) of the second and third channel structures (140B, 140C) may be positioned at a different level, i.e., a different height, than the first to fourth channel layers (141, 142, 143, 144) of the first channel structure (140A). The fifth and sixth channel layers (145, 146) may be positioned at a level between the upper surface of the first channel layer (141) and the lower surface of the fourth channel layer (144). The seventh channel layer (147) may be positioned at a level between the lower surface of the second channel layer (142) and the upper surface of the third channel layer (143). For example, in the present embodiment, the fifth and sixth channel layers (145, 146) may be positioned at the same level as the second and third channel layers (142, 143), respectively, and the seventh channel layer (147) may be positioned at a level corresponding to a level between the second and third channel layers (142, 143), for example, a level between the lower surface of the fifth channel layer (145) and the upper surface of the sixth channel layer (146). However, the relative levels of the fifth to seventh channel layers (145, 146, 147) may be changed depending on the relative thickness relationship of the gate structures (160) between the first to seventh channel layers (141-147) and the first to seventh channel layers (141-147). This will be described in more detail with reference to FIGS. 3A and 3B below.

제1 내지 제7 채널층들(141-147)은 소스/드레인 영역들(150)과 연결되면서, 활성 영역들(105)의 상면과는 이격될 수 있다. 제1 내지 제7 채널층들(141-147)은 y 방향에서 활성 영역들(105)과 동일하거나 유사한 폭을 가질 수 있으며, x 방향에서 게이트 구조물(160)과 동일하거나 유사한 폭을 가질 수 있다. 실시예들에 따라, 예를 들어, 제1 내지 제7 채널층들(141-147)은 x 방향에서 게이트 구조물(160)의 전체 폭보다 작은 폭을 갖도록, 감소된 폭을 가질 수 있다. The first to seventh channel layers (141-147) may be connected to the source/drain regions (150) and spaced apart from the upper surfaces of the active regions (105). The first to seventh channel layers (141-147) may have a width that is the same as or similar to the active regions (105) in the y direction and a width that is the same as or similar to the gate structure (160) in the x direction. In some embodiments, for example, the first to seventh channel layers (141-147) may have a reduced width so as to have a width that is smaller than the entire width of the gate structure (160) in the x direction.

제1 내지 제7 채널층들(141-147)은 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 실리콘(Si), 실리콘 게르마늄(SiGe), 및 게르마늄(Ge) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 내지 제7 채널층들(141-147)은 예를 들어, 기판(101)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 실시예들에 따라, 제1 내지 제7 채널층들(141-147)은 소스/드레인 영역들(150)과 인접하는 영역에 위치하는 불순물 영역을 포함할 수도 있다. The first to seventh channel layers (141-147) may be made of a semiconductor material, and may include, for example, at least one of silicon (Si), silicon germanium (SiGe), and germanium (Ge). The first to seventh channel layers (141-147) may be made of, for example, the same material as the substrate (101). According to embodiments, the first to seventh channel layers (141-147) may also include an impurity region located in a region adjacent to the source/drain regions (150).

제1 채널 구조물(140A)은 상대적으로 많은 개수의 채널층들을 포함함으로써, 상대적으로 많은 전류를 흐르게 하는 고속(high speed) 및 고전력(high power) 소자를 이룰 수 있다. 제2 채널 구조물(140B)은 제1 채널 구조물(140A)보다 적은 개수의 채널층들을 포함함으로써, 상대적으로 적은 전류를 흐르게 하는 저속(low speed) 및 저전력(low power) 소자를 이룰 수 있다. 제3 채널 구조물(140C)은 제2 채널 구조물(140B)보다 적은 개수의 채널층을 포함함으로써, 최저속(ultra-low speed) 및 최저전력(ultra-low power) 소자를 이룰 수 있다. The first channel structure (140A) can form a high speed and high power device that allows a relatively large amount of current to flow by including a relatively large number of channel layers. The second channel structure (140B) can form a low speed and low power device that allows a relatively small amount of current to flow by including a smaller number of channel layers than the first channel structure (140A). The third channel structure (140C) can form an ultra-low speed and ultra-low power device by including a smaller number of channel layers than the second channel structure (140B).

다만, 실시예들에서, 제1 내지 제3 채널 구조물들(140A, 140B, 140C)의 상기와 같은 채널층들의 개수의 대소 관계를 만족하는 범위에서, 각각의 제1 내지 제3 채널 구조물들(140A, 140B, 140C)을 이루는 채널층들(141-147)의 개수 및 형상은 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 실시예들에 따라, 제1 내지 제3 채널 구조물들(140A, 140B, 140C)은 활성 영역들(105)의 상면 상에 배치되는 채널층을 더 포함할 수도 있다.However, in embodiments, the number and shape of the channel layers (141-147) forming each of the first to third channel structures (140A, 140B, 140C) may be varied within a range that satisfies the above-described relationship in the number of channel layers of the first to third channel structures (140A, 140B, 140C). In addition, according to embodiments, the first to third channel structures (140A, 140B, 140C) may further include a channel layer disposed on the upper surface of the active regions (105).

소스/드레인 영역들(150)은 게이트 구조물들(160) 및 제1 내지 제3 채널 구조물들(140A, 140B, 140C)의 양측에서, 활성 영역들(105) 상에 각각 배치될 수 있다. 소스/드레인 영역들(150)은, 제1 내지 제7 채널층들(141-147) 각각의 측면들 및 활성 영역들(105)의 상면들을 덮도록 배치될 수 있다. 소스/드레인 영역들(150)은 활성 영역들(105)의 상부를 일부 리세스 영역들에 배치될 수 있다. 본 실시예에서, 소스/드레인 영역들(150)은 제1 내지 제3 영역들(R1, R2, R3)에서 동일한 두께를 갖도록 배치될 수 있다.The source/drain regions (150) may be disposed on the active regions (105) on both sides of the gate structures (160) and the first to third channel structures (140A, 140B, 140C), respectively. The source/drain regions (150) may be disposed to cover the side surfaces of each of the first to seventh channel layers (141-147) and the upper surfaces of the active regions (105). The source/drain regions (150) may be disposed in some recess regions on the upper portions of the active regions (105). In the present embodiment, the source/drain regions (150) may be disposed to have the same thickness in the first to third regions (R1, R2, R3).

소스/드레인 영역들(150)의 상면들은 제1 내지 제3 채널 구조물들(140A, 140B, 140C) 상의 게이트 구조물(160)의 하면들과 동일하거나 유사한 높이에 위치할 수 있으며, 상면들의 높이는 실시예들에서 다양하게 변경될 수 있다. 실시예들에 따라, 소스/드레인 영역들(150)은 y 방향을 따라 인접하는 두 개 이상의 활성 영역들(105) 상에서 서로 연결되거나 또는 합쳐져서(merged), 하나의 소스/드레인 영역(150)을 이룰 수도 있다. The upper surfaces of the source/drain regions (150) may be positioned at the same or similar height as the lower surfaces of the gate structures (160) on the first to third channel structures (140A, 140B, 140C), and the heights of the upper surfaces may vary in embodiments. According to embodiments, the source/drain regions (150) may be connected to each other or merged on two or more adjacent active regions (105) along the y direction to form one source/drain region (150).

게이트 구조물들(160)은 활성 영역들(105) 및 제1 내지 제3 채널 구조물들(140A, 140B, 140C)의 상부에서 활성 영역들(105) 및 제1 내지 제3 채널 구조물들(140A, 140B, 140C)과 교차하여 제2 방향, 예를 들어 y 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 게이트 구조물(160)의 게이트 전극(165)과 교차되는 활성 영역들(105) 및/또는 제1 내지 제3 채널 구조물들(140A, 140B, 140C)에는 트랜지스터들의 물리적 채널 영역들이 형성될 수 있다. 게이트 구조물들(160)은 제1 내지 제3 영역들(R1, R2, R3)에서 최상면들의 레벨이 서로 다르고, 최하면들의 레벨이 동일할 수 있다. 게이트 구조물들(160)은 제1 영역(R1)으로부터 순차적으로 최상면들의 레벨이 낮아질 수 있다. The gate structures (160) may be arranged to extend in a second direction, for example, in the y direction, intersecting the active regions (105) and the first to third channel structures (140A, 140B, 140C) from above the active regions (105) and the first to third channel structures (140A, 140B, 140C). Physical channel regions of transistors may be formed in the active regions (105) and/or the first to third channel structures (140A, 140B, 140C) intersecting the gate electrode (165) of the gate structure (160). The gate structures (160) may have different levels of upper surfaces in the first to third regions (R1, R2, R3) and the same levels of lower surfaces. The gate structures (160) can sequentially lower the level of the top surfaces from the first region (R1).

예를 들어, 제1 영역(R1)에서, 게이트 구조물(160)은 제1 내지 제4 채널층들(141, 142, 143, 144)의 사이 및 제1 채널층(141)의 아래에서 동일한 두께를 가질 수 있다. 제2 영역(R2)에서, 게이트 구조물(160)은 제5 채널층(145)과 제6 채널층(146) 사이에서의 두께가, 제5 채널층(145) 아래에서의 두께보다 상대적으로 얇을 수 있다. 제3 영역(R3)에서, 게이트 구조물(160)은 제7 채널층(147) 아래에서의 두께가, 제2 영역(R2)의 제5 채널층(145) 아래에서의 두께보다 두꺼울 수 있다.For example, in the first region (R1), the gate structure (160) may have the same thickness between the first to fourth channel layers (141, 142, 143, 144) and under the first channel layer (141). In the second region (R2), the gate structure (160) may have a relatively thinner thickness between the fifth channel layer (145) and the sixth channel layer (146) than a thickness under the fifth channel layer (145). In the third region (R3), the gate structure (160) may have a thicker thickness under the seventh channel layer (147) than a thickness under the fifth channel layer (145) in the second region (R2).

게이트 구조물(160)은 게이트 전극(165), 게이트 전극(165)과 제1 내지 제7 채널층들(141-147) 사이의 게이트 유전층(162), 및 게이트 전극(165)의 측면들 상의 게이트 스페이서층들(164)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 게이트 구조물(160)은, 게이트 전극(165)의 상면 상의 캡핑층을 더 포함할 수 있다. 또는, 게이트 구조물(160) 상의 층간 절연층(190)의 일부는 게이트 캡핑층으로 지칭될 수 있다.The gate structure (160) may include a gate electrode (165), a gate dielectric layer (162) between the gate electrode (165) and the first to seventh channel layers (141-147), and gate spacer layers (164) on side surfaces of the gate electrode (165). In exemplary embodiments, the gate structure (160) may further include a capping layer on a top surface of the gate electrode (165). Alternatively, a portion of the interlayer insulating layer (190) on the gate structure (160) may be referred to as a gate capping layer.

게이트 유전층(162)은 활성 영역(105)과 게이트 전극(165)의 사이 및 제1 내지 제3 채널 구조물들(140A, 140B, 140C)과 게이트 전극(165)의 사이에 배치될 수 있으며, 게이트 전극(165)의 면들 중 적어도 일부를 덮도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 게이트 유전층(162)은 게이트 전극(165)의 최상부면을 제외한 모든 면들을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 게이트 유전층(162)은 게이트 전극(165)과 게이트 스페이서층들(164)의 사이로 연장될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 게이트 유전층(162)은 제1 내지 제3 영역들(R1, R2, R3)에 함께 형성되어 서로 동일한 두께를 가질 수 있다.The gate dielectric layer (162) may be disposed between the active region (105) and the gate electrode (165) and between the first to third channel structures (140A, 140B, 140C) and the gate electrode (165), and may be disposed to cover at least a portion of the surfaces of the gate electrode (165). For example, the gate dielectric layer (162) may be disposed to surround all surfaces except the uppermost surface of the gate electrode (165). The gate dielectric layer (162) may extend between the gate electrode (165) and the gate spacer layers (164), but is not limited thereto. The gate dielectric layer (162) may be formed together in the first to third regions (R1, R2, R3) and may have the same thickness.

게이트 유전층(162)은 산화물, 질화물 또는 고유전율(high-k) 물질을 포함할 수 있다. 상기 고유전율 물질은, 실리콘 산화막(SiO2)보다 높은 유전 상수(dielectric constant)를 가지는 유전 물질을 의미할 수 있다. 상기 고유전율 물질은, 예를 들어, 알루미늄 산화물(Al2O3), 탄탈륨 산화물(Ta2O3), 티타늄 산화물(TiO2), 이트륨 산화물(Y2O3), 지르코늄 산화물(ZrO2), 지르코늄 실리콘 산화물(ZrSixOy), 하프늄 산화물(HfO2), 하프늄 실리콘 산화물(HfSixOy), 란탄 산화물(La2O3), 란탄 알루미늄 산화물(LaAlxOy), 란탄 하프늄 산화물(LaHfxOy), 하프늄 알루미늄 산화물(HfAlxOy), 및 프라세오디뮴 산화물(Pr2O3) 중 어느 하나일 수 있다. 실시예들에 따라, 게이트 유전층(162)은 다층막으로 이루어질 수 있다.The gate dielectric layer (162) may include an oxide, a nitride, or a high-k dielectric material. The high-k dielectric material may refer to a dielectric material having a higher dielectric constant than a silicon oxide film (SiO 2 ). The high-k material may be, for example, any one of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), tantalum oxide (Ta 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), zirconium silicon oxide (ZrSi x O y ), hafnium oxide (HfO 2 ), hafnium silicon oxide (HfSi x O y ), lanthanum oxide (La 2 O 3 ), lanthanum aluminum oxide (LaAl x O y ), lanthanum hafnium oxide (LaHf x O y ), hafnium aluminum oxide (HfAl x O y ), and praseodymium oxide (Pr 2 O 3 ). According to embodiments, the gate dielectric layer (162) may be formed of a multilayer film.

게이트 전극(165)은 활성 영역(105)의 상부에서 제1 내지 제7 채널층들(141-147)의 사이를 채우며 제1 내지 제3 채널 구조물들(140A, 140B, 140C) 상으로 연장되어 배치될 수 있다. 게이트 전극(165)은 게이트 유전층(162)에 의해 제1 내지 제7 채널층들(141-147)로부터 이격될 수 있다. 게이트 전극(165)은 도전성 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 티타늄 질화막(TiN), 탄탈륨 질화막(TaN), 또는 텅스텐 질화막(WN)과 같은 금속 질화물, 및/또는 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 또는 몰리브덴(Mo) 등의 금속 물질 또는 도핑된(doped) 폴리실리콘과 같은 반도체 물질을 포함할 수 있다. 실시예들에 따라, 게이트 전극(165)은 2개 이상의 다중층으로 구성될 수도 있다.The gate electrode (165) may be disposed to fill the space between the first to seventh channel layers (141-147) on the upper portion of the active region (105) and extend onto the first to third channel structures (140A, 140B, 140C). The gate electrode (165) may be spaced from the first to seventh channel layers (141-147) by a gate dielectric layer (162). The gate electrode (165) may include a conductive material, for example, a metal nitride such as a titanium nitride (TiN), a tantalum nitride (TaN), or a tungsten nitride (WN), and/or a metal material such as aluminum (Al), tungsten (W), or molybdenum (Mo), or a semiconductor material such as doped polysilicon. According to embodiments, the gate electrode (165) may be composed of two or more multilayers.

게이트 스페이서층들(164)은 게이트 전극(165)의 양 측면에 배치될 수 있다. 게이트 스페이서층들(164)은 소스/드레인 영역들(150)과 게이트 전극들(165)을 절연시킬 수 있다. 게이트 스페이서층들(164)은, 실시예들에 따라, 다층 구조로 이루어질 수도 있다. 게이트 스페이서층들(164)은 산화물, 질화물 및 산질화물로 이루어질 수 있으며, 특히 저유전율막으로 이루어질 수 있다. Gate spacer layers (164) may be arranged on both sides of the gate electrode (165). The gate spacer layers (164) may insulate the source/drain regions (150) and the gate electrodes (165). The gate spacer layers (164) may, according to embodiments, be formed of a multilayer structure. The gate spacer layers (164) may be formed of an oxide, a nitride, and an oxynitride, and in particular, may be formed of a low-k film.

내부 스페이서층들(130)은 z 방향을 따라 제1 내지 제7 채널층들(141-147)의 사이에서 게이트 전극(165)과 나란하게 배치될 수 있다. 게이트 전극(165)은 내부 스페이서층들(130)에 의해 소스/드레인 영역들(150)과 안정적으로 이격되어, 전기적으로 분리될 수 있다. 내부 스페이서층들(130)은 게이트 전극(165)과 마주하는 측면이 게이트 전극(165)을 향하여 내측으로 볼록하게 라운드진 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 내부 스페이서층들(130)은 산화물, 질화물 및 산질화물로 이루어질 수 있으며, 특히 저유전율막으로 이루어질 수 있다. 다만, 실시예들에 따라, 내부 스페이서층들(130)은 생략될 수도 있다.The internal spacer layers (130) may be arranged parallel to the gate electrode (165) between the first to seventh channel layers (141-147) along the z direction. The gate electrode (165) may be stably spaced apart from the source/drain regions (150) by the internal spacer layers (130) and may be electrically isolated therefrom. The internal spacer layers (130) may have a shape in which a side facing the gate electrode (165) is convexly rounded inward toward the gate electrode (165), but is not limited thereto. The internal spacer layers (130) may be formed of an oxide, a nitride, and an oxynitride, and in particular, may be formed of a low-k film. However, according to embodiments, the internal spacer layers (130) may be omitted.

콘택 플러그들(180)은 층간 절연층(190)을 관통하여 소스/드레인 영역들(150)과 연결될 수 있으며, 소스/드레인 영역들(150)에 전기적인 신호를 인가할 수 있다. 콘택 플러그들(180)은 종횡비에 따라 하부의 폭이 상부의 폭보다 좁아지는 경사진 측면을 가질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 콘택 플러그들(180)은 상부로부터 예를 들어, 제1 내지 제3 채널 구조물들(140A, 140B, 140C) 각각의 최상부의 채널층들의 하면보다 아래로 연장될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 예시적인 실시예들에서, 콘택 플러그들(180)은 소스/드레인 영역들(150)을 리세스하지 않고, 소스/드레인 영역들(150)의 상면을 따라 접촉되도록 배치될 수도 있다. The contact plugs (180) can be connected to the source/drain regions (150) by penetrating the interlayer insulating layer (190) and can apply an electrical signal to the source/drain regions (150). The contact plugs (180) may have slanted sides in which the width of the lower portion is narrower than the width of the upper portion depending on the aspect ratio, but the present invention is not limited thereto. The contact plugs (180) may extend from the upper portion downward, for example, below the lower surface of the uppermost channel layers of each of the first to third channel structures (140A, 140B, 140C), but the present invention is not limited thereto. In exemplary embodiments, the contact plugs (180) may be arranged to contact the upper surfaces of the source/drain regions (150) without recessing the source/drain regions (150).

콘택 플러그들(180)은 하면을 포함하는 하단에 위치하는 금속 실리사이드층을 포함할 수 있으며, 상기 금속 실리사이드층의 상면 및 측벽들 상에 배치되는 배리어층을 더 포함할 수 있다. 상기 배리어층은 예를 들어, 티타늄 질화막(TiN), 탄탈륨 질화막(TaN), 또는 텅스텐 질화막(WN)과 같은 금속 질화물을 포함할 수 있다. 콘택 플러그들(180)은 예를 들어, 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 또는 몰리브덴(Mo) 등의 금속 물질을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 콘택 플러그들(180)을 구성하는 도전층의 개수 및 배치 형태는 다양하게 변경될 수 있다.The contact plugs (180) may include a metal silicide layer positioned at the bottom including the lower surface, and may further include a barrier layer disposed on the upper surface and sidewalls of the metal silicide layer. The barrier layer may include a metal nitride, such as, for example, a titanium nitride (TiN) film, a tantalum nitride (TaN) film, or a tungsten nitride (WN) film. The contact plugs (180) may include a metal material, such as, for example, aluminum (Al), tungsten (W), or molybdenum (Mo). In exemplary embodiments, the number and arrangement of conductive layers constituting the contact plugs (180) may vary.

콘택 플러그들(180)은 제1 영역(R1)으로부터 순차적으로 깊이가 깊어질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 즉, 콘택 플러그들(180)은 제1 내지 제3 영역들(R1, R2, R3)에서 순차적으로 z 방향에서의 길이가 길어질 수 있다. 이는, 제1 내지 제3 영역들(R1, R2, R3)에서 게이트 구조물들(160)의 최상면의 레벨이 낮아지고, 소스/드레인 영역들(150)의 레벨도 함께 낮아짐에 따른 것일 수 있다. 이와 같은 제1 내지 제3 채널 구조물들(140A, 140B, 140C), 게이트 구조물들(160), 소스/드레인 영역들(150), 및 콘택 플러그들(180)의 상대적인 배치에 의해, 제2 및 제2 영역들(R2, R3)에서도 트랜지스터의 소스/드레인 접합(junction)에 의한 저항이 증가되지 않을 수 있다. 즉, 제2 및 제3 채널 구조물들(140B, 140C)에서, 제5 내지 제7 채널층들(145, 146, 147)은 게이트 구조물들(160)에 가깝도록 위치하며, 제1 채널층(141)에 비하여 상대적으로 높게 위치함으로써, 소스/드레인 접합에 의한 저항이 최소화될 수 있다.The contact plugs (180) may sequentially become deeper from the first region (R1), but are not limited thereto. That is, the contact plugs (180) may sequentially become longer in length in the z direction in the first to third regions (R1, R2, R3). This may be because the level of the top surface of the gate structures (160) in the first to third regions (R1, R2, R3) becomes lower, and the level of the source/drain regions (150) also becomes lower. Due to the relative arrangement of the first to third channel structures (140A, 140B, 140C), the gate structures (160), the source/drain regions (150), and the contact plugs (180), the resistance due to the source/drain junction of the transistor may not increase in the second and third regions (R2, R3). That is, in the second and third channel structures (140B, 140C), the fifth to seventh channel layers (145, 146, 147) are positioned close to the gate structures (160) and are positioned relatively higher than the first channel layer (141), so that the resistance due to the source/drain junction can be minimized.

층간 절연층(190)은 소스/드레인 영역들(150) 및 게이트 구조물들(160)을 덮으며, 소자 분리층(110)을 덮도록 배치될 수 있다. 층간 절연층(190)은 산화물, 질화물 및 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 저유전율 물질을 포함할 수 있다. 실시예들에 따라, 층간 절연층(190)은 복수의 절연층을 포함할 수 있다.The interlayer insulating layer (190) covers the source/drain regions (150) and the gate structures (160), and may be arranged to cover the device isolation layer (110). The interlayer insulating layer (190) may include at least one of an oxide, a nitride, and an oxynitride, and may include, for example, a low-k material. According to embodiments, the interlayer insulating layer (190) may include a plurality of insulating layers.

도 3a 및 도 3b는 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자를 도시하는 단면도들이다. 도 3a 및 도 3b는 도 2a에 대응하는 단면을 도시한다.Figures 3a and 3b are cross-sectional views illustrating semiconductor devices according to exemplary embodiments. Figures 3a and 3b illustrate cross-sections corresponding to Figure 2a.

도 3a를 참조하면, 반도체 소자(100a)에서, 채널층들(141-147) 각각의 제1 두께(T1a)는 제1 내지 제7 채널층들(141-147) 사이에서의 게이트 구조물들(160)의 제2 두께(T2a)보다 작을 수 있다.Referring to FIG. 3a, in the semiconductor device (100a), the first thickness (T1a) of each of the channel layers (141-147) may be smaller than the second thickness (T2a) of the gate structures (160) between the first to seventh channel layers (141-147).

이 경우, 제5 내지 제7 채널층들(145, 146, 147)은 각각 제1 내지 제4 채널층들(141, 142, 143, 144)과 다른 레벨에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제5 및 제6 채널층들(145, 146)은 제2 채널층(142)의 하면과, 제4 채널층(144)의 하면 사이의 레벨에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제7 채널층(147)은 제2 채널층(142)의 상면과, 제4 채널층(144)의 하면 사이의 레벨에 위치할 수 있다. In this case, the fifth to seventh channel layers (145, 146, 147) may be positioned at different levels from the first to fourth channel layers (141, 142, 143, 144), respectively. For example, the fifth and sixth channel layers (145, 146) may be positioned at a level between the lower surface of the second channel layer (142) and the lower surface of the fourth channel layer (144). For example, the seventh channel layer (147) may be positioned at a level between the upper surface of the second channel layer (142) and the lower surface of the fourth channel layer (144).

도 3b를 참조하면, 반도체 소자(100b)에서, 채널층들(141-147) 각각의 제1 두께(T1b)는 제1 내지 제7 채널층들(141-147) 사이에서의 게이트 구조물들(160)의 제2 두께(T2b)보다 클 수 있다.Referring to FIG. 3b, in the semiconductor device (100b), the first thickness (T1b) of each of the channel layers (141-147) may be greater than the second thickness (T2b) of the gate structures (160) between the first to seventh channel layers (141-147).

이 경우, 제5 내지 제7 채널층들(145, 146, 147)은 각각 제1 내지 제4 채널층들(141, 142, 143, 144)과 다른 레벨에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제5 및 제6 채널층들(145, 146)은 제2 채널층(142)의 하면과, 제4 채널층(144)의 상면 사이의 레벨에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제7 채널층(147)은 제2 채널층(142)의 상면과, 제4 채널층(144)의 하면 사이의 레벨에 위치할 수 있다. In this case, the fifth to seventh channel layers (145, 146, 147) may be positioned at different levels from the first to fourth channel layers (141, 142, 143, 144), respectively. For example, the fifth and sixth channel layers (145, 146) may be positioned at a level between the lower surface of the second channel layer (142) and the upper surface of the fourth channel layer (144). For example, the seventh channel layer (147) may be positioned at a level between the upper surface of the second channel layer (142) and the lower surface of the fourth channel layer (144).

이와 같이, 실시예들에서, 제1 내지 제4 채널층들(141, 142, 143, 144)과 제5 내지 제7 채널층들(145, 146, 147)의 상대적인 레벨은 다양하게 변경될 수 있다.In this way, in the embodiments, the relative levels of the first to fourth channel layers (141, 142, 143, 144) and the fifth to seventh channel layers (145, 146, 147) can be varied.

도 4a 및 도 4b는 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자를 도시하는 단면도들이다. 도 4a 및 도 4b는 도 2a에 대응하는 단면을 도시한다.Figures 4a and 4b are cross-sectional views illustrating semiconductor devices according to exemplary embodiments. Figures 4a and 4b illustrate cross-sections corresponding to Figure 2a.

도 4a를 참조하면, 반도체 소자(100c)에서는, 제2 채널 구조물(140B)의 제5 채널층(145c)의 레벨이 도 2a 및 도 2b의 실시예에서와 다를 수 있다. 예를 들어, 제5 채널층(145c)은 제1 채널층(141)과 동일한 레벨에 위치할 수 있다. 이에 따라, 제5 채널층(145c)과 제6 채널층(146) 사이의 게이트 구조물(160)의 두께가, 제5 채널층(145c) 아래의 게이트 구조물(160)의 두께보다 상대적으로 두꺼울 수 있다.Referring to FIG. 4A, in the semiconductor device (100C), the level of the fifth channel layer (145C) of the second channel structure (140B) may be different from the embodiments of FIGS. 2A and 2B. For example, the fifth channel layer (145C) may be positioned at the same level as the first channel layer (141). Accordingly, the thickness of the gate structure (160) between the fifth channel layer (145C) and the sixth channel layer (146) may be relatively thicker than the thickness of the gate structure (160) under the fifth channel layer (145C).

도 4b를 참조하면, 반도체 소자(100d)에서는, 제2 채널 구조물(140B)의 제5 채널층(145d)의 레벨이 도 2a 및 도 2b의 실시예 및 도 4a의 실시예에서와 다를 수 있다. 예를 들어, 제5 채널층(145d)은 제1 채널층(141)과 제2 채널층(142)의 사이에 해당하는 레벨에 위치할 수 있다. 이에 따라, 예를 들어, 제5 채널층(145d)과 제6 채널층(146) 사이의 게이트 구조물(160)의 두께는, 제5 채널층(145d) 아래의 게이트 구조물(160)의 두께와 동일하거나 유사할 수 있다.Referring to FIG. 4B, in the semiconductor device (100d), the level of the fifth channel layer (145d) of the second channel structure (140B) may be different from the embodiments of FIGS. 2A and 2B and the embodiment of FIG. 4A. For example, the fifth channel layer (145d) may be positioned at a level corresponding to between the first channel layer (141) and the second channel layer (142). Accordingly, for example, the thickness of the gate structure (160) between the fifth channel layer (145d) and the sixth channel layer (146) may be the same as or similar to the thickness of the gate structure (160) under the fifth channel layer (145d).

이와 같이, 실시예들에서, 제5 채널층(145c, 145d)의 상대적인 레벨은 다양하게 변경될 수 있으며, 이에 따라 상하에서 게이트 구조물(160)의 두께도 변경될 수 있다. 또한, 실시예들에서, 제6 및 제7 채널층들(146, 147)의 레벨도, 제1 내지 제4 채널층들(141, 142, 143, 144)의 사이에 해당하는 레벨 내에서, 다양하게 변경될 수 있을 것이다.In this way, in the embodiments, the relative levels of the fifth channel layers (145c, 145d) may be varied, and accordingly, the thickness of the gate structure (160) above and below may also be varied. Furthermore, in the embodiments, the levels of the sixth and seventh channel layers (146, 147) may also be varied within the levels corresponding to the first to fourth channel layers (141, 142, 143, 144).

도 5a 및 도 5b는 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자를 도시하는 단면도들이다. 도 5a 및 도 5b는 도 2a에 대응하는 단면을 도시한다.Figures 5a and 5b are cross-sectional views illustrating semiconductor devices according to exemplary embodiments. Figures 5a and 5b illustrate cross-sections corresponding to Figure 2a.

도 5a를 참조하면, 반도체 소자(100e)에서, 소스/드레인 영역들(150e)은 제1 내지 제3 영역들(R1, R2, R3)에서 하면들의 레벨이 일정하게 배치될 수 있다. 이에 따라, 소스/드레인 영역들(150e)은 제1 영역(R1)에서보다 제2 영역(R2)에서 얇은 두께를 갖고, 제2 영역(R2)에서보다 제3 영역(R3)에서 얇은 두께를 가질 수 있다. 실시예들에 따라, 소스/드레인 영역들(150e)의 아래에는 별도의 식각 정지층이 더 배치될 수도 있을 것이다.Referring to FIG. 5a, in the semiconductor device (100e), the source/drain regions (150e) may be arranged with the levels of the lower surfaces being constant in the first to third regions (R1, R2, R3). Accordingly, the source/drain regions (150e) may have a thinner thickness in the second region (R2) than in the first region (R1), and may have a thinner thickness in the third region (R3) than in the second region (R2). According to embodiments, a separate etch stop layer may be further arranged below the source/drain regions (150e).

도 5b를 참조하면, 반도체 소자(100f)는 도 2a의 실시예에서와 달리 내부 스페이서층(130)을 포함하지 않을 수 있다. 본 실시예에서, 소스/드레인 영역들(150)은 내부 스페이서층들(130)이 생략된 영역으로 확장된 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 소스/드레인 영역들(150)은 게이트 유전층들(162)과 접하는 영역에서, 수직하게 제1 내지 제6 채널층들(141-146)의 사이 및 제7 채널층(147)의 아래로 연장되는 영역들을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5b, the semiconductor element (100f) may not include an internal spacer layer (130), unlike the embodiment of FIG. 2a. In this embodiment, the source/drain regions (150) may have a shape that extends to an area where the internal spacer layers (130) are omitted. Accordingly, the source/drain regions (150) may include areas that extend vertically between the first to sixth channel layers (141-146) and below the seventh channel layer (147) in an area in contact with the gate dielectric layers (162).

다른 실시예에서, 소스/드레인 영역들(150)이 내부 스페이서층들(130)이 생략된 영역으로 확장되지 않고, 게이트 전극들(165)이 x 방향을 따라 확장되어 배치될 수도 있을 것이다.In another embodiment, the source/drain regions (150) may not extend into the region where the internal spacer layers (130) are omitted, and the gate electrodes (165) may be arranged to extend along the x-direction.

이와 같은 구조에 의하면, 내부 스페이서층(130)이 생략되어, 소스/드레인 영역들(150)이 보다 향상된 결정성을 갖도록 형성될 수 있다. 실시예들에 따라, 반도체 소자(100f)의 일부 소자들에서만 또는 제1 내지 제3 영역들(R1, R2, R3) 중 일부에서만 내부 스페이서층(130)이 생략될 수도 있을 것이다. 예를 들어, pFET에서 소스/드레인 영역들(150)에 SiGe이 사용되는 경우, SiGe의 결정성 향상을 위하여, pFET에서만 선택적으로 내부 스페이서층(130)을 생략할 수 있다.With this structure, the internal spacer layer (130) can be omitted, so that the source/drain regions (150) can be formed to have improved crystallinity. According to embodiments, the internal spacer layer (130) may be omitted only in some elements of the semiconductor element (100f) or only in some of the first to third regions (R1, R2, R3). For example, when SiGe is used in the source/drain regions (150) in a pFET, the internal spacer layer (130) can be selectively omitted only in the pFET in order to improve the crystallinity of the SiGe.

도 6a 및 도 6b는 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도들이다.FIGS. 6A and 6B are flowcharts illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to exemplary embodiments.

도 7a 내지 도 20b는 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 도면들이다. 도 7a 내지 도 20b에서는 도 1 내지 도 2b의 반도체 소자를 제조하기 위한 제조 방법의 실시예를 설명하며, 각각 도 2a 및 도 2b에 대응되는 단면들을 함께 도시한다.FIGS. 7A to 20B are drawings illustrating a process sequence for explaining a method for manufacturing a semiconductor device according to exemplary embodiments. FIGS. 7A to 20B illustrate an embodiment of a manufacturing method for manufacturing the semiconductor device of FIGS. 1 to 2B, and illustrate cross-sections corresponding to FIGS. 2A and 2B, respectively.

먼저, 아래에서 도 6b, 도 7a 내지 도 13b를 참조하여, 제1 내지 제3 영역들(R1, R2, R3)을 갖는 기판(101) 상에 제1 내지 제4 희생층들(121, 122, 123, 124) 및 제1 내지 제4 반도체층들(SL1, SL2, SL3, SL4)을 교대로 적층하는 단계(S110)를 설명한다.First, referring to FIGS. 6b, 7a to 13b below, a step (S110) of alternately stacking first to fourth sacrificial layers (121, 122, 123, 124) and first to fourth semiconductor layers (SL1, SL2, SL3, SL4) on a substrate (101) having first to third regions (R1, R2, R3) will be described.

도 6b, 도 7a, 및 도 7b를 참조하면, 기판(101) 상에 제1 희생층(121) 및 제1 반도체층(SL1)을 형성할 수 있다(S111).Referring to FIG. 6b, FIG. 7a, and FIG. 7b, a first sacrificial layer (121) and a first semiconductor layer (SL1) can be formed on a substrate (101) (S111).

제1 희생층(121) 및 하기에 설명하는 제2 내지 제4 희생층들(122, 123, 124)(도 8a 내지 도 13b 참조)은 후속 공정을 통해 도 2a 및 도 2b와 같이 게이트 유전층(162) 및 게이트 전극(165)으로 교체되는 층들일 수 있다. 제1 내지 제4 희생층들(121, 122, 123, 124)은 제1 내지 제4 반도체층들(SL1, SL2, SL3, SL4)에 대하여 각각 식각 선택성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 제1 반도체층(SL1) 및 하기에 설명하는 제2 내지 제4 반도체층들(SL2, SL3, SL4)은 제1 내지 제7 채널층들(141-147)을 이루는 층들일 수 있다. 제1 내지 제4 반도체층들(SL1, SL2, SL3, SL4)은 제1 내지 제4 희생층들(121, 122, 123, 124)과 다른 물질을 포함할 수 있다. The first sacrificial layer (121) and the second to fourth sacrificial layers (122, 123, 124) described below (see FIGS. 8A to 13B) may be layers that are replaced with a gate dielectric layer (162) and a gate electrode (165) through a subsequent process, as shown in FIGS. 2A and 2B. The first to fourth sacrificial layers (121, 122, 123, 124) may be formed of a material having etch selectivity with respect to the first to fourth semiconductor layers (SL1, SL2, SL3, SL4), respectively. The first semiconductor layer (SL1) and the second to fourth semiconductor layers (SL2, SL3, SL4) described below may be layers forming the first to seventh channel layers (141 to 147). The first to fourth semiconductor layers (SL1, SL2, SL3, SL4) may include a different material from the first to fourth sacrificial layers (121, 122, 123, 124).

제1 내지 제4 희생층들(121, 122, 123, 124) 및 제1 내지 제4 반도체층들(SL1, SL2, SL3, SL4)은 예를 들어, 실리콘(Si), 실리콘 게르마늄(SiGe), 및 게르마늄(Ge) 중 적어도 하나를 포함하는 반도체 물질을 포함하되, 서로 다른 물질을 포함할 수 있으며, 불순물들을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제4 희생층들(121, 122, 123, 124)은 실리콘 게르마늄(SiGe)을 포함하고, 제1 내지 제4 반도체층들(SL1, SL2, SL3, SL4)은 실리콘(Si)을 포함할 수 있다. The first to fourth sacrificial layers (121, 122, 123, 124) and the first to fourth semiconductor layers (SL1, SL2, SL3, SL4) include a semiconductor material including, for example, at least one of silicon (Si), silicon germanium (SiGe), and germanium (Ge), but may include different materials and may or may not include impurities. For example, the first to fourth sacrificial layers (121, 122, 123, 124) may include silicon germanium (SiGe), and the first to fourth semiconductor layers (SL1, SL2, SL3, SL4) may include silicon (Si).

제1 희생층(121) 및 제1 반도체층(SL1)은 기판(101)으로부터 에피텍셜 성장 공정을 수행함으로써 형성될 수 있다. 제1 희생층(121) 및 제1 반도체층(SL1) 각각은 예를 들어, 약 1 내지 약 100 nm의 범위의 두께를 가질 수 있다. The first sacrificial layer (121) and the first semiconductor layer (SL1) can be formed by performing an epitaxial growth process from the substrate (101). Each of the first sacrificial layer (121) and the first semiconductor layer (SL1) may have, for example, about 1 It can have a thickness in the range of about 100 nm.

도 6b, 도 8a, 및 도 8b를 참조하면, 제2 및 제3 영역들(R2, R3)에서 제1 반도체층(SL1)을 제거할 수 있다(S112).Referring to FIGS. 6b, 8a, and 8b, the first semiconductor layer (SL1) can be removed in the second and third regions (R2, R3) (S112).

먼저, 제1 영역(R1)에 제1 마스크층(ML1)을 형성하여, 제2 및 제3 영역들(R2, R3)을 노출시킬 수 있다. 제1 마스크층(ML1)은 예를 들어, 포토마스크층일 수 있다. 다음으로, 제2 및 제3 영역들(R2, R3)에서 제1 반도체층(SL1)을 제1 희생층(121)에 대하여 선택적으로 제거할 수 있다. 제1 반도체층(SL1)은 건식 식각 또는 습식 식각 공정에 의해 제거될 수 있다.First, a first mask layer (ML1) can be formed in the first region (R1) to expose the second and third regions (R2, R3). The first mask layer (ML1) can be, for example, a photomask layer. Next, the first semiconductor layer (SL1) can be selectively removed with respect to the first sacrificial layer (121) in the second and third regions (R2, R3). The first semiconductor layer (SL1) can be removed by a dry etching or wet etching process.

도 6b, 도 9a, 및 도 9b를 참조하면, 기판(101) 상에 제2 희생층(122) 및 제2 반도체층(SL2)을 형성할 수 있다(S113).Referring to FIG. 6b, FIG. 9a, and FIG. 9b, a second sacrificial layer (122) and a second semiconductor layer (SL2) can be formed on the substrate (101) (S113).

제2 희생층(122) 및 제2 반도체층(SL2)은 제1 내지 제3 영역들(R1, R2, R3) 전체에 형성될 수 있다. 제2 및 제3 영역들(R2, R3)에서 제2 희생층(122)은 제1 희생층(121) 상에 형성될 수 있다. 제2 희생층(122) 및 제2 반도체층(SL2)은 아래의 제1 반도체층(SL1) 또는 제1 희생층(121)으로부터 에피텍셜 성장 공정을 수행함으로써 형성될 수 있다. The second sacrificial layer (122) and the second semiconductor layer (SL2) may be formed over the entire first to third regions (R1, R2, R3). In the second and third regions (R2, R3), the second sacrificial layer (122) may be formed on the first sacrificial layer (121). The second sacrificial layer (122) and the second semiconductor layer (SL2) may be formed by performing an epitaxial growth process from the first semiconductor layer (SL1) or the first sacrificial layer (121) below.

도 6b, 도 10a, 및 도 10b를 참조하면, 제2 및 제3 영역들(R2, R3)에서 제2 반도체층(SL2)을 제거할 수 있다(S114).Referring to FIG. 6b, FIG. 10a, and FIG. 10b, the second semiconductor layer (SL2) can be removed in the second and third regions (R2, R3) (S114).

제2 반도체층(SL2)은 상술한 제1 반도체층(SL1)과 동일한 방식으로 제거될 수 있다. 먼저, 제1 영역(R1)에 제2 마스크층(ML2)을 형성하여, 제2 및 제3 영역들(R2, R3)을 노출시킬 수 있다. 제2 마스크층(ML2)은 예를 들어, 포토마스크층일 수 있다. 다음으로, 제2 및 제3 영역들(R2, R3)에서 제2 반도체층(SL2)을 제2 희생층(122)에 대하여 선택적으로 제거할 수 있다. The second semiconductor layer (SL2) can be removed in the same manner as the first semiconductor layer (SL1) described above. First, a second mask layer (ML2) can be formed in the first region (R1) to expose the second and third regions (R2, R3). The second mask layer (ML2) can be, for example, a photomask layer. Next, the second semiconductor layer (SL2) can be selectively removed in the second and third regions (R2, R3) with respect to the second sacrificial layer (122).

도 6b, 도 11a, 및 도 11b를 참조하면, 기판(101) 상에 제3 희생층(123) 및 제3 반도체층(SL3)을 형성할 수 있다(S115).Referring to FIG. 6b, FIG. 11a, and FIG. 11b, a third sacrificial layer (123) and a third semiconductor layer (SL3) can be formed on the substrate (101) (S115).

제3 희생층(123) 및 제3 반도체층(SL3)은 제1 내지 제3 영역들(R1, R2, R3) 전체에 형성될 수 있다. 제2 및 제3 영역들(R2, R3)에서 제3 희생층(123)은 제2 희생층(122) 상에 형성될 수 있다. 제3 희생층(123) 및 제3 반도체층(SL3)은 아래의 제2 반도체층(SL2) 또는 제2 희생층(122)으로부터 에피텍셜 성장 공정을 수행함으로써 형성될 수 있다. The third sacrificial layer (123) and the third semiconductor layer (SL3) may be formed over the entire first to third regions (R1, R2, R3). In the second and third regions (R2, R3), the third sacrificial layer (123) may be formed on the second sacrificial layer (122). The third sacrificial layer (123) and the third semiconductor layer (SL3) may be formed by performing an epitaxial growth process from the second semiconductor layer (SL2) or the second sacrificial layer (122) below.

도 6b, 도 12a, 및 도 12b를 참조하면, 제3 영역(R3)에서 제3 반도체층(SL3)을 제거할 수 있다(S116).Referring to FIG. 6b, FIG. 12a, and FIG. 12b, the third semiconductor layer (SL3) can be removed in the third region (R3) (S116).

먼저, 제1 및 제2 영역들(R1, R2)에 제3 마스크층(ML3)을 형성하여, 제3 영역(R3)을 노출시킬 수 있다. 제3 마스크층(ML3)은 예를 들어, 포토마스크층일 수 있다. 다음으로, 제3 영역(R3)에서 제3 반도체층(SL3)을 제3 희생층(123)에 대하여 선택적으로 제거할 수 있다. First, a third mask layer (ML3) can be formed in the first and second regions (R1, R2) to expose the third region (R3). The third mask layer (ML3) can be, for example, a photomask layer. Next, the third semiconductor layer (SL3) in the third region (R3) can be selectively removed with respect to the third sacrificial layer (123).

도 6b, 도 13a, 및 도 13b를 참조하면, 기판(101) 상에 제4 희생층(124) 및 제4 반도체층(SL4)을 형성할 수 있다(S117).Referring to FIG. 6b, FIG. 13a, and FIG. 13b, a fourth sacrificial layer (124) and a fourth semiconductor layer (SL4) can be formed on the substrate (101) (S117).

제4 희생층(124) 및 제4 반도체층(SL4)은 제1 내지 제3 영역들(R1, R2, R3) 전체에 형성될 수 있다. 제3 영역(R3)에서 제4 희생층(124)은 제3 희생층(123) 상에 형성될 수 있다. 제4 희생층(124) 및 제4 반도체층(SL4)은 아래의 제3 반도체층(SL3) 또는 제3 희생층(123)으로부터 에피텍셜 성장 공정을 수행함으로써 형성될 수 있다. The fourth sacrificial layer (124) and the fourth semiconductor layer (SL4) may be formed over the entire first to third regions (R1, R2, R3). In the third region (R3), the fourth sacrificial layer (124) may be formed on the third sacrificial layer (123). The fourth sacrificial layer (124) and the fourth semiconductor layer (SL4) may be formed by performing an epitaxial growth process from the third semiconductor layer (SL3) or the third sacrificial layer (123) below.

이에 의해, 제1 영역(R1)에는, 제1 내지 제4 희생층들(121, 122, 123, 124) 및 제1 내지 제4 반도체층들(SL1, SL2, SL3, SL4)이 교대로 적층될 수 있다. 제2 영역(R2)에는 제1 내지 제3 희생층들(121, 122, 123), 제3 반도체층(SL3), 제4 희생층(124), 및 제4 반도체층(SL4)이 순차적으로 적층될 수 있다. 제3 영역(R3)에는 제1 내지 제4 희생층들(121, 122, 123, 124) 및 제4 반도체층(SL4)이 순차적으로 적층될 수 있다. Accordingly, in the first region (R1), the first to fourth sacrificial layers (121, 122, 123, 124) and the first to fourth semiconductor layers (SL1, SL2, SL3, SL4) can be alternately stacked. In the second region (R2), the first to third sacrificial layers (121, 122, 123), the third semiconductor layer (SL3), the fourth sacrificial layer (124), and the fourth semiconductor layer (SL4) can be sequentially stacked. In the third region (R3), the first to fourth sacrificial layers (121, 122, 123, 124) and the fourth semiconductor layer (SL4) can be sequentially stacked.

이상의 단계들에서, 제1 내지 제4 희생층들(121, 122, 123, 124) 및 제1 내지 제4 반도체층들(SL1, SL2, SL3, SL4)은 제1 내지 제3 영역들(R1, R2, R3) 전체에 함께 형성되고, 제1 내지 제3 반도체층들(SL1, SL2, SL3)의 제거 공정만 일부 영역들에서 형성될 수 있다. 이에 의해, 제1 내지 제3 영역들(R1, R2, R3)에 서로 다른 적층 구조물들을 형성하면서도 공정이 간소화될 수 있다.In the above steps, the first to fourth sacrificial layers (121, 122, 123, 124) and the first to fourth semiconductor layers (SL1, SL2, SL3, SL4) are formed together in the entire first to third regions (R1, R2, R3), and the removal process of the first to third semiconductor layers (SL1, SL2, SL3) can be formed only in some regions. Accordingly, the process can be simplified while forming different laminated structures in the first to third regions (R1, R2, R3).

도 6a, 도 14a, 및 도 14b를 참조하면, 제1 내지 제4 희생층들(121, 122, 123, 124), 제1 내지 제4 반도체층들(SL1, SL2, SL3, SL4), 및 기판(101)의 일부를 제거하여 활성 구조물들(AS1, AS2, AS3)을 형성하고, 소자 분리층(110)을 형성할 수 있다(S120).Referring to FIG. 6a, FIG. 14a, and FIG. 14b, the first to fourth sacrificial layers (121, 122, 123, 124), the first to fourth semiconductor layers (SL1, SL2, SL3, SL4), and a portion of the substrate (101) are removed to form active structures (AS1, AS2, AS3), and a device isolation layer (110) can be formed (S120).

활성 구조물들(AS1, AS2, AS3)은 제1 내지 제4 희생층들(121, 122, 123, 124) 및 제1 내지 제7 채널층들(141-147) 중 일부를 포함할 수 있으며, 기판(101)의 일부가 제거되어 기판(101)으로부터 돌출되도록 형성되는 활성 영역들(105)을 더 포함할 수 있다. 활성 구조물들(AS1, AS2, AS3)은 일 방향, 예를 들어, x 방향으로 연장되는 라인 형태로 형성될 수 있으며, y 방향에서 서로 이격되어 형성될 수 있다. 본 단계에서, 제1 영역(R1)에서, 제1 내지 제4 반도체층들(SL1, SL2, SL3, SL4)에 의한 제1 내지 제4 채널층들(141, 142, 143, 144)을 포함하는 제1 채널 구조물(140A)이 정의될 수 있다. 제2 영역(R2)에서, 제3 및 제4 반도체층들(SL3, SL4)에 의한 제5 및 제6 채널층들(145, 146)을 포함하는 제2 채널 구조물(140B)이 정의될 수 있다. 제3 영역(R3)에서, 제4 반도체층(SL4)에 의한 제7 채널층(147)을 포함하는 제3 채널 구조물(140C)이 정의될 수 있다. 다만, 본 단계에서는, 제1 내지 제3 채널 구조물들(140A, 140B, 140C)이 x 방향으로 연장되는 형태를 가질 수 있다. 따라서, 설명 방식에 따라, 제1 내지 제3 채널 구조물들(140A, 140B, 140C)은 이후의 단계, 예를 들어, 도 16a 및 도 16b를 참조하여 하기에 설명하는 리세스 영역들(RC)의 형성 단계에서 정의되는 것으로 볼 수도 있을 것이다.The active structures (AS1, AS2, AS3) may include some of the first to fourth sacrificial layers (121, 122, 123, 124) and the first to seventh channel layers (141-147), and may further include active regions (105) formed by removing a part of the substrate (101) to protrude from the substrate (101). The active structures (AS1, AS2, AS3) may be formed in a line shape extending in one direction, for example, the x direction, and may be formed spaced apart from each other in the y direction. In this step, in the first region (R1), a first channel structure (140A) including the first to fourth channel layers (141, 142, 143, 144) by the first to fourth semiconductor layers (SL1, SL2, SL3, SL4) may be defined. In the second region (R2), a second channel structure (140B) including fifth and sixth channel layers (145, 146) by third and fourth semiconductor layers (SL3, SL4) can be defined. In the third region (R3), a third channel structure (140C) including a seventh channel layer (147) by fourth semiconductor layer (SL4) can be defined. However, in this step, the first to third channel structures (140A, 140B, 140C) may have a form extending in the x direction. Therefore, depending on the description method, the first to third channel structures (140A, 140B, 140C) may be viewed as being defined in a subsequent step, for example, in the step of forming recess regions (RC) described below with reference to FIGS. 16A and 16B.

기판(101)의 일부가 제거된 영역에는, 절연 물질을 매립한 후 활성 영역들(105)이 돌출되도록 상기 절연 물질을 일부 제거함으로써 소자 분리층(110)이 형성될 수 있다. 소자 분리층(110)의 상면은 활성 영역들(105)의 상면보다 낮게 형성될 수 있다.In an area where a portion of the substrate (101) has been removed, a device isolation layer (110) can be formed by filling in an insulating material and then removing a portion of the insulating material so that the active regions (105) protrude. The upper surface of the device isolation layer (110) can be formed lower than the upper surfaces of the active regions (105).

도 6a, 도 15a, 및 도 15b를 참조하면, 활성 구조물들(AS1, AS2, AS3) 상에 희생 게이트 구조물들(170) 및 게이트 스페이서층들(164)을 형성할 수 있다(S130).Referring to FIG. 6a, FIG. 15a, and FIG. 15b, sacrificial gate structures (170) and gate spacer layers (164) can be formed on active structures (AS1, AS2, AS3) (S130).

희생 게이트 구조물들(170)은, 후속 공정을 통해 도 2a 및 도 2b와 같이, 게이트 유전층(162) 및 게이트 전극(165)이 배치되는 영역에 형성되는 희생 구조물일 수 있다. 희생 게이트 구조물(170)은 순차적으로 적층되는 제1 및 제2 희생 게이트층들(172, 175) 및 마스크 패턴층(176)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 희생 게이트층들(172, 175)은 마스크 패턴층(176)을 이용하여 패터닝될 수 있다. 제1 및 제2 희생 게이트층들(172, 175)은 각각 절연층 및 도전층일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 제1 및 제2 희생 게이트층들(172, 175)이 하나의 층으로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 제1 희생 게이트층(172)은 실리콘 산화물을 포함하고, 제2 희생 게이트층(175)은 폴리 실리콘을 포함할 수 있다. 마스크 패턴층(176)은 실리콘 산화물 및/또는 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 희생 게이트 구조물들(170)은 활성 구조물들(AS1, AS2, AS3)과 교차하여 일 방향으로 연장되는 라인 형태를 가질 수 있다. 희생 게이트 구조물들(170)은 예를 들어, y 방향으로 연장되며, x 방향에서 서로 이격되어 배치될 수 있다.The sacrificial gate structures (170) may be sacrificial structures formed in a region where a gate dielectric layer (162) and a gate electrode (165) are disposed, as shown in FIGS. 2A and 2B, through a subsequent process. The sacrificial gate structure (170) may include first and second sacrificial gate layers (172, 175) and a mask pattern layer (176) that are sequentially stacked. The first and second sacrificial gate layers (172, 175) may be patterned using the mask pattern layer (176). The first and second sacrificial gate layers (172, 175) may be an insulating layer and a conductive layer, respectively, but are not limited thereto, and the first and second sacrificial gate layers (172, 175) may be formed as a single layer. For example, the first sacrificial gate layer (172) may include silicon oxide, and the second sacrificial gate layer (175) may include polysilicon. The mask pattern layer (176) may include silicon oxide and/or silicon nitride. The sacrificial gate structures (170) may have a line shape extending in one direction intersecting the active structures (AS1, AS2, AS3). The sacrificial gate structures (170) may extend in the y direction, for example, and may be arranged spaced apart from each other in the x direction.

게이트 스페이서층들(164)은 희생 게이트 구조물들(170)의 양 측벽에 형성될 수 있다. 게이트 스페이서층들(164)은 저유전율 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, SiO, SiN, SiCN, SiOC, SiON, 및 SiOCN 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Gate spacer layers (164) may be formed on both sidewalls of the sacrificial gate structures (170). The gate spacer layers (164) may be made of a low-k material, and may include, for example, at least one of SiO, SiN, SiCN, SiOC, SiON, and SiOCN.

도 6a, 도 16a, 및 도 16b를 참조하면, 희생 게이트 구조물들(170)의 양측에서, 활성 구조물들(AS1, AS2, AS3)의 일부를 제거하여 리세스 영역들(RC)을 형성할 수 있다(S140).Referring to FIGS. 6A, 16A, and 16B, on both sides of the sacrificial gate structures (170), portions of the active structures (AS1, AS2, AS3) may be removed to form recess regions (RC) (S140).

먼저, 희생 게이트 구조물들(170) 및 게이트 스페이서층들(164)을 마스크로 이용하여, 노출된 제1 내지 제4 희생층들(121, 122, 123, 124) 및 제1 내지 제7 채널층들(141-147)의 일부를 제거하여 리세스 영역들(RC)을 형성할 수 있다. 이에 의해, 제1 내지 제3 채널 구조물들(140A, 140B, 140C)은 x 방향을 따라 한정된 길이를 가질 수 있다. 리세스 영역들(RC)은 제1 내지 제3 영역들(R1, R2, R3)에서 일정한 크기 및 깊이로 형성될 수 있다.First, by using the sacrificial gate structures (170) and the gate spacer layers (164) as masks, portions of the exposed first to fourth sacrificial layers (121, 122, 123, 124) and the first to seventh channel layers (141-147) may be removed to form recess regions (RC). As a result, the first to third channel structures (140A, 140B, 140C) may have a limited length along the x direction. The recess regions (RC) may be formed with a constant size and depth in the first to third regions (R1, R2, R3).

다음으로, 제1 내지 제4 희생층들(121, 122, 123, 124)은 예를 들어, 습식 식각 공정에 의해 제1 내지 제7 채널층들(141-147)에 대하여 선택적으로 식각되어, x 방향을 따른 측면으로부터 소정 깊이로 제거될 수 있다. 제1 내지 제4 희생층들(121, 122, 123, 124)은 상기와 같은 측면 식각에 의해 내측으로 오목한 측면들을 가질 수 있다. 다만, 제1 내지 제4 희생층들(121, 122, 123, 124)의 측면의 형상은 도시된 것에 한정되지 않는다.Next, the first to fourth sacrificial layers (121, 122, 123, 124) can be selectively etched with respect to the first to seventh channel layers (141-147) by, for example, a wet etching process, and removed to a predetermined depth from the side surface along the x direction. The first to fourth sacrificial layers (121, 122, 123, 124) can have inwardly concave side surfaces by the side surface etching as described above. However, the shape of the side surfaces of the first to fourth sacrificial layers (121, 122, 123, 124) is not limited to that illustrated.

도 6a, 도 17a, 및 도 17b를 참조하면, 내부 스페이서층들(130)을 형성하고, 리세스 영역들(RC)을 채우는 소스/드레인 영역들(150)을 형성할 수 있다(S150).Referring to FIG. 6a, FIG. 17a, and FIG. 17b, internal spacer layers (130) can be formed, and source/drain regions (150) filling the recess regions (RC) can be formed (S150).

먼저, 제1 내지 제4 희생층들(121, 122, 123, 124)이 일부 제거된 영역에 내부 스페이서층들(130)을 형성할 수 있다. 내부 스페이서층들(130)은 제1 내지 제4 희생층들(121, 122, 123, 124)이 제거된 영역에 절연 물질을 채우고, 제1 내지 제7 채널층들(141-147)의 외측에 증착된 상기 절연 물질을 제거함으로써 형성할 수 있다. 내부 스페이서층들(130)은 게이트 스페이서층들(164)과 동일한 물질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 내부 스페이서층들(130)은 SiN, SiCN, SiOCN, SiBCN, SiBN 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.First, internal spacer layers (130) can be formed in areas where the first to fourth sacrificial layers (121, 122, 123, 124) are partially removed. The internal spacer layers (130) can be formed by filling an insulating material in areas where the first to fourth sacrificial layers (121, 122, 123, 124) are removed, and removing the insulating material deposited on the outside of the first to seventh channel layers (141-147). The internal spacer layers (130) can be formed of the same material as the gate spacer layers (164), but is not limited thereto. For example, the internal spacer layers (130) can include at least one of SiN, SiCN, SiOCN, SiBCN, and SiBN.

다음으로, 소스/드레인 영역들(150)은 활성 영역들(105) 및 제1 내지 제7 채널층들(141-147)의 측면들로부터 예를 들어, 선택적 에피택셜 공정에 의해 성장되어 형성될 수 있다. 소스/드레인 영역들(150)은 인-시추(in-situ) 도핑에 의해 불순물들을 포함할 수 있으며, 서로 다른 도핑 원소 및/또는 도핑 농도를 갖는 복수의 층들을 포함할 수도 있다. Next, the source/drain regions (150) may be formed by growing from the side surfaces of the active regions (105) and the first to seventh channel layers (141-147), for example, by a selective epitaxial process. The source/drain regions (150) may include impurities by in-situ doping and may include a plurality of layers having different doping elements and/or doping concentrations.

도 6a, 도 18a, 및 도 18b를 참조하면, 층간 절연층(190)을 형성하고, 희생 게이트 구조물들(170) 및 제1 내지 제4 희생층들(121, 122, 123, 124)을 제거할 수 있다(S160).Referring to FIG. 6a, FIG. 18a, and FIG. 18b, an interlayer insulating layer (190) can be formed, and the sacrificial gate structures (170) and the first to fourth sacrificial layers (121, 122, 123, 124) can be removed (S160).

층간 절연층(190)은 희생 게이트 구조물들(170) 및 소스/드레인 영역들(150)을 덮는 절연막을 형성하고 평탄화 공정을 수행함으로써 형성될 수 있다. 본 단계에서, 제1 내지 제3 영역들(R1, R2, R3)에서 층간 절연층(190)의 상면들은 서로 다른 레벨에 위치할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The interlayer insulating layer (190) can be formed by forming an insulating film covering the sacrificial gate structures (170) and the source/drain regions (150) and performing a planarization process. In this step, the upper surfaces of the interlayer insulating layer (190) in the first to third regions (R1, R2, R3) can be located at different levels, but are not limited thereto.

희생 게이트 구조물들(170) 및 제1 내지 제4 희생층들(121, 122, 123, 124)은 게이트 스페이서층들(164), 층간 절연층(190), 제1 내지 제7 채널층들(141-147), 및 내부 스페이서층들(130)에 대하여 선택적으로 제거될 수 있다. 먼저 희생 게이트 구조물들(170)을 제거하여 상부 갭 영역들(UR)을 형성한 후, 상부 갭 영역들(UR)을 통해 노출된 제1 내지 제4 희생층들(121, 122, 123, 124)을 제거하여 하부 갭 영역들(LR)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제4 희생층들(121, 122, 123, 124)이 실리콘 게르마늄(SiGe)을 포함하고, 제1 내지 제7 채널층들(141-147)이 실리콘(Si)을 포함하는 경우, 제1 내지 제4 희생층들(121, 122, 123, 124)은 과초산(peracetic acid)을 식각제로 이용하는 습식 식각 공정을 수행하여 선택적으로 제거될 수 있다. 상기 제거 공정 중에, 소스/드레인 영역들(150)은 층간 절연층(190) 및 내부 스페이서층들(130)에 의해 보호될 수 있다. The sacrificial gate structures (170) and the first to fourth sacrificial layers (121, 122, 123, 124) can be selectively removed with respect to the gate spacer layers (164), the interlayer insulating layer (190), the first to seventh channel layers (141-147), and the internal spacer layers (130). First, the sacrificial gate structures (170) are removed to form upper gap regions (UR), and then the first to fourth sacrificial layers (121, 122, 123, 124) exposed through the upper gap regions (UR) are removed to form lower gap regions (LR). For example, when the first to fourth sacrificial layers (121, 122, 123, 124) include silicon germanium (SiGe) and the first to seventh channel layers (141-147) include silicon (Si), the first to fourth sacrificial layers (121, 122, 123, 124) can be selectively removed by performing a wet etching process using peracetic acid as an etchant. During the removal process, the source/drain regions (150) can be protected by the interlayer insulating layer (190) and the internal spacer layers (130).

도 6a, 도 19a, 및 도 19b를 참조하면, 게이트 구조물들(160)을 형성할 수 있다(S160).Referring to FIG. 6a, FIG. 19a, and FIG. 19b, gate structures (160) can be formed (S160).

게이트 구조물들(160)은 상부 갭 영역들(UR) 및 하부 갭 영역들(LR)을 채우도록 형성할 수 있다. 게이트 유전층들(162)은 상부 갭 영역들(UR) 및 하부 갭 영역들(LR)의 내면들을 컨포멀하게 덮도록 형성될 수 있다. 게이트 전극(165)은 상부 갭 영역들(UR) 및 하부 갭 영역들(LR)을 완전히 매립하도록 형성한 후, 게이트 유전층들(162) 및 게이트 스페이서층들(164)과 함께 상부 갭 영역들(UR)에서 상부로부터 소정 깊이로 제거될 수도 있다. 이에 의해, 게이트 유전층(162), 게이트 전극(165), 및 게이트 스페이서층들(164)을 포함하는 게이트 구조물들(160)이 형성될 수 있다.Gate structures (160) can be formed to fill the upper gap regions (UR) and the lower gap regions (LR). Gate dielectric layers (162) can be formed to conformally cover the inner surfaces of the upper gap regions (UR) and the lower gap regions (LR). After the gate electrode (165) is formed to completely fill the upper gap regions (UR) and the lower gap regions (LR), it can be removed from the upper portion of the upper gap regions (UR) to a predetermined depth together with the gate dielectric layers (162) and the gate spacer layers (164). As a result, gate structures (160) including the gate dielectric layer (162), the gate electrode (165), and the gate spacer layers (164) can be formed.

다음으로, 게이트 구조물들(160) 상에 층간 절연층(190)을 더 형성할 수 있다. Next, an interlayer insulating layer (190) can be further formed on the gate structures (160).

도 6a, 도 20a, 및 도 20b를 참조하면, 콘택 플러그(180)를 형성할 수 있다(S170).Referring to FIG. 6a, FIG. 20a, and FIG. 20b, a contact plug (180) can be formed (S170).

먼저 도 20a 및 도 20b에 도시된 것과 같이, 층간 절연층(190)을 패터닝하여 소스/드레인 영역들(150)을 노출시키는 콘택 홀들(CH)을 형성할 수 있다. 콘택 홀들(CH)의 하면은 소스/드레인 영역들(150) 내로 리세스되거나 소스/드레인 영역들(150)의 상면을 따라 형성될 수 있다.First, as illustrated in FIGS. 20A and 20B, the interlayer insulating layer (190) may be patterned to form contact holes (CH) exposing the source/drain regions (150). The lower surfaces of the contact holes (CH) may be recessed into the source/drain regions (150) or formed along the upper surfaces of the source/drain regions (150).

다음으로, 도 2a 및 도 2b를 함께 참조하면, 콘택 홀들(CH) 내에 도전성 물질을 매립할 수 있다. 구체적으로, 콘택 홀들(CH) 내에 배리어층을 이루는 물질을 증착한 후, 실리사이드 공정을 수행하여 하단에 실리사이드층과 같은 금속-반도체 화합물층을 형성할 수 있다. 다음으로, 콘택 홀들(CH)을 채우도록 도전성 물질을 증착하여, 콘택 플러그들(180)을 형성할 수 있다.Next, referring to FIGS. 2A and 2B together, a conductive material can be embedded within the contact holes (CH). Specifically, after depositing a material forming a barrier layer within the contact holes (CH), a silicide process can be performed to form a metal-semiconductor compound layer, such as a silicide layer, at the bottom. Next, a conductive material can be deposited to fill the contact holes (CH), thereby forming contact plugs (180).

본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments and the attached drawings, but is intended to be defined by the appended claims. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various substitutions, modifications, and alterations may be made without departing from the technical spirit of the present invention as defined in the claims, and such modifications are also within the scope of the present invention.

101: 기판 105: 활성 영역
110: 소자 분리층 121, 122, 123, 124: 희생층
130: 내부 스페이서층 140A, 140B, 140C: 채널 구조물
141-147: 채널층 150: 소스/드레인 영역
160: 게이트 구조물 162: 게이트 유전층
164: 게이트 스페이서층 165: 게이트 전극
170: 희생 게이트 구조물 180: 콘택 플러그
190: 층간 절연층
101: Substrate 105: Active area
110: Device isolation layer 121, 122, 123, 124: Sacrificial layer
130: Inner spacer layer 140A, 140B, 140C: Channel structure
141-147: Channel layer 150: Source/drain region
160: Gate structure 162: Gate dielectric layer
164: Gate spacer layer 165: Gate electrode
170: Sacrificial gate structure 180: Contact plug
190: Interlayer insulation layer

Claims (10)

제1 내지 제3 영역들을 갖는 기판 상에 제1 희생층 및 제1 반도체층을 형성하는 단계;
상기 제2 및 제3 영역들에서, 상기 제1 반도체층을 제거하는 단계;
상기 기판 상에 제2 희생층 및 제2 반도체층을 형성하는 단계;
상기 제2 및 제3 영역들에서, 상기 제2 반도체층을 제거하는 단계;
상기 기판 상에 제3 희생층 및 제3 반도체층을 형성하는 단계;
상기 제3 영역에서, 상기 제3 반도체층을 제거하는 단계;
상기 기판 상에 제4 희생층 및 제4 반도체층을 형성하는 단계;
상기 제1 내지 제4 희생층들, 상기 제1 내지 제4 반도체층들, 및 상기 기판을 일부 제거하여 제1 방향으로 연장되는 활성 구조물들을 형성하는 단계;
상기 활성 구조물들 상에 상기 활성 구조물들과 교차하여 제2 방향으로 연장되는 희생 게이트 구조물들 및 상기 희생 게이트 구조물들의 양 측벽들 상의 게이트 스페이서층들을 형성하는 단계;
상기 희생 게이트 구조물들의 양 측에서 상기 활성 구조물들을 일부 제거하여 리세스 영역들을 형성하는 단계;
상기 리세스 영역들에 소스/드레인 영역들을 형성하는 단계;
상기 희생 게이트 구조물들 및 상기 제1 내지 제4 희생층들을 제거하고 게이트 구조물들을 형성하는 단계; 및
상기 소스/드레인 영역들에 연결되는 콘택 플러그들을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제1 영역에는 상기 제1 내지 제4 반도체층들에 의해 형성된 제1 내지 제4 채널층들을 포함하는 제1 채널 구조물이 형성되고,
상기 제2 영역에는 상기 제3 및 제4 반도체층들에 의해 형성된 제5 및 제6 채널층들을 포함하는 제2 채널 구조물이 형성되고,
상기 제3 영역에는 상기 제4 반도체층에 의해 형성된 제7 채널층을 포함하는 제3 채널 구조물이 형성되는 반도체 소자의 제조 방법.
A step of forming a first sacrificial layer and a first semiconductor layer on a substrate having first to third regions;
In the second and third regions, a step of removing the first semiconductor layer;
A step of forming a second sacrificial layer and a second semiconductor layer on the substrate;
In the second and third regions, a step of removing the second semiconductor layer;
A step of forming a third sacrificial layer and a third semiconductor layer on the substrate;
In the third region, a step of removing the third semiconductor layer;
A step of forming a fourth sacrificial layer and a fourth semiconductor layer on the substrate;
A step of forming active structures extending in a first direction by removing a portion of the first to fourth sacrificial layers, the first to fourth semiconductor layers, and the substrate;
A step of forming sacrificial gate structures extending in a second direction intersecting the active structures on the active structures and gate spacer layers on both sidewalls of the sacrificial gate structures;
A step of forming recess regions by removing some of the active structures on both sides of the sacrificial gate structures;
A step of forming source/drain regions in the above recess regions;
A step of removing the above sacrificial gate structures and the first to fourth sacrificial layers and forming gate structures; and
comprising a step of forming contact plugs connected to the source/drain regions;
In the first region, a first channel structure is formed including first to fourth channel layers formed by the first to fourth semiconductor layers,
In the second region, a second channel structure is formed including fifth and sixth channel layers formed by the third and fourth semiconductor layers,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a third channel structure including a seventh channel layer formed by the fourth semiconductor layer is formed in the third region.
제1 항에 있어서,
상기 제1 내지 제4 희생층들 및 상기 제1 내지 제4 반도체층들 각각의 형성 공정은, 상기 제1 내지 제3 영역들 전체에 대하여 동시에 수행되는 반도체 소자의 제조 방법.
In the first paragraph,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the formation process of each of the first to fourth sacrificial layers and the first to fourth semiconductor layers is performed simultaneously for all of the first to third regions.
제1 항에 있어서,
상기 제5 내지 제7 채널층들 중 적어도 하나는, 상기 제1 내지 제4 채널층들과 다른 레벨에 위치하는 반도체 소자의 제조 방법.
In the first paragraph,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein at least one of the fifth to seventh channel layers is located at a different level from the first to fourth channel layers.
제1 항에 있어서,
상기 제5 내지 제7 채널층들은, 상기 제1 채널층의 상면과 상기 제4 채널층의 하면 사이의 레벨에 위치하는 반도체 소자의 제조 방법.
In the first paragraph,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the fifth to seventh channel layers are positioned at a level between the upper surface of the first channel layer and the lower surface of the fourth channel layer.
제1 항에 있어서,
상기 제2 희생층은, 상기 제1 영역에서 상기 제1 반도체층 상에 형성되고, 상기 제2 및 제3 영역들에서 상기 제1 희생층 상에 형성되며,
상기 제3 희생층은, 상기 제1 영역에서 상기 제2 반도체층 상에 형성되고, 상기 제2 및 제3 영역들에서 상기 제2 희생층 상에 형성되며,
상기 제4 희생층은, 상기 제1 및 제2 영역들에서 상기 제3 반도체층 상에 형성되고, 상기 제3 영역에서 상기 제3 희생층 상에 형성되는 반도체 소자의 제조 방법.
In the first paragraph,
The second sacrificial layer is formed on the first semiconductor layer in the first region, and is formed on the first sacrificial layer in the second and third regions,
The third sacrificial layer is formed on the second semiconductor layer in the first region, and is formed on the second sacrificial layer in the second and third regions.
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the fourth sacrificial layer is formed on the third semiconductor layer in the first and second regions, and is formed on the third sacrificial layer in the third region.
제1 항에 있어서,
상기 게이트 구조물들을 형성하는 단계는,
상기 제1 내지 제3 채널 구조물들 상에 게이트 유전층들을 형성하는 단계; 및
상기 게이트 유전층들 상에 게이트 전극층들을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 게이트 유전층들은 상기 제1 내지 제3 영역들에서 동시에 형성되는 반도체 소자의 제조 방법.
In the first paragraph,
The step of forming the above gate structures is:
A step of forming gate dielectric layers on the first to third channel structures; and
comprising a step of forming gate electrode layers on the above gate dielectric layers,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the gate dielectric layers are formed simultaneously in the first to third regions.
제1 및 제2 영역들을 갖는 기판 상에 제1 희생층 및 제1 반도체층을 형성하는 단계;
상기 제2 영역에서, 상기 제1 희생층이 잔존하도록 상기 제1 반도체층을 제거하는 단계;
상기 제1 영역의 상기 제1 반도체층 및 상기 제2 영역의 상기 제1 희생층 상에, 제2 희생층 및 제2 반도체층을 형성하는 단계;
상기 제2 반도체층 상에 일 방향으로 연장되는 희생 게이트 구조물들을 형성하는 단계; 및
상기 희생 게이트 구조물들 및 상기 제1 및 제2 희생층들을 제거하고 게이트 구조물들을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
A step of forming a first sacrificial layer and a first semiconductor layer on a substrate having first and second regions;
In the second region, a step of removing the first semiconductor layer so that the first sacrificial layer remains;
A step of forming a second sacrificial layer and a second semiconductor layer on the first semiconductor layer of the first region and the first sacrificial layer of the second region;
A step of forming sacrificial gate structures extending in one direction on the second semiconductor layer; and
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of removing the sacrificial gate structures and the first and second sacrificial layers and forming gate structures.
제1 내지 제3 영역들을 갖는 기판;
상기 제1 영역 상에서, 상기 기판의 상면에 수직한 제3 방향을 따라 서로 이격되어 순차적으로 배치되는 제1 내지 제4 채널층들을 포함하는 제1 채널 구조물들;
상기 제2 영역 상에서, 상기 제3 방향을 따라 서로 이격되어 순차적으로 배치되는 제5 및 제6 채널층들을 포함하는 제2 채널 구조물들;
상기 제3 영역 상에 배치되는 제7 채널층을 포함하는 제3 채널 구조물들; 및
상기 기판 상에서 상기 제1 내지 제3 채널 구조물들을 둘러싸며 일 방향으로 연장되고, 상기 제1 내지 제3 채널 구조물들 각각과 접하는 게이트 유전층 및 상기 게이트 유전층 상의 게이트 전극층을 각각 포함하는 게이트 구조물들을 포함하고,
상기 제1 내지 제7 채널층들은 동일한 두께를 갖고,
상기 제5 내지 제7 채널층들 중 적어도 하나는 상기 제1 내지 제4 채널층들과 다른 레벨에 위치하고,
상기 제5 채널층과 상기 제6 채널층 사이의 상기 게이트 구조물의 제1 두께 및 상기 제5 채널층 아래의 상기 게이트 구조물의 제2 두께 중 적어도 하나는, 상기 제1 채널층과 상기 제2 채널층 사이의 상기 게이트 구조물의 제3 두께보다 크고,
상기 제7 채널층 아래의 상기 게이트 구조물의 제4 두께는, 상기 제1 두께 및 상기 제2 두께보다 큰 반도체 소자.
A substrate having first to third regions;
First channel structures including first to fourth channel layers sequentially arranged and spaced apart from each other along a third direction perpendicular to the upper surface of the substrate on the first region;
Second channel structures including fifth and sixth channel layers sequentially arranged spaced apart from each other along the third direction on the second region;
Third channel structures including a seventh channel layer disposed on the third region; and
The gate structures each include a gate dielectric layer extending in one direction and surrounding the first to third channel structures on the substrate, and a gate electrode layer on the gate dielectric layer in contact with each of the first to third channel structures,
The first to seventh channel layers have the same thickness,
At least one of the fifth to seventh channel layers is located at a different level from the first to fourth channel layers,
At least one of the first thickness of the gate structure between the fifth channel layer and the sixth channel layer and the second thickness of the gate structure below the fifth channel layer is greater than the third thickness of the gate structure between the first channel layer and the second channel layer,
A semiconductor device wherein the fourth thickness of the gate structure under the seventh channel layer is greater than the first thickness and the second thickness.
제1 내지 제3 영역들을 갖는 기판;
상기 제1 영역 상에서, 상기 기판의 상면에 수직한 제3 방향을 따라 서로 이격되어 순차적으로 배치되는 제1 내지 제4 채널층들을 포함하는 제1 채널 구조물들;
상기 제2 영역 상에서, 상기 제3 방향을 따라 서로 이격되어 순차적으로 배치되는 제5 및 제6 채널층들을 포함하는 제2 채널 구조물들;
상기 제3 영역 상에 배치되는 제7 채널층을 포함하는 제3 채널 구조물들; 및
상기 기판 상에서 상기 제1 내지 제3 채널 구조물들을 둘러싸며 일 방향으로 연장되고, 상기 제1 내지 제3 채널 구조물들 각각과 접하는 게이트 유전층 및 상기 게이트 유전층 상의 게이트 전극층을 각각 포함하는 게이트 구조물들을 포함하고,
상기 제1 내지 제7 채널층들은 동일한 두께를 갖고,
상기 제5 내지 제7 채널층들 중 적어도 하나는 상기 제1 내지 제4 채널층들과 다른 레벨에 위치하고,
상기 제5 채널층은 상기 제2 채널층과 동일한 레벨에 위치하고,
상기 제6 채널층은 상기 제3 채널층과 동일한 레벨에 위치하며,
상기 제7 채널층은 상기 제5 채널층의 하면과 상기 제6 채널층의 상면 사이의 레벨에 위치하는 반도체 소자.
A substrate having first to third regions;
First channel structures including first to fourth channel layers sequentially arranged and spaced apart from each other along a third direction perpendicular to the upper surface of the substrate on the first region;
Second channel structures including fifth and sixth channel layers sequentially arranged spaced apart from each other along the third direction on the second region;
Third channel structures including a seventh channel layer disposed on the third region; and
The gate structures each include a gate dielectric layer extending in one direction and surrounding the first to third channel structures on the substrate, and a gate electrode layer on the gate dielectric layer in contact with each of the first to third channel structures,
The first to seventh channel layers have the same thickness,
At least one of the fifth to seventh channel layers is located at a different level from the first to fourth channel layers,
The fifth channel layer is located at the same level as the second channel layer,
The above 6th channel layer is located at the same level as the above 3rd channel layer,
A semiconductor device in which the seventh channel layer is located at a level between the lower surface of the fifth channel layer and the upper surface of the sixth channel layer.
제8 항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 영역들에서 상기 게이트 유전층들은 동일한 두께를 갖는 반도체 소자.
In paragraph 8,
A semiconductor device in which the gate dielectric layers in the first to third regions have the same thickness.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170194143A1 (en) * 2015-10-12 2017-07-06 International Business Machines Corporation Methods For Removal Of Selected Nanowires In Stacked Gate All Around Architecture
US20180197784A1 (en) 2017-01-12 2018-07-12 International Business Machines Corporation Nanosheet transistors having different gate dielectric thicknesses on the same chip
US10170484B1 (en) * 2017-10-18 2019-01-01 Globalfoundries Inc. Integrated circuit structure incorporating multiple gate-all-around field effect transistors having different drive currents and method
US10243054B1 (en) 2018-04-03 2019-03-26 International Business Machines Corporation Integrating standard-gate and extended-gate nanosheet transistors on the same substrate
US10263100B1 (en) * 2018-03-19 2019-04-16 International Business Machines Corporation Buffer regions for blocking unwanted diffusion in nanosheet transistors
US20200168715A1 (en) 2018-11-28 2020-05-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Gate-All-Around (GAA) Method and Devices

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170194143A1 (en) * 2015-10-12 2017-07-06 International Business Machines Corporation Methods For Removal Of Selected Nanowires In Stacked Gate All Around Architecture
US20180197784A1 (en) 2017-01-12 2018-07-12 International Business Machines Corporation Nanosheet transistors having different gate dielectric thicknesses on the same chip
US10170484B1 (en) * 2017-10-18 2019-01-01 Globalfoundries Inc. Integrated circuit structure incorporating multiple gate-all-around field effect transistors having different drive currents and method
US10263100B1 (en) * 2018-03-19 2019-04-16 International Business Machines Corporation Buffer regions for blocking unwanted diffusion in nanosheet transistors
US10243054B1 (en) 2018-04-03 2019-03-26 International Business Machines Corporation Integrating standard-gate and extended-gate nanosheet transistors on the same substrate
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