KR101616091B1 - A monolithic three dimensional NAND string - Google Patents
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Abstract
모놀리식 3차원 NAND 스트링이 개시된다. 모놀리식 3차원 NAND 스트링은 적어도 하나의 끝단이 기판의 주표면(major surface)에 대해 수직하게 연장되는 반도체 채널, 상기 기판의 상기 주표면에 대해 평행하게 연장되는 스트립(strip) 형태를 갖는 복수 개의 컨트롤 게이트 전극들로서, 상기 복수 개의 컨트롤 게이트 전극들은 제 1 디바이스 레벨에 위치하는 제 1 컨트롤 게이트 전극 및 제 2 디바이스 레벨에 위치하는 제 2 컨트롤 게이트 전극을 포함하되, 상기 제 2 디바이스 레벨은 상기 제 1 디바이스 레벨 아래에 그리고 상기 기판의 상기 주표면 위에 위치하는 것, 복수 개의 블록킹 유전체 세그먼트들(segments)을 포함하는 블록킹 유전체로서, 상기 블록킹 유전체 세그먼트들 각각은 상기 복수 개의 컨트롤 게이트 전극들 각각에 접촉하면서 위치하고, 상기 복수 개의 블록킹 유전체 세그먼트들 각각의 일부분은 조개(clam) 형태를 갖는 것, 복수 개의 분리된 전하 저장 세그먼트들로서, 상기 복수 개의 분리된 전하 저장 세그먼트들 각각은 상기 조개 형태의 상기 각 블록킹 유전체 세그먼트 내에 부분적으로 위치하고, 상기 복수 개의 분리된 전하 저장 세그먼트들은 상기 제 1 디바이스 레벨에 위치하는 제 1 분리된 전하 저장 세그먼트 및 상기 제 2 디바이스 레벨에 위치하는 제 2 분리된 저하 저장 세그먼트를 포함하는 것, 및 각각의 상기 복수 개의 분리된 전하 저장 세그먼트들과 상기 반도체 채널 사이에 위치하는 터널 유전체로서, 상기 터널 유전체는 상기 조개 형태의 상기 블록킹 유전체 세그먼트들의 외측에 전체적으로 위치한다. A monolithic three-dimensional NAND string is disclosed. A monolithic three-dimensional NAND string includes a semiconductor channel in which at least one end extends perpendicular to a major surface of the substrate, a plurality of strips extending in parallel to the major surface of the substrate, Wherein the plurality of control gate electrodes comprise a first control gate electrode located at a first device level and a second control gate electrode located at a second device level, 1 device level and above the main surface of the substrate, a blocking dielectric comprising a plurality of blocking dielectric segments, each of the blocking dielectric segments contacting each of the plurality of control gate electrodes , And wherein each of the plurality of blocking dielectric segments A plurality of discrete charge storage segments, each of the plurality of discrete charge storage segments being partially located within each of the blocking dielectric segments in the shell-like form, Wherein the charge storage segments include a first separate charge storage segment located at the first device level and a second separate degraded storage segment located at the second device level, and each of the plurality of separate charge storage A tunnel dielectric disposed between the segments and the semiconductor channel, the tunnel dielectric being located entirely outside the blocking dielectric segments in the shell-like form.
Description
본 발명은 플로팅 게이트를 갖는 3차원 구조의 비휘발성 메모리 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional nonvolatile memory device having a floating gate and a method of manufacturing the same.
소비자가 요구하는 우수한 성능 및 저렴한 가격을 충족시키기 위해 반도체 장치의 집적도를 증가시키는 것이 요구되고 있다. 메모리 반도체 장치의 경우, 그 집적도는 제품의 가격을 결정하는 중요한 요인이기 때문에, 특히 증가된 집적도가 요구되고 있다. 종래의 2차원 또는 평면적 메모리 반도체 장치의 경우, 그 집적도는 단위 메모리 셀이 점유하는 면적에 의해 주로 결정되기 때문에, 미세 패턴 형성 기술의 수준에 크게 영향을 받는다. 하지만, 패턴의 미세화를 위해서는 초고가의 장비들이 필요하기 때문에, 2차원 메모리 반도체 장치의 집적도는 증가하고는 있지만 여전히 제한적이다.It is required to increase the degree of integration of semiconductor devices in order to meet the excellent performance and low price required by consumers. In the case of a memory semiconductor device, the degree of integration is an important factor in determining the price of the product, and thus an increased degree of integration is required. In the case of a conventional two-dimensional or planar memory semiconductor device, the degree of integration is largely determined by the area occupied by the unit memory cell, and thus is greatly influenced by the level of the fine pattern formation technique. However, the integration of the two-dimensional memory semiconductor device is increasing, but is still limited, because of the need for expensive equipment to miniaturize the pattern.
이러한 제약을 극복하기 위해, 3차원적으로 배열되는 메모리 셀들을 구비하는 3차원 메모리 반도체 장치들이 제안되고 있다. 하지만, 3차원 메모리 반도체 장치의 대량 생산을 위해서는, 비트당 제조 비용을 2차원 메모리 반도체 장치의 그것보다 줄일 수 있으면서 신뢰성있는 제품 특성을 구현할 수 있는 공정 기술이 요구되고 있다.In order to overcome such a limitation, three-dimensional memory semiconductor devices having memory cells arranged three-dimensionally have been proposed. However, in order to mass-produce a three-dimensional memory semiconductor device, a process technology capable of reducing the manufacturing cost per bit compared to that of the two-dimensional memory semiconductor device and realizing a reliable product characteristic is required.
본 발명의 기술적 과제는 단순한 공정에 의하면서도 우수한 신뢰성을 갖는 모놀리식 3차원 NAND 스트링에 관한 것이다.A technical problem of the present invention relates to a monolithic three-dimensional NAND string having excellent reliability even by a simple process.
일 실시예에 따르면, 모놀리식 3차원 NAND 스트링은 적어도 하나의 끝단이 기판의 주표면(major surface)에 대해 수직하게 연장되는 반도체 채널, 상기 기판의 상기 주표면에 대해 평행하게 연장되는 스트립(strip) 형태를 갖는 복수 개의 컨트롤 게이트 전극들로서, 상기 복수 개의 컨트롤 게이트 전극들은 제 1 디바이스 레벨에 위치하는 제 1 컨트롤 게이트 전극 및 제 2 디바이스 레벨에 위치하는 제 2 컨트롤 게이트 전극을 포함하되, 상기 제 2 디바이스 레벨은 상기 제 1 디바이스 레벨 아래에 그리고 상기 기판의 상기 주표면 위에 위치하는 것, 복수 개의 블록킹 유전체 세그먼트들(segments)을 포함하는 블록킹 유전체로서, 상기 블록킹 유전체 세그먼트들 각각은 상기 복수 개의 컨트롤 게이트 전극들 각각에 접촉하면서 위치하고, 상기 복수 개의 블록킹 유전체 세그먼트들 각각의 일부분은 조개(clam) 형태를 갖는 것, 복수 개의 분리된 전하 저장 세그먼트들로서, 상기 복수 개의 분리된 전하 저장 세그먼트들 각각은 상기 조개 형태의 상기 각 블록킹 유전체 세그먼트 내에 부분적으로 위치하고, 상기 복수 개의 분리된 전하 저장 세그먼트들은 상기 제 1 디바이스 레벨에 위치하는 제 1 분리된 전하 저장 세그먼트 및 상기 제 2 디바이스 레벨에 위치하는 제 2 분리된 저하 저장 세그먼트를 포함하는 것, 및 각각의 상기 복수 개의 분리된 전하 저장 세그먼트들과 상기 반도체 채널 사이에 위치하는 터널 유전체로서, 상기 터널 유전체는 상기 조개 형태의 상기 블록킹 유전체 세그먼트들의 외측에 전체적으로 위치한다. According to one embodiment, a monolithic three-dimensional NAND string comprises a semiconductor channel in which at least one end extends perpendicularly to a major surface of the substrate, a strip extending parallel to the main surface of the substrate wherein the plurality of control gate electrodes comprise a first control gate electrode located at a first device level and a second control gate electrode located at a second device level, 2 device level is located below the first device level and above the major surface of the substrate, a blocking dielectric comprising a plurality of blocking dielectric segments, each of the blocking dielectric segments comprising a plurality of Gate electrodes, the plurality of blocking dielectric < RTI ID = 0.0 > A portion of each of the segments having a clam shape; a plurality of discrete charge storage segments, each of the plurality of discrete charge storage segments being partially located within the respective blocking dielectric segment of the shell- Wherein the plurality of discrete charge storage segments comprise a first separate charge storage segment located at the first device level and a second separate degraded storage segment located at the second device level, A tunnel dielectric disposed between the separated charge storage segments and the semiconductor channel, the tunnel dielectric being located entirely outside the blocking dielectric segments in the shell-like form.
다른 실시예에 따르면, 모놀리식 3차원 NAND 스트링은 적어도 하나의 끝단이 기판의 주표면(major surface)에 대해 수직하게 연장되는 반도체 채널; 상기 기판의 상기 주표면에 평행하게 연장되는 스트립(strip) 형태를 갖는 복수 개의 컨트롤 게이트 전극들로서, 상기 복수 개의 컨트롤 게이트 전극들은 제 1 디바이스 레벨에 위치하는 제 1 컨트롤 게이트 전극 및 제 2 디바이스 레벨에 위치하는 제 2 컨트롤 게이트 전극을 포함하되, 상기 제 2 디바이스 레벨은 상기 제 1 디바이스 레벨 아래에 그리고 상기 기판의 상기 주표면 위에 위치하는 것; 복수 개의 블록킹 유전체 세그먼트들을 포함하는 블록킹 유전체로서, 상기 복수 개의 블록킹 유전체 세그먼트들 각각은 상기 복수 개의 컨트롤 게이트 전극들 각각에 접촉하면서 위치하는 것; 복수 개의 분리된 전하 저장 세그먼트들로서, 상기 복수 개의 분리된 전하 저장 세그먼트들 중 적어도 하나는 상기 제 1 컨트롤 게이트 전극의 측벽, 제 1 절연층의 측벽, 및 제 2 절연층의 측벽에 의해 정의된 리세스 내에 배치되되, 상기 제 1 절연층은 상기 제 1 컨트롤 게이트 전극 위에 배치되고, 상기 제 2 절연층은 상기 제 1 컨트롤 게이트 전극 아래에 배치되는 것, 그리고 상기 복수 개의 분리된 전하 저장 세그먼트들은 상기 제 1 디바이스 레벨에 위치하는 제 1 분리된 전하 저장 세그먼트 및 상기 제 2 디바이스 레벨에 위치하는 제 2 분리된 전하 저장 세그먼트를 포함하는 것; 및 상기 복수 개의 분리된 전하 저장 세그먼트들 각각과 상기 반도체 채널 사이에 배치된 터널 유전체를 포함한다. According to another embodiment, a monolithic three-dimensional NAND string comprises a semiconductor channel in which at least one end extends perpendicularly to a major surface of the substrate; A plurality of control gate electrodes having a strip shape extending parallel to the main surface of the substrate, wherein the plurality of control gate electrodes comprises a first control gate electrode located at a first device level and a second control gate electrode located at a second device level Wherein the second device level is located below the first device level and above the major surface of the substrate; A blocking dielectric comprising a plurality of blocking dielectric segments, each of the plurality of blocking dielectric segments being positioned in contact with each of the plurality of control gate electrodes; Wherein at least one of the plurality of discrete charge storage segments comprises at least one of a plurality of discrete charge storage segments defined by a sidewall of the first control gate electrode, a sidewall of the first insulating layer, and a sidewall of the second insulating layer. Wherein the first insulating layer is disposed over the first control gate electrode and the second insulating layer is disposed under the first control gate electrode, and the plurality of discrete charge storage segments A first separated charge storage segment located at a first device level and a second separated charge storage segment located at a second device level; And a tunnel dielectric disposed between each of the plurality of discrete charge storage segments and the semiconductor channel.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 플로팅 게이트를 갖는 3차원 구조의 비휘발성 메모리 소자가 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 서로 분리된 플로팅 게이트들이 적층되도록 형성되므로, 상기 플로팅 게이트에 전하가 저장되어 상기 플로팅 게이트가 프로그램된 후, 전하가 인접한 다른 셀로 확산되는 문제등이 방지될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a three-dimensional nonvolatile memory element having a floating gate can be provided. According to an embodiment of the present invention, since the floating gates separated from each other are formed so as to be stacked, a problem that the charge is stored in the floating gate and the charge is diffused to other neighboring cells after the floating gate is programmed can be prevented .
따라서, 반도체 소자의 신뢰성이 향상될 수 있으며, 메모리 소자의 오동작등이 방지될 수 있다.Therefore, the reliability of the semiconductor device can be improved, and malfunction of the memory device can be prevented.
또한, 상기 플로팅 게이트는 서로 다른 층 간의 식각 선택성을 이용하여 형성되므로, 공정상 용이하게 형성될 수 있다.In addition, the floating gate is formed using etching selectivity between different layers, so that the floating gate can be formed easily in the process.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 소자의 회로도이다.
도 2, 4, 6, 및 8은 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 소자들의 단면도들이다.
도 3, 5, 7, 및 9는 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 소자들을 나타낸 도 2, 4, 6, 및 8의 사시도들이다.
도 10 내지 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 17 및 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자들의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 19 내지 28은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 29는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자들의 제조방법을 나타낸 단면도이다.
도 30은 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 소자를 포함하는 전자 장치를 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 31은 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 소자를 포함하는 메모리 시스템을 나타내는 블럭도이다.1 is a circuit diagram of a nonvolatile memory device according to embodiments of the present invention.
Figures 2, 4, 6, and 8 are cross-sectional views of non-volatile memory devices in accordance with embodiments of the present invention.
Figures 3, 5, 7, and 9 are perspective views of Figures 2, 4, 6, and 8 illustrating non-volatile memory devices in accordance with embodiments of the present invention.
10 to 16 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.
17 and 18 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing nonvolatile memory devices according to another embodiment of the present invention.
19 to 28 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to another embodiment of the present invention.
29 is a cross-sectional view illustrating a method of fabricating nonvolatile memory devices according to another embodiment of the present invention.
30 is a block diagram schematically illustrating an electronic device including a nonvolatile memory device according to embodiments of the present invention.
31 is a block diagram illustrating a memory system including a non-volatile memory device in accordance with embodiments of the present invention.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 설명한다. 본 발명의 목적(들), 특징(들) 및 장점(들)은 첨부된 도면과 관련된 이하의 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에서 동일한 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기하였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The object (s), feature (s), and advantages (s) of the present invention will be readily appreciated by the following embodiments in connection with the accompanying drawings. 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 the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the same reference numerals are used for elements having the same function.
본 명세서에서, 도전성막, 반도체막, 또는 절연성막 등의 어떤 물질막이 다른 물질막 또는 기판상에 있다고 언급되는 경우에, 그 어떤 물질막은 다른 물질막 또는 기판상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 또 다른 물질막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또, 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어가 다양한 부분, 물질 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 부분이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 또한 이들 용어들은 단지 어느 소정 부분을 다른 부분과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시예에의 제 1 부분으로 언급된 것이 다른 실시예에서는 제 2 부분으로 언급될 수도 있다.In the present specification, when a material film such as a conductive film, a semiconductor film, or an insulating film is referred to as being on another material film or substrate, any material film may be formed directly on the other material film or substrate, Which means that another material film may be interposed. Also, in various embodiments of the present specification, the terms first, second, third, etc. are used to describe various parts, materials, etc., but these parts should not be limited by the same terms. These terms are also only used to distinguish certain parts from other parts. Thus, what is referred to as the first portion in any one embodiment may be referred to as the second portion in other embodiments.
본 명세서에서 '및/또는'이라는 용어는 이 용어 앞뒤에 열거된 구성들 중 어느 하나 또는 모두를 가리키는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the term 'and / or' in this specification refers to any or all of the arrangements listed before and after the term.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 구조의 비휘발성 메모리 소자를 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing a nonvolatile memory device of a three-dimensional structure according to embodiments of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자는, 다수의 스트링(STR)을 갖는 셀 어레이를 포함할 수 있다. 상기 셀 어레이는 복수 개의 비트 라인들(BL1~BL4), 워드 라인들(WL1~WL3), 상부 선택 라인들(USL1~USL3), 하부 선택 라인들(LSL) 및 공통 소오스 라인(CSL)을 포함할 수 있다. 상기 비휘발성 메모리 소자는 상기 비트 라인들(BL1~BL4)과 상기 공통 소오스 라인(CSL) 사이에 복수 개의 스트링들(STR)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a non-volatile memory device according to an embodiment of the present invention may include a cell array having a plurality of STRs. The cell array includes a plurality of bit lines BL1 to BL4, word lines WL1 to WL3, upper select lines USL1 to USL3, lower select lines LSL and a common source line CSL can do. The non-volatile memory device may include a plurality of strings STR between the bit lines BL1 to BL4 and the common source line CSL.
각각의 스트링(STR)은, 상부 및 하부 선택 트랜지스터들(UST, LST)과, 상부 및 하부 선택 트랜지스터들(UST, LST) 사이에 직렬로 연결된 복수 개의 메모리 셀 트랜지스터(MC)을 포함할 수 있다. 그리고, 상부 선택 트랜지스터들(UST)의 드레인은 비트 라인들(BL1~BL4)과 연결되며, 하부 선택 트랜지스터들(LST)의 소오스는 공통 소오스 라인(CSL)과 연결된다. 공통 소오스 라인(CSL)은 하부 선택 트랜지스터들(LST)의 소오스가 공통으로 연결된 라인이다. Each string STR may include a plurality of memory cell transistors MC connected in series between upper and lower selection transistors UST and LST and upper and lower selection transistors UST and LST . The drains of the upper select transistors UST are connected to the bit lines BL1 to BL4 and the sources of the lower select transistors LST are connected to the common source line CSL. The common source line CSL is a line to which the sources of the lower selection transistors LST are connected in common.
또한, 상부 선택 트랜지스터들(UST)은 상부 선택 라인들(USL1~USL3)과 연결되며, 하부 선택 트랜지스터(LST)은 각각 하부 선택 라인(LSL)과 연결된다. 또한, 각각의 메모리 셀들(MC)은 워드 라인들(WL1~WL3)에 연결된다. The upper select transistors UST are connected to the upper select lines USL1 to USL3 and the lower select transistors LST are connected to the lower select line LSL. Further, each of the memory cells MC is connected to the word lines WL1 to WL3.
이와 같은 셀 어레이는 3차원 구조로 배열되어 있어, 스트링(STR)은 기판의 상부면과 평행한 xy 평면에 대해 수직인 z축 방향으로 메모리 셀들(MC)이 직렬 연결된 구조를 갖는다. 이에 따라, 선택 트랜지스터들(UST, LST) 및 메모리 셀 트랜지스터(MC)의 채널이 xy 평면에 대해 수직으로 형성될 수 있다.Such a cell array is arranged in a three-dimensional structure, and the string STR has a structure in which the memory cells MC are connected in series in a z-axis direction perpendicular to the xy plane parallel to the upper surface of the substrate. Thus, the channels of the selection transistors UST and LST and the memory cell transistor MC can be formed perpendicular to the xy plane.
3차원 구조를 갖는 비휘발성 메모리 장치는, 각각의 xy 평면마다 m개의 메모리 셀들이 형성될 수 있으며, m개의 메모리 셀들을 갖는 xy 평면이 n개의 층으로 적층될 수 있다. (여기서, m 및 n은 자연수이다.) In a nonvolatile memory device having a three-dimensional structure, m memory cells may be formed in each xy plane, and an xy plane having m memory cells may be stacked in n layers. (Where m and n are natural numbers).
이하, 도 2 내지 9를 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 소자들이 설명된다.Hereinafter, referring to Figs. 2 to 9, nonvolatile memory devices according to embodiments of the present invention will be described.
본 발명의 제1 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자가 설명된다.A nonvolatile memory device according to a first embodiment of the present invention is described.
도 2 및 3을 참조하면, 기판(100) 상에, 층간 절연막들(도 2의 110) 및 도전막들 (LSL, WL, USL) 이 교대로 반복적으로 적층될 수 있다. 상기 기판(100)은 반도체 기판으로써, 공통 소오스 라인(도 1의 CSL)으로 제공되는 불순물 영역(또는 웰; 105)을 포함할 수 있다. 상기 도전막들(LSL, WL, USL) 중 최상층의 도전막은 상부 선택 라인(USL)으로 이용되고, 최하층의 도전막은 하부 선택 라인(LSL)으로 이용되고, 나머지 도전막들은 워드 라인들(WL)로 이용될 수 있다. 상기 도전막들은 도전성 폴리실리콘 또는 금속물질로 이루어질 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3, interlayer insulating films (110 in FIG. 2) and conductive films (LSL, WL, USL) may alternately and repeatedly be laminated on a
상기 하부 선택 라인(LSL)은 평판(plate) 형태 또는 서로 분리된 라인 형태로 형성될 수 있다. 상기 상부 선택 라인(USL)은 서로 분리된 라인 형태로 형성될 수 있다. 상기 하부 선택 라인(LSL)과 상기 상부 선택 라인(USL) 사이에 위치한 워드 라인들(WL)은 각각 평판 형태일 수 있다. 각 층의 워드 라인이 평판 형태로 형성되어 있어, 동일한 층에 형성되는 메모리 셀들의 워드 라인에 동일한 전압이 인가될 수 있다. The lower selection lines LSL may be formed in a plate form or in a line form separated from each other. The upper select line USL may be formed in a line form separated from each other. The word lines WL located between the lower select line LSL and the upper select line USL may each be in the form of a flat plate. The word lines of each layer are formed in a plate shape so that the same voltage can be applied to the word lines of the memory cells formed in the same layer.
또한, 상기 워드 라인들(WL)은 하부에 형성된 것보다 상부에 형성된 것이 상대적으로 감소된 면적을 가질 수 있다. 즉, 상기 층간 절연막들(도 2의 110) 및 상기 도전막들(LSL, WL, USL)의 적층 구조물은 계단 형태의 가장자리를 가질 수 있다.In addition, the word lines WL may have a relatively reduced area formed above the word lines WL. That is, the stacked structure of the interlayer insulating films (110 in FIG. 2) and the conductive films (LSL, WL, USL) may have a stepwise edge.
상기 기판(100) 상에, 적층된 상기 층간 절연막들(110) 및 상기 도전막들(LSL, WL, USL)을 관통하는 복수 개의 반도체 기둥들(PL)이 배치될 수 있다. 상기 반도체 기둥들(PL)은 상기 기판(100) 내의 불순물 영역(105)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 반도체 기둥들(PL)은 서로 이격되어 있으며, 평면 상에서 매트릭스(matrix) 형태로 배열될 수 있다. 상기 반도체 기둥들(PL)은 반도체 물질로 형성되어 있으며, 비휘발성 메모리 장치의 각 스트링들에 대응될 수 있다. 상기 반도체 기둥(PL)을 통해, 각 스트링의 선택 트랜지스터들 및 메모리 셀 트랜지스터들의 채널이 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 반도체 기둥들(PL)은 원통형일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 반도체 기둥들은 전체적으로 동일한 도전형을 띨 수 있다. 적어도, 상기 반도체 기둥들은 그 표면에 동일한 도전형을 띨 수 있다. 본 발명의 실시예들의 비휘발성 메모리 소자의 채널들은 상기 반도체 기둥들에 형성될 수 있다.A plurality of semiconductor pillars PL passing through the
플로팅 게이트들(FG)이 상기 반도체 기둥(PL)의 측면과 상기 워드 라인들(WL) 사이에 개재될 수 있다. 또한, 상기 플로팅 게이트들(FG)은 인접한 층간 절연막들(도 2의 110) 사이에 개재될 수 있다. 즉, 상기 플로팅 게이트들(FG)은 상기 층간 절연막들(도 2의 110)에 의해 서로 이격될 수 있다. 예를 들면, 상기 플로팅 게이트들(FG)은 상기 층간 절연막들(도 2의 110) 사이에서 도너츠 형태로 상기 반도체 기둥(PL)을 둘러쌀 수 있다. 이때, 상기 반도체 기둥(PL)의 측면과 상기 플로팅 게이트들(FG) 사이에 선택적으로 게이트 절연막(143)이 개재될 수 있다. 상기 게이트 절연막(143)과 접한 면을 제외한 상기 플로팅 게이트(FG)의 모든 표면은 게이트 층간 절연막(InterGate Dielectric:IGD)으로 둘러싸일 수 있다. 즉, 상기 게이트층간 절연막(IGD)은 상기 플로팅 게이트(FG)와 상기 워드 라인(WL)사이, 및 상기 플로팅 게이트(FG)와 상기 층간 절연막(도 2의 110) 사이에 개재될 수 있다.Floating gates FG may be interposed between the side of the semiconductor pillars PL and the word lines WL. In addition, the floating gates FG may be interposed between adjacent interlayer insulating films (110 in FIG. 2). That is, the floating gates FG may be spaced apart from each other by the interlayer insulating films 110 (FIG. 2). For example, the floating gates FG may surround the semiconductor pillars PL in a donut shape between the interlayer insulating films 110 (FIG. 2). At this time, a
상기 게이트 절연막(143)은 상기 반도체 기둥(PL)과 선택 라인 패턴(SLP) 사이에도 개재될 수 있다. 상기 선택 라인 패턴(SLP)은, 상기 플로팅 게이트(FG)가 상기 게이트 층간 절연막(IGD)에 의해 둘러싸인 것 같이, 게이트 중간 절연막(Middle gate dielectric:MGD)에 의해 둘러싸일 수 있다. 상기 선택 라인 패턴(SLP)은 상기 플로팅 게이트들(FG)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.The
따라서, 상기 게이트 절연막(143)은 상기 반도체 기둥들(PL)을 둘러싸되, 상기 플로팅 게이트들(FG)과 같이 서로 이격될 수 있다.Accordingly, the
상기 반도체 기둥들(PL)의 상부면 상에 상기 반도체 기둥(PL)과 전기적으로 연결되는 비트 라인(BL)들이 형성될 수 있다. 상기 비트 라인들(BL)은 상기 상부 선택 라인들(USL)을 서로 교차하도로 배치될 수 있다. 이때, 상기 비트 라인들(BL)과 상기 상부 선택 라인들(USL)이 교차하는 지점에, 상기 반도체 기둥들(PL)이 각각 배치될 수 있다.Bit lines (BL) electrically connected to the semiconductor pillars (PL) may be formed on the upper surfaces of the semiconductor pillars (PL). The bit lines BL may be disposed so as to intersect the upper selection lines USL with each other. At this time, the semiconductor pillars PL may be respectively disposed at the intersections of the bit lines BL and the upper selection lines USL.
플로팅 게이트(FG)들 간의 수직 거리는 층간 절연막의 두께에 따라 조절될 수 있다. 또한, 층간 절연막의 두께는 패터닝 공정이 아닌 박막 형성 공정에 의해 결정되므로, 패터닝 해상도의 한계보다 얇을 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 플로팅 게이트를 포함하는 비휘발성 메모리 소자는 프린지 필드를 이용하여 작동될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 기둥은 모두 동일한 불순물 타입을 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 기둥의 불순물 타입은 플로팅 게이트의 불순물 타입과 반대의 도전형일 수 있다. The vertical distance between the floating gates FG can be adjusted according to the thickness of the interlayer insulating film. Further, since the thickness of the interlayer insulating film is determined by the thin film forming process, not the patterning process, it may be thinner than the limit of the patterning resolution. Therefore, a non-volatile memory device including a floating gate according to an embodiment of the present invention can be operated using a fringe field. As described above, semiconductor pillars according to embodiments of the present invention may all have the same impurity type. In addition, the impurity type of the semiconductor column according to an embodiment of the present invention may be a conductive type opposite to that of the floating gate.
도 4 및 5를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자가 설명된다. 이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자와 동일 또는 유사한 내용은 생략 또는 간략하게 설명되며, 상기 제1 실시예의 그것들과 다른 특징을 갖는 구성요소들(e.g. 게이트 절연막 및 게이트 층간 절연막)이 설명된다.Referring to Figs. 4 and 5, a nonvolatile memory device according to a second embodiment of the present invention is described. Hereinafter, the same or similar components as those of the nonvolatile memory device according to the first embodiment of the present invention will be omitted or briefly described, and elements having different characteristics from those of the first embodiment (e.g., a gate insulating film and a gate interlayer insulating film ) Is explained.
도 4 및 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 게이트 절연막(143)은 반도체 기둥(PL)의 측면과 플로팅 게이트들(FG) 사이, 및 상기 반도체 기둥(PL)의 측면과 층간 절연막(도 4의 110) 사이에 개재될 수 있다. 즉, 상기 게이트 절연막(143)은 상기 반도체 기둥(PL)의 측면을 따라 연장되어, 상기 반도체 기둥(PL)의 전체 측면을 둘러쌀 수 있다.4 and 5, the
상기 게이트 절연막(143)과 접한 면을 제외한 상기 플로팅 게이트(FG)의 모든 표면은 게이트 층간 절연막(InterGate Dielectric:IGD)으로 둘러싸일 수 있다. 상기 게이트 층간 절연막(IGD)은 복수의 층(IGD1, IGD21, GID22)으로 구성될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 게이트 층간 절연막(IGD)은 상기 플로팅 게이트(FG)와 상기 워드 라인들(WL) 사이에서만 복층으로 구성될 수 있다.All the surfaces of the floating gate FG except the surface in contact with the
선택 라인 패턴(SLP)은 상기 플로팅 게이트(FG)와 같은 방식으로 복수 층(MGD1, MGD2)으로 이루어진 게이트 중간 절연막(MGD)으로 둘러싸일 수 있다.The select line pattern SLP may be surrounded by a gate intermediate insulating film MGD formed of a plurality of layers MGD1 and MGD2 in the same manner as the floating gate FG.
도 6 및 7을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 구조의 비휘발성 메모리 소자가 설명된다. 이하, 본 발명의 제1 및 2 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 소자들과 동일 또는 유사한 내용은 생략 또는 간략하게 설명되며, 상기 제1 및 2 실시예들의 그것들과 다른 특징을 갖는 구성요소들(e.g. 선택 라인층)이 설명된다.Referring to Figs. 6 and 7, a three-dimensional nonvolatile memory element according to a third embodiment of the present invention is described. Hereinafter, the same or similar contents as those of the nonvolatile memory devices according to the first and second embodiments of the present invention will be omitted or briefly described, and components having different characteristics from those of the first and second embodiments e.g., a selection line layer) is described.
도 6 및 7을 참조하면, 플로팅 게이트들(FG)이 반도체 기둥(PL)의 측면과 워드 라인들(WL) 사이에만 선택적으로 개재될 수 있다. 또한, 상기 플로팅 게이트들(FG)은 인접한 층간 절연막들(도 6의 110) 사이에 개재되어, 상기 반도체 기둥(PL)을 따라 수직적으로 서로 이격될 수 있다. 이때, 상기 반도체 기둥(PL)의 측면과 상기 플로팅 게이트들(FG) 사이에 국소적으로 게이트 절연막(143)이 개재될 수 있다. 또는 상기 게이트 절연막(143)은 상기 반도체 기둥(PL)의 측면을 따라 연장될 수 있다. 상기 게이트 절연막(143)과 접한 면을 제외한 상기 플로팅 게이트(FG)의 모든 표면은 게이트 층간 절연막(InterGate Dielectric:IGD)으로 둘러싸일 수 있다. 상기 게이트 층간 절연막(IGD)은 산화물/질화물/산화물(IGD1/IGD2/IGD3)의 적층구조를 가질 수 있다.6 and 7, the floating gates FG can be selectively interposed only between the side surfaces of the semiconductor pillars PL and the word lines WL. In addition, the floating gates FG may be interposed between adjacent interlayer insulating films 110 (FIG. 6), and may be vertically spaced from each other along the semiconductor pillars PL. At this time, the
선택 라인(USL, LSL)과 상기 반도체 기둥(PL) 사이에 상기 게이트 절연막(143) 만이 개재될 수 있다. 즉, 도 6의 메모리 소자는 도 2 또는 도 4와 달리, 상기 선택 라인(USL, LSL)과 상기 반도체 기둥(PL) 사이에 플로팅 게이트와 같은 다른 도전성 패턴을 포함하지 않을 수 있다.Only the
도 8 및 9를 참조하여, 본 발명의 제4 실시예에 따른 3차원 구조의 비휘발성 메모리 소자가 설명된다. 이하, 본 발명의 제1 내지 3 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 소자들과 동일 또는 유사한 내용은 생략 또는 간략하게 설명되며, 상기 제1 내지 3 실시예들의 구성요소들 그것들과 다른 특징을 갖는 구성요소들(e.g. 도전막들 및 층간 절연막들)이 설명된다.Referring to Figs. 8 and 9, a three-dimensional nonvolatile memory element according to a fourth embodiment of the present invention is described. Hereinafter, the same or similar contents as those of the non-volatile memory devices according to the first to third embodiments of the present invention will be omitted or briefly described, and the constituent elements of the first to third embodiments, Elements (e.g., conductive films and interlayer insulating films) are described.
도 8 및 9를 참조하면, 기판(100) 상에, 층간 절연 패턴들(115) 및 도전 라인 패턴들 (LSL, WL, USL) 이 교대로 반복적으로 적층될 수 있다. 상기 도전 라인 패턴들(LSL, WL, USL) 중 최상층은 상부 선택 라인(USL)으로 이용되고, 최하층은 하부 선택 라인(LSL)으로 이용되고, 나머지 도전 라인 패턴들은 워드 라인들(WL)로 이용될 수 있다.Referring to FIGS. 8 and 9,
상기 도전 라인 패턴들(LSL, WL, USL)은 동일한 방향으로 신장되는 라인 형태일 수 있다. 상기 도전 라인 패턴들(LSL, WL, USL)로 이루어진 하나의 스택은 이웃한 스택과 분리될 수 있다. 이때, 동일한 층에서, 워드 라인들(WL)을 구성하는 도전 라인 패턴들은 동일한 전압이 인가되도록 서로 연결될 수 있다.The conductive line patterns LSL, WL, USL may be in the form of a line extending in the same direction. One stack of the conductive line patterns LSL, WL, USL may be separated from the neighboring stack. At this time, in the same layer, the conductive line patterns constituting the word lines WL may be connected to each other so that the same voltage is applied.
인접한 상기 도전 라인 패턴들(LSL, WL, USL) 사이에 라인 형태의 분리 절연 패턴(180)이 배치될 수 있다.A line-shaped
상기 기판(100) 상에, 적층된 상기 층간 절연 패턴들(115) 및 도전 라인 패턴들 (LSL, WL, USL)을 관통하는 복수 개의 반도체 기둥들(PL)이 배치될 수 있다. 상기 반도체 기둥들(PL)은 인접한 상기 분리 절연 패턴(180) 사이에서 이격되어 일렬로 배열될 수 있다. 상기 반도체 기둥들(PL)은 평면 상에서 매트릭스(matrix) 형태로 배열될 수 있다.A plurality of semiconductor pillars PL passing through the interlayer insulating
상기 분리 절연 패턴들(180)과 상기 도전 라인 패턴들(LSL, WL, USL)의 계면에 실리사이드막(121b)이 개재될 수 있다. 상기 실리사이드막(121b)은 상기 분리 절연 패턴들(180)과 접하는 상기 도전 라인 패턴들(LSL, WL, USL)표면에 국소적으로 배치될 수 있다.A
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 구조의 비휘발성 메모리 소자의 제조방법이 설명된다.Hereinafter, a method of manufacturing a nonvolatile memory device having a three-dimensional structure according to embodiments of the present invention will be described.
도 10 내지 16을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 구조의 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법이 설명된다.10 to 16, a method of manufacturing a three-dimensional non-volatile memory device according to the first embodiment of the present invention is described.
도 10을 참조하면, 기판(100) 상에 층간 절연막들(110) 및 도전막들(120)이 교대로 반복적으로 적층될 수 있다. 상기 기판(100)은 기판으로써, 불순물 영역(예를 들면, 웰 영역)(105)을 포함할 수 있다. 상기 적층된 막들(110, 120)의 최상위막은 층간 절연막일 수 있다. 적층되는 도전막들의 수는 비휘발성 메모리 소자의 용량에 따라 달라질 수 있다. 상기 도전막들(120) 사이의 간격은 상기 층간 절연막들(110)의 두께를 조절하여 결정될 수 있다. Referring to FIG. 10,
상기 층간 절연막들(110) 및 상기 도전막들(120)은 기판(100)의 메모리 셀 영역 상에 평판 형태로 적층될 수 있다. 이때, 상기 층간 절연막들(110) 및 상기 도전막들(120)은 상기 기판(100)에서 위로 적층될 수록 점차 감소된 면적을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 층간 절연막들(110) 및 상기 도전막들(120)의 가장 자리 부분은 계단 형태를 가질 수 있다. 상기 층간 절연막들(110)과 상기 도전막들(120)은 각각 증착단계 및 패터닝 단계를 반복하여 형성될 수 있다. 또는, 상기 층간 절연막들(110)과 상기 도전막들(120)이 모두 적층된 후, 각 막들이 선택적으로 층별로 패터닝될 수 있다.The
상기 층간 절연막들(110)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막으로 형성될 수 있다. 상기 도전막들(120)은 폴리실리콘막 또는 금속막으로 형성될 수 있다. 상기 도전막들(120)은 상기 기판(100)으로부터 순차적으로 적층된 하부 도전막(122) 및 상부 도전막(126)을 포함할 수 있다. 상기 하부 도전막(122)과 상기 상부 도전막(126) 사이에 중간 도전막들(124)이 적층될 수 있다. 상기 하부 도전막(122), 상기 상부 도전막(126), 및 상기 중간 도전막들(124)은 동일한 식각 선택성을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 하부 도전막(122), 상기 상부 도전막(126), 및 상기 중간 도전막들(124)은 동일한 물질로 형성될 수 있다. 도전막들은 도전성 폴리실리콘 또는 금속물질을 포함할 수 있다.The
상기 상부 도전막(126)은 라인 형태로 패터닝될 수 있다.The upper
도 11을 참조하면, 적층된 상기 층간 절연막들(110) 및 상기 도전막들(120)을 식각하여, 상기 막들(110, 120)을 관통하는 복수 개의 제 1 개구부들(131)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 층간 절연막들(110)의 최상위 막 상에 마스크 패턴(미도시)이 형성되고, 상기 마스크 패턴에 의해 노출된 상기 층간 절연막들(110) 및 상기 도전막들(120)이 선택적으로 이방성 식각될 수 있다. 상기 제 1 개구부들(131)의 저면에 상기 기판(100)의 상기 불순물 영역(105)이 노출될 수 있고, 상기 제 1 개구부들(131)의 내벽에 상기 층간 절연막들(110)과 상기 도전막들(120)이 노출될 수 있다. 이 때, 상기 제1 개구부들(131)은 원형일 수 있고, 상기 제 1 개구부들(131)의 직경은 서로 인접한 상기 제 1 개구부들(131) 간의 수평 거리보다 작을 수 있다. 또한, 상기 제 1 개구부들(131)은 평면상 매트릭스 형태로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 11, a plurality of
도 11 및 12를 참조하면, 상기 제 1 개구부들(131)의 내벽에 노출된 상기 도전막들(120)이 선택적으로 리세스되어, 도전 패턴들(121)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 도 11의 결과물에 대해 등방성 식각 공정이 수행될 수 있다. 상기 등방성 식각 공정은 다른 막들보다 상기 도전막들(120)을 선택적으로 식각하도록 수행될 수 있다. 상기 도전 패턴들(121)은 상기 기판(100)으로부터 순차적으로 적층된 하부 도전 패턴(123) 및 상부 도전 패턴(127)을 포함할 수 있다. 상기 하부 도전 패턴(123)과 상기 상부 도전 패턴(127) 사이에 중간 도전 패턴들(125)이 적층될 수 있다. 상기 중간 도전 패턴들(125)은 컨트롤 게이트(또는 워드 라인)로 사용될 수 있다. 상기 도전 패턴들(121)이 형성됨과 동시에, 상기 도전막들(120)로 이루어진 상기 제1 개구부들(131)의 내벽은 선택적으로 확장되어, 제2 개구부들(132)이 형성될 수 있다. Referring to FIGS. 11 and 12, the
상기 제2 개구부들(132)은 상기 제1 개구부들(131)과 동일한 저면을 가질 수 있다. 반면, 상기 제2 개구부들(132)의 내벽은 상기 층간 절연막들(110), 및 상기 도전 패턴들(121)로 이루어질 수 있다. 상기 제2 개구부들(132)은 이웃한 층간 절연막들(110)과 상기 이웃한 층간 절연막들(110) 사이의 상기 도전 패턴들(121)로 둘러싸인 확장부들(133)을 포함할 수 있다. 상기 확장부들(133)의 직경은 상기 층간 절연막들(110)로 둘러싸인 개구부의 직경보다 클 수 있다.The
도 13을 참조하면, 상기 도 12의 결과물 상에 제1 절연막(141)이 형성될 수 있다. 상기 제1 절연막(141)은 상기 도 12의 결과물 상에 컨포멀하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 절연막(141)은 상기 제2 개구부들(132)의 내벽 및 저면의 표면을 따라 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 절연막(141)은 상기 확장부들(133)의 내면에 노출된 상기 층간 절연막들(110)과 상기 도전 패턴들(121) 표면 상에도 형성될 수 있다. 상기 제1 절연막(141)은 단층 또는 복수 층으로 이루어질 수 있다. 상기 제1 절연막(141)은 산화물/질화물/산화물의 복합막일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 절연막(141)은 고유전율의 물질로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 13, a first insulating
상기 제1 절연막(141)을 형성하도록, 증착 공정이 수행될 수 있다. 예를 들면, 원자층 적층 공정(또는 원자층 적층 공정의 변형 공정) 또는/및 화학적 기상 증착 공정(저압 화학적 기상 증착 공정 및 플라즈마 강화 화학적 기상 증착 공정 등과 같은 변형 공정 포함)이 수행될 수 있다.A deposition process may be performed to form the first insulating
도 14를 참조하면, 상기 제2 개구부들(132) 내부를 채우도록 매립 도전막(151)이 형성될 수 있다. 상기 매립 도전막(151)은 상기 확장부들(133)을 채울 수 있다. 상기 매립 도전막(151)은 상기 층간 절연막의 최상층을 덮도록 형성될 수 있다. 상기 매립 도전막(151)은 도전성 폴리실리콘으로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 14, a buried
도 15를 참조하면, 상기 매립 도전막(151)에 대해 이방성 식각 공정을 수행하여 제3 개구부들(134)이 형성될 수 있다. 이방성 식각 공정은 상기 층간 절연막들(110)을 식각 마스크로 이용하여 수행될 수 있다. 상기 이방성 식각 공정은 상기 기판(100)의 상부면을 노출하도록 수행될 수 있다. 이로써, 상기 확장부들(133) 내에 상기 매립 도전막(151)의 일부가 잔류하여 매립 도전 패턴들(152)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 이방성 식각 공정에 의해 상기 확장부들(133)을 제외한 상기 제2 개구부들(132) 내벽의 상기 제1 절연막(141)이 선택적으로 제거되어 상기 확장부들(133) 내에 제1 절연 패턴들(142)이 국소적으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제3 개구부들(134)의 내벽에 상기 층간 절연막들(110) 및 상기 매립 도전 패턴들(152)이 노출될 수 있다. 이때, 상기 제1 절연 패턴들(142)은, 상기 제3 개구부들(134)의 내벽에 노출된 측면을 제외한 상기 매립 도전 패턴들(152)의 모든 표면을 둘러쌀 수 있다.Referring to FIG. 15, the
또는, 상기 층간 절연막들(110)의 최상층의 상부면이 노출되도록, 상기 매립 도전막(151)에 대해 평탄화 공정이 수행될 수 있다. 이후, 상기 층간 절연막들(110)의 최상층 상에, 상기 제2 개구부들(132) 내의 상기 매립 도전막(151)을 노출하는 마스크 패턴(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 매립 도전막(151)에 대해 선택적으로 이방성 식각 공정이 수행될 수 있다. 이후, 상기 매립 도전막(151)이 식각된 후, 노출된 상기 제2 개구부들(132) 저면의 상기 제1 절연막(141)이 제거되어 상기 제3 개구부들(134)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 제3 개구부들(134)의 측벽에 상기 제1 절연막(141)이 잔류할 수 있다. 즉, 서로 다른 층의 상기 매립 도전 패턴들을 둘러싸는 상기 제1 절연 패턴들(142)이 상기 제3 개구부들(134) 내벽을 따라 서로 연결될 수 있다.Alternatively, the planarization process may be performed on the buried
도 16을 참조하면, 상기 도 15의 결과물에 대해 산화 공정이 수행될 수 있다. 상기 산화 공정은 열 산화 공정일 수 있다. 상기 산화 공정에 의해 상기 제3 개구부들(134)의 내벽에 노출된 상기 매립 도전 패턴들(152)의 표면에 산화막이 형성될 수 있다. 이때, 상기 제3 개구부들(134)의 저면에 노출된 상기 기판(100)의 상부면 또한 산화될 수 있다. 상기 제3 개구부들(134)의 저면에 형성된 산화막은 이방성 식각 공정에 의해 제거될 수 있다. 이로써, 상기 제3 개구부들(134)의 내벽에 노출된 상기 매립 도전 패턴들(152)의 표면에 선택적으로 게이트 절연막(143)이 형성될 수 있다. 상기 게이트 절연막(143)은 라디칼 산화 공정 등에 의해서도 형성될 수 있다.Referring to FIG. 16, an oxidation process may be performed on the result of FIG. The oxidation process may be a thermal oxidation process. An oxide film may be formed on the surface of the buried
상기 제3 개구부들(134)이 반도체 물질로 채워질 수 있다. 이때, 상기 층간 절연막들(110)의 최상층은 상기 반도체 물질로 덮일 수 있다. 상기 층간 절연막들(110)의 최상층을 노출하도록 평탄화 공정이 수행되어, 상기 제3 개구부들(134) 내에 반도체 기둥들(PL)이 형성될 수 있다. 이때, 반도체 물질은 다결정 또는 단결정 반도체일 수 있다.The
상기 반도체 기둥들(PL) 상에 비트라인들(BL)이 형성될 수 있다. 상기 반도체 기둥들(PL) 및 상기 층간 절연막들(110)의 최상층 상에 도전막이 형성된 후, 상기 도전막이 패터닝되어 상기 비트라인들(BL)이 형성될 수 있다. 이로써, 상기 반도체 기둥들(PL)은 상기 비트라인들(BL)과 전기적으로 연결될 수 있다.And bit lines BL may be formed on the semiconductor pillars PL. After the conductive layer is formed on the uppermost layer of the semiconductor pillars PL and the
도 17 내지 18을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 구조의 비휘발성 메모리 소자 및 그 제조방법이 설명된다. 이때, 앞서 설명된 내용과 동일 또는 유사한 내용은 생략 또는 간략하게 설명될 수 있다.17 to 18, a three-dimensional nonvolatile memory device according to a second embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described. Here, the same or similar contents as those described above may be omitted or briefly described.
도 17을 참조하면, 도 12의 결과물 상에 제1 절연막(141)이 형성될 수 있다. 상기 제1 절연막(141)은 복층으로 형성될 수 있다. 상기 제1 절연막(141)은 제1 서브 절연막(144) 및 제2 서브 절연막(145)을 포함할 수 있다. 상기 제1 서브 절연막(144)은 산화 공정에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제1 서브 절연막(144)은 도전 패턴들(121)의 노출된 표면에 선택적으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 산화 공정에 의해 상기 기판(100)의 상부면이 산화될 수 있다.Referring to FIG. 17, a first insulating
상기 결과물 상에 컨포멀하게 제2 서브 절연막(145)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 서브 절연막(145)은 제2 개구부들(132)의 내벽, 확장부들(133), 및 저면의 표면을 따라 형성될 수 있다. 상기 제2 서브 절연막(145) 고유전율의 물질로 이루어질 수 있다. 상기 제2 서브 절연막(145)은 증착 공정에 의해 형성될 수 있다. 이로써, 상기 도전 패턴들(121)의 노출된 표면에 선택적으로 상기 제1 서브 절연막(144)과 상기 제2 서브 절연막(145)이 적층될 수 있다.A second
도 18을 참조하면, 앞서 설명된 바와 같이, 상기 확장부들(133) 내에 도전성 폴리실리콘을 포함하는 매립 도전 패턴들(152)이 형성되고, 이를 측면으로 하는 제3 개구부들(134)가 형성될 수 있다. 또한, 이방성 식각 공정에 의해 상기 확장부들(133)을 제외한 상기 제3 개구부들(134) 내벽의 상기 제2 서브 절연막(145)이 선택적으로 제거되어 상기 확장부들(133) 내에 제2 서브 절연 패턴들(146)이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제3 개구부들(134)의 내벽에 상기 층간 절연막들(110) 및 상기 매립 도전 패턴들(152)이 노출될 수 있다. 이때, 상기 제2 서브 절연 패턴들(146)은, 상기 제3 개구부들(134)의 내벽에 노출된 측면을 제외한 상기 매립 도전 패턴들(152)의 모든 표면을 둘러쌀 수 있다.Referring to FIG. 18, as described above, the embedded
또는, 서로 다른 층의 상기 매립 도전 패턴들을 둘러싸는 상기 제2 서브 절연 패턴들(146)은 상기 제3 개구부들(134) 내벽을 따라 서로 연결될 수 있다.Alternatively, the second
상기 제3 개구부들(134) 내벽에 선택적으로 게이트 절연막(143)이 형성될 수 있다. 상기 게이트 절연막(143)을 형성하도록, 증착 공정 및 이방성 식각 공정이 수행될 수 있다. 예를 들면, 원자층 적층 공정(또는 원자층 적층 공정의 변형 공정) 또는/및 화학적 기상 증착 공정(저압 화학적 기상 증착 공정 및 플라즈마 강화 화학적 기상 증착 공정 등과 같은 변형 공정 포함)이 수행될 수 있다. 상기 증착 공정에 결과물 상에 컨포멀하게 절연막이 형성될 수 있다. 이후, 상기 제3 개구부들(134)의 저면 및 상기 층간 절연막들(110)의 최상층 상에 형성된 절연막은 이방성 식각 공정에 의해 제거될 수 있다.A
도 4를 다시 참조하면, 상기 제3 개구부들(134) 내에 반도체 기둥들(PL)이 형성될 수 있다. 상기 반도체 기둥들(PL)은 실질적으로 상기 층간 절연막들(110)의 최상층과 동일한 높이의 상부면을 가질 수 있다. 이때, 반도체 물질은 다결정 또는 단결정 반도체일 수 있다. 상기 반도체 기둥들(PL) 상에 비트라인들(BL)이 형성될 수 있다. Referring again to FIG. 4, the semiconductor pillars PL may be formed in the
도 19 내지 29를 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 구조의 비휘발성 메모리 소자 및 그 제조방법이 설명된다.Referring to Figs. 19 to 29, a three-dimensional nonvolatile memory device and a manufacturing method thereof according to a third embodiment of the present invention are described.
도 19를 참조하면, 기판(100) 상에 하부 층간 절연막(110a) 및 하부 도전막(122)이 순서대로 적층될 수 있다. 상기 기판(100)은 기판으로써, 불순물 영역(예를 들면, 웰 영역)(105)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 19, a lower
도 20을 참조하면, 상기 하부 도전막(122) 상에 마스크 패턴(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 하부 도전막(122)이 선택적으로 이방성 식각될 수 있다. 이로써, 상기 하부 도전막(122)을 관통하는 하부 개구부들(130a)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 하부 개구부들(130a)는 상기 하부 층간 절연막(110a)을 노출하거나, 상기 기판(110)을 노출하도록 형성될 수 있다. 상기 마스크 패턴은 제거될 수 있다.Referring to FIG. 20, a mask pattern (not shown) may be formed on the lower
도 21을 참조하면, 상기 기판(100) 상에, 상기 하부 개구부들(130a)를 채우는 중간 매립 절연막(110b)이 형성될 수 있다. 상기 중간 매립 절연막(110b) 상에 중간 도전막들(124) 및 중간 층간 절연막들(110c)이 교대로 적층될 수 있다. 상기 중간 도전막들(124)이 형성되기 전에, 상기 중간 매립 절연막(110b)은 평탄화될 수 있고, 상기 하부 도전막(122) 상의 상기 중간 매립 절연막(110b)의 두께는 상기 중간 도전막(124) 상의 상기 중간 층간 절연막(110c)의 두께와 동일할 수 있다.Referring to FIG. 21, an intermediate buried insulating
도 22를 참조하면, 상기 중간 층간 도전막들(110c)의 최상층 상에 마스크 패턴(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 마스크 패턴은 상기 하부 개구부들(130a)를 형성하기 위해 사용된 포토 마스크와 동일한 마스크를 이용하여 형성될 수 있다. 상기 마스크 패턴을 이용하여 상기 중간 도전막들(124)과 상기 중간 층간 절연막들(110c)이 선택적으로 이방성 식각될 수 있다. 이로써, 상기 중간 도전막들(124)과 상기 중간 층간 절연막들(110c)을 관통하는 제1 중간 개구부들(130b)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 이방성 식각 공정은 상기 중간 매립 절연막(110b)을 식각 정지막으로 이용하여 수행될 수 있다. 상기 제1 중간 개구부들(130b)의 저면에 상기 중간 매립 절연막(110b)의 상부면이 노출되고, 내벽에 상기 중간 도전막들(124)과 상기 중간 층간 절연막들(110c)이 노출될 수 있다.Referring to FIG. 22, a mask pattern (not shown) may be formed on the uppermost layer of the intermediate interlayer
도 23을 참조하면, 상기 제1 중간 개구부들(130b)의 내벽에 노출된 상기 중간 도전막들(124)이 선택적으로 리세스될 수 있다. 이로써, 중간 도전 패턴들(125)이 형성될 수 있다. 상기 중간 도전 패턴들(125)은 컨트롤 게이트(또는 워드 라인)로 사용될 수 있다. 동시에, 상기 중간 도전막들(124)로 이루어진 상기 제1 중간 개구부들(130b)의 내벽은 선택적으로 확장될 수 있다. 이로써, 제2 중간 개구부들(130c)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 도 22의 결과물에 대해 등방성 식각 공정이 수행될 수 있다. 상기 등방성 식각 공정은 다른 막들보다 상기 중간 도전막들(124)을 선택적으로 식각하도록 수행될 수 있다. Referring to FIG. 23, the intermediate
상기 제2 중간 개구부들(130c)은 상기 제1 중간 개구부들(130b)과 동일한 저면을 가질 수 있다. 반면, 상기 제2 중간 개구부들(130c)의 내벽은 상기 중간 층간 절연막들(110c), 및 상기 중간 도전 패턴들(125)로 이루어질 수 있다. 상기 제2 중간 개구부들(130b)은 이웃한 층간 절연막들(110)과 상기 이웃한 층간 절연막들(110) 사이의 상기 중간 도전 패턴들(125)로 둘러싸인 확장부들(133)을 포함할 수 있다. 상기 확장부들(133)의 직경은 상기 중간 층간 절연막들(110c)로 둘러싸인 개구부의 직경보다 클 수 있다.The second
도 24를 참조하면, 상기 제2 중간 개구부들(130c)을 채우도록 희생패턴(110d)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 희생패턴(110d)은 상기 확장부들(133)을 채우도록 형성될 수 있다. 상기 희생패턴(110d)은 증착 공정 및 평탄화 공정에 의해 형성될 수 있다. 상기 희생 패턴(110d)은 상기 중간 층간 절연막들(110c)의 최상층과 실질적으로 동일한 높이의 상부면을 가질 수 있다. 상기 희생 패턴(110d)은 상기 층간 절연막들(110) 및 상기 도전막들(120)에 대해 식각 선택성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 층간 절연막들(110)은 실리콘 질화물을 포함하고, 상기 도전막들(120)은 도전성 폴리실리콘 또는 금속물질을 포함하며, 상기 희생 패턴(110d)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 24, a
상기 희생 패턴(110d)과 상기 중간 층간 절연막들(110c)의 최상층 상에 상부 도전막(126) 및 상부 층간 절연막(110e)이 순차적으로 적층될 수 있다. 상기 상부 도전막(126)은 라인 형태로 패터닝된 막일 수 있다.An upper
도 25를 참조하면, 상기 상부 층간 절연막(110e) 상에 마스크 패턴(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 마스크 패턴은 상기 하부 개구부들(130a) 및/또는 상기 제1 중간 개구부들(130b)를 형성하기 위해 사용된 포토 마스크와 동일한 마스크(e.g. 레티클)를 이용하여 형성될 수 있다. 상기 마스크 패턴을 이용하여 상기 상부 층간 절연막(110e)과 상기 상부 도전막(126)이 선택적으로 이방성 식각될 수 있다. 이로써, 상기 희생 패턴(110d)의 상부면이 노출될 수 있다.Referring to FIG. 25, a mask pattern (not shown) may be formed on the upper
상기 희생 패턴(110d)이 선택적으로 제거될 수 있다. 상기 희생 패턴(110d)은 상기 도전막들(122, 126), 상기 도전 패턴들(125) 및 상기 층간 절연막들(110)과 서로 다른 식각 선택성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 따라서, 등방성 식각 공정에 의해, 상기 도전막들(122, 126), 상기 도전 패턴들(125) 및 상기 층간 절연막들(110)은 식각되지 않거나 최소로 식각되며, 상기 희생 패턴(110d)이 선택적으로 식각될 수 있다. 상기 희생 패턴(110d)이 제거되어, 상기 제2 중간 개구부들(130c)가 다시 형성될 수 있다.The
상기 제2 중간 개구부들(130c)의 저면에 상기 중간 매립 절연막(110b)이 노출될 수 있다. 상기 층간 절연막들(110)을 식각 마스크로 이용하여 노출된 상기 중간 매립 절연막(110b)이 선택적으로 이방성 식각될 수 있다. 이로써, 상기 상부 도전막(126), 상기 중간 도전 패턴들(125), 및 상기 하부 도전막(122)을 관통하고 상기 기판(100)의 상부면을 노출하는 제1 개구부들(135)이 형성될 수 있다.The intermediate buried insulating
상기 제1 개구부들(135)의 저면에 상기 기판(100)이 노출되고, 상기 제1 개구부들(135)의 내벽에 상기 층간 절연막들(110), 상기 도전막들(122, 126), 상기 도전 패턴들(125)이 노출될 수 있다. 이 때, 상기 제1 개구부들(135)은 원형일 수 있다. 또한, 상기 제1 개구부들(135)은 평면상 매트릭스 형태로 형성될 수 있다. 상기 제1 개구부들(135)은 영역별로 서로 다른 직경을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 개구부들(135)에 있어서, 상기 층간 절연막들(110), 상기 상부 도전막(126), 및 상기 하부 도전막(122)을 관통하는 영역의 직경은 상기 중간 도전 패턴들(125)을 관통하는 영역의 직경보다 작을 수 있다. 즉, 상기 제1 개구부들(135)은 부분적으로 넓은 직경을 갖는 상기 확장부들(133)을 포함할 수 있다.The
상기 층간 절연막들(110), 상기 도전막들(122, 126) 및 상기 도전 패턴들(125)은 기판(100)의 메모리 셀 영역 상에 평판 형태로 적층될 수 있다. 이때, 상기 층간 절연막들(110) 및 상기 도전막들(120)은 상기 기판(100)에서 위로 적층될 수록 점차 감소된 면적을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 층간 절연막들(110), 상기 도전막들(122, 126), 및 상기 도전 패턴들(125)의 가장 자리 부분은 계단 형태를 가질 수 있다.The
상기 층간 절연막들(110)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막으로 형성될 수 있다. 이때, 적어도 상기 희생 패턴(110d)은 식각 공정에서 상기 상부 층간 절연막(110e) 및 상기 중간 매립 절연막(110b)보다 선택적으로 식각될 수 있는 물질로 이루어질 수 있다.The
상기 도전막들(122, 126) 및 도전 패턴들(125)은 폴리실리콘막 또는 금속막으로 형성될 수 있으며, 상기 도전막들(122, 126) 및 도전 패턴들(125) 모두는 동일한 물질 또는 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. 이때, 적어도 상기 중간 도전패턴들(125)은 동일한 물질로 이루어질 수 있다.The
도 26을 참조하면, 상기 도 21의 결과물 상에 컨포멀하게 제1 절연막(141)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 절연막(141)은 상기 제1 개구부들(135)의 내벽 및 저면의 표면을 따라 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 절연막(141)은 상기 확장부들(133)의 내면에 노출된 상기 층간 절연막들(110)과 상기 중간 도전 패턴들(125) 표면 상에도 형성될 수 있다. 상기 제1 절연막(141)은 단층 또는 복수 층으로 이루어질 수 있다. 상기 제1 절연막(141)은 고유전율의 물질로 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 26, the first insulating
상기 제1 절연막(141)을 형성하도록, 증착 공정이 수행될 수 있다. 예를 들면, 원자층 적층 공정(또는 원자층 적층 공정의 변형 공정) 또는/및 화학적 기상 증착 공정(저압 화학적 기상 증착 공정 및 플라즈마 강화 화학적 기상 증착 공정 등과 같은 변형 공정 포함)이 수행될 수 있다. 상기 제1 절연막(141)은 열 산화 공정에 의해 선택적으로 상기 제1 개구부들(135)의 내벽에 노출된 상기 중간 도전 패턴들(125) 표면에 형성된 산화막을 더 포함할 수 있다.A deposition process may be performed to form the first insulating
도 27 및 28을 참조하면, 상기 제1 개구부들(135) 내부를 채우도록 매립 도전막(151)이 형성될 수 있다. 상기 매립 도전막(151)은 상기 확장부들(133)을 채울 수 있다. 상기 매립 도전막(151)은 도전성 폴리실리콘으로 이루어질 수 있다.Referring to FIGS. 27 and 28, a buried
상기 매립 도전막(151)에 대해 이방성 식각 공정을 수행하여 제2 개구부들(136)이 형성될 수 있다. 이방성 식각 공정은 상기 상부 층간 절연막(110e)을 식각 마스크로 이용하여 수행될 수 있다. 상기 이방성 식각 공정은 상기 기판(100)의 상부면을 노출하도록 수행될 수 있다. 이로써, 상기 확장부들(133) 내에 상기 매립 도전막(151)의 일부가 잔류하여 플로팅 게이트로 사용되는 매리 도전 패턴들(152)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 이방성 식각 공정에 의해 상기 확장부들(133)을 제외한 상기 제1 개구부들(135) 내벽의 상기 제1 절연막(141)이 선택적으로 제거되어 상기 확장부들(133) 내에 게이트 층간 절연막으로 사용되는 제1 절연 패턴(142)이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제2 개구부들(136)의 내벽에 상기 층간 절연막들(110), 상기 플로팅 게이트로 사용되는 매립 도전 패턴들(152), 상기 상부 도전막(126), 및 상기 하부 도전막(122)이 노출될 수 있다. 이때, 상기 제1 절연 패턴(142)은, 상기 제2 개구부들(136)의 내벽에 노출된 측면을 제외한 상기 매립 도전 패턴들(152)의 모든 표면을 둘러쌀 수 있다.The
또는, 서로 다른 플로팅 게이트들을 둘러싸는 상기 제1 절연 패턴들(142)이 상기 제2 개구부들(136) 내벽을 따라 서로 연결될 수 있다.Alternatively, the first insulating
도 6을 다시 참조하면, 상기 도 28의 결과물에 대해 산화 공정 및 이방성 식각 공정을 수행하여, 상기 제2 개구부들(136)의 내벽에 노출된 상기 상부 도전막(126), 상기 매립 도전 패턴들(152), 및 상기 하부 도전막(122) 표면에 선택적으로 게이트 절연막(143)이 형성될 수 있다. 또는, 증착 공정 및 이방성 식각 공정에 의해, 상기 게이트 절연막(143)은 상기 제2 개구부들(136)의 내벽을 따라 연장할 수 있다.Referring to FIG. 6 again, the oxidation process and the anisotropic etching process are performed on the resultant structure of FIG. 28, so that the upper
상기 제2 개구부들(136)이 반도체 물질로 채워져, 상기 제2 개구부들(136) 내에 반도체 기둥들(PL)이 형성될 수 있다. 이때, 반도체 물질은 다결정 또는 단결정 반도체일 수 있다.The
상기 반도체 기둥들(PL) 상에 비트라인들(BL)이 형성될 수 있다.And bit lines BL may be formed on the semiconductor pillars PL.
도 29를 참조하여, 본 발명의 제4 실시예에 따른 3차원 구조의 비휘발성 메모리 소자 및 그 제조방법이 설명된다. 이하, 앞서 설명된 내용과 동일 또는 유사한 내용은 생략 또는 간략하게 설명될 수 있다.Referring to Fig. 29, a nonvolatile memory device having a three-dimensional structure according to a fourth embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described. Hereinafter, the same or similar contents as those described above may be omitted or briefly described.
도 29를 참조하면, 도 16 결과물의 반도체 기둥들(PL) 사이의 적층된 도전 패턴들(121)이 분리되도록 이방성 식각 공정이 수행될 수 있다. 상기 이방성 식각 공정에 의해, 적층된 상기 층간 절연막들(110)과 상기 도전 패턴들(121)을 관통하는 라인 개구부들(137)이 형성되고, 분리된 도전 패턴들(121a)이 형성될 수 있다. 이와 함께, 적층된 상기 층간 절연막들(110)이 패터닝되어 층간 절연 패턴들(115)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 29, an anisotropic etching process may be performed so that the stacked conductive patterns 121 between the semiconductor pillars PL of the resultant structure of FIG. 16 are separated. The
이후, 실리사이데이션 공정을 수행하여, 상기 라인 개구부들(137) 내벽에 노출된 상기 분리된 도전 패턴들(121a) 표면에 실리사이드막(121b)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 반도체 기둥들(PL)의 상부면은 절연막(미도시)에 의해 보호될 수 있다. 상기 실리사이데이션 공정은 금속막 증착, 열처리, 및 미반응 금속 제거 공정을 포함할 수 있다.Thereafter, the
이후, 상기 라인 개구부들(137)은 절연물질로 매립될 수 있고, 상기 반도체 기둥들(PL) 상에 상기 반도체 기둥들(PL)과 전기적으로 연결되는 비트 라인들(BL)이 형성될 수 있다.The
상기 공정들은 앞서 설명된 다른 실시예들에 따른 메모리 소자의 제조방법에 적용될 수 있다.The above processes can be applied to the manufacturing method of the memory device according to the other embodiments described above.
도 30을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 소자를 포함하는 전자 장치(200)가 설명된다. 전자 장치(200)는 무선통신 장치 예를 들어, PDA, 랩톱(laptop) 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터, 웹 태블릿(web tablet), 무선 전화기, 휴대폰, 디지털 음악 재생기(digital music player), 또는 정보를 무선환경에서 송신 그리고/또는 수신할 수 있는 모든 소자에 사용될 수 있다. Referring to Fig. 30, an
전자 장치(200)는 버스(250)를 통해서 서로 결합한 제어기(210), 키패드, 키보드, 화면(display) 같은 입출력 장치(220), 메모리(230), 무선 인터페이스(240)를 포함할 수 있다. 제어기(210)는 예를 들어 하나 이상의 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서, 마이크로컨트롤러, 또는 이와 유사한 것들을 포함할 수 있다. 메모리(230)는 예를 들어 제어기(210)에 의해 실행되는 명령어를 저장하는데 사용될 수 있다. 또 메모리(230)는 사용자 데이터를 저장하는 데 사용될 수 있다. 메모리(230)는 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 소자를 포함한다.The
전자 장치(200)는 RF 신호로 통신하는 무선 통신 네트워크에 데이터를 전송하거나 네트워크에서 데이터를 수신하기 위해 무선 인터페이스(240)를 사용할 수 있다. 예를 들어 무선 인터페이스(240)는 안테나, 무선 트랜시버 등을 포함할 수 있다.The
본 발명의 실시예에 따른 전자 장치(200)는 CDMA, GSM, NADC, E-TDMA, WCDAM, CDMA2000 같은 3세대 통신 시스템 같은 통신 인터페이스 프로토콜에서 사용될 수 있다.
The
*도 31을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 소자를 포함하는 메모리 시스템(memory system)이 설명된다.31, a memory system including a non-volatile memory device according to embodiments of the present invention is described.
메모리 시스템(300)은 대용량의 데이터를 저장하기 위한 메모리 소자(310) 및 메모리 컨트롤러(320)를 포함할 수 있다. 상기 메모리 컨트롤러(320)는 호스트(330)(Host)의 읽기/쓰기 요청에 응답하여 상기 메모리 소자(310)로부터 저장된 데이터를 독출 또는 기입하도록 상기 메모리 소자(310)를 제어한다. 상기 메모리 컨트롤러(320)는 상기 호스트(330)(모바일 기기 또는 컴퓨터 시스템)로부터 제공되는 어드레스를 상기 메모리 소자(310)의 물리적인 어드레스로 맵핑하기 위한 어드레스 맵핑 테이블(Address mapping table)을 구성할 수 있다.The
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하고 설명하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 전술한 바와 같이 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있으며, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
The foregoing description is intended to illustrate and describe the present invention. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not restrictive of the invention, It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the foregoing description of the invention is not intended to limit the invention to the precise embodiments disclosed. In addition, the appended claims should be construed to include other embodiments.
Claims (12)
상기 기판의 상기 주표면에 대해 평행하게 연장되는 스트립(strip) 형태를 갖는 복수 개의 컨트롤 게이트 전극들로서, 상기 복수 개의 컨트롤 게이트 전극들은 제 1 디바이스 레벨에 위치하는 제 1 컨트롤 게이트 전극 및 제 2 디바이스 레벨에 위치하는 제 2 컨트롤 게이트 전극을 포함하되, 상기 제 2 디바이스 레벨은 상기 제 1 디바이스 레벨 아래에 그리고 상기 기판의 상기 주표면 위에 위치하는 것;
복수 개의 블록킹 유전체 세그먼트들(segments)을 포함하는 블록킹 유전체로서, 상기 블록킹 유전체 세그먼트들 각각은 상기 복수 개의 컨트롤 게이트 전극들 각각에 접촉하면서 위치하고, 상기 복수 개의 블록킹 유전체 세그먼트들 각각의 일부분은 'ㄷ'자 형태를 갖는 것;
복수 개의 분리된 전하 저장 세그먼트들로서, 상기 복수 개의 분리된 전하 저장 세그먼트들 각각은 상기 'ㄷ'자 형태의 상기 각 블록킹 유전체 세그먼트 내에 부분적으로 위치하고, 상기 복수 개의 분리된 전하 저장 세그먼트들은 상기 제 1 디바이스 레벨에 위치하는 제 1 분리된 전하 저장 세그먼트 및 상기 제 2 디바이스 레벨에 위치하는 제 2 분리된 저하 저장 세그먼트를 포함하는 것; 및
각각의 상기 복수 개의 분리된 전하 저장 세그먼트들과 상기 반도체 채널 사이에 위치하는 터널 유전체로서, 상기 터널 유전체는 상기 'ㄷ'자 형태의 상기 블록킹 유전체 세그먼트들의 외측에 위치하는 모놀리식 3차원 NAND 스트링.A semiconductor channel in which at least one end extends perpendicularly to a major surface of the substrate;
A plurality of control gate electrodes having a strip shape extending parallel to the main surface of the substrate, the plurality of control gate electrodes comprising a first control gate electrode positioned at a first device level and a second control gate electrode positioned at a second device level Wherein the second device level is located below the first device level and above the major surface of the substrate;
Wherein each of the blocking dielectric segments is located in contact with each of the plurality of control gate electrodes and wherein a portion of each of the plurality of blocking dielectric segments is in a ' Having a shape;
Wherein each of the plurality of discrete charge storage segments is partially located within each of the blocking dielectric segments of the 'D' shape, and the plurality of discrete charge storage segments are located in the first device A first separate charge storage segment located at a second device level and a second separated degraded storage segment located at a second device level; And
A tunnel dielectric disposed between each of the plurality of discrete charge storage segments and the semiconductor channel, the tunnel dielectric comprising a monolithic three-dimensional NAND string located outside the blocking dielectric segments of the ' .
상기 복수 개의 분리된 전하 저장 세그먼트들은 복수 개의 플로팅 게이트들을 포함하는 모놀리식 3차원 NAND 스트링.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of discrete charge storage segments comprise a plurality of floating gates.
상기 반도체 채널은 기둥 형태를 가지며,
상기 기둥 형태의 상기 반도체 채널 전체가 상기 기판의 상기 주표면에 대해 수직하게 연장되는 모놀리식 3차원 NAND 스트링.The method according to claim 1,
The semiconductor channel having a columnar shape,
Wherein the entirety of the semiconductor channel in the columnar form extends perpendicular to the major surface of the substrate.
상기 기둥 형태의 반도체 채널의 윗부분에서 접촉하는 하나의 소오스 또는 드레인 전극, 및
상기 기둥 형태의 반도체 채널의 아랫부분에서 접촉하는 다른 하나의 소오스 또는 드레인 전극을 더 포함하는 모놀리식 3차원 NAND 스트링.The method of claim 3,
One source or drain electrode contacting at the top of the columnar semiconductor channel, and
Further comprising another source or drain electrode in contact with a lower portion of the columnar semiconductor channel.
상기 터널 유전체는 상기 'ㄷ'자 형태의 상기 블록킹 유전체 세그먼트들 내의 오프닝 안으로 연장되지 않는 모놀리식 3차원 NAND 스트링.The method according to claim 1,
Wherein the tunnel dielectric does not extend into an opening in the blocking dielectric segments of the 'C' shape.
상기 기판의 상기 주표면에 평행하게 연장되는 스트립(strip) 형태를 갖는 복수 개의 컨트롤 게이트 전극들로서, 상기 복수 개의 컨트롤 게이트 전극들은 제 1 디바이스 레벨에 위치하는 제 1 컨트롤 게이트 전극 및 제 2 디바이스 레벨에 위치하는 제 2 컨트롤 게이트 전극을 포함하되, 상기 제 2 디바이스 레벨은 상기 제 1 디바이스 레벨 아래에 그리고 상기 기판의 상기 주표면 위에 위치하는 것;
복수 개의 블록킹 유전체 세그먼트들을 포함하는 블록킹 유전체로서, 상기 복수 개의 블록킹 유전체 세그먼트들 각각은 상기 복수 개의 컨트롤 게이트 전극들 각각에 접촉하면서 위치하는 것;
복수 개의 분리된 전하 저장 세그먼트들로서, 상기 복수 개의 분리된 전하 저장 세그먼트들 중 적어도 하나는 상기 제 1 컨트롤 게이트 전극의 측벽, 제 1 절연층의 측벽, 및 제 2 절연층의 측벽에 의해 정의된 리세스 내에 배치되되, 상기 제 1 절연층은 상기 제 1 컨트롤 게이트 전극 위에 배치되고, 상기 제 2 절연층은 상기 제 1 컨트롤 게이트 전극 아래에 배치되는 것, 그리고 상기 복수 개의 분리된 전하 저장 세그먼트들은 상기 제 1 디바이스 레벨에 위치하는 제 1 분리된 전하 저장 세그먼트 및 상기 제 2 디바이스 레벨에 위치하는 제 2 분리된 전하 저장 세그먼트를 포함하는 것; 및
상기 복수 개의 분리된 전하 저장 세그먼트들 각각과 상기 반도체 채널 사이에 배치된 터널 유전체를 포함하는 모놀리식 3차원 NAND 스트링.A semiconductor channel in which at least one end extends perpendicularly to a major surface of the substrate;
A plurality of control gate electrodes having a strip shape extending parallel to the main surface of the substrate, wherein the plurality of control gate electrodes comprises a first control gate electrode located at a first device level and a second control gate electrode located at a second device level Wherein the second device level is located below the first device level and above the major surface of the substrate;
A blocking dielectric comprising a plurality of blocking dielectric segments, each of the plurality of blocking dielectric segments being positioned in contact with each of the plurality of control gate electrodes;
Wherein at least one of the plurality of discrete charge storage segments comprises at least one of a plurality of discrete charge storage segments defined by a sidewall of the first control gate electrode, a sidewall of the first insulating layer, and a sidewall of the second insulating layer. Wherein the first insulating layer is disposed over the first control gate electrode and the second insulating layer is disposed under the first control gate electrode, and the plurality of discrete charge storage segments A first separated charge storage segment located at a first device level and a second separated charge storage segment located at a second device level; And
And a tunnel dielectric disposed between each of the plurality of discrete charge storage segments and the semiconductor channel.
상기 블록킹 유전체는 상기 제 1 컨트롤 게이트 전극과 적어도 하나의 상기 분리된 전하 저장 세그먼트들 사이에 배치되는 모놀리식 3차원 NAND 스트링.The method according to claim 6,
Wherein the blocking dielectric is disposed between the first control gate electrode and at least one of the separated charge storage segments.
상기 복수 개의 블록킹 유전체 세그먼트들 각각의 적어도 일부분은 'ㄷ'자 형태를 갖는 모놀리식 3차원 NAND 스트링.The method according to claim 6,
At least a portion of each of the plurality of blocking dielectric segments having a " C " shape.
상기 복수 개의 분리된 전하 저장 세그먼트들은 복수 개의 플로팅 게이트들을 포함하는 모놀리식 3차원 NAND 스트링.The method according to claim 6,
Wherein the plurality of discrete charge storage segments comprise a plurality of floating gates.
상기 반도체 채널은 기둥 형태를 가지며,
상기 기둥 형태의 반도체 채널 전체가 상기 기판의 상기 주표면에 대해 수직하게 연장되는 모놀리식 3차원 NAND 스트링.The method according to claim 6,
The semiconductor channel having a columnar shape,
Wherein the entirety of the columnar semiconductor channel extends perpendicular to the major surface of the substrate.
상기 기둥 형태의 반도체 채널의 윗부분에서 접촉하는 하나의 소오스 또는 드레인 전극, 및
상기 기둥 형태의 반도체 채널의 아랫부분에서 접촉하는 다른 하나의 소오스 또는 드레인 전극을 더 포함하는 모놀리식 3차원 NAND 스트링.11. The method of claim 10,
One source or drain electrode contacting at the top of the columnar semiconductor channel, and
Further comprising another source or drain electrode in contact with a lower portion of the columnar semiconductor channel.
상기 터널 유전체는 상기 'ㄷ'자 형태의 상기 블록킹 유전체 세그먼트들 안으로 연장되지 않는 모놀리식 3차원 NAND 스트링.
9. The method of claim 8,
Wherein the tunnel dielectric does not extend into the " C " shaped blocking dielectric segments.
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