JP2015050466A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 半導体装置のメモリブロックが有する情報格納部130は、貫通部材PLに隣接するトンネル絶縁膜132、第1ワードラインから第8ワードラインのそれぞれを覆うよう形成されるブロッキング絶縁膜134、及び、トンネル絶縁膜132とブロッキング絶縁膜134との間に形成される電荷格納膜133を有する。第4ワードラインWL4は、厚さLgが第4ワードラインWL4と第3ワードラインWL3との間に形成されているゲート間誘電膜150の厚さLsより大きくなるよう形成されている。これにより、ワードラインの電気的特性の均一性を向上し、貫通部材PLとワードラインとが交差する部位に形成されるメモリセルに格納されたデータの安定度を向上することができる。
【選択図】 図4C
Description
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態による半導体装置を示すブロック図である。図1を参照すれば、本発明の一実施形態による半導体装置はメモリセルアレイ10、アドレスデコーダー20、読出し/書込み回路30、データ入出力回路40、及び制御ロジック50を含む。
図3を参照すれば、基板110が提供される。基板110は、第1導電型、例えばP型を有する。基板110上にはバッファ誘電膜122が提供される。バッファ誘電膜122は、シリコン酸化膜である。バッファ誘電膜122上に、絶縁パターン125及び絶縁パターンを介在して互いに離隔された水平電極が提供される。
貫通部材PLは、柱状または筒状(シリンダ型、または、マカロニ型)の半導体である。筒状の貫通部材の中は、充填絶縁膜137で満たされている。充填絶縁膜は、シリコン酸化膜で形成される。貫通部材PLの一端上に導電パターン136が提供される。導電パターン136に接する貫通部材PLの一端はドレーン領域Dである。
本発明の概念によれば、第1ワードラインWL1、第2ワードラインWL2、第3ワードラインWL3、第4ワードラインWL4、第5ワードラインWL5、第6ワードラインWL6、第7ワードラインWL7、及び、第8ワードラインWL8の厚さLgは、セルゲートの長さに対応する。隣接する第1ワードラインWL1、第2ワードラインWL2、第3ワードラインWL3、第4ワードラインWL4、第5ワードラインWL5、第6ワードラインWL6、第7ワードラインWL7、及び、第8ワードラインWL8の間にゲート間誘電膜150が提供される。即ち、ゲート間誘電膜150、第1ワードラインWL1、第2ワードラインWL2、第3ワードラインWL3、第4ワードラインWL4、第5ワードラインWL5、第6ワードラインWL6、第7ワードラインWL7、及び、第8ワードラインWL8は、交互に積層される。ゲート間誘電膜150は、絶縁パターン125を含む。図4Cには、ゲート間誘電膜150が一対のブロッキング絶縁膜134をさらに含むことが図示されている。ゲート間誘電膜150のいずれか一つの厚さは、それに隣接するワードライン間の間隔Lsに対応される。垂直型メモリセルのピッチは、ピッチ(Lg+Ls)として定義される。
図7A乃至図7Cを参照すれば、セルホールHの側壁に保護膜131が形成される。保護膜131は、シリコン酸化膜である。保護膜131上に電荷格納膜133が形成される。電荷格納膜133は、電荷トラップ膜又は導電性ナノ粒子を含む絶縁膜である。電荷トラップ膜は、例えばシリコン窒化膜を含む。トンネル絶縁膜132が電荷格納膜133上に形成される。トンネル絶縁膜132は、シリコン酸化膜である。保護膜131、トンネル絶縁膜132、及び、電荷格納膜133は、ALD又はCVD方法によって形成されてもよい。
図16Aを参照すれば、情報格納部130を構成するトンネル絶縁膜132、電荷格納膜133、及び、ブロッキング絶縁膜134の全てがリセス領域126内に形成される。この場合、保護膜131は形成されないこともある。図7A乃至図8Cの工程で、セルホールH内に保護膜131、電荷格納膜133、及び、トンネル絶縁膜132を形成することなく貫通部材PLが形成されることもあり得る。貫通部材PLは、セルホールH内に半導体膜を蒸着することによって、形成される。以後、図13A乃至図13Cの工程で、リセス領域126内にトンネル絶縁膜132、電荷格納膜133、及びブロッキング絶縁膜134が順に形成される。以後、ブロッキング絶縁膜134上に導電膜140が形成される。
120・・・分離絶縁膜、
121・・・分離領域、
122・・・バッファ誘電膜、
123・・・犠牲膜、
130・・・情報格納部、
131・・・保護膜、
132・・・トンネル絶縁膜、
133・・・電荷格納膜、
134・・・ブロッキング絶縁膜、
135・・・半導体膜、
136・・・導電パターン、
137・・・充填絶縁膜、
150・・・ゲート間誘電膜、
CSL・・・共通ソースライン、
LSL・・・下部選択ライン、
USL・・・上部選択ライン、
PL ・・・貫通部材。
Claims (25)
- 基板と、
前記基板上に積層された複数のワードライン及び複数の絶縁パターンを含む積層部材と、
複数の前記ワードライン及び複数の前記絶縁パターンを貫通する方向に延びるよう形成される複数の貫通部材と、
を備え、
前記絶縁パターンは、隣接する前記ワードラインの間に配置され、メモリセルが前記貫通部材と前記ワードラインとが交差する部位に形成され、
前記積層部材の第1部分は、第1厚さを有する第1ワードラインを含み、前記積層部材の第2部分は、第1厚さと異なる第2厚さを有する第2ワードラインを含むことを特徴とする半導体装置。 - 前記積層部材の第3部分は、第3厚さを有する第3ワードラインを含み、
第3厚さ及び第1厚さは、第2厚さより小さく、
前記積層部材の前記第2部分は、前記積層部材の前記第1部分と前記積層部材の前記第3部分との間に配置されることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 第3厚さは、第1厚さと同一であることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
- 前記積層部材は、複数の前記ワードライン及び複数の前記絶縁パターン上に積層された上部選択ライン、及び、前記基板と複数の前記ワードライン及び複数の前記絶縁パターンとの間に配置される下部選択ラインをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記メモリセルは、不揮発性メモリセルを含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記メモリセルは、不揮発性メモリトランジスタを含み、
前記貫通部材は、伝導性コアを含み、
前記不揮発性メモリトランジスタは、前記伝導性コア及び前記伝導性コアに対応する前記ワードラインの間に配置される電荷格納部を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記半導体装置は、垂直型NANDメモリ装置であり、
前記貫通部材は、前記垂直型NANDメモリ装置のセルストリングを形成することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記積層部材の前記第1部分内の第1貫通部材の直径は、前記積層部材の前記第2部分内の前記第1貫通部材の直径より小さいことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記積層部材の第3部分は、第3厚さを有する前記ワードラインを含み、
第1厚さ及び第3厚さは、第2厚さより小さく、
前記積層部材の前記第2部分は、前記積層部材の前記第1部分と前記積層部材の前記第3部分との間に配置され、
前記積層部材の前記第1部分の第1貫通部材の直径は、前記積層部材の前記第2部分内の第1貫通部材の直径より小さいことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記積層部材の前記第2部分は、前記積層部材の中央部分を含むことを特徴とする請求項9に記載の半導体装置。
- 前記積層部材の前記第1部分内の第1貫通部材の径方向外側の表面は、前記積層部材の前記第2部分内の前記第1貫通部材の径方向外側の表面より小さい凹凸を有することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記積層部材の第3部分は、第3厚さを有する第3ワードラインを含み、
第1厚さ及び第3厚さは、前記第2厚さより大きく、
前記積層部材の前記第2部分は、前記積層部材の前記第1部分と前記積層部材の前記第3部分との間に配置され、
前記積層部材の前記第1部分内の第1貫通部材の径方向外側の表面は、前記積層部材の前記第2部分内の前記第1貫通部材の径方向外側の表面より小さい凹凸を有することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記積層部材の前記第2部分は、前記積層部材の中央部分を含むことを特徴とする請求項12に記載の半導体装置。
- 前記第1部分は、前記第1ワードラインに隣接する第1絶縁パターンを含み、
前記第2部分は、前記第2ワードラインに隣接する第2絶縁パターンを含み、
前記第2絶縁パターンの厚さに対する前記第2厚さの比率は、前記第1絶縁パターンの厚さに対する前記第1厚さの比率と異なることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第2部分は、複数の前記第2ワードライン及び複数の前記第2絶縁パターンを含み、
複数の前記第2ワードラインは、前記第2厚さを有し、複数の前記第2絶縁パターンは、前記第2厚さを有することを特徴とする請求項14に記載の半導体装置。 - 前記第2ワードライン及び前記第2絶縁パターンの少なくとも一つは、前記積層部材の中央に位置することを特徴とする請求項15に記載の半導体装置。
- 前記積層部材の第3部分は、第3厚さを有する第3ワードライン及び前記第3ワードラインに隣接する第3絶縁パターンを含み、
前記第1厚さ及び前記第3厚さは、前記第2厚さより小さく、
前記積層部材の前記第2部分は、前記積層部材の前記第1部分と前記積層部材の前記第3部分との間に配置され、
前記第1絶縁パターンの厚さに対する前記第1厚さの比率は、前記第3絶縁パターンの厚さに対する前記第3厚さの比率と同一であることを特徴とする請求項14に記載の半導体装置。 - 前記第2絶縁パターンの厚さに対する前記第2厚さの比率は、前記第1絶縁パターンの厚さに対する前記第1厚さの比率より大きいことを特徴とする請求項14に記載の半導体装置。
- 前記第2絶縁パターンの厚さに対する前記第2厚さの比率は、1.3より大きく、
前記第1ワードラインでの第1貫通部材の直径は、前記第2ワードラインでの前記第1貫通部材の直径より小さいことを特徴とする請求項18に記載の半導体装置。 - 前記第2絶縁パターンの厚さに対する前記第2厚さの比率は、前記第1絶縁パターンの厚さに対する前記第1厚さの比率より小さいことを特徴とする請求項14に記載の半導体装置。
- 基板と、
前記基板上に積層された複数のワードライン及び複数の絶縁パターンを含む積層部材と、
複数の前記ワードライン及び複数の前記絶縁パターンを貫通する方向に延びるよう形成される複数の貫通部材と、
を含み、
前記絶縁パターンは、隣接する前記ワードラインの間に配置され、メモリセルが前記貫通部材と前記ワードラインとが交差する部位に形成され、
前記積層部材の第1部分は、第1厚さを有する第1ワードライン及び前記第1ワードラインに隣接する第1絶縁パターンを含み、
前記積層部材の第2部分は、第2厚さを有する第2ワードライン及び前記第2ワードラインに隣接する第2絶縁パターンを含み、
前記第2絶縁パターンの厚さに対する前記第2厚さの比率は、前記第1絶縁パターンの厚さに対する前記第1厚さの比率と異なることを特徴とする半導体装置。 - 前記積層部材の第3部分は、第3厚さを有する第3ワードライン及び前記第3ワードラインに隣接する第3絶縁パターンを含み、
前記積層部材の前記第2部分は、前記積層部材の前記第1部分と前記積層部材の前記第3部分との間に配置され、
前記第1絶縁パターンの厚さに対する前記第1厚さの比率は、前記第3絶縁パターンの厚さに対する前記第3厚さの比率と同一であることを特徴とする請求項21に記載の半導体装置。 - 前記第1厚さ及び前記第3厚さは、前記第2厚さより小さいことを特徴とする請求項22に記載の半導体装置。
- 前記第2部分は、前記第2厚さを有する複数の前記第2ワードライン及び前記第2厚さを有する複数の前記第2絶縁パターンを含み、
前記第2ワードライン及び前記第2絶縁パターンの少なくとも一つは、前記積層部材の中央部に位置することを特徴とする請求項22に記載の半導体装置。 - 前記第2絶縁パターンの厚さに対する前記第2厚さの比率は、前記第1絶縁パターンの厚さに対する前記第1厚さの比率より大きいことを特徴とする請求項21に記載の半導体装置。
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