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公開番号2024170282
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-06
出願番号2024021554
出願日2024-02-15
発明の名称半導体素子
出願人三星電子株式会社,Samsung Electronics Co.,Ltd.
代理人弁理士法人共生国際特許事務所
主分類H10B 61/00 20230101AFI20241129BHJP()
要約【課題】製造工程による欠陥を最小化することができる半導体素子を提供する。
【解決手段】半導体素子は、基板100上に基板の上面に平行であり、互いに交差する第1方向D1及び第2方向D2に互いに離隔された情報格納パターンDSと、情報格納パターン上で第1方向に延長され、第2方向に互いに離隔された第1セル導電ライン192と、第1セル導電ラインの各々は情報格納パターンの中で、第1方向に互いに離隔された対応する情報格納パターンに連結され、第1セル導電ラインの間で第1方向に互いに離隔されたセルビアコンタクト200とを含む。セルビアコンタクトの各々は、第1セル導電ラインの間で第2方向に延長されて情報格納パターンの中で、第2方向に互いに離隔されたダミー情報格納パターンDS_dに連結される。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
基板上に前記基板の上面に平行であり、互いに交差する第１方向及び第２方向に互いに離隔された情報格納パターンと、
前記情報格納パターン上で前記第１方向に延長され、前記第２方向に互いに離隔された第１セル導電ラインと、
前記第１セル導電ラインの間で前記第１方向に互いに離隔されたセルビアコンタクトと、を含み、
前記第１セル導電ラインの各々は、前記情報格納パターンの中で、前記第１方向に互いに離隔された対応する情報格納パターンに連結され、
前記セルビアコンタクトの各々は、前記第１セル導電ラインの間で前記第２方向に延長されて、前記情報格納パターンの中で、前記第２方向に互いに離隔されたダミー情報格納パターンに連結されることを特徴とする半導体素子。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記セルビアコンタクトの各々は、
前記ダミー情報格納パターンの間で前記基板の前記上面に垂直な第３方向に延長された垂直部と、
前記垂直部上で前記第２方向に延長されて前記ダミー情報格納パターンに連結された水平部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子。
【請求項３】
前記垂直部は、前記ダミー情報格納パターンから水平に離隔され、
前記水平部は、前記第２方向に互いに対向する端部を有し、前記ダミー情報格納パターンは、前記水平部の前記端部に各々連結されることを特徴とする請求項２に記載の半導体素子。
【請求項４】
前記水平部は、前記第１セル導電ラインから水平に離隔されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体素子。
【請求項５】
前記水平部の前記第２方向に沿った幅は、前記垂直部から前記第３方向に沿って遠くなるほど、増加することを特徴とする請求項２に記載の半導体素子。
【請求項６】
前記第１セル導電ラインの各々の下面は、前記対応する情報格納パターンと接触し、
前記セルビアコンタクトの各々の前記水平部の下面は、前記ダミー情報格納パターンと接触することを特徴とする請求項２に記載の半導体素子。
【請求項７】
前記垂直部は、前記水平部の最下部面に連結され、
前記水平部の前記最下部面は、前記第１セル導電ラインの各々の前記下面よりも低い高さに位置することを特徴とする請求項６に記載の半導体素子。
【請求項８】
前記セルビアコンタクトの各々の前記水平部の上面は、前記第１セル導電ラインの上面と同一の高さに位置することを特徴とする請求項２に記載の半導体素子。
【請求項９】
前記基板と前記情報格納パターンとの間の配線構造体と、
前記配線構造体と前記情報格納パターンとの間の下部電極コンタクトと、をさらに含み、
前記下部電極コンタクトは、前記対応する情報格納パターンに各々連結され、
前記下部電極コンタクトの各々は、前記配線構造体の最上部導電ラインの中で対応する１つに連結され、
前記セルビアコンタクトの各々の前記垂直部は、前記配線構造体の前記最上部導電ラインの中で対応する１つに連結されることを特徴とする請求項２に記載の半導体素子。
【請求項１０】
前記第１セル導電ライン上で前記第１方向に延長され、前記第２方向に互いに離隔された第２セル導電ラインと、
前記第１セル導電ラインと前記第２セル導電ラインとの間の第１導電コンタクトと、をさらに含み、
前記第２セル導電ラインの各々は、前記第１導電コンタクトの中で対応する第１導電コンタクトを通じて前記第１セル導電ラインの各々に電気的に連結されることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子に関し、より詳細には磁気トンネル接合を含む半導体素子に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
電子機器の高速化及び／又は低消費電力化等につれて、電気機器に含まれる半導体記憶素子の高速化及び／又は低い動作電圧等に対する要求が増加している。このような要求を充足させるために、半導体記憶素子として磁気記憶素子が提案された。磁気記憶素子は、高速動作及び／又は不揮発性等の特性を有しているので、次世代半導体記憶素子として脚光を浴びている。
【０００３】
一般的に、磁気記憶素子は、磁気トンネル接合パターン（Ｍａｇｎｅｔｉｃｔｕｎｎｅｌｊｕｎｃｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎ；ＭＴＪ）を含む。磁気トンネル接合パターンは、２つの磁性体とその間に介在された絶縁膜を含む。２つの磁性体の磁化方向に応じて磁気トンネル接合パターンの抵抗値が変わる。例えば、２つの磁性体の磁化方向が反平行である場合に磁気トンネル接合パターンは大きい抵抗値を有し、２つの磁性体の磁化方向が平行である場合に磁気トンネル接合パターンは小さい抵抗値を有する。このような抵抗値の差を利用してデータを書き込み／読み出すことができる。
【０００４】
電子産業の様々な要求に応じて、磁気トンネル接合パターンが金属配線の間に配置された埋め込み型構造を有する半導体素子に対する様々な研究が進行されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
米国特許第１１４３７４３２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、製造工程による欠陥を最小化することができる半導体素子を提供することにある。
また、本発明の目的は、電気的特性が改善された半導体素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による半導体素子は、基板上に前記基板の上面に平行であり、互いに交差する第１方向及び第２方向に互いに離隔された情報格納パターン、前記情報格納パターン上で前記第１方向に延長され、前記第２方向に互いに離隔された第１セル導電ラインと、前記第１セル導電ラインの間で前記第１方向に互いに離隔されたセルビアコンタクトと、を含み、前記第１セル導電ラインの各々は、前記情報格納パターンの中で、前記第１方向に互いに離隔された対応する情報格納パターンに連結され、前記セルビアコンタクトの各々は、前記第１セル導電ラインの間で前記第２方向に延長されて前記情報格納パターンの中で、前記第２方向に互いに離隔されたダミー情報格納パターンに連結されることを特徴とする。
【０００８】
上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様による半導体素子は、基板上に第１方向に延長され、第２方向に互いに離隔された第１セル導電ラインと、前記第１セル導電ラインの間で前記第２方向に延長され、前記第１セル導電ラインから離隔されたセルビアコンタクトと、前記第１セル導電ラインの下面に各々連結され、前記第２方向に互いに離隔された情報格納パターンと、前記セルビアコンタクトの下面に連結され、前記第２方向に互いに離隔されたダミー情報格納パターンと、を含み、前記第１方向及び前記第２方向は前記基板の上面に平行であり、互いに交差し、前記セルビアコンタクトは、前記ダミー情報格納パターンの間で前記基板の前記上面に垂直な第３方向に延長された垂直部、及び前記垂直部上で前記第２方向に延長されて前記ダミー情報格納パターンに連結された水平部を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の概念によれば、セルビアホールの各々が水平ホール及び水平ホールの最下部面から基板に向かって延長される垂直ホールを含み、水平ホールの上部の幅は水平ホールの下部の幅よりも大きい。したがって、第１導電膜がセルビアホールを容易に満たし、その結果、セルビアコンタクトの内部にボイド欠陥が発生することが最小化される。セルビアコンタクトの各々は、平面視において第２方向に長く延長されたバー形状を有し、したがって、第１方向に互いに離隔されたセルビアコンタクトの間のブリッジ欠陥が最小化される。セルビアコンタクトの水平部は第１セル導電ラインから水平に（一例として、第２方向に）離隔され、したがって、セルビアコンタクトと第１セル導電ラインとの間のブリッジ欠陥が最小化される。
【００１０】
さらに、相対的に小さい抵抗を有する上部導電ラインがセルビアコンタクトを通じて基板の上の選択素子に連結され、ワードラインとして機能する。したがって、メモリセルを構成するワードラインの抵抗が減少される。
したがって、製造工程による欠陥を最小化することができ、電気的特性が改善された半導体素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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