KR101579587B1 - Semiconductor device and method of forming the same - Google Patents

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KR101579587B1 KR1020090028159A KR20090028159A KR101579587B1 KR 101579587 B1 KR101579587 B1 KR 101579587B1 KR 1020090028159 A KR1020090028159 A KR 1020090028159A KR 20090028159 A KR20090028159 A KR 20090028159A KR 101579587 B1 KR101579587 B1 KR 101579587B1
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Abstract

반도체 장치 및 그 형성방법이 제공된다. 바닥면과 측면을 포함하는 리세스 영역 및 돌출영역이 형성된 반도체 기판, 리세스 영역의 바닥면 상의 평탄부와 평탄부로부터 측면으로 연장된 측벽부을 포함하고, 서로 이격되어 적층된 복수개의 게이트 도전막 그리고 복수개의 게이트 도전막들을 관통하는 활성기둥들 및 상기 돌출영역 상에 형성된 주변회로를 포함하는 반도체 장치 및 그 형성 방법이다.

Figure R1020090028159

주변회로, 개구부구부, 리세스 영역, 돌출영역

A semiconductor device and a method of forming the same are provided. A semiconductor device comprising: a semiconductor substrate on which a recessed region and a protruded region are formed, the recessed region including a bottom surface and a side surface; a plurality of gate conductive films including a flat portion on a bottom surface of the recessed region and side walls extending sideways from the flat portion, And a peripheral circuit formed on the protruding region and active pillars passing through the plurality of gate conductive films, and a method of forming the same.

Figure R1020090028159

Peripheral circuit, opening bend, recessed area, protruded area

Description

반도체 장치 및 그 형성 방법{Semiconductor device and method of forming the same}Semiconductor device and method of forming same

본 발명은 반도체 장치 및 그 형성 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주변회로를 갖는 반도체 장치 및 그 형성방법에 관한 것이다. The present invention relates to a semiconductor device and a method of forming the same, and more particularly, to a semiconductor device having a peripheral circuit and a method of forming the same.

전자 산업의 발전으로 인해 반도체 소자가 사용되는 다양한 전자기기들의 다기능화, 소형화, 고용량화가 더욱 심화되고 있다. 이에 따라 반도체 소자의 대용량화, 고집적화, 저소비전력화가 추구되고 있다. 이러한 요구를 충족시키기 위해 반도체 기술은 기존의 평판형 소자에서 벗어나 다양한 구조를 포함하는 반도체 소자를 제조할 수 있도록 발전하였다.Due to the development of the electronic industry, various electronic devices in which semiconductor devices are used are becoming more versatile, smaller, and higher in capacity. Accordingly, a larger capacity, higher integration, and lower power consumption of semiconductor devices are being sought. In order to meet such a demand, semiconductor technology has evolved from a conventional planar type device to a semiconductor device including various structures.

하지만, 반도체 소자의 구조가 다양해짐에 따라, 반도체 소자를 구성하는 각각의 패턴들의 구조가 다양해지고 복잡해지게 되었다. 그리고 반도체 소자에 존재하는 다양하고 복잡한 패턴을 연결하기 위해서 및/또는 복잡한 구조 내에 존재하는 주변회로의 배선을 위해서 높은 단차를 갖는 개구부의 형성이 불가피하게 되었다. 높은 단차를 갖는 개구부의 형성 과정에서 및/또는 이러한 개구부의 매립과정에서 많은 문제점이 발생할 수 있다. 예를 들어, 높은 단차를 갖는 개구부가 예상치 않 은 곳에 형성되거나 및/또는 개구부의 단차가 예상된 단차를 갖지 못하거나 및/또는 개구부가 안정적으로 매립되지 못하고 보이드 등 기타 결함이 발생하여 반도체 소자의 신뢰성이 악화되는 문제점이 있을 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 높은 단차를 갖는 개구부를 제거하는 연구들이 진행되고 있다.However, as the structure of the semiconductor device becomes various, the structure of each pattern constituting the semiconductor device becomes various and complicated. In addition, it is inevitable to form openings with high steps for connecting various complex patterns existing in semiconductor devices and / or wiring of peripheral circuits existing in a complicated structure. Many problems may occur in the process of forming openings having a high step and / or in the process of embedding such openings. For example, if an opening having a high stepped portion is formed at an unexpected position and / or a stepped portion of the opening portion does not have an expected stepped portion and / or an opening portion is not stably embedded, There is a problem that the reliability is deteriorated. In order to solve such a problem, studies have been made to remove openings having a high step.

본 발명이 이루고자 하는 일 기술적 과제는 우수한 신뢰성을 갖는 반도체 장치의 형성 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of forming a semiconductor device having excellent reliability.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 돌출영역 상에 형성된 주변회로를 포함하는 반도체 장치의 형성 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of forming a semiconductor device including a peripheral circuit formed on a protruding region.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 높은 단차를 갖는 개구부가 제거된 반도체 장치의 형성 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of forming a semiconductor device in which openings having high steps are removed.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은 반도체 소자 및 그 형성 방법을 제공한다. 반도체 소자의 형성 방법은 반도체 기판에 바닥면과 측면을 포함하는 리세스 영역, 및 돌출영역을 형성하는 것; 상기 리세스 영역의 상기 바닥면 상의 평탄부와 상기 평탄부로부터 상기 측면으로 연장되는 측벽부를 포함하고, 서로 이격된 복수개의 게이트 도전막들을 적층하는 것; 그리고 상기 돌출영역 상에, 주변회로를 형성하는 것을 포함한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a semiconductor device and a method of forming the same. A method of forming a semiconductor device includes forming a recessed region and a protruded region in a semiconductor substrate, the recessed region including a bottom surface and a side surface; Stacking a plurality of gate conductive films spaced apart from each other and including a flat portion on the bottom surface of the recess region and a side wall portion extending from the flat portion to the side surface; And forming a peripheral circuit on the protruding region.

상기 반도체 기판은 기저 기판과 상기 기저 기판 상의 절연막을 포함하고, 상기 리세스 영역을 형성하는 것은 상기 리세스 영역의 상기 절연막을 식각하여 상기 돌출영역의 상기 절연막은 남기는 것을 포함한다.The semiconductor substrate includes a base substrate and an insulating film on the base substrate, and forming the recessed region includes etching the insulating film in the recessed region to leave the insulating film in the protruding region.

상기 반도체 장치의 형성 방법은 상기 주변회로를 형성하기 전, 상기 돌출영역의 절연막 상에 반도체막을 형성하는 것을 더 포함한다.The method for forming a semiconductor device further includes forming a semiconductor film on an insulating film of the protruding region before forming the peripheral circuit.

상기 반도체 장치의 형성 방법은 상기 게이트 도전막들의 측벽부의 상부면은 상기 돌출영역의 상부면과 동일한 높이를 갖도록 형성되는 것을 포함한다.The method for forming the semiconductor device includes forming the upper surface of the sidewall portion of the gate conductive films to have the same height as the upper surface of the protruding region.

상기 게이트 도전막들을 형성하는 것은, 상기 리세스 영역 상에 게이트 간 절연막들 및 도전막들을 교대로 적층하는 것을 포함한다.The forming of the gate conductive films includes alternately laminating the inter-gate insulating films and the conductive films on the recessed regions.

상기 반도체 장치의 형성 방법은 상기 도전막들 및 상기 게이트 간 절연막들을 패터닝하여 상기 리세스 영역의 바닥면을 노출시키는 제1 개구부들을 형성하는 것; 그리고 상기 리세스 영역의 바닥면과 직접 접촉하면서, 상기 제1 개구부들 내에 배치되는 활성기둥들을 형성하는 것을 더 포함한다.The method for forming a semiconductor device includes forming first openings that expose a bottom surface of the recess region by patterning the conductive films and the inter-gate insulating films; And forming active columns disposed in the first openings while being in direct contact with the bottom surface of the recessed region.

상기 반도체 장치의 형성 방법은 상기 활성기둥들이 형성된 상기 도전막들 및 상기 게이트 간 절연막들 상에 층간 절연막을 형성하는 것; 상기 층간 절연막을 패터닝하여 상기 게이트 도전막들의 측벽부, 활성기둥 및 주변회로를 노출시키는 제2 개구부를 형성하는 것; 상기 제2 개구부를 매립하여 플러그를 형성하는 것을 더 포함한다.The method for forming a semiconductor device includes forming an interlayer insulating film on the conductive films and the inter-gate insulating films on which the active columns are formed; Patterning the interlayer insulating film to form a second opening exposing a sidewall of the gate conductive films, an active column and a peripheral circuit; And filling the second opening to form a plug.

상기 플러그는 상기 게이트 도전막 보다 전도성이 높은 물질로 형성되는 것을 포함한다. Wherein the plug is formed of a material having a higher conductivity than the gate conductive film.

반도체 장치는 바닥면과 측면을 포함하는 리세스 영역, 및 돌출영역을 포함 하는 반도체 기판; 상기 리세스 영역의 상기 바닥면 상의 평탄부와 상기 평탄부로부터 상기 측면으로 연장된 측벽부을 포함하고, 서로 이격되어 적층된 복수개의 게이트 도전막들; 상기 복수개의 게이트 도전막들을 관통하는 활성기둥들; 상기 돌출영역 상에 형성된 주변회로를 포함한다.A semiconductor device includes: a semiconductor substrate including a recessed region including a bottom surface and a side surface, and a protruding region; A plurality of gate conductive films stacked on each other and including a flat portion on the bottom surface of the recess region and a side wall portion extending from the flat portion to the side surface; Active pillars passing through the plurality of gate conductive layers; And a peripheral circuit formed on the protruding region.

상기 반도체 장치는 상기 복수개의 게이트 도전막들의 측벽부의 상부면과 연결된 플러그를 더 포함한다.The semiconductor device further includes a plug connected to an upper surface of a sidewall portion of the plurality of gate conductive films.

돌출영역에 주변회로를 형성하여 품질이 우수한 반도체 장치및 그 형성 방법을 제공할 수 있다.It is possible to provide a semiconductor device having excellent quality by forming a peripheral circuit in a protruding region and a method of forming the same.

높은 단차를 갖는 개구부가 제거된 반도체 장치 및 그 형성 방법을 제공하여 품질이 우수한 반도체 장치 및 그 형성 방법을 제공할 수 있다.It is possible to provide a semiconductor device in which openings having high steps are removed and a method of forming the same, thereby providing a semiconductor device having excellent quality and a method of forming the same.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 막이 다른 막 또는 기판상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다. 본 명세서에서 '및/또는' 이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. In addition, since they are in accordance with the preferred embodiment, the reference numerals presented in the order of description are not necessarily limited to the order. In the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for clarity. Also, when a film is said to be on another film or substrate, it may be formed directly on another film or substrate, or a third film may be interposed therebetween. The expression " and / or " is used herein to mean including at least one of the elements listed before and after.

도 1 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 1 을 참조하면, 기저 기판(100)은 바닥면과 측면을 포함하는 리세스 영역(106) 및 돌출 영역(108)을 포함할 수 있다. 상기 기저 기판(100)은 반도체 기판일 수 있다. 상기 리세스 영역(106) 및 상기 돌출 영역(108)은 일체(one body)의 상기 반도체 기판일 수 있다. 상기 리세스 영역(106)은 셀들이 제공되는 셀영역일 수 있고, 상기 셀들은 교대로 적층된 게이트 도전막들(130) 및 게이트 간 절연 패턴(140)을 포함할 수 있다. 상기 게이트 도전막들(130)은 상기 리세스 영역(106)의 상기 바닥면 상의 평탄부와 상기 평탄부로부터 상기 측면으로 연장된 측벽부를 포함하고, 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 반도체 장치는 상기 게이트 도전막들(130) 및 상기 게이트 간 절연 패턴(140)을 관통하는 활성 기둥들(156)을 포함하되, 상기 활성 기둥들(156)이 상기 기저 기판(100)의 바닥면과 접촉하도록 배치될 수 있다. 상기 활성 기둥들(156)과 상기 게이트 도전막들(130)의 측벽 및 상기 활성 기둥(156)과 상기 게이트 층간 절연 패턴(140)의 측벽 사이에 게이트 절연막 패턴(153)이 개재되되, 상기 기저 기판(100) 일부를 노출시킬 수 있다. 최상부의 상기 게이트 층간 절연 패턴(146)에 위치한 상기 활성기둥(156) 영역에는 드레인 영역(D)이 배치될 수 있다. Referring to FIG. 1, the base substrate 100 may include a recessed region 106 and a protruded region 108, including a bottom surface and a side surface. The base substrate 100 may be a semiconductor substrate. The recessed region 106 and the protruded region 108 may be the semiconductor substrate of one body. The recess region 106 may be a cell region in which cells are provided, and the cells may include alternately stacked gate conductive films 130 and an inter-gate insulating pattern 140. The gate conductive layers 130 may include a flat portion on the bottom surface of the recess region 106 and a side wall portion extending from the flat portion to the side surface, and may be spaced apart from each other. The semiconductor device includes active pillars (156) extending through the gate conductive layers (130) and the inter-gate dielectric pattern (140), wherein the active pillars (156) To be in contact with the surface. A gate insulating layer pattern 153 is interposed between the active pillars 156 and the sidewalls of the gate conductive layers 130 and the sidewalls of the active pillars 156 and the gate interlayer insulating pattern 140, A part of the substrate 100 can be exposed. A drain region D may be disposed in the region of the active pillar 156 located in the uppermost inter-gate insulating layer 146.

상기 최상부 게이트 도전막(135)은 상부 선택 게이트로 사용될 수 있고, 상기 최하부 게이트 도전막(131)은 하부 선택 게이트로 사용될 수 있다. 상기 최상부 게이트 도전막(135)과 상기 최하부 게이트 도전막(131) 사이의 게이트 도전막들(132~134)은 제어 게이트로 사용될 수 있다. 도면에는 3개의 제어 게이트가 도시되어 있으나, 그 이상의 제어 게이트가 포함될 수 있다.The uppermost gate conductive film 135 may be used as an upper select gate, and the lowermost gate conductive film 131 may be used as a lower select gate. The gate conductive films 132 to 134 between the top gate conductive film 135 and the bottom gate conductive film 131 can be used as control gates. Although three control gates are shown in the figure, further control gates may be included.

상기 돌출 영역(108)은 주변회로(160)가 제공되는 주변회로 영역일 수 있다. 상기 주변회로(160)는 주변회로 게이트 절연막(164) 및 주변회로 게이트(166)를 포함할 수 있다. 상기 주변회로 게이트(166)는 상기 돌출 영역(108) 상에 배치되고, 상기 주변회로 게이트(166)와 상기 반도체 기판 사이에 상기 주변회로 게이트 절연막(164)이 개재될 수 있다. The protruding region 108 may be a peripheral circuit region in which the peripheral circuit 160 is provided. The peripheral circuit 160 may include a peripheral circuit gate insulating film 164 and a peripheral circuit gate 166. The peripheral circuit gate 166 is disposed on the protruding region 108 and the peripheral circuit gate insulating film 164 may be interposed between the peripheral circuit gate 166 and the semiconductor substrate.

상기 게이트 도전막들(130)의 측벽부의 상부면과 연결된 플러그들(181~186) 및 상기 주변회로(160)와 연결된 플러그들(187~189)이 배치될 수 있다. 상기 플러그들(181~189)은 층간 절연막(170) 상에 형성된 도전패턴들(191~199)과 연결될 수 있다. Plugs 181 to 186 connected to the upper surface of the sidewall of the gate conductive layers 130 and plugs 187 to 189 connected to the peripheral circuit 160 may be disposed. The plugs 181 to 189 may be connected to the conductive patterns 191 to 199 formed on the interlayer insulating layer 170.

도 2 는 본 발명의 일 실시 예의 변형 예에 따른 반도체 장치를 설명하기 위한 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a modification of the embodiment of the present invention.

도 2 를 참조하면, 상기 반도체 기판은 상기 기저 기판(100) 및 상기 기저 기판(100) 상의 절연막(102)을 포함할 수 있다. 상기 절연막(102)은 상기 돌출 영역(108)을 제공할 수 있다. 상기 주변회로(161)는 상기 절연막(102) 상의 반도체 막(162) 상에 제공될 수 있다.Referring to FIG. 2, the semiconductor substrate may include the base substrate 100 and the insulating film 102 on the base substrate 100. The insulating layer 102 may provide the protruding region 108. The peripheral circuit 161 may be provided on the semiconductor film 162 on the insulating film 102.

도 3 은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반도체 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 3 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

도 3 을 참조하면, 기저 기판(200)은 바닥면과 측면을 포함하는 리세스 영역(206) 및 돌출 영역(208)을 포함할 수 있다. 상기 기저 기판(200)은 반도체 기판일 수 있다. 상기 리세스 영역(206) 및 돌출 영역(208)은 일체(one body)의 상기 반도체 기판일 수 있다. 상기 리세스 영역(206)은 셀들이 제공되는 셀영역일 수 있다. 상기 셀들은 상기 바닥면 상의 평탄부와 상기 평탄부로부터 상기 측면으로 연장된 측벽부를 포함하고 게이트간 절연 패턴(220)에 의해 서로 이격되어 적층된 복수개의 게이트 도전막들(250)을 포함할 수 있다. 상기 기저 기판(200)의 바닥면과 접촉하도록 배치되되, 상기 복수개의 게이트 도전막들(250)을 관통하는 활성 기둥(232)이 배치될 수 있다. 상기 활성기둥(232)들 사이에는 절연성 물질(234)이 배치될 수 있고, 상기 최상부층의 게이트 간 절연 패턴(226)에 위치한 상기 활성 기둥(232)의 상부 영역에는 드레인 영역이 배치될 수 있다. 상기 게이트 도전막들(250)과 상기 활성기둥(232) 사이 및 상기 게이트 도전막들(250)과 게이트 간 절연 패턴(220) 사이에 게이트 절연막(240)이 개재될 수 있다. 상기 복수개의 활성기둥(232)들 사이에 갭필 절연막(244)이 배치되되, 상기 최하층의 게이트 도전막(251) 상에 배치될 수 있다. 상기 리세스 영역(206)에 형성된 셀영역의 기저 기판(200)에 공통 소스 라인이 배치될 수 있다. Referring to FIG. 3, the base substrate 200 may include a recessed region 206 and a protruding region 208, including a bottom surface and a side surface. The base substrate 200 may be a semiconductor substrate. The recessed region 206 and the protruding region 208 may be the semiconductor substrate of one body. The recess region 206 may be a cell region in which cells are provided. The cells may include a plurality of gate conductive layers 250 that include a flat portion on the bottom surface and sidewall portions extending from the flat portion to the side surface and are stacked and isolated from each other by an inter- have. Active pillars 232 disposed to contact the bottom surface of the base substrate 200 and penetrating the plurality of gate conductive films 250 may be disposed. An insulating material 234 may be disposed between the active pillars 232 and a drain region may be disposed in an upper region of the active pillars 232 located in the inter-gate insulating pattern 226 of the uppermost layer . A gate insulating layer 240 may be interposed between the gate conductive layers 250 and the active pillars 232 and between the gate conductive layers 250 and the gate insulating pattern 220. A gap fill insulating film 244 is disposed between the plurality of active columns 232 and may be disposed on the gate conductive film 251 of the lowermost layer. A common source line may be disposed on the base substrate 200 of the cell region formed in the recess region 206.

상기 최상부 게이트 도전막(226)은 상부 선택 게이트로 사용될 수 있고, 상기 최하부 게이트 도전막(221)은 하부 선택 게이트로 사용될 수 있다. 상기 최상부 게이트 도전막(226)과 상기 최하부 게이트 도전막(221) 사이의 게이트 도전막들(222~225)은 제어 게이트로 사용될 수 있다. 도면에는 4개의 제어 게이트가 도시되어 있으나, 그 이상의 제어 게이트가 포함될 수 있다.The top gate conductive film 226 may be used as an upper select gate, and the lowermost gate conductive film 221 may be used as a lower select gate. The gate conductive films 222 to 225 between the top gate conductive film 226 and the bottom gate conductive film 221 can be used as control gates. Although four control gates are shown in the figure, further control gates may be included.

상기 돌출 영역(208)은 주변회로(260)가 제공되는 주변회로(260) 영역일 수 있다. 상기 주변회로(260)는 주변회로 게이트 절연막(264) 및 주변회로 게이트(266)를 포함할 수 있다. 상기 주변회로 게이트(266)는 상기 돌출 영역(208) 상에 배치되고, 상기 주변회로 게이트(266)와 상기 반도체 기판 사이에 상기 주변회로 게이트 절연막(264)이 개재될 수 있다.The protruding region 208 may be a peripheral circuit 260 region in which the peripheral circuit 260 is provided. The peripheral circuit 260 may include a peripheral circuit gate insulating film 264 and a peripheral circuit gate 266. The peripheral circuit gate 266 may be disposed on the protruding region 208 and the peripheral circuit gate insulating film 264 may be interposed between the peripheral circuit gate 266 and the semiconductor substrate.

상기 반도체 장치에 상기 게이트 도전막들(250)의 측벽부의 상부면과 연결된 플러그들(280~286) 및 상기 주변회로(260)와 연결된 플러그들(287~289)이 더 포함될 수 있다. 상기 플러그들(280~289)은 층간 절연막(268) 상에 형성된 도전패턴들(290~299)과 연결될 수 있다. The semiconductor device may further include plugs 280 to 286 connected to upper surfaces of the side walls of the gate conductive layers 250 and plugs 287 to 289 connected to the peripheral circuits 260. The plugs 280 to 289 may be connected to the conductive patterns 290 to 299 formed on the interlayer insulating film 268.

도 4 는 본 발명의 다른 실시 예의 변형 예에 따른 반도체 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 4 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a modification of another embodiment of the present invention.

도 4 를 참조하면, 상기 반도체 기판은 상기 기저 기판(200) 및 상기 기저 기판(200) 상의 절연막(202)을 포함할 수 있다. 상기 절연막(202)은 상기 돌출 영역(208)을 제공할 수 있다. 상기 주변회로(261)는 상기 절연막(202) 상의 반도체 막(262) 상에 제공될 수 있다.Referring to FIG. 4, the semiconductor substrate may include the base substrate 200 and the insulating layer 202 on the base substrate 200. The insulating layer 202 may provide the protruding region 208. The peripheral circuit 261 may be provided on the semiconductor film 262 on the insulating film 202.

도 5a 내지 도 5h 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장치의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.5A to 5H are cross-sectional views illustrating a method of forming a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 5a 를 참조하면, 상기 기저 기판(100)을 식각하여 리세스 영역(106)이 형성될 수 있다. 바닥면과 측면을 포함하는 리세스 영역(106) 및 돌출영역(108)을 형성할 수 있다. 상기 기저 기판(100)의 식각 공정은 이방석 식각의 방법으로 수행될 수 있다. 상기 기저 기판(100)은 반도체 기판일 수 있다. 상기 리세스 영역(106)의 바닥면과 상기 돌출 영역(108)의 상부면과의 차이는 0.5um 이상 일 수 있다. 상기 리세스 영역(106)은 셀들이 형성되는 셀 영역, 상기 돌출 영역(108)은 주변회로(160)가 형성되는 주변회로 영역(160)일 수 있다.Referring to FIG. 5A, the recessed region 106 may be formed by etching the base substrate 100. A recessed region 106 and a protruded region 108 including a bottom surface and a side surface can be formed. The etching process of the base substrate 100 may be performed by a method of bipolar etching. The base substrate 100 may be a semiconductor substrate. The difference between the bottom surface of the recessed region 106 and the top surface of the protruded region 108 may be 0.5 um or more. The recess region 106 may be a cell region in which cells are formed and the protrusion region 108 may be a peripheral circuit region 160 in which the peripheral circuit 160 is formed.

상기 기저 기판(100)은 단결정 구조의 반도체(예를 들어, P형 실리콘 웨이퍼)일 수 있다. 상기 기저 기판(100)은 다른 도전형의 불순물 영역들에 의해 전기적으로 분리된 영역을 구비할 수 있다. The base substrate 100 may be a semiconductor having a single crystal structure (for example, a P-type silicon wafer). The base substrate 100 may have a region electrically separated by impurity regions of different conductivity types.

도 5b 를 참조하면, 상기 리세스 영역(106) 상에 게이트 간 절연막들(111~116) 및 도전막들(121~125)을 교대로 적층할 수 있다. 상기 게이트 간 절연막들(111~116) 및 도전막들(121~125)은 상기 돌출 영역(108) 상에도 형성될 수 있다. 상기 도전막들(121~125)은 화학 기상 증착(CVD), 물리 기상 증착(PVD) 또는 원자층 화학 증착(ALD) 중에서 어느 하나의 방법에 의해 형성된 도핑된 다결정 실리콘을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5B, the inter-gate insulating films 111 to 116 and the conductive films 121 to 125 may be alternately stacked on the recessed region 106. The inter-gate insulating films 111 to 116 and the conductive films 121 to 125 may also be formed on the protruding region 108. The conductive films 121 to 125 may include doped polycrystalline silicon formed by any one of chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), and atomic layer deposition (ALD).

상기 게이트 간 절연막들(111~116)은 화학 기상 증착법(CVD), 물리 기상 증착법(PVD) 또는 원자층 화학 증착법(ALD)중 어느 하나의 방법에 의해 형성된 실리콘 산화막을 포함할 수 있다.The inter-gate insulating films 111 to 116 may include a silicon oxide film formed by any one of chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), and atomic layer chemical vapor deposition (ALD).

도 5c 를 참조하면, 상기 돌출 영역(108) 상에 교대로 적층된 게이트 간 절 연막들(111~116) 및 도전막들(121~125)을 화학적 기계적 연마(CMP) 또는 에치백 공정을 수행하여 제거할 수 있다. 상기 게이트 간 절연막들(111~116) 및 상기 도전막들(121~125)의 측벽부의 상부면은 상기 돌출영역(108)의 상부면과 동일한 높이를 갖도록 형성될 수 있다. 이로써, 게이트 간 절연 패턴(141~146:140)이 형성될 수 있고, 게이트 도전막들(131~135:130)이 형성될 수 있다. 상기 게이트 도전막들(130)은 상기 게이트 간 절연 패턴(140)에 의해 서로 이격되어 적층되되, 상기 리세스 영역(106)의 상기 바닥면 상의 평탄부와 상기 평탄부로부터 상기 측면으로 연장되는 측벽부를 포함할 수 있다. 상기 게이트 도전막들(130)의 측벽부의 상부면은 상기 돌출 영역(108)의 상부면과 동일한 높이를 갖도록 형성될 수 있다. 5C, a chemical mechanical polishing (CMP) process or an etch back process is performed on the gate interlayer insulating films 111 to 116 and the conductive films 121 to 125, which are alternately stacked on the protruding region 108 Can be removed. The upper surfaces of the sidewall portions of the inter-gate insulating films 111 to 116 and the conductive films 121 to 125 may have the same height as the upper surface of the protruding region 108. Thus, inter-gate insulating patterns 141 to 146: 140 can be formed and gate conductive films 131 to 135: 130 can be formed. The gate conductive layers 130 are stacked and isolated from each other by the inter-gate insulating pattern 140, and are formed on the bottom surface of the recess region 106 and side walls Section. The upper surface of the sidewall portion of the gate conductive layers 130 may be formed to have the same height as the upper surface of the protruding region 108.

도 5d 를 참조하면, 상기 게이트 도전막들(130) 및 상기 게이트 간 절연패턴(140)을 패터닝하여 상기 리세스 영역(106)의 바닥면을 노출시키는 제1 개구부(150)를 형성할 수 있다. 상기 제1 개구부(150)의 측벽이 경사지게 형성되는 경우, 채널의 폭이 달라질 수 있다. 이를 최소화하기 위해, 상기 제1 개구부(150) 형성을 위한 패터닝은 이방성 식각 기술을 사용하여 실시될 수 있다. 이로써, 상기 제1 개구부(150)는 수직한 측벽을 가질 수 있다.5D, a first opening 150 may be formed by patterning the gate conductive layers 130 and the inter-gate insulating pattern 140 to expose a bottom surface of the recess region 106 . When the side wall of the first opening 150 is formed to be inclined, the width of the channel may be varied. In order to minimize this, the patterning for forming the first opening 150 may be performed using an anisotropic etching technique. Thus, the first opening 150 may have vertical side walls.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 개구부(150)는 도 5c 의 공정 전에 실시하여, 상기 도전막들(121~126) 및 게이트 간 절연막들(111~116)을 패터닝하여 형성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first opening 150 may be formed by patterning the conductive films 121 to 126 and the inter-gate insulating films 111 to 116, have.

도 5e 를 참조하면, 상기 제1 개구부(150)가 형성된 결과물 상에 게이트 절연막(152)을 콘포말하게 형성할 수 있다. 상기 게이트 절연막(152)은 화학 기상 증착법(CVD), 물리 기상 증착법(PVD) 또는 원자층 화학 증착법(ALD)중 어느 하나의 방법에 의해 형성된 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산질화막 중의 하나를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5E, a gate insulating layer 152 may be formed on the resultant structure in which the first opening 150 is formed. The gate insulating layer 152 may include one of a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, and a silicon oxynitride layer formed by any one of chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), and atomic layer deposition .

상기 게이트 절연막(152)은 정보저장을 위한 박막을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 게이트 절연막(152)은 차례로 적층된 블로킹 절연막, 전하 저장막 및 터널 절연막을 포함할 수 있다. 상기 전하 저장막은 전하트랩 사이트를 갖는 실리콘 질화막 또는 실리콘 산질화막을 포함할 수 있다. 상기 터널 절연막은 열산화막 또는 화학 기상 증착법(CVD)에 의한 실리콘 산화막을 포함할 수 있고, 상기 블로킹 절연막은 상기 터널 절연막보다 높은 유전상수를 갖는 물질들 중의 적어도 한가지를 포함할 수 있다. The gate insulating layer 152 may include a thin film for information storage. For example, the gate insulating film 152 may include a blocking insulating film, a charge storage film, and a tunnel insulating film sequentially stacked. The charge storage film may comprise a silicon nitride film having a charge trap site or a silicon oxynitride film. The tunnel insulating layer may include a thermal oxide layer or a silicon oxide layer formed by chemical vapor deposition (CVD), and the blocking insulating layer may include at least one of materials having a dielectric constant higher than that of the tunnel insulating layer.

상기 제1 개구부(150)내에 식각 마스크로서 스페이서(154)가 형성될 수 있다. 상기 스페이서(154)를 상기 제1 개구부(150) 내에서 상기 게이트 절연막(152)의 내측벽을 덮도록 형성되어, 상기 게이트 절연막(152)을 식각하는 후속 패터닝 공정에서 상기 게이트 절연막(152)에 대한 식각손상을 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 스페이서(154)는 상기 게이트 절연막(152)에 대한 식각 손상을 최소화하면서 제거될 수 있는 물질들 중의 한가지 일 수 있다. 예를 들여, 상기 스페이서(154)에 접촉하는 상기 게이트 절연막(152)이 실리콘 산화막일 경우, 상기 스페이서(154)는 실리콘 질화막으로 형성될 수 있다. A spacer 154 may be formed in the first opening 150 as an etching mask. The spacer 154 is formed to cover the inner wall of the gate insulating film 152 in the first opening 150 and is formed on the gate insulating film 152 in a subsequent patterning step of etching the gate insulating film 152. [ Can reduce the etch damage. For example, the spacer 154 may be one of materials that can be removed while minimizing etching damage to the gate insulating film 152. For example, when the gate insulating layer 152 contacting the spacer 154 is a silicon oxide layer, the spacer 154 may be formed of a silicon nitride layer.

도 5f 를 참조하면, 상기 스페이서(154)을 식각 마스크로 사용하여 상기 노출된 게이트 절연막(152)을 식각할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 개구부(150)의 바닥에서 상기 리세스 영역(106)의 기저 기판(100)의 상부면을 노출시키는 게이트 절연막 패턴(153)이 형성될 수 있다. 상기 게이트 절연막 패턴(153)의 형성 후, 상기 스페이서(154)가 제거될 수 있다. Referring to FIG. 5F, the exposed gate insulating layer 152 may be etched using the spacer 154 as an etch mask. A gate insulating layer pattern 153 may be formed at the bottom of the first opening 150 to expose the top surface of the bottom substrate 100 of the recess region 106. After the formation of the gate insulating film pattern 153, the spacers 154 can be removed.

이어서, 상기 리세스 영역(106)의 바닥면과 직접 접촉하면서, 상기 제1 개구부(150) 내에 배치되는 활성 기둥(156)이 형성될 수 있다. 상기 활성 기둥(156)은 상기 기저 기판(100)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 상기 활성 기둥(156) 및 기저 기판(100)은 결정의 결함 없이 연속적으로 이어지는 단결정 구조의 실리콘을 포함할 수 있다. 이를 위해, 상기 활성 기둥(156)은 에피택시얼 기술들 중의 한가지를 사용하여 상기 노출된 기저 기판(100)으로부터 성장될 수 있다. Active pillars 156 disposed in the first opening 150 may then be formed in direct contact with the bottom surface of the recessed region 106. The active pillars 156 may be formed of the same material as the base substrate 100. The active pillars 156 and the base substrate 100 may comprise silicon of a single crystal structure successively without crystal defects. To this end, the active pillars 156 may be grown from the exposed base substrate 100 using one of the epitaxial techniques.

도 5g 를 참조하면, 상기 돌출 영역(108) 상에 주변회로(160)가 형성될 수 있다. 먼저, 상기 돌출 영역(108) 상에 주변회로 게이트 절연막(164)이 형성될 수 있다. 상기 주변회로 게이트 절연막(164)은 열산화 공정을 통해 형성된 40~300 옹스트롱의 두께의 실리콘 산화막을 포함할 수 있다. 상기 주변회로 게이트 절연막(164) 상에 주변회로 게이트(166)가 형성될 수 있다. 예들 들어, 상기 주변회로 게이트(166)는 다결정 실리콘으로 형성될 수 있다. 한편, 다결정 실리콘은 금속성 물질에 비해 상대적으로 높은 비저항을 갖기 때문에, 상기 주변회로 게이트(166)의 저항을 줄이기 위해 상기 주변회로 게이트(166) 상에 주변회로 보조게이트(미도시)가 형성될 수 있다. 상기 주변회로 보조게이트(미도시)는 실리사이드 막들 및 금속막들 중에서 어느 하나를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5G, a peripheral circuit 160 may be formed on the protruding region 108. First, a peripheral circuit gate insulating film 164 may be formed on the protruding region 108. The peripheral circuit gate insulating film 164 may include a silicon oxide film having a thickness of 40 to 300 Angstroms formed through a thermal oxidation process. A peripheral circuit gate 166 may be formed on the peripheral circuit gate insulating film 164. For example, the peripheral circuit gates 166 may be formed of polycrystalline silicon. On the other hand, a peripheral circuit assist gate (not shown) may be formed on the peripheral circuit gate 166 to reduce the resistance of the peripheral circuit gate 166 because the polysilicon has a relatively high resistivity relative to the metallic material have. The peripheral circuit assist gate (not shown) may include any one of silicide films and metal films.

상기 주변회로 게이트(166) 양측에 소오스 영역 및 드레인 영역이 형성될 수 있다. 상기 소오스 영역 및 드레인 영역은 도펀트들에 의해 도핑된 영역일 수 있다. 이와는 달리, 상기 소오스 영역 및 드레인 영역은 상기 주변회로 게이트(166)에 인가되는 전압으로 인하여 상기 주변회로 게이트(166)에서 발생되는 가장자리 전계(fringe field)에 의해 생성될 수 있다. A source region and a drain region may be formed on both sides of the peripheral circuit gate 166. The source and drain regions may be doped regions by dopants. Alternatively, the source and drain regions may be generated by a fringe field generated at the peripheral circuit gate 166 due to the voltage applied to the peripheral circuit gate 166.

이로써, 주변회로 게이트 절연막(164) 및 주변회로 게이트(166)를 포함하는 주변회로(160)가 형성될 수 있다. Thereby, the peripheral circuit 160 including the peripheral circuit gate insulating film 164 and the peripheral circuit gate 166 can be formed.

상기 최상부 게이트 도전막(135)를 패터닝하여 상부 선택 게이트 라인이 형성될 수 있다. 상기 상부 선택 게이트 라인 각각은 상기 활성 기둥(156)을 일차원적으로 연결하도록 형성될 수 있다.An upper select gate line may be formed by patterning the uppermost gate conductive film 135. Each of the upper select gate lines may be formed to connect the active pillars 156 one-dimensionally.

도 5h 를 참조하면, 상기 기저 기판(100) 상에 층간 절연막(170)을 형성할 수 있다. 상기 층간 절연막(170)은 주변회로(160) 영역 상에도 형성될 수 있다. 상기 층간 절연막(170)을 패터닝하여 상기 게이트 도전막들(130)의 측벽부, 활성 기둥들(156) 및 주변회로(160)를 노출시키는 제2 개구부들(171~179)이 형성될 수 있다. 상기 활성 기둥(156)과 연결된 제2 개구부(171)를 통해 드레인 영역(D)이 형성될 수 있다. 상기 제2 개구부들(171~179)은 고단차를 갖지 않을 수 있다. Referring to FIG. 5H, an interlayer insulating layer 170 may be formed on the substrate 100. The interlayer insulating layer 170 may also be formed on the peripheral circuit region 160. The second openings 171 to 179 may be formed by patterning the interlayer insulating layer 170 to expose the sidewall portions of the gate conductive layers 130, the active columns 156, and the peripheral circuits 160 . A drain region D may be formed through a second opening 171 connected to the active pillar 156. The second openings 171 to 179 may not have a high end difference.

다음으로, 도 1 을 재차 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장치의 형성방법 이어서 설명한다.Next, referring to FIG. 1 again, a method of forming a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1 을 참조하면, 상기 층간 절연막(170) 상에 플러그 도전막을 형성할 수 있다. 상기 플러그 도전막은 제2 개구부들(171~179)을 매립할 수 있다. 상기 플러그 도전막은 상기 게이트 도전막들(130) 보다 전도성이 높은 물질을 포함할 수 있 다. 예를 들어, 상기 플러그 도전막은 화학 기상 증착(CVD), 물리 기상 증착(PVD) 또는 원자층 화학 증착(ALD 중에서 어느 하나의 방법에 의해 형성된 텅스텐을 포함할 수 있다. 상기 플러그 도전막의 형성후, 상기 층간 절연막(170)을 식각 정지막으로 평탄화 공정을 수행할 수 있다. 이로써, 플러그들(181~189)이 형성될 수 있다. 이어서, 상기 층간 절연막(170) 상에 배선 도전막을 형성할 수 있다. 상기 배선 도전막은 화학 기상 증착(CVD), 물리 기상 증착(PVD) 또는 원자층 화학 증착(ALD 중에서 어느 하나의 방법에 의해 형성된 알루미늄을 포함할 수 있다. 상기 배선 도전막을 패터닝하여, 상기 플러그들(181~189)과 접촉하는 도전패턴들(191~199)이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 1, a plug conductive layer may be formed on the interlayer insulating layer 170. The plug conductive film may fill the second openings 171 to 179. The plug conductive film may include a material having a higher conductivity than the gate conductive films 130. For example, the plug conductive layer may comprise tungsten formed by any one of chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), and atomic layer deposition (ALD). After formation of the plug conductive layer, A planarization process can be performed using the etch stopper film of the interlayer insulation film 170. This can form plugs 181 to 189. Subsequently, a wiring conductive film can be formed on the interlayer insulation film 170 The wiring conductive film may include aluminum formed by any one of chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), and atomic layer chemical vapor deposition (ALD). By patterning the wiring conductive film, Conductive patterns 191 to 199 that are in contact with the conductive patterns 181 to 189 may be formed.

본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장치의 형성 방법에 의하면, 상기 게이트 도전막들(130) 및/또는 상기 주변회로(160)와 상기 도전 패턴들(191~199)과의 연결을 위해 상기 제2 개구부들(171~179)을 형성할 수 있다. 상기 게이트 도전막들(130)은 측벽부를 포함하고 있고, 상기 주변회로(160)이 돌출영역(108) 상에 형성되어, 상기 제2 개구부들(171~179)은 고단차를 갖지 않을 수 있다. 이로 인해, 개구부의 위치나 개구부의 깊이가 설계된 바에 따라 용이하게 형성될 수 있고, 상기 개구부가 안정적으로 매립될 수 있다. 이로써, 개구부를 채우는 플러그의 신뢰성이 향상되어 품질이 우수한 반도체 장치의 형성 방법이 제공될 수 있다.According to the method of forming a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, the gate conductive layers 130 and / or the peripheral circuits 160 and the conductive patterns 191 - Two openings 171 to 179 can be formed. The gate conductive layers 130 include sidewall portions and the peripheral circuits 160 are formed on the protruding regions 108 so that the second openings 171 to 179 may not have a high end difference . As a result, the position of the opening and the depth of the opening can be easily formed as designed, and the opening can be stably embedded. Thereby, the reliability of the plug filling the opening can be improved, and a method of forming a semiconductor device with excellent quality can be provided.

도 6a 내지 도 6b 는 본 발명의 일 실시 예의 변형 예에 따른 반도체 장치의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.6A to 6B are cross-sectional views illustrating a method of forming a semiconductor device according to a modification of the embodiment of the present invention.

도 6a 를 참조하면, 상기 반도체 기판은 상기 기저 기판(100) 및 상기 절연 막(102)을 포함할 수 있다. 상기 리세스 영역(106)을 형성하는 것은 상기 리세스 영역(106)의 상기 절연막(102)을 식각하여 상기 돌출 영역(108)의 상기 절연막(102)은 남기는 것을 포함할 수 있다. 상기 절연막(102)은 화학 기상 증착법(CVD), 물리 기상 증착법(PVD) 및 원자층 화학 증착법(ALD)중 어느 하나의 방법에 의해 형성된 실리콘 산화막을 포함할 수 있다. 상기 절연막(102)을 식각하는 것은 이방성 식각의 방법으로 수행할 수 있다.Referring to FIG. 6A, the semiconductor substrate may include the base substrate 100 and the insulating film 102. The formation of the recessed region 106 may include etching the insulating film 102 of the recessed region 106 to leave the insulating film 102 of the protruded region 108. The insulating layer 102 may include a silicon oxide layer formed by any one of chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), and atomic layer chemical vapor deposition (ALD). The insulating layer 102 may be etched by an anisotropic etching method.

또한, 전술한 실시 예에 따라, 상기 리세스 영역(106)의 상기 바닥면 상의 평탄부와 상기 평탄부로부터 상기 측면으로 연장되는 측벽부를 포함하고, 게이트 간 절연 패턴(140)에 의해 서로 이격된 게이트 도전막들(130)이 적층될 수 있다. 상기 게이트 간 절연 패턴(140) 및 게이트 도전막들(130)을 관통하는 활성기둥(156)이 형성될 수 있고, 게이트 절연 패턴(153)이 형성될 수 있다. In addition, according to the above-described embodiment, the semiconductor device includes a flat portion on the bottom surface of the recess region 106 and a side wall portion extending from the flat portion to the side surface, The gate conductive films 130 may be stacked. The active pillars 156 passing through the inter-gate insulating pattern 140 and the gate conductive layers 130 may be formed and the gate insulating pattern 153 may be formed.

도 6b 를 참조하면, 상기 돌출 영역(108) 상에 주변회로(161)가 형성될 수 있다. 상기 주변회로(161)는 주변회로 게이트 절연막(164) 및 주변회로 게이트(166)을 포함할 수 있다. 상기 주변회로(161)는 반도체막(162) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 반도체 막(162)은 상기 반도체 막(162)을 상기 돌출 영역(108) 상의 절연막(102) 상에 본딩하는 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 이어서, 전술한 실시 예에 따라, 제2 개구부들(171~179), 드레인 영역(D), 플러그들(181~189) 및 도전패턴들(191~199)이 형성될 수 있다. 따라서, 고단차를 갖는 개구부의 형성이 불필요하며, 이에 따라 플러그의 신뢰성이 개선되어 품질이 우수한 반도체 장치의 형성 방법이 제공될 수 있다.Referring to FIG. 6B, a peripheral circuit 161 may be formed on the protruding region 108. FIG. The peripheral circuit 161 may include a peripheral circuit gate insulating film 164 and a peripheral circuit gate 166. The peripheral circuit 161 may be formed on the semiconductor film 162. For example, the semiconductor film 162 may be formed using a process of bonding the semiconductor film 162 on the insulating film 102 on the protruding region 108. Next, the second openings 171 to 179, the drain region D, the plugs 181 to 189, and the conductive patterns 191 to 199 may be formed according to the above-described embodiment. Therefore, it is unnecessary to form openings having a high-stage difference, thereby improving the reliability of the plug, thereby providing a method of forming a semiconductor device with excellent quality.

도 7a 내지 도 7g 는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반도체 장치의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.7A to 7G are cross-sectional views illustrating a method of forming a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

도 7a 를 참조하면, 상기 기저 기판(200)을 식각하여 리세스 영역(206)이 형성될 수 있다. 바닥면과 측면을 포함하는 리세스 영역(206) 및 돌출영역(208)을 형성할 수 있다. 상기 기저 기판(200)의 식각 공정은 이방석 식각의 방법으로 수행될 수 있다. 상기 기저 기판(200)은 반도체 기판일 수 있다. 상기 리세스 영역(216)의 바닥면과 상기 돌출 영역(218)의 상부면과의 차이는 0.5um 이상 일 수 있다. 상기 리세스 영역(206)은 셀들이 형성되는 셀영역일 수 있고, 상기 돌출 영역(208)은 주변회로가 제공되는 주변회로 영역일 수 있다.Referring to FIG. 7A, a recess region 206 may be formed by etching the base substrate 200. A recessed region 206 and a protruded region 208 including a bottom surface and a side surface can be formed. The etching process of the base substrate 200 may be performed by a method of bipolar etching. The base substrate 200 may be a semiconductor substrate. The difference between the bottom surface of the recessed area 216 and the top surface of the protruded area 218 may be 0.5 um or more. The recessed region 206 may be a cell region in which cells are formed, and the protruding region 208 may be a peripheral circuit region in which peripheral circuits are provided.

상기 기저 기판(200)은 단결정 구조의 반도체(예를 들어, P형 실리콘 웨이퍼)일 수 있다. 상기 기저 기판(200)은 다른 도전형의 불순물 영역들에 의해 전기적으로 분리된 영역을 구비할 수 있다. The base substrate 200 may be a semiconductor of a single crystal structure (for example, a P-type silicon wafer). The base substrate 200 may have a region electrically separated by impurity regions of different conductivity types.

상기 기저 기판(200) 상에 희생막들(SC1~SC6) 및 게이트 간 절연막들(211~216)이 교대로 형성될 수 있다. 상기 희생막들(SC1~SC6) 및 게이트 간 절연막들(211~216)은 상기 리세스 영역(206)의 상기 바닥면 상의 평탄부와 상기 평탄부로부터 상기 측면으로 연장되는 측벽부를 포함하되, 서로 이격되면서 적층될 수 있다. 상기 게이트 간 절연막들(211~216)은 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막 중의 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 희생막들(SC1~SC6)은 상기 게이트 간 절연막들(211~216)의 식각을 최소화하면서 선택적으로 식각될 수 있는 물질들로 형성될 수 있다. The sacrificial films SC1 to SC6 and the inter-gate insulating films 211 to 216 may be alternately formed on the base substrate 200. [ The sacrificial films SC1 to SC6 and the inter-gate insulating films 211 to 216 include a flat portion on the bottom surface of the recess region 206 and a side wall portion extending from the flat portion to the side surface, Can be stacked while being spaced apart. The inter-gate insulating films 211 to 216 may include at least one of a silicon oxide film and a silicon nitride film. The sacrificial layers SC1 to SC6 may be formed of materials that can be selectively etched while minimizing the etching of the inter-gate insulating films 211 to 216. [

도 7b 를 참조하면, 상기 게이트 간 절연막들(211~216) 및 희생막들(SC1~SC6)이 상기 돌출 영역(208)의 상부면과 동일한 높이를 갖도록 상기 게이트 간 절연막들(211~216) 및 희생막들(SC1~SC6)이 화학적 기계적 연마(CMP) 또는 에치백 공정을 이용하여 제거될 수 있다. 이로 인해, 게이트 간 절연 패턴(221~226:220)이 형성할 수 있다. 7B, the inter-gate insulating films 211 to 216 are formed so that the inter-gate insulating films 211 to 216 and the sacrificial films SC1 to SC6 have the same height as the upper surface of the protruding region 208, And sacrificial films SC1 to SC6 may be removed using a chemical mechanical polishing (CMP) or etch back process. Thus, inter-gate insulating patterns 221 to 226 (220) can be formed.

상기 게이트 간 절연 패턴(220) 및 희생막들(SC1~SC6)을 패터닝하여 상기 기저 기판(200)의 상부면을 노출시키는 제1 개구부(230)가 형성될 수 있다. 상게 제1 개구부(230)의 측벽이 경사지게 형성되는 경우, 채널의 폭이 달리질 수 있다. 이를 최소화하기 위해, 상기 제1 개구부(230) 형성을 위한 패터닝은 이방성 식각 기술을 사용하여 실시될 수 있다. 이로써, 상기 제1 개구부(230)는 수직한 측벽을 가질 수 있다. The first opening 230 may be formed by patterning the inter-gate insulation pattern 220 and the sacrificial layers SC1 to SC6 to expose the upper surface of the base substrate 200. [ When the sidewalls of the first opening 230 are formed to be inclined, the width of the channel can be varied. In order to minimize this, the patterning for forming the first openings 230 may be performed using an anisotropic etching technique. Thus, the first opening 230 may have a vertical side wall.

도 7c 를 참조하면, 상기 제1 개구부(230)의 내측벽을 덮는 활성기둥(232)이 형성될 수 있다. 상기 활성기둥(232)은 화학 기상 증착법(CVD) 또는 원자층 화학 증착법(ALD)중 어느 하나를 사용하여 상기 제1 개구부(230)의 내측벽을 콘포말하게 덮도록 형성될 수 있다. 상기 활성기둥(232)은 그것이 접촉하는 상기 기저 기판(200)과 동일한 도전형을 갖도록 형성될 수 있고, 이로 인해 상기 활성기둥(232)과 상기 기저 기판(200)은 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 활성기둥(232)은 기저 기판(200)과 결정의 결함 없이 연속적으로 이어지는 단결정 구조의 실리콘을 포함할 수 있다. 이를 위해, 상기 활성기둥(232)은 에피택시얼 기술들 중의 한 가지를 사용하여 상기 노출된 기저 기판(200)으로부터 성장될 수 있다. 제1 개구부(230) 나머지 공간은 절연성 물질(234)(예를 들어, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 공기)로 채워질 수 있다. Referring to FIG. 7C, active pillars 232 may be formed to cover the inner walls of the first openings 230. The active pillars 232 may be formed to conformally cover the inner walls of the first openings 230 using either chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer chemical vapor deposition (ALD). The active pillars 232 may be formed to have the same conductivity type as that of the base substrate 200 to which the active pillars 232 are connected so that the active pillars 232 and the base substrate 200 can be electrically connected. For example, the active pillars 232 may comprise silicon of a single crystal structure that continues to the base substrate 200 without crystal defects. To this end, the active pillars 232 may be grown from the exposed base substrate 200 using one of the epitaxial techniques. The remaining space of the first opening 230 may be filled with an insulating material 234 (e.g., a silicon oxide film, a silicon nitride film, or air).

상기 게이트 간 절연 패턴(220) 및 희생막들(SC1~SC6)을 다시 패터닝하여, 상기 기저 기판(200)의 상부면을 노출시키는 예비 게이트 분리 영역(236)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 예비 게이트 분리 영역(236)은 인접하는 상기 활성기둥(232)들 사이에 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 게이트 간 절연 패턴(220) 및 희생막들(SC1~SC6)의 측벽들이 상기 예비 게이트 분리 영역(236)에 의해 노출될 수 있다. 상기 예비 게이트 분리 영역(236)의 형성과정은 상기 제1 개구부(230)의 형성과정과 동일할 수 있다. The gate interlayer insulating pattern 220 and the sacrificial layers SC1 to SC6 may be patterned again to form a preliminary gate isolation region 236 exposing the top surface of the base substrate 200. [ For example, the preliminary gate isolation region 236 may be formed between the adjacent active pillars 232. Accordingly, the sidewalls of the inter-gate insulation pattern 220 and the sacrificial films SC1 to SC6 may be exposed by the preliminary gate isolation region 236. [ The formation process of the preliminary gate isolation region 236 may be the same as the process of forming the first opening 230.

상기 예비 게이트 분리 영역(236)에 의해 노출된 상기 희생막들(SC1~SC6)를 제거할 수 있다. 이에 따라, 상기 게이트 간 절연 패턴(220)들 사이에는 상기 활성기둥(232)의 측벽을 노출시키는 게이트 영역들(238)이 형성될 수 있다. 상기 희생막들(SC1~SC6)을 제거하는 단계는 상기 게이트 간 절연 패턴(220), 상기 기저 기판(200), 상기 활성기둥(232) 및 상기 절연성 물질(234)에 비해 식각 선택비를 갖는 식각 레서피를 사용하여 실시될 수 있다. 또한, 상기 희생막들(SC1~SC6)를 제거하는 단계는 건식 또는 습식의 방법일 수 있고, 등방성 식각의 방법을 사용할 수 있다.The sacrificial layers SC1 to SC6 exposed by the preliminary gate isolation region 236 can be removed. Gate regions 238 may be formed between the inter-gate insulating patterns 220 to expose the sidewalls of the active pillars 232. The step of removing the sacrificial layers SC1 to SC6 may include a step of removing the sacrificial layers SC1 to SC6 having an etch selectivity with respect to the inter-gate insulating pattern 220, the base substrate 200, the active pillars 232, May be carried out using an etching recipe. In addition, the step of removing the sacrificial layers (SC1 to SC6) may be a dry or wet method, and a method of isotropic etching may be used.

도 7d 를 참조하면, 상기 게이트 영역들(238)이 형성된 결과물 상에 게이트절연막(240)이 콘포말하게 형성될 수 있다. 상기 게이트 절연막(240)은 화학 기상 증착법(CVD), 물리 기상 증착법(PVD) 또는 원자층 화학 증착법(ALD)중 어느 하나의 방법에 의해 형성된 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산질화막 중의 어느 하나를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 7D, a gate insulating layer 240 may be formed on the resultant structure in which the gate regions 238 are formed. The gate insulating layer 240 may include any one of a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, and a silicon oxynitride layer formed by any one of chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD) can do.

상기 게이트 절연막(240)은 정보저장을 위한 박막을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 게이트 절연막(240)은 차례로 적층된 블로킹 절연막, 전하 저장막 및 터널 절연막을 포함할 수 있다. 활성기둥(232)의 측벽이 상기 게이트 영역들(238)에 의해 노출되어 있기 때문에, 상기 활성기둥(232)의 노출된 표면에 열산화막을 직접 형성할 수 있다. 따라서, 상기 터널절연막은 이러한 방법을 통해 형성된 열산화막을 포함할 수 있다. 상기 전하 저장막 및 블로킹 절연막은 우수한 단차 도포성을 제공하는 화학 기상 증착법(CVD) 또는 원자층 화학 증착법(ALD)을 사용하여 형성될 수 있다. The gate insulating layer 240 may include a thin film for information storage. For example, the gate insulating layer 240 may include a blocking insulating layer, a charge storage layer, and a tunnel insulating layer sequentially stacked. Since the side walls of the active pillars 232 are exposed by the gate regions 238, a thermally oxidized film can be directly formed on the exposed surfaces of the active pillars 232. Therefore, the tunnel insulating film may include a thermally oxidized film formed through such a method. The charge storage film and the blocking insulating film may be formed using chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer chemical vapor deposition (ALD) to provide excellent step coverage.

도 7e 를 참조하면, 상기 게이트 절연막(240) 상에 상기 예비 게이트 분리 영역(236) 및 상기 게이트 영역(238)을 채우는 예비 게이트 도전막(242)이 형성될 수 있다. 상기 예비 게이트 도전막(242)은 우수한 단차 도포성을 제공하는 화학 기상 증착법(CVD) 또는 원자층 화학 증착법(ALD)을 사용하여 형성된 다결정 실리콘막, 실리사이드막들 및 금속막들 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 상기 게이트 절연막(240)은 기저 기판(200)의 상부면 상에도 형성되어, 상기 예비 게이트 도전막(242)은 상기 기저 기판(200)으로부터 전기적으로 분리된다. 상기 리세스 영역(206)에 형성된 셀영역의 기저 기판(200)에 공통 소스 라인이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 7E, a preliminary gate conductive layer 242 filling the preliminary gate isolation region 236 and the gate region 238 may be formed on the gate insulation layer 240. The preliminary gate conductive film 242 includes at least one of a polycrystalline silicon film, a silicide film, and a metal film formed by using a chemical vapor deposition (CVD) method or an atomic layer chemical vapor deposition (ALD) method, can do. The gate insulating layer 240 is also formed on the upper surface of the base substrate 200 so that the preliminary gate conductive layer 242 is electrically isolated from the base substrate 200. A common source line may be formed on the base substrate 200 of the cell region formed in the recess region 206.

도 7f 를 참조하면, 상기 돌출 영역(208)의 상부면과 동일한 높이를 갖도록 화학적 기계적 연마(CMP) 방식을 사용하여, 상기 게이트 절연막(240) 및 예비 게이트 도전막(242)이 제거될 수 있다. 상기 예비 게이트 분리 영역(236) 상에 형성된 예비 게이트 도전막(242)을 제거하고, 그 결과물 상에 갭필 절연막(244)을 형성하여 게이트 도전막들(251~256)이 형성될 수 있다. 상기 예비 게이트 분리 영역(236) 상에 형성된 예비 게이트 도전막(242)을 제거하는 것은, 패터닝 공정을 통해 상기 게이트 간 절연 패턴(220)의 최하층(221)이 노출될때까지 식각하되, 상기 기저 기판(200)이 노출되지 않도록, 상기 게이트 도전막들(250)의 최하부층(251)의 상부면이 노출될때까지 식각하는 것을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 7F, the gate insulating layer 240 and the preliminary gate conductive layer 242 may be removed using a chemical mechanical polishing (CMP) method so as to have the same height as the upper surface of the protruding region 208 . The gate conductive films 251 to 256 may be formed by removing the preliminary gate conductive film 242 formed on the preliminary gate isolation region 236 and forming a gap fill insulating film 244 on the resultant product. The removal of the preliminary gate conductive layer 242 formed on the preliminary gate isolation region 236 is performed until the lowest layer 221 of the intergate insulation pattern 220 is exposed through the patterning process, Etching until the top surface of the bottom layer 251 of the gate conductive layers 250 is exposed, such that the gate conductive layer 200 is not exposed.

상기 활성 기둥(232)을 패터닝하여 2차원적으로 배열되는 기둥들이 형성될 수 있다. 상기 게이트 도전막들(250)의 최하층(251)은 하부 선택 게이트로 사용될 수 있고, 상기 게이트 도전막들(250)의 최상층(256)은 상부 선택 게이트로 사용될 수 있으며, 상기 하부 및 상부 사이에 개재되 게이트 도전막들(251~455)은 게이트 간 절연 패턴(220)에 의해 수직적으로 분리되어, 전기적으로 독립적인 워드라인 평면들로 사용될 수 있다. 이로써, 상기 리세스 영역(206)의 상기 바닥면상의 평탄부와 상기 평탄부로부터 상기 측면으로 연장되는 측벽부를 포함하고, 서로 이격되어 적층된 게이트 도전막들(250)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 게이트 도전막들(250)의 측벽부의 상부면은 상기 돌출 영역(208)의 상부면과 동일한 높이를 갖도록 형성될 수 있다. Columns arranged two-dimensionally by patterning the active pillars 232 may be formed. The bottom layer 251 of the gate conductive layers 250 may be used as a bottom selection gate and the top layer 256 of the gate conductive layers 250 may be used as an upper selection gate, The intervening gate conductive films 251 to 455 are vertically separated by the inter-gate insulating pattern 220, and can be used as electrically independent word line planes. Thereby, the gate conductive films 250, which include the flat portion on the bottom surface of the recess region 206 and the side wall portion extending from the flat portion to the side surface, may be formed. The upper surface of the sidewall portion of the gate conductive layer 250 may be formed to have the same height as the upper surface of the protruding region 208.

상기 돌출 영역(208) 상에 주변회로(260)가 형성될 수 있다. 먼저, 상기 돌출 영역(208) 상에 주변회로 게이트 절연막(264)이 형성될 수 있다. 상기 주변회로 게이트 절연막(264)은 열산화 공정을 통해 형성된 40~300 옹스트롱의 실리콘 산화막을 포함할 수 있다. 상기 주변회로 게이트 절연막(264) 상에 주변회로 게이트(266)를 형성할 수 있다. 예들 들어, 상기 주변회로 게이트(266)는 다결정 실리콘으로 형성될 수 있다. 한편, 다결정 실리콘은 금속성 물질에 비해 상대적으로 높은 비저항을 갖기 때문에, 상기 주변회로 게이트(266)의 저항을 줄이기 위해 상기 주변회로 게이트(266) 상에 주변회로 보조게이트(미도시)가 형성될 수 있다. 상기 주변회로 보조게이트(미도시)는 실리사이드 막들 및 금속막들 중에서 어느 하나를 포함할 수 있다. A peripheral circuit 260 may be formed on the protruding region 208. First, a peripheral circuit gate insulating film 264 may be formed on the protruding region 208. The peripheral circuit gate insulating film 264 may include a silicon oxide film of 40 to 300 Angstroms formed through a thermal oxidation process. A peripheral circuit gate 266 may be formed on the peripheral circuit gate insulating film 264. [ For example, the peripheral circuit gates 266 may be formed of polycrystalline silicon. On the other hand, a peripheral circuit assist gate (not shown) may be formed on the peripheral circuit gate 266 to reduce the resistance of the peripheral circuit gate 266 because the polysilicon has a relatively high resistivity relative to the metallic material have. The peripheral circuit assist gate (not shown) may include any one of silicide films and metal films.

상기 주변회로 게이트(266) 양측에 소오스 영역 및 드레인 영역이 형성될 수 있다. 상기 소오스 영역 및 드레인 영역은 도펀트들에 의해 도핑된 영역일 수 있다. 이와는 달리, 상기 소오스 영역 및 드레인 영역은 상기 주변회로 게이트(266)에 인가되는 전압으로 인하여 상기 주변회로 게이트(266)에서 발생되는 가장자리 전계(fringe field)에 의해 생성될 수 있다. A source region and a drain region may be formed on both sides of the peripheral circuit gate 266. The source and drain regions may be doped regions by dopants. Alternatively, the source and drain regions may be generated by a fringe field generated in the peripheral circuit gate 266 due to the voltage applied to the peripheral circuit gate 266. [

이로써, 주변회로 게이트 절연막(264) 및 주변회로 게이트(266)를 포함하는 주변회로(260)가 형성될 수 있다. Thereby, the peripheral circuit 260 including the peripheral circuit gate insulating film 264 and the peripheral circuit gate 266 can be formed.

도 7g 를 참조하면, 상기 기저 기판(200) 상에 층간 절연막(268)을 형성할 수 있다. 상기 층간 절연막(268)을 패터닝하여 상기 게이트 도전막들(250)의 측벽부, 활성기둥(232) 및 주변회로(260)를 노출시키는 제2 개구부들(270~279)이 형성될 수 있다. 상기 층간 절연막(268)을 패터닝하는 과정은 이방성 식각공정을 통해 수행될 수 있다. 상기 활성기둥(232)을 노출시키는 상기 제2 개구부(270)을 통해 상기 활성기둥(232)의 상부에 드레인 영역이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 7G, an interlayer insulating film 268 may be formed on the base substrate 200. The second opening portions 270 to 279 may be formed by patterning the interlayer insulating layer 268 to expose the sidewall portions of the gate conductive layers 250, the active columns 232, and the peripheral circuits 260. The process of patterning the interlayer insulating layer 268 may be performed through an anisotropic etching process. A drain region may be formed on the active pillars 232 through the second openings 270 exposing the active pillars 232.

다음으로, 도 3 을 재차 참조하여, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반도체 장치의 형성방법 이어서 설명한다.Next, referring to FIG. 3 again, a method of forming a semiconductor device according to another embodiment of the present invention will be described.

도 3 을 참조하면, 상기 층간 절연막(268) 상에 플러그 도전막을 형성할 수 있다. 상기 플러그 도전막은 제2 개구부들(270~279)을 매립할 수 있다. 상기 플러그 도전막은 상기 게이트 도전막들(250) 보다 전도성이 높은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 플러그 도전막은 화학 기상 증착(CVD), 물리 기상 증착(PVD) 또는 원자층 화학 증착(ALD 중에서 어느 하나의 방법에 의해 형성된 텅스텐을 포함할 수 있다. 상기 플러그 도전막의 형성 후, 상기 층간 절연막(268)을 식각 정지막으로 평탄화 공정을 수행할 수 있다. 이로써, 플러그들(280~289)이 형성될 수 있다. 이어서, 상기 층간 절연막(268) 상에 배선 도전막을 형성할 수 있다. 상기 배선 도전막은 화학 기상 증착(CVD), 물리 기상 증착(PVD) 또는 원자층 화학 증착(ALD 중에서 어느 하나의 방법에 의해 형성된 알루미늄을 포함할 수 있다. 상기 배선 도전막을 패터닝하여, 상기 플러그들(280~289)과 접촉하는 도전패턴들(209~299)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3, a plug conductive layer may be formed on the interlayer insulating layer 268. The plug conductive film may fill the second openings 270 to 279. The plug conductive film may include a material having a higher conductivity than the gate conductive films 250. For example, the plug conductive layer may comprise tungsten formed by any one of chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), and atomic layer deposition (ALD). After formation of the plug conductive layer, The plugs 280 to 289 may be formed on the interlayer insulating layer 268. A wiring conductive layer may be formed on the interlayer insulating layer 268. In this case, The wiring conductive film may include aluminum formed by any one of chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), and atomic layer chemical vapor deposition (ALD). By patterning the wiring conductive film, Conductive patterns 209 to 299 that are in contact with the conductive patterns 280 to 289 may be formed.

상기 게이트 도전막들(250) 및/또는 상기 주변회로(260)와 상기 도전 패턴들(290~299)과의 연결을 위해 상기 제2 개구부들(270~279)이 형성될 수 있다. 상기 게이트 도전막들(250)은 측벽부를 포함하고 있고, 상기 돌출 영역(208) 상에 주변회로(260)가 형성되어, 제2 개구부들(270~279)은 고단차를 갖지 않을 수 있다. 이로 인해, 개구부의 위치나 개구부의 깊이가 설계된 바에 따라 용이하게 형성될 수 있고, 상기 개구부가 안정적으로 매립될 수 있다. 이로써, 개구부를 채우는 플러그의 신뢰성이 향상되어 품질이 우수한 반도체 장치의 형성 방법이 제공될 수 있다.The second openings 270 to 279 may be formed for connection between the gate conductive layers 250 and / or the peripheral circuits 260 and the conductive patterns 290 to 299. The gate conductive layers 250 may include sidewall portions and peripheral circuits 260 may be formed on the protruding regions 208 so that the second openings 270 to 279 may not have a high end difference. As a result, the position of the opening and the depth of the opening can be easily formed as designed, and the opening can be stably embedded. Thereby, the reliability of the plug filling the opening can be improved, and a method of forming a semiconductor device with excellent quality can be provided.

도 8a 내지 도 8b 는 본 발명의 다른 실시 예의 변형 예에 따른 반도체 장치의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.8A to 8B are cross-sectional views illustrating a method of forming a semiconductor device according to a modification of another embodiment of the present invention.

도 8a 를 참조하면, 상기 반도체 기판은 상기 기저 기판(200) 및 절연막(202)을 포함할 수 있다. 상기 리세스 영역(206)을 형성하는 것은 상기 리세스 영역(206)의 상기 절연막(202)을 식각하여 상기 돌출 영역(208)의 상기 절연막(202)은 남기는 것을 포함할 수 있다. 상기 절연막(202)은 화학 기상 증착법(CVD), 물리 기상 증착법(PVD) 또는 원자층 화학 증착법(ALD)중 어느 하나의 방법에 의해 형성된 실리콘 산화막을 포함할 수 있다. 상기 절연막(202)을 식각하는 것은 이방성 식각의 방법으로 수행할 수 있다.Referring to FIG. 8A, the semiconductor substrate may include the base substrate 200 and the insulating film 202. The formation of the recessed region 206 may include etching the insulating film 202 of the recessed region 206 to leave the insulating film 202 of the protruded region 208. The insulating layer 202 may include a silicon oxide layer formed by any one of chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), and atomic layer chemical vapor deposition (ALD). The insulating layer 202 may be etched by anisotropic etching.

전술한 실시 예에 따라, 상기 리세스 영역(206)의 상기 바닥면 상의 평탄부와 상기 평탄부로부터 상기 측면으로 연장되는 측벽부를 포함하고, 서로 이격되어 적층된 게이트 간 절연 패턴(220)이 형성될 수 있고, 상기 활성기둥(232) 및 상기 활성기둥(232) 내 절연성 물질(234)이 형성될 수 있다. 상기 게이트 간 절연 패턴(220)에 의해 서로 이격되어 적층되되, 상기 리세스 영역(206)의 상기 바닥면 상의 평탄부와 상기 평탄부로부터 상기 측면으로 연장되는 측벽부를 포함하는 게이트 도전막들(250)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 게이트 도전막들(250)과 상기 활성기둥(232) 및 상기 게이트 도전막들(250)과 게이트 간 절연 패턴들(220) 사이에 게이트 절연막(240)이 개재될 수 있고, 상기 게이트 도전막들(250)을 분리시키는 갭필 절연막(244)이 형성될 수 있다.According to the above-described embodiment, the inter-gate insulating pattern 220 including the flat portion on the bottom surface of the recess region 206 and the side wall portion extending from the flat portion to the side surface, And the active pillars 232 and the insulating pillars 234 in the active pillars 232 may be formed. The gate conductive films 250 (250) including a flat portion on the bottom surface of the recess region 206 and a side wall portion extending from the flat portion to the side surface, the gate conductive films 250 May be formed. A gate insulating layer 240 may be interposed between the gate conductive layers 250 and the active pillar 232 and between the gate conductive layers 250 and the gate insulating patterns 220, A gap fill insulating film 244 for separating the conductive films 250 may be formed.

도 8b 를 참조하면, 상기 돌출 영역(208) 상에 주변회로(261)가 형성될 수 있다. 상기 주변회로(261)는 주변회로 게이트 절연막(264) 및 주변회로 게이트(266)을 포함할 수 있다 상기 주변회로(261)는 반도체 막(262) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 반도체 막(262)은, 상기 반도체 막(262)을 상기 절연막(202) 상에 본딩하는 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 이어서, 전술한 실시 예에 따라, 제2 개구부들(270~279), 플러그들(281~289) 및 도전패턴들(291~299)이 형성될 수 있다. 따라서, 고단차를 갖는 개구부의 형성이 불필요하며, 이에 따라 플러그의 신뢰성이 개선되어 품질이 우수한 반도체 장치가 제공될 수 있다.Referring to FIG. 8B, a peripheral circuit 261 may be formed on the protruding region 208. The peripheral circuit 261 may include a peripheral circuit gate insulating film 264 and a peripheral circuit gate 266. The peripheral circuit 261 may be formed on the semiconductor film 262. [ For example, the semiconductor film 262 may be formed using a process of bonding the semiconductor film 262 onto the insulating film 202. Next, the second openings 270 to 279, the plugs 281 to 289, and the conductive patterns 291 to 299 may be formed according to the above-described embodiment. Therefore, it is unnecessary to form an opening having a high-stage difference, thereby improving the reliability of the plug, so that a semiconductor device with excellent quality can be provided.

도 9 는 본 발명의 실시 예들에 따른 반도체 소자를 포함하는 메모리 시스템을 나타내는 블록도이다. 9 is a block diagram illustrating a memory system including a semiconductor device in accordance with embodiments of the present invention.

도 9 를 참조하면, 본 발명에 따른 메모리 시스템(1000)은 메모리 장치(1100), 메모리 컨트롤러(1100), 시스템 버스(1250)에 전기적으로 연결된 중앙처리장치(1500), 사용자 인터페이스(1600), 전원 공급 장치(1700)를 포함한다. 상기 메모리 장치(1100)는 상술된 실시 예들에 개시된 반도체 장치 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.9, a memory system 1000 according to the present invention includes a memory device 1100, a memory controller 1100, a central processing unit 1500 electrically connected to the system bus 1250, a user interface 1600, And a power supply device 1700. The memory device 1100 may include at least one of the semiconductor devices disclosed in the above embodiments.

메모리 장치(1100)에는 사용자 인터페이스(1600)를 통해서 제공되거나 또는, 중앙처리장치(1500)에 의해서 처리된 데이터가 메모리 컨트롤러(1100)를 통해 저장된다. 메모리 장치(1100)는 반도체 디스크 장치(SSD)로 구성될 수 있으며, 이 경우 메모리 시스템(1000)의 쓰기 속도가 획기적으로 빨라질 것이다. 전술한 메모리 장 치(1100), 메모리 컨트롤러(1100), 중앙처리장치(1500) 등에 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 장치가 적용될 수 있다.The memory device 1100 is provided with a user interface 1600, or data processed by the central processing unit 1500 is stored through the memory controller 1100. The memory device 1100 may be comprised of a semiconductor disk device (SSD), in which case the writing speed of the memory system 1000 will be dramatically increased. The semiconductor device according to the embodiment of the present invention can be applied to the memory device 1100, the memory controller 1100, the central processing unit 1500, and the like.

비록 도면에는 도시되지 않았지만, 본 발명에 따른 메모리 시스템(1000)에는 응용 칩셋(Application Chipset), 카메라 이미지 프로세서(Camera Image Processor), 모바일 디램 등이 더 제공될 수 있음은 이 분야의 통상적인 지식을 습득한 자들에게 자명하다.Although it is not shown in the drawing, the memory system 1000 according to the present invention can be provided with an application chipset, a camera image processor, a mobile DRAM, and the like. It is clear to those who have learned.

또한, 메모리 시스템(1000)은 PDA, 포터블(portable) 컴퓨터, 웹 타블렛(web tablet), 무선 전화기(wireless phone), 모바일 폰(mobile phone), 디지털 뮤직 플레이어(digital music player), 메모리 카드(memory card), 또는 정보를 무선환경에서 송신 및/또는 수신할 수 있는 모든 소자에 적용될 수 있다.The memory system 1000 may also be a personal digital assistant (PDA), a portable computer, a web tablet, a wireless phone, a mobile phone, a digital music player, a memory card, or any device capable of transmitting and / or receiving information in a wireless environment.

도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장치 및 그 형성 방법을 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device and a method of forming the same according to an embodiment of the present invention.

도 2 는 본 발명의 일 실시 예의 변형 예에 따른 반도체 장치를 설명하기 위한 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a modification of the embodiment of the present invention.

도 3 은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반도체 장치 및 그 형성 방법을 설명하기 위한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device and a method of forming the same according to another embodiment of the present invention.

도 4 는 본 발명의 다른 실시 예의 변형 예에 따른 반도체 장치를 설명하기 위한 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a modification of another embodiment of the present invention.

도 5a 내지 도 5h 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장치의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.5A to 5H are cross-sectional views illustrating a method of forming a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 6a 내지 도 6b 는 본 발명의 일 실시 예의 변형 예에 따른 반도체 장치의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.6A to 6B are cross-sectional views illustrating a method of forming a semiconductor device according to a modification of the embodiment of the present invention.

도 7a 내지 도 7g 는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반도체 장치의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.7A to 7G are cross-sectional views illustrating a method of forming a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

도 8a 내지도 8b 는 본 발명의 다른 실시 예의 변형 예에 따른 반도체 장치의 형성방법을 설명하기 위한 단면도들이다.8A to 8B are cross-sectional views illustrating a method of forming a semiconductor device according to a modification of another embodiment of the present invention.

도 9 는 본 발명의 실시 예들에 따른 반도체 장치를 포함하는 메모리 시스템을 나타내는 블록도이다. 9 is a block diagram illustrating a memory system including a semiconductor device in accordance with embodiments of the present invention.

Claims (10)

반도체 기판에 바닥면과 측면을 포함하는 리세스 영역, 및 돌출영역을 형성하는 단계;Forming a recessed region and a protruded region in the semiconductor substrate, the recessed region including a bottom surface and a side surface; 상기 리세스 영역의 상기 바닥면 상의 평탄부와 상기 평탄부로부터 상기 측면으로 연장되는 측벽부를 포함하고, 서로 이격된 복수개의 게이트 도전막들을 적층하는 단계; 그리고Stacking a plurality of gate conductive films spaced apart from each other and including a flat portion on the bottom surface of the recess region and a side wall portion extending from the flat portion to the side surface; And 상기 돌출영역 상에, 주변회로를 형성하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 형성 방법.And forming a peripheral circuit on the protruding region. 제 1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 반도체 기판은 기저 기판과 상기 기저 기판 상의 절연막을 포함하고,Wherein the semiconductor substrate includes a base substrate and an insulating film on the base substrate, 상기 리세스 영역과 상기 돌출영역을 형성하는 단계는.Wherein forming the recessed region and the protruding region comprises: 상기 기저 기판 상의 상기 절연막의 일부을 식각하여 상기 기저 기판을 노출하는 상기 리세스 영역과 상기 절연막이 남아 상기 돌출영역을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 형성 방법.And etching the part of the insulating film on the base substrate to leave the recessed area and the insulating film to expose the base substrate to form the protruding area. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 주변회로를 형성하기 전, 상기 돌출영역의 상기 절연막 상에 반도체막을 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 장치의 형성 방법.And forming a semiconductor film on the insulating film of the protruding region before forming the peripheral circuit. 제 1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 게이트 도전막들의 측벽부의 상부면은 상기 돌출영역의 상부면과 동일한 높이를 갖도록 형성되는 반도체 장치의 형성 방법.And the upper surface of the sidewall portion of the gate conductive films is formed to have the same height as the upper surface of the protruded region. 제 1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 게이트 도전막들을 형성하는 단계는, Wherein forming the gate conductive layers comprises: 상기 리세스 영역 상에 게이트 간 절연막들 및 도전막들을 교대로 적층하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 형성 방법.And alternately stacking inter-gate insulating films and conductive films on the recessed region. 제 5항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 도전막들 및 상기 게이트 간 절연막들을 패터닝하여 상기 리세스 영역의 바닥면을 노출시키는 제1 개구부들을 형성하는 단계; 그리고Patterning the conductive films and the inter-gate insulating films to form first openings exposing a bottom surface of the recessed region; And 상기 리세스 영역의 바닥면과 직접 접촉하면서, 상기 제1 개구부들 내에 배치되는 활성기둥들을 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 장치의 형성 방법.And forming active columns disposed in the first openings while being in direct contact with the bottom surface of the recessed region. 제 6항에 있어서,The method according to claim 6, 상기 활성기둥들이 형성된 상기 도전막들 및 상기 게이트 간 절연막들 상에 층간 절연막을 형성하는 단계;Forming an interlayer insulating film on the conductive films on which the active columns are formed and the inter-gate insulating films; 상기 층간 절연막을 패터닝하여 상기 게이트 도전막들의 측벽부, 활성기둥 및 주변회로를 노출시키는 제2 개구부를 형성하는 단계;Patterning the interlayer insulating layer to form a second opening exposing a sidewall of the gate conductive layer, an active column, and a peripheral circuit; 상기 제2 개구부를 매립하여 플러그를 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 장치의 형성 방법.And filling the second opening to form a plug. 제 7항에 있어서,8. The method of claim 7, 상기 플러그는 상기 게이트 도전막 보다 전도성이 높은 물질로 형성되는 반도체 장치의 형성 방법.Wherein the plug is formed of a material having higher conductivity than the gate conductive film. 바닥면과 측면을 포함하는 리세스 영역, 및 돌출영역을 포함하는 반도체 기판;A semiconductor substrate including a recessed region including a bottom surface and a side surface, and a protruding region; 상기 리세스 영역의 상기 바닥면 상의 평탄부와 상기 평탄부로부터 상기 측면으로 연장된 측벽부을 포함하고, 서로 이격되어 적층된 복수개의 게이트 도전막들;A plurality of gate conductive films stacked on each other and including a flat portion on the bottom surface of the recess region and a side wall portion extending from the flat portion to the side surface; 상기 복수개의 게이트 도전막들을 관통하는 활성기둥들;Active pillars passing through the plurality of gate conductive layers; 상기 돌출영역 상에 형성된 주변회로를 포함하는 반도체 장치.And a peripheral circuit formed on the protruding region. 제 9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 복수개의 게이트 도전막들의 측벽부의 상부면과 연결된 플러그를 더 포함하는 반도체 장치.And a plug connected to an upper surface of a sidewall portion of the plurality of gate conductive films.
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