JP6746868B2 - Stacked 3D memory and memory manufacturing method - Google Patents

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Description

本願発明は、メモリセルの3次元アレイに係る技術を含む高密度メモリ技術に関する。 The present invention relates to high density memory technology, including technology for three-dimensional arrays of memory cells.

多くのシステムにおいて、高密度フラッシュメモリが不揮発性記憶装置に用いられている。広く用いられているアーキテクチャの一つはNANDフラッシュであり、メモリセルの2次元アレイを用いて通常実装される。より一層小さなノードのための技術へと製造技術が進歩するにつれ、2次元NANDフラッシュは物理的限界に近づいてきているものと広く考えられている。よって、多様な他の技術が模索されている。 High density flash memory is used for non-volatile storage in many systems. One widely used architecture is NAND flash, which is typically implemented with a two-dimensional array of memory cells. It is widely believed that two-dimensional NAND flash is approaching its physical limits as manufacturing technology advances to smaller node technologies. Therefore, various other technologies are being sought.

フラッシュメモリおよび他のタイプのメモリのために高密度メモリを実現しようとする一つの流れにおいて、設計者は、記憶容量の増加、およびビットあたりのコストの低減を実現すべく、メモリセルを複数レベルにスタック化するための技術を模索している。例えば、Lai,et al.,"A Multi−Layer Stackable Thin−Film Transistor(TFT)NAND−Type Flash Memory,"IEEE Int'l Electron Devices Meeting,11−13 Dec.2006、および、Jung et al.,"Three Dimensionally Stacked NAND Flash Memory Technology Using Stacking Single Crystal Si Layers on ILD and TANOS Structure for Beyond 30nm Node,"IEEE Int'l Electron Devices Meeting,11−13 Dec.2006においては、薄膜トランジスタ技術が、電荷トラップメモリ技術に適用されている。Lueらによる、発明の名称が「Silicon on Insulator and Thin Film Transistor Bandgap Engineered Split Gate Memory」である米国特許第8,482,052号も参照されたい。 In one stream of high-density memory implementations for flash memory and other types of memory, designers have implemented multiple levels of memory cells to increase storage capacity and reduce cost per bit. We are looking for a technology for stacking. For example, Lai, et al. , "A Multi-Layer Stackable Thin-Film Transistor (TFT) NAND-Type Flash Memory," IEEE Int'l Electron Devices Meeting, 11-13 Dec. 2006 and Jung et al. , "Three Dimensionally Stacked NAND Flash Flash Technology Technology Stacking Stacking Single Crystals, Layers, Electrified, EDM, ILD, END, TANOStructured, ND. In 2006, thin film transistor technology is applied to charge trap memory technology. See also U.S. Patent No. 8,482,052 by Lue et al., entitled "Silicon on Insulator and Thin Film Transistor Bandgap Engineered Split Gate Memory."

第2のアプローチにおいては、多数のレベルのメモリセル間で共有される垂直ゲート構造を用いてフラッシュメモリが実装される。3D垂直ゲート(3DVG)アーキテクチャの一例は、2013年8月6日に特許となり(2011年4月1日出願)、発明の名称が「Memory Architecture Of 3D Array With Alternating Memory String Orientation And String Select Structures」である、Shih−Hung ChenおよびHang−Ting Lueによる米国特許第8,503,213号に説明されている。当該特許は、その全体が本明細書に参照により組み込まれる。 In the second approach, flash memory is implemented using a vertical gate structure shared between multiple levels of memory cells. An example of a 3D vertical gate (3DVG) architecture was patented on August 6, 2013 (filed on April 1, 2011), and the title of the invention is “Memory Architecture Of 3D Array Alternating Memory Orientation And Structuring Stretching String Stretch”. , Shih-Hung Chen and Hang-Ting Lue, U.S. Pat. No. 8,503,213. The patent is incorporated herein by reference in its entirety.

第3のアプローチにおいては、多数のレベルのメモリセル間で共有される垂直チャネル構造を用いてフラッシュメモリが実装される。例えば、2013年1月29日に特許となり(2011年1月19日出願)、発明の名称が「Memory Device,Manufacturing Method And Operating Method Of The Same」である、Hang−Ting LueおよびShi−Hung Chenによる共同出願の米国特許第8,363,476号を参照されたい。また、2013年2月20日出願の、発明の名称が「3D NAND Flash Memory」である、Hang−Ting Lueによる米国特許出願第13/772,058号も参照されたい。当該特許出願は、その全体が本明細書に参照により組み込まれる。 In the third approach, flash memory is implemented using a vertical channel structure shared between multiple levels of memory cells. For example, the patent was filed on January 29, 2013 (filed on January 19, 2011), and the title of the invention is “Memory Device, Manufacturing Method and Operating Operating Method of The Same Same”, Hang-Ting Lu Heun and Shi-Hu. See commonly-owned U.S. Pat. No. 8,363,476. See also U.S. Patent Application No. 13/772,058 by Hang-Ting Lue, filed February 20, 2013, entitled "3D NAND Flash Memory". This patent application is incorporated herein by reference in its entirety.

電荷トラップメモリ技術においてNANDセルのための垂直チャネル構造を実現する他の構造は、Tanaka et al.,"Bit Cost Scalable Technology with Punch and Plug Process for Ultra High Density Flash Memory",2007 Symposium on VLSI Technology Digest of Technical Papers;12−14 Jun.2007,pages:14−15に記載されている。 Other structures that implement vertical channel structures for NAND cells in charge trapping memory technology are described by Tanaka et al. , "Bit Cost Scalable Technology with Punch and Plug Process for Ultra High Density Flash Memory", 2007 Symposium on VLSI Technology. 2007, pages: 14-15.

これらの3D技術の全てにおいて、信頼性の高い動作を維持しつつ実装され得るメモリセルの層の数に関して実際的な限界がある。スタック構造の各層を別々にパターニングする必要があるため、単純にスタック化するアプローチではコストが高くなってしまう。垂直ゲートおよび垂直チャネル構造、または複数層のメモリセルに亘って延在する垂直導体を含む他の構造は、コスト効果がより高くなり得る。なぜなら、1つのマスクおよびエッチングプロセスを用いて、多数の層のパターニングを行えるからである。しかし、アスペクト比が高い構造はエッチングを行うのが難しい、中間構造がプロセス工程で損傷を受け得るなどの理由により限界がある。 In all of these 3D technologies, there is a practical limit on the number of layers of memory cells that can be implemented while maintaining reliable operation. Since each layer of the stack structure must be patterned separately, the simple stacking approach is expensive. Vertical gate and vertical channel structures, or other structures that include vertical conductors that extend across multiple layers of memory cells, can be more cost effective. This is because one mask and etching process can be used to pattern many layers. However, a structure having a high aspect ratio has a limitation because it is difficult to perform etching and an intermediate structure may be damaged in a process step.

よって、信頼性高く実現可能な層の数に関するいくつかの限界を克服するべく、メモリセルの3Dブロックのスタック化をサポートする技術を提供するのが望ましい。 Therefore, it is desirable to provide a technique that supports the stacking of 3D blocks of memory cells in order to overcome some of the limitations on the number of layers that can be reliably implemented.

メモリセルの3Dブロックをスタック化するための技術を提供する。 A technique for stacking 3D blocks of memory cells is provided.

メモリカーネル内の構造、および当該メモリカーネルに結合されたデコード要素の構造を含む、3Dブロック内の異なる複数の構造に適合し得るスタック構造を説明する。メモリカーネルはメモリブロックの構造の中心にあり、デコード要素は当該メモリカーネルに接続される。メモリカーネル内の導体は、(1)データを表す信号を伝達するビット線などの導体と、(2)制御信号を伝達するワード線などの導体との2つに分類することが出来る。メモリカーネル内のデコード要素は、両方のタイプの導体に接続され、ストリングまたはブロック選択トランジスタと、接地選択トランジスタと、メモリカーネル内の水平導体を、周辺回路などへの接続のためにメモリカーネル外の垂直導体とリンクさせる階段状構造とを含み得る。 A stack structure that may fit into different structures within a 3D block is described, including structures within a memory kernel and structures of decoding elements coupled to the memory kernel. The memory kernel is at the center of the structure of the memory block and the decoding element is connected to the memory kernel. The conductors in the memory kernel can be classified into (1) a conductor such as a bit line that transmits a signal representing data and (2) a conductor such as a word line that transmits a control signal. Decoding elements in the memory kernel are connected to both types of conductors, string or block select transistors, ground select transistors, and horizontal conductors in the memory kernel, external to the memory kernel for connection to peripheral circuits, etc. A stepped structure linked to the vertical conductor.

メモリは、第1ブロックと、第1ブロックの上方に配置された第2ブロックとを含む複数のメモリブロックを含み得る。この構造において、第1ブロックと第2ブロックとの間に絶縁層が配置され、第1ブロックおよび第2ブロックのメモリカーネル同士を絶縁する。メモリブロックに隣接して、または、メモリブロックの、デコード要素のみを含む複数の領域に亘って、メモリカーネル外に接続導体が設けられる。接続導体は、第1ブロックおよび第2ブロックのデコード要素に結合され、メモリセルから周辺回路への接続を可能とする。 The memory may include a plurality of memory blocks including a first block and a second block arranged above the first block. In this structure, an insulating layer is arranged between the first block and the second block to insulate the memory kernels of the first block and the second block from each other. A connection conductor is provided outside the memory kernel adjacent to the memory block or over a plurality of regions of the memory block that include only decoding elements. The connecting conductors are coupled to the decoding elements of the first block and the second block and allow a connection from the memory cells to the peripheral circuits.

あるメモリカーネルのコネクタを、その上方にあるスタック構造のコネクタから絶縁することにより、ブロック間接続のより少ないスタック構造を製造することが出来る。また、デコード要素のみに接続される接続導体を設けることにより、接続導体に用いる接続サイズを、メモリカーネルに用いられ得るサイズよりも大きく出来る。 By isolating the connector of one memory kernel from the connector of the stack structure above it, a stack structure with less interblock connections can be manufactured. In addition, by providing the connection conductor that is connected only to the decoding element, the connection size used for the connection conductor can be made larger than the size that can be used for the memory kernel.

本技術の他の態様および利点は、以下に続く図面、詳細な説明、および特許請求の範囲を参照することにより理解されよう。 Other aspects and advantages of the present technology will be understood with reference to the drawings, detailed description, and claims that follow.

デコード要素の相互接続を備える、絶縁層を含むスタック型3Dメモリブロックの単純化された図である。FIG. 7 is a simplified diagram of a stacked 3D memory block that includes an insulating layer with interconnects for decoding elements. 本明細書で説明するスタック化に適した、カーネルおよびデコード要素領域を備える3D垂直ゲート構成を有するメモリセルの3Dブロックの斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a 3D block of a memory cell having a 3D vertical gate configuration with kernel and decode element regions suitable for stacking as described herein. 本明細書で説明するスタック化に適した、カーネルおよびデコード要素領域を備える3D垂直チャネル構成内のメモリセルの3Dブロックの斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a 3D block of memory cells in a 3D vertical channel configuration with kernel and decode element regions suitable for stacking as described herein. 本明細書で説明する、3Dメモリブロックをスタック化するための製造プロセスの工程を示す。3 illustrates steps in a manufacturing process for stacking 3D memory blocks described herein. 本明細書で説明する、3Dメモリブロックをスタック化するための製造プロセスの工程を示す。3 illustrates steps in a manufacturing process for stacking 3D memory blocks described herein. 本明細書で説明する、3Dメモリブロックをスタック化するための製造プロセスの工程を示す。3 illustrates steps in a manufacturing process for stacking 3D memory blocks described herein. 本明細書で説明する、3Dメモリブロックをスタック化するための製造プロセスの工程を示す。3 illustrates steps in a manufacturing process for stacking 3D memory blocks described herein. 本明細書で説明する、3Dメモリブロックをスタック化するための製造プロセスの工程を示す。3 illustrates steps in a manufacturing process for stacking 3D memory blocks described herein. 本明細書で説明する、3Dメモリブロックをスタック化するための製造プロセスの工程を示す。3 illustrates steps in a manufacturing process for stacking 3D memory blocks described herein. スタック型メモリ構造の第1ブロックおよび第2ブロックにおける、階段状着地エリアなど各デコード要素に接続される導体のセットを示す。3 illustrates a set of conductors connected to each decoding element, such as a stair landing area, in a first block and a second block of a stacked memory structure. 3Dメモリブロックのスタック構造の各層においてデコード要素に結合される導体のセットを示す。3 illustrates a set of conductors coupled to decoding elements at each layer of a stack structure of a 3D memory block. 3Dメモリブロックのスタック構造の全ての層においてデコード要素に結合されるソース線導体など導体のセットの端面図である。FIG. 7 is an end view of a set of conductors, such as source line conductors, coupled to decoding elements at all layers of a stack structure for a 3D memory block. 3Dメモリブロックのスタック構造の全ての層においてデコード要素に結合されるソース線導体など導体のセットの側面図である。FIG. 6 is a side view of a set of conductors, such as source line conductors, coupled to decoding elements at all layers of a stack structure for a 3D memory block. 3Dメモリブロックのデコード要素に結合されているが、スタック構造内の他のブロックの対応する導体には接続されていない導体を示す。Shows a conductor coupled to a decoding element of a 3D memory block, but not connected to a corresponding conductor of another block in the stack structure. 本明細書で説明される、3Dメモリブロックのスタック構造を形成するための製造プロセスを示す単純化されたフローチャートである。3 is a simplified flowchart illustrating a manufacturing process for forming a stack structure of 3D memory blocks described herein. 絶縁されたメモリカーネルを有するメモリセルのスタック化されたブロックを備える3Dメモリを含む集積回路を示す単純化されたブロック図である。1 is a simplified block diagram illustrating an integrated circuit including a 3D memory with a stacked block of memory cells having an isolated memory kernel.

図1〜図16を参照し本願発明の実施形態を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

図1は、複数のメモリブロックを備えるスタック型3Dメモリの単純化された図である。図示された構造は、メモリカーネル104とデコード要素領域114とを備える第1ブロックを含む。第1ブロックの上方に配置された第2ブロックは、メモリカーネル103とデコード要素領域113とを含む。第2ブロックの上方に配置された第3ブロックは、メモリカーネル102とデコード要素領域112とを含む。図示されたスタック構造の第4ブロックは、メモリカーネル101とデコード要素領域111とを含む。ブロック間には、絶縁層(例えば123)が配置されている。デコード要素領域111〜114には接続導体が構成されている。接続導体の複数のセグメントが絶縁層121〜123に配置されている。この図において、接続導体のセグメント151〜153が、第2ブロックと第1ブロックとの間の絶縁層123に配置されている。接続導体のセグメント141〜143が、第3ブロックと第2ブロックとの間の絶縁層122に配置されている。接続導体のセグメント131〜133が、第4ブロックと第3ブロックとの間の絶縁層に配置されている。 FIG. 1 is a simplified diagram of a stacked 3D memory with multiple memory blocks. The structure shown includes a first block comprising a memory kernel 104 and a decoding element area 114. The second block arranged above the first block includes the memory kernel 103 and the decoding element area 113. The third block arranged above the second block includes the memory kernel 102 and the decoding element area 112. The fourth block of the illustrated stack structure includes a memory kernel 101 and a decoding element area 111. An insulating layer (for example, 123) is arranged between the blocks. Connection conductors are formed in the decoding element regions 111 to 114. A plurality of segments of the connecting conductor are arranged on the insulating layers 121 to 123. In this figure, the segments 151 to 153 of the connecting conductor are arranged in the insulating layer 123 between the second block and the first block. The segments 141 to 143 of the connecting conductor are arranged in the insulating layer 122 between the third block and the second block. The segments 131 to 133 of the connecting conductor are arranged in the insulating layer between the fourth block and the third block.

この図において、デコード要素領域(例えば111)は、メモリカーネル(例えば101)の1つの側面のみに示されている。他の実施形態において、デコード要素領域は、メモリカーネルの2つの側面の領域、メモリカーネルの全ての側面の領域などを含む他の構成で分布させられ得る。 In this figure, the decode element area (eg 111) is shown on only one side of the memory kernel (eg 101). In other embodiments, the decoding element regions may be distributed in other configurations, including regions on two sides of the memory kernel, regions on all sides of the memory kernel, and so on.

この技術は、非常に密度の高いメモリセル構造を実現すべく選択された、複数のメモリカーネルに亘る垂直導体の形状を含む第1設計ルールに基づいてメモリカーネルが製造され、複数のメモリカーネルに亘る垂直導体の形状よりも大きな形状によって特徴付けられるより大きな第2設計ルールに基づいてメモリブロックのデコード要素が製造される場合に適用されると有利である。 This technique produces a memory kernel based on a first design rule that includes the shape of the vertical conductors across the memory kernels, which are selected to achieve a very dense memory cell structure. Advantageously, it applies when the decoding elements of the memory block are manufactured according to a larger second design rule characterized by a larger shape than the shape of the vertical conductors running through.

絶縁層は、非常に緊密な設計ルールを用いてメモリカーネル内に製造される垂直導体を分け隔てることにより、特定のブロックの損傷したメモリセルの、同スタック構造内の他のブロックの動作に対する影響を限定的にすることが出来る。また、複数のブロックのメモリカーネル間の接続を防ぐことにより、複数のメモリカーネルに亘る共有された導体によって、あるブロック内の損傷が拡大されることがない。加えて、絶縁層は、製造の際に起こるミスアライメントの影響が及ぶ範囲を限定することが出来る。 The insulation layer separates the vertical conductors that are manufactured in the memory kernel using very tight design rules, thus affecting the behavior of damaged memory cells in a particular block on the operation of other blocks in the same stack structure. Can be limited. Also, by preventing connections between the memory kernels of multiple blocks, shared conductors across multiple memory kernels do not spread damage within a block. In addition, the insulating layer can limit the range of influence of misalignment that occurs during manufacturing.

上述したように、メモリブロックは、垂直チャネルまたは垂直ゲート3D構造を有し得る。図2および3は、本明細書に説明する技術を用いてスタック化され得る3DVGおよび3DVCブロックを示す。また、これらの図面は、小さな設計ルールを用いて製造され得るメモリカーネル内、および、メモリカーネルに結合され、より大きな設計ルールを用いて製造され得る、ブロックのデコード要素領域内のデコード要素内の構造を示す。 As mentioned above, the memory block may have a vertical channel or vertical gate 3D structure. 2 and 3 show 3DVG and 3DVC blocks that can be stacked using the techniques described herein. Also, these drawings are within a decode element within a decode element region of a block that may be manufactured using smaller design rules and that may be coupled to the memory kernel and manufactured using larger design rules. The structure is shown.

図2は、2012年1月12日に公開され、2011年1月31日出願の、発明の名称が「3D Memory Array With Improved SSL and BL Contact Layout」である米国特許出願公開公報第2012/0007167に説明される、3D垂直ゲート(3DVG)アーキテクチャを有するメモリブロックを図示する。当該米国特許出願公開公報は、その全体が本明細書に参照により組み込まれる。 FIG. 2 was published on January 12, 2012, and was filed on January 31, 2011. The title of the invention is “3D Memory Array With Improved SSL and BL Contact Layout”, which is US Patent Application Publication No. 2012/0007167. 3 illustrates a memory block having a 3D vertical gate (3DVG) architecture described in FIG. The U.S. Patent Application Publication is incorporated herein by reference in its entirety.

他の構造が示されるように、図面から絶縁材料は取り除かれている。例えば、隆線形スタック構造における、半導体ストリップ間の絶縁層が取り除かれ、半導体ストリップの隆線形スタック構造間の絶縁層が取り除かれている。デコード要素領域は、四角198、199により示されている。メモリカーネルは、四角197により示されている。 Insulating material has been removed from the drawing so that other structures are shown. For example, in the ridge stack structure, the insulating layer between the semiconductor strips is removed, and the insulating layer between the ridge stack structures of the semiconductor strip is removed. Decode element regions are indicated by boxes 198,199. The memory kernel is indicated by box 197.

多層アレイが絶縁層上に形成される。カーネル197は、複数の隆線形スタック構造に合わせた垂直方向の延在部を含む複数のワード線225−1、・・・、225−n−1、225−nを含む。複数の隆線形スタック構造は、ブロックの各層の対応するNANDストリングのためのチャネルとして構成された水平方向の半導体ストリップ212、213、214、215を含む。 A multi-layer array is formed on the insulating layer. Kernel 197 includes a plurality of word lines 225-1,..., 225-n-1, 225-n that include vertical extensions to accommodate a plurality of ridge-shaped stack structures. The multiple ridge stack structure includes horizontal semiconductor strips 212, 213, 214, 215 configured as channels for corresponding NAND strings in each layer of the block.

ブロック内のデコード要素は、デコード要素領域198内の階段状構造212A、213A、214A、215Aと、デコード要素領域199内の階段状構造202B、203B、204B、205Bとを含む。階段状構造212A、213A、214A、215Aは、半導体ストリップ212、213、214、215などの水平方向の半導体ストリップを終端させる。図示されるように、ページバッファ、および当該アレイ内の面を選択する他のデコード回路への接続のために、これら階段状構造212A、213A、214A、215Aは垂直導体により、ブロックの上方に配置されている異なるデータ線へ、この例においては金属層ML3において電気接続されている。これら階段状構造212A、213A、214A、215Aは、メモリカーネル内で用いられるものよりも大きな設計ルールを用いて、複数の隆線形スタック構造が定められるのと同時にパターニングされ得る。 The decoding elements in the block include stair structures 212A, 213A, 214A, 215A in decoding element region 198 and stair structures 202B, 203B, 204B, 205B in decoding element region 199. The stepped structures 212A, 213A, 214A, 215A terminate horizontal semiconductor strips such as semiconductor strips 212, 213, 214, 215. As shown, these stepped structures 212A, 213A, 214A, 215A are placed above the block by vertical conductors for connection to page buffers and other decoding circuits that select planes in the array. To the different data lines being provided, in this example metal layer ML3. These stair-like structures 212A, 213A, 214A, 215A may be patterned at the same time as multiple ridge stack structures are defined using design rules larger than those used in the memory kernel.

デコード要素領域199内の階段状構造202B、203B、204B、205Bは、半導体ストリップ202、203、204、205などの半導体ストリップを終端させる。図示されるように、ページバッファ、および当該アレイ内の面を選択する他のデコード回路への接続のために、これら階段状構造202B、203B、204B、205Bは、互いに異なるデータ線へと電気接続されている。これら階段状構造202B、203B、204B、205Bは、メモリカーネル内で用いられるものよりも大きな設計ルールを用いて、複数の隆線形スタック構造が定められるのと同時にパターニングされ得る。 Stepped structures 202B, 203B, 204B, 205B in the decode element region 199 terminate semiconductor strips such as semiconductor strips 202, 203, 204, 205. As shown, these step structures 202B, 203B, 204B, 205B are electrically connected to different data lines for connection to a page buffer and other decoding circuits that select the planes in the array. Has been done. These staircase structures 202B, 203B, 204B, 205B can be patterned at the same time as the multiple ridge stack structures are defined using design rules larger than those used in the memory kernel.

メモリカーネル197内の半導体ストリップの任意のスタック構造は、階段状構造212A、213A、214A、215A、または階段状構造202B、203B、204B、205Bのうち両方ではなく一方へと結合されている。半導体ストリップのスタック構造は、ビット線の末端からソース線の末端にかけての方向およびソース線の末端からビット線の末端にかけての方向という互いに反対の方向のうち1つの方向を有する。例えば、半導体ストリップ212、213、214、215のスタック構造は、ビット線の末端からソース線の末端にかけての方向を有し、半導体ストリップ202、203、204、205のスタック構造は、ソース線の末端からビット線の末端にかけての方向を有する。 Any stack structure of semiconductor strips in memory kernel 197 is coupled to one of stair structures 212A, 213A, 214A, 215A, or one of stair structures 202B, 203B, 204B, 205B, but not both. The stack structure of the semiconductor strips has one of the opposite directions, that is, the direction from the end of the bit line to the end of the source line and the direction from the end of the source line to the end of the bit line. For example, the stack structure of the semiconductor strips 212, 213, 214, 215 has a direction from the end of the bit line to the end of the source line, and the stack structure of the semiconductor strips 202, 203, 204, 205 has the end structure of the source line. To the end of the bit line.

半導体ストリップ212、213、214、215のスタック構造はその一端が階段状構造212A、213A、214A、215Aにより終端させられ、SSLゲート構造219と接地選択線GSL226とを含む領域198のデコード要素を通る。また半導体ストリップ212、213、214、215のスタック構造は、接地選択線GSL227と、当該ストリップを終端させるソース線228とを含む領域199内のデコード要素を通る。半導体ストリップ212、213、214、215のスタック構造は、階段状構造202B、203B、204B、205Bには達しない。 The stack structure of semiconductor strips 212, 213, 214, 215 is terminated at one end by a stepped structure 212A, 213A, 214A, 215A and passes through a decode element in region 198 including SSL gate structure 219 and ground select line GSL 226. .. Also, the stack structure of semiconductor strips 212, 213, 214, 215 passes through the decode element in region 199, which includes ground select line GSL 227 and source line 228 terminating the strip. The stack structure of the semiconductor strips 212, 213, 214, 215 does not reach the step structure 202B, 203B, 204B, 205B.

半導体ストリップ202、203、204、205のスタック構造はその一端が階段状構造202B、203B、204B、205Bにより終端させられ、SSLゲート構造209と接地選択線GSL227とを含む領域199内のデコード要素を通る。また半導体ストリップ202、203、204、205のスタック構造は、接地選択線GSL226と(図面の他のパーツにより隠れている)ソース線とを含む領域198内のデコード要素を通る。半導体ストリップ202、203、204、205のスタック構造は、階段状構造212A、213A、214A、215Aには達しない。 The stack structure of semiconductor strips 202, 203, 204, 205 is terminated at one end by a stepped structure 202B, 203B, 204B, 205B and has a decoding element in region 199 including SSL gate structure 209 and ground select line GSL227. Pass through. Also, the stack structure of semiconductor strips 202, 203, 204, 205 passes through the decode element in region 198, which includes ground select line GSL 226 and source line (hidden by other parts of the drawing). The stack structure of the semiconductor strips 202, 203, 204, 205 does not reach the stepped structures 212A, 213A, 214A, 215A.

メモリ材料の層が、ワード線225−1〜225−nを半導体ストリップ212〜215、202〜205から分け隔てる。 A layer of memory material separates word lines 225-1 through 225-n from semiconductor strips 212 through 215, 202 through 205.

接地選択線GSL226、GSL227は、水平方向の線と、ワード線に同じく複数の隆線形スタック構造に合わせた垂直方向の延在部とを含む。 The ground selection lines GSL226 and GSL227 include horizontal lines and vertical extensions that are also aligned with the word lines to accommodate a plurality of ridge stack structures.

半導体ストリップの各スタック構造はその一端が階段状構造により終端させられ、他端がソース線により終端させられる。例えば、半導体ストリップ212、213、214、215のスタック構造はその一端が階段状構造212A、213A、214A、215Aにより終端させられ、他端がソース線228により終端させられる。図面の右側において、半導体ストリップのスタック構造は1つおきに階段状構造202B、203B、204B、205Bにより終端させられ、半導体ストリップのスタック構造は1つおきに別個のソース線により終端させられる。図面の左側において、半導体ストリップのスタック構造は1つおきに階段状構造212A、213A、214A、215Aにより終端させられ、半導体ストリップのスタック構造は1つおきに別個のソース線により終端させられる。 Each stack structure of semiconductor strips is terminated at one end by a stepped structure and at the other end by a source line. For example, the stack structure of semiconductor strips 212, 213, 214, 215 is terminated at one end by stepped structures 212A, 213A, 214A, 215A and at the other end by source line 228. On the right side of the drawing, every other stack of semiconductor strips is terminated by a step structure 202B, 203B, 204B, 205B, and every other stack of semiconductor strips is terminated by a separate source line. On the left side of the figure, every other stack of semiconductor strips is terminated by a stepped structure 212A, 213A, 214A, 215A and every other stack of semiconductor strips is terminated by a separate source line.

トランジスタが階段状構造212A、213A、214Aとワード線225−1との間に形成される。トランジスタにおいて、半導体ストリップ(例えば213)は、デバイスのチャネル領域として作用する。SSLゲート構造(例えば219、209)は、ワード線225−1〜225−nが定められるのと同じ工程においてパターニングされる。(斜線で示される)シリサイドの層が、ワード線および接地選択線の上面に沿って、並びに、SSLゲート構造上に形成され得る。メモリ材料215の層は、トランジスタのゲート誘電体として作用し得る。これらトランジスタは、当該アレイ内の特定の隆線形スタック構造を選択するためのデコード回路に結合されるストリング選択ゲートとして作用する。 Transistors are formed between the stepped structures 212A, 213A, 214A and the word line 225-1. In the transistor, the semiconductor strip (eg, 213) acts as the channel region of the device. The SSL gate structure (e.g. 219, 209) is patterned in the same step where the word lines 225-1 to 225-n are defined. A layer of silicide (shown in slashes) may be formed along the top surfaces of the word lines and ground select lines, as well as on the SSL gate structure. The layer of memory material 215 can act as the gate dielectric of the transistor. These transistors act as string select gates that are coupled to decoding circuitry to select a particular ridge stack structure in the array.

データ線およびストリング選択線が、メモリブロックの上方に位置する金属層ML1、ML2、ML3に形成される。スタック構造において、金属層は、ブロックからの接続線を周辺回路へ接続する導体を含み、スタック化されたブロックによって共有され得、各ブロックごとに複製する必要はない。 Data lines and string select lines are formed in the metal layers ML1, ML2, ML3 located above the memory blocks. In a stacked structure, the metal layers include conductors that connect the connecting lines from the blocks to the peripheral circuits and can be shared by the stacked blocks, without having to duplicate each block.

この例において、第1金属層ML1は、半導体材料ストリップに平行な長さ方向を有してストリング選択線に接続する導体を含む。これらML1ストリング選択線は、短いビアにより、互いに異なるSSLゲート構造(例えば209、219)に接続されている。 In this example, the first metal layer ML1 includes a conductor having a length direction parallel to the strip of semiconductor material and connecting to the string select line. These ML1 string select lines are connected to mutually different SSL gate structures (for example, 209 and 219) by short vias.

第2金属層ML2は、ワード線に平行な幅方向を有してストリング選択線に接続する導体を含む。これらML2ストリング選択線は、短いビアにより、互いに異なるML1ストリング選択線に接続されている。 The second metal layer ML2 includes a conductor having a width direction parallel to the word line and connected to the string selection line. These ML2 string selection lines are connected to different ML1 string selection lines by short vias.

組み合わせると、これらML1ストリング選択線およびML2ストリング選択線により、ストリング選択線信号は、半導体ストリップの特定のスタック構造を選択出来るようになる。 When combined, these ML1 and ML2 string select lines allow the string select line signal to select a particular stack structure of semiconductor strips.

第1金属層ML1は、ワード線に平行な幅方向を有して2つのソース線に接続する導体も含む。 The first metal layer ML1 also includes a conductor having a width direction parallel to the word line and connected to the two source lines.

最後に、第3金属層ML3は、半導体材料ストリップに平行な長さ方向を有して」ビット線に接続する導体を含む。異なるデータ線がそれぞれ、階段状構造212A、213A、214A、215A、202B、203B、204B、205Bの異なる段階に電気接続されている。これらML3データ線により、ビット線信号は、半導体ストリップの特定の水平面を選択することが出来る。 Finally, the third metal layer ML3 comprises a conductor which has a length direction parallel to the strip of semiconductor material and which connects to the bit line. Different data lines are electrically connected to different stages of the staircase structures 212A, 213A, 214A, 215A, 202B, 203B, 204B, 205B, respectively. These ML3 data lines allow the bit line signal to select a particular horizontal plane of the semiconductor strip.

特定のワード線により、ワード線はメモリセルの特定の面を選択することが出来るようになるので、メモリセルの3Dアレイから特定のメモリセルを選択するには、ワード線信号と、ビット線信号と、ストリング選択線信号との3つの信号の組み合わせで十分である。 The particular word line allows the word line to select a particular side of the memory cell, so to select a particular memory cell from a 3D array of memory cells, a word line signal and a bit line signal must be selected. And the combination of the three signals with the string select line signal is sufficient.

図3は、2013年2月20日に提出され、発明の名称が「3D NAND Flash Memory」である米国特許出願第13/772,058に説明されるような、例示的な垂直チャネル3次元(3D)メモリブロックの概略図である。当該特許出願は、その全体が本明細書に参照により組み込まれる。図3に示されるメモリブロックは、本明細書に説明されるようにスタック化され得る。メモリブロックは、メモリカーネル299内の高密度メモリセルと、デコード要素領域298内のデコード要素とを含む。 FIG. 3 is an exemplary vertical channel three-dimensional (as described in US patent application Ser. No. 13/772,058, filed Feb. 20, 2013, entitled “3D NAND Flash Memory”, of the invention. 3D) is a schematic diagram of a memory block. FIG. This patent application is incorporated herein by reference in its entirety. The memory blocks shown in FIG. 3 may be stacked as described herein. The memory block includes high density memory cells in memory kernel 299 and decode elements in decode element region 298.

3DVCメモリブロックは、メモリセルのNANDストリングのアレイを含み、二重ゲート垂直チャネルメモリアレイ(DGVC)であり得る。メモリブロックは、導電性ストリップの底面(GSL)と、導電性ストリップの複数の中間面(WL)と、導電性ストリップの上面(SSL)とを少なくとも含む、絶縁材料により分け隔てられた導電性ストリップの複数のスタック構造を含む。図3に示す例において、スタック構造310内のスタック構造は、導電性ストリップの底面(GSL)と、WL0〜WLN−1の導電性ストリップの複数の中間面(WL)と、導電性ストリップの上面(SSL)とを含む。ここでNは、8、16、32、64などであり得る。 A 3DVC memory block includes an array of NAND strings of memory cells and can be a dual gate vertical channel memory array (DGVC). The memory blocks include conductive strips separated by an insulating material that include at least a bottom surface (GSL) of the conductive strip, a plurality of intermediate surfaces (WL) of the conductive strip, and a top surface (SSL) of the conductive strip. Including multiple stack structures of. In the example shown in FIG. 3, the stack structure in the stack structure 310 includes a bottom surface (GSL) of the conductive strip, a plurality of intermediate surfaces (WL) of the conductive strips WL0 to WLN−1, and a top surface of the conductive strip. (SSL). Here, N may be 8, 16, 32, 64 and so on.

複数のビット線構造が、スタック構造間の垂直方向のスタック構造間半導体要素320と、スタック構造間半導体要素320同士を接続する、スタック構造上のリンク要素330とを含んで、複数のスタック構造の垂直方向上方に配置され、当該複数のビット線構造は、当該複数のスタック構造に合わせた垂直方向の延在部を有する。この例においてリンク要素330は、スタック構造内のセルに対しチャネル領域を提供するスタック構造間半導体要素320よりも高い導電性を有するように比較的高いドーピング濃度を有するポリシリコンなどの半導体を備える。 The plurality of bit line structures include a vertical stack-to-stack structure semiconductor element 320 between the stack structures and a stack-structure link element 330 connecting the stack-structure semiconductor elements 320 to each other. The bit line structures are arranged vertically upward and the vertical extension parts are aligned with the stack structures. In this example, the link element 330 comprises a semiconductor, such as polysilicon, having a relatively high doping concentration such that it has a higher conductivity than the inter-stack semiconductor element 320 that provides a channel region for cells in the stack structure.

記憶装置は、スタック構造内の複数の中間面(WL)の導電性ストリップの側面と、複数のビット線構造のスタック構造間半導体要素320の側面と間の交差点380におけるインタフェース領域に電荷貯蔵構造を含む。図示される例において、交差点380のメモリセルは、垂直方向のデュアルゲートNANDストリング内に構成される。ここで、単一のスタック構造間半導体要素の両側の導電性ストリップは、デュアルゲートとして作用し、読み取り、消去、およびプログラム動作のために協働して動作され得る。 The storage device includes a charge storage structure in an interface region at an intersection 380 between a side surface of a plurality of intermediate plane (WL) conductive strips in the stack structure and a side surface of a plurality of bit line structure inter-stack semiconductor elements 320. Including. In the illustrated example, the memory cells at intersection 380 are arranged in a vertical dual-gate NAND string. Here, the conductive strips on either side of a single inter-stack semiconductor element act as dual gates and may be operated in concert for read, erase, and program operations.

記憶装置は、導電性ストリップの上面とのインタフェース領域におけるストリング選択スイッチ390と、導電性ストリップの底面(GSL)とのインタフェース領域における基準選択スイッチ370とを含む。いくつかの例において電荷貯蔵構造の誘電体層は、スイッチ370、390のゲート誘電体層として作用することが出来る。 The storage device includes a string select switch 390 in the interface area with the top surface of the conductive strip and a reference select switch 370 in the interface area with the bottom surface (GSL) of the conductive strip. In some examples, the charge storage structure dielectric layer can act as the gate dielectric layer of the switches 370, 390.

基準導体360は、導電性ストリップの底面(GSL)と、集積回路基板(図示せず)との間に配置される。この導体は、メモリブロックのスタック構造の底部に位置付けられ得、当該スタック構造内のブロックにより共有され得る。一実施形態において、基準導体360の抵抗を小さくすべく、記憶装置は基準導体360の近くにボトムゲート301を含み得る。読み取り動作の間、ボトムゲート301は、基板内の、下方に配置されドーピングされたウェル、または下方に配置されパターニングされた他の導体構造に加えられる適した電圧によってオンされ、これにより基準導体360の導電性を高められ得る。 The reference conductor 360 is disposed between the bottom surface (GSL) of the conductive strip and the integrated circuit board (not shown). This conductor may be located at the bottom of the stack of memory blocks and shared by the blocks within the stack. In one embodiment, the storage device may include a bottom gate 301 near the reference conductor 360 to reduce the resistance of the reference conductor 360. During a read operation, the bottom gate 301 is turned on by a suitable voltage applied to the underlying, doped well, or other underlying, patterned conductor structure in the substrate, thereby causing the reference conductor 360. The conductivity of can be increased.

デコード要素領域内のデコード要素は、基準導体360と電気通信を行うスタック構造間のスタック構造間垂直導体要素340と、スタック構造間垂直導体要素340同士を接続するスタック構造310の上方に配置されたリンク要素350とを含んで、複数のスタック構造の垂直方向上方に配置された基準線構造を含む。スタック構造間垂直導体要素340は、スタック構造間半導体要素320よりも高い導電性を有し得る。 The decoding elements in the decoding element region are arranged above the inter-stack vertical conductor elements 340 between the stack structures that are in electrical communication with the reference conductor 360, and above the stack structure 310 that connects the inter-stack vertical conductor elements 340. And a link element 350, and a reference line structure disposed vertically above the plurality of stack structures. The inter-stack vertical conductor element 340 may have a higher conductivity than the inter-stack semiconductor element 320.

図3に示すようなメモリブロックのスタック構造は、ページバッファおよび他のデコード回路に結合された複数のグローバルビット線を含む複数のビット線構造へ接続された、上方に配置され、パターニングされた第1の導電層(図示せず)を含む。記憶装置は、パターニングされ得、パターニングされた第1の導電層の上方または下方であってよい、上方に配置された第2の導電層(図示せず)も含み得る。上方に配置された第2の導電層は、ブロックのデコード要素領域内のリンク要素350に接触するなどにより少なくとも1つの基準線構造に接続されている。パターニングされた第2の導電層は、当該少なくとも1つの基準線構造を、基準電圧源、または基準電圧を提供するための回路へ接続し得る。 A stack structure of memory blocks, such as that shown in FIG. 3, is arranged on top of and patterned above a plurality of bit line structures including a plurality of global bit lines coupled to a page buffer and other decoding circuits. 1 conductive layer (not shown). The storage device may also be patterned and may also include a second conductive layer (not shown) disposed above, which may be above or below the patterned first conductive layer. The upper second conductive layer is connected to at least one reference line structure, such as by contacting a link element 350 in the block's decode element region. The patterned second conductive layer may connect the at least one reference line structure to a reference voltage source or a circuit for providing a reference voltage.

図3に示す例において、ビット線構造のリンク要素330は、N+ドープ半導体材料を含む。ビット線構造のスタック構造間半導体要素320は、軽度にドーピングされた半導体材料を含む。図3に示す例において、基準導体360はN+ドープ半導体材料を含み、当該少なくとも1つの基準線構造のリンク要素350は、N+ドープ半導体材料を含む。当該少なくとも1つの基準線構造のスタック構造間垂直導体要素340も、N+ドープ半導体材料を含む。代替的な実施形態において、スタック構造間垂直導体要素340にはドープ半導体の代わりに金属または金属化合物を用いてもよい。 In the example shown in FIG. 3, the bit line structure link element 330 comprises an N+ doped semiconductor material. The bit line structure inter-stack semiconductor element 320 comprises a lightly doped semiconductor material. In the example shown in FIG. 3, the reference conductor 360 comprises N+-doped semiconductor material and the link element 350 of the at least one reference line structure comprises N+-doped semiconductor material. The inter-stack vertical conductor elements 340 of the at least one baseline structure also include N+ doped semiconductor material. In an alternative embodiment, the inter-stack vertical conductor elements 340 may use metals or metal compounds instead of doped semiconductors.

デコード要素領域298内のデコード要素は、上方に配置されたデコード回路との階段状の接触のための、水平方向のワード線とGSL線とからなる構造に導電性ストリップのパッドエリアを提供する階段状構造を含む。導電性ストリップの上面のストリング選択線は、ストリング選択線デコード回路に独立して結合され、ストリング選択線デコード回路により制御される。階段状構造361、362は、中間面(WL)のワード線のセットと、階段状構造361、362からなるリンク要素の着地エリアに結合された層間コネクタ371、372などの層間コネクタとを接続するパッドエリアを提供する。ここでリンク要素は、下の方の中間面の着地エリアに結合された層間コネクタが通って延伸する開口を含む。着地エリアは、層間コネクタの底面と、リンク要素の上面との間のインタフェース領域にある。 Decode elements in the decode element region 298 provide a staircase that provides a pad area of conductive strips for a structure of horizontal word lines and GSL lines for stepwise contact with an overlying decode circuit. Including a structure. The string select lines on the top surface of the conductive strips are independently coupled to and controlled by the string select line decode circuits. The staircase structures 361, 362 connect the set of intermediate plane (WL) word lines to interlayer connectors such as interlayer connectors 371, 372 coupled to the landing area of the link element comprising the staircase structures 361, 362. Provides pad area. Here, the link element includes an opening through which an interlevel connector coupled to the landing area of the lower intermediate surface extends. The landing area is in the interface area between the bottom surface of the interlayer connector and the top surface of the link element.

図3に図示するように、複数の中間面の複数の層におけるワード線のセットのための層間コネクタは、階段状構造を形成するよう配置される。したがって、層間コネクタ371、372は、複数の中間面の互いに異なる層のそれぞれの着地エリアに接続されている。階段状構造は、メモリセルのNANDストリングのブロックの領域と、周辺回路の領域との境界に近いデコード要素領域に形成され得る。 As illustrated in FIG. 3, the interlevel connectors for the set of word lines in the multiple layers of the intermediate planes are arranged to form a stepped structure. Therefore, the interlayer connectors 371 and 372 are connected to the respective landing areas of different layers of the plurality of intermediate surfaces. The staircase structure can be formed in the decode element region near the boundary between the region of the NAND string block of the memory cell and the region of the peripheral circuit.

図3に示す例において、記憶装置は、導電性ストリップの底面(GSL)の接地選択線のセットと、底面のリンク要素の着地エリアに結合された、層間コネクタ373などの層間コネクタとを接続する、デコード要素領域298内のリンク要素363などのリンク要素を含む。ここで層間コネクタは、中間面(WL)のリンク要素の開口を通って延伸する。着地エリアは、層間コネクタ373などの層間コネクタの底面と、リンク要素363などのリンク要素の上面との間のインタフェース領域にある。 In the example shown in FIG. 3, the storage device connects a set of ground select lines on the bottom surface (GSL) of the conductive strip to an interlevel connector, such as interlevel connector 373, coupled to the landing area of the bottom link element. , Link elements such as link element 363 in the decode element area 298. Here, the interlevel connector extends through the opening of the link element in the intermediate plane (WL). The landing area is in the interface area between the bottom surface of an interlayer connector such as interlayer connector 373 and the top surface of a link element such as link element 363.

図4〜9は、3Dメモリブロックをスタック化するための製造プロセスの各工程を示し、ブロックのデコード要素領域内の階段状構造における層間コネクタの形成を示している。一連の工程は、スタック化されたブロックのデコード要素領域内のデコード要素同士を接続するのに用いられる他の導体に関しても同様である。 4-9 show the steps of a manufacturing process for stacking 3D memory blocks, showing the formation of interlevel connectors in a stepped structure within the decode element area of the block. The sequence of steps is the same for the other conductors used to connect the decode elements in the decode element regions of the stacked blocks.

図4は、複数の層(例えば4つの層)のメモリセルを有するメモリカーネル401と、メモリカーネルに結合されたデコード要素を含むデコード要素領域411とを含む第1メモリブロックを形成した後の構造を示す。図2において例として示されるように階段状構造上の着地エリア(図示せず)に接続する垂直セグメント412−1、413−1、414−1、415−1が、デコード要素領域411内に形成されている。図4に示すメモリブロックは、本明細書に参照により組み込まれる多数の特許出願に説明されるようなプロセスを用いて製造され得る。図2に関連して示されるように製造され、デコード要素領域411内の階段状構造に接続する4つの垂直セグメント412−1、413−1、414−1、415−1を有するブロックは、メモリカーネル401内の4つの面のメモリセルを有し得る。スタック構造において、ブロックの幅は、垂直セグメント412−1、413−1、414−1、415−1のスペースのために要する幅よりも大きくてよく、これにより、各垂直セグメントに結合され得る、各層のメモリセルの列の数を増やすことが出来る。 FIG. 4 illustrates the structure after forming a first memory block including a memory kernel 401 having memory cells of multiple layers (eg, four layers) and a decode element region 411 including decode elements coupled to the memory kernel. Indicates. Vertical segments 412-1, 413-1, 414-1, 415-1, which connect to landing areas (not shown) on the staircase structure as shown in FIG. 2 as an example, are formed in the decoding element region 411. Has been done. The memory block shown in FIG. 4 may be manufactured using a process such as that described in numerous patent applications incorporated herein by reference. A block having four vertical segments 412-1, 413-1, 414-1, 415-1 manufactured as shown in connection with FIG. 2 and connected to a staircase structure in the decoding element region 411 is a memory block. It may have four sides of memory cells in the kernel 401. In the stack structure, the width of the blocks may be larger than the width required for the space of the vertical segments 412-1, 413-1, 414-1, 415-1, so that they can be combined with each vertical segment. The number of columns of memory cells in each layer can be increased.

図5は、第1メモリブロック上に絶縁層421を形成した後の構造を示す。絶縁層421は、二酸化シリコン、または集積回路の製造に適合する他の絶縁材料を用いて製造され得る。 FIG. 5 shows the structure after forming the insulating layer 421 on the first memory block. The insulating layer 421 can be manufactured using silicon dioxide or other insulating material compatible with the manufacture of integrated circuits.

図6は、デコード要素領域411の上方に、垂直導体の第1セグメント412−1、413−1、414−1、415−1に接触する垂直導体の第2セグメント412−2、413−2、414−2、415−2を形成した後の構造を示す。第2セグメント412−2、413−2、414−2、415−2は、メモリカーネル401内部に関して用いられた設計ルールと比較して比較的大きな設計ルールを用いて製造され得、このことにより、アライメントが容易になり、より信頼性の高い製造が可能となる。 FIG. 6 shows, above the decoding element region 411, second vertical conductor segments 412-1-2, 413-2, which contact first vertical conductor segments 412-1, 413-1, 414-1, 415-1. 41 shows the structure after forming 414-2, 415-2. The second segments 412-2, 413-2, 414-2, 415-2 may be manufactured using relatively large design rules compared to the design rules used for the interior of the memory kernel 401, which Alignment becomes easier, and more reliable manufacturing becomes possible.

図7は、複数の層のメモリセルを有するメモリカーネル501と、メモリカーネル501に結合されたデコード要素領域511内のデコード要素とを含む第2メモリブロックを絶縁層421上に形成した後の構造を示す。 図2において例として示されるように階段状構造上の着地エリア(図示せず)に接続する垂直セグメント512、513、514、515が、デコード要素領域511内に形成されている。図2を参照して説明したように、第1ブロックと同じく、4つの垂直セグメント512、513、514、515を用いると、メモリカーネルが製造された際に、4つの面のメモリセルの形成が可能となる。 FIG. 7 shows a structure after forming a second memory block including a memory kernel 501 having a plurality of layers of memory cells and a decoding element in the decoding element region 511 coupled to the memory kernel 501 on the insulating layer 421. Indicates. Vertical segments 512, 513, 514, 515, which connect to landing areas (not shown) on the staircase structure as shown by way of example in FIG. As described with reference to FIG. 2, using four vertical segments 512, 513, 514, and 515, as in the first block, results in the formation of four sided memory cells when the memory kernel is manufactured. It will be possible.

図8は、デコード要素領域411の上方の絶縁層421において垂直導体の第2セグメント412−2、413−2、414−2、415−2と並び、かつ接触する第2ブロックのデコード要素領域511内の第3セグメント412−3、413−3、414−3、415−3を形成した後の構造を示す。デコード要素領域411内の垂直導体の第1セグメント412−1、413−1、414−1、415−1は、第2セグメントおよび第3セグメントと共に、第1ブロックの階段状構造から第2ブロックのデコード要素領域511を通って垂直方向の接続を確立する。 FIG. 8 shows that in the insulating layer 421 above the decoding element region 411, the second block decoding element region 511 is aligned with and in contact with the second segments 412-2, 413-2, 414-2, 415-2 of the vertical conductors. The structure after forming the 3rd segment 412-3, 413-3, 414-3, 415-3 in is shown. The first segment 412-1, 413-1, 414-1, 415-1 of the vertical conductor in the decoding element region 411, together with the second segment and the third segment, extends from the step structure of the first block to the second block. A vertical connection is established through the decode element area 511.

図9は、最上部のブロックのデコード要素領域511内の垂直導体に接触する、上方に配置された導体構造を形成するべくバックエンドプロセスを行った後の構造を概略的に表す。図示される例における、これら上方に配置された導体構造は、ページバッファおよび他のデコード回路に結合されるビット線BL1〜BL8を含む。 FIG. 9 schematically represents the structure after a back-end process has been performed to form an overlying conductor structure that contacts the vertical conductors in the decoding element region 511 of the top block. These overlying conductor structures in the illustrated example include bit lines BL1-BL8 coupled to page buffers and other decode circuits.

図10は、図9に示されるようなスタック化されたブロック内の階段状層間導体の端面図である。図10は、絶縁層621により分け隔てられた第1ブロックの活性層601〜604と、第2ブロックの活性層605〜608とを示す。ブロック内には、絶縁層651〜654および絶縁層655〜658がそれぞれの活性層を分け隔てている。ブロックのデコード要素領域内において、上述したような階段状構造は、層間導体のための着地エリアを提供する。この例において層間導体は、ブロックのメモリカーネル内に形成される導体の厳密な設計ルールの制限を受けることなく、ブロックのデコード要素領域内で実装されている。下部ブロックの活性層601〜604のための層間導体は、それぞれ3つのセグメント含み得る。よって、層間導体は、活性層601に接触する下部ブロックのセグメント615−1と、絶縁層621のセグメント615−2と、上部ブロックを通るセグメント615−3とにより形成される。絶縁層(例えば620)は、上方に配置される活性層を通る層間導体を囲む。また、活性層602のための層間導体は、下部ブロックのセグメント614−1と、絶縁層621のセグメント614−2と、上部ブロックのセグメント614−3とを含む。活性層603のための層間導体は、下部ブロックのセグメント613−1と、絶縁層621の第2セグメント613−2と、上部ブロックのセグメント613−3とを含む。活性層604のための層間導体は、下部ブロックを通るセグメントを含まない。なぜなら、この例において活性層604はブロック内の最上層だからである。しかし活性層604のための層間導体は、絶縁層621のセグメント612−2と、上部ブロックのセグメント612−3とを含む。 FIG. 10 is an end view of a stepped interlevel conductor within a stacked block as shown in FIG. FIG. 10 shows active layers 601 to 604 of a first block and active layers 605 to 608 of a second block separated by an insulating layer 621. Insulating layers 651 to 654 and insulating layers 655 to 658 separate the respective active layers in the block. Within the decoding element area of the block, the stepped structure as described above provides a landing area for the interlevel conductors. In this example, the inter-layer conductors are implemented within the block's decode element area, without the strict design rules of the conductors formed in the block's memory kernel. The interlayer conductors for the lower block active layers 601-604 may each include three segments. Therefore, the interlayer conductor is formed by the segment 615-1 of the lower block which is in contact with the active layer 601, the segment 615-2 of the insulating layer 621, and the segment 615-3 which passes through the upper block. An insulating layer (eg 620) surrounds the inter-layer conductor through the active layer located thereabove. In addition, the interlayer conductor for the active layer 602 includes a lower block segment 614-1, an insulating layer 621 segment 614-2, and an upper block segment 614-3. The interlayer conductor for the active layer 603 includes a lower block segment 613-1, a second segment 613-2 of the insulating layer 621, and an upper block segment 613-3. The interlayer conductor for active layer 604 does not include a segment through the bottom block. This is because the active layer 604 is the top layer in the block in this example. However, the interlayer conductor for active layer 604 includes segment 612-2 of insulating layer 621 and segment 612-3 of the upper block.

この例において、上部ブロックの活性層605〜608のための層間導体は、1つのセグメントの導体(符号なし)を含む。 In this example, the inter-layer conductors for the top block active layers 605-608 include one segment of conductors (unsigned).

上述したように、ブロックのデコード要素領域内の層間導体を形成した後に、ビット線BL1〜BL8など上方に配置されパターニングされた導電層を実装すべくバックエンドプロセスが用いられる。 As described above, a back end process is used to mount the patterned conductive layers disposed above the bit lines BL1 to BL8 after forming the interlayer conductors in the block's decode element regions.

下部ブロックの活性層に接触する、図10に示される複数のセグメントの層間導体は、上部ブロックのデコード要素またはメモリセルとは電気接続しないが、下部ブロックのみにデータ線、またはいくつかの実施形態においては制御線を提供する。 The multiple segment interlayer conductors shown in FIG. 10 that contact the lower block active layer are not in electrical contact with the upper block decoding elements or memory cells, but only in the lower block data lines, or in some embodiments. Provides a control line.

図11〜14は、メモリブロックのデコード要素のための他のタイプのコネクタを図示する。図11は、図2のデコード要素領域198内のSSLゲート構造219のようなストリング選択線SSL構造の一構造を示す。図12および13は、図2のデコード要素領域199内のソース線228などソース線のための一構造を図示する。図14は、図2のデコード要素領域199内のゲート選択線227などのゲート選択線GSLのための一構造を図示する。 11-14 illustrate another type of connector for the decoding elements of a memory block. FIG. 11 shows one structure of a string select line SSL structure such as SSL gate structure 219 in decode element region 198 of FIG. 12 and 13 illustrate one structure for a source line, such as source line 228 in decode element region 199 of FIG. FIG. 14 illustrates one structure for a gate select line GSL such as gate select line 227 in decode element region 199 of FIG.

図11は、メモリの制御のために用いられる周辺回路への接続のために導体SSL1および導体SSL2にそれぞれ接続される2つのSSL構造を示す。SSL構造において、活性層は各スタック構造内の活性ストリップを備える。よって、この例において、SSL1に結合されたSSL構造において、第1ブロックの活性層601〜604のためのストリップは、絶縁層651〜654により分け隔てられ、絶縁層664が上方に配置されている。また、この例において、第2ブロックの活性層605〜608のためのストリップは、絶縁層655〜658により分け隔てられ、絶縁層668が上方に配置されている。誘電体電荷蓄積構造としてメモリカーネルにも用いられる多層スタック構造であり得る誘電体層(804−1、804−2、804−3、804−4)は、SSL構造とストリップとの間のゲート絶縁体として配置される。SSL1に結合されるSSLゲート構造は、下部ブロックのスタック構造を覆う第1セグメント801−1と、絶縁層621を通って延在する第2セグメント801−2と、上部ブロックのスタック構造を覆う第3セグメント801−3とを含む。上方に配置される金属構造により、導体SSL1が形成される。同様に、SSL2に結合されるSSL構造は、第1ブロックおよび第2ブロックの活性層のためのストリップの上方に配置される。SSL構造は、下部ブロックのスタック構造を覆う第1セグメント802−1と、絶縁層621を通って延在する第2セグメント802−2とを含む。この例において絶縁層621は、ブロックのデコード要素領域内のSSL構造の2つの対向する側に接続する2つの部分を有する。上部ブロックのスタック構造を覆う第3セグメント802−3は、第2セグメント802−2に接続される。第1セグメント802−1は、デコード要素を包含するようより大きな設計ルールを用いて、ワード線の形成と同様のやり方で、第1ブロックの製造の際に製造され得る。同様に、第3セグメント802−3は、より大きな設計ルールを用いて、第2ブロックの製造の際に製造され得る。 FIG. 11 shows two SSL structures respectively connected to conductor SSL1 and conductor SSL2 for connection to the peripheral circuits used for controlling the memory. In the SSL structure, the active layer comprises active strips within each stack structure. Thus, in this example, in the SSL structure coupled to SSL1, the strips for the active layers 601-604 of the first block are separated by the insulating layers 651-654, with the insulating layer 664 located above. .. Also, in this example, the strips for the active layers 605-608 of the second block are separated by insulating layers 655-658, with insulating layer 668 located above. The dielectric layer (804-1, 804-2, 804-3, 804-4), which may be a multi-layer stack structure that is also used in a memory kernel as a dielectric charge storage structure, has gate insulation between the SSL structure and the strip. Placed as a body. The SSL gate structure coupled to SSL1 includes a first segment 801-1 covering the stack structure of the lower block, a second segment 801-2 extending through the insulating layer 621, and a first segment 801-2 covering the stack structure of the upper block. 3 segments 801-3. The metal structure arranged above forms the conductor SSL1. Similarly, the SSL structure coupled to SSL2 is located above the strips for the active layers of the first and second blocks. The SSL structure includes a first segment 802-1 covering the lower block stack structure and a second segment 802-2 extending through the insulating layer 621. In this example, the insulating layer 621 has two portions connecting to two opposite sides of the SSL structure in the decoding element area of the block. The third segment 802-3 covering the stack structure of the upper block is connected to the second segment 802-2. The first segment 802-1 may be manufactured during the manufacture of the first block in a similar manner to the formation of word lines, with larger design rules to include the decoding elements. Similarly, the third segment 802-3 may be manufactured during the manufacture of the second block using larger design rules.

図11に図示されるSSL構造は、上部のメモリパーツのためのデータを伝達しないが、上部のメモリパーツを制御出来る下部ブロックのデコード要素のための接続部の例である。また、SSL構造は、下部ブロックから上部ブロックのデコード要素領域を通って延在する接続部の例である。 The SSL structure illustrated in FIG. 11 does not carry data for the upper memory part, but is an example of a connection for a decoding element of a lower block that can control the upper memory part. The SSL structure is also an example of a connecting portion extending from the lower block through the decode element region of the upper block.

図12は、接地電圧、または、デバイスの動作または実装モードに応じて他の基準電圧などの基準電圧源へ接続する、活性層のストリップを終端させるソース線構造を図示する。いくつかの実施形態において、ソース線構造は、メモリセルを流れる電流を伝導する。図12は、パターニングされた導電層において、上方に配置されるソース線導体860、861に接続される2つのソース線構造を示す。ソース線導体860、861は、デコード回路、およびデバイスの操作のための他の周辺回路への接続を実現する。誘電体電荷蓄積構造としてメモリカーネルにも用いられる多層スタック構造であり得る誘電体層(例えば854)は、ソース線構造の側壁に存在してもよい。 FIG. 12 illustrates a source line structure that terminates a strip of active layer that connects to a reference voltage source, such as a ground voltage or other reference voltage depending on the device's operation or implementation mode. In some embodiments, the source line structure conducts current through the memory cell. FIG. 12 shows two source line structures connected to the overlying source line conductors 860, 861 in the patterned conductive layer. Source line conductors 860, 861 provide the decoding circuitry and connections to other peripheral circuitry for device operation. A dielectric layer (eg, 854), which may be a multi-layer stack structure also used in the memory kernel as a dielectric charge storage structure, may be present on the sidewall of the source line structure.

図13は、活性層601〜608の半導体材料のストリップが、第1ブロックおよび第2ブロックのデコード要素領域内のソース線構造のセグメント851−1、851−3で終端していることを示す。導体860に接続されたソース線構造は、下部ブロックのデコード要素領域内の活性層601〜604のストリップへ接続された第1セグメント851−1を含む。また、第2セグメント851−2が絶縁層621を通る。第3セグメント851−3によって、上部ブロックのデコード要素領域内の活性層605〜608のストリップが終端させられる。同様のやり方で、導体861へ接続されたソース線構造は、下部ブロックのデコード要素領域内の第1セグメント852−1と、絶縁層621を通る第2セグメント852−2と、上部ブロックのデコード要素領域内の第3セグメント852−3とを含む。 FIG. 13 shows that the strips of semiconductor material of the active layers 601-608 terminate at the source line structure segments 851-1, 851-3 in the decode element regions of the first and second blocks. The source line structure connected to conductor 860 includes a first segment 851-1 connected to a strip of active layers 601-604 in the decode element region of the lower block. In addition, the second segment 851-2 passes through the insulating layer 621. The third segment 851-3 terminates the strip of active layers 605-608 in the decode element region of the upper block. In a similar manner, the source line structure connected to the conductor 861 has a first segment 852-1 in the decoding element region of the lower block, a second segment 852-2 through the insulating layer 621, and a decoding element of the upper block. And a third segment 852-3 in the area.

図12および図13に示されるソース線構造は、共通のソース線など、上部および下部メモリブロックのメモリセルの電流を伝導する電気接続部を提供する。しかし当該構造は、メモリセルのメモリカーネル外のデコード要素領域に存在する。 The source line structures shown in FIGS. 12 and 13 provide electrical connections for conducting current in memory cells of the upper and lower memory blocks, such as common source lines. However, the structure exists in the decoding element area outside the memory kernel of the memory cell.

図14は、第1ブロックおよび第2ブロックのデコード要素領域内に配置されるさらに他の導体を図示する。この例においては、図2の構造のデコード要素領域198内のGSL構造226のような接地選択線GSL構造が図示されている。下部ブロックはGSL線871を含む。上部ブロックはGSL線872を含む。GSL線871とGSL線872との間は絶縁層621を介して接続されていない。このことにより、所望されるようであればGSL線871、872の互いに独立した制御が可能となる。また他の実施形態において、GSL線871、872は、近隣の水平に配置されたブロックへ、またはメモリブロック外の他の相互接続構造へ電気的に結合される。 FIG. 14 illustrates yet another conductor disposed within the decode element regions of the first block and the second block. In this example, a ground select line GSL structure is shown, such as GSL structure 226 in decode element region 198 of the structure of FIG. The lower block includes GSL line 871. The upper block includes GSL line 872. The GSL line 871 and the GSL line 872 are not connected via the insulating layer 621. This allows independent control of the GSL lines 871 and 872 if desired. In yet another embodiment, GSL lines 871, 872 are electrically coupled to neighboring horizontally arranged blocks or to other interconnect structures outside the memory block.

よって、図14に示すGSL構造は、メモリブロックの動作を制御するのに用いられ得、スタック構造内の上方または下方に配置されるブロックと結合されないデコード要素のためのコネクタを図示している。 Thus, the GSL structure shown in FIG. 14 may be used to control the operation of a memory block, illustrating a connector for a decoding element that is not coupled to blocks located above or below in the stack structure.

よって、第1ブロックおよび第2ブロックのデコード要素へ接続され、第1ブロックおよび第2ブロックのメモリカーネル外のデコード要素領域内に配置される第1セットの導体(例えば階段状データ線)が設けられる。第1セットの導体は、第1ブロックおよび第2ブロックの各層におけるデコード要素に接続するデコード要素領域内において垂直方向に配置される導体を含む。 Thus, there is provided a first set of conductors (eg, staircase data lines) that are connected to the decode elements of the first and second blocks and that are located in the decode element regions outside the memory kernels of the first and second blocks. To be The first set of conductors includes conductors arranged vertically within the decode element regions that connect to the decode elements in each layer of the first block and the second block.

また、第1ブロックおよび第2ブロックのデコード要素に接続され、メモリカーネル外の第1ブロックおよび第2ブロック内に配置される第2セットの導体(例えばSSLゲートまたはソース線)が設けられる。第2セットの導体に含まれる各導体は、第1ブロックおよび第2ブロックの全ての層を通る垂直方向の延在部を含む。 Also provided is a second set of conductors (eg, SSL gates or source lines) connected to the decoding elements of the first and second blocks and located within the first and second blocks outside the memory kernel. Each conductor included in the second set of conductors includes a vertical extension through all layers of the first block and the second block.

図15は、メモリセルのブロックをスタック化するための基本的な製造プロセスを示す。フローチャートは、スタック型3次元記憶装置がその上に形成される集積回路基板が用意される工程1000から開始する。このプロセスにおいて、上述したようにメモリカーネルおよびデコード要素領域を含む第1メモリブロックが形成される(1001)。当然ながら、高容量の高密度メモリを実現すべく第1層のブロックには多くのメモリブロックが形成され得る。第1メモリブロック上に絶縁層が形成される(1002)。絶縁層は、第1ブロックのメモリカーネルを第2ブロックのメモリカーネルから分け隔てる手段としての役割を果たす。デバイスの動作において、スタック化されたブロックの、小さな設計ルールに基づき、かつ、高密度であるという特性を持つメモリカーネルが絶縁層によって絶縁される。次に、第2メモリブロック(または第2メモリブロックの層)が、絶縁層上に形成される(1003)。第2メモリブロックは、第1メモリブロックの対応する領域の上方に並んだカーネルおよびデコード要素領域を含む。 FIG. 15 shows a basic manufacturing process for stacking blocks of memory cells. The flow chart begins at step 1000, where an integrated circuit substrate on which a stacked three-dimensional memory device is formed is prepared. In this process, a first memory block including a memory kernel and a decoding element area is formed (1001) as described above. As a matter of course, many memory blocks may be formed in the block of the first layer to realize a high capacity and high density memory. An insulating layer is formed on the first memory block (1002). The insulating layer serves as a means of separating the memory kernel of the first block from the memory kernel of the second block. In the operation of the device, the memory blocks, which are based on the small design rule and are dense, of the stacked blocks are isolated by the insulating layer. Next, a second memory block (or a layer of the second memory block) is formed on the insulating layer (1003). The second memory block includes a kernel and decoding element area aligned above the corresponding area of the first memory block.

このプロセスにおいて、第1ブロックおよび第2ブロックのデコード要素に結合される接続導体が設けられる。図示された実施形態において、接続導体は、第1ブロックおよび第2ブロックのデコード要素に接続され、ブロックのデコード要素領域内に垂直方向に配置される、階段状データ線などの第1セットの導体を含む(1004)。この第1セットの導体により、第1ブロックおよび第2ブロックの各層においてデコード要素への接続が可能となり、当該第1セットの導体は、他のブロックの要素と接触せず、または他のブロックの要素を制御しない。 In the process, connecting conductors are provided which are coupled to the decoding elements of the first block and the second block. In the illustrated embodiment, the connecting conductors are connected to the decoding elements of the first block and the second block and are arranged vertically in the decoding element region of the block in a first set of conductors, such as staircase data lines. (1004). This first set of conductors allows a connection to the decoding elements in each layer of the first block and the second block such that the conductors of the first set do not come into contact with elements of other blocks or of other blocks. Do not control the element.

この示されるプロセスにおいて実装される接続導体は、第1ブロックおよび第2ブロックのデコード要素に接続され、第1ブロックおよび第2ブロックの全ての層を通る垂直方向の延在部を含むSSLゲートまたはソース線などの第2セットの導体も含む(1005)。この第2セットの導体により、第1ブロックおよび第2ブロックの各層のデコード要素への接続が可能となり、当該第2セットの導体は、両方のブロックのデコード要素の制御に用いられ得る。 The connecting conductors implemented in this illustrated process are connected to the decoding elements of the first block and the second block, and have an SSL gate including a vertical extension through all layers of the first block and the second block, or A second set of conductors, such as source lines, is also included (1005). This second set of conductors allows a connection to the decoding elements of each layer of the first and second blocks, which second set of conductors can be used to control the decoding elements of both blocks.

このプロセスにおいては、上述したように他の導体が形成されてもよい。 In this process, other conductors may be formed as described above.

加えて、示されるプロセスによると、第1セットおよび第2セットの導体を用い、選択されたメモリブロックのデコード要素を介して、選択されたメモリセルにアクセスする周辺回路が設けられる(1006)。 In addition, according to the process shown, peripheral circuitry is provided (1006) that uses the first and second sets of conductors to access the selected memory cells via the decode elements of the selected memory block.

バックエンドオブラインBEOLプロセスが実行されてデバイスの製造が完了し、フローチャートは工程1007で終了する。 The back end of line BEOL process is performed to complete device fabrication and the flowchart ends at step 1007.

フローチャートは基本的な製造プロセスを示している。工程の順序は、特定の実施例に適合させて変更され得る。同様に、第1セットの導体、および第2セットの導体で実装される導体のタイプは、アクセスされるメモリブロックおよびデコード要素の特定の実施形態に応じて選択される。 The flow chart shows the basic manufacturing process. The order of steps may be modified to suit a particular embodiment. Similarly, the types of conductors implemented in the first set of conductors and the second set of conductors are selected depending on the particular implementation of the memory block and decoding element being accessed.

図16は、本明細書で説明される、絶縁されたメモリカーネルを備えるスタック化されたブロックを有する3Dメモリアレイを含む集積回路を、ブロックのメモリセルへアクセスするため、また他の目的のために用いられる周辺回路と併せて示すブロック図である。行デコーダ901が、メモリアレイ900の行に沿って配置されたSSL,GSL、およびワード線902を駆動するブロック912のストリング選択線、接地選択線、およびワード線ドライバと結合され、電気通信を行う。 FIG. 16 illustrates an integrated circuit including a 3D memory array having stacked blocks with isolated memory kernels, as described herein, for accessing the memory cells of a block, and for other purposes. 3 is a block diagram showing a peripheral circuit used in FIG. A row decoder 901 is coupled to the string select lines, ground select lines, and word line drivers of block 912 that drive SSL, GSL, and word lines 902 arranged along a row of memory array 900 for electrical communication. ..

ページバッファ906は、メモリアレイ900のメモリセルからデータを読み取り、また、当該メモリセルへデータを書き込むため、メモリアレイ900の列に沿って配置された複数のビット線904と結合され、電気通信を行う。バス905上で行デコーダ901とページバッファ906とにアドレスが付与される。集積回路950上の入出力ポートからページバッファ906へ、データ入力線911を介してデータが供給される。ページバッファ906から集積回路950上の入出力ポートへ、若しくは集積回路950の内部または外部の他のデータ宛て先へ、データ出力線915を介してデータが供給される。状態機械、クロック回路、および他の制御ロジックが回路909に存在する。バイアス構成の供給電圧は、電荷ポンプおよび他の電圧源を用いてブロック908で生成され、ブロック912のワード線ドライバ、および集積回路上の他の回路へ供給される。集積回路950は、供給電圧VDDおよびVSSをチップへ供給する電源へ接続するために用いられる端子を含む。 The page buffer 906 is coupled to a plurality of bit lines 904 arranged along the columns of the memory array 900 to read data from and write data to the memory cells of the memory array 900, and to perform telecommunication. To do. Addresses are given to the row decoder 901 and the page buffer 906 on the bus 905. Data is supplied from the input/output port on the integrated circuit 950 to the page buffer 906 via the data input line 911. Data is supplied from the page buffer 906 to an input/output port on the integrated circuit 950, or to another data destination inside or outside the integrated circuit 950 via a data output line 915. State machines, clock circuits, and other control logic reside in circuit 909. The bias configuration supply voltage is generated at block 908 using a charge pump and other voltage sources and provided to the word line driver at block 912 and other circuits on the integrated circuit. Integrated circuit 950 includes terminals used to connect supply voltages VDD and VSS to a power supply that supplies the chip.

集積回路950は、プロセッサ、ゲートアレイ、ロジック回路など図示されていない他の周辺回路を含み得る。 Integrated circuit 950 may include other peripheral circuits not shown, such as processors, gate arrays, logic circuits, and the like.

垂直ゲート、および、垂直チャネル型3Dブロックに適した3Dメモリ構造を説明してきた。当該構造は、メモリカーネルと、デコード要素領域とをそれぞれ含む3Dブロックのスタック構造を含む。スタック構造内の2以上のブロックを通って延在する接続部は、メモリカーネル外で、大きな設計ルールが適用され得るデコード要素領域内にだけ配置される。接続部は、1つのブロックのデコード要素にだけ接続し、デコード要素領域内の上方に配置されるブロックは通過する接続部を含む。また接続部は、スタック構造の全てのブロックのデコード要素領域内のデコード要素に接続する接続部を含み得る。 A 3D memory structure suitable for vertical gate and vertical channel 3D blocks has been described. The structure includes a stack structure of 3D blocks each including a memory kernel and a decoding element area. The connections that extend through more than one block in the stack structure are located outside the memory kernel only in the decoding element area where large design rules may apply. The connection portion includes a connection portion that connects only to the decode element of one block and the block arranged above in the decode element region passes through. In addition, the connection portion may include a connection portion that connects to the decode elements in the decode element regions of all the blocks of the stack structure.

上記にて詳述した好ましい実施形態および例を参照して本願発明を説明したが、これらの例は限定ではなく例示を目的としていることを理解されたい。修正および組み合わせが当業者には容易に思いつかれることが予期され、それら修正および組み合わせは、本願発明の思想、および、以下の請求項の態様に含まれる。 While the present invention has been described with reference to the preferred embodiments and examples detailed above, it should be understood that these examples are for purposes of illustration and not limitation. It is anticipated that modifications and combinations will readily occur to those skilled in the art, which modifications and combinations are included in the spirit of the invention and the embodiments of the following claims.

Claims (13)

複数のメモリブロックと、
絶縁層と、
複数の接続導体と
を備え、
前記複数のメモリブロックのそれぞれは、複数の層のメモリセルと、前記複数の層に亘る複数の垂直導体とを含むメモリカーネル、および前記メモリカーネルに結合された複数のデコード要素を有し、
前記複数のメモリブロックは、第1ブロックと、前記第1ブロックの上方に配置された第2ブロックとを含み、
前記絶縁層は、前記第1ブロックと前記第2ブロックとの間で、前記第1ブロックの前記メモリカーネルの前記複数の垂直導体と前記第2ブロックの前記メモリカーネルの前記複数の垂直導体とを絶縁し、
前記複数の接続導体は、前記第1ブロックの前記複数のデコード要素および前記第2ブロックの前記複数のデコード要素に結合され、
前記複数の接続導体は、
前記第1ブロックの複数のデコード要素および前記第2ブロックの複数のデコード要素に接続され、前記第1ブロックの前記メモリカーネルおよび前記第2ブロックの前記メモリカーネルの外のデコード要素領域に配置された第1セットの複数の導体であり、前記第1ブロックおよび前記第2ブロックの各層において複数のデコード要素に接続する前記デコード要素領域において垂直方向に配置された複数の導体を含む前記第1セットの複数の導体と、
前記第1ブロックおよび前記第2ブロックの複数のデコード要素に接続され、前記第1ブロックおよび前記第2ブロック内に配置された第2セットの複数の導体であり、前記第1ブロックの前記メモリカーネルおよび前記第2ブロックの前記メモリカーネルの外で前記第1ブロックおよび前記第2ブロックの全ての層を通過する垂直方向の延在部をそれぞれの導体が含む前記第2セットの複数の導体と
を含み、
前記第2セットの複数の導体は、SSLゲートまたはソース線であり、前記絶縁層を貫通し、
前記第1セットの複数の導体は、階段状データ線であり、
複数の前記メモリカーネルは、水平方向のNANDストリングを含み、
前記複数のデコード要素は、垂直ストリング選択線を提供する複数の接続導体に結合されたストリング選択スイッチを含み、
前記第1ブロックの前記垂直ストリング選択線は、前記絶縁層を通って前記第2ブロックの前記垂直ストリング選択線に接続される、
メモリ。
Multiple memory blocks,
An insulating layer,
With multiple connecting conductors,
Each of the plurality of memory blocks has a memory kernel including a plurality of layers of memory cells and a plurality of vertical conductors across the plurality of layers, and a plurality of decoding elements coupled to the memory kernel,
The plurality of memory blocks include a first block and a second block arranged above the first block,
The insulating layer connects the plurality of vertical conductors of the memory kernel of the first block and the plurality of vertical conductors of the memory kernel of the second block between the first block and the second block. Insulated,
The plurality of connecting conductors are coupled to the plurality of decoding elements of the first block and the plurality of decoding elements of the second block,
The plurality of connection conductors,
It is connected to a plurality of decoding elements of the first block and a plurality of decoding elements of the second block, and is arranged in a decoding element region outside the memory kernel of the first block and the memory kernel of the second block. A plurality of conductors of the first set, the plurality of conductors of the first set including a plurality of conductors arranged in a vertical direction in the decoding element region connected to the plurality of decoding elements in each layer of the first block and the second block; Multiple conductors,
A second set of conductors connected to the plurality of decoding elements of the first block and the second block and disposed within the first block and the second block, the memory kernel of the first block And a plurality of conductors of the second set, each conductor including a vertical extension outside the memory kernel of the second block and through all layers of the first block and the second block. Including,
The plurality of conductors of the second set are SSL gates or source lines, and penetrate the insulating layer;
A plurality of conductors of said first set, Ri staircase data lines der,
The plurality of memory kernels include horizontal NAND strings,
The plurality of decode elements include a string select switch coupled to a plurality of connecting conductors that provide vertical string select lines,
The vertical string selection line of the first block is connected to the vertical string selection line of the second block through the insulating layer.
memory.
前記複数の接続導体は、前記第1ブロックの複数のデコード要素と前記第2ブロックの複数のデコード要素とに接続され、前記第1ブロックおよび前記第2ブロック内に配置された1つの導体を含み、
前記1つの導体は、前記第1ブロックのデコード要素に接続された第1セグメントと、前記第2ブロックのデコード要素に接続され、対応する前記第1セグメントと実質的に並んでいる第2セグメントと、前記絶縁層を通り、前記第2セグメントと前記第1セグメントとを接続する第3セグメントとを含む、請求項1に記載のメモリ。
The plurality of connection conductors are connected to the plurality of decoding elements of the first block and the plurality of decoding elements of the second block, and include one conductor arranged in the first block and the second block. ,
The one conductor includes a first segment connected to the decoding element of the first block, and a second segment connected to the decoding element of the second block and substantially aligned with the corresponding first segment. The memory according to claim 1, further comprising: a third segment that passes through the insulating layer and connects the second segment and the first segment.
前記第1セットの複数の導体は、前記デコード要素領域に水平方向に延伸する着地パッドを含む階段状構造において、前記第1ブロックの前記メモリカーネルおよび前記第2ブロックの前記メモリカーネルの対応する層に接続する、請求項1に記載のメモリ。 The first set of conductors comprises a corresponding layer of the memory kernels of the first block and the memory kernels of the second block in a stepped structure including a landing pad extending horizontally in the decoding element region. The memory of claim 1 connected to. 前記第2セットの複数の導体に含まれる導体は、前記第1ブロックのデコード要素と、前記第2ブロックのデコード要素とに操作可能に結合される、請求項1に記載のメモリ。 The memory of claim 1, wherein a conductor included in the second set of conductors is operably coupled to a decode element of the first block and a decode element of the second block. 前記複数のメモリブロックの複数の前記メモリカーネルは、垂直ワード線と、垂直チャネル線と、垂直ソース線とのうち少なくとも1つを含み、
前記第1ブロックの前記垂直ソース線は、前記絶縁層を通って前記第2ブロックの前記垂直ソース線に接続される、請求項1から4のいずれか1項に記載のメモリ。
The plurality of memory kernels of the plurality of memory blocks include at least one of a vertical word line, a vertical channel line, and a vertical source line,
The memory according to any one of claims 1 to 4, wherein the vertical source line of the first block is connected to the vertical source line of the second block through the insulating layer.
複数の前記メモリカーネルの前記複数の垂直導体は、第1設計ルールに基づいた寸法を有し、
前記複数のメモリカーネルの前記複数のデコード要素は、前記第1設計ルールよりも大きな第2設計ルールに基づいた寸法を有する、請求項1からのいずれか1項に記載のメモリ。
The plurality of vertical conductors of the plurality of memory kernels have dimensions based on a first design rule,
The memory of any one of claims 1 to 5 , wherein the plurality of decoding elements of the plurality of memory kernels have a dimension based on a second design rule that is greater than the first design rule.
複数の層のメモリセルを含むメモリカーネルと、前記メモリカーネルに結合された複数のデコード要素とを有する第1メモリブロックを形成する工程と、
前記第1メモリブロックの上方に絶縁層を形成する工程と、
複数の層のメモリセルを含むメモリカーネルと、前記メモリカーネルに結合された複数のデコード要素とを有する第2メモリブロックを前記絶縁層上に形成する工程と、
前記第1メモリブロックの前記複数のデコード要素および前記第2メモリブロックの前記複数のデコード要素に接続され、前記第1メモリブロックの前記メモリカーネルおよび前記第2メモリブロックの前記メモリカーネルの外のデコード要素領域に配置された第1セットの複数の導体であり、前記第1メモリブロックおよび前記第2メモリブロックの各層において複数のデコード要素に接続する前記デコード要素領域において垂直方向に配置された複数の導体を含む前記第1セットの複数の導体を設ける工程と、
前記第1メモリブロックの複数のデコード要素および前記第2メモリブロックの複数のデコード要素に接続され、前記第1メモリブロックの前記メモリカーネルおよび前記第2メモリブロックの前記メモリカーネルの外で前記第1メモリブロックおよび前記第2メモリブロック内に配置された第2セットの複数の導体であり、前記第1メモリブロックおよび前記第2メモリブロックの全ての層を通過する垂直方向の延在部をそれぞれの導体が含む前記第2セットの複数の導体を設ける工程と
を備え、
前記第2セットの複数の導体は、SSLゲートまたはソース線であり、前記絶縁層を貫通し、
前記第1セットの複数の導体は、階段状データ線であり、
複数の前記メモリカーネルは、水平方向のNANDストリングを含み、
前記複数のデコード要素は、垂直ストリング選択線を提供する複数の接続導体に結合されたストリング選択スイッチを含み、
前記第1メモリブロックの前記垂直ストリング選択線は、前記絶縁層を通って前記第2メモリブロックの前記垂直ストリング選択線に接続される、
メモリ製造方法。
Forming a first memory block having a memory kernel including a plurality of layers of memory cells and a plurality of decoding elements coupled to the memory kernel;
Forming an insulating layer above the first memory block;
Forming a second memory block on the insulating layer, the second memory block having a memory kernel including a plurality of layers of memory cells and a plurality of decoding elements coupled to the memory kernel;
Decoding outside the memory kernel of the first memory block and the memory kernel of the second memory block connected to the plurality of decode elements of the first memory block and the plurality of decode elements of the second memory block. A plurality of conductors of a first set arranged in the element region, the plurality of conductors being vertically arranged in the decoding element region connected to the plurality of decoding elements in each layer of the first memory block and the second memory block. Providing a plurality of conductors of the first set including conductors;
Is connected to a plurality of decoding elements of the first memory block and a plurality of decoding elements of the second memory block, and the first outside the memory kernel of the first memory block and the memory kernel of the second memory block. A second set of conductors disposed within the memory block and the second memory block, each of which has a vertical extension extending through all layers of the first memory block and the second memory block. Providing a plurality of conductors of the second set that the conductors include,
The second set of conductors are SSL gates or source lines, and penetrate the insulating layer;
A plurality of conductors of said first set, Ri staircase data lines der,
The plurality of memory kernels include horizontal NAND strings,
The plurality of decode elements include a string select switch coupled to a plurality of connecting conductors that provide vertical string select lines,
The vertical string select line of the first memory block is connected to the vertical string select line of the second memory block through the insulating layer.
Memory manufacturing method.
前記第2セットの複数の導体を設ける工程は、
前記第1メモリブロックを形成する工程において形成された前記第1メモリブロックの複数のデコード要素に接続された第1セグメントを形成する工程と、
前記絶縁層を通り、対応する前記第1セグメントに接続される相互接続を形成する工程と、
前記第2メモリブロックの複数のデコード要素に接続され、前記絶縁層を通る前記相互接続を介して、対応する前記第1セグメントに接続される第2セグメントを形成する工程と
を有する、請求項に記載のメモリ製造方法。
The step of providing a plurality of conductors of the second set,
Forming a first segment connected to a plurality of decoding elements of the first memory block formed in the step of forming the first memory block;
Forming an interconnect through the insulating layer and connected to the corresponding first segment;
Is connected to a plurality of decoding elements of the second memory block, via the cross-connection through the insulating layer, and forming a second segment that is connected to a corresponding said first segment, claim 7 A method of manufacturing a memory according to.
前記デコード要素領域に水平方向に延伸する着地エリアを含む階段状構造を形成する工程をさらに備え、
前記第1セットの複数の導体は、前記着地エリアにおいて前記第1メモリブロックの前記メモリカーネルおよび前記第2メモリブロックの前記メモリカーネルの対応する層に接続する、請求項またはに記載のメモリ製造方法。
Further comprising forming a staircase structure including a landing area extending in the horizontal direction in the decoding element region,
9. The memory of claim 7 or 8 , wherein the first set of plurality of conductors connects to corresponding layers of the memory kernel of the first memory block and the memory kernel of the second memory block in the landing area. Production method.
前記第1セットの複数の導体を設ける工程は、前記第1メモリブロックの複数のデコード要素に接続される第1ブロックの複数の導体を形成する工程を有し、
前記第1ブロックの複数の導体は、
前記第2メモリブロックに隣接して配置され、前記第2メモリブロックから絶縁される第1セグメントと、
前記第1セグメントと実質的に並んで前記第1メモリブロックに隣接し、前記第1メモリブロックの対応する複数のデコード要素に接触して配置される第2セグメントと、
前記絶縁層を通り、前記第1セグメントと前記第2セグメントとを接続する相互接続と
を含む、請求項からのいずれか1項に記載のメモリ製造方法。
Providing the first set of conductors comprises forming a first block of conductors connected to a plurality of decoding elements of the first memory block,
A plurality of conductors of the first block,
A first segment disposed adjacent to the second memory block and isolated from the second memory block;
A second segment disposed substantially adjacent to the first segment and adjacent to the first memory block and in contact with a corresponding plurality of decoding elements of the first memory block;
Wherein through the insulating layer, wherein the first segment includes an interconnect that connects the second segment, memory production method according to any one of claims 7 to 9.
前記第2セットの複数の導体に含まれる導体は、前記第1メモリブロックのデコード要素と、前記第2メモリブロックのデコード要素とに操作可能に結合される、請求項から10のいずれか1項に記載のメモリ製造方法。 The conductor included in the plurality of conductors of the second set, and decoding the elements of the first memory block, said operably coupled to the decoding element of the second memory blocks, any of claims 7 10 1 A method for manufacturing a memory according to item. 前記第1メモリブロックの前記メモリカーネルおよび前記第2メモリブロックの前記メモリカーネルは、垂直ワード線と、垂直チャネル線と、垂直ソース線とのうち少なくとも1つを含み、
前記第1メモリブロックの前記垂直ソース線は、前記絶縁層を通って前記第2メモリブロックの前記垂直ソース線に接続される、請求項から11のいずれか1項に記載のメモリ製造方法。
The memory kernel of the first memory block and the memory kernel of the second memory block include at least one of a vertical word line, a vertical channel line, and a vertical source line,
Wherein said vertical source lines of the first memory block, the are through the insulating layer is connected to the vertical source lines of the second memory block, a memory process according to any one of claims 7 11.
前記第1メモリブロックの前記メモリカーネルおよび前記第2メモリブロックの前記メモリカーネルは、第1設計ルールに基づく寸法を有する垂直方向の要素を含み、
前記第1メモリブロックの前記複数のデコード要素および前記第2メモリブロックの前記複数のデコード要素のうち少なくともいくつかは、前記第1設計ルールよりも大きな第2設計ルールに基づく寸法を有する、請求項から12のいずれか1項に記載のメモリ製造方法。
The memory kernel of the first memory block and the memory kernel of the second memory block include vertical elements having dimensions according to a first design rule;
The at least some of the plurality of decode elements of the first memory block and the plurality of decode elements of the second memory block have dimensions based on a second design rule that is greater than the first design rule. 13. The memory manufacturing method according to any one of 7 to 12 .
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