KR101069415B1 - Stacked Noah Flash Memory Array and Manufacturing Method Thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 노아플래시 메모리 어레이 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수직으로 적층되면서 각 워드라인을 따라 메모리 셀이 수평으로 나란하게 직렬로 형성되고, 각 층의 워드라인을 수직으로 교차하며 각 셀의 소스/드레인과 컨택하도록 비트라인이 형성되어, 수직으로 쌓아 올리며 얼마든지 메모리 용량을 늘릴 수 있는 적층형 노아플래시 메모리 어레이 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a noah flash memory array and a method of manufacturing the same, and more particularly, vertically stacked memory cells along each word line while being stacked vertically, and are vertically intersecting the word lines of each layer. A bit line is formed to contact each cell's source / drain, and stacked vertically to increase memory capacity as much as possible.
Description
본 발명은 노아플래시 메모리 어레이 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수직으로 적층되면서 각 워드라인을 따라 메모리 셀이 직렬로 형성되고, 각 층의 워드라인을 수직으로 교차하며 각 셀의 소스/드레인과 컨택하도록 비트라인이 형성되어, 수직으로 쌓아 올리며 얼마든지 메모리 용량을 늘릴 수 있는 적층형 노아플래시 메모리 어레이 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a noah flash memory array and a method of manufacturing the same, and more particularly, the memory cells are formed in series along each word line while being stacked vertically, vertically intersecting the word lines of each layer and the source of each cell. A bit line is formed in contact with a drain, and stacked vertically to increase the memory capacity as much as possible.
노아 플래시 메모리는 random access 특성이 우수하여 빠른 읽기 동작이 가능한 장점이 있음에도 불구하고 각 셀에 엑세스를 위한 컨택을 형성하여 주어야 함에 따라 낸드 플래시 메모리보다 제조공정이 복잡하고 집적도가 떨어지는 문제점이 있어왔다.Noah flash memory has a problem in that the manufacturing process is more complicated and less integrated than NAND flash memory, although the random access characteristics have the advantage of enabling fast read operation because of the advantage of enabling fast read operations.
특히, 앞으로 제조공정 및 메모리 셀(소자)의 소형화 한계로 인하여 단위 비트당 필요한 비용, 즉 bit-cost가 점차 증가할 것으로 예상되는데, 이를 해결하기 위한 방법 중의 하나로 소자를 소형화하지 않고도 수직적으로 메모리를 쌓아 올릴 수 있는 3차원 구조에 대한 연구가 최근 활발하게 이루어지고 있다.In particular, the cost per unit bit, i.e., bit-cost, is expected to increase gradually due to the manufacturing process and the miniaturization limit of memory cells (devices). Recently, studies on stackable three-dimensional structures have been actively conducted.
그러나, 이러한 수직으로 적층 가능한 3차원 구조에 대한 연구는 대부분 각 셀을 직렬로 연결시켜 비트라인을 용이하게 형성할 수 있는 낸드플래시 메모리 어레이에 관한 것이고, 각 셀을 엑세스 할 수 있도록 비트라인과 별도의 컨택을 형성시켜 주어야 하는 노아플래시 메모리 어레이에 관해서는 그 연구가 거의 전무한 상태에 있다.However, most of the studies on vertically stackable three-dimensional structures are related to NAND flash memory arrays in which each cell can be connected in series to easily form a bit line, and is separated from the bit line to access each cell. There is almost no research on no-flash memory arrays that must form contacts.
이에 본 발명은 워드라인을 수직으로 쌓아 올리며 얼마든지 메모리 용량을 늘릴 수 있는 적층형 3차원 구조를 갖는 노아플래시 메모리 어레이 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a Noah flash memory array having a stacked three-dimensional structure capable of stacking word lines vertically and increasing memory capacity as much as possible, and a method of manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 적층형 노아플래시 메모리 어레이는 기판 상에 수직으로 일정거리 이격되며 적층된 복수개의 워드라인과; 상기 각 워드라인의 일 측면 상에 수평으로 나란하게 전하 저장층을 갖는 절연막을 사이에 두고 워드라인 방향으로 채널영역과 소스/드레인이 반복 형성된 복수개의 반도체층과; 상기 각 워드라인 및 상기 각 워드라인과 수평으로 나란한 상기 각 반도체층의 상, 하면 상에 형성된 복수개의 층간절연막과; 상기 복수개의 층간절연막 중 적어도 하나 이상을 지나며 상기 각 반도체층의 상하 소스/드레인과 접하도록 수직 접속 플러그를 갖고 상기 각 워드라인과 교차하게 형성된 복수개의 비트라인을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the stacked Noah flash memory array according to the present invention comprises a plurality of word lines stacked vertically spaced apart on the substrate; A plurality of semiconductor layers in which channel regions and sources / drains are repeatedly formed in a word line direction with an insulating film having a charge storage layer parallel to each other on one side of each word line; A plurality of interlayer insulating films formed on the upper and lower surfaces of the semiconductor lines parallel to the word lines and the word lines; And a plurality of bit lines passing through at least one of the plurality of interlayer insulating layers and having vertical connection plugs to contact upper and lower sources / drains of the semiconductor layers and intersect the word lines.
여기서, 상기 각 반도체층이 형성된 상기 각 워드라인의 반대 측면에는 분리절연막이 형성되고, 상기 층간절연막은 상기 분리절연막과 적층구조를 이루고, 상기 적층구조를 중심으로 상기 각 워드라인, 상기 전하 저장층을 갖는 절연막 및 상기 각 반도체층이 좌우 대칭되도록 형성된 기본 어레이가 비트라인 방향으로 반복 형성되고, 상기 각 비트라인의 수직 접속 플러그는 상기 기본 어레이 사이에 위치한 반도체층의 소스/드레인과 공통으로 접하도록 형성된 제 1 형태를 가질 수 있다.Here, a separate insulating film is formed on an opposite side of each word line on which the semiconductor layers are formed, and the interlayer insulating film forms a stacked structure with the separated insulating film, wherein each word line and the charge storage layer are formed around the stacked structure. An insulating film having a semiconductor layer and a basic array formed to be symmetrical with each semiconductor layer is repeatedly formed in a bit line direction, and the vertical connection plugs of the bit lines are in common contact with a source / drain of a semiconductor layer located between the base arrays. It may have a first form formed.
또는, 상기 각 비트라인의 수직 접속 플러그를 중심으로 상기 각 워드라인, 상기 전하 저장층을 갖는 절연막, 상기 각 반도체층 및 상기 층간절연막이 좌우 대칭되도록 형성된 기본 어레이가 비트라인 방향으로 반복 형성되고, 상기 기본 어레이 사이에는 상기 각 반도체층이 이웃하게 형성된 상기 각 워드라인의 반대 측면과 접하며 분리절연막이 형성된 것으로 제 2 형태를 가질 수 있다.Alternatively, a basic array in which the word lines, the insulating film having the charge storage layer, the semiconductor layer and the interlayer insulating film are symmetrically around the vertical connection plugs of the respective bit lines is repeatedly formed in the bit line direction. The semiconductor array may have a second shape, in which a semiconductor substrate may be formed to be in contact with opposite sides of the word lines in which the semiconductor layers are adjacent to each other.
한편, 상기 제 1 형태를 갖는 적층형 노아플래시 메모리 어레이의 제조방법은 소정의 기판 상에 "층간절연막->분리절연막" 순으로 n번 반복 적층하고, n번째 분리절연막 상에 n+1 번째 층간절연막을 한번 더 적층한 다음, 워드라인 방향으로 패턴된 제 1 마스크로 식각하여 복수개의 기본어레이패턴을 형성하는 제 1 단계와; 상기 복수개의 기본어레이패턴을 등방성으로 식각하여 상기 분리절연막을 측면방향으로 리세스(recess) 시키는 제 2 단계와; 상기 기판 전면에 워드라인 물질을 증착하고 비등방성으로 식각하여 상기 각 기본어레이패턴의 리세스된 부위에 상기 워드라인 물질로 채우는 제 3 단계와; 상기 채워진 워드라인 물질을 등방성으로 식각하여 측면방향으로 리세스 시키는 제 4 단계와; 상기 리세스된 워드라인 물질 상에 전하 저장층을 갖는 절연막을 형성하는 제 5 단계와; 상기 기판 전면에 반도체 물질을 증착하고 비등방성으로 식각하여 상기 절연막 상의 리세스된 부위에 상기 반도체 물질로 채우는 제 6 단계와; 상기 기판 전면에 분리산화막을 증착하고 평탄화시키는 제 7 단계와; 상기 평탄화된 분리산화막 상에 비트라인 방향으로 패턴된 제 2 마스크를 형성하고 상기 분리산화막을 식각하여 식각된 분리산화막 사이로 상기 채워진 반도체 물질이 드러나도록 하는 제 8 단계와; 상기 드러난 반도체 물질에 이온주입을 하여 메모리 셀의 소스/드레인을 형성하는 제 9 단계와; 상기 기판 전면에 비트라인 물질을 증착하고 평탄화하여 상기 식각된 분리산화막 사이로 비트라인을 형성하는 제 10 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In the meantime, in the method of manufacturing a stacked type Noah flash memory array having the first aspect, n is repeatedly stacked on a predetermined substrate in the order of "interlayer insulating film-> separating insulating film" n times, and the n + 1 interlayer insulating film is placed on the nth insulating insulating film. Stacking one more time and then etching the first mask patterned in the word line direction to form a plurality of basic array patterns; A second step of isotropically etching the plurality of basic array patterns to recess the isolation insulating layer laterally; Depositing a wordline material on the entire surface of the substrate and etching anisotropically to fill the recessed portions of the respective basic array patterns with the wordline material; A fourth step of isotropically etching the filled wordline material to recess laterally; A fifth step of forming an insulating film having a charge storage layer on said recessed wordline material; Depositing a semiconductor material over the entire surface of the substrate and etching anisotropically to fill the recessed portion of the insulating film with the semiconductor material; A seventh step of depositing and planarizing a separation oxide film over the entire substrate; An eighth step of forming a second mask patterned in a bit line direction on the planarized separated oxide layer and etching the separated oxide layer to expose the filled semiconductor material between the etched separated oxide layers; A ninth step of implanting ions into the exposed semiconductor material to form a source / drain of a memory cell; And forming a bit line between the etched separated oxide layers by depositing and planarizing the bit line material on the entire surface of the substrate.
그리고, 상기 제 2 형태를 갖는 적층형 노아플래시 메모리 어레이의 제조방법은 소정의 기판 상에 "적층매개층->반도체층" 순으로 n번 반복 적층하고, n번째 반도체층 상에 n+1 번째 적층매개층 및 식각방지층을 더 적층한 다음, 워드라인 방향으로 패턴된 제 1 마스크로 식각하여 복수개의 기본어레이패턴을 형성하는 제 1 단계와; 상기 복수개의 기본어레이패턴을 등방성으로 식각하여 상기 적층매개층을 측면방향으로 리세스(recess) 시키는 제 2 단계와; 상기 기판 전면에 층간절연막 물질을 증착하고 비등방성으로 식각하여 상기 각 기본어레이패턴의 리세스된 부위에 상기 층간절연막 물질로 채우는 제 3 단계와; 상기 채워진 각 기본어레이패턴을 등방성으로 식각하여 상기 반도체층을 측면방향으로 리세스 시키는 제 4 단계와; 상기 리세스된 반도체층 상에 전하 저장층을 갖는 절연막을 형성하는 제 5 단계와; 상기 기판 전면에 워드라인 물질을 증착하고 비등방성으로 식각하여 상기 절연막 상의 리세스된 부위에 상기 워드라인 물질로 채우는 제 6 단계와; 상기 기판 전면에 분리절연막을 증착하고 평탄화시키는 제 7 단계와; 상기 식각방지층 가운데에 워드라인 방향으로 개방된 제 2 마스크로 상기 식각방지층/n+1 번째 적층매개층/n개의 "반도체층/적층매개층"을 순차 식각하여 상기 각 기본어레이패턴을 분리시키는 제 8 단계와; 상기 분리된 각 기본어레이패턴에 남아있는 적층매개층을 제거한 다음 분리된 공간부에 상기 층간절연막 물질로 메꾸고 평탄화시키는 제 9 단계와; 상기 메꾼 분리된 공간부 상에 워드라인 방향으로 일정 간격 복수개의 개방구를 갖는 제 3 마스크로 상기 분리된 공간부를 메꾼 층간절연막 물질을 식각하여 상기 분리된 각 반도체층이 드러나도록 하고 상기 드러난 각 반도체층에 이온주입을 하여 메모리 셀의 소스/드레인을 형성하는 제 10 단계와; 상기 기판 전면에 비트라인 물질을 증착하고 식각하여 상기 메모리 셀의 소스/드레인과 접하는 수직 접속 플러그를 갖는 비트라인을 형성하는 제 11 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In the method for manufacturing a stacked Noah flash memory array having the second aspect, the method is repeatedly stacked n times on the predetermined substrate in the order of "stacking media layer-> semiconductor layer", and n + 1th stacking is performed on the nth semiconductor layer. Stacking the intermediate layer and the etch stop layer and etching the first mask patterned in the word line direction to form a plurality of basic array patterns; A second step of isotropically etching the plurality of basic array patterns to recess the stacking layer in a lateral direction; Depositing an interlayer dielectric material on the entire surface of the substrate and etching anisotropically to fill the recessed portions of the respective basic array patterns with the interlayer dielectric material; A fourth step of isotropically etching each of the filled basic array patterns to recess the semiconductor layer in a lateral direction; A fifth step of forming an insulating film having a charge storage layer on said recessed semiconductor layer; Depositing a wordline material on the entire surface of the substrate and etching anisotropically to fill the recessed portion of the insulating layer with the wordline material; A seventh step of depositing and planarizing a separation insulating film over the entire substrate; A second mask that separates each of the basic array patterns by sequentially etching the etch stop layer / n + 1 th stacking layer / n " semiconductor layer / laminate medial layer " with a second mask open in the word line direction among the etch stop layers; 8 steps; A ninth step of removing the stacking layers remaining in each of the separated basic array patterns, and then filling and planarizing the interlayer insulating film material in the separated space; Etching the interlayer insulating material filling the separated space portion with a third mask having a plurality of openings spaced apart in the word line direction on the at least one separated space portion to expose each of the separated semiconductor layers, and revealing each exposed semiconductor layer. A tenth step of ion implanting the layer to form a source / drain of the memory cell; And an eleventh step of forming a bit line having a vertical connection plug in contact with the source / drain of the memory cell by depositing and etching the bit line material on the front surface of the substrate.
본 발명에 따른 노아플래시 메모리 어레이에 의하면, 각 메모리 셀을 소형화시키지 않더라도 워드라인을 수직으로 쌓아 올리며 얼마든지 메모리 용량을 늘릴 수 있는 효과가 있다.According to the Noah flash memory array according to the present invention, it is possible to increase the memory capacity by stacking word lines vertically without miniaturizing each memory cell.
또한, 본 발명에 따른 노아플래시 메모리 어레이의 제조방법에 의하면, 각 셀을 엑세스하기 위한 컨택 공정이 간단하게 이루어질 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the manufacturing method of the Noah flash memory array according to the present invention, there is an effect that the contact process for accessing each cell can be made simply.
도 1 내지 도 10은 본 발명에 의한 노아플래시 메모리 어레이의 제 1 형태를 제조하는 단계를 예시적으로 보여주는 공정 사시도이다.
도 11은 도 10의 일측을 절단하여 내부 구조를 보여주기 위한 요부 단면도이다.
도 12는 본 발명에 의한 노아플래시 메모리 어레이의 기본 구조 및 동작관계를 설명하기 위해 일 요부를 확대하여 도시한 요부 확대도이다.
도 13은 도 12에 의한 기본 구조로 프로그램 동작시 비선택 비트라인은 플로팅시킴으로써 프로그램 간섭을 효과적으로 방지할 수 있음을 보여주는 전기특성도이다.
도 14 내지 도 25는 본 발명에 의한 노아플래시 메모리 어레이의 제 2 형태를 제조하는 단계를 예시적으로 보여주는 공정 사시도이다.
도 26은 도 25의 일측을 절단하여 내부 구조를 보여주기 위한 요부 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10, 100: 기판
20: 기판 식각 방지 물질층(질화막)
32, 34, 36, 512, 522, 524, 532, 534: 층간절연막
42a, 44a, 800: 분리절연막
52a1, 52a2, 54a1, 54a2, 722, 724, 742, 744: 비트라인
60, 600: 전하 저장층을 갖는 절연막
72, 74, 314, 316, 324, 326: 반도체층
72a, 72c, 74a, 74c, 314a, 314c, 316a, 324a, 324c, 326a: 소스/드레인
72b, 72d, 74b, 74d, 314b, 324b: 채널영역
82, 84, 86, 832, 834: 분리산화막
92, 94, 920, 940: 비트라인
92a, 922, 942: 수직 접속 플러그
400, 410, 420: 식각방지층(질화막)1 to 10 are process perspective views exemplarily illustrating a step of manufacturing a first form of a noah flash memory array according to the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating main parts of an inner structure by cutting one side of FIG. 10. FIG.
12 is an enlarged view illustrating main parts of the main part to explain a basic structure and an operation relationship of a no-flash memory array according to the present invention.
FIG. 13 is an electrical characteristic diagram illustrating that the program interference can be effectively prevented by plotting an unselected bit line during a program operation with the basic structure of FIG. 12.
14 to 25 are process perspective views exemplarily illustrating steps for manufacturing a second form of a noah flash memory array according to the present invention.
FIG. 26 is a cross-sectional view illustrating main parts of an inner structure by cutting one side of FIG. 25.
<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
10, 100: substrate
20: substrate etch stop material layer (nitride film)
32, 34, 36, 512, 522, 524, 532, 534: interlayer insulating film
42a, 44a, and 800: separation insulating film
52a1, 52a2, 54a1, 54a2, 722, 724, 742, 744: bitline
60, 600: insulating film having a charge storage layer
72, 74, 314, 316, 324, 326: semiconductor layer
72a, 72c, 74a, 74c, 314a, 314c, 316a, 324a, 324c, 326a: source / drain
72b, 72d, 74b, 74d, 314b, 324b: channel area
82, 84, 86, 832, 834: separation oxide film
92, 94, 920, 940: bitline
92a, 922, 942: vertical connection plugs
400, 410, 420: etching prevention layer (nitride film)
발명의 실시를 위한 형태DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
이하, 첨부된 도면을 참조하며 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
첨부된 도면 중 도 1 내지 도 10 및 도 14 내지 도 25는 본 발명의 기술적 사상을 개념적, 예시적으로 표현하고 이를 당업자가 이해할 수 있도록 하기 위하여 반복되는 기본 어레이를 중심으로 도시되어 있다.1 to 10 and 14 to 25 of the accompanying drawings are shown based on a repeating basic array in order to conceptually and illustratively represent the technical spirit of the present invention and those skilled in the art to understand it.
따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부된 도면에 표현된 구조에 제한되지 않음은 당연하다 할 것이다.Therefore, it will be understood that the technical idea of the present invention is not limited to the structure represented in the accompanying drawings.
우선, 본 발명에 따른 노아플래시 메모리 어레이의 구조에 관한 실시예는 기본적으로, 도 10, 도 11, 도 12, 도 25 및 도 26에 공통적으로 표현된 것과 같이, 기판(10, 100) 상에 수직으로 일정거리 이격되며 적층된 복수개의 워드라인[(WL11, WL21) 또는 (WL12, WL22)]과; 상기 각 워드라인의 일 측면 상에 수평으로 나란하게 전하 저장층을 갖는 절연막(60 또는 600)을 사이에 두고 워드라인 방향으로 채널영역[(74b, 74d) 또는 324b]과 소스/드레인[(74a, 74c) 또는 (324a, 324c)]이 반복 형성된 복수개의 반도체층[(72, 74) 또는 (314, 324)]과; 상기 각 워드라인 및 상기 각 워드라인과 수평으로 나란한 상기 각 반도체층의 상, 하면 상에 형성된 복수개의 층간절연막[(32, 34, 36) 또는 (512, 522, 532)]과; 상기 복수개의 층간절연막 중 적어도 하나 이상을 지나며 상기 각 반도체층의 상하 소스/드레인[(72a, 74a), (72c, 74c) 또는 (314a, 324a), (314c, 324c)]과 접하도록 수직 접속 플러그(92a 또는 922)를 갖고 상기 각 워드라인과 교차하게 형성된 복수개의 비트라인(BL1, BL2)을 포함하여 구성된다.First, an embodiment of the structure of a noah flash memory array according to the present invention is basically, on the substrate (10, 100), as commonly expressed in Figures 10, 11, 12, 25 and 26 A plurality of word lines (WL11, WL21) or (WL12, WL22) stacked vertically spaced apart from each other; The channel region [(74b, 74d) or 324b] and the source / drain [(74a) in the wordline direction with an
상기 실시예는, 도 12와 같이, 전하 저장층(64)을 갖는 절연막(60)을 사이에 두고 워드라인(54a2)과 반도체층(74)이 수평으로 나란하게 형성되고, 상기 반도체층(74)은 워드라인 방향으로 채널영역(74b, 74d)과 소스/드레인(74a, 74c, 74e)이 반복 형성된 것을 기본 구조로 하여, 상기 기본 구조가 층간절연막(32, 34, 36)을 사이에 두고 수직으로 적층되고, 각 반도체층의 대응된 위치에 형성된 상하 소스/드레인(예컨대, 72a, 74a)은 수직 접속 플러그(92a)로 공통 컨택되도록 비트라인(92)이 형성된 것을 핵심 기술적 사상으로 한다.In this embodiment, as shown in FIG. 12, the word line 54a2 and the
즉, 워드라인은 제 1 방향(예컨대, z축 방향)으로 층간절연막(32, 34, 36)을 사이에 두고 수직으로 복수개 적층되고(예컨대, 52a2, 54a2), 비트라인은 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향(예컨대, x축 방향)으로 이격되며 복수개 형성되되(예컨대, 92, 94), 상기 각 비트라인은 수직 접속 플러그(예컨대, 92a)에 의하여 상기 각 워드라인과 수평으로 나란하게 형성된 복수개의 반도체층(예컨대, 72, 74)의 상하 대응 소스/드레인(예컨대, 72a, 74a)을 공통으로 컨택되도록 한 것을 특징으로 한다.That is, a plurality of word lines are vertically stacked (eg, 52a2, 54a2) with the
여기서, 상기 전하 저장층을 갖는 절연막은, 도 12와 같이, 상기 각 워드라인(예컨대, 54a2)으로부터 블로킹산화막(62)/질화막(64)/터널링산화막(66) 구조로 형성될 수 있는데, 이럴경우 상기 전하 저장층은 질화막(64)이 되나, 이에 국한되지 않고 상기 질화막 대신 도전층으로 전하 저장층을 구성하는 플로팅 게이트 구조 등을 가질 수 있음은 물론이다.Here, the insulating film having the charge storage layer may be formed in a blocking
또한, 상기 전하 저장층을 갖는 절연막은, 도 11과 같이, 각 반도체층(72, 74)의 3면을 감싸며 형성될 수 있고, 도 26과 같이, 각 워드라인(722, 742)의 3면을 감싸며 형성될 수도 있다.In addition, the insulating layer having the charge storage layer may be formed to surround three surfaces of each of the
상기와 같이, 복수개의 워드라인 및 복수개의 비트라인이 수직한 평면(예컨대, xz평면) 상에서 서로 수직 교차하며 형성함에 따라, 노아플래시 메모리 어레이도 수직으로 얼마든지 메모리 용량을 늘릴 수 있고, 종래 수평면상의 구조와 달리 메모리 용량이 늘어남에 따른 각 메모리 셀의 컨택을 위한 면적 확장도 일어나지 않는 장점이 있다.As described above, as the plurality of word lines and the plurality of bit lines are formed to vertically cross each other on a vertical plane (for example, the xz plane), the NOR flash memory array can also increase the memory capacity vertically as much as possible. Unlike the upper structure, the area expansion for contact of each memory cell does not occur as the memory capacity increases.
그리고, 도 12는 상기 실시예에 의한 어레이로 프로그램 동작을 시킬때 각 소스/드레인에 연결된 비트라인 및 워드라인에 전원을 인가하는 일 예를 보여주고, 도 13은 도 12와 같이 동작시킬 때 소스(S; 74a), 채널영역(74b) 및 드레인(D; 74c)로 구성된 특정셀의 좌측 저장노드(64a)에 주입된 전자의 전하량이 이웃 셀의 우측 저장노드(64b)에 주입된 전자의 전하량과 현저한 차이가 있음을 보여주는 것인데, 이로써 상기 실시예로 프로그램 동작은 물론, 리버스 리드(reverse read)를 통해 효과적으로 리드 동작도 할 수 있음을 알 수 있다.FIG. 12 illustrates an example of applying power to bit lines and word lines connected to each source / drain when a program operation is performed with the array according to the embodiment, and FIG. 13 shows a source when operating as shown in FIG. 12. The charge amount of electrons injected into the
다음은, 상기 기본 실시예에 따른 구조에서, 상기 제 2 방향과 수직한 제 3 방향(예컨대, y축 방향)으로 메모리 어레이를 확장하며 실시할 수 있는 형태(구조)들이 있는데, 이하에서는 이에 대하여 설명한다.Next, in the structure according to the basic embodiment, there are forms (structures) that can be implemented by extending the memory array in a third direction (eg, y-axis direction) perpendicular to the second direction. Explain.
<노아플래시 메모리 어레이 구조에 관한 제 1 실시예><First Embodiment of Noah Flash Memory Array Structure>
이는, 도 10 및 도 11과 같이, 상기 기본 실시예에서, 상기 각 반도체층(예컨대, 72)이 형성된 상기 각 워드라인(예컨대, 52a2)의 반대 측면에는 분리절연막(예컨대, 42a)이 형성되고, 상기 각 층간절연막(예컨대, 32 또는 34)은 상기 분리절연막과 적층구조를 이루고, 상기 적층구조를 이루는 분리절연막(예컨대, 42a)를 중심으로 상기 각 워드라인(예컨대, 52a2), 상기 전하 저장층을 갖는 절연막(60) 및 상기 각 반도체층(예컨대, 72)이 좌우 대칭되도록 형성된 기본 어레이(예컨대, 도 10 또는 도 11에 도시된 구조)가 비트라인 방향으로 반복 형성되고(미도시), 상기 각 비트라인(예컨대, 92)의 수직 접속 플러그(예컨대, 92a)는 상기 기본 어레이 사이에 위치한 반도체층의 소스/드레인(예컨대, 72a, 74a 및 미도시된 이웃한 기본 어레이의 소스/드레인)과 공통으로 접하도록(컨택하도록) 형성된다.10 and 11, in the basic embodiment, an isolation insulating layer (eg, 42a) is formed on an opposite side of each word line (eg, 52a2) on which each of the semiconductor layers (eg, 72) is formed. Each of the interlayer insulating layers (eg, 32 or 34) forms a stack structure with the isolation insulating layer, and each of the word lines (eg, 52a2) and the charge storage centering around the isolation insulating layer (eg, 42a) forming the stack structure. An insulating
즉, 예컨대 수직한 xz평면 상에서 서로 수직 교차하며 형성된 복수개의 워드라인 및 복수개의 비트라인(상기 기본 실시예의 구조)이 각 워드라인의 반대 측면에 각 층간절연막과 적층구조를 이루며 형성된 분리절연막을 기준으로 좌우 대칭되도록 기본 어레이(예컨대, 도 10 또는 도 11에 도시된 구조)를 구성하고, 상기 기본 어레이가 y축 방향으로 각 비트라인의 수직 접속 플러그를 사이에 두고 반복 형성된 것을 특징으로 한다.That is, for example, a plurality of word lines and a plurality of bit lines (structure of the basic embodiment) formed vertically intersecting with each other on a vertical xz plane are formed based on a separation insulating layer formed in a stacked structure with each interlayer insulating layer on opposite sides of each word line. And a basic array (for example, the structure shown in FIG. 10 or 11) to be symmetrically, and the basic array is repeatedly formed with a vertical connection plug of each bit line in the y-axis direction.
여기서, 상기 수직 접속 플러그를 포함한 각 비트라인 사이에는 각 반도체층의 채널영역(72b, 72d; 74b, 74d)을 가리며 이웃 비트라인(92, 94) 간 전기적 연결을 차단하기 위해 분리산화막(82, 84, 86)이 채워진다.Here, the separated
한편, 상기 분리절연막(42a, 44a)은 양측에 대칭적으로 형성된 기본 어레이의 워드라인(52a1, 52a2; 54a1, 54a2) 간 전기적 연결 및 간섭을 차단하기 위한 것으로 산화막 또는 고유전율을 가진 절연막이 바람직하다.On the other hand, the
그리고, 상기 각 층간절연막(32, 34, 36)은 상기 분리절연막(42a, 44a)과 식각률의 차이가 나는 절연물질이면 충분하므로, 분리절연막이 산화막이면 각 층간절연막은 질화막으로 형성될 수 있다.Since each of the interlayer insulating
그리고, 상기 각 워드라인(52a1, 52a2, 54a1, 54a2)은 상기 각 층간절연막(32, 34, 36)과 식각률의 차이가 나는 도전성 물질이면 충분한데, 각 층간절연막이 질화막이면 불순물로 도핑된 실리콘계 물질층(예컨대, 도핑된 다결정실리콘 또는 도핑된 비정질실리콘)으로 형성될 수 있다.The word lines 52a1, 52a2, 54a1, and 54a2 may be conductive materials having an etch rate different from those of the interlayer insulating
그리고, 상기 각 반도체층(72, 74)은 상기 전하 저장층을 갖는 절연막(60) 상에 증착 가능한 반도체 물질층이면 충분하고, 그 일 예로 실리콘계 물질층(다결정실리콘 또는 비정질실리콘)으로 형성될 수 있다.Each of the semiconductor layers 72 and 74 may be a semiconductor material layer that can be deposited on the insulating
그리고, 상기 각 비트라인(92, 94)은 도전성 물질로 금속 또는 불순물로 도핑된 실리콘계 물질층(예컨대, 도핑된 다결정실리콘 또는 도핑된 비정질실리콘)으로 형성될 수 있다.Each of the bit lines 92 and 94 may be formed of a silicon-based material layer (eg, doped polysilicon or doped amorphous silicon) that is doped with a metal or an impurity as a conductive material.
그리고, 상기 기판(10)은 상기와 같은 어레이 구조를 지지할 수 있는 물질이면 어느 것이나 가능하고, 어레이 구조를 유지할 수 있는 한 가요성 물질(예컨대, 플라스틱 물질)도 선택하여 사용될 수 있다.The
상기 기판(10)으로 실리콘기판을 사용하면서 상기 각 워드라인(52a1, 52a2, 54a1, 54a2), 상기 각 반도체층(72, 74) 및 상기 각 비트라인(92, 94) 중 적어도 하나 이상이 실리콘계 물질층으로 형성될 경우에는, 도 11과 같이, 기판(10)과 최하위층 층간절연막(32) 사이에는 제조공정상 기판의 식각 방지를 위하여 실리콘과 식각률 차이를 가지는 물질층(예컨대, 질화막; 20)이 더 형성될 수 있다.At least one of each of the word lines 52a1, 52a2, 54a1, 54a2, each of the semiconductor layers 72, 74, and the bit lines 92, 94 is formed of silicon while using a silicon substrate as the
그리고, 상기 전하 저장층을 갖는 절연막(60)은, 도 12와 같은 ONO(블로킹산화막: 62/ 질화막: 64/ 터널링 산화막:66) 구조로, 도 11과 같이, 기판 식각 방지 물질층(20) 상에 기본 어레이를 구성하는 층간절연막(32, 34, 36) 및 워드라인(52a1, 52a2, 54a1, 54a2)을 감싸며 형성될 수 있다.In addition, the insulating
<노아플래시 메모리 어레이 구조에 관한 제 2 실시예><Second Embodiment Regarding Noah Flash Memory Array Structure>
이는, 도 25 및 도 26과 같이, 상기 기본 실시예에서, 상기 각 비트라인(예컨대, 920)의 수직 접속 플러그(예컨대, 922)를 중심으로 상기 각 워드라인(예컨대, 724), 상기 전하 저장층을 갖는 절연막(600), 상기 각 반도체층(예컨대, 316) 및 상기 각 층간절연막(예컨대, 524)이 좌우 대칭되도록 형성된 기본 어레이(예컨대, 도 25 또는 도 26에 도시된 구조)가 비트라인 방향으로 반복 형성되고(미도시), 상기 기본 어레이 사이에는 상기 각 반도체층(예컨대, 316)이 형성된 상기 각 워드라인(예컨대, 724)의 반대 측면과 접하며 분리절연막(800)이 형성된다.25 and 26, in the basic embodiment, each word line (eg, 724) and the charge storage centered around the vertical connection plug (eg, 922) of each bit line (eg, 920). A basic array (for example, the structure shown in FIG. 25 or FIG. 26) formed such that the insulating
즉, 예컨대 수직한 xz평면 상에서 서로 수직 교차하며 형성된 복수개의 워드라인 및 복수개의 비트라인(상기 기본 실시예의 구조)이 각 비트라인의 수직 접속 플러그를 기준으로 좌우 대칭되도록 기본 어레이(예컨대, 도 25 또는 도 26에 도시된 구조)를 구성하고, 상기 기본 어레이가 y축 방향으로 분리절연막을 사이에 두고 반복 형성된 것을 특징으로 한다.That is, for example, a plurality of word lines and a plurality of bit lines (structure of the basic embodiment) formed vertically intersecting with each other on a vertical xz plane may be symmetrically with respect to the vertical connection plug of each bit line (eg, FIG. 25). Or the structure shown in FIG. 26, wherein the basic array is repeatedly formed with the isolation insulating film interposed in the y-axis direction.
여기서, 상기 수직 접속 플러그 사이에는 각 반도체층의 채널영역(314b; 324b)을 가리며 이웃 수직 접속 플러그 간 전기적 연결을 차단하기 위해 분리산화막(832, 834)이 채워진다.Here, the isolation oxide layers 832 and 834 are filled between the vertical connection plugs to cover the
한편, 상기 분리절연막(800)은 기본 어레이 사이로 같은 높이로 드러난 워드라인 간 전기적 연결 및 간섭을 차단하기 위한 것으로 산화막 또는 고유전율을 가진 절연막이 바람직하다.On the other hand, the
그리고, 상기 각 층간절연막(512; 522, 532; 524, 534)은 상기 분리절연막(800)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.Each of the interlayer insulating
그리고, 상기 각 워드라인(722, 724, 742, 744) 및 상기 각 비트라인(920, 940)은 불순물로 도핑된 실리콘계 물질층(예컨대, 도핑된 다결정실리콘 또는 도핑된 비정질실리콘) 또는 금속층으로 형성될 수 있다.Each
그리고, 상기 각 반도체층(314, 316, 324, 326)은 단결정 실리콘층으로 형성함이 바람직하다.Each of the semiconductor layers 314, 316, 324, and 326 is preferably formed of a single crystal silicon layer.
그리고, 상기 기판(10)은 상기와 같은 어레이 구조를 지지할 수 있는 물질이면 어느 것이나 가능하고, 어레이 구조를 유지할 수 있는 한 가요성 물질(예컨대, 플라스틱 물질)도 선택하여 사용될 수 있다.The
상기 복수개의 층간절연막 중 최상위 층간절연막(532, 534) 상부에는 상기 각 비트라인의 수직 접속 플러그(예컨대, 922)에 좌우 대칭되게 식각 방지층(예컨대, 질화막; 410, 420)이 더 형성될 수 있다.An etch stop layer (eg, nitride layers 410 and 420) may be further formed on uppermost
그리고, 상기 전하 저장층을 갖는 절연막(600)은, 도 12와 같은 ONO 구조로, 도 26과 같이, 기판 상에 기본 어레이를 구성하는 층간절연막(512; 522, 532; 524, 534), 반도체층(314, 316, 324, 326) 및 식각 방지층(410, 420)을 감싸며 형성될 수 있다.In addition, the insulating
다음은, 첨부된 도면을 참조하며 상기 각 형태를 갖는 노아플래시 메모리 어레이의 제조방법에 대하여 설명한다.Next, a method of manufacturing a Noah flash memory array having each of the above-described shapes will be described with reference to the accompanying drawings.
<노아플래시 메모리 어레이의 제조방법에 관한 제 1 실시예><First Embodiment of Manufacturing Method of Noah Flash Memory Array>
이는, 상기 노아플래시 메모리 어레이 구조에 관한 제 1 실시예에 따른 형태를 제조하는 방법으로서, 도 1 내지 도 10에 예시된 각 단계를 거치며 제조하게 된다.This is a method of manufacturing the shape according to the first embodiment of the Noah flash memory array structure, and is manufactured through the steps illustrated in FIGS. 1 to 10.
우선, 도 1과 같이, 소정의 기판(10) 상에 "층간절연막(32)->분리절연막(42)" 순으로 n번 반복 적층하고(도 1에서는 2번 반복 적층한 것으로 예시되어 있음), n번째 분리절연막(44) 상에 n+1 번째 층간절연막(36)을 한번 더 적층한 다음, 워드라인 방향으로 패턴된 제 1 마스크로 식각하여 복수개의 기본어레이패턴(32, 42, 34, 44, 36)을 형성한다. 도 1에서는 기본어레이패턴만 도시되어 있으나, 상기 기본어레이패턴이 비트라인 방향으로 일정 간격으로 이격되며 복수개 형성하게 된다(제 1 단계).First, as shown in FIG. 1, n layers are repeatedly stacked in order of " interlayer insulating film 32->
이때, 상기 분리절연막(42, 44)은 차후 이웃하는 워드라인 간 전기적 연결 및 간섭을 차단하기 위한 것이므로 산화막 또는 고유전율을 가진 절연막으로 형성함이 바람직하다.In this case, since the
그리고, 상기 층간절연막(32, 34, 36)은 상기 분리절연막(42, 44)과 식각률의 차이가 나는 절연물질이면 충분하므로, 상기 분리절연막이 산화막이면 이보다 식각률이 낮은 질화막으로 형성할 수 있다.The
그리고, 상기 기판(10)은 어레이 구조를 지지할 수 있는 물질이면 어느 것이나 가능하고, 어레이 구조를 유지할 수 있는 한 가요성 물질(예컨대, 플라스틱 물질)도 선택하여 사용할 수 있다.The
상기 기판(10)으로 실리콘기판을 사용하면서 차후 공정에서 워드라인, 반도체층 및 비트라인 중 적어도 하나 이상을 실리콘계 물질층으로 형성할 경우에는, 도 1과 같이, 기판(10)에 질화막과 같은 기판 식각 방지 물질층(20)을 더 형성시키고 상기 공정을 진행함이 바람직하다.In the case where a silicon substrate is used as the
다음, 도 2와 같이, 상기 층간절연막(32, 34, 36)과 상기 분리절연막(42, 44)의 식각률 차이를 이용하여, 상기 복수개의 기본어레이패턴을 등방성으로 식각하여 상기 분리절연막을 측면방향으로 리세스(recess) 시킨다(제 2 단계). 도 2에는 리세스된 분리절연막(42a, 44a)이 도시되어 있다.Next, as shown in FIG. 2, the plurality of basic array patterns are isotropically etched by using the difference in the etch rate between the interlayer insulating
이어, 도 3과 같이, 상기 기판 전면에 워드라인 물질을 증착하고 비등방성으로 식각하여 상기 각 기본어레이패턴의 리세스된 부위에 상기 워드라인 물질(52, 54)로 채운다(제 3 단계).3, the word line material is deposited on the entire surface of the substrate and etched anisotropically to fill the recessed portions of the respective basic array patterns with the
이때, 상기 워드라인 물질은 상기 층간절연막(32, 34, 36)과 식각률의 차이가 나는 도전성 물질이면 충분한데, 층간절연막이 질화막이면 불순물로 도핑된 실리콘계물질(예컨대, 도핑된 다결정실리콘 또는 도핑된 비정질실리콘)로 함이 증착하고 식각하여 상기 리세스된 부위를 채우기에 바람직하다.In this case, the word line material may be a conductive material having an etch rate different from that of the interlayer insulating
다음, 도 4와 같이, 상기 채워진 워드라인 물질(52, 54)을 다시 등방성으로 식각하여 측면방향으로 리세스 시킨다(제 4 단계). 도 4에는 리세스된 워드라인 물질(52a, 54a)이 도시되어 있다.Next, as shown in FIG. 4, the filled wordline
이때, 상기 워드라인 물질의 리세스 깊이는 상기 제 2 단계에서 분리절연막 리세스 깊이의 1/2∼2/3인 것이 바람직한데, 이는 1/2보다 작을 경우 차후 전하 저장층을 갖는 절연막 형성은 물론 반도체 물질로 실리콘계 물질을 사용할 때 셀의 구동능력을 확보할 수 있을 정도의 소스/드레인 및 채널 영역을 형성하기 곤란하고, 그렇다고 2/3보다 클 경우엔 분리절연막이 상대적으로 줄어들어 이웃 워드라인 간 절연이나 간섭에 문제가 있거나 불필요하게 수평적 면적을 커지게 하는 문제가 있기 때문이다.In this case, it is preferable that the recess depth of the word line material is 1/2 to 2/3 of the depth of the isolation insulating film recess in the second step. Of course, when using a silicon-based material as a semiconductor material, it is difficult to form source / drain and channel regions sufficient to secure the driving capability of the cell. However, when the silicon-based material is larger than 2/3, the isolation insulating film is relatively reduced, so that the distance between neighboring word lines is reduced. This is because there is a problem of insulation or interference or a problem of unnecessarily increasing the horizontal area.
이후, 상기 리세스된 워드라인 물질(52a, 54a) 상에 전하 저장층을 갖는 절연막을 형성한다(제 5 단계). 이때, 도 5와 같이, 상기 리세스된 워드라인 물질(52a, 54a) 상부를 포함한 기판 전면에 상기 전하 저장층을 갖는 절연막(60)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 절연막(60)을 산화막/질화막/산화막 구조로 형성할 경우에는 공지의 방법과 같이, 블로킹 산화막(62)->질화막(64)->터널링 산화막(66)으로 순차 형성하게 된다.Thereafter, an insulating film having a charge storage layer is formed on the recessed
다음, 도 6과 같이, 상기 기판 전면에 반도체 물질을 증착하고 비등방성으로 식각하여 상기 절연막(60) 상의 리세스된 부위에 상기 반도체 물질(72, 74)로 채운다(제 6 단계).Next, as shown in FIG. 6, a semiconductor material is deposited on the entire surface of the substrate, and anisotropically etched to fill the recessed portions on the insulating
이때, 상기 반도체 물질은 상기 전하 저장층을 갖는 절연막(60) 상에 증착 가능한 반도체이면 충분하고, 그 일 예로 실리콘계 물질(다결정실리콘 또는 비정질실리콘)로 형성할 수 있다.In this case, the semiconductor material may be a semiconductor capable of being deposited on the insulating
이어, 도 7과 같이, 상기 기판 전면에 분리산화막(80)을 증착하고 평탄화시킨다(제 7 단계).Subsequently, as shown in FIG. 7, the
다음, 도 8과 같이, 상기 평탄화된 분리산화막(80) 상에 감광막(PR) 등으로 비트라인 방향으로 패턴된 제 2 마스크(89)를 형성하고, 도 9와 같이, 상기 분리산화막을 식각하여 식각된 분리산화막(82, 84, 86) 사이로 상기 채워진 반도체 물질(72, 74)이 드러나도록 한다(제 8 단계).Next, as shown in FIG. 8, a
이어, 도 9와 같이, 상기 드러난 반도체 물질(72, 74)에 이온주입을 하여, 도 11과 같이, 메모리 셀의 소스/드레인(72a, 72c; 74a, 74c)을 형성한다(제 9 단계). 이때, 이온주입은 플라즈마 도핑 등을 이용할 수 있다.Next, as shown in FIG. 9, ion implantation is performed on the exposed
마지막으로, 도 10과 같이, 상기 기판 전면에 비트라인 물질(예컨대, 불순물이 도핑된 실리콘계 물질 또는 금속)을 증착하고 평탄화시켜, 상기 식각된 분리산화막(82, 84, 86) 사이로 비트라인(92, 94)을 형성한다(제 10 단계).Finally, as shown in FIG. 10, a bit line material (eg, a silicon-based material or a metal doped with impurities) is deposited and planarized on the entire surface of the substrate, thereby forming the
상기와 같이 하게 되면, 이온 주입된 소스/드레인에 바로 비트라인 물질이 닿기 때문에 각 셀을 연결(컨택)하기 위한 종래 컨택공정은 불필요하게 된다.As described above, since the bit line material directly contacts the ion implanted source / drain, the conventional contact process for connecting (contacting) each cell is unnecessary.
<노아플래시 메모리 어레이의 제조방법에 관한 제 2 실시예><Second Embodiment Regarding Manufacturing Method of Noah Flash Memory Array>
이는, 상기 노아플래시 메모리 어레이 구조에 관한 제 2 실시예에 따른 형태를 제조하는 방법으로서, 도 14 내지 도 25에 예시된 각 단계를 거치며 제조하게 된다.This is a method of manufacturing the shape according to the second embodiment of the Noah flash memory array structure, which is manufactured through each step illustrated in FIGS. 14 to 25.
먼저, 도 14와 같이, 소정의 기판(100)에 "적층매개층(210)->반도체층(310)" 순으로 n번 반복 적층하고(도 14에서는 2번 반복 적층한 것으로 예시되어 있음), n번째 반도체층(320) 상에 n+1 번째 적층매개층(230) 및 식각방지층(400)을 더 적층한 다음, 워드라인 방향으로 패턴된 제 1 마스크로 식각하여 복수개의 기본어레이패턴(210, 310, 220, 320, 230, 400)을 형성한다. 도 14에서는 기본어레이패턴만 도시되어 있으나, 상기 기본어레이패턴이 비트라인 방향으로 일정 간격으로 이격되며 복수개 형성하게 된다(제 1 단계).First, as shown in FIG. 14, n-layers are repeatedly stacked on a
이때, 상기 기판(100)은 어레이 구조를 지지할 수 있는 물질이면 어느 것이나 가능하고, 어레이 구조를 유지할 수 있는 한 가요성 물질(예컨대, 플라스틱 물질)도 선택하여 사용할 수 있다.In this case, the
그리고, 상기 기판(100)으로 실리콘기판을 사용할 경우에는 상기 적층매개층(210, 220, 230)은 실리콘과 격자구조가 비슷하면서도 식각률 차이가 있는 물질(예컨대, 실리콘게르마늄)로, 상기 반도체층(310, 320)은 상기 적층매개층과 다시 격자구조가 비슷하고 식각률 차이가 있는 물질(예컨대, 실리콘)로 각각 교번적으로 에피텍시(epitaxy)법에 의하여 형성시킴이 바람직하다.In addition, when the silicon substrate is used as the
또한, 상기 식각방지층(400)은 차후 평탄화 공정시 식각 스토퍼(stopper)로 기능할 수 있도록 질화막으로 형성함이 바람직하다.In addition, the
다음, 도 15와 같이, 상기 복수개의 기본어레이패턴을 등방성으로 식각하여 상기 적층매개층(210, 220, 230)을 측면방향으로 리세스(recess) 시킨다(제 2 단계). 도 15에는 리세스된 적층매개층(212, 222, 232)이 도시되어 있다.Next, as shown in FIG. 15, the plurality of basic array patterns are isotropically etched to recess the stacking
이때, 상기 적층매개층(210, 220, 230)은 차후 비트라인의 수직 접속 플러그를 형성하기 위한 공간부를 가운데 형성할 정도의 부분만 남기고 충분하게 리세스(recess) 시키는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the stacking
이어, 도 16과 같이, 상기 기판 전면에 산화막과 같은 층간절연막 물질을 증착하고 비등방성으로 식각하여 상기 각 기본어레이패턴의 리세스된 부위에 상기 층간절연막 물질(510, 520, 530)로 채운다(제 3 단계).Next, as shown in FIG. 16, an interlayer insulating film material such as an oxide film is deposited on the entire surface of the substrate, and anisotropically etched to fill the recessed portions of the respective basic array patterns with the interlayer insulating
다음, 도 17과 같이, 상기 채워진 각 기본어레이패턴을 다시 등방성으로 식각하여 이번에는 상기 반도체층(310, 320)을 측면방향으로 리세스 시킨다(제 4 단계). 도 17에는 리세스된 반도체층(312, 322)이 도시되어 있다.Next, as shown in FIG. 17, each of the filled basic array patterns is etched again isotropically, and this time, the semiconductor layers 310 and 320 are laterally recessed (fourth step). 17 shows recessed
이때, 리세스 깊이는 상기 제 2 단계에서의 적층매개층 리세스 깊이보다 낮게 되도록 한다.At this time, the depth of the recess is lower than the depth of the stacking layer in the second step.
이후, 상기 리세스된 반도체층 상에 전하 저장층을 갖는 절연막을 형성한다(제 5 단계). 이때, 도 18과 같이, 상기 리세스된 반도체층(312, 322) 상부를 포함한 기판 전면에 상기 전하 저장층을 갖는 절연막(600)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 절연막(600)을 산화막/질화막/산화막 구조로 형성할 경우에는 공지의 방법과 같이, 블로킹 산화막->질화막->터널링 산화막으로 순차 형성하게 된다.Thereafter, an insulating film having a charge storage layer is formed on the recessed semiconductor layer (fifth step). In this case, as shown in FIG. 18, an insulating
다음, 도 19와 같이, 상기 기판 전면에 워드라인 물질을 증착하고 비등방성으로 식각하여 상기 절연막 상의 리세스된 부위에 상기 워드라인 물질(720, 740)로 채운다(제 6 단계).Next, as shown in FIG. 19, a word line material is deposited on the entire surface of the substrate and anisotropically etched to fill the recessed portions on the insulating layer with the
이때, 상기 워드라인 물질(720, 740)은 불순물로 도핑된 실리콘계물질은 물론 금속일 수 있다.In this case, the
이어, 도 20과 같이, 상기 기판 전면에 분리절연막(800)을 증착하고 평탄화시킨다(제 7 단계).Next, as shown in FIG. 20, a
이때, 상기 분리절연막(800)은 기본어레이패턴 사이를 메꾸며 기본어레이패턴 사이로 드러난 이웃 워드라인 사이를 전기적 절연 및 간섭을 방지하게 되므로, 산화막 또는 고유전율을 갖는 절연막이 바람직하다.In this case, since the
또한, 상기 평탄화 공정은 공지의 CMP 공정에 의할 수 있는데, 이 경우 상기 식각방지층(400)으로 형성된 질화막이 식각 스토퍼 역할을 하게 된다. 이럴경우, 도 20에서 식각방지층(400) 상부에 형성된 상기 전하 저장층을 갖는 절연막(600)은 제거된다.In addition, the planarization process may be performed by a known CMP process, in which case the nitride film formed of the
다음, 도 21과 같이, 감광막(PR) 등으로 상기 식각방지층(400) 가운데에 워드라인 방향으로 개방된 제 2 마스크(810)를 형성하고, 이를 이용하여 상기 식각방지층(400)/n+1 번째 적층매개층(232)/n개의 "반도체층/적층매개층"(322/222/312/212)을 순차 식각하여 상기 각 기본어레이패턴을 분리시키기 위해가운데 트렌치(820)를 형성한다(제 8 단계).Next, as shown in FIG. 21, a
이어, 도 22와 같이, 상기 분리된 각 기본어레이패턴에 남아있는 적층매개층(234)을 제거한 다음, 도 23과 같이, 분리된 공간부(822)에 상기 층간절연막 물질(830)로 메꾸고 평탄화시킨다(제 9 단계).Subsequently, as shown in FIG. 22, the stacking
이때에도, 상기 평탄화 공정은 공지의 CMP 공정에 의할 수 있는데, 이 경우 상기 식각방지층으로 분리된 질화막(410, 420)이 식각 스토퍼 역할을 하게 된다. 이럴경우, 도 23에서 분리된 식각방지층(410, 420) 상부에 형성된 상기 전하 저장층을 갖는 절연막(600)은 제거된다.In this case, the planarization process may be performed by a known CMP process. In this case, the
다음, 도 24와 같이, 상기 메꾼 분리된 공간부 상에 워드라인 방향으로 일정 간격 복수개의 개방구(824)를 갖는 제 3 마스크(미도시)로 상기 분리된 공간부를 메꾼 층간절연막 물질(830)을 식각하여 상기 분리된 각 반도체층(324, 326)이 드러나도록 하고, 도 26과 같이, 상기 드러난 각 반도체층에 이온주입을 하여 메모리 셀의 소스/드레인(314a, 314c; 324a, 324c; 316a; 326a)을 형성한다(제 10 단계).Next, as shown in FIG. 24, an interlayer insulating
이때, 상기 층간절연막 물질(830) 식각은 상기 기판(100)이 실리콘일 경우 최저 층간절연막(510) 높이는 남도록 하여 차후 각 비트라인의 수직 접속 플러그가 기판과 전기적으로 접속되는 것을 피하는 것이 바람직하고(도 24 참조요), 상기 이온주입은 플라즈마 도핑 등을 이용할 수 있다.In this case, when the
마지막으로, 도 25와 같이, 상기 기판 전면에 비트라인 물질을 증착하고 식각하여 상기 메모리 셀의 소스/드레인과 접하는 수직 접속 플러그(922, 942)를 갖는 비트라인(920, 940)을 형성한다(제 11 단계).Finally, as shown in FIG. 25, bit line material is deposited and etched on the entire surface of the substrate to form
이때, 상기 비트라인 물질로 불순물이 도핑된 실리콘계물질도 이용될 수 있으나, 금속이 보다 바람직하다.In this case, a silicon-based material doped with impurities as the bit line material may be used, but a metal is more preferable.
상기와 같이 하게 되면, 이온 주입된 소스/드레인에 바로 비트라인 물질이 닿기 때문에 각 셀을 연결(컨택)하기 위한 종래 컨택공정은 불필요하게 된다.As described above, since the bit line material directly contacts the ion implanted source / drain, the conventional contact process for connecting (contacting) each cell is unnecessary.
산업상 이용가능성Industrial availability
본 발명에 의한 노아플래시 메모리 어레이 및 그 제조방법은 각 메모리 셀을 소형화시키지 않더라도 워드라인을 수직으로 쌓아 올리며 얼마든지 메모리 용량을 늘릴 수 있고, 각 셀을 엑세스하기 위한 컨택 공정도 간단하게 이루어질 수 있는 것이어서, 산업상 이용가능성이 매우 높다.Noah flash memory array and a method for manufacturing the same according to the present invention can increase the memory capacity by stacking word lines vertically without miniaturizing each memory cell, and can easily perform a contact process for accessing each cell. As a result, industrial applicability is very high.
Claims (13)
상기 각 워드라인의 일 측면 상에 수평으로 나란하게 전하 저장층을 갖는 절연막을 사이에 두고 워드라인 방향으로 채널영역과 소스/드레인이 반복 형성된 복수개의 반도체층과;
상기 각 워드라인 및 상기 각 워드라인과 수평으로 나란한 상기 각 반도체층의 상, 하면 상에 형성된 복수개의 층간절연막과;
상기 복수개의 층간절연막 중 적어도 하나 이상을 지나며 상기 각 반도체층의 상하 소스/드레인과 접하도록 수직 접속 플러그를 갖고 상기 각 워드라인과 교차하게 형성된 복수개의 비트라인을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 적층형 노아플래시 메모리 어레이.A plurality of word lines stacked vertically spaced apart on the substrate;
A plurality of semiconductor layers in which channel regions and sources / drains are repeatedly formed in a word line direction with an insulating film having a charge storage layer parallel to each other on one side of each word line;
A plurality of interlayer insulating films formed on the upper and lower surfaces of the semiconductor lines parallel to the word lines and the word lines;
And a plurality of bit lines passing through at least one of the plurality of interlayer insulating layers and having vertical connection plugs to contact upper and lower sources / drains of the semiconductor layers and intersecting the word lines. Flash memory array.
상기 각 반도체층이 형성된 상기 각 워드라인의 반대 측면에는 분리절연막이 형성되고,
상기 각 층간절연막은 상기 분리절연막과 적층구조를 이루고,
상기 적층구조를 이루는 분리절연막을 중심으로 상기 각 워드라인, 상기 전하 저장층을 갖는 절연막 및 상기 각 반도체층이 좌우 대칭되도록 형성된 기본 어레이가 비트라인 방향으로 반복 형성되고,
상기 각 비트라인의 수직 접속 플러그는 상기 기본 어레이 사이에 위치한 반도체층의 소스/드레인과 공통으로 접하도록 형성된 것을 특징으로 하는 적층형 노아플래시 메모리 어레이.The method of claim 1,
Separate insulating films are formed on opposite sides of the word lines on which the semiconductor layers are formed,
The interlayer insulating films form a stacked structure with the separation insulating film,
The word array, the insulating layer having the charge storage layer, and a basic array formed to be symmetrical with respect to each of the word lines, the insulating layer having the charge storage layer, are repeatedly formed in the bit line direction with respect to the isolation insulating layer forming the stacked structure.
And a vertical connection plug of each bit line is formed in common contact with a source / drain of a semiconductor layer positioned between the base arrays.
상기 각 층간절연막은 질화막이고,
상기 각 워드라인은 도핑된 실리콘계 물질층이고,
상기 각 반도체층은 실리콘계 물질층인 것을 특징으로 하는 적층형 노아플래시 메모리 어레이.The method of claim 2,
Each of the interlayer insulating films is a nitride film,
Each word line is a doped layer of silicon-based material,
And each semiconductor layer is a silicon-based material layer.
상기 각 비트라인의 수직 접속 플러그를 중심으로 상기 각 워드라인, 상기 전하 저장층을 갖는 절연막, 상기 각 반도체층 및 상기 층간절연막이 좌우 대칭되도록 형성된 기본 어레이가 비트라인 방향으로 반복 형성되고,
상기 기본 어레이 사이에는 상기 각 반도체층이 형성된 상기 각 워드라인의 반대 측면과 접하며 분리절연막이 형성된 것을 특징으로 하는 적층형 노아플래시 메모리 어레이.The method of claim 1,
A basic array in which the word lines, the insulating films having the charge storage layers, the semiconductor layers and the interlayer insulating films are symmetrical with respect to the vertical connection plugs of the respective bit lines is repeatedly formed in the bit line direction,
And a separation insulating layer formed between the base arrays and in contact with opposite sides of the word lines on which the semiconductor layers are formed.
상기 복수개의 층간절연막 중 최상위 층간절연막 상부에는 상기 각 비트라인의 수직 접속 플러그에 좌우 대칭되게 질화막이 더 형성되고,
상기 각 층간절연막은 산화막이고,
상기 각 워드라인은 도핑된 실리콘계 물질층 또는 금속층이고,
상기 각 반도체층은 단결정 실리콘층인 것을 특징으로 하는 적층형 노아플래시 메모리 어레이.The method of claim 4, wherein
A nitride film is further formed on the uppermost interlayer insulating film of the plurality of interlayer insulating films so as to be symmetrical to the vertical connection plugs of the bit lines.
Each of the interlayer insulating films is an oxide film,
Each word line is a doped silicon-based material layer or a metal layer,
And each semiconductor layer is a single crystal silicon layer.
상기 전하 저장층을 갖는 절연막은 상기 각 워드라인으로부터 블로킹산화막/질화막/터널링산화막 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 적층형 노아플래시 메모리 어레이.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
And an insulating film having the charge storage layer has a blocking oxide film / nitride film / tunneling oxide film structure from each word line.
소정의 기판 상에 "층간절연막->분리절연막" 순으로 n번 반복 적층하고, n번째 분리절연막 상에 n+1 번째 층간절연막을 한번 더 적층한 다음, 워드라인 방향으로 패턴된 제 1 마스크로 식각하여 복수개의 기본어레이패턴을 형성하는 제 1 단계와;
상기 복수개의 기본어레이패턴을 등방성으로 식각하여 상기 분리절연막을 측면방향으로 리세스(recess) 시키는 제 2 단계와;
상기 기판 전면에 워드라인 물질을 증착하고 비등방성으로 식각하여 상기 각 기본어레이패턴의 리세스된 부위에 상기 워드라인 물질로 채우는 제 3 단계와;
상기 채워진 워드라인 물질을 등방성으로 식각하여 측면방향으로 리세스 시키는 제 4 단계와;
상기 리세스된 워드라인 물질 상에 전하 저장층을 갖는 절연막을 형성하는 제 5 단계와;
상기 기판 전면에 반도체 물질을 증착하고 비등방성으로 식각하여 상기 절연막 상의 리세스된 부위에 상기 반도체 물질로 채우는 제 6 단계와;
상기 기판 전면에 분리산화막을 증착하고 평탄화시키는 제 7 단계와;
상기 평탄화된 분리산화막 상에 비트라인 방향으로 패턴된 제 2 마스크를 형성하고 상기 분리산화막을 식각하여 식각된 분리산화막 사이로 상기 채워진 반도체 물질이 드러나도록 하는 제 8 단계와;
상기 드러난 반도체 물질에 이온주입을 하여 메모리 셀의 소스/드레인을 형성하는 제 9 단계와;
상기 기판 전면에 비트라인 물질을 증착하고 평탄화하여 상기 식각된 분리산화막 사이로 비트라인을 형성하는 제 10 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 적층형 노아플래시 메모리 어레이의 제조방법.In manufacturing a stacked Noah flash memory array according to claim 2,
N layers are repeatedly stacked on a predetermined substrate in the order of " interlayer insulating film- > separation insulating film ", and the n + 1th interlayer insulating film is further laminated on the nth insulating insulating film, and then patterned in the word line direction. Etching to form a plurality of basic array patterns;
A second step of isotropically etching the plurality of basic array patterns to recess the isolation insulating layer laterally;
Depositing a wordline material on the entire surface of the substrate and etching anisotropically to fill the recessed portions of the respective basic array patterns with the wordline material;
A fourth step of isotropically etching the filled wordline material to recess laterally;
A fifth step of forming an insulating film having a charge storage layer on said recessed wordline material;
Depositing a semiconductor material over the entire surface of the substrate and etching anisotropically to fill the recessed portion of the insulating film with the semiconductor material;
A seventh step of depositing and planarizing a separation oxide film over the entire substrate;
An eighth step of forming a second mask patterned in a bit line direction on the planarized separated oxide layer and etching the separated oxide layer to expose the filled semiconductor material between the etched separated oxide layers;
A ninth step of ion implanting the exposed semiconductor material to form a source / drain of a memory cell;
And forming a bit line between the etched separated oxide layers by depositing and planarizing the bit line material on the entire surface of the substrate.
상기 층간절연막은 질화막이고,
상기 분리절연막은 산화막이고,
상기 워드라인 물질은 불순물이 도핑된 실리콘계물질이고,
상기 비트라인 물질은 불순물이 도핑된 실리콘계물질 또는 금속인 것을 특징으로 하는 적층형 노아플래시 메모리 어레이의 제조방법.The method of claim 7, wherein
The interlayer insulating film is a nitride film,
The isolation insulating film is an oxide film,
The word line material is a silicon-based material doped with impurities,
And the bit line material is a silicon-based material or a metal doped with an impurity.
상기 제 4 단계의 리세스 식각 깊이는 상기 제 2 단계의 리세스 식각 깊이의 1/2∼2/3인 것을 특징으로 하는 적층형 노아플래시 메모리 어레이의 제조방법.The method of claim 8,
The recess etch depth of the fourth step is 1/2 to 2/3 of the recess etch depth of the second step.
소정의 기판 상에 "적층매개층->반도체층" 순으로 n번 반복 적층하고, n번째 반도체층 상에 n+1 번째 적층매개층 및 식각방지층을 더 적층한 다음, 워드라인 방향으로 패턴된 제 1 마스크로 식각하여 복수개의 기본어레이패턴을 형성하는 제 1 단계와;
상기 복수개의 기본어레이패턴을 등방성으로 식각하여 상기 적층매개층을 측면방향으로 리세스(recess) 시키는 제 2 단계와;
상기 기판 전면에 층간절연막 물질을 증착하고 비등방성으로 식각하여 상기 각 기본어레이패턴의 리세스된 부위에 상기 층간절연막 물질로 채우는 제 3 단계와;
상기 채워진 각 기본어레이패턴을 등방성으로 식각하여 상기 반도체층을 측면방향으로 리세스 시키는 제 4 단계와;
상기 리세스된 반도체층 상에 전하 저장층을 갖는 절연막을 형성하는 제 5 단계와;
상기 기판 전면에 워드라인 물질을 증착하고 비등방성으로 식각하여 상기 절연막 상의 리세스된 부위에 상기 워드라인 물질로 채우는 제 6 단계와;
상기 기판 전면에 분리절연막을 증착하고 평탄화시키는 제 7 단계와;
상기 식각방지층 가운데에 워드라인 방향으로 개방된 제 2 마스크로 상기 식각방지층/n+1 번째 적층매개층/n개의 "반도체층/적층매개층"을 순차 식각하여 상기 각 기본어레이패턴을 분리시키는 제 8 단계와;
상기 분리된 각 기본어레이패턴에 남아있는 적층매개층을 제거한 다음 분리된 공간부에 상기 층간절연막 물질로 메꾸고 평탄화시키는 제 9 단계와;
상기 메꾼 분리된 공간부 상에 워드라인 방향으로 일정 간격 복수개의 개방구를 갖는 제 3 마스크로 상기 분리된 공간부를 메꾼 층간절연막 물질을 식각하여 상기 분리된 각 반도체층이 드러나도록 하고 상기 드러난 각 반도체층에 이온주입을 하여 메모리 셀의 소스/드레인을 형성하는 제 10 단계와;
상기 기판 전면에 비트라인 물질을 증착하고 식각하여 상기 메모리 셀의 소스/드레인과 접하는 수직 접속 플러그를 갖는 비트라인을 형성하는 제 11 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 적층형 노아플래시 메모리 어레이의 제조방법.In manufacturing a stacked Noah flash memory array according to claim 4,
N layers are repeatedly stacked on a predetermined substrate in the order of "stacking media layer-> semiconductor layer", and n + 1th stacking media layer and an etch stop layer are further stacked on the nth semiconductor layer, and then patterned in the word line direction. A first step of forming a plurality of basic array patterns by etching with a first mask;
A second step of isotropically etching the plurality of basic array patterns to recess the stacking layer in a lateral direction;
Depositing an interlayer dielectric material on the entire surface of the substrate and etching anisotropically to fill the recessed portions of the respective basic array patterns with the interlayer dielectric material;
A fourth step of isotropically etching each of the filled basic array patterns to recess the semiconductor layer in a lateral direction;
A fifth step of forming an insulating film having a charge storage layer on said recessed semiconductor layer;
Depositing a wordline material on the entire surface of the substrate and etching anisotropically to fill the recessed portion of the insulating layer with the wordline material;
A seventh step of depositing and planarizing a separation insulating film over the entire substrate;
A second mask that separates each of the basic array patterns by sequentially etching the etch stop layer / n + 1 th stacking layer / n " semiconductor layer / laminate medial layer " with a second mask open in the word line direction among the etch stop layers; 8 steps;
A ninth step of removing the stacking layers remaining in each of the separated basic array patterns, and then filling and planarizing the interlayer insulating film material in the separated space;
The interlayer insulating material filling the separated spaces is etched with a third mask having a plurality of openings spaced apart at predetermined intervals in a word line direction on the separated spaced portions to expose each of the separated semiconductor layers and to expose each of the exposed semiconductor layers. A tenth step of ion implanting the layer to form a source / drain of the memory cell;
And depositing a bit line material on the entire surface of the substrate and etching the bit line material to form a bit line having a vertical connection plug in contact with the source / drain of the memory cell. .
상기 적층매개층 및 상기 반도체층의 적층은 에피텍시(epitaxy)법에 의하고,
상기 적층매개층의 물질은 상기 반도체층의 물질과 격자구조가 비슷한 것을 특징으로 하는 적층형 노아플래시 메모리 어레이의 제조방법.The method of claim 10,
The stacking of the stacking media layer and the semiconductor layer is by an epitaxy method,
The material of the stacking layer is a lattice structure Noah flash memory array, characterized in that the lattice structure is similar to the material of the semiconductor layer.
상기 기판 및 상기 반도체층의 물질은 실리콘이고,
상기 적층매개층의 물질은 실리콘게르마늄이고,
상기 식각방지층의 물질은 질화물(nitride)이고,
상기 층간절연막 및 상기 분리절연막은 산화막이고,
상기 워드라인 물질 및 상기 비트라인 물질은 불순물이 도핑된 실리콘계물질 또는 금속인 것을 특징으로 하는 적층형 노아플래시 메모리 어레이의 제조방법.The method of claim 11,
The material of the substrate and the semiconductor layer is silicon,
The material of the stacking layer is silicon germanium,
The material of the etch stop layer is nitride (nitride),
The interlayer insulating film and the isolation insulating film are oxide films,
And said word line material and said bit line material are silicon-based materials or metals doped with impurities.
상기 n은 2 이상의 자연수이고,
상기 제 5 단계의 전하 저장층을 갖는 절연막은 산화막/질화막/산화막으로 각 기본어레이패턴을 둘러싸며 형성된 것을 특징으로 하는 적층형 노아플래시 메모리 어레이의 제조방법.13. The method according to any one of claims 7 to 12,
N is a natural number of 2 or more,
The insulating film having the charge storage layer of the fifth step is formed of an oxide film / nitride film / oxide film surrounding each basic array pattern.
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KR20090093770A (en) * | 2008-02-29 | 2009-09-02 | 삼성전자주식회사 | Vertical type semiconductor device and method for manufacturing the same |
KR20090123481A (en) * | 2008-05-28 | 2009-12-02 | 주식회사 하이닉스반도체 | Flash memory device and method of manufacturing the same |
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KR20090047614A (en) * | 2007-11-08 | 2009-05-13 | 삼성전자주식회사 | Vertical type semiconductor device and method of manufacturing the same |
KR20090093770A (en) * | 2008-02-29 | 2009-09-02 | 삼성전자주식회사 | Vertical type semiconductor device and method for manufacturing the same |
KR20090123481A (en) * | 2008-05-28 | 2009-12-02 | 주식회사 하이닉스반도체 | Flash memory device and method of manufacturing the same |
KR20100009321A (en) * | 2008-07-18 | 2010-01-27 | 삼성전자주식회사 | Non-volatile memory device and method of fabricating the same |
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