KR101482633B1 - Nonvolatile memory device and method for fabricating the same - Google Patents

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Abstract

3차원 구조의 비휘발성 메모리 장치 및 그 제조 방법이 제공된다. 비휘발성 메모리 장치는 메모리 셀 영역 및 콘택 영역들을 포함하는 반도체 기판, 메모리 셀 영역에서, 반도체 기판에 대해 수직으로 신장된 활성 기둥들, 메모리 영역에서 콘택 영역으로 연장되며, 활성 기둥들을 가로지르는 복수 개의 게이트 전극들 및 콘택 영역에서, 반도체 기판에 대해 수직으로 신장되어 게이트 전극들을 관통하는 복수 개의 지지대들을 포함한다. A three-dimensional non-volatile memory device and a method of manufacturing the same are provided. A nonvolatile memory device includes a semiconductor substrate comprising a memory cell region and contact regions, active pillars extending perpendicular to the semiconductor substrate in the memory cell region, a plurality of active pillars extending from the memory region to the contact region, In the gate electrodes and the contact region, a plurality of supports extend perpendicular to the semiconductor substrate and pass through the gate electrodes.

3차원, 지지대, 금속 3D, support, metal

Description

비휘발성 메모리 장치 및 그 제조 방법{Nonvolatile memory device and method for fabricating the same}[0001] Nonvolatile memory device and method for fabricating the same [0001]

본 발명은 비휘발성 메모리 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 게이트 전극들의 저항을 줄일 수 있는 3차원 구조의 비휘발성 메모리 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a nonvolatile memory device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a nonvolatile memory device having a three-dimensional structure capable of reducing the resistance of gate electrodes and a method of manufacturing the same.

일반적으로 비휘발성 메모리 장치란, 전기적으로 데이터의 소거(erase) 및 저장(program)이 가능하고 전원이 차단되어도 데이터의 보존이 가능한 소자이다. 이에 따라 최근 다양한 분야에서 비휘발성 메모리 장치의 사용이 증가하고 있다.In general, a nonvolatile memory device is an element capable of electrically erasing and programming data, and capable of preserving data even when power is shut off. Accordingly, the use of nonvolatile memory devices is increasing in various fields in recent years.

비휘발성 메모리 장치들은 다양한 형태의 메모리 셀 트랜지스터를 구성하고 있으며, 셀 어레이 구조에 따라 크게 낸드형(NAND type)과 노어형(NOR type)으로 구분된다. 낸드형 비휘발성 메모리 장치와 노어형 비휘발성 메모리 장치는, 고집적화와 고속성으로 대별되는 각각의 장단점을 가지고 있다.Nonvolatile memory devices constitute various types of memory cell transistors, and are largely divided into NAND type and NOR type depending on the cell array structure. NAND type nonvolatile memory devices and NOR type nonvolatile memory devices have advantages and disadvantages that are divided into high integration and high performance.

특히, 낸드형 비휘발성 메모리 장치는 다수의 메모리 셀 트랜지스터들을 직렬적으로 연결한 셀 스트링(string) 구조로 인해, 고집적화에 유리하다. 그리고, 낸드형 비휘발성 메모리 장치는 복수개의 메모리 셀 트랜지스터들에 저장된 정보를 동시에 변경하는 동작 방식을 채택하기 때문에, 정보 갱신(update) 속도가 상기 노어형 비휘발성 메모리 장치에 비해 월등히 빠르다. 이러한 높은 집적도 및 빠른 갱신 속도에 의해, 낸드형 비휘발성 메모리 장치는 디지털 카메라 또는 MP3 플레이어 등과 같이 대용량 저장 장치(mass storage)를 필요로 하는 휴대용 전자 제품에 주로 사용된다. 이와 같은 낸드형 비휘발성 메모리 장치들의 장점들을 계속해서 촉진 및 부각시키는 방향으로 연구 개발되고 있으며, 이에 따라 3차원 구조의 낸드형 비휘발성 메모리 장치가 개발되고 있다. In particular, the NAND type nonvolatile memory device is advantageous in high integration because of a cell string structure in which a plurality of memory cell transistors are serially connected. Since the NAND type nonvolatile memory device employs an operation method of simultaneously changing the information stored in the plurality of memory cell transistors, the information update speed is much faster than the NOR type nonvolatile memory device. Due to such high integration and fast update speed, NAND type nonvolatile memory devices are mainly used in portable electronic products requiring mass storage such as digital cameras or MP3 players. The advantages of such NAND type nonvolatile memory devices are continuously being explored and promoted, and a three-dimensional NAND type nonvolatile memory device is being developed.

이와 같은 낸드형 비휘발성 메모리 장치들의 장점들을 계속해서 촉진 및 부각시키는 방향으로 연구 개발되고 있으며, 이에 따라 3차원 구조의 낸드형 비휘발성 메모리 장치가 개발되고 있다.The advantages of such NAND type nonvolatile memory devices are continuously being explored and promoted, and a three-dimensional NAND type nonvolatile memory device is being developed.

본원 발명이 해결하고자 하는 과제는 3차원 구조의 낸드형 비휘발성 메모리 장치에서, 게이트 전극들의 저항을 줄일 수 있는 비휘발성 메모리 장치를 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a nonvolatile memory device capable of reducing the resistance of gate electrodes in a NAND type nonvolatile memory device having a three-dimensional structure.

본원 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 3차원 구조의 낸드형 비휘발성 메모리 장치에서, 게이트 전극들의 저항을 줄일 수 있는 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법을 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a nonvolatile memory device capable of reducing the resistance of gate electrodes in a NAND type nonvolatile memory device having a three-dimensional structure.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치는 메모리 셀 영역 및 콘택 영역들을 포함하는 반도체 기판, 메모리 셀 영역에서, 반도체 기판에 대해 수직으로 신장된 활성 기둥들 및 메모리 셀 영역 상에서 상기 활성 기둥들을 가로지르는 제 1 게이트 전극 및 상기 제 1 게이트 전극과 연결되며 콘택 영역 상에 배치된 제 2 게이트 전극을 포함하는 복수 개의 게이트 전극들로서, 제 2 게이트 전극은 금속 물질로 형성된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a nonvolatile memory device including a semiconductor substrate including a memory cell region and contact regions, a plurality of active pillars extending perpendicularly to the semiconductor substrate, And a plurality of gate electrodes, each gate electrode including a first gate electrode across the active columns on the memory cell region and a second gate electrode connected to the first gate electrode and disposed on the contact region, .

상기 해결하고자 하는 다른 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법은 메모리 셀 영역 및 콘택 영역들을 포함하는 반도체 기판을 준비하고, 반도체 기판 상에, 게이트 도전막 및 절연막이 적어도 2층 이상 번갈아 적층된 스택 구조물을 형성하고, 스택 구조물에서, 콘택 영역 상의 게이트 도전막들을 제거하여, 메모리 영역에 제 1 게이트 전극들을 형성하고, 콘택 영역에, 제 1 게이트 전극들과 연결되며 금속 물질로 형성된 제 2 게이트 전극들을 형성하고, 메모리 영역에 제 1 게이트 전극들을 관통하는 활성 기둥들을 형성하는 것을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a nonvolatile memory device, comprising: preparing a semiconductor substrate including a memory cell region and contact regions; Forming a stack structure in which at least two insulating films are stacked, removing gate conductive films on the contact region in the stack structure to form first gate electrodes in the memory region, Forming second gate electrodes connected to and formed of a metallic material, and forming active columns through the first gate electrodes in the memory region.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명의 3차원 구조의 비휘발성 메모리 장치에 따르면, 콘택 영역에 지지 대들을 형성함으로써, 적층된 게이트 전극들의 가장자리 부분을 지지할 수 있다. 그리고, 3차원 구조의 비휘발성 메모리 장치를 제조하기 위해, 습식 식각 공정을 진행할 때, 습식 식각 공정 중 층간 절연막들이 무너지는 것을 방지할 수 있다. According to the nonvolatile memory device of the three-dimensional structure of the present invention, it is possible to support the edge portions of the stacked gate electrodes by forming the support bars in the contact region. When a wet etching process is performed to fabricate a nonvolatile memory device having a three-dimensional structure, it is possible to prevent the interlayer insulating films from collapsing during the wet etching process.

또한, 3차원으로 적층되는 게이트 전극들의 일부 또는 전체를 금속 물질로 형성함으로써, 게이트 전극의 저항을 줄일 수 있다. 그러므로, 3차원 구조의 비휘발성 메모리 장치의 동작 속도를 향상시킬 수 있다. In addition, the resistance of the gate electrode can be reduced by forming a part or all of the gate electrodes stacked in three dimensions from a metal material. Therefore, the operating speed of the nonvolatile memory device having a three-dimensional structure can be improved.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 본 명세서에서, 어떤 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, the terms 'comprises' and / or 'comprising' mean that the stated element, step, operation and / or element does not imply the presence of one or more other elements, steps, operations and / Or additions. Also, in this specification, when it is mentioned that a film is on another film or substrate, it means that it may be formed directly on another film or substrate, or a third film may be interposed therebetween.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.In addition, the embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional views and / or plan views, which are ideal illustrations of the present invention. In the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for an effective description of the technical content. Thus, the shape of the illustrations may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown, but also include changes in the shapes that are generated according to the manufacturing process. For example, the etched area shown at right angles may be rounded or may have a shape with a certain curvature. Thus, the regions illustrated in the figures have schematic attributes, and the shapes of the regions illustrated in the figures are intended to illustrate specific types of regions of the elements and are not intended to limit the scope of the invention.

이하, 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치는 3차원 구조를 갖는다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. A non-volatile memory device according to embodiments of the present invention has a three-dimensional structure.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치를 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing a nonvolatile memory device according to embodiments of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치는, 다수의 스트링(STR)들을 포함하는 셀 어레이를 포함한다. 셀 어레이는 복수 개의 비트 라인들(BL1~BL3), 워드 라인들(WL1~WL4), 상부 및 하부 선택 라인들(USL1~USL3, LSL) 및 공통 소오스 라인(CSL)을 포함한다. 그리고, 비트 라인들(BL1~BL3)과 공통 소오스 라인(CSL) 사이에 복수 개의 스트링(STR)들을 포함한다. Referring to FIG. 1, a non-volatile memory device according to an embodiment of the present invention includes a cell array including a plurality of strings STR. The cell array includes a plurality of bit lines BL1 to BL3, word lines WL1 to WL4, upper and lower selection lines USL1 to USL3 and LSL, and a common source line CSL. And includes a plurality of strings STR between the bit lines BL1 to BL3 and the common source line CSL.

각각의 스트링(STR)은, 상부 및 하부 선택 트랜지스터들(UST, LST)과, 상부 및 하부 선택 트랜지스터들(UST, LST) 사이에 직렬로 연결된 복수 개의 메모리 셀 트랜지스터(MC)들을 포함한다. 그리고, 상부 선택 트랜지스터들(UST)의 드레인은 비트 라인들(BL1~BL3)과 연결되며, 하부 선택 트랜지스터들(LST)의 소오스는 공통 소오스 라인(CSL)과 연결된다. 공통 소오스 라인(CSL)은 하부 선택 트랜지스터들(LST)의 소오스가 공통으로 연결된 라인이다. Each string STR includes a plurality of memory cell transistors MC connected in series between upper and lower selection transistors UST and LST and upper and lower selection transistors UST and LST. The drains of the upper select transistors UST are connected to the bit lines BL1 to BL3 and the sources of the lower select transistors LST are connected to the common source line CSL. The common source line CSL is a line to which the sources of the lower selection transistors LST are connected in common.

또한, 상부 선택 트랜지스터들(UST)은 상부 선택 라인들(USL1~USL3)과 연결되며, 하부 선택 트랜지스터(LST)들은 각각 하부 선택 라인(LSL)과 연결된다. 또한, 각각의 메모리 셀들(MC)은 워드 라인들(WL1~WL4)에 연결된다. The upper select transistors UST are connected to the upper select lines USL1 to USL3 and the lower select transistors LST are connected to the lower select line LSL. Further, each memory cell MC is connected to the word lines WL1 to WL4.

이와 같은 셀 어레이는 3차원 구조로 배열되어 있어, 스트링(STR)들은 기판의 상부면과 평행한 xy 평면에 대해 수직인 z축 방향으로 메모리 셀들(MC)이 직렬 연결된 구조를 갖는다. 이에 따라, 선택 트랜지스터들(UST, LST) 및 메모리 셀 트랜지스터(MC)들의 채널이 xy 평면에 대해 수직으로 형성될 수 있다.Such cell arrays are arranged in a three-dimensional structure, and the strings STR have a structure in which memory cells MC are connected in series in a z-axis direction perpendicular to the xy plane parallel to the upper surface of the substrate. Accordingly, the channels of the selection transistors UST and LST and the memory cell transistors MC can be formed perpendicular to the xy plane.

3차원 구조를 갖는 비휘발성 메모리 장치는, 각각의 xy 평면마다 m개의 메모리 셀들이 형성될 수 있으며, m개의 메모리 셀들을 갖는 xy 평면이 n개의 층으로 적층될 수 있다. (여기서, m 및 n은 자연수이다.) In a nonvolatile memory device having a three-dimensional structure, m memory cells may be formed in each xy plane, and an xy plane having m memory cells may be stacked in n layers. (Where m and n are natural numbers).

이하, 도 2a 내지 도 2c와, 도 3을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, the nonvolatile memory device according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2A to 2C and FIG.

도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 평면도이다. 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 변형 실시예들이다. 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 단면도로서, 도 2a 내지 도 2c의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 자른 단면이다. 2A is a top view of a nonvolatile memory device according to a first embodiment of the present invention. 2B and 2C are modified embodiments of the nonvolatile memory device according to the first embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view of the nonvolatile memory device according to the first embodiment of the present invention, taken along the line I-I 'in FIGS. 2A to 2C.

도 2a 및 도 3을 참조하면, 반도체 기판(100) 상에, 층간 절연막(110) 및 게이트 전극들이 교대로 적층된다. 보다 구체적으로, 반도체 기판(100)은 메모리 셀 영역(MR)과, 메모리 셀 영역(MR)의 가장자리 부분에 배치된 콘택 영역(CR)을 포함한다. 본 발명의 제 1 실시예에서, 콘택 영역(CR)은 메모리 셀 영역(MR)의 둘레에 위치한다. 그리고, 본 발명의 실시예들에서, 메모리 셀 영역(MR) 및 콘택 영역(CR)들은 게이트 전극들이 형성될 영역이다. Referring to FIGS. 2A and 3, on the semiconductor substrate 100, an interlayer insulating film 110 and gate electrodes are alternately laminated. More specifically, the semiconductor substrate 100 includes a memory cell region MR and a contact region CR disposed at an edge portion of the memory cell region MR. In the first embodiment of the present invention, the contact region CR is located around the memory cell region MR. And, in the embodiments of the present invention, the memory cell region MR and the contact regions CR are regions where gate electrodes are to be formed.

반도체 기판(100) 내에, 공통 소오스 라인(도 1의 CSL)으로 제공되는 불순물 영역(또는 웰; 102)이 형성되며, 불순물 영역(102) 상에 층간 절연막(110) 및 게이트 전극들(LSL, WL, USL)이 교대로 적층된다. 적층된 게이트 전극들(LSL, WL, USL)에서, 최상층 및 최하층의 게이트 전극들(LSL, USL)은 선택 라인들로 이용되며, 나머지 게이트 전극들(WL)은 워드 라인들로 이용된다.An impurity region (or well) 102 provided in a common source line (CSL in FIG. 1) is formed in the semiconductor substrate 100 and an interlayer insulating film 110 and gate electrodes LSL, WL, USL) are alternately stacked. In the stacked gate electrodes LSL, WL and USL, the uppermost and lowermost gate electrodes LSL and USL are used as selection lines and the remaining gate electrodes WL are used as word lines.

최하층에 위치하는 하부 선택 라인(LSL)은 평판(plate) 형태 또는 서로 분리된 라인 형태로 형성될 수 있다. 최상층에 위치하는 상부 선택 라인(USL)은 서로 분리된 라인 형태로 형성될 수 있다. 하부 선택 라인(LSL)과 상부 선택 라인(USL) 사이에 형성된 워드 라인들(WL)은 각각 평판 형태로 형성될 수 있다. 또한, 게이트 전극들(LSL, WL, USL)은 반도체 기판(100)으로부터 상부로 갈수록 게이트 전극들(LSL, WL, USL)의 면적이 감소되며 적층될 수 있다.The lower selection lines LSL located in the lowermost layer may be formed in a plate form or in a line form separated from each other. The upper select lines USL located on the uppermost layer may be formed in the form of lines separated from each other. The word lines WL formed between the lower select line LSL and the upper select line USL may be formed in a plate shape. The area of the gate electrodes LSL, WL, and USL can be reduced and stacked as the area from the semiconductor substrate 100 to the upper portion is reduced.

보다 상세히 설명하면, 게이트 전극들(LSL, WL, USL)은, 메모리 셀 영 역(MR)으로부터 콘택 영역(CR)으로 연장되며, 메모리 셀 영역(MR) 상의 게이트 전극 물질과 콘택 영역(CR)의 게이트 전극 물질은 서로 다른 도전 물질들로 형성될 수 있다. 즉, 메모리 셀 영역(MR)의 게이트 전극들(LSL, WL, USL)은 폴리실리콘(polysilicon)으로 형성되고, 콘택 영역(CR)의 게이트 전극(LSL, WL, USL)들은 폴리실리콘보다 비저항(specific resistance)이 낮은 금속 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 콘택 영역(CR)의 게이트 전극들(LSL, WL, USL)은, 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 또는 탄탈륨(Ta)으로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 게이트 전극들(LSL, WL, USL)이 폴리실리콘으로만 이루어진 경우보다, 게이트 전극들(LSL, WL, USL)의 저항을 줄일 수 있다. 따라서, 게이트 전극들(LSL, WL, USL)의 저항 증가로 인한 신호 지연을 줄일 수 있으므로, 비휘발성 메모리 장치의 동작 속도를 향상시킬 수 있다. 한편, 최상층에 위치하고, 라인 형태를 갖는 게이트 전극들(USL)은, 메모리 셀 영역(MR) 및 콘택 영역들(CR) 모두 금속 물질로 이루어질 수도 있다. In more detail, the gate electrodes LSL, WL and USL extend from the memory cell area MR to the contact area CR, and the gate electrode material on the memory cell area MR and the contact area CR The gate electrode material may be formed of different conductive materials. That is, the gate electrodes LSL, WL and USL of the memory cell region MR are formed of polysilicon and the gate electrodes LSL, WL and USL of the contact region CR have a resistivity specific resistance can be formed. For example, the gate electrodes LSL, WL, and USL of the contact region CR may be made of tungsten (W), aluminum (Al), titanium (Ti), or tantalum (Ta). Accordingly, the resistance of the gate electrodes LSL, WL, and USL can be reduced compared with the case where the gate electrodes LSL, WL, and USL are formed only of polysilicon. Therefore, the signal delay due to the increase of the resistance of the gate electrodes LSL, WL, USL can be reduced, so that the operating speed of the nonvolatile memory device can be improved. On the other hand, the gate electrode USL located in the uppermost layer and having a line shape may be made of a metal material in both the memory cell region MR and the contact regions CR.

메모리 셀 영역(MR)에는 반도체 기판(100)의 평면에 대해 수직으로 형성되며, 반도체 물질로 형성된 활성 기둥(PL; active pillar)들이 형성된다. 활성 기둥(PL)들은 메모리 셀 영역(MR)의 게이트 전극들(LSL, WL, USL)들을 관통할 수 있다. 활성 기둥(PL)들은 서로 이격되어 있으며, 평면 상에서 매트릭스(matrix) 형태로 배열될 수 있다. 그리고, 활성 기둥(PL)들은 게이트 전극들(LSL, WL, USL)을 관통하여 반도체 기판(100) 내의 불순물 영역(102)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 활성 기둥(PL)들은 메모리 셀들의 채널들이 형성되는 영역으로서, 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치의 각 스트링들에 대응된다. 즉, 활성 기둥(PL)들을 통해, 각 스트링의 선택 트랜지스터들 및 메모리 셀 트랜지스터들(도 1의 LST, UST, MC)의 채널이 전기적으로 연결될 수 있다. Active pillars (PL) formed of a semiconductor material are formed in the memory cell region MR perpendicularly to the plane of the semiconductor substrate 100. The active pillars PL may pass through the gate electrodes LSL, WL, USL of the memory cell region MR. The active pillars PL are spaced apart from each other and can be arranged in a matrix form in a plane. The active pillars PL may be electrically connected to the impurity region 102 in the semiconductor substrate 100 through the gate electrodes LSL, WL and USL. These active pillars PL correspond to the respective strings of the non-volatile memory device according to the embodiments of the present invention, in which the channels of the memory cells are formed. That is, through the active pillars PL, the channels of the select transistors and memory cell transistors (LST, UST, MC in Fig. 1) of each string can be electrically connected.

또한, 메모리 셀 영역(MR)에서, 활성 기둥(PL)들을 둘러싸는 전하 저장막(CS)이 형성된다. 즉, 활성 기둥(PL)과 게이트 전극들(LSL, WL, USL) 사이에 전하 저장막(CS)이 개재된다. 그리고, 활성 기둥(PL)들 상에는 비트 라인(BL)들이 전기적으로 연결된다. Further, in the memory cell region MR, a charge storage film CS surrounding active pillars PL is formed. That is, the charge storage film CS is interposed between the active column PL and the gate electrodes LSL, WL, and USL. The bit lines BL are electrically connected to the active pillars PL.

콘택 영역(CR) 상의 게이트 전극들(LSL, WL, USL)은 계단 형태로 적층될 수 있다. 다시 말해, 반도체 기판(100) 상에, 평판 구조의 게이트 전극들(LSL, WL, USL)의 면적이 점차 감소하며 적층되므로, 상부 게이트 전극이 하부 게이트 전극의 끝단 부분을 노출시키며 적층될 수 있다. 즉, 게이트 전극들(LSL, WL, USL)의 끝단 부분은, 상부 및 하부에 있는 게이트 전극들(LSL, WL, USL)의 측벽들과 정렬되지 않는다. 그러므로, 콘택 영역(CR)의 각 게이트 전극들(LSL, WL, USL)은 콘택(CT)들을 통해 글로벌 워드 라인(GWL)들과 전기적으로 연결될 수 있다. The gate electrodes LSL, WL, USL on the contact region CR may be stacked in a stepped manner. In other words, since the area of the gate electrodes LSL, WL and USL of the planar structure is gradually reduced and stacked on the semiconductor substrate 100, the upper gate electrode can be stacked while exposing the end portion of the lower gate electrode . That is, the end portions of the gate electrodes LSL, WL, USL are not aligned with the sidewalls of the gate electrodes LSL, WL, USL at the upper and lower portions. Therefore, each gate electrode LSL, WL, USL of the contact region CR can be electrically connected to the global word lines GWL through the contacts CT.

또한, 콘택 영역(CR)에서, 복수 개의 지지대(SP; supporter)들이 게이트 전극들(LSL, WL, USL) 중 일부를 관통할 수 있다. 지지대(SP)들은 적층된 층간 절연막(110) 및 게이트 전극들(LSL, WL, USL)의 가장자리 부분을 지지하는 역할을 할 수 있다. 구체적으로, 지지대(SP)들은 기둥 형태로 형성되어 게이트 전극들(LSL, WL, USL) 및 층간 절연막(110)들을 관통한다. 지지대(SP)들은 절연 물질로 형성되어, 게이트 전극들(LSL, WL, USL) 사이의 층간 절연막(110)들과 연결될 수 있다. 본 발명의 제 1 실시예에서, 지지대(SP)들은 최상층의 게이트 전극(USL)을 제외한 나머지 게이트 전극들(LSL, WL)을 관통할 수 있다. 또한, 본 발명의 제 1 실시예에서, 복수 개의 지지대(SP)들은 동일한 길이를 가질 수 있다. 동일한 길이를 갖는 지지대(SP)들은, 각각 메모리 셀 영역(MR)의 모서리 부분에 형성될 수 있다. 지지대(SP)들은 모서리 부분뿐만 아니라, 게이트 전극들(LSL, WL, USL)의 가장자리 부분의 소정 영역들에서 서로 이격되어 형성될 수 있다. In addition, in the contact region CR, a plurality of supporters SP may pass through a part of the gate electrodes LSL, WL, USL. The supporting posts SP may serve to support the edge portions of the interlayer insulating film 110 and the gate electrodes LSL, WL, and USL. Specifically, the support posts SP are formed in a column shape to penetrate the gate electrodes LSL, WL, USL and the interlayer insulating film 110. [ The supports SP are formed of an insulating material and can be connected to the interlayer insulating films 110 between the gate electrodes LSL, WL, and USL. In the first embodiment of the present invention, the supporting posts SP can penetrate the gate electrodes LSL and WL except the uppermost gate electrode USL. Further, in the first embodiment of the present invention, the plurality of support posts SP may have the same length. Supports SP having the same length can be formed at corner portions of the memory cell region MR, respectively. The support posts SP may be formed apart from each other at predetermined areas of the edge portions of the gate electrodes LSL, WL, USL as well as the edge portions.

도 2b, 도 2c 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 지지대(SP)들은 원통형 기둥 대신 다양한 형태를 가질 수 있다. Referring to FIGS. 2B, 2C, and 3, the support posts SP according to the first embodiment of the present invention may have various shapes instead of cylindrical columns.

즉, 도2b에 도시된 바와 같이, 지지대(SP')들은 각각 평면적으로 라인 형태를 갖는 기둥일 수 있다. 라인 형태의 지지대(SP')들은 게이트 전극들(LSL, WL, USL)의 콘택 영역(CR)에 위치하며, 메모리 셀 영역(MR)의 둘레에 형성된다. 라인 형태의 지지대(SP')들은 서로 이격되며, 각각의 길이가 동일하거나 서로 다르게 형성될 수 있다. That is, as shown in FIG. 2B, the support posts SP 'may be columns each having a line shape in a plan view. The line-shaped supports SP 'are located in the contact region CR of the gate electrodes LSL, WL and USL and are formed around the memory cell region MR. The support posts SP 'in the form of a line are spaced apart from each other, and may have the same or different lengths.

또한, 도 2c에 도시된 바와 같이, 지지대(SP'')들은, 평면상에서, 서로 다른 방향으로 신장된 라인 패턴들이 연결된 구조를 가질 수 있다. 지지대(SP'')들은 도면에 도시된 바와 같이, 메모리 셀 영역(MR)의 모서리 부분을 감싸는 형태를 가질 수 있다. Further, as shown in Fig. 2C, the support posts SP '' may have a structure in which line patterns elongated in different directions are connected on a plane. The supports SP '' may take the form of wrapping the corner portions of the memory cell region MR, as shown in the figure.

이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치에 대해 설명한다. 제 2 실시예에 대해서는, 본 발명의 제 1 실시예와 중복되는 기술적 특징에 대한 상세한 설명은 생략하고, 제 1 실시예와의 차이점에 대 해 상세히 설명한다. Hereinafter, a nonvolatile memory device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. In the second embodiment, the detailed description of the technical features overlapping with the first embodiment of the present invention will be omitted, and the differences from the first embodiment will be described in detail.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 평면도이다. 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 단면도로서, 도 4의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 자른 단면이다. 4 is a top view of a nonvolatile memory device according to a second embodiment of the present invention. 5 is a cross-sectional view of a nonvolatile memory device according to a second embodiment of the present invention, taken along line II-II 'in FIG.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치에서, 게이트 전극들(LSL, WL, USL)은 메모리 셀 영역(MR)으로부터 콘택 영역(CR)으로 연장된 라인 형태를 갖는다. 즉, 메모리 셀 영역(MR)은 라인 형태의 게이트 전극들(LSL, WL, USL)의 중심부에 해당되며, 콘택 영역(CR)은 라인 형태의 게이트 전극들(LSL, WL, USL)에서 일측 또는 양측 끝단 부분에 대응된다. 본 발명의 제 2 실시예들에서는 콘택 영역(CR)이 메모리 셀 영역(MR)의 양측 가장자리 부분에 해당하는 것으로 설명한다.4 and 5, in the nonvolatile memory device according to the second embodiment of the present invention, the gate electrodes LSL, WL, USL extend from the memory cell region MR to the contact region CR Line shape. That is, the memory cell region MR corresponds to the central portion of the gate electrodes LSL, WL and USL in the form of a line, the contact region CR corresponds to one side or the other side of the gate electrodes LSL, And corresponds to both end portions. In the second embodiment of the present invention, it is described that the contact region CR corresponds to both side edge portions of the memory cell region MR.

메모리 셀 영역(MR) 및 콘택 영역(CR)들 상의 라인 형태의 게이트 전극들(LSL, WL, USL)은 모두 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 제 1 실시예에서와 같이, 게이트 전극들(LSL, WL, USL)은 메모리 셀 영역(MR)과 콘택 영역(CR)들에서 서로 다른 도전 물질로 형성될 수도 있다. 즉, 게이트 전극들(LSL, WL, USL)은 메모리 셀 영역(MR) 및 콘택 영역(CR)들에서 모두 금속 물질로 형성될 수 있다. 또한, 게이트 전극들(LSL, WL, USL)은 메모리 셀 영역(MR)에서, 폴리실리콘으로 형성되고, 콘택 영역(CR)에서 금속 물질로 형성될 수 있다. The gate electrodes LSL, WL and USL in the form of a line on the memory cell region MR and the contact regions CR can all be formed of the same material. As in the first embodiment, the gate electrodes LSL , WL and USL may be formed of different conductive materials in the memory cell region MR and the contact regions CR. That is, the gate electrodes LSL, WL, and USL may be formed of a metal material in both the memory cell region MR and the contact regions CR. In addition, the gate electrodes LSL, WL, USL may be formed of polysilicon in the memory cell region MR and formed of a metal material in the contact region CR.

메모리 셀 영역(MR)에서, 복수 개의 활성 기둥(PL)들은 적층된 게이트 전극들(LSL, WL, USL)을 관통하며, 콘택 영역(CR)에서, 지지대(SP)들이 적층된 게이트 전극들(LSL, WL, USL)을 관통한다. In the memory cell region MR, the plurality of active pillars PL extend through the stacked gate electrodes LSL, WL and USL, and in the contact region CR, the gate electrodes SP LSL, WL, and USL.

활성 기둥(PL)들은 반도체 물질로 이루어지며, 적층된 게이트 전극들(LSL, WL, USL)을 관통하여 반도체 기판(200)과 연결된다. 활성 기둥(PL)들의 둘레에는 전하 저장막(CS)이 형성되며, 활성 기둥(PL)들 상에는 게이트 전극들(LSL, WL, USL)을 가로지르는 비트 라인(BL)들이 전기적으로 연결된다. The active pillars PL are made of a semiconductor material and are connected to the semiconductor substrate 200 through the stacked gate electrodes LSL, WL and USL. A charge storage film CS is formed around the active pillars PL and bit lines BL across the gate electrodes LSL, WL and USL are electrically connected to the active pillars PL.

지지대(SP)들은 절연 물질로 형성된 기둥일 수 있으며, 활성 기둥(PL)들과 이격되어 각 게이트 전극들(LSL, WL, USL)의 양측 끝단 부분(즉, 콘택 영역(CR))에 형성될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 제 2 실시예에서 지지대(SP)들은 메모리 영역(MR)의 가장자리 부분에 위치하는 활성 기둥(PL)들의 일측에 형성될 수 있으며, 적층된 게이트 전극들(LSL, WL, USL)을 모두 관통할 수 있다. 또한, 콘택 영역(CR)의 각 게이트 전극들(LSL, WL, USL)은 콘택(CT)들을 통해 글로벌 워드 라인(GWL)들과 전기적으로 연결될 수 있다. The supporting posts SP may be columns formed of an insulating material and may be spaced apart from the active pillars PL and formed in both end portions of the gate electrodes LSL, WL, USL (i.e., the contact region CR) . Specifically, in the second embodiment of the present invention, the supporting posts SP may be formed on one side of the active pillars PL located at the edge portion of the memory region MR, and the stacked gate electrodes LSL, WL, USL). In addition, each gate electrode LSL, WL, USL of the contact region CR can be electrically connected to the global word lines GWL through the contacts CT.

한편, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 활성 기둥(PL)들은, 도 7에 도시된 바와 같이, 게이트 전극들(LSL, WL, USL)의 일측벽들에 형성될 수 있다. Meanwhile, the active pillars PL of the nonvolatile memory device according to the second embodiment of the present invention may be formed on one sidewalls of the gate electrodes LSL, WL, USL, as shown in Fig. 7 .

도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 평면도이다. 도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 단면도로서, 도 6의 A-A'선과, B-B'선을 따라 자른 단면이다.6 is a plan view of a nonvolatile memory device according to a third embodiment of the present invention. 7 is a cross-sectional view of a non-volatile memory device according to a third embodiment of the present invention, taken along line A-A 'and line B-B' in FIG.

도 6 및 도 7을 참조하면, 라인 형태의 게이트 전극들(WL, 250)이 적층되어 있으며, 게이트 전극들(WL, 250)을 가로지르는 비트 라인들(BL, 270)이 적층된 게 이트 전극들(WL, 250) 상부에 배치될 수 있다. 적층된 게이트 전극들(WL, 250)의 일측벽들을 가로지르며, 반도체 기판(200)에 대해 수직인 활성 기둥(PL', 224)들이 형성될 수 있다. 제 3 실시예에서, 활성 기둥(PL', 224)들은 원통형 대신, 적층된 게이트 전극들(WL, 250)의 일측벽에 패터닝을 통해 형성된 구조물일 수 있다. 즉, 적층된 게이트 전극들(WL, 250)의 일측벽들 상에, 활성 기둥(PL', 224)들이 서로 이격되어 배치될 수 있다. 그리고, 게이트 전극들(WL, 250)의 일측벽에 형성된 활성 기둥(PL', 224)들은, 인접한 게이트 전극들(WL, 250)의 일측벽들을 가로지르는 활성 기둥(PL', 224)들과 서로 마주보도록 형성될 수 있다. 그리고, 게이트 전극들(WL, 250)의 상면 및 하면과, 활성 기둥(PL', 224)과 접하는 일측벽들에 전하 저장막(245)이 개재된다. Referring to FIGS. 6 and 7, gate electrodes WL and 250 in the form of a line are stacked, gate lines BL and 270 across the gate electrodes WL and 250 are stacked, (WL, 250). Active pillars PL ', 224, which are perpendicular to the semiconductor substrate 200, may be formed across one side walls of the stacked gate electrodes WL, 250. In the third embodiment, the active pillars PL ', 224 may be a structure formed through patterning on one side wall of stacked gate electrodes WL, 250 instead of a cylindrical shape. That is, on one sidewalls of the stacked gate electrodes WL and 250, the active pillars PL 'and 224 may be spaced apart from each other. The active pillars PL 'and 224 formed on one side wall of the gate electrodes WL and 250 are connected to the active pillars PL' and 224 crossing one side walls of the adjacent gate electrodes WL and 250, Can be formed to face each other. The charge storage film 245 is interposed between the upper and lower surfaces of the gate electrodes WL and 250 and one sidewalls contacting the active pillars PL 'and 224.

또한, 제 3 실시예에서와 동일하게, 콘택 영역(CR) 상에는 게이트 전극들(WL, 250)을 지지하는 지지대(SP)들이 형성된다. 지지대(SP)들은 절연 물질로 형성된 원형 기둥일 수 있으며, 적층된 게이트 전극들(WL, 250)을 모두 관통할 수 있다. 그리고, 콘택 영역(CR)의 각 게이트 전극들(WL, 250)은 콘택(CT)들을 통해 글로벌 워드 라인(GWL)들과 전기적으로 연결될 수 있다. Further, as in the third embodiment, support posts SP for supporting the gate electrodes WL and 250 are formed on the contact region CR. The support posts SP may be circular columns formed of an insulating material and may penetrate all of the stacked gate electrodes WL and 250. Each of the gate electrodes WL and 250 of the contact region CR may be electrically connected to the global word lines GWL through the contacts CT.

이하, 본 발명의 제 4 내지 제 6 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, the nonvolatile memory device according to the fourth to sixth embodiments of the present invention will be described in detail.

도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 평면도이다. 도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 단면도로서, 도 8의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 자른 단면이다. 본 발명의 제 4 실시예에 대해서는, 본 발명의 제 1 실시예와 중복되는 기술적 특징에 대한 상세한 설명은 생략하고, 제 1 실시예와의 차이점에 대해 상세히 설명한다. 8 is a plan view of a nonvolatile memory device according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 9 is a cross-sectional view of a nonvolatile memory device according to a fourth embodiment of the present invention, taken along the line I-I 'of FIG. In the fourth embodiment of the present invention, detailed description of technical features overlapping with the first embodiment of the present invention will be omitted, and differences from the first embodiment will be described in detail.

도 8 및 도 9를 참조하면, 평판 형태의 게이트 전극들(LSL, WL, USL)이 층간 절연막(110)들을 개재하여 반도체 기판(100) 상에 적층된다. 평판 형태의 게이트 전극들(LSL, WL, USL)은 메모리 셀 영역(MR) 및 메모리 셀 영역(MR) 둘레의 콘택 영역(CR)들에 걸쳐 형성된다. 콘택 영역(CR)에서, 적층된 게이트 전극들(LSL, WL, USL)은 계단 형태를 가질 수 있다. 다시 말해, 상부 게이트 전극이 하부 게이트 전극의 가장자리 부분을 노출시키며 적층된다. 그리고, 게이트 전극들(LSL, WL, USL)이 계단 형태로 적층됨에 따라, 게이트 전극들(LSL, WL, USL) 사이의 층간 절연막들 또한, 계단 형태의 적층 구조를 가질 수 있다. Referring to FIGS. 8 and 9, planar gate electrodes LSL, WL, and USL are stacked on the semiconductor substrate 100 via the interlayer insulating layers 110. FIG. Plate-shaped gate electrodes LSL, WL and USL are formed over the contact regions CR around the memory cell region MR and the memory cell region MR. In the contact region CR, the stacked gate electrodes LSL, WL, USL may have a stepped shape. In other words, the upper gate electrode is stacked while exposing the edge portion of the lower gate electrode. As the gate electrodes LSL, WL and USL are stacked in a stepwise manner, the interlayer insulating films between the gate electrodes LSL, WL and USL may also have a stacked structure in the form of a step.

메모리 셀 영역(MR)의 게이트 전극들(LSL, WL, USL)에는 복수 개의 활성 기둥(PL)들이 관통한다. 콘택 영역(CR)의 게이트 전극들(LSL, WL, USL)에는 서로 길이가 다른 복수 개의 지지대(SP)들이 형성될 수 있다. 지지대(SP)들은 서로 이격된 층간 절연막(110)들 사이에 형성되며, 층간 절연막(110)들 사이의 게이트 전극들(LSL, WL, USL)을 관통한다. A plurality of active pillars (PL) pass through the gate electrodes (LSL, WL, USL) of the memory cell region (MR). A plurality of support posts SP having different lengths may be formed on the gate electrodes LSL, WL, USL of the contact region CR. The supporting posts SP are formed between the interlayer insulating films 110 separated from each other and penetrate the gate electrodes LSL, WL, USL between the interlayer insulating films 110. [

서로 길이가 다른 복수 개의 지지대(SP)들이, 각 층별로 평판형 게이트 전극들(LSL, WL, USL)의 모서리 부분마다 형성될 수 있다. 그리고, 서로 인접한 지지대(SP)들은 메모리 셀 영역(MR)으로부터 점차 멀어지면서 길이가 점차 감소할 수 있다. 지지대(SP)들의 높이가 서로 다르게 형성됨에 따라, 각 지지대(SP)들이 관통하는 게이트 전극들(LSL, WL, USL)의 개수가 달라진다. 그러므로, 지지대(SP)들은 게이트 전극들(LSL, WL, USL)의 전부 또는 일부를 관통할 수 있다. 또한, 인접한 지지대(SP)들 사이에, 상부 및 하부 게이트 전극들의 경계면이 형성될 수 있다. 그리고 콘택 영역(CR)에 서로 길이가 다르게 형성된 지지대(SP)들은, 수직적으로 인접한 게이트 전극들(LSL, WL, USL)의 측벽들 사이에 형성될 수 있다. A plurality of support posts SP having different lengths may be formed for each edge of each of the plate-shaped gate electrodes LSL, WL, USL. Then, the supporting posts SP adjacent to each other may gradually decrease in length from the memory cell region MR gradually. As the height of the support posts SP is different from each other, the number of the gate electrodes LSL, WL, USL through which the support posts SP pass is different. Therefore, the supporting posts SP can penetrate all or a part of the gate electrodes LSL, WL, USL. Also, between the adjacent supports SP, the interface of the upper and lower gate electrodes can be formed. Supports SP formed with different lengths in the contact region CR may be formed between the sidewalls of the vertically adjacent gate electrodes LSL, WL, USL.

도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 평면도이다. 도 11은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 단면도로서, 도 10의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 자른 단면이다. 10 is a plan view of a nonvolatile memory device according to a fifth embodiment of the present invention. 11 is a cross-sectional view of a nonvolatile memory device according to a fifth embodiment of the present invention, taken along line II-II 'in FIG.

도 10 및 도 11을 참조하면, 게이트 전극들(LSL, WL, USL)은 라인 형태로 형성되며, 메모리 셀 영역(MR)의 게이트 전극들(LSL, WL, USL)에는 활성 기둥(PL)들이 관통한다. 그리고, 콘택 영역(CR)의 게이트 전극들(LSL, WL, USL), 길이가 서로 다른 지지대(SP)들이 게이트 전극들(LSL, WL, USL)을 관통한다. 즉, 게이트 전극들(LSL, WL, USL)의 양측 끝단 부분에, 지지대(SP)들이 위치한다. 지지대(SP)들은 활성 기둥(PL)들과 동일 선상에 복수 개가 형성될 수 있으며, 동일 선상의 지지대(SP)들은 서로 이격되어 형성된다. 여기서, 활성 기둥(PL)과 인접한 지지대(SP)들은 적층된 모든 게이트 전극들(LSL, WL, USL)을 관통할 수 있다. 그리고, 지지대(SP)들이 메모리 셀 영역(MR)으로부터 멀어질수록, 지지대(SP)들이 관통하는 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)의 개수가 순차적으로 감소될 수 있다. 10 and 11, the gate electrodes LSL, WL and USL are formed in a line shape and the active pillars PL are formed in the gate electrodes LSL, WL and USL of the memory cell region MR, Through. The gate electrodes LSL, WL and USL of the contact region CR and the supporting posts SP having different lengths pass through the gate electrodes LSL, WL and USL. That is, the support posts SP are located at both ends of the gate electrodes LSL, WL, USL. A plurality of support posts SP may be formed on the same line as the active posts PL, and the support posts SP on the same line are spaced apart from each other. Here, the active pillars PL and the adjacent pillars SP may pass through all the gate electrodes LSL, WL, and USL. The number of the first and second insulating films 210 and 215 through which the supporting posts SP pass may be sequentially reduced as the supporting posts SP are moved away from the memory cell region MR.

도 12는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 평면도이다.12 is a plan view of a nonvolatile memory device according to a sixth embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 활성 기둥(PL')들이 적층된 게이트 전극들(LSL, WL, USL)의 일측벽들을 가로질러 형성될 수 있다. 이 때, 활성 기둥(PL')과 게이트 전극들(LSL, WL, USL) 사이에는 전하 저장막(CS)이 형성된다. 또한, 도 6 실시예에서처럼, 콘택 영역(CR)의 게이트 전극들(LSL, WL, USL), 길이가 서로 다른 지지대(SP)들이 게이트 전극들(LSL, WL, USL)을 관통한다.Referring to FIG. 12, active pillars PL 'may be formed across one side walls of the stacked gate electrodes LSL, WL, USL. At this time, a charge storage film CS is formed between the active pillars PL 'and the gate electrodes LSL, WL and USL. 6, gate electrodes LSL, WL and USL of the contact region CR and support posts SP having different lengths pass through the gate electrodes LSL, WL and USL.

한편, 본 발명의 제 1 내지 제 6 실시예에서, 콘택 영역(CR)의 게이트 전극들(LSL, WL, USL)에 형성된 지지대(SP)들은 절연 물질로 형성된 기둥으로 설명하였으나, 지지대(SP)는 활성 기둥(PL)과 동일한 구조일 수도 있다. 즉, 콘택 영역(CR)의 지지대(SP)들 또한 반도체 물질로 형성될 수 있으며, 지지대(SP)들과 게이트 전극들(LSL, WL, USL) 사이에, 지지대(SP)들을 감싸는 전하 저장막(CS)이 형성될 수 있다. 이러한 경우, 콘택 영역(CR)의 지지대(SP)들은 비트 라인(BL)들과 연결되지 않으므로, 비휘발성 메모리 장치의 동작에 영향을 미치지 않는다. Although the support posts SP formed on the gate electrodes LSL, WL and USL of the contact region CR are described as pillars formed of an insulating material in the first to sixth embodiments of the present invention, May be the same structure as the active pillars PL. That is, the supporting posts SP of the contact region CR may also be formed of a semiconductor material, and between the supporting posts SP and the gate electrodes LSL, WL, USL, (CS) may be formed. In this case, since the supports SP of the contact region CR are not connected to the bit lines BL, they do not affect the operation of the non-volatile memory device.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a non-volatile memory device according to embodiments of the present invention will be described in detail.

도 13a 내지 도 13g를 참조하여, 본 발명의 제 1 및 제 4 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법에 대해 상세히 설명한다. 13A to 13G, a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to the first and fourth embodiments of the present invention will be described in detail.

도 13a 내지 도 13g는 본 발명의 제 1 및 제 4 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법을 순서대로 나타낸 도면들이다. 제 1 및 제 4 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법에서, 평면 구조는 각각 도 2a를 참조하여 설명된다. FIGS. 13A to 13G are views sequentially illustrating a method of manufacturing a non-volatile memory device according to the first and fourth embodiments of the present invention. In the method of manufacturing the nonvolatile memory device according to the first and fourth embodiments, the planar structure is described with reference to Fig. 2A, respectively.

도 13a를 참조하면, 반도체 기판(100) 상에, 층간 절연막(110) 및 도전 막(120)들을 순서대로 반복하여 적층한다. 반도체 기판(100)은 메모리 셀 영역(MR)과, 메모리 셀 영역(MR) 둘레의 콘택 영역(CR)을 포함하며, 본 발명의 실시예들에서, 메모리 셀 영역(MR) 및 콘택 영역(CR)들은 게이트 전극들이 형성될 영역이다. 그리고, 반도체 기판(100)은 불순물 영역(또는 웰; 102)을 포함할 수 있으며, 층간 절연막(110) 및 도전막(120)들은 반도체 기판(100) 전면에 형성된다. 층간 절연막(110)은 실리콘 산화막, 실리콘 산질화막 또는 실리콘 질화막으로 형성될 수 있으며, 도전막(120)은 폴리실리콘막으로 형성될 수 있다. 적층되는 도전막(120)들의 수는 비휘발성 메모리 소자의 용량에 따라 달라질 수 있다. Referring to FIG. 13A, an interlayer insulating film 110 and a conductive film 120 are repeatedly stacked on a semiconductor substrate 100 in order. The semiconductor substrate 100 includes a memory cell region MR and a contact region CR around the memory cell region MR and in the embodiments of the present invention the memory cell region MR and the contact region CR Are regions where gate electrodes are to be formed. The semiconductor substrate 100 may include an impurity region (or a well 102), and an interlayer insulating film 110 and a conductive film 120 may be formed on the entire surface of the semiconductor substrate 100. The interlayer insulating film 110 may be formed of a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, or a silicon nitride film, and the conductive film 120 may be formed of a polysilicon film. The number of conductive films 120 to be stacked may vary depending on the capacity of the nonvolatile memory device.

반도체 기판(100) 전면에 층간 절연막(110) 및 도전막(120)들을 적층한 다음, 메모리 셀들이 형성될 영역 둘레에 지지대(130)를 형성하기 위한 더미 홀들을 형성할 수 있다. 즉, 적층된 층간 절연막(110) 및 도전막(120)들에 대해, 통상의 사진 식각 공정을 진행하여, 콘택 영역(CR)에 더미 홀들을 형성한다. 더미 홀들은 층간 절연막(110) 및 도전막(120)들을 관통하여 반도체 기판(100)을 노출시킬 수 있다. The interlayer insulating layer 110 and the conductive layers 120 may be stacked on the entire surface of the semiconductor substrate 100 and then the dummy holes may be formed around the region where the memory cells are to be formed. That is, the laminated interlayer insulating film 110 and the conductive films 120 are subjected to a normal photolithography process to form dummy holes in the contact region CR. The dummy holes may penetrate the interlayer insulating film 110 and the conductive film 120 to expose the semiconductor substrate 100.

더미 홀은 메모리 셀 영역(MR)의 둘레에 형성될 수 있으며, 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 콘택 영역(CR)의 모서리 부분들에 형성될 수 있다. 여기서, 콘택 영역(CR)의 모서리 부분들에 형성되는 더미 홀들의 평면 구조는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 다양한 형태로 형성될 수 있다. The dummy holes may be formed around the memory cell region MR, and specifically, at the corner portions of the contact region CR, as shown in FIG. Here, the planar structure of the dummy holes formed at the corner portions of the contact region CR may be formed in various shapes as shown in FIGS. 2A to 2C.

또한, 더미 홀들은, 도 8에 도시된 바와 같이, 콘택 영역(CR)의 모서리 부분들마다, 복수 개가 형성될 수 있다. 이 때, 더미 홀들은 메모리 셀 영역(MR)으로 부터 거리가 점점 멀어진다. 그리고, 더미 홀들이 형성되는 위치는 후속 공정에 의해 형성될 상부 및 하부 게이트 전극들의 경계면일 수 있다.Further, as shown in FIG. 8, a plurality of dummy holes may be formed for each corner portion of the contact region CR. At this time, the dummy holes are gradually distanced from the memory cell area MR. The position at which the dummy holes are formed may be the interface between the upper and lower gate electrodes to be formed by a subsequent process.

도 13b를 참조하면, 더미 홀들 내에 절연 물질을 매립하여 지지대(130)들을 형성한다. 이 때, 지지대(130)들은 층간 절연막(110)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 그리고, 지지대(130)들을 형성시 최상층에 위치하는 막 상부까지 절연막(115)이 형성될 수 있다. 이와 같이 형성된 지지대(130)들은 적층된 층간 절연막(110) 및 도전막(120)들을 관통하여 반도체 기판(100)과 접촉된다.Referring to FIG. 13B, an insulating material is buried in the dummy holes to form supports 130. At this time, the supporting members 130 may be formed of the same material as the interlayer insulating film 110. The insulating layer 115 may be formed up to the uppermost layer of the film when the supporting bars 130 are formed. The support rods 130 formed in this manner are in contact with the semiconductor substrate 100 through the interlayer insulating film 110 and the conductive films 120.

이후, 메모리 셀 영역(MR) 및 콘택 영역(CR)에 걸쳐, 평판 형태의 층간 절연막(110) 및 도전막(120)을 형성한다. 즉, 적층된 층간 절연막(110) 및 도전막(120)들을 패터닝하여, 메모리 셀 영역(MR) 및 콘택 영역(CR)에 걸쳐, 사각 형태의 게이트 전극들을 형성할 수 있다. 다시 말해, 적층된 층간 절연막(110) 및 도전막(120)들을 패터닝함에 따라, 반도체 기판(100)의 메모리 셀 영역(MR) 및 콘택 영역(CR)들에 사각 형태의 스택 구조물이 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 스택 구조물은 층간 절연막(110) 및 도전막(120)들이 번갈아 적층된 구조물을 의미한다. 사각 형태의 스택 구조물을 형성함에 따라, 적층된 층간 절연막(110) 및 도전막(120)들의 측벽들이 노출될 수 있다. 한편, 사각 형태의 스택 구조물을 형성하는 것은, 지지대(130)들을 형성하기 전에 진행될 수도 있다. Thereafter, a planar interlayer insulating film 110 and a conductive film 120 are formed over the memory cell region MR and the contact region CR. That is, the stacked interlayer insulating film 110 and the conductive films 120 may be patterned to form square-shaped gate electrodes over the memory cell region MR and the contact region CR. In other words, by patterning the stacked interlayer insulating film 110 and the conductive films 120, a rectangular stack structure can be formed in the memory cell region MR and the contact regions CR of the semiconductor substrate 100 have. In the embodiments of the present invention, the stack structure means a structure in which the interlayer insulating film 110 and the conductive films 120 are alternately stacked. As the stacked structure of the rectangular shape is formed, the sidewalls of the stacked interlayer insulating film 110 and the conductive films 120 can be exposed. On the other hand, forming the rectangular stacked structure may proceed before forming the supports 130.

도 13c를 참조하면, 사각 형태의 스택 구조물의 측벽으로, 도전막(120)들에 대한 식각 선택비가 높은 식각 용액을 공급하여, 도전막(120)들의 일부를 제거한다. 식각 용액을 이용함에 따라, 스택 구조물의 가장자리에서부터 중심으로 점차 식각 용액이 침투하면서 도전막(120)들을 선택적으로 식각할 수 있다. 이 때, 지지대(130)들이 콘택 영역(CR)에 서로 이격되어 있으므로, 지지대(130)들 안쪽 부분까지 도전막(120)들이 제거될 수 있다. 즉, 습식 식각 공정을 통해, 메모리 셀 영역(MR) 상에만 도전막(120)들이 잔류하며, 콘택 영역(CR)에는 층간 절연막(110)들과, 층간 절연막(110)들을 관통하는 지지대(130)들이 잔류한다. 여기서, 식각 용액의 공급 시간, 식각 용액의 농도, 식각 용액들의 공급 비율 등과 같은, 습식 식각 공정의 조건들을 제어하여, 콘택 영역(CR)의 도전막(120)들을 제거할 수 있다. 이와 같이, 습식 식각 공정 후, 잔류하는 도전막(122)들이 게이트 전극들의 메모리 셀 영역(MR)을 정의할 수 있다. Referring to FIG. 13C, a portion of the conductive films 120 is removed by supplying an etching solution having a high etching selectivity to the conductive films 120 to the side walls of the rectangular stack structure. By using the etching solution, the conductive film 120 can be selectively etched while gradually penetrating the etching solution from the edge of the stack structure to the center. At this time, since the support rods 130 are spaced apart from each other in the contact region CR, the conductive films 120 can be removed to the inner portion of the support rods 130. That is, the conductive films 120 remain only on the memory cell region MR through the wet etching process, and the contact region CR includes the interlayer insulating films 110 and the supports 130 ). Here, the conditions of the wet etching process, such as the supply time of the etching solution, the concentration of the etching solution, the supply ratio of the etching solutions, etc., can be controlled to remove the conductive films 120 of the contact region CR. As such, after the wet etching process, the remaining conductive films 122 can define the memory cell region MR of the gate electrodes.

한편, 습식 식각 공정을 통해, 콘택 영역(CR)의 도전막(120)들을 제거하는 동안, 층간 절연막(110)들 사이에 형성되는 빈 공간에 의해 층간 절연막(110)에 모세관력(capillary force)이 발생할 수 있다. 이에 따라, 상하부의 층간 절연막(110)들이 서로 접착하려는 경향이 발생할 수 있다. 그러므로, 층간 절연막(110)들 사이로 식각 용액이 계속적으로 공급됨에 따라, 층간 절연막(110)들이 무너지는 현상이 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들에서, 콘택 영역(CR) 지지대(130)들이 층간 절연막(110)들과 수직으로 형성되어 있어, 콘택 영역(CR)의 층간 절연막(110)들이 무너지거나, 서로 접착되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 콘택 영역(CR)의 도전막(120)들의 일부를 제거할 때, 지지대(130)들은 적층된 층간 절연막(110)들 간의 이격 거리를 유지시키는 역할을 할 수 있다.A capillary force is applied to the interlayer insulating film 110 by the voids formed between the interlayer insulating films 110 while the conductive films 120 of the contact region CR are removed through the wet etching process. Can occur. Accordingly, the upper and lower interlayer insulating films 110 may tend to adhere to each other. Therefore, as the etching solution is continuously supplied between the interlayer insulating films 110, the interlayer insulating films 110 may collapse. However, in the embodiments of the present invention, since the contact region (CR) supports 130 are formed perpendicular to the interlayer insulating films 110, the interlayer insulating films 110 of the contact region CR are broken, Can be prevented. That is, when removing a part of the conductive films 120 of the contact region CR, the supports 130 may serve to maintain a distance between the interlayer insulating films 110 stacked.

다시 말해, 콘택 영역(CR)의 도전막(120)들을 제거하는 동안, 콘택 영 역(CR)에 반도체 기판(100)에 대해 수평하고, 서로 이격된 층간 절연막(110)들과, 반도체 기판(100)에 대해 수직으로 형성된 지지대(130)들이 잔류한다. 즉, 콘택 영역(CR)에는 층간 절연막(110)들 사이에 빈 공간이 형성되며, 지지대(130)들이 서로 이격된 층간 절연막(110)들을 지지한다. In other words, during the removal of the conductive films 120 of the contact region CR, interlayer insulating films 110, which are horizontal and spaced apart from the semiconductor substrate 100 in the contact region CR, The support rods 130 formed vertically with respect to the support rods 100 remain. That is, in the contact region CR, an empty space is formed between the interlayer insulating films 110, and the supporting bars 130 support the interlayer insulating films 110 separated from each other.

도 13d를 참조하면, 콘택 영역(CR)의 도전막(120)들이 제거된 스택 구조물 전면 상에, 금속막(140)을 증착한다. 즉, 콘택 영역(CR)의 층간 절연막(110)들 사이에 금속막(140)이 충진될 수 있으며, 스택 구조물 둘레의 반도체 기판(100) 및 스택 구조물의 상면에도 증착될 수 있다.. 콘택 영역(CR)의 층간 절연막(110)들 사이에 채워진 금속막(140)은, 메모리 셀 영역(MR)의 도전막(120)과 접촉될 수 있다. 이 때, 금속막(140)은, 예를 들어, W, Al, Cu, Pt, Ru, Ir 과 같은 금속 물질, TiN, TaN, WN과 같은 전도성 금속 질화물 또는 RuO2, IrO2 과 같은 전도성 금속 산화물로 이루어지는 단일층 또는 이들의 조합으로 이루어진 복합층으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 13D, a metal film 140 is deposited on the entire surface of the stack structure where the conductive films 120 of the contact region CR are removed. That is, the metal film 140 may be filled between the interlayer insulating films 110 of the contact region CR, and may be deposited on the semiconductor substrate 100 and the top surface of the stack structure around the stack structure. The metal film 140 filled between the interlayer insulating films 110 of the capacitor CR may be in contact with the conductive film 120 of the memory cell region MR. At this time, the metal film 140 is, for example, a conductive metal such as W, Al, Cu, Pt, Ru, metal material such as Ir, TiN, TaN, conducting metal nitrides, or RuO 2, IrO 2, such as WN A single layer made of oxide, or a composite layer made of a combination of these.

도 13e를 참조하면, 스택 구조물을 덮는 금속막(140)을 패터닝하여, 콘택 영역(CR)에 계단 형태의 금속막 패턴(142)들을 형성한다. 이 때, 스택 구조물의 상면까지 금속막(140)이 형성된 경우, 최상층의 금속막(140)은 절연막(150)에 의해 덮일 수 있다. 이에 따라, 금속막 패턴(142)들은 반도체 기판(100)에서부터 상부로 갈수록 면적이 감소될 수 있다. 즉, 금속막(140)을 계단 형태로 패터닝 함에 따라, 평판 형태를 가지며, 상부로 갈수록 면적이 감소된 게이트 전극(122, 142)들이 형 성될 수 있다. 그리고, 게이트 전극(122, 142)들은, 도전막(122)으로 이루어진 메모리 셀 영역(MR)과, 금속막(142)으로 이루어진 콘택 영역(CR)을 가질 수 있다. 13E, a metal film 140 covering the stack structure is patterned to form metal film patterns 142 in the form of a step in the contact region CR. At this time, when the metal film 140 is formed to the top surface of the stack structure, the metal film 140 of the uppermost layer may be covered with the insulating film 150. Accordingly, the metal film patterns 142 can be reduced in area from the semiconductor substrate 100 toward the upper portion. That is, as the metal film 140 is patterned in the form of a step, gate electrodes 122 and 142 having a flat plate shape and having an area reduced toward the top can be formed. The gate electrodes 122 and 142 may have a memory cell region MR made of a conductive film 122 and a contact region CR made of a metal film 142. [

한편, 콘택 영역(CR)에 금속막 패턴(142)들을 형성할 때, 최상층의 절연막(115) 상에 증착된 금속막(140)은 서로 분리된 라인 패턴(144)들로 패터닝될 수 있다. 즉, 최상층의 절연막(115) 상에, 라인 형태의 게이트 전극(144)들이 형성될 수 있다. 메모리 셀 영역(MR) 및 콘택 영역(CR)들에서, 최상층의 게이트 전극(144)들은 금속 물질로 이루어진다. 스택 구조물 상에 형성된 라인 형태의 게이트 전극(144)들은 본 발명의 실시예들에서 상부 선택 라인들(도 1의 USL1~USL3)로 이용된다. 그리고, 최상층의 게이트 전극(144)들은 지지대(130)들을 형성한 후에 형성되므로, 지지대(130)들이 최상층의 게이트 전극(144)을 관통하지 않는다. On the other hand, when the metal film patterns 142 are formed in the contact region CR, the metal film 140 deposited on the insulating film 115 on the uppermost layer can be patterned into line patterns 144 separated from each other. That is, on the insulating film 115 on the uppermost layer, gate electrodes 144 in the form of a line may be formed. In the memory cell region MR and the contact regions CR, the uppermost gate electrodes 144 are made of a metal material. The gate electrodes 144 in the form of a line formed on the stack structure are used as the upper select lines (USL1 to USL3 in Fig. 1) in the embodiments of the present invention. Since the uppermost gate electrodes 144 are formed after forming the supports 130, the supports 130 do not penetrate the gate electrode 144 of the uppermost layer.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 콘택 영역(CR)에 복수 개의 지지대(SP)들이 형성되어 있는 경우, 계단 형태의 금속막 패턴(142)들을 형성시, 서로 인접한 지지대(130)들도 함께 계단 형태로 식각될 수 있다. 8, when a plurality of support posts SP are formed in the contact region CR, when the metal film patterns 142 in the form of a step are formed, the supports 130 adjacent to each other are also formed It can be etched in a stepped shape.

도 13f를 참조하면, 반도체 기판(100) 상에, 게이트 전극들을 형성한 후에는, 적층된 게이트 전극들을 완전히 덮는 절연막(160)이 형성될 수 있다. 메모리 셀 영역(MR)에서, 적층된 게이트 전극들을 관통하는 활성 기둥(174)들과, 활성 기둥(174)을 감싸는 전하 저장막(172)을 형성한다. 상세히 설명하면, 메모리 셀 영역(MR)에 적층된 층간 절연막(110) 및 도전막(122)들을 관통하는 복수 개의 채널 홀들을 형성한다. 구체적으로, 최상층의 절연막(150) 상에 마스크 패턴(미도시)을 형성하고, 상기 마스크 패턴을 이용하여 적층된 층간 절연막(110) 및 도전막(122) 들을 선택적으로 이방성 식각하여 채널 홀들을 형성할 수 있다. 이와 같이 형성된 채널 홀들은 반도체 기판(100)의 불순물 영역(102)을 노출시킬 수 있다. 그리고 복수 개의 채널 홀들은 평면상 매트릭스 형태로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 13F, after the gate electrodes are formed on the semiconductor substrate 100, an insulating film 160 that completely covers the stacked gate electrodes may be formed. In the memory cell region MR, active pillars 174 passing through the stacked gate electrodes and a charge storage layer 172 surrounding the active pillars 174 are formed. In detail, a plurality of channel holes are formed through the interlayer insulating film 110 and the conductive film 122 stacked in the memory cell region MR. Specifically, a mask pattern (not shown) is formed on the uppermost insulating layer 150, and the interlayer insulating layer 110 and the conductive layers 122 are selectively anisotropically etched using the mask pattern to form channel holes can do. The channel holes thus formed can expose the impurity region 102 of the semiconductor substrate 100. The plurality of channel holes may be formed in a planar matrix.

이후, 채널 홀들의 표면을 따라 컨포말하게 전하 저장막(172)을 증착한다. 즉, 채널 홀에 의해 노출된 층간 절연막(110) 및 도전막(122)들의 측벽 상에, 전하 저장막(172)이 형성될 수 있다. 일 실시예로, 전하 저장막(172)은 전하 터널링막, 전하 트랩막 및 전하 블록킹막들을 순서대로 증착하여 형성할 수 있다. 즉, 채널 홀의 표면에 산화막, 질화막 및 산화막을 순서대로 형성할 수 있다 Thereafter, the charge storage film 172 is conformally deposited along the surface of the channel holes. That is, the charge storage film 172 may be formed on the sidewalls of the interlayer insulating film 110 and the conductive film 122 exposed by the channel hole. In one embodiment, the charge storage layer 172 may be formed by depositing a charge tunneling layer, a charge trap layer, and a charge blocking layer sequentially. That is, an oxide film, a nitride film, and an oxide film can be sequentially formed on the surface of the channel hole

전하 저장막(172)이 형성된 채널 홀들 내에, 반도체 물질을 충진시켜 활성 기둥(174)들을 형성한다. 여기서, 채널 홀들 내에 반도체 물질을 충진시키는 것은, 반도체 기판(100)을 씨드층으로 하여 에피택시얼 공정을 수행하거나, 반도체 물질을 증착하여 형성할 수도 있다. 반도체 물질은 다결정 또는 단결정 반도체일 수 있다. 이 후, 채널 홀들 내에 채워진 반도체 물질을 평탄화시켜, 최상층의 절연막(150)의 상면을 노출시킬 수 있다. In the channel holes in which the charge storage film 172 is formed, the active materials 174 are formed by filling the semiconductor material. Here, the filling of the semiconductor material in the channel holes may be performed by performing an epitaxial process using the semiconductor substrate 100 as a seed layer, or by depositing a semiconductor material. The semiconductor material may be a polycrystalline or single crystal semiconductor. Thereafter, the semiconductor material filled in the channel holes may be planarized to expose the upper surface of the uppermost insulating film 150.

도 13g를 참조하면, 콘택 영역(CR) 게이트 전극(142)들에, 게이트 전극들(142)과 일대일로 연결되는 콘택들(도 2a의 CT)이 형성될 수 있다. 이 때, 콘택 영역(CR)의 게이트 전극(142)들이 계단 형태로 형성되어 있으므로, 콘택들(도 2a의 CT) 또한 각각의 길이가 달라질 수 있다. Referring to FIG. 13G, contact (CR in FIG. 2A) may be formed in the contact region (CR) gate electrodes 142, which are connected one-to-one with the gate electrodes 142. At this time, since the gate electrodes 142 of the contact region CR are formed in a stepped shape, the lengths of the contacts (CT of FIG. 2A) may also be different.

콘택들(도 2a의 CT)을 형성한 후, 활성 기둥(174)과 연결되는 비트 라인(180)들을 형성한다. 비트 라인(180)들은 최상층에 형성된 게이트 전극(144)들을 가로질러 형성된다. 그리고, 비트 라인(180)들을 형성시, 콘택들(도 2a의 CT) 상에 각층의 게이트 전극(42)들과 연결되는 글로벌 워드 라인(도 2의 GWL)들이 형성될 수 있다. After forming the contacts (CT of FIG. 2A), bit lines 180 are formed which are connected to active pillars 174. The bit lines 180 are formed across the gate electrodes 144 formed on the top layer. And, when forming the bit lines 180, a global word line (GWL of FIG. 2) may be formed which is connected to the gate electrodes 42 of each layer on the contacts (CT of FIG. 2A).

도 14a 내지 도 14f를 참조하여, 본 발명의 제 2 및 제 5 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법에 대해 상세히 설명한다.14A to 14F, a method of manufacturing the nonvolatile memory device according to the second and fifth embodiments of the present invention will be described in detail.

도 14a 내지 도 14f는 본 발명의 제 2 및 제 5 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법을 순서대로 나타낸 도면들이며, 도 10의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 자른 단면들이다. FIGS. 14A to 14F are cross-sectional views taken along line II-II 'of FIG. 10, illustrating a method of fabricating a non-volatile memory device according to the second and fifth embodiments of the present invention.

도 14a를 참조하면, 메모리 셀 영역(MR) 및 콘택 영역(CR)들을 포함하는 반도체 기판(200) 상에, 서로 다른 식각 선택비를 갖는 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)을 번갈아 적층한다. 구체적으로, 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)은 습식 식각율이 서로 다른 물질들로 형성된다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 층간 절연막들(210, 215)은 실리콘 산화막과 실리콘 질화막으로 각각 형성될 수 있다. 14A, first and second insulating films 210 and 215 having different etch selectivities are alternately formed on a semiconductor substrate 200 including a memory cell region MR and contact regions CR Laminated. Specifically, the first and second insulating films 210 and 215 are formed of materials having different wet etching rates. For example, the first and second interlayer insulating films 210 and 215 may be formed of a silicon oxide film and a silicon nitride film, respectively.

이후, 메모리 셀 영역(MR)에 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)을 관통하는 활성 기둥(224)들과, 활성 기둥(224)을 감싸는 전하 저장막(222)을 형성한다.Thereafter, active pillars 224 passing through the first and second insulating films 210 and 215 and a charge storage film 222 surrounding the active pillars 224 are formed in the memory cell region MR.

상세히 설명하면, 메모리 셀 영역(MR)에, 적층된 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)을 관통하는 복수 개의 채널 홀들을 형성한다. 채널 홀들은 통상의 사진 및 식각 공정을 수행하여 형성될 수 있다. 채널 홀들은 반도체 기판(200)의 불순물 영역(202)을 노출시킬 수 있으며, 평면상 메모리 셀 영역(MR) 내에서, 매트릭스 형태로 형성될 수 있다. 이후, 전하 저장막(222)을 채널 홀들의 표면을 따라 컨 포말하게 형성하고, 증착된 전하 저장막을 이방성 식각하여, 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215) 측벽 상에만 전하 저장막(222)을 잔류시키고, 반도체 기판(200)의 표면을 노출시킨다. 예를 들어, 전하 저장막(222)은 전하 터널링막, 전하 트랩막 및 전하 블록킹막들을 순서대로 증착하여 형성할 수 있다. 이어서, 채널 홀들 내에, 반도체 물질을 매립하여 활성 기둥(224)들을 형성한다. 이 때, 반도체 물질은 다결정 또는 단결정 반도체일 수 있으며, 반도체 기판(200)을 씨드층으로 하여 에피택시얼 공정을 수행하거나, 반도체 물질을 증착하여 형성할 수도 있다. 이 후, 채널 홀들 내에 채워진 반도체 물질을 평탄화시켜, 최상층의 제 1 절연막(210) 상면을 노출시킬 수 있다. In detail, a plurality of channel holes are formed in the memory cell region MR through the first and second insulating films 210 and 215. The channel holes may be formed by performing a normal photolithography and etching process. The channel holes may expose the impurity region 202 of the semiconductor substrate 200 and may be formed in a matrix form in the planar memory cell region MR. Thereafter, the charge storage film 222 is formed conformally along the surface of the channel holes, and the deposited charge storage film is anisotropically etched to form a charge storage film 222 (only on the sidewalls of the first and second insulating films 210 and 215) ), And exposes the surface of the semiconductor substrate 200. For example, the charge storage film 222 may be formed by depositing a charge tunneling film, a charge trap film, and a charge blocking film in order. Subsequently, semiconductor material is buried in the channel holes to form the active pillars 224. In this case, the semiconductor material may be a polycrystalline or single crystal semiconductor, or may be formed by epitaxial processing using the semiconductor substrate 200 as a seed layer, or by depositing a semiconductor material. Thereafter, the semiconductor material filled in the channel holes may be planarized to expose the upper surface of the uppermost first insulating film 210.

도 14b를 참조하면, 콘택 영역(CR)에 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)을 관통하는 지지대(230)들을 형성한다. 보다 상세히 설명하면, 메모리 셀 영역(MR)의 둘레에 지지대(230)들을 형성하기 위한 복수 개의 더미 홀들을 형성한다. 더미 홀들은 반도체 기판(200)의 표면을 노출시킬 수 있다. 이후, 더미 홀들 내에 절연 물질을 매립하고, 상부를 평탄화하여 기둥 모양의 지지대(230)들을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 14B, support bars 230 penetrating the first and second insulating films 210 and 215 are formed in the contact region CR. More specifically, a plurality of dummy holes are formed for forming the supports 230 around the memory cell region MR. The dummy holes may expose the surface of the semiconductor substrate 200. Then, insulating material may be buried in the dummy holes, and the upper portion may be planarized to form columnar supports 230.

구체적으로, 지지대들(230)은 메모리 셀 영역(MR)의 활성 기둥(224)들과 동일 선상에 형성될 수 있으며, 지지대(230)들은 메모리 셀 영역(MR)을 사이에 두고 서로 대칭으로 형성될 수 있다. 즉, 지지대(230)들은 도 5에 도시된 바와 같이, 메모리 셀 영역(MR)의 양측 부분에 각각 하나씩 형성되거나, 도 10에 도시된 바와 같이, 메모리 셀 영역(MR)의 양측 부분에 각각 복수 개가 형성될 수 있다. 메모리 셀 영역(MR)의 양측 부분에 형성된 복수 개의 지지대(230)들은 서로 일정 간격 이격되 어 형성될 수 있다. Specifically, the supports 230 may be formed in line with the active pillars 224 of the memory cell region MR, and the pillars 230 may be formed symmetrically with respect to each other with the memory cell region MR therebetween . 5, the support bars 230 may be formed on both sides of the memory cell region MR, respectively, or may be formed on both sides of the memory cell region MR, as shown in FIG. 10, A dog can be formed. The plurality of support bars 230 formed on both sides of the memory cell region MR may be spaced apart from each other by a predetermined distance.

도 14c를 참조하면, 지지대(230)들이 형성된 콘택 영역(CR)의 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)을 계단 형태로 패터닝한다. Referring to FIG. 14C, the first and second insulating films 210 and 215 of the contact region CR in which the support bars 230 are formed are patterned in the form of a step.

콘택 영역(CR)에서, 적층된 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)의 높이가 가장자리로 갈수록 점차 감소된다. 여기서, 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)을 계단 형태로 패터닝 함에 따라, 콘택 영역(CR)의 지지대(230)들 또한 함께 식각될 수 있다. 즉, 메모리 셀 영역(MR)과 인접한 지지대는 적층된 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)을 모두 관통하고 있으며, 나머지 지지대들이 순차적으로 식각될 수 있다. 그러므로, 메모리 셀 영역(MR)의 양측 부분에 복수 개의 지지대(230)들이 형성된 경우, 복수 개의 지지대들(230)의 길이는 콘택 영역(CR)의 가장자리로 갈수록 감소한다. In the contact region CR, the height of the stacked first and second insulating films 210 and 215 decreases gradually toward the edge. Here, by patterning the first and second insulating films 210 and 215 in a stepwise manner, the supports 230 of the contact region CR can also be etched together. That is, the support adjacent to the memory cell region MR penetrates both the first and second insulating films 210 and 215, and the remaining supports may be sequentially etched. Therefore, when the plurality of support bars 230 are formed on both sides of the memory cell region MR, the length of the plurality of support bars 230 decreases toward the edge of the contact region CR.

한편, 메모리 셀 영역(MR) 양측에 지지대(230)들이 하나씩 형성되는 경우, 적층된 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)을 계단 형태로 패터닝할 때, 지지대(230)들을 식각되지 않는다. 즉, 지지대(230)들이 적층된 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)을 모두 관통할 수 있다. On the other hand, when the support bars 230 are formed on both sides of the memory cell region MR, the support bars 230 are not etched when patterning the stacked first and second insulation films 210 and 215 in a stepwise manner . That is, the support bars 230 may penetrate both the first and second insulating films 210 and 215 stacked.

콘택 영역(CR)의 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)을 계단 형태로 패터닝한 후, 계단 형태의 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215) 상에 절연막(240)을 형성할 수 있다. After the first and second insulating films 210 and 215 of the contact region CR are patterned in a stepwise manner, an insulating film 240 is formed on the stepped first and second insulating films 210 and 215 .

이어서, 메모리 셀 영역(MR) 및 콘택 영역(CR)들에 걸쳐 평판 형태로 적층된 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)을 패터닝하여, 라인 형태의 스택 구조물들을 형성한다. 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)을 라인 형태로 패터닝하는 것은, 활성 기둥(224)들 또는 지지대(230)들을 형성하기 이전에 진행될 수도 있다. 이 때, 라인 형태의 스택 구조물은, 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)의 측벽을 노출시킬 수 있으며, 일렬로 배열된 활성 기둥(224)들 및 지지대(230)들을 포함한다. Next, the first and second insulating films 210 and 215 stacked in the form of a plate across the memory cell region MR and the contact regions CR are patterned to form stacked structures in the form of a line. Patterning of the first and second insulating films 210 and 215 in a line shape may be performed before forming the active pillars 224 or the supporting pillars 230. At this time, the line-shaped stack structure can expose the sidewalls of the first and second insulating films 210 and 215, and includes active columns 224 and supports 230 arranged in a line.

도 14d를 참조하면, 제 1 절연막(210)들 사이에 형성된 제 2 절연막(215)들을 제거한다. 구체적으로, 라인 형태의 스택 구조물들이 형성된 반도체 기판(200) 전면으로 제 2 절연막(215)에 대한 식각 선택비가 높은 식각 용액을 공급하여, 제 2 절연막(215)들을 제거할 수 있다. 이에 따라, 제 1 절연막(210)들 사이에 빈 공간이 형성되며, 서로 이격된 제 1 절연막(210)들은 메모리 셀 영역(MR)의 활성 기둥(224)들과, 콘택 영역(CR)의 지지대(230)들에 의해 지지될 수 있다. Referring to FIG. 14D, the second insulating films 215 formed between the first insulating films 210 are removed. Specifically, the second insulating layer 215 may be removed by supplying an etching solution having a high etching selectivity to the second insulating layer 215 to the front surface of the semiconductor substrate 200 on which the stacked structures in a line form are formed. The first insulating layer 210 is spaced apart from the first insulating layer 210. The first insulating layer 210 is spaced apart from the active pillars 224 of the memory cell region MR, (Not shown).

도 14e를 참조하면, 제 1 절연막(210)들 사이에 도전 물질을 충진시켜, 라인 형태의 게이트 전극(250)들을 형성할 수 있다. 구체적으로, 제 1 절연막(210)들 사이에 도전 물질을 증착하면, 제 1 절연막(210)들 사이에, 활성 기둥(224)들 및 지지대(230)들을 감싸는 도전막(250)이 형성될 수 있다. 이후, 인접한 라인 형태의 스택 구조물들 사이에 채워진 도전막(250)을 제거함으로써, 라인 형태의 게이트 전극(250)들을 형성할 수 있다. 여기서, 도전 물질로는 폴리실리콘 또는 금속 물질이 사용될 수 있다. Referring to FIG. 14E, a conductive material may be filled between the first insulating layers 210 to form the gate electrodes 250 in the form of a line. More specifically, when a conductive material is deposited between the first insulating layers 210, a conductive layer 250 may be formed between the first insulating layers 210 to surround the active columns 224 and the supports 230. have. Thereafter, the conductive film 250 filled in between the adjacent line-shaped stack structures may be removed to form the gate electrodes 250 in the form of a line. Here, the conductive material may be polysilicon or a metal material.

도 14f를 참조하면, 게이트 전극(250)들의 콘택 영역(CR)에, 각 층의 게이트 전극(250)들 별로 연결되는 콘택 플러그(260)들을 형성한다. 콘택 플러그(260)들은, 콘택 영역(CR)의 게이트 전극(250)들이 계단 형태로 형성되어 있으므로, 각 각의 길이가 달라질 수 있다. Referring to FIG. 14F, contact plugs 260 connected to the gate electrodes 250 of the respective layers are formed in the contact regions CR of the gate electrodes 250. In the contact plugs 260, since the gate electrodes 250 of the contact region CR are formed in a stepped shape, the lengths of the respective angles can be changed.

콘택 플러그(260)들을 형성한 후에는, 활성 기둥(224)들과 전기적으로 연결되며, 게이트 전극(250)들을 가로지르는 비트 라인(270)들을 형성한다. 또한, 콘택 플러그(260)들 상에는 글로벌 워드 라인들(275)을 형성할 수 있다. After forming the contact plugs 260, they are electrically connected to the active pillars 224 and form bit lines 270 across the gate electrodes 250. Global word lines 275 may also be formed on the contact plugs 260.

한편, 본 발명의 제 2 및 제 5 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치는, 도 15a 내지 도 15e에 도시된 제조 방법에 의해서 제조될 수도 있다. Meanwhile, the nonvolatile memory device according to the second and fifth embodiments of the present invention may be manufactured by the manufacturing method shown in Figs. 15A to 15E.

도 15a 내지 도 15e는 본 발명의 제 2 및 제 5 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치의 다른 제조 방법을 순서대로 나타낸 도면들이며, 도 10의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 자른 단면들이다. FIGS. 15A to 15E are views sequentially illustrating another method of manufacturing the nonvolatile memory device according to the second and fifth embodiments of the present invention, and are cross-sectional views taken along the line II-II 'in FIG.

도 15a를 참조하면, 반도체 기판(200) 상에 식각 선택비가 서로 다른 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)을 반복하여 적층하고, 메모리 셀 영역(MR) 및 콘택 영역(CR)에 걸쳐 평판 형태의 스택 구조물을 형성한다. 즉, 적층된 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)의 측벽들이 정렬된 구조를 갖는다. 15A, first and second insulating films 210 and 215 having different etch selectivities are repeatedly stacked on a semiconductor substrate 200, and the first and second insulating films 210 and 215 are stacked over the memory cell region MR and the contact region CR Thereby forming a stacked structure in the form of a flat plate. That is, the sidewalls of the first and second insulating films 210 and 215 are aligned.

평판 형태의 스택 구조물에서, 콘택 영역(CR) 상에 적층된 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)을 계단 형태로 패터닝한다. 즉, 콘택 영역(CR) 상에서, 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)은 가장자리로 갈수록 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)의 적층 높이가 점차 감소된다. In a stacked structure in the form of a flat plate, the first and second insulating films 210 and 215 stacked on the contact region CR are patterned in the form of a step. That is, in the contact region CR, the stacking height of the first and second insulating films 210 and 215 gradually decreases toward the edge of the first and second insulating films 210 and 215.

이후, 평판 형태의 스택 구조물을 절연막으로 덮고, 평탄화하여 메모리 셀 영역(MR)과 콘택 영역(CR)의 높이를 동일하게 한다. 즉, 계단 형태의 스택 구조물 상에 절연막(240)이 형성될 수 있다. Then, the planar stack structure is covered with an insulating film and planarized to equalize the heights of the memory cell region MR and the contact region CR. That is, the insulating film 240 may be formed on the stack structure in the form of a step.

도 15b를 참조하면, 메모리 셀 영역(MR)에 활성 기둥(224a)들을 형성하고, 콘택 영역(CR)에 지지대(224b)들을 형성한다.Referring to FIG. 15B, active pillars 224a are formed in the memory cell region MR and supports 224b are formed in the contact region CR.

보다 상세히 설명하면, 메모리 셀 영역(MR)에 채널 홀들을 형성하고, 콘택 영역(CR)에 더미 홀들을 형성한다. 채널 홀 및 더미 홀들은 통상의 사진 식각 공정을 수행하여 형성될 수 있으며, 채널 홀들은 평면상 매트릭스 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 더미 홀들은 도 5에 도시된 바와 같이, 메모리 셀 영역(MR)의 가장자리에 위치한 채널 홀들의 일측에 각각 형성될 수 있다. 또한, 더미 홀들은 도 10에 도시된 바와 같이, 채널 홀들과 동일 선상에 복수 개가 형성될 수 있으며, 동일 선상의 더미 홀들은 서로 이격되어 형성된다. 여기서, 채널 홀과 인접한 더미 홀은 적층된 모든 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)을 관통할 수 있다. 그리고, 더미 홀들이 메모리 셀 영역(MR)으로부터 멀어질수록 관통하는 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)의 개수가 순차적으로 감소된다. More specifically, channel holes are formed in the memory cell region MR and dummy holes are formed in the contact region CR. The channel holes and the dummy holes may be formed by performing a normal photolithography process, and the channel holes may be formed in a planar matrix form. The dummy holes may be formed on one side of the channel holes located at the edge of the memory cell region MR, as shown in FIG. Also, as shown in FIG. 10, a plurality of dummy holes may be formed on the same line as the channel holes, and the dummy holes formed in the same line are spaced apart from each other. Here, the dummy hole adjacent to the channel hole may penetrate through all the first and second insulating films 210 and 215 stacked. The number of the first and second insulating films 210 and 215 passing through as the dummy holes are moved away from the memory cell region MR is sequentially reduced.

이후, 채널 홀들 및 더미 홀들 측벽에 전하 저장막들(222a, 222b)을 형성하고, 채널 홀들 및 더미 홀들 내에 반도체 물질을 매립하여 활성 기둥(224a)들 및 지지대(224b)들을 형성한다. 즉, 메모리 셀 영역(MR)의 활성 기둥(224a)들과 콘택 영역(CR)의 지지대(224b)들의 둘레에 전하 저장막들(222a, 22b)이 형성될 수 있다. 그리고, 활성 기둥(224a)들과 지지대(224b)들은 동일한 길이로 형성될 수 있다. 한편, 메모리 셀 영역(MR)의 활성 기둥(224a)들은 적층된 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)을 모두 관통하며, 콘택 영역(CR)의 지지대(224b)들은 적층된 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)의 일부를 관통할 수 있다. Then, charge storage films 222a and 222b are formed on the sidewalls of the channel holes and the dummy holes, and the semiconductor material is buried in the channel holes and the dummy holes to form the active pillars 224a and the supporting pillars 224b. That is, the charge storage layers 222a and 22b may be formed around the active pillars 224a of the memory cell region MR and the supports 224b of the contact region CR. Also, the active pillars 224a and the supporting members 224b may be formed to have the same length. On the other hand, the active pillars 224a of the memory cell region MR pass all of the stacked first and second insulating films 210 and 215, and the supports 224b of the contact region CR are connected to the first and second And may penetrate a part of the second insulating films 210 and 215.

도 15c를 참조하면, 활성 기둥(224a)들 및 지지대(224b)들을 포함하는 평판 형태의 스택 구조물을 패터닝하여, 라인 형태의 스택 구조물들을 형성할 수 있다. 라인 형태의 스택 구조물들을 형성함에 따라, 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)의 측벽들이 노출될 수 있다. 그리고 나서, 라인 형태의 스택 구조물들 사이로, 제 1 절연막(210)에 대해 식각 선택비가 높은 식각 용액을 공급하여, 제 2 절연막(215)들을 제거한다. 이에 따라, 반도체 기판(200)에 대해 수평하고, 서로 이격된 제 1 절연막(210)들 사이에 빈 공간이 형성된다. 이 때, 서로 이격된 제 1 절연막(210)들은, 반도체 기판(200)에 대해 수직으로 신장된 메모리 셀 영역(MR)의 활성 기둥(224a)들과, 콘택 영역(CR)의 지지대(224b)들에 의해 지지될 수 있다. 즉, 제 2 절연막(215)들을 습식 식각 공정을 통해 제거할 때, 제 1 절연막(210)들 사이의 거리가 좁아지거나, 무너지는 현상을 방지할 수 있다.  Referring to FIG. 15C, a planar stack structure including active pillars 224a and supports 224b may be patterned to form stacked structures in the form of a line. By forming the stack structures in the form of a line, the sidewalls of the first and second insulating films 210 and 215 can be exposed. Then, the second insulating film 215 is removed by supplying an etching solution having a high etching selection ratio to the first insulating film 210 between the stacked structures in the form of a line. As a result, an empty space is formed between the first insulating films 210 that are horizontal to the semiconductor substrate 200 and are spaced apart from each other. At this time, the first insulating films 210 separated from each other are electrically connected to the active pillars 224a of the memory cell region MR extending perpendicularly to the semiconductor substrate 200 and the supporting pillars 224b of the contact region CR, As shown in FIG. That is, when the second insulating films 215 are removed through the wet etching process, the distance between the first insulating films 210 can be reduced or collapsed.

도 15d를 참조하면, 제 1 절연막(210)들 사이에 도전 물질을 충진시켜, 라인 형태의 게이트 전극(250)들을 형성할 수 있다. 구체적으로, 제 1 절연막(210)들 사이에 도전 물질을 증착하면, 활성 기둥(224a)들 및 지지대(224a)들의 둘레에 도전막(250)들이 형성될 수 있다. 이후, 인접한 라인 형태의 스택 구조물들 사이에 채워진 도전막(250)을 제거함으로써, 제 1 절연막(210)들 사이에 라인 형태의 게이트 전극(250)들을 형성할 수 있다. 여기서, 도전 물질로는 폴리실리콘 또는 금속 물질이 사용될 수 있다. Referring to FIG. 15D, a conductive material may be filled between the first insulating layers 210 to form gate electrodes 250 in the form of a line. Specifically, when a conductive material is deposited between the first insulating films 210, the conductive films 250 may be formed around the active pillars 224a and the supporting posts 224a. Thereafter, the gate electrode 250 in the form of a line may be formed between the first insulating films 210 by removing the conductive film 250 filled between the adjacent line-shaped stack structures. Here, the conductive material may be polysilicon or a metal material.

도 15e를 참조하면, 게이트 전극(250)들의 콘택 영역(CR)에, 각 층의 게이트 전극(250)들 별로 연결되는 콘택 플러그(260)들을 형성한다. 콘택 플러그(260) 들은, 콘택 영역(CR)의 게이트 전극(250)들이 계단 형태로 형성되어 있으므로, 각각의 길이가 달라질 수 있다. Referring to FIG. 15E, contact plugs 260 are formed in the contact region CR of the gate electrodes 250, which are connected to the gate electrodes 250 of the respective layers. In the contact plugs 260, since the gate electrodes 250 of the contact region CR are formed in a stepped shape, the lengths of the contact plugs 260 can be changed.

콘택 플러그(260)들을 형성한 후에는, 활성 기둥(224)들과 전기적으로 연결되며, 게이트 전극(250)들을 가로지르는 비트 라인(270)들을 형성한다. 또한, 콘택 플러그(260)들 상에는 글로벌 워드 라인들(275)을 형성할 수 있다. After forming the contact plugs 260, they are electrically connected to the active pillars 224 and form bit lines 270 across the gate electrodes 250. Global word lines 275 may also be formed on the contact plugs 260.

한편, 지지대(224b)들 상에는 비트 라인(270) 또는 글로벌 워드 라인(275)과 같이 도전 패턴이 형성되지 않으므로, 본 발명의 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 동작에 영향을 주지 않는다. On the other hand, since the conductive pattern is not formed on the support lines 224b such as the bit line 270 or the global word line 275, the operation of the nonvolatile memory device according to the embodiment of the present invention is not affected.

이하, 본 발명의 제 3 및 제 6 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법에 대해 간단히 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing the nonvolatile memory device according to the third and sixth embodiments of the present invention will be briefly described.

본 발명의 제 3 및 제 6 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치는, 메모리 셀 영역의 활성 기둥들을 형성하는 방법을 제외하고, 콘택 영역의 지지대들을 형성하는 방법은 제 2 및 제 5 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법과 동일할 수 있다. 따라서, 도 6 및 도 16a 내지 도 16e를 참조하여, 메모리 셀 영역의 활성 기둥들을 형성하는 방법에 대해 간단히 설명한다. The nonvolatile memory device according to the third and sixth embodiments of the present invention is a method of forming the supports of the contact region except for the method of forming the active columns of the memory cell region, The method of manufacturing the nonvolatile memory device may be the same as that of the nonvolatile memory device. Therefore, with reference to FIG. 6 and FIGS. 16A to 16E, a method of forming active columns of a memory cell region will be briefly described.

도 16a 내지 도 16e는 본 발명의 제 3 및 제 6 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법을 순서대로 나타내는 도면들로서, 도 6의 A-A'선과 B-B'선을 따라 자른 단면들이다. FIGS. 16A to 16E are views sequentially illustrating the method of manufacturing the nonvolatile memory device according to the third and sixth embodiments of the present invention, and are cross-sectional views taken along line A-A 'and line B-B' .

도 16a을 참조하면, 반도체 기판(200) 상에 식각비가 서로 다른 제 1 및 제 2 절연막(210, 215)을 교대로 적층한다. 적층된 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215) 에 반도체 기판(200)을 노출시키는 라인 형태의 제 1 트렌치(T1)들을 형성한다. 제 1 트렌치(T1)들을 형성함에 따라, 적층된 제 1 및 제 2 절연막(210, 215)들의 제 1 측벽이 노출될 수 있다. Referring to FIG. 16A, first and second insulating films 210 and 215 having different etching ratios are alternately stacked on a semiconductor substrate 200. The first trenches T1 are formed in a line shape to expose the semiconductor substrate 200 to the first and second insulating films 210 and 215. [ As the first trenches T1 are formed, the first sidewalls of the stacked first and second insulating films 210 and 215 can be exposed.

도 16b을 참조하면, 제 1 트렌치(T1)에 의해 노출된 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)의 제 1 측벽 상에 활성 기둥(224)들을 형성한다. 활성 기둥(224)들은 반도체 기판(200)에 대해 수직으로 신장된다. 그리고, 활성 기둥(224)들은 제 1 트렌치(T1)들의 표면을 따라 컨포말하게 반도체층을 형성하고, 반도체층을 이방성 식각하여 형성됨에 따라, 활성 기둥(224)들이 서로 마주보도록 형성될 수 있다. 활성 기둥(224)들을 형성한 다음에는, 제 1 트렌치(T1) 내에 절연 물질을 매립하고 평탄화하여, 반도체층들 사이에 절연막(225)을 형성한다. Referring to FIG. 16B, the active pillars 224 are formed on the first sidewalls of the first and second insulating films 210 and 215 exposed by the first trench T1. The active pillars 224 extend perpendicular to the semiconductor substrate 200. The active pillars 224 form a semiconductor layer conformally along the surface of the first trenches T 1 and are formed by anisotropically etching the semiconductor layer so that the active pillars 224 can be formed to face each other . After the active pillars 224 are formed, an insulating material is buried and planarized in the first trench Tl to form an insulating film 225 between the semiconductor layers.

절연막(225)을 형성한 후에는, 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)의 제 1 측벽들에 형성된 반도체층을 패터닝할 수 있다. 이에 따라, 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)의 제 1 측벽 상에서 서로 이격된 활성 기둥(224)들을 형성할 수 있다. After the insulating film 225 is formed, the semiconductor layers formed on the first sidewalls of the first and second insulating films 210 and 215 can be patterned. Accordingly, active pillars 224 spaced from each other on the first sidewalls of the first and second insulating films 210 and 215 can be formed.

이후, 콘택 영역(CR)에 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)들을 관통하는 지지대(SP)들을 형성한다. 지지대(SP)들의 형성 위치 및 방법은 앞에서 제 2 및 제 4 실시예에서 상술한 내용과 실질적으로 동일하다.Then, support posts SP penetrating the first and second insulating films 210 and 215 are formed in the contact region CR. The position and method of forming the supports SP are substantially the same as those described above in the second and fourth embodiments.

도 16c을 참조하면, 적층된 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)에 라인 형태의 제 2 트렌치(T2)들을 형성하여, 제 1 및 제 2 절연막들(210, 215)의 제 2 측벽이 노출시킨다. 이 때, 제 2 트렌치(T2)들은 제 1 트렌치(T1)들 사이에 형성되어, 라인 형태의 스택 구조물들을 형성할 수 있다. 라인 형태의 스택 구조물은 가장 자리 부분에, 지지대(SP)들을 포함한다.16C, second trenches T2 in the form of a line are formed on the first and second insulating films 210 and 215 so that the second trenches T2 of the first and second insulating films 210 and 215, Lt; / RTI > At this time, the second trenches T2 may be formed between the first trenches T1 to form stacked structures in the form of a line. The line-shaped stack structure includes support posts (SP) at the edge portion.

도 16d을 참조하면, 습식 식각 공정을 통해, 적층된 제 1 절연막(210)들 사이의 제 2 절연막(215)들을 제거한다. 이에 따라, 활성 기둥(224)들의 측벽을 노출시키는 제 2 트렌치(T2')들이 형성될 수 있다. 이 때, 콘택 영역(CR) 상의 지지대(SP)들은 제 2 절연막(215)에 식각 선택비를 갖는 물질로 형성되어 있어, 수직적으로 소정 간격 이격되어 위치하는 제 1 절연막(210)들을 지지한다. Referring to FIG. 16D, the second insulating films 215 between the stacked first insulating films 210 are removed through a wet etching process. Accordingly, second trenches T2 'may be formed to expose the sidewalls of the active pillars 224. At this time, the supporting posts SP on the contact region CR are formed of a material having an etching selection ratio in the second insulating film 215, and support the first insulating films 210 positioned vertically spaced apart from each other by a predetermined distance.

이후, 도 16e에 도시된 바와 같이, 제 2 트렌치(T2')들 내에 전하 저장막(245) 및 게이트 전극(250)들을 순서대로 형성한다. 그리고, 제 1 절연막(210)들 상하부에 전하 저장막(245) 및 게이트 전극(250)들이 형성될 수 있도록, 전하 저장막(245) 및 게이트 도전막을 패터닝할 수 있다. 즉, 제 2 트렌치(T2') 내의 게이트 도전막을 라인 형태의 게이트 전극(250)들로 분리할 수 있다. 그리고 라인으로 분리된 게이트 전극(250)들 사이에는 절연막(255)이 매립된다. 이어서, 적층된 게이트 전극(250)들 상부에 활성 기둥(224)과과 전기적으로 연결되는 비트 라인(270)들을 형성할 수 있다. Then, as shown in FIG. 16E, the charge storage film 245 and the gate electrodes 250 are formed in order in the second trenches T2 '. The charge storage film 245 and the gate conductive film can be patterned so that the charge storage film 245 and the gate electrode 250 can be formed on the upper and lower portions of the first insulating films 210. That is, the gate conductive film in the second trench T2 'can be separated into the gate electrodes 250 in the form of a line. An insulating film 255 is buried between the gate electrodes 250 separated by the lines. Subsequently, bit lines 270 may be formed on the stacked gate electrodes 250 and electrically connected to the active pillars 224.

도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치를 포함하는 메모리 시스템의 개략도이다. 17 is a schematic diagram of a memory system including a non-volatile memory device in accordance with embodiments of the present invention.

도 17을 참조하면, 메모리 시스템(1100)은 PDA, 포터블(portable) 컴퓨터, 웹 타블렛(web tablet), 무선 전화기(wireless phone), 모바일 폰(mobile phone), 디지털 뮤직 플레이어(digital music player), 메모리 카드(memory card), 또는 정 보를 무선환경에서 송신 및/또는 수신할 수 있는 모든 소자에 적용될 수 있다.17, the memory system 1100 may be a PDA, a portable computer, a web tablet, a wireless phone, a mobile phone, a digital music player, A memory card, or any device capable of transmitting and / or receiving information in a wireless environment.

메모리 시스템(1100)은 컨트롤러(1110), 키패드(keypad), 키보드 및 디스플레이와 같은 입출력 장치(1120), 메모리(1130), 인터페이스(1140), 및 버스(1150)를 포함한다. 메모리(1130)와 인터페이스(1140)는 버스(1150)를 통해 상호 소통된다.The memory system 1100 includes an input / output device 1120 such as a controller 1110, a keypad, a keyboard and a display, a memory 1130, an interface 1140, and a bus 1150. Memory 1130 and interface 1140 are in communication with one another via bus 1150.

컨트롤러(1110)는 적어도 하나의 마이크로 프로세서, 디지털 시그널 프로세서, 마이크로 컨트롤러, 또는 그와 유사한 다른 프로세스 장치들을 포함한다. 메모리(1130)는 컨트롤러에 의해 수행된 명령을 저장하는 데에 사용될 수 있다. 입출력 장치(1120)는 시스템(1100) 외부로부터 데이터 또는 신호를 입력받거나 또는 시스템(1100) 외부로 데이터 또는 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 입출력 장치(1120)는 키보드, 키패드 또는 디스플레이 소자를 포함할 수 있다.The controller 1110 includes at least one microprocessor, digital signal processor, microcontroller, or other similar process device. Memory 1130 may be used to store instructions executed by the controller. The input / output device 1120 may receive data or signals from outside the system 1100, or may output data or signals outside the system 1100. For example, the input / output device 1120 may include a keyboard, a keypad, or a display device.

메모리(1130)는 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 소자를 포함한다. 메모리(1130)는 또한 다른 종류의 메모리, 임의의 수시 접근이 가능한 휘발성 메모리, 기타 다양한 종류의 메모리를 더 포함할 수 있다.Memory 1130 includes a non-volatile memory device in accordance with embodiments of the present invention. Memory 1130 may also include other types of memory, volatile memory that may be accessed at any time, and various other types of memory.

인터페이스(1140)는 데이터를 통신 네트워크로 송출하거나, 네트워크로부터 데이터를 받는 역할을 한다.The interface 1140 serves to transmit data to and receive data from the communication network.

도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 플래시 메모리 장치를 구비하는 메모리 카드의 일 예를 간략히 도시한 블록도이다. 18 is a block diagram briefly showing an example of a memory card having a flash memory device according to an embodiment of the present invention.

도 18을 참조하면, 고용량의 데이터 저장 능력을 지원하기 위한 메모리 카드(1200)는 본 발명에 따른 플래시 메모리 장치(1210)를 장착한다. 본 발명에 따른 메모리 카드(1200)는 호스트(Host)와 플래시 메모리 장치(1210) 간의 제반 데이터 교환을 제어하는 메모리 컨트롤러(1220)를 포함한다. Referring to FIG. 18, a memory card 1200 for supporting a high capacity data storage capability mounts a flash memory device 1210 according to the present invention. The memory card 1200 according to the present invention includes a memory controller 1220 that controls the exchange of all data between the host and the flash memory device 1210.

SRAM(1221)은 프로세싱 유닛(1222)의 동작 메모리로써 사용된다. 호스트 인터페이스(1223)는 메모리 카드(1200)와 접속되는 호스트의 데이터 교환 프로토콜을 구비한다. 에러 정정 블록(1224)은 멀티 비트 플래시 메모리 장치(1210)로부터 독출된 데이터에 포함되는 에러를 검출 및 정정한다. 메모리 인터페이스(1225)는 본 발명의 플래시 메모리 장치(1210)와 인터페이싱 한다. 프로세싱 유닛(1222)은 메모리 컨트롤러(1220)의 데이터 교환을 위한 제반 제어 동작을 수행한다. 비록 도면에는 도시되지 않았지만, 본 발명에 따른 메모리 카드(1200)는 호스트(Host)와의 인터페이싱을 위한 코드 데이터를 저장하는 ROM(미도시됨) 등이 더 제공될 수 있음은 이 분야의 통상적인 지식을 습득한 자들에게 자명하다. The SRAM 1221 is used as the operating memory of the processing unit 1222. The host interface 1223 has a data exchange protocol of a host connected to the memory card 1200. Error correction block 1224 detects and corrects errors contained in data read from multi-bit flash memory device 1210. The memory interface 1225 interfaces with the flash memory device 1210 of the present invention. The processing unit 1222 performs all control operations for data exchange of the memory controller 1220. Although it is not shown in the drawing, the memory card 1200 according to the present invention may be further provided with a ROM (not shown) or the like for storing code data for interfacing with a host, To those who have learned.

이상의 본 발명의 플래시 메모리 장치 및 메모리 카드 또는 메모리 시스템에 따르면, 더미 셀들의 소거 특성이 개선된 플래시 메모리 장치(1210)를 통해서 신뢰성 높은 메모리 시스템을 제공할 수 있다. 특히, 최근 활발히 진행되는 반도체 디스크 장치(Solid State Disk: 이하 SSD) 장치와 같은 메모리 시스템에서 본 발명의 플래시 메모리 장치가 제공될 수 있다. 이 경우, 더미 셀로부터 야기되는 읽기 에러를 차단함으로써 신뢰성 높은 메모리 시스템을 구현할 수 있다. According to the above flash memory device and memory card or memory system of the present invention, it is possible to provide a reliable memory system through the flash memory device 1210 with the erase characteristics of the dummy cells improved. In particular, the flash memory device of the present invention can be provided in a memory system such as a solid state disk (SSD) device which is actively in progress. In this case, a reliable memory system can be implemented by blocking read errors caused by dummy cells.

도 19는 본 발명에 따른 플래시 메모리 시스템(1310)을 장착하는 정보 처리 시스템을 간략히 보여주는 블록도이다. 19 is a block diagram briefly showing an information processing system for mounting a flash memory system 1310 according to the present invention.

도 19를 참조하면, 모바일 기기나 데스크 톱 컴퓨터와 같은 정보 처리 시스 템에 본 발명의 플래시 메모리 시스템(1310)이 장착된다. 본 발명에 따른 정보 처리 시스템(1300)은 플래시 메모리 시스템(1310)과 각각 시스템 버스(1360)에 전기적으로 연결된 모뎀(1320), 중앙처리장치(1330), 램(1340), 유저 인터페이스(1350)를 포함한다. 플래시 메모리 시스템(1310)은 앞서 언급된 메모리 시스템 또는 플래시 메모리 시스템과 실질적으로 동일하게 구성될 것이다. 플래시 메모리 시스템(1310)에는 중앙처리장치(1330)에 의해서 처리된 데이터 또는 외부에서 입력된 데이터가 저장된다. 여기서, 상술한 플래시 메모리 시스템(1310)이 반도체 디스크 장치(SSD)로 구성될 수 있으며, 이 경우 정보 처리 시스템(1300)은 대용량의 데이터를 플래시 메모리 시스템(1310)에 안정적으로 저장할 수 있다. 그리고 신뢰성의 증대에 따라, 플래시 메모리 시스템(1310)은 에러 정정에 소요되는 자원을 절감할 수 있어 고속의 데이터 교환 기능을 정보 처리 시스템(1300)에 제공할 것이다. 도시되지 않았지만, 본 발명에 따른 정보 처리 시스템(1300)에는 응용 칩셋(Application Chipset), 카메라 이미지 프로세서(Camera Image Processor: CIS), 입출력 장치 등이 더 제공될 수 있음은 이 분야의 통상적인 지식을 습득한 자들에게 자명하다.Referring to FIG. 19, the flash memory system 1310 of the present invention is installed in an information processing system such as a mobile device or a desktop computer. An information processing system 1300 according to the present invention includes a flash memory system 1310 and a modem 1320, a central processing unit 1330, a RAM 1340, a user interface 1350, . The flash memory system 1310 will be configured substantially the same as the memory system or flash memory system mentioned above. The flash memory system 1310 stores data processed by the central processing unit 1330 or externally input data. In this case, the above-described flash memory system 1310 may be configured as a semiconductor disk device (SSD), in which case the information processing system 1300 can stably store a large amount of data in the flash memory system 1310. As the reliability increases, the flash memory system 1310 can save resources required for error correction and provide a high-speed data exchange function to the information processing system 1300. Although not shown, the information processing system 1300 according to the present invention can be provided with an application chipset, a camera image processor (CIS), an input / output device, and the like. It is clear to those who have learned.

또한, 본 발명에 따른 플래시 메모리 장치 또는 메모리 시스템은 다양한 형태들의 패키지로 실장 될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 플래시 메모리 장치 또는 메모리 시스템은 PoP(Package on Package), Ball grid arrays(BGAs), Chip scale packages(CSPs), Plastic Leaded Chip Carrier(PLCC), Plastic Dual In-Line Package(PDIP), Die in Waffle Pack, Die in Wafer Form, Chip On Board(COB), Ceramic Dual In-Line Package(CERDIP), Plastic Metric Quad Flat Pack(MQFP), Thin Quad Flatpack(TQFP), Small Outline(SOIC), Shrink Small Outline Package(SSOP), Thin Small Outline(TSOP), Thin Quad Flatpack(TQFP), System In Package(SIP), Multi Chip Package(MCP), Wafer-level Fabricated Package(WFP), Wafer-Level Processed Stack Package(WSP) 등과 같은 방식으로 패키지화되어 실장될 수 있다.Further, the flash memory device or memory system according to the present invention can be mounted in various types of packages. For example, the flash memory device or the memory system according to the present invention may be implemented as a package on package (PoP), ball grid arrays (BGAs), chip scale packages (CSPs), plastic leaded chip carriers (PDIP), Die in Waffle Pack, Die in Wafer Form, Chip On Board (COB), Ceramic Dual In-Line Package (CERDIP), Plastic Metric Quad Flat Pack (MQFP), Thin Quad Flatpack (TQFP) SOIC), Shrink Small Outline Package (SSOP), Thin Small Outline (TSOP), Thin Quad Flatpack (TQFP), System In Package (SIP), Multi Chip Package (MCP), Wafer-level Fabricated Package Level Processed Stack Package (WSP) or the like.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative and not restrictive in every respect.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치의 간략 회로도이다.1 is a simplified circuit diagram of a non-volatile memory device according to embodiments of the present invention.

도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 평면도이다. 2A is a top view of a nonvolatile memory device according to a first embodiment of the present invention.

도 2b 및 도 2c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 변형 실시예들이다. 2B and 2C are modified embodiments of the nonvolatile memory device according to the first embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 단면도로서, 도 2a 내지 도 2c의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 자른 단면이다. 3 is a cross-sectional view of the nonvolatile memory device according to the first embodiment of the present invention, taken along the line I-I 'in FIGS. 2A to 2C.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 평면도이다. 4 is a top view of a nonvolatile memory device according to a second embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 단면도로서, 도 4의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 자른 단면이다. 5 is a cross-sectional view of a nonvolatile memory device according to a second embodiment of the present invention, taken along line II-II 'in FIG.

도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 평면도이다. 6 is a plan view of a nonvolatile memory device according to a third embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 단면도로서, 도 6의 A-A'선과, B-B'선을 따라 자른 단면이다.7 is a cross-sectional view of a non-volatile memory device according to a third embodiment of the present invention, taken along line A-A 'and line B-B' in FIG.

도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 평면도이다. 8 is a plan view of a nonvolatile memory device according to a fourth embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 단면도로서, 도 8의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 자른 단면이다.FIG. 9 is a cross-sectional view of a nonvolatile memory device according to a fourth embodiment of the present invention, taken along the line I-I 'of FIG.

도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 평면도이다. 10 is a plan view of a nonvolatile memory device according to a fifth embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 단면도로서, 도 10의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 자른 단면이다. 11 is a cross-sectional view of a nonvolatile memory device according to a fifth embodiment of the present invention, taken along line II-II 'in FIG.

도 12는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 평면도이다.12 is a plan view of a nonvolatile memory device according to a sixth embodiment of the present invention.

도 13a 내지 도 13g는 본 발명의 제 1 및 제 4 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법을 순서대로 나타낸 도면들이다.FIGS. 13A to 13G are views sequentially illustrating a method of manufacturing a non-volatile memory device according to the first and fourth embodiments of the present invention.

도 14a 내지 도 14f는 본 발명의 제 2 및 제 5 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법을 순서대로 나타낸 도면들이다.FIGS. 14A to 14F are views sequentially illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to the second and fifth embodiments of the present invention. FIG.

도 15a 내지 도 15e는 본 발명의 제 2 및 제 5 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치의 다른 제조 방법을 순서대로 나타낸 도면들이다.15A to 15E are views showing another method of manufacturing the nonvolatile memory device according to the second and fifth embodiments of the present invention in order.

도 16a 내지 도 16e는 본 발명의 제 3 및 제 6 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법을 순서대로 나타내는 도면들이다.16A to 16E are views showing a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to the third and sixth embodiments of the present invention in order.

도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치를 포함하는 메모리 시스템의 개략도이다. 17 is a schematic diagram of a memory system including a non-volatile memory device in accordance with embodiments of the present invention.

도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 플래시 메모리 장치를 구비하는 메모리 카드의 일 예를 간략히 도시한 블록도이다. 18 is a block diagram briefly showing an example of a memory card having a flash memory device according to an embodiment of the present invention.

도 19은 본 발명에 따른 플래시 메모리 시스템을 장착하는 정보 처리 시스템을 간략히 보여주는 블록도이다.19 is a block diagram briefly showing an information processing system equipped with a flash memory system according to the present invention.

Claims (10)

메모리 셀 영역 및 콘택 영역을 포함하는 반도체 기판;A semiconductor substrate including a memory cell region and a contact region; 상기 반도체 기판의 상부면과 평행하며, 상기 반도체 기판 상에 수직적으로 적층된 복수 개의 게이트 전극들; 및 A plurality of gate electrodes parallel to an upper surface of the semiconductor substrate and vertically stacked on the semiconductor substrate; And 상기 메모리 셀 영역에서, 상기 게이트 전극들을 관통하며, 상기 반도체 기판에 대해 수직으로 신장된 활성 기둥들을 포함하되,; In the memory cell region, active columns extending through the gate electrodes and extending perpendicular to the semiconductor substrate; 상기 게이트 전극들 각각은, 상기 메모리 셀 영역 상에서 상기 활성 기둥들을 가로지르는 제 1 게이트 전극 및 상기 제 1 게이트 전극의 일단에 수평적으로 연결되며 상기 콘택 영역 상에 배치된 제 2 게이트 전극을 포함하되, Wherein each of the gate electrodes comprises a first gate electrode across the active pillars on the memory cell region and a second gate electrode horizontally connected to one end of the first gate electrode and disposed on the contact region, , 상기 제 1 게이트 전극과 상기 제 2 게이트 전극은 서로 다른 도전 물질로 형성된 비휘발성 메모리 장치. Wherein the first gate electrode and the second gate electrode are formed of different conductive materials. 제 1 항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 콘택 영역에서, 상기 반도체 기판에 대해 수직으로 신장되어 상기 게이트 전극들을 관통하는 복수 개의 지지대들을 더 포함하는 비휘발성 메모리 장치.And a plurality of supports extending perpendicularly to the semiconductor substrate and passing through the gate electrodes in the contact region. 제 1 항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 메모리 셀 영역의 상기 제 1 게이트 전극은 금속 물질로 형성된 비휘발성 메모리 장치. Wherein the first gate electrode of the memory cell region is formed of a metal material. 제 1 항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 복수 개의 게이트 전극들은, 상기 반도체 기판 상에 층간 절연막을 개 재하여 적층되며, The plurality of gate electrodes are stacked on the semiconductor substrate by interposing an interlayer insulating film therebetween, 상기 복수 개의 게이트 전극들에서, 상부에 배치된 상기 제 2 게이트 전극은, 하부에 배치된 상기 제 2 게이트 전극의 가장자리 부분의 상부를 노출시키는 비휘발성 메모리 장치. Wherein the second gate electrode disposed on the upper portion of the plurality of gate electrodes exposes an upper portion of an edge portion of the second gate electrode disposed below the nonvolatile memory device. 제 1 항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 콘택 영역의 상기 제 2 게이트 전극들 각각마다 연결된 콘택 플러그들을 더 포함하는 비휘발성 메모리 장치. And contact plugs connected to each of the second gate electrodes of the contact region. 메모리 셀 영역 및 콘택 영역을 포함하는 반도체 기판을 준비하고,A semiconductor substrate including a memory cell region and a contact region is prepared, 상기 반도체 기판 상에, 게이트 도전막 및 절연막이 적어도 2층 이상 번갈아 적층된 스택 구조물을 형성하고,Forming a stacked structure in which at least two or more layers of a gate conductive film and an insulating film are alternately stacked on the semiconductor substrate, 상기 콘택 영역에서 상기 게이트 도전막들의 일부분들을 제거하여, 상기 메모리 셀 영역에서 수직적으로 적층된 상기 절연막들 사이에 제 1 게이트 전극들을 형성하고,Removing portions of the gate conductive layers in the contact region to form first gate electrodes between the vertically stacked insulating films in the memory cell region, 상기 콘택 영역에서, 상기 제 1 게이트 전극들과 수평적으로 연결되며, 수직적으로 적층된 상기 절연막들 사이에서 상기 제 1 게이트 전극들과 다른 도전 물질로 형성된 제 2 게이트 전극들을 형성하고,Forming second gate electrodes formed of a conductive material different from the first gate electrodes between the vertically stacked insulating films in the contact region, the first gate electrodes being horizontally connected to the first gate electrodes, 상기 메모리 셀 영역에서 상기 제 1 게이트 전극들을 관통하는 활성 기둥들을 형성하는 것을 포함하는 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법.And forming active columns through the first gate electrodes in the memory cell region. 제 6 항에 있어서, The method according to claim 6, 상기 제 1 게이트 전극들을 형성하는 것은,Forming the first gate electrodes comprises: 상기 스택 구조물의 측벽으로 상기 게이트 도전막에 대한 식각 선택비를 갖는 식각액을 공급하여, 상기 콘택 영역 상의 상기 게이트 도전막들을 제거하는 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법.And supplying an etchant having an etch selectivity to the gate conductive layer to the sidewalls of the stack structure to remove the gate conductive layers on the contact region. 제 6 항에 있어서, The method according to claim 6, 상기 제 2 게이트 전극들을 형성하는 것은, 상기 콘택 영역 상의 상기 절연막들 사이에 금속 물질을 충진시키는 것을 포함하는 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법.Wherein forming the second gate electrodes comprises filling a metal material between the insulating films on the contact region. 제 6 항에 있어서, The method according to claim 6, 상기 제 1 게이트 전극들을 형성하기 전에,Before forming the first gate electrodes, 상기 콘택 영역에 상기 스택 구조물을 관통하는 복수 개의 지지대들을 형성하는 것을 더 포함하는 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법. Further comprising forming a plurality of supports through the stack structure in the contact region. ≪ Desc / Clms Page number 21 > 제 6 항에 있어서,The method according to claim 6, 상기 제 2 게이트 전극들을 형성 후,After forming the second gate electrodes, 상부에 배치된 상기 제 2 게이트 전극이, 하부에 배치된 상기 제 2 게이트 전극의 가장자리 부분을 노출시키도록, 상기 스택 구조물을 패터닝하는 것을 더 포함하는 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법.Further comprising patterning the stack structure such that the second gate electrode disposed on the top exposes an edge portion of the second gate electrode disposed below.
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