JP2019212689A - 半導体メモリ - Google Patents
半導体メモリ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019212689A JP2019212689A JP2018105291A JP2018105291A JP2019212689A JP 2019212689 A JP2019212689 A JP 2019212689A JP 2018105291 A JP2018105291 A JP 2018105291A JP 2018105291 A JP2018105291 A JP 2018105291A JP 2019212689 A JP2019212689 A JP 2019212689A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductor
- region
- conductors
- stacked
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 98
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 357
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 45
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 13
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 58
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 26
- 238000003491 array Methods 0.000 description 16
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 14
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 7
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 5
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B43/00—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
- H10B43/40—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the peripheral circuit region
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B43/00—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
- H10B43/10—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the top-view layout
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/5226—Via connections in a multilevel interconnection structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/528—Geometry or layout of the interconnection structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
- H01L27/0688—Integrated circuits having a three-dimensional layout
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B41/00—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
- H10B41/20—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B41/00—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
- H10B41/20—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels
- H10B41/23—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels with source and drain on different levels, e.g. with sloping channels
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B41/00—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
- H10B41/20—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels
- H10B41/23—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels with source and drain on different levels, e.g. with sloping channels
- H10B41/27—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels with source and drain on different levels, e.g. with sloping channels the channels comprising vertical portions, e.g. U-shaped channels
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B41/00—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
- H10B41/30—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B41/00—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
- H10B41/70—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates the floating gate being an electrode shared by two or more components
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B43/00—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
- H10B43/20—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B43/00—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
- H10B43/20—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels
- H10B43/23—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels with source and drain on different levels, e.g. with sloping channels
- H10B43/27—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels with source and drain on different levels, e.g. with sloping channels the channels comprising vertical portions, e.g. U-shaped channels
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B43/00—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
- H10B43/30—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the memory core region
- H10B43/35—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the memory core region with cell select transistors, e.g. NAND
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B43/00—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
- H10B43/50—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the boundary region between the core and peripheral circuit regions
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B53/00—Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors
- H10B53/20—Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors characterised by the three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
- H01L23/53204—Conductive materials
- H01L23/53209—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
- H01L23/53228—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being copper
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
- H01L23/53204—Conductive materials
- H01L23/53209—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
- H01L23/53257—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being a refractory metal
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
- H01L23/53204—Conductive materials
- H01L23/53271—Conductive materials containing semiconductor material, e.g. polysilicon
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Geometry (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Abstract
【課題】メモリセルが記憶するデータの信頼性を向上する。【解決手段】実施形態の半導体メモリは、第1及び第2アクティブ領域と、第1乃至第4積層体と、を含む。第1積層体は、第1アクティブ領域において、第1層内の第1導電体と、第1導電体の上方において交互に積層された第1絶縁体及び第2導電体とを含んでいる。第2積層体は、第2アクティブ領域において、第1層内の第3導電体と、第3導電体の上方において交互に積層された第2絶縁体及び第4導電体とを含んでいる。第3積層体は、第4領域且つ第1層内において、第3絶縁体を介して前記第1導電体と隣り合う第5導電体を含んでいる。第4積層体は、第4領域且つ第1層内において、第5絶縁体を介して第3導電体と隣り合う第7導電体を含んでいる。第5導電体と第7導電体との間は、電気的に絶縁されている。【選択図】図16
Description
実施形態は、半導体メモリに関する。
データを不揮発に記憶することが可能なNAND型フラッシュメモリが知られている。
メモリセルが記憶するデータの信頼性を向上する。
実施形態の半導体メモリは、第1乃至第7領域と、第1及び第2アクティブ領域と、第1乃至第4積層体と、第1及び第2コンタクトと、第1及び第2ピラーと、を含む。第1乃至第7領域は、第1方向の一方側に順に並んでいる。第1アクティブ領域は、第1乃至第3領域のそれぞれの一部を含んでいる。第2アクティブ領域は、第5乃至第7領域のそれぞれの一部を含んでいる。第1積層体は、第1アクティブ領域において、第1層内の第1導電体と、第1導電体の上方において交互に積層された第1絶縁体及び第2導電体とを含んでいる。第2積層体は、第2アクティブ領域において、第1層内の第3導電体と、第3導電体の上方において交互に積層された第2絶縁体及び第4導電体とを含んでいる。第1コンタクトは、第1領域において、積層された第2導電体のうち第2層内の第2導電体上において柱状に設けられている。第2コンタクトは、第7領域において、積層された第4導電体のうち第2層内の第4導電体上において柱状に設けられている。複数の第1ピラーは、第2領域において、それぞれが積層された第1導電体を通過し、第1導電体との交差部分がメモリセルとして機能する。複数の第2ピラーは、第6領域において、それぞれが積層された第4導電体を通過し、第4導電体との交差部分がメモリセルとして機能する。第3積層体は、第4領域且つ第1層内において、第3絶縁体を介して前記第1導電体と隣り合う第5導電体と、第5導電体の上方において交互に積層された第4絶縁体及び第6導電体とを含んでいる。第4積層体は、第4領域且つ第1層内において、第5絶縁体を介して第3導電体と隣り合う第7導電体と、第7導電体の上方において交互に積層された第6絶縁体及び第8導電体とを含んでいる。第5導電体と第7導電体との間は、電気的に絶縁されている。
以下に、実施形態について図面を参照して説明する。各実施形態は、発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示している。図面は模式的又は概念的なものであり、各図面の寸法及び比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らない。本発明の技術思想は、構成要素の形状、構造、配置等によって特定されるものではない。
尚、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付す。参照符号を構成する文字の後の数字は、同じ文字を含んだ参照符号によって参照され、且つ同様の構成を有する要素同士を区別するために使用される。同様に、参照符号を構成する数字の後の文字は、同じ数字を含んだ参照符号によって参照され、且つ同様の構成を有する要素同士を区別するために使用される。同じ文字又は数字を含んだ参照符号で示される要素を相互に区別する必要がない場合、これらの要素はそれぞれ文字又は数字のみを含んだ参照符号により参照される。
[1]実施形態
以下に、実施形態に係る半導体メモリ1について説明する。
以下に、実施形態に係る半導体メモリ1について説明する。
[1−1]半導体メモリ1の構成
[1−1−1]半導体メモリ1の全体構成
半導体メモリ1は、例えばデータを不揮発に記憶することが可能なNAND型フラッシュメモリである。半導体メモリ1は、例えば外部のメモリコントローラ2によって制御される。図1は、実施形態に係る半導体メモリ1の構成例を示している。
[1−1−1]半導体メモリ1の全体構成
半導体メモリ1は、例えばデータを不揮発に記憶することが可能なNAND型フラッシュメモリである。半導体メモリ1は、例えば外部のメモリコントローラ2によって制御される。図1は、実施形態に係る半導体メモリ1の構成例を示している。
図1に示すように、半導体メモリ1は、例えばメモリセルアレイ10A及び10B、コマンドレジスタ11、アドレスレジスタ12、シーケンサ13、ドライバモジュール14、ロウデコーダモジュール15A及び15B、並びにセンスアンプモジュール16A及び16Bを備えている。
以下では、メモリセルアレイ10A、ロウデコーダモジュール15A、及びセンスアンプモジュール16Aの組のことをプレーンPN1と称する。メモリセルアレイ10B、ロウデコーダモジュール15B、及びセンスアンプモジュール16Bの組のことをプレーンPN2と称する。
メモリセルアレイ10A及び10Bのそれぞれは、データを不揮発に記憶する。メモリセルアレイ10A及び10Bのそれぞれには、複数のビット線及び複数のワード線が設けられる。メモリセルアレイ10A及び10Bのそれぞれは、複数のブロックBLK0〜BLKn(nは1以上の整数)を含んでいる。ブロックBLKは、不揮発性メモリセルの集合であり、例えばデータの消去単位として使用される。各メモリセルは、1本のビット線と1本のワード線とに関連付けられている。メモリセルアレイ10の詳細な構成については後述する。
コマンドレジスタ11は、半導体メモリ1がメモリコントローラ2から受信したコマンドCMDを保持する。コマンドCMDは、例えばシーケンサ13に読み出し動作、書き込み動作、消去動作等を実行させる命令を含んでいる。
アドレスレジスタ12は、半導体メモリ1がメモリコントローラ2から受信したアドレス情報ADDを保持する。アドレス情報ADDは、例えばブロックアドレスBAd、ページアドレスPAd、及びカラムアドレスCAdを含んでいる。例えば、ブロックアドレスBAd、ページアドレスPAd、及びカラムアドレスCAdは、それぞれブロックBLK、ワード線、及びビット線の選択に使用される。
シーケンサ13は、半導体メモリ1全体の動作を制御する。シーケンサ13は、プレーンPN1とプレーンPN2とを独立に制御することが可能である。例えば、シーケンサ13は、コマンドレジスタ11に保持されたコマンドCMDに基づいてドライバモジュール14及びプレーンPN1を制御して、プレーンPN1に対する読み出し動作、書き込み動作、消去動作等を実行する。同様に、シーケンサ13は、プレーンPN2に対する読み出し動作、書き込み動作、消去動作等を実行することも可能である。
ドライバモジュール14は、読み出し動作、書き込み動作、消去動作等で使用される電圧を生成する。そして、ドライバモジュール14は、アドレスレジスタ12に保持されたページアドレスPAdに基づいて、例えば選択ワード線に対応する信号線に生成した電圧を印加する。
ロウデコーダモジュール15A及び15Bは、それぞれメモリセルアレイ10A及び10Bに対応して設けられている。ロウデコーダモジュール15は、アドレスレジスタ12に保持されたブロックアドレスBAdに基づいて、対応するメモリセルアレイ10内の1つのブロックBLKを選択する。そして、ロウデコーダモジュール15は、例えば選択ワード線に対応する信号線に印加された電圧を、選択されたブロックBLK内の選択ワード線に転送する。
センスアンプモジュール16A及び16Bは、それぞれメモリセルアレイ10A及び10Bに対応して設けられている。センスアンプモジュール16は、書き込み動作において、メモリコントローラ2から受信した書き込みデータDATに応じて、対応するメモリセルアレイ10に設けられたビット線のそれぞれに所望の電圧を印加する。また、センスアンプモジュール16は、読み出し動作において、ビット線の電圧に基づいてメモリセルに記憶されたデータを判定し、判定結果を読み出しデータDATとしてメモリコントローラ2に転送する。
半導体メモリ1とメモリコントローラ2との間の通信は、例えばNANDインターフェイス規格をサポートしている。例えば、半導体メモリ1とメモリコントローラ2との間の通信では、コマンドラッチイネーブル信号CLE、アドレスラッチイネーブル信号ALE、ライトイネーブル信号WEn、リードイネーブル信号REn、レディビジー信号RBn、及び入出力信号I/Oが使用される。
コマンドラッチイネーブル信号CLEは、半導体メモリ1が受信した入出力信号I/OがコマンドCMDであることを示す信号である。アドレスラッチイネーブル信号ALEは、半導体メモリ1が受信した信号I/Oがアドレス情報ADDであることを示す信号である。ライトイネーブル信号WEnは、入出力信号I/Oの入力を半導体メモリ1に命令する信号である。リードイネーブル信号REnは、入出力信号I/Oの出力を半導体メモリ1に命令する信号である。
レディビジー信号RBnは、半導体メモリ1がメモリコントローラ2からの命令を受け付けるレディ状態であるか命令を受け付けないビジー状態であるかを、メモリコントローラ2に通知する信号である。入出力信号I/Oは、例えば8ビット幅の信号であり、コマンドCMD、アドレス情報ADD、データDAT等を含み得る。
以上で説明した半導体メモリ1及びメモリコントローラ2は、それらの組み合わせにより1つの半導体装置を構成しても良い。このような半導体装置としては、例えばSDTMカードのようなメモリカードや、SSD(solid state drive)等が挙げられる。
尚、実施形態では、2つのプレーン(プレーンPN1及びPN2)を有する半導体メモリ1が例示されているが、半導体メモリ1は、3つ以上のプレーンを含んでいても良い。また、プレーンの構成は上記構成に限定されず、プレーンは少なくともメモリセルアレイ10を含んでいれば良い。
[1−1−2]半導体メモリ1の回路構成
図2は、実施形態に係る半導体メモリ1の備えるメモリセルアレイ10の回路構成の一例を、メモリセルアレイ10に含まれた複数のブロックBLKのうち1つのブロックBLKを抽出して示している。
図2は、実施形態に係る半導体メモリ1の備えるメモリセルアレイ10の回路構成の一例を、メモリセルアレイ10に含まれた複数のブロックBLKのうち1つのブロックBLKを抽出して示している。
図2に示すように、ブロックBLKは、例えば4つのストリングユニットSU0〜SU3を含んでいる。各ストリングユニットSUは、ビット線BL0〜BLm(mは1以上の整数)にそれぞれ関連付けられた複数のNANDストリングNSを含んでいる。
NANDストリングNSは、例えばメモリセルトランジスタMT0〜MT7、並びに選択トランジスタST1及びST2を含んでいる。選択トランジスタST1は、例えば直列接続された選択トランジスタST1a、ST1b、及びST1cの組である。尚、選択トランジスタST1が含むトランジスタの個数は、任意の個数に設計され得る。
メモリセルトランジスタMTは、制御ゲート及び電荷蓄積層を含み、データを不揮発に保持する。選択トランジスタST1及びST2のそれぞれは、各種動作時におけるストリングユニットSUの選択に使用される。
各NANDストリングNSにおいて、メモリセルトランジスタMT0〜MT7は、選択トランジスタST1aのソースと選択トランジスタST2のドレインとの間に直列接続される。同一のブロックBLK内のメモリセルトランジスタMT0〜MT7の制御ゲートは、それぞれワード線WL0〜WL7に共通接続される。
各NANDストリングNSにおいて、選択トランジスタST1cのドレインは、対応するビット線BLに接続される。言い換えると、選択トランジスタST1の一端が、直列接続されたメモリセルトランジスタMT0〜MT7の一端に接続され、選択トランジスタST1の他端が、対応するビット線BLに接続される。
ストリングユニットSU0内の選択トランジスタST1a、ST1b、及びST1cのゲートは、それぞれ選択ゲート線SGDa0、SGDb0、及びSGDc0に共通接続される。ストリングユニットSU1内の選択トランジスタST1a、ST1b、及びST1cのゲートは、それぞれ選択ゲート線SGDa1、SGDb1、及びSGDc1に共通接続される。
ストリングユニットSU2内の選択トランジスタST1a、ST1b、及びST1cのゲートは、それぞれ選択ゲート線SGDa2、SGDb2、及びSGDc2に共通接続される。ストリングユニットSU3内の選択トランジスタST1a、ST1b、及びST1cのゲートは、それぞれ選択ゲート線SGDa3、SGDb3、及びSGDc3に共通接続される。
同一のブロックBLK内の選択トランジスタST2のソースは、ソース線SLに共通接続される。同一のブロックBLK内の選択トランジスタST2のゲートは、選択ゲート線SGSに共通接続される。
以上で説明したメモリセルアレイ10の回路構成において、複数のブロックBLK間で同一列に対応する選択トランジスタST1cのドレインは、同じビット線BLに接続される。ソース線SLは、例えば複数のブロックBLK間で共通接続される。
1つのストリングユニットSU内で共通のワード線WLに接続された複数のメモリセルトランジスタMTは、例えばセルユニットCUと称される。各セルユニットCUの記憶容量は、メモリセルトランジスタMTが記憶するデータのビット数に基づいて変化する。
例えば、1つのセルユニットCUは、メモリセルトランジスタMTの各々が1ビットデータを記憶する場合に1ページデータを記憶することが出来、メモリセルトランジスタMTの各々が2ビットデータを記憶する場合に2ページデータを記憶することが出来る。
このように、「1ページデータ」は、例えば1ビットデータを記憶するメモリセルトランジスタMTで構成されたセルユニットCUが記憶するデータの総量で定義される。
尚、実施形態に係る半導体メモリ1が備えるメモリセルアレイ10の回路構成は、以上で説明した構成に限定されない。例えば、各NANDストリングNSが含むメモリセルトランジスタMT並びに選択トランジスタST1及びST2の個数は、それぞれ任意の個数に設計され得る。各ブロックBLKが含むストリングユニットSUの個数は、任意の個数に設計され得る。
[1−1−3]半導体メモリ1の構造
以下に、実施形態に係る半導体メモリ1の構造の一例について説明する。実施形態に係る半導体メモリ1は、半導体基板とメモリセルアレイ10との間、すなわちメモリセルアレイ10下にセンスアンプモジュール16等の回路が設けられた構造を有する。
以下に、実施形態に係る半導体メモリ1の構造の一例について説明する。実施形態に係る半導体メモリ1は、半導体基板とメモリセルアレイ10との間、すなわちメモリセルアレイ10下にセンスアンプモジュール16等の回路が設けられた構造を有する。
尚、以下で参照される図面において、X方向はワード線WLの延伸方向に対応し、Y方向はビット線BLの延伸方向に対応し、Z方向は半導体メモリ1が形成される半導体基板20の表面に対する鉛直方向に対応している。
また、以下で参照される断面図では、図を見易くするために、絶縁層(層間絶縁膜)、配線、コンタクト等の構成要素が適宜省略されている。また、平面図には、図を見易くするために、ハッチングが適宜付加されている。平面図に付加されたハッチングは、ハッチングが付加された構成要素の素材や特性とは必ずしも関連していない。
(メモリセルアレイ10A及び10Bの平面レイアウト)
図3は、実施形態に係る半導体メモリ1の備えるメモリセルアレイ10A及び10Bの平面レイアウトの一例を示している。
図3は、実施形態に係る半導体メモリ1の備えるメモリセルアレイ10A及び10Bの平面レイアウトの一例を示している。
図3に示すように、プレーンPN1に対応するメモリセルアレイ10Aの領域とプレーンPN2に対応するメモリセルアレイ10Bの領域とはX方向に隣り合っている。そして、メモリセルアレイ10Aの領域とメモリセルアレイ10Bの領域との間には、プレーン分離領域PNdivが設けられている。
メモリセルアレイ10A及び10Bに対応する領域のそれぞれは、X方向に沿って、例えばセル領域CA、引出領域HA、及びC4接続領域C4tapに分割され得る。具体的には、X方向に沿って、メモリセルアレイ10Aのセル領域CA、引出領域HA、及びC4接続領域C4tapと、プレーン分割領域PNdivと、メモリセルアレイ10BのC4接続領域C4tap、引出領域HA、及びセル領域CAとが順に並んでいる。
セル領域CAは、複数のNANDストリングNSが形成される領域である。引出領域HAは、NANDストリングNSに接続された選択ゲート線SGD及びSGS並びにワード線WLのそれぞれとロウデコーダモジュール15との間を電気的に接続するためのコンタクトが形成される領域である。C4接続領域C4tapは、例えばNANDストリングNSに接続されたソース線SLや、メモリセルアレイ10上に設けられた電源線や信号線等と、メモリセルアレイ10下に設けられた回路との間を電気的に接続するためのコンタクトが形成される領域である。
メモリセルアレイ10AのC4接続領域C4tapと、メモリセルアレイ10BのC4接続領域C4tapとのそれぞれは、プレーン分離領域PNdivに接している。メモリセルアレイ10Aの引出領域HAと、メモリセルアレイ10Bの引出領域HAとのそれぞれは、プレーン分離領域PNdivから離れている。メモリセルアレイ10A及び10Bのそれぞれにおいて、セル領域CAは、引出領域HAとC4接続領域C4tapとの間に配置される。
また、メモリセルアレイ10A及び10Bのそれぞれは、例えばブロック群BLKG0〜BLKG3を含んでいる。各ブロック群BLKGは、X方向に沿って延伸しており、ブロック群BLKG0〜BLKG3はY方向に配列している。各メモリセルアレイ10が含むブロック群BLKGの個数は、任意の個数に設計され得る。ブロック群BLKGは、複数のブロックBLKを含んでいる。セル領域CAにおいて隣り合うブロック群BLKG間には、例えばBL接続領域BLtapが設けられている。
BL接続領域BLtapは、NANDストリングNSに接続されたビット線BLと、メモリセルアレイ10下に配置されたセンスアンプモジュール16との間を電気的に接続するためのコンタクトが形成される領域である。
図4は、実施形態に係る半導体メモリ1の備えるメモリセルアレイ10のより詳細な平面レイアウトの一例を、メモリセルアレイ10Aに設けられた1つのブロック群BLKGを抽出して示している。
図4に示すように、ブロック群BLKGは、例えば4つのアクティブブロックABLKと、2つのダミーブロックDBLKとを含んでいる。
アクティブブロックABLKは、データの記憶に使用されるブロックBLKである。各メモリセルアレイ10に含まれたアクティブブロックABLKの総数は、各メモリセルアレイ10に含まれたブロックBLKの総数に対応している。
ダミーブロックDBLKは、データの記憶に使用されないブロックBLKである。ダミーブロックDBLKは、後述するスリットSLTやメモリピラーMPの形状を保証するために設けられる。
アクティブブロックABLK及びダミーブロックDBLKのそれぞれは、X方向に沿って延伸している。4つのアクティブブロックABLKはY方向に配列し、2つのダミーブロックDBLK間に配置される。
また、アクティブブロックABLK及びダミーブロックDBLKのそれぞれは、例えばX方向に沿って延伸したスリットSLT(以下、横方向スリットSLT)に2辺が接し、且つY方向に沿って延伸したスリットSLT(以下、縦方向スリットSLT)に1辺が接した領域に設けられる。
具体的には、ブロック群BLKGのX方向における一端部分に、縦方向スリットSLTが設けられる。そして、Y方向に配列した複数の横方向スリットSLTが、当該一端部分に設けられた縦方向スリットSLTに接するように設けられる。
言い換えると、スリットSLTは、例えばX方向の他端側が開いた櫛形に設けられる。そして、櫛形のスリットSLTに含まれ、且つY方向に配列する複数の横方向スリットSLTのうち隣り合う横方向スリットSLT間の領域に、ダミーブロックDBLK又はアクティブブロックABLKが設けられる。
尚、ブロック群BLKGのX方向における他端部分に縦方向スリットSLTが設けられても良い。この場合、Y方向に配列した複数の横方向スリットSLTが、当該他端部分の縦方向スリットSLTに接していても良いし、離れていても良い。
アクティブブロックABLKにおいて、隣り合う横方向スリットSLT間の領域には、例えばX方向に沿って引出領域HAからC4接続領域C4tapまで延伸した横方向スリットSLTが含まれている。この横方向スリットSLTは、引出領域HAにおいてスリット分断部DJを有している。Y方向に配列する横方向スリットSLT間には、例えばX方向に沿って延伸したスリットSHEが配置される。アクティブブロックABLKにおいて、スリットSHEは、例えば引出領域HAのスリット分断部DJの近傍からC4接続領域C4tapまで延伸している。
ダミーブロックDBLKにおいて、隣り合う横方向スリットSLT間の領域には、例えばアクティブブロックABLKと同様に、X方向に沿って引出領域HAからC4接続領域C4tapまで延伸した横方向スリットSLTが含まれている。Y方向に配列する横方向スリット間には、例えばアクティブブロックABLKと同様に、X方向に沿って延伸したスリットSHEが配置される。
本明細書においてブロック群BLKGの周囲領域とは、ブロック群BLKGにおいて、外側に設けられた横方向スリットSLTを介してダミーブロックDBLKと隣り合う領域に相当する。スリット分断部SLTdivでは、ダミーブロックDBLK内の導電体と、ブロック群BLKGの周囲領域の導電体との間を電気的に接続する。
尚、各ブロック群BLKGが含むアクティブブロックABLK及びダミーブロックDBLKのそれぞれの個数は、任意の個数に設計され得る。ダミーブロックDBLKは、Y方向に配列するアクティブブロックABLK間に配置されても良い。
また、アクティブブロックABLK及びダミーブロックDBLKのそれぞれの領域に含まれる横方向スリットSLTの個数は、アクティブブロックABLK及びダミーブロックDBLK間で異なっていても良い。
(セル領域CAにおけるメモリセルアレイ10の構造)
図5は、実施形態に係る半導体メモリ1の備えるメモリセルアレイ10のセル領域CAにおける平面レイアウトの一例を、アクティブブロックABLK及びダミーブロックDBLKをそれぞれ1つずつ抽出して示している。
図5は、実施形態に係る半導体メモリ1の備えるメモリセルアレイ10のセル領域CAにおける平面レイアウトの一例を、アクティブブロックABLK及びダミーブロックDBLKをそれぞれ1つずつ抽出して示している。
図5に示すように、セル領域CAにおいてメモリセルアレイ10は、複数のメモリピラーMPと、複数のダミーピラーDMPとを含んでいる。具体的には、アクティブブロックABLKにおいて、スリットSLT及びSHE間には、複数のメモリピラーMPが千鳥状に配置されている。例えばダミーピラーDMPは、スリットSHEと重なるように配置されている。
メモリピラーMPは、例えば1つのNANDストリングNSとして機能する。ダミーピラーDMPは、例えばメモリピラーMPと同様の構造を有するが、データの記憶に使用されない構造体である。
例えば、アクティブブロックABLKにおいて隣り合うスリットSLT及びSHE間に設けられた複数のメモリピラーMPの集合が、1つのストリングユニットSUに相当する。つまり、アクティブブロックABLKにおいてストリングユニットSUは、X方向に沿って延伸している。そして、例えばストリングユニットSU0〜SU3は、Y方向に配列している。
セル領域CAにおけるダミーブロックDBLKのその他の平面レイアウトは、例えばアクティブブロックABLKの平面レイアウトと同様のため、説明を省略する。
図6は、実施形態に係る半導体メモリ1の備えるメモリセルアレイ10のセル領域CAにおけるより詳細な平面レイアウトの一例を、アクティブブロックABLKのストリングユニットSU0及びSU1を抽出して示している。
図6に示すように、メモリセルアレイ10には、図5を用いて説明したメモリピラーMPの配置に対応して、複数のビット線BLと、複数のコンタクトCHとが配置される。
具体的には、複数のビット線BLのそれぞれはY方向に延伸しており、複数のビット線BLはX方向に配列している。複数のコンタクトCHは、各ビット線BLと、当該ビット線BLに対応するメモリピラーMPとの間にそれぞれ設けられる。
例えば、各メモリピラーMPには、2本のビット線BLが重なっている。そして、各メモリピラーMPは、柱状のコンタクトCHを介して、重なっている複数のビット線BLのうち1本のビット線BLと電気的に接続される。
尚、メモリピラーMPに重なっているビット線BLの本数は、任意の本数に設計され得る。各メモリピラーMPには、重なっているビット線BLのうち1本のビット線BLがコンタクトCHを介して電気的に接続されれていれば良い。
図7は、図6のVII−VII線に沿った断面図であり、セル領域CA内のアクティブブロックABLKに対応する領域におけるメモリセルアレイ10の断面構造の一例を示している。
図7に示すように、セル領域CA内のアクティブブロックABLKに対応する領域には、例えば導電体21A、21B、及び22〜25、メモリピラーMP、ダミーピラーDMP、コンタクトCH、並びにスリットSLT及びSHEが含まれている。
半導体基板20の上方には、絶縁層を介して導電体21Aが設けられる。導電体21A上には導電体21Bが設けられ、導電体21A及び21B間は電気的に接続されている。導電体21A及び21Bは、例えばXY平面に沿って広がった板状に形成され、ソース線SLとして使用される。導電体21A及び21Bのそれぞれは、例えばリンがドープされたポリシリコン(Si)である。導電体21A及び21Bは、一体で形成され得る。
尚、半導体基板20と導電体21Aとの間の領域、すなわちメモリセルアレイ10下には、例えばロウデコーダモジュール15やセンスアンプモジュール16等の回路が設けられる(図示せず)。
導電体21B上には、絶縁層を介して導電体22が設けられる。導電体22は、例えばXY平面に沿って広がった板状に形成され、選択ゲート線SGSとして使用される。導電体22は、例えばリンがドープされたポリシリコン(Si)である。
導電体22上には、絶縁層と導電体23とが交互に積層される。導電体23は、例えばXY平面に沿って広がった板状に形成される。積層された複数の導電体23は、半導体基板20側から順に、それぞれワード線WL0〜WL7として使用される。導電体23は、例えばタングステン(W)を含んでいる。以下では、導電体23が設けられた領域のことをW領域とも称する。
導電体23上には、絶縁層と導電体24とが交互に積層される。導電体24は、例えばXY平面に沿って広がった板状に形成される。積層された複数の導電体24は、半導体基板20側から順に、それぞれ選択ゲート線SGDa〜SGDcとして使用される。導電体24は、例えばタングステン(W)を含んでいる。
導電体24上には、絶縁層を介して導電体25が設けられる。導電体25は、例えばY方向に沿って延伸したライン状に形成され、ビット線BLとして使用される。つまり、図示せぬ領域では、複数の導電体25がX方向に配列している。導電体25は、例えば銅(Cu)を含んでいる。
メモリピラーMPは、Z方向に沿って延伸した柱状に形成され、例えば導電体22〜24を貫通している。具体的には、例えばメモリピラーMPの上端は、導電体24が設けられた層と導電体25が設けられた層との間の層に含まれている。メモリピラーMPの下端は、例えば導電体21Aが設けられた層に含まれている。言い換えると、メモリピラーMPの下端は、導電体21Aを貫通せずに導電体21Aに接触している。
また、メモリピラーMPは、例えばコア部材30、導電体31、及び積層膜32を含んでいる。コア部材30は、Z方向に沿って延伸した柱状に形成される。例えばコア部材30の上端は、例えば最上層の導電体24が設けられた層とメモリピラーMPの上端との間の層に含まれている。コア部材30の下端は、例えば導電体21Aが設けられた層に含まれている。コア部材30は、例えば二酸化シリコン(SiO2)等の絶縁体を含んでいる。
コア部材30は、導電体31によって覆われている。導電体31は、例えば導電体21Aが設けられた層において導電体21Aと接触した部分を有し、導電体21Aと電気的に接続される。導電体31は、例えばポリシリコン(Si)である。導電体31の側面と下面とは、例えば導電体21A及び31間が接触する部分を除いて、積層膜32によって覆われている。
図8は、ワード線WLとして使用される導電体23を含み且つ半導体基板20の表面に平行な断面におけるメモリピラーMPの断面構造の一例を示している。
図8に示すように、導電体23を含む層においてコア部材30は、メモリピラーMPの中央部に設けられている。導電体31は、コア部材30の側面を覆っている。積層膜32は、導電体31の側面を覆っている。積層膜32は、例えばトンネル酸化膜33、絶縁膜34、及びブロック絶縁膜35を含んでいる。
トンネル酸化膜33は、導電体31の側面を覆っている。絶縁膜34は、トンネル酸化膜33の側面を覆っている。ブロック絶縁膜35は、絶縁膜34の側面を覆っている。導電体23は、ブロック絶縁膜35の側面を覆っている。
図7に戻り、メモリピラーMPの上面、すなわち導電体31上には、柱状のコンタクトCHが設けられる。コンタクトCHの上面には、1個の導電体25、すなわち1本のビット線BLが接触している。
ダミーピラーDMPは、Z方向に沿って延伸した柱状に形成され、例えば導電体22〜24を貫通している。ダミーピラーDMPの構成は、例えばメモリピラーMPの構成と同様のため、説明を省略する。
スリットSLTは、XZ平面に沿って広がった板状に形成され、例えば導電体22〜24を分断している。具体的には、スリットSLTの上端は、例えばメモリピラーMPの上端を含む層と導電体25が設けられた層との間の層に含まれている。スリットSLTの下端は、例えば導電体21Aが設けられた層に含まれている。言い換えると、スリットSLTの下端は、例えば導電体21Aを貫通せずに導電体21Aに接触している。スリットSLTは、例えば二酸化シリコン(SiO2)等の絶縁体を含んでいる。
スリットSHEは、XZ平面に沿って広がった板状に形成され、例えば導電体24と、ダミーピラーDMPの一部とをそれぞれ分断している。具体的には、例えばスリットSHEの上端は、メモリピラーMPの上端を含む層と導電体25が設けられた層との間の層に含まれている。スリットSLTの下端は、例えば最上層の導電体23が設けられた層と最下層の導電体24が設けられた層との間に含まれている。スリットSHEは、少なくとも当該領域に設けられた全ての導電体24を分断していれば良い。スリットSHEは、例えば二酸化シリコン(SiO2)等の絶縁体を含んでいる。
以上で説明したメモリピラーMPの構成では、例えば、メモリピラーMPと導電体22とが交差する部分が、選択トランジスタST2として機能する。メモリピラーMPと複数の導電体23のそれぞれとが交差する部分が、それぞれメモリセルトランジスタMT0〜MT7として機能する。メモリピラーMPと複数の導電体24のそれぞれとが交差する部分が、それぞれ選択トランジスタST1a〜ST1cとして機能する。
つまり、メモリピラーMPに含まれた導電体31は、メモリセルトランジスタMT並びに選択トランジスタST1及びST2のそれぞれのチャネルとして機能する。絶縁膜34は、メモリセルトランジスタMTの電荷蓄積層として機能する。
図9は、セル領域CA内のダミーブロックDBLKに対応する領域におけるメモリセルアレイ10の断面構造の一例を示している。
図9に示すように、セル領域CA内のダミーブロックDBLKに対応する領域には、例えば導電体21A、21B、及び22〜25、メモリピラーMP、ダミーピラーDMP、並びにスリットSLT及びSHEが含まれている。このダミーブロックDBLKの構造は、例えばアクティブブロックABLKからコンタクトCHが省略された構造と同様である。
セル領域CAにおいてダミーブロックDBLKは、例えばアクティブブロックABLKにおいてコンタクトCHが設けられない構造が好ましいが、コンタクトCHが設けられていても良い。すなわち、ダミーブロックDBLKでは、メモリピラーMPと導電体25との間が電気的に接続されていても良いし、接続されていなくても良い。
尚、アクティブブロックABLKにおいて、メモリピラーMPと導電体25との間は、2つ以上のコンタクトを介して電気的に接続されても良いし、その他の配線を介して電気的に接続されても良い。このような場合にダミーブロックDBLKでは、メモリピラーMPと導電体25との間にアクティブブロックABLKと同様のコンタクト及び配線が形成されていても良いし、アクティブブロックABLKに設けられたコンタクト及び配線のうちの一部が省略された構造が形成されていても良い。また、ダミーブロックDBLKには、アクティブブロックABLKと同様にメモリピラーMPが設けられていても良いし、設けられていなくても良い。
(引出領域HAにおけるメモリセルアレイ10の構造)
図10は、実施形態に係る半導体メモリ1の備えるメモリセルアレイ10の引出領域HAにおける平面レイアウトの一例を、アクティブブロックABLK及びダミーブロックDBLKをそれぞれ1つずつ抽出して示している。
図10は、実施形態に係る半導体メモリ1の備えるメモリセルアレイ10の引出領域HAにおける平面レイアウトの一例を、アクティブブロックABLK及びダミーブロックDBLKをそれぞれ1つずつ抽出して示している。
図10に示すように、引出領域HA内のアクティブブロックABLKの領域において、選択ゲート線SGS、ワード線WL0〜WL7、及び選択ゲート線SGDにそれぞれ対応する複数の導電体は、上層の導電体と重ならない部分(テラス部分)を有している。
例えば、選択ゲート線SGDa、SGDb、及びSGDcにそれぞれ対応する複数の導電体24は、X方向に段差が形成された階段状に設けられる。引出領域HAにおいて、アクティブブロックABLK内の横方向スリットSLTは、選択ゲート線SGDa、SGDb、及びSGDcを分断している。スリットSHEも同様に、選択ゲート線SGDa、SGDb、及びSGDcを分断している。
本例では、アクティブブロックABLKにおいて選択ゲート線SGDa、SGDb、及びSGDcのそれぞれが、スリットSLT及びSHEによって4つに分離される。この4つに分離された選択ゲート線SGD(SGDa、SGDb、及びSGDcの組)が、それぞれストリングユニットSU0〜SU3に対応している。
ワード線WL0〜WL7にそれぞれ対応する複数の導電体23は、例えばY方向に1段の段差を有し且つX方向に段差が形成された2列の階段状に設けられる。アクティブブロックABLK内の横方向スリットに設けられたスリット分断部DJは、例えばワード線WL7のテラス部分に配置される。同一のアクティブブロックABLK内で同じ層に設けられたワード線WLは、スリット分断部DJを介してショートしている。
選択ゲート線SGSに対応する導電体22は、例えばワード線WL0及びWL1の端部領域からX方向に引き出されている。アクティブブロックABLK内の横方向スリットSLTは、選択ゲート線SGSを分断していても良いし、分断していなくても良い。
また、アクティブブロックABLKにおいて、例えば選択ゲート線SGS、ワード線WL0〜WL7、並びに選択ゲート線SGDa、SGDb、及びSGDcのテラス部分には、それぞれコンタクトCCが設けられる。
それぞれがアクティブブロックABLKに接する2つの横方向スリットSLT間の領域のうち、X方向における端部領域には、例えばC3接続領域C3tapが設けられる。C3接続領域C3tapは、メモリセルアレイ10上に設けられた配線と、メモリセルアレイ10下に設けられた配線との間を接続するためのコンタクト(図示せず)が設けられる領域である。
選択ゲート線SGS、ワード線WL0〜WL7、及び選択ゲート線SGDのそれぞれは、例えば対応するコンタクトCCと、C3接続領域C3tapを通過するコンタクトとのそれぞれを介して、メモリセルアレイ10下に設けられたロウデコーダモジュール15に電気的に接続される。
尚、C3接続領域C3tapは、横方向スリットSLTによって挟まれる領域よりも外側に設けられても良い。また、引出領域HAにおいて、隣り合うブロックBLK間に設けられる横方向スリットSLTは、少なくとも選択ゲート線SGSに対応する導電体22を分断していれば良い。このため、メモリセルアレイ10のレイアウトに依っては、横方向スリットSLTによって挟まれるC3接続領域C3tapが設けられない場合もある。
引出領域HAにおけるダミーブロックDBLKのその他の平面レイアウトは、例えば隣接しているアクティブブロックABLKの平面レイアウトを反転したものと同様のため、説明を省略する。
図11は、図10のIX−IX線に沿った断面図であり、引出領域HA内のアクティブブロックABLKに対応する領域におけるメモリセルアレイ10の断面構造の一例を示している。
図11に示すように、引出領域HA内のアクティブブロックABLKに対応する領域には、例えば導電体21A、21B、22〜24と、導電体40〜44と、コンタクトCC、V1、及びC3とが含まれている。
選択ゲート線SGS、ワード線WL、及び選択ゲート線SGDにそれぞれ対応する導電体22、導電体23、及び導電体24のそれぞれの端部は、上述したように階段状に設けられる。つまり、引出領域HAにおいて、導電体22〜24のそれぞれの端部は、少なくとも上層に設けられた導電体23又は24と重ならない部分を有している。
引出領域HAにおいて、導電体21Bの端部は、例えば導電体22よりも外側まで引き出される。つまり、平面視において導電体21Bが設けられる領域は、導電体22が設けられる領域を含んでいる。導電体21Aの端部は、例えば導電体21Bよりも内側に設けられる。導電体21Aは、少なくともセル領域CA内に設けられていれば良い。
各コンタクトCCは、Z方向に沿って延伸した柱状に形成される。コンタクトCCは、例えば柱状に形成された導電体を含んでいる。コンタクトCC内に設けられた柱状の導電体の側面には、スペーサが設けられていても良い。コンタクトCC内の導電体は例えばタングステン(W)を含み、スペーサは例えば二酸化シリコン(SiO2)を含んでいる。
導電体40〜44のそれぞれは、セル領域CRから引出領域HAに引き出された導電体22〜24と、ロウデコーダモジュール15との間を接続するための配線である。複数の導電体40は、それぞれ複数のコンタクトCC上に設けられる。複数の導電体40上には、それぞれ複数のコンタクトV1が設けられる。複数のコンタクトV1上には、それぞれ複数の導電体41が設けられる。
導電体41は、例えば対応する導電体42に電気的に接続される。導電体42は、例えばコンタクトV1を介して、C3接続領域C3tap内且つ導電体40と同じ層に設けられた導電体43に電気的に接続される。導電体43は、例えばコンタクトC3を介して、C3接続領域C3tap内且つ導電体21よりも下層に設けられた導電体44に電気的に接続される。導電体44は、図示されないコンタクト及び配線を介して、ロウデコーダモジュール15に電気的に接続される。
尚、導電体40及び43がそれぞれ形成される層は、同じであっても良いし、異なっていても良い。導電体41及び42がそれぞれ形成される層は、同じであっても良いし、異なっていても良い。対応する導電体40及び41間は、複数のコンタクトを介して接続されていても良く、複数のコンタクト間に異なる配線が接続されていても良い。
また、図11には、当該断面図の奥行き方向に設けられるスリットSHEの配置が破線で表示されている。図11に示すように、アクティブブロックABLK内のスリットSHEは、引出領域HAにおいて、選択ゲート線SGDa、SGDb、及びSGDcにそれぞれ対応する複数の導電体24を分断するように設けられる。
図12は、引出領域HA内のダミーブロックDBLKに対応する領域におけるメモリセルアレイ10の断面構造の一例を示している。
図12に示すように、引出領域HA内のダミーブロックDBLKに対応する領域には、例えば導電体21A、21B、及び22〜24と、導電体40〜45と、コンタクトCC、V1、V2及びC3とが含まれている。
導電体45は、例えばマイクロパッドとして使用される。マイクロパッドは、例えば検査工程で使用されるパッドである。導電体45は、コンタクトV2を介して対応する導電体42に電気的に接続される。つまり、ダミーブロックDBLKにおいて引き出された各種配線は、例えばマイクロパッドに電気的に接続される。
また、図12には、当該断面図の奥行き方向に設けられるスリットSHEの配置が破線で表示されている。図12に示すように、引出領域HAにおいて、ダミーブロックDBLK内のスリットSHEは、選択ゲート線SGDa、SGDb、及びSGDcにそれぞれ対応する複数の導電体24を分断するように設けられる。
引出領域HAにおけるダミーブロックDBLKのその他の構造は、例えば引出領域HAにおけるアクティブブロックABLKの構造と同様のため、説明を省略する。
尚、導電体45と導電体42との間は、複数のコンタクトと配線とを介して接続されていても良い。導電体45は、半導体メモリ1のチップ表面に露出していても良い。また、ダミーブロックDBLKにおいて引き出された各種配線は、導電体21よりも下層に設けられた回路に接続されていても良いし、接続されていなくても良い。つまり、ダミーブロックDBLKでは、導電体43及び44並びにコンタクトC3は省略されても良い。
また、以上の説明では、例えばアクティブブロックABLKのワード線WLがC3接続領域C3tapを介してメモリセルアレイ10下のロウデコーダモジュール15に接続される場合について例示したが、これに限定されない。例えば、導電体23(ワード線WL)の端部に接続されたコンタクトCCが、引出領域HAにおいて、ダミーブロックDBLK内の積層配線(複数の導電体23等)を貫通するコンタクトを介して、メモリセルアレイ10下のロウデコーダモジュール15に電気的に接続されても良い。
また、導電体23の端部に接続されたコンタクトCCが、引出領域HAにおいて、アクティブブロックABLK内の積層配線(複数の導電体23等)を貫通するコンタクトを介して、メモリセルアレイ10下のロウデコーダモジュール15に電気的に接続されても良い。ブロック群BLKGのX方向における他端部分に縦方向スリットSLTが設けられた場合に、C3接続領域C3tapは、縦方向スリットと横方向スリットによって囲まれた領域よりも外側の領域に配置されても良い。
(プレーン分離領域PNdiv近傍におけるメモリセルアレイ10の構造)
図13は、実施形態に係る半導体メモリ1のプレーン分離領域PNdiv近傍における平面レイアウトの一例を、アクティブブロックABLK及びダミーブロックDBLKをそれぞれ1つずつ抽出して示している。以下では、プレーンPN1のC4接続領域C4tapに注目して説明する。
図13は、実施形態に係る半導体メモリ1のプレーン分離領域PNdiv近傍における平面レイアウトの一例を、アクティブブロックABLK及びダミーブロックDBLKをそれぞれ1つずつ抽出して示している。以下では、プレーンPN1のC4接続領域C4tapに注目して説明する。
図13に示すように、C4接続領域C4tapにおいて、選択ゲート線SGDa、SGDb、及びSGDcにそれぞれ対応する複数の導電体24と、最上層のワード線WLに対応する導電体23とは、例えば上層の導電体と重ならない部分(テラス部分)を有している。
例えば、アクティブブロックABLKにおいて、選択ゲート線SGDa、SGDb、及びSGDcにそれぞれ対応する複数の導電体24は、X方向に段差が形成された階段状に設けられる。C4接続領域C4tapにおいて、アクティブブロックABLK内の横方向スリットSLTは、選択ゲート線SGDa、SGDb、及びSGDcを分断している。スリットSHEも同様に、選択ゲート線SGDa、SGDb、及びSGDcを分断している。
また、アクティブブロックABLK内に配置された横方向スリットSLTは、縦方向スリットSLTに接していない。つまり、C4接続領域C4tapにおいて同じ層に設けられたワード線WLは、ストリングユニットSU0〜SU3間でショートしている。
C4接続領域C4tapにおけるダミーブロックDBLKの平面レイアウトは、例えば隣接しているアクティブブロックABLKの平面レイアウトと同様のため、説明を省略する。
図14は、図13のXIV−XIV線に沿った断面図であり、プレーン分離領域PNdiv近傍でアクティブブロックABLKに対応する領域を含むメモリセルアレイ10の断面構造の一例を示している。以下に、プレーンPN1のC4接続領域C4tapに注目して説明する。
図14に示すように、C4接続領域C4tap内のアクティブブロックABLKに対応する領域には、例えば導電体21A、21B、及び22〜24と、導電体47、48、及び50と、コンタクトCS及びC4とが含まれている。
プレーンPN1において導電体21Aの端部は、例えばセル領域CAからC4接続領域C4tapの途中まで延伸している。一方で、導電体21Bの端部は、例えばプレーン分割領域PNdivの途中まで延伸しており、縦方向スリットSLTによって分断されている。
プレーンPN1に対応する導電体21Bと、プレーンPN2に対応する導電体21Bとは、プレーン分割領域PNdivにおいて分離されている。つまり、プレーンPN1の導電体21Bと、プレーンPN2の導電体21Bとの間には、絶縁体が設けられている。
以下では、プレーンPN1の導電体21BとプレーンPN2の導電体21Bとが分離されている領域のことを、ソース線分断領域DPdivと称する。つまり、ソース線分断領域DPdivは、プレーンPN1の導電体21Bが設けられた領域と、プレーンPN2の導電体21Bが形成された領域との間の領域に設けられる。
導電体22及び23は、それぞれ縦方向スリットSLTによって分断され、縦方向スリットSLTに接触している。選択ゲート線SGDa、SGDb、及びSGDcにそれぞれ対応する複数の導電体24は、例えば引出領域HAと同様に階段状に設けられる。これに限定されず、C4接続領域C4tapにおいて選択ゲート線SGDa、SGDb、及びSGDcにそれぞれ対応する複数の導電体24は、階段状に形成されていなくても良い。
C4接続領域C4tapにおいて、導電体21上には、柱状のコンタクトCSが設けられているコンタクトCSは、導電体46及びスペーサSPを含んでいる。導電体46は、柱状に設けられ、下端が導電体21Bに接触している。これに限定されず、導電体46の下端は、導電体21A及び21Bが設けられた層内に含まれていても良く、導電体21Aに接触していても良い。スペーサSPは、導電体46の側面に設けられる。
コンタクトCS上、すなわち導電体46上には、導電体47が設けられる。導電体47は、例えばC4接続領域C4tapにおいて同じ層に設けられた導電体48に電気的に接続される。
導電体48は、コンタクトC4を介して導電体21よりも下層に設けられた導電体50に電気的に接続される。コンタクトC4は、導電体49及びスペーサSPを含み、例えば導電体21B、22、及び23のそれぞれを貫通している。導電体49は、柱状に設けられ、下端が導電体50に接触し、上端が導電体48に接触している。スペーサSPは、導電体49の側面に設けられている。導電体50は、メモリセルアレイ10下に設けられた回路に電気的に接続される。
尚、図14には、1組のコンタクトCS及びC4が表示されているが、C4接続領域C4tapには、複数のコンタクトCS及びC4が含まれていても良いし、複数の導電体47、48、及び50が含まれていても良い。この場合に、導電体21は、コンタクトCS及びC4と導電体47及び48との組み合わせによって、対応する導電体50に電気的に接続される。
プレーンPN1に対応する縦方向スリットとプレーンPN2に対応する縦方向スリットとの間の領域(プレーン分離領域PNdiv)において、導電体23が設けられた配線層には、絶縁体51が設けられた領域(ON領域)が含まれている。絶縁体51は、スリットSLTから離れた部分に形成され得る。絶縁体51は、例えば窒化シリコン(SiN)を含んでいる。
また、図14には、当該断面図の奥行き方向に設けられるスリットSHEの配置が破線で表示されている。図14に示すように、C4接続領域C4tapにおいて、アクティブブロックABLK内のスリットSHEは、選択ゲート線SGDa、SGDb、及びSGDcにそれぞれ対応する複数の導電体24を分断するように設けられる。
図15は、Y方向に沿ったメモリセルアレイ10の断面図であり、ブロック群BLKGの周囲領域とダミーブロックDBLKの領域とを含むメモリセルアレイ10の断面構造の一例を示している。
図15に示すように、導電体22、23、及び24のそれぞれは、ダミーブロックDBLKとブロック群BLKGの周囲領域との間で、スリットSLTによって分断されている。つまり、ダミーブロックDBLKに設けられたワード線WL0〜WL7に対応する導電体23のそれぞれは、周囲領域において同じ層に設けられた導電体23と絶縁されている。
周囲領域のスリットSLTから離れた部分には、ON領域が形成されている。具体的には、ON領域では、導電体23及び24が設けられた層に絶縁体51が設けられている。また、周囲領域には、例えばダミー階段が形成される。ダミー階段は、引出領域HAの階段部分を加工する際に形成される階段部分である。本例では、周囲領域内のON領域にダミー階段が形成され、複数の絶縁体51が階段状に設けられている。
周囲領域において、導電体21Bの端部は、例えばダミー階段の外側まで引き出される。つまり、平面視において導電体21Bが設けられる領域は、導電体22が設けられる領域を含んでいる。これに限定されず、導電体21Bが設けられる領域は、平面視において少なくともW領域が形成される領域を含んでいれば良い。
導電体21Aの端部は、例えば導電体21Bよりも内側に設けられる。導電体21Aは、少なくともダミーブロックDBLKと周囲領域との間の横方向スリットSLTと接触する位置まで形成されていれば良く、周囲領域内で形成される範囲は任意の範囲に設計され得る。
C4接続領域C4tapにおけるダミーブロックDBLKのその他の構造は、例えばC4接続領域C4tapにおけるアクティブブロックABLKの構造と同様のため、説明を省略する。また、以上の説明では、プレーンPN1に対応するメモリセルアレイ10Aの構造について詳述したが、プレーンPN2の構造は、例えばプレーンPN1の構造をY方向を対称軸として反転したものと同様のため、説明を省略する。
図16は、プレーンPN1及びPN2間で隣り合うブロック群BLKGを1つずつ抽出したメモリセルアレイ10の平面レイアウトを示している。図16では、当該領域におけるON領域とW領域とのそれぞれに異なるハッチングが付与されている。図示されたW領域は、例えばワード線WL0に対応する導電体23が設けられた領域に対応している。
図16に示すように、例えばプレーンPN1及びPN2間で隣り合うブロック群BLKGは、Y方向の一方側に設けられたダミー階段の領域と、Y方向の他方側に設けられたBL接続領域BLtapとに挟まれている。つまり、プレーンPN1及びPN2のそれぞれに設けられたW領域は、例えばY方向の一方側においてダミー階段の領域に接し、Y方向の他方側においてBL接続領域BLtapに接している。プレーン分割領域PNdivにおいて、プレーンPN1及びPN2のそれぞれのW領域は、プレーン分割領域PNdivに接する縦方向スリットSLTに沿って設けられている。
プレーンPN1のW領域とプレーンPN2のW領域との間には、ON領域が設けられている。このように実施形態では、プレーンPN1内の導電体23と、プレーンPN2内の導電体23との間は絶縁されている。以上で説明した構造は、その他のワード線WL1〜WL7についても同様である。
また、図16には、プレーンPN1に対応する導電体21Bが設けられる領域DP1と、プレーンPN2に対応する導電体21Bが設けられる領域DP2とがそれぞれ示されている。領域DP1と領域DP2との間には、ソース線分断領域DPdivが設けられ、領域DP1及びDP2間は離れている。
尚、以上で説明したメモリセルアレイ10の構造において、導電体23の個数は、ワード線WLの本数に基づいて設計される。選択ゲート線SGSには、複数層に設けられた複数の導電体22が割り当てられても良い。選択ゲート線SGSが複数層に設けられる場合に、導電体22と異なる導電体が使用されても良い。
また、Y方向の他方側に設けられたダミーブロックDBLKとBL接続領域BLtapとの間には、ダミー階段の領域が設けられても良い。例えば、ダミーブロックDBLKとBL接続領域BLtapとの間にダミー階段の領域が設けられない場合、BL接続領域には例えばON領域と同様の積層構造が形成される。この場合にBL接続領域BLtapには、例えばコンタクトC4が設けられ、ビット線BLとメモリセルアレイ10下の配線との間が電気的に接続される。
一方で、ダミーブロックDBLKとBL接続領域BLtapとの間にダミー階段の領域が設けられる場合、BL接続領域には例えばC3接続領域C3tapと同様の絶縁層が形成される。この場合にBL接続領域BLtapには、例えばコンタクトC3が設けられ、ビット線BLとメモリセルアレイ10下の配線との間が電気的に接続される。
[1−2]実施形態の効果
以上で説明した実施形態に係る半導体メモリ1に依れば、メモリセルが記憶するデータの信頼性を向上することが出来る。以下に、本効果の詳細について説明する。
以上で説明した実施形態に係る半導体メモリ1に依れば、メモリセルが記憶するデータの信頼性を向上することが出来る。以下に、本効果の詳細について説明する。
メモリセルが三次元に積層された半導体メモリの製造工程において、ワード線WL等の積層配線を形成する場合、まず置換部材と絶縁膜とが交互に積層された積層体が形成される。そして、例えばブロックBLK間を区切るスリットが形成され、スリットを介して置換部材の除去及び導電体の形成とが順に実行される。その後、スリットには例えば絶縁体が埋め込まれる。このような置換処理によって形成された積層配線が、NANDストリングに接続されたワード線WL等の配線として使用される。
ワード線WL等の置換処理に使用されるスリットは、ソース線SLの置換処理にも使用される場合がある。図17は、スリットを用いた置換処理によってソース線SLを形成する場合における、ソース線SLの置換処理前後の積層構造の一例を示している。
図17の“置換処理前”に示すように、置換処理前のソース線部では、例えば導電体60、絶縁体61、犠牲部材62、絶縁体63、及び導電体64が順に積層される。導電体60、絶縁体61、犠牲部材62、絶縁体63、及び導電体64のそれぞれは、セル領域CA以外の領域において、異なる形状に加工され得る。
導電体60及び64は、例えばポリシリコンであり、導電体64は、導電体21Bに対応している。絶縁膜61及び63のそれぞれは、例えば二酸化シリコン(SiO2)や窒化シリコン(SiN)等の絶縁体であり、犠牲部材62に対してエッチング選択比を大きくすることが可能な材料が選択される。犠牲部材62は、例えばポリシリコンである。
このようなソース線部の積層構造に対して、メモリピラーMPの底部は、例えば導電体60が形成された層内に含まれるように形成される。置換処理に使用されるスリットの底部は、少なくとも犠牲部材62に接するように形成される。
そして、ソース線SLの置換処理では、まずスリットを介して犠牲部材62が除去され、露出したメモリピラーMPの側面部に形成された積層膜32が除去される。積層膜32が除去される工程では、例えば絶縁膜61及び63も合わせて除去される。それから、犠牲部材62と絶縁膜61及び63とのそれぞれが除去された空間に、ソース線SLに対応する導電体(例えばポリシリコン)が形成される。
その結果、図17の“置換処理後”に示すように、例えば導電体21Aが“置換処理前”において導電体60、絶縁体61及び63、及び置換部材62が形成された層に形成される。導電体21A及び21Bのそれぞれは例えばポリシリコンであり、同様の材料により構成されるため、導電体21A及び21Bは一体で形成され得る。
以上で説明した導電体64(導電体21B)は、例えば保護膜としても使用され得る。具体的には、導電体64は、例えば犠牲部材62が除去される工程において犠牲部材62が除去された領域を介して導電体22近傍の領域がエッチングされた場合に生じ得る、ソース線SLと選択ゲート線SGSとの間のショート不良を抑制することが出来る。
このため、導電体64は、スリットSLTに近接する積層配線を保護するように設けられることが好ましい。つまり、半導体メモリ1において導電体21Bは、例えば当該積層配線のうち最下層の配線に対応する導電体22よりも広い範囲に形成される。
例えば、隣り合うプレーンが近接し且つ積層配線の構造体を共有する場合に、隣り合うプレーン間又はプレーンの周囲領域を介して導電体64が連続して形成され、隣り合うプレーンでソース線SLが電気的に接続される構造が考えられる。このような場合にも、半導体メモリが動作することは可能ではあるが、ソース線SLのノイズ成分が増加し、メモリセルが記憶するデータの信頼性が低下する原因になり得る。
これに対して、隣り合うプレーン間にスリットSLTを設けることによって隣り合うプレーン間の導電体21Bを分断することが考えられる。しかし、このような場合においても、プレーンの周囲領域(例えばダミー階段の領域)では導電体21Bが分断されずに残り、隣り合うプレーン間の導電体21Bがプレーンの周囲領域を介して電気的に接続された状態になってしまう。
そこで、実施形態に係る半導体メモリ1では、2つのプレーンPL1及びPL2が隣り合う構造において、プレーンPN1内の導電体21Bと、プレーンPN2内の導電体21Bとが分離されて設けられている。具体的には、プレーンPN1内の導電体21Bの領域DP1と、プレーンPN2内の導電体21Bの領域DP2との間が、ソース線分断領域DPdivによって分断されている。
例えば、ソース線分断領域DPdivは、例えば犠牲部材62を含むソース線部の積層構造を形成した後、且つ選択ゲート線SGSに対応する導電体22を設ける前に形成される。つまり、領域DP1とDP2との間は、スリットSLTの加工とは異なるエッチング工程によって分断される。実施形態に係る半導体メモリ1では、このように予めソース線分断領域DPdivを形成することによって、隣り合うプレーン間の導電体21Bを確実に分断することが出来る。
これにより、実施形態に係る半導体メモリ1は、プレーンPN1の導電体21A及び21Bと、プレーンPN2の導電体21A及び21Bとが電気的に絶縁された構造となる。従って、実施形態に係る半導体メモリ1は、ソース線SLのノイズ成分の増加を抑制することができ、メモリセルが記憶するデータの信頼性を向上することが出来る。
尚、実施形態に係る半導体メモリ1では、X方向に2つのプレーンPN1及びPN2(メモリセルアレイ10A及び10B)が隣り合う構造を有している。そして、プレーンPN1及びPN2のそれぞれにおいて、2つのプレーンPN1及びPN2間のプレーン分離領域PNdivに接する部分に、C4接続領域C4tapが設けられている。つまり、実施形態に係る半導体メモリ1では、プレーンPN1及びPN2のそれぞれの引出領域HAが、X方向の一方側のみに設けられている。
その結果、実施形態に係る半導体メモリ1では、X方向の両側に引出領域HAの階段構造を有する2つのプレーンを隣接させる場合よりも、引出領域HAが占める面積を抑制することが出来る。従って、実施形態に係る半導体メモリ1は、複数のプレーンを有する半導体メモリ1のチップ面積の増大を抑制することが出来る。
[2]変形例等
実施形態の半導体メモリは、第1乃至第7領域と、第1及び第2アクティブ領域と、第1乃至第4積層体と、第1及び第2コンタクトと、第1及び第2ピラーと、を含む。第1乃至第7領域は、第1方向の一方側に順に並んでいる。第1アクティブ領域<図16、10A内のABLK>は、第1乃至第3領域のそれぞれの一部を含んでいる。第2アクティブ領域<図16、10B内のABLK>は、第5乃至第7領域のそれぞれの一部を含んでいる。第1積層体は、第1アクティブ領域において、第1層内の第1導電体<図14、PN1内の21B>と、第1導電体の上方において交互に積層された第1絶縁体及び第2導電体とを含んでいる。第2積層体は、第2アクティブ領域において、第1層内の第3導電体<図14、PN2内の21B>と、第3導電体の上方において交互に積層された第2絶縁体及び第4導電体とを含んでいる。第1コンタクトは、第1領域において、積層された第2導電体のうち第2層内の第2導電体上において柱状に設けられている。第2コンタクトは、第7領域において、積層された第4導電体のうち第2層内の第4導電体上において柱状に設けられている。複数の第1ピラー<MP>は、第2領域<図3、PN1内のCA>において、それぞれが積層された第1導電体を通過し、第1導電体との交差部分がメモリセルとして機能する。複数の第2ピラー<MP>は、第6領域<図3、PN2内のCA>において、それぞれが積層された第4導電体を通過し、第4導電体との交差部分がメモリセルとして機能する。第3積層体は、第4領域且つ第1層内において第3絶縁体<図14、SLT>を介して前記第1導電体と隣り合う第5導電体と、第5導電体の上方において交互に積層された第4絶縁体及び第6導電体とを含んでいる。第4積層体は、第4領域且つ第1層内において第5絶縁体<図14、SLT>を介して第3導電体と隣り合う第7導電体と、第7導電体の上方において交互に積層された第6絶縁体及び第8導電体とを含んでいる。第5導電体と第7導電体との間は、電気的に絶縁されている<図14、DPdiv>。これにより、実施形態に係る半導体メモリでは、メモリセルが記憶するデータの信頼性を向上することが出来る。
実施形態の半導体メモリは、第1乃至第7領域と、第1及び第2アクティブ領域と、第1乃至第4積層体と、第1及び第2コンタクトと、第1及び第2ピラーと、を含む。第1乃至第7領域は、第1方向の一方側に順に並んでいる。第1アクティブ領域<図16、10A内のABLK>は、第1乃至第3領域のそれぞれの一部を含んでいる。第2アクティブ領域<図16、10B内のABLK>は、第5乃至第7領域のそれぞれの一部を含んでいる。第1積層体は、第1アクティブ領域において、第1層内の第1導電体<図14、PN1内の21B>と、第1導電体の上方において交互に積層された第1絶縁体及び第2導電体とを含んでいる。第2積層体は、第2アクティブ領域において、第1層内の第3導電体<図14、PN2内の21B>と、第3導電体の上方において交互に積層された第2絶縁体及び第4導電体とを含んでいる。第1コンタクトは、第1領域において、積層された第2導電体のうち第2層内の第2導電体上において柱状に設けられている。第2コンタクトは、第7領域において、積層された第4導電体のうち第2層内の第4導電体上において柱状に設けられている。複数の第1ピラー<MP>は、第2領域<図3、PN1内のCA>において、それぞれが積層された第1導電体を通過し、第1導電体との交差部分がメモリセルとして機能する。複数の第2ピラー<MP>は、第6領域<図3、PN2内のCA>において、それぞれが積層された第4導電体を通過し、第4導電体との交差部分がメモリセルとして機能する。第3積層体は、第4領域且つ第1層内において第3絶縁体<図14、SLT>を介して前記第1導電体と隣り合う第5導電体と、第5導電体の上方において交互に積層された第4絶縁体及び第6導電体とを含んでいる。第4積層体は、第4領域且つ第1層内において第5絶縁体<図14、SLT>を介して第3導電体と隣り合う第7導電体と、第7導電体の上方において交互に積層された第6絶縁体及び第8導電体とを含んでいる。第5導電体と第7導電体との間は、電気的に絶縁されている<図14、DPdiv>。これにより、実施形態に係る半導体メモリでは、メモリセルが記憶するデータの信頼性を向上することが出来る。
実施形態で説明したメモリセルアレイ10の構造において、メモリピラーMPは、複数のピラーがZ方向に連結された構造であっても良い。例えば、メモリピラーMPは、それぞれが複数の導電体23を貫通する複数のピラーがZ方向に連結された構造を有していても良い。また、メモリピラーMPは、導電体22及び23を貫通するピラーと、導電体24を貫通するピラーとが連結された構造を有していても良い。この場合、スリットSLTは例えば導電体24を分断しない構造となり、導電体24は、スリットSLTと異なるスリットによって分断される。
実施形態では、引出領域HAにおいてワード線WLが2列の階段を形成する場合について例示したが、これに限定されない。例えば、引出領域HAにおいて、ワード線WLの端部は、1列の階段で形成されても良いし、3列以上の階段で形成されても良い。
実施形態では、メモリセルアレイ10の領域が1つのC4接続領域C4tapを含む場合について例示したが、セル領域CA内に複数のC4接続領域C4tapが含まれていても良い。セル領域CA内に挿入されるC4接続領域C4tapの個数は、任意の個数に設計され得る。
また、実施形態では、プレーン分割領域PNdivと隣り合うC4接続領域C4tapにコンタクトCS及びC4が設けられる場合について例示したが、プレーン分割領域PNdivと隣り合うC4接続領域C4tapには、コンタクトCS及びC4が設けられなくても良い。プレーン分割領域PNdivと隣り合うC4接続領域C4tapには、少なくとも各選択ゲート線SGDのテラス部分が形成されていれば良い。
実施形態では、プレーン分割領域PNdivにおいてプレーンPN1内のW領域とプレーンPN2内のW領域とが分離されている場合について例示したが、プレーンPN1内のW領域とプレーンPN2内のW領域とは連続的に形成されても良い。
図18は、実施形態の第1変形例におけるメモリセルアレイ10A及び10Bの平面レイアウトの一例を示し、図19は、実施形態の第1変形例におけるメモリセルアレイ10A及び10Bの断面構造の一例を示している。
図18に示すように、第1変形例では、プレーンPN1に対応するメモリセルアレイ10AとプレーンPN2に対応するメモリセルアレイ10Bとの間隔が実施形態よりも狭く設計されている。
このため、メモリセルアレイ10A内の縦方向スリットSLTと、メモリセルアレイ10B内の縦方向スリットSLTとの間隔が狭くなり、メモリセルアレイ10Aに対応するW領域と、メモリセルアレイ10Bに対応するW領域とが連続的に形成されている。
具体的には、図19に示すように、プレーン分割領域PNdivに形成された各導電体23が、プレーンPN1に接する縦方向スリットSLTと、プレーンPN2に接する縦方向スリットSLTとの間で連続的に設けられている。このような場合においても第1変形例における半導体メモリ1は、実施形態と同様にソース線分断領域DPdivが設けられることによって、実施形態と同様の効果を得ることが出来る。
図20は、実施形態の第2変形例におけるメモリセルアレイ10A及び10Bの平面レイアウトの一例を示し、図21は、実施形態の第2変形例におけるメモリセルアレイ10A及び10Bの断面構造の一例を示している。
図20に示すように、第2変形例では、実施形態に係る半導体メモリ1に対して、プレーンPN1に対応するメモリセルアレイ10AとプレーンPN2に対応するメモリセルアレイ10Bとの間にスティッチ状のスリットSLTsが設けられている。
このため、メモリセルアレイ10A内の縦方向スリットSLTと、メモリセルアレイ10B内の縦方向スリットSLTとの間の置換部材62が導電体23に置換され、メモリセルアレイ10Aに対応するW領域と、メモリセルアレイ10Bに対応するW領域とが連続的に形成されている。
具体的には、図21に示すように、例えばスリットSLTsは、ソース線分断領域DPdivを通過するように設けられる。これに限定されず。スリットSLTsは、メモリセルアレイ10Aの導電体21Bに接していても良いし、メモリセルアレイ10Bの導電体21Bに接していても良い。このような場合においても第2変形例における半導体メモリ1は、実施形態と同様にソース線分断領域DPdivが設けられることによって、実施形態と同様の効果を得ることが出来る。
尚、上記実施形態及び変形例では、ソース線分断領域DPdivがプレーン分割領域PNdivに含まれている場合が例示されているが、これに限定されない。ソース線分断領域DPdivは、例えばプレーンPN1でプレーン分割領域PNdivに隣接するC4接続領域C4tapに形成されても良いし、プレーンPN2でプレーン分割領域PNdivに隣接するC4接続領域C4tapに形成されても良い。
つまり、ソース線分断領域DPdivは、少なくともプレーンPN1のセル領域CAとプレーンPN2のセル領域CAとの間の領域に設けられ、導電体21BをプレーンPN1及びPN2間で分断していれば良い。 実施形態に係る半導体メモリ1において、メモリセルアレイ10内に設けられているブロックBLKがダミーブロックDBLKであるかアクティブブロックABLKであるかは、ブロックアドレスBAdが割り当てられているかどうかによって判断され得る。
具体的には、ダミーブロックDBLKにはブロックアドレスBAdが割り当てられず、アクティブブロックABLKにはブロックアドレスBAdが割り当てられる。例えば、ブロックアドレスBAdを1ずつ増やしながら順にアクセスされた場合に一度もアクセスされないブロックBLKは、ダミーブロックDBLKであると判断され得る。
本明細書において“接続”とは、電気的に接続されている事を示し、例えば間に別の素子を介することを除外しない。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1…半導体メモリ、2…メモリコントローラ、10…メモリセルアレイ、11…コマンドレジスタ、12…アドレスレジスタ、13…シーケンサ、14…ドライバモジュール、15…ロウデコーダモジュール、16…センスアンプモジュール、20…半導体基板、21〜26,29…導電体、30…コア部材、31…導電体、32…積層膜、33…トンネル酸化膜、34…絶縁膜、35…ブロック絶縁膜、40〜51…導電体、CC,C3,C4,V1,V2…コンタクト、BL…ビット線、WL…ワード線、SGD,SGS…選択ゲート線、BLK…ブロック、BLKG…ブロック群、SU…ストリングユニット、MT…メモリセルトランジスタ、ST1,ST2…選択トランジスタ
Claims (7)
- 第1方向の一方側に順に並んだ第1乃至第7領域と、
前記第1乃至第3領域のそれぞれの一部を含む第1アクティブ領域と、
前記第5乃至第7領域のそれぞれの一部を含む第2アクティブ領域と、
前記第1アクティブ領域において、第1層内の第1導電体と、前記第1導電体の上方において交互に積層された第1絶縁体及び第2導電体とを含む第1積層体と、
前記第2アクティブ領域において、前記第1層内の第3導電体と、前記第3導電体の上方において交互に積層された第2絶縁体及び第4導電体とを含む第2積層体と、
前記第1領域において、積層された前記第2導電体のうち第2層内の第2導電体上に設けられた柱状の第1コンタクトと、
前記第7領域において、積層された前記第4導電体のうち前記第2層内の第4導電体上に設けられた柱状の第2コンタクトと、
前記第2領域において、それぞれが積層された前記第1導電体を通過し、前記第1導電体との交差部分がメモリセルとして機能する複数の第1ピラーと、
前記第6領域において、それぞれが積層された前記第4導電体を通過し、前記第4導電体との交差部分がメモリセルとして機能する複数の第2ピラーと、
前記第4領域且つ前記第1層内において第3絶縁体を介して前記第1導電体と隣り合う第5導電体と、前記第5導電体の上方において交互に積層された第4絶縁体及び第6導電体とを含む第3積層体と、
前記第4領域且つ前記第1層内において第5絶縁体を介して前記第3導電体と隣り合う第7導電体と、前記第7導電体の上方において交互に積層された第6絶縁体及び第8導電体とを含む第4積層体と、
を備え、
前記第5導電体と前記第7導電体との間は電気的に絶縁されている、半導体メモリ。 - 前記第3領域において、積層された前記第1導電体のそれぞれの上に柱状のコンタクトが接続されず、
前記第5領域において、積層された前記第4導電体のそれぞれの上に柱状のコンタクトが接続されない、
請求項1に記載の半導体メモリ。 - 前記第3絶縁体は、積層された前記第2導電体と、積層された前記第6導電体とのそれぞれに接し、
前記第5絶縁体は、積層された前記第4導電体と、積層された前記第8導電体とのそれぞれに接する、
請求項1又は請求項2のいずれか一項に記載の半導体メモリ。 - 積層された前記第6導電体のうち前記第2層内の第6導電体と、積層された前記第8導電体のうち前記第2層内の第8導電体との間の第7絶縁体をさらに備え、
前記第2層内の前記第6導電体と、前記第2層内の前記第8導電体との間は電気的に絶縁されている、
請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の半導体メモリ。 - 積層された前記第6導電体のうち前記第2層内の第6導電体と、積層された前記第8導電体のうち前記第2層内の第8導電体とは、連続的に設けられる、
請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の半導体メモリ。 - 積層された前記第6導電体のうち前記第2層内の第6導電体と、積層された前記第8導電体のうち前記第2層内の第8導電体との間の一部分に設けられた第7絶縁体をさらに備え、
前記第2層内の前記第6導電体と、前記第2層内の前記第8導電体との間は電気的に接続されている、
請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の半導体メモリ。 - 前記第1導電体に下方から接触した第9導電体と、
前記第3導電体に下方から接触した第10導電体と、
をさらに備え、
前記第1ピラーは、前記第1方向と交差する第3方向に延伸した第1半導体と、前記第1半導体の側面の一部分と底面とを覆う第8絶縁体とを含み、
前記複数の第2ピラーは、前記第3方向に延伸した第2半導体と、前記第2半導体の側面の一部分と底面とを覆う第9絶縁体とを含み、
前記第1半導体は、前記第1ピラーの側面を介して前記第9導電体と接触し、
前記第2半導体は、前記第2ピラーの側面を介して前記第9導電体と接触している、
請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の半導体メモリ。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018105291A JP2019212689A (ja) | 2018-05-31 | 2018-05-31 | 半導体メモリ |
US16/287,233 US10741573B2 (en) | 2018-05-31 | 2019-02-27 | Semiconductor memory |
US16/910,360 US11387247B2 (en) | 2018-05-31 | 2020-06-24 | Semiconductor memory |
US17/835,134 US11737279B2 (en) | 2018-05-31 | 2022-06-08 | Semiconductor memory |
US18/346,473 US20240008280A1 (en) | 2018-05-31 | 2023-07-03 | Semiconductor memory |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018105291A JP2019212689A (ja) | 2018-05-31 | 2018-05-31 | 半導体メモリ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019212689A true JP2019212689A (ja) | 2019-12-12 |
Family
ID=68694275
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018105291A Pending JP2019212689A (ja) | 2018-05-31 | 2018-05-31 | 半導体メモリ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (4) | US10741573B2 (ja) |
JP (1) | JP2019212689A (ja) |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200116573A (ko) * | 2019-04-01 | 2020-10-13 | 삼성전자주식회사 | 반도체 소자 |
KR20200137077A (ko) * | 2019-05-28 | 2020-12-09 | 삼성전자주식회사 | 3차원 반도체 메모리 소자 |
KR20210013671A (ko) * | 2019-07-15 | 2021-02-05 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 반도체 메모리 장치 및 그 제조방법 |
JP2021044512A (ja) * | 2019-09-13 | 2021-03-18 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置 |
US10978478B1 (en) * | 2019-12-17 | 2021-04-13 | Micron Technology, Inc. | Block-on-block memory array architecture using bi-directional staircases |
JP2021136412A (ja) * | 2020-02-28 | 2021-09-13 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
JP2021150415A (ja) * | 2020-03-18 | 2021-09-27 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置 |
WO2021237403A1 (en) | 2020-05-25 | 2021-12-02 | Yangtze Memory Technologies Co., Ltd. | Memory device and method for forming the same |
KR20210152617A (ko) * | 2020-06-08 | 2021-12-16 | 삼성전자주식회사 | 반도체 소자 |
JP2022041699A (ja) * | 2020-09-01 | 2022-03-11 | キオクシア株式会社 | 半導体装置 |
JP2022104020A (ja) * | 2020-12-28 | 2022-07-08 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置 |
US11700732B2 (en) * | 2021-01-11 | 2023-07-11 | Micron Technology, Inc. | Memory device including different dielectric structures between blocks |
US11950415B2 (en) | 2021-01-29 | 2024-04-02 | Micron Technology, Inc. | Integrated assemblies and methods of forming integrated assemblies |
US20220246536A1 (en) * | 2021-01-29 | 2022-08-04 | Micron Technology, Inc. | Integrated Assemblies and Methods of Forming Integrated Assemblies |
US11910596B2 (en) * | 2021-04-06 | 2024-02-20 | Micron Technology, Inc. | Integrated assemblies and methods of forming integrated assemblies |
JP2023028178A (ja) * | 2021-08-18 | 2023-03-03 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置 |
JP2023090170A (ja) * | 2021-12-17 | 2023-06-29 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5016832B2 (ja) | 2006-03-27 | 2012-09-05 | 株式会社東芝 | 不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法 |
JP2014038882A (ja) | 2012-08-10 | 2014-02-27 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置 |
KR102046504B1 (ko) * | 2013-01-17 | 2019-11-19 | 삼성전자주식회사 | 수직형 반도체 소자의 패드 구조물 및 배선 구조물 |
JP2015149413A (ja) | 2014-02-06 | 2015-08-20 | 株式会社東芝 | 半導体記憶装置及びその製造方法 |
JP2015216179A (ja) | 2014-05-08 | 2015-12-03 | 株式会社東芝 | 半導体記憶装置 |
JP6542149B2 (ja) | 2016-03-18 | 2019-07-10 | 東芝メモリ株式会社 | 半導体記憶装置 |
CN106920796B (zh) * | 2017-03-08 | 2019-02-15 | 长江存储科技有限责任公司 | 一种3d nand存储器件及其制造方法 |
KR102416028B1 (ko) * | 2017-04-07 | 2022-07-04 | 삼성전자주식회사 | 3차원 반도체 메모리 장치 및 그 제조 방법 |
KR102369654B1 (ko) * | 2017-06-21 | 2022-03-03 | 삼성전자주식회사 | 반도체 장치 |
JP2019121717A (ja) | 2018-01-09 | 2019-07-22 | 東芝メモリ株式会社 | 半導体記憶装置 |
US11508711B2 (en) * | 2019-02-13 | 2022-11-22 | Sandisk Technologies Llc | Bonded three-dimensional memory devices and methods of making the same by replacing carrier substrate with source layer |
-
2018
- 2018-05-31 JP JP2018105291A patent/JP2019212689A/ja active Pending
-
2019
- 2019-02-27 US US16/287,233 patent/US10741573B2/en active Active
-
2020
- 2020-06-24 US US16/910,360 patent/US11387247B2/en active Active
-
2022
- 2022-06-08 US US17/835,134 patent/US11737279B2/en active Active
-
2023
- 2023-07-03 US US18/346,473 patent/US20240008280A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US11737279B2 (en) | 2023-08-22 |
US20190371811A1 (en) | 2019-12-05 |
US20220302156A1 (en) | 2022-09-22 |
US20200321350A1 (en) | 2020-10-08 |
US11387247B2 (en) | 2022-07-12 |
US20240008280A1 (en) | 2024-01-04 |
US10741573B2 (en) | 2020-08-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2019212689A (ja) | 半導体メモリ | |
US11282782B2 (en) | Semiconductor memory device | |
JP2019212687A (ja) | 半導体メモリ | |
US11222902B2 (en) | Semiconductor memory device | |
JP2019057532A (ja) | 半導体メモリ | |
TWI695491B (zh) | 半導體記憶體及半導體記憶體之製造方法 | |
TWI716825B (zh) | 半導體記憶體及其製造方法 | |
US10978468B2 (en) | Semiconductor memory | |
JP2020107673A (ja) | 半導体記憶装置 | |
TWI723737B (zh) | 半導體記憶裝置 | |
JP2020155624A (ja) | 半導体記憶装置 | |
CN112420726B (zh) | 半导体存储装置 | |
JP2021150295A (ja) | 半導体記憶装置 | |
TWI671890B (zh) | 半導體記憶體 | |
JP2020136535A (ja) | 半導体記憶装置及び半導体記憶装置の製造方法 | |
JP2020150073A (ja) | 半導体記憶装置 | |
CN115136309A (zh) | 半导体存储装置 | |
JP2020092168A (ja) | 半導体記憶装置 | |
JP2020126888A (ja) | 半導体記憶装置 | |
WO2022244207A1 (ja) | メモリデバイス | |
JP2021150501A (ja) | 半導体記憶装置 | |
JP2023038689A (ja) | 半導体記憶装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20180831 |