KR102059148B1 - Three dimensional flash memory including buried type middle line and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
아래의 실시예들은 3차원 플래시 메모리 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 매몰형 중간 배선층을 포함하는 3차원 플래시 메모리 및 그 제조 방법에 대한 것이다.The following embodiments relate to a three-dimensional flash memory and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a three-dimensional flash memory including a buried intermediate wiring layer and a method of manufacturing the same.
플래시 메모리 소자는 전기적으로 소거가능하며 프로그램 가능한 판독 전용 메모리(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory; EEPROM)로서, 그 메모리는, 예를 들어, 컴퓨터, 디지털 카메라, MP3 플레이어, 게임 시스템, 메모리 스틱(Memory stick) 등에 공통적으로 이용될 수 있다. 이러한, 플래시 메모리 소자는 F-N 터널링(Fowler-Nordheimtunneling) 또는 열전자 주입(Hot electron injection)에 의해 전기적으로 데이터의 입출력을 제어한다.Flash memory devices are electrically erasable programmable read only memory (EEPROM), for example, a computer, a digital camera, an MP3 player, a game system, a memory stick. ) May be commonly used. Such a flash memory device electrically controls input / output of data by F-N tunneling (Fowler-Nordheimtunneling) or hot electron injection.
구체적으로, 기존의 3차원 플래시 메모리의 어레이를 나타낸 도 1을 참조하면, 3차원 플래시 메모리의 어레이는 공통 소스 라인(CSL), 비트 라인(BL) 및 공통 소스 라인(CSL)과 비트라인(BL) 사이에 배치되는 복수 개의 셀 스트링들(CSTR)을 포함할 수 있다.Specifically, referring to FIG. 1, which illustrates an existing array of three-dimensional flash memory, the array of three-dimensional flash memory includes a common source line CSL, a bit line BL, and a common source line CSL and a bit line BL. ) May include a plurality of cell strings CSTR.
비트 라인들은 2차원적으로 배열되고, 그 각각에는 복수 개의 셀 스트링들(CSTR)이 병렬로 연결된다. 셀 스트링들(CSTR)은 공통 소스 라인(CSL)에 공통으로 연결될 수 있다. 즉, 복수의 비트 라인들과 하나의 공통 소스 라인(CSL) 사이에 복수의 셀 스트링들(CSTR)이 배치될 수 있다. 이 때, 공통 소스 라인들(CSL)은 복수 개일 수 있으며, 복수 개의 공통 소스 라인들(CSL)이 2차원적으로 배열될 수 있다. 여기서, 복수 개의 공통 소스 라인들(CSL)에는 전기적으로 동일한 전압이 인가될 수 있으며, 또는 복수 개의 공통 소스 라인들(CSL) 각각이 전기적으로 제어될 수도 있다.The bit lines are arranged two-dimensionally, and a plurality of cell strings CSTR are connected in parallel to each other. The cell strings CSTR may be commonly connected to the common source line CSL. That is, the plurality of cell strings CSTR may be disposed between the plurality of bit lines and one common source line CSL. In this case, the common source lines CSL may be plural, and the plurality of common source lines CSL may be two-dimensionally arranged. Here, the same voltage may be applied to the plurality of common source lines CSL, or each of the plurality of common source lines CSL may be electrically controlled.
셀 스트링들(CSTR) 각각은 공통 소스 라인(CSL)에 접속하는 접지 선택 트랜지스터(GST), 비트라인(BL)에 접속하는 스트링 선택 트랜지스터(SST), 및 접지 및 스트링 선택 트랜지스터들(GST, SST) 사이에 배치되는 복수 개의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)로 구성될 수 있다. 그리고, 접지 선택 트랜지스터(GST), 스트링 선택 트랜지스터(SST) 및 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)은 직렬로 연결될 수 있다.Each of the cell strings CSTR includes a ground select transistor GST connected to a common source line CSL, a string select transistor SST connected to a bit line BL, and ground and string select transistors GST and SST. ) May be composed of a plurality of memory cell transistors MCT. In addition, the ground select transistor GST, the string select transistor SST, and the memory cell transistors MCT may be connected in series.
공통 소스 라인(CSL)은 접지 선택 트랜지스터들(GST)의 소스들에 공통으로 연결될 수 있다. 이에 더하여, 공통 소스 라인(CSL)과 비트 라인(BL) 사이에 배치되는, 접지 선택 라인(GSL), 복수 개의 워드라인들(WL0-WL3) 및 복수개의 스트링 선택 라인들(SSL)이 접지 선택 트랜지스터(GST), 메모리 셀 트랜지스터들(MCT) 및 스트링 선택 트랜지스터들(SST)의 전극층들로서 각각 사용될 수 있다. 또한, 메모리 셀 트랜지스터들(MCT) 각각은 메모리 요소(memory element)를 포함한다.The common source line CSL may be connected in common to the sources of the ground select transistors GST. In addition, the ground select line GSL, the plurality of word lines WL0-WL3 and the plurality of string select lines SSL, which are disposed between the common source line CSL and the bit line BL, select the ground. It may be used as electrode layers of the transistor GST, the memory cell transistors MCT, and the string select transistors SST, respectively. In addition, each of the memory cell transistors MCT includes a memory element.
한편, 기존의 3차원 플래시 메모리는 소비자가 요구하는 우수한 성능 및 저렴한 가격을 충족시키기 위해, 수직적으로 셀을 적층함으로써, 집적도를 증가시키고 있다.On the other hand, the conventional three-dimensional flash memory is increasing the density by stacking the cells vertically, in order to meet the high performance and low price required by the consumer.
예를 들어, 기존의 3차원 플래시 메모리의 구조를 나타낸 도 2를 참조하면, 기존의 3차원 플래시 메모리는 기판(200) 상에 층간 절연층들(211) 및 수평 구조체들(250)이 교대로 반복적으로 형성된 전극 구조체(215)가 배치되어 제조된다. 층간 절연층들(211) 및 수평 구조체들(250)은 제1 방향으로 연장될 수 있다. 층간 절연층들(211)은 일례로 실리콘 산화막일 수 있으며, 층간 절연층들(211) 중 최하부의 층간 절연층(211a)은 나머지 층간 절연층들(211)보다 얇은 두께를 가질 수 있다. 수평 구조체들(250) 각각은 제1 및 제2 블로킹 절연막들(242, 243) 및 전극층(245)을 포함할 수 있다. 전극 구조체(215)는 복수 개로 제공되며, 복수 개의 전극 구조체들(215)은 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 서로 마주보며 배치될 수 있다. 제1 및 제2 방향은 각각 도 2의 x축 및 y축에 해당할 수 있다. 복수 개의 전극 구조체들(215) 사이에는 이들을 이격시키는 트렌치들(240)이 제1 방향으로 연장될 수 있다. 트렌치들(240)에 의해 노출된 기판(200) 내에는 고농도로 도핑된 불순물 영역들이 형성되어 공통 소스 라인(CSL)이 배치될 수 있다. 도시하지 않았으나, 트렌치들(240)을 채우는 분리 절연막들이 더 배치될 수 있다.For example, referring to FIG. 2, which illustrates the structure of a conventional three-dimensional flash memory, in the conventional three-dimensional flash memory, interlayer
전극 구조체(215)를 관통하는 수직 구조체들(230)이 배치될 수 있다. 일례로, 수직 구조체들(230)은 평면적 관점에서, 제1 및 제2 방향을 따라 정렬되어 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 다른 예로, 수직 구조체들(230)은 제2 방향으로 정렬되되, 제1 방향으로 지그재그 형태로 배치될 수도 있다. 수직 구조체들(230) 각각은 보호막(224), 전하 저장막(225), 터널 절연막(226), 및 채널층(227)을 포함할 수 있다. 일례로, 채널층(227)은 그 내부의 속이 빈 튜브형으로 배치될 수 있으며, 이 경우 채널층(227)의 내부를 채우는 매립막(228)이 더 배치될 수 있다. 채널층(227)의 상부에는 드레인 영역(D)이 배치되고, 드레인 영역(D) 상에 도전 패턴(229)이 형성되어, 비트 라인(BL)과 연결될 수 있다. 비트 라인(BL)은 수평 전극들(250)과 교차하는 방향, 예를 들어 제2 방향으로 연장될 수 있다. 일례로, 제2 방향으로 정렬된 수직 구조체들(230)은 하나의 비트 라인(BL)에 연결될 수 있다.
수평 구조체들(250)에 포함된 제1 및 제2 블로킹 절연막들(242, 243) 및 수직 구조체들(230)에 포함된 전하 저장막(225) 및 터널 절연막(226)은 3차원 플래시 메모리의 정보 저장 요소인 ONO(Oxide-Nitride-Oxide)층으로 정의될 수 있다. 즉, 정보 저장 요소 중 일부는 수직 구조체들(230)에 포함되고, 나머지 일부는 수평 구조체들(250)에 포함될 수 있다. 일례로, 정보 저장 요소 중 전하 저장막(225) 및 터널 절연막(226)은 수직 구조체들(230)에 포함되고, 제1 및 제2 블로킹 절연막들(242, 243)은 수평 구조체들(250)에 포함될 수 있다.The first and second blocking
기판(200) 및 수직 구조체들(230) 사이에 에피택시얼 패턴들(222)이 배치될 수 있다. 에피택시얼 패턴들(222)은 기판(200)과 수직 구조체들(230)을 연결한다. 에피택시얼 패턴들(222)은 적어도 한 층의 수평 구조체들(250)과 접할 수 있다. 즉, 에피택시얼 패턴들(222)은 최하부의 수평 구조체(250a)와 접하도록 배치될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 에피택시얼 패턴들(222)은 복수 개의 층, 예를 들어 두 개의 층의 수평 구조체들(250)과 접하도록 배치될 수도 있다. 한편, 에피택시얼 패턴들(222)이 최하부의 수평 구조체(250a)와 접하도록 배치되는 경우, 최하부의 수평 구조체(250a)는 나머지 수평 구조체들(250)보다 두껍게 배치될 수 있다. 에피택시얼 패턴들(222)에 접하는 최하부의 수평 구조체(250a)는 도 1을 참조하여 기재한 3차원 플래시 메모리의 어레이의 접지 선택 라인(GSL)에 해당할 수 있으며, 수직 구조체들(230)에 접하는 나머지 수평 구조체들(250)은 복수 개의 워드 라인들(WL0-WL3)에 해당할 수 있다.The
에피택시얼 패턴들(222) 각각은 리세스된 측벽(222a)을 갖는다. 그에 따라, 에피택시얼 패턴들(222)에 접하는 최하부의 수평 구조체(250a)는 리세스된 측벽(222a)의 프로파일을 따라 배치된다. 즉, 최하부의 수평 구조체(250a)는 에피택시얼 패턴들(222)의 리세스된 측벽(222a)을 따라 안쪽으로 볼록한 형태로 배치될 수 있다.Each of the
이와 같은 구조를 갖는 기존의 3차원 플래시 메모리는 수직적으로 적층되는 단수가 증가됨에 따라, 채널층(227)의 길이가 증가되게 되고, 이는, 셀 전류의 감소 및 셀 특성 열화를 야기한다.In the conventional three-dimensional flash memory having such a structure, as the number of vertically stacked stages increases, the length of the
이에, 3차원 플래시 메모리에서 채널층의 길이가 길어짐에 따라 감소되는 셀 전류를 증가시키고, 셀 전류 감소에 따른 셀 특성 열화를 개선하기 위하여, 스트링의 중간 영역에 적어도 하나의 중간 배선층이 배치되는 구조가 제안되었다.Accordingly, in order to increase the cell current which decreases as the length of the channel layer increases in the 3D flash memory and to improve the cell characteristic deterioration due to the decrease in the cell current, at least one intermediate wiring layer is disposed in the middle region of the string. Was proposed.
그러나 적어도 하나의 중간 배선층이 배치되는 구조의 3차원 플래시 메모리는, 적어도 하나의 중간 배선층에 의해 스트링 내 채널층이 상부 채널층 및 하부 채널층으로 분할되기 때문에, 기판(200)의 벌크를 기반으로 하는 소거 동작이 적용되기 힘든 단점이 있다.However, the three-dimensional flash memory having a structure in which at least one intermediate wiring layer is disposed is based on the bulk of the
따라서, 채널층의 길이가 길어짐에 따라 감소되는 셀 전류를 증가시키고, 셀 전류 감소에 따른 셀 특성 열화를 개선하도록 스트링의 중간 영역에 배치되는 중간 배선층을 포함하는 구조가 제안될 필요가 있다.Therefore, a structure including an intermediate wiring layer disposed in the middle region of the string needs to be proposed to increase the cell current that decreases as the length of the channel layer increases, and to improve the cell characteristic deterioration according to the decrease in the cell current.
또한, 중간 배선층이 단순히 기존의 비트라인과 동일한 형상으로 구현될 경우 배선 공정의 복잡도가 상승되며 집적도가 떨어지는 단점이 발생될 수 있기 때문에, 집적도를 도모하는 동시에 단순한 배선 공정을 통해 제작되는 중간 배선층의 구조가 제안될 필요가 있다.In addition, when the intermediate wiring layer is simply formed in the same shape as the existing bit line, the complexity of the wiring process may be increased and the density may be degraded. Therefore, the intermediate wiring layer may be manufactured at the same time as a simple wiring process. The structure needs to be proposed.
일 실시예들은 인접한 스트링들 사이에 소스 전극 또는 드레인 전극 중 어느 하나로 선택적으로 사용 가능한 중간 배선층을 포함하는 동시에, 스트링 내 상부 채널층 및 하부 채널층을 서로 연결시키는 채널 연결부를 포함함으로써, 채널층의 길이가 길어짐에 따라 감소되는 셀 전류를 증가시키고 셀 전류 감소에 따른 셀 특성 열화를 개선하며, 기판의 벌크를 기반으로 하는 벌크 소거 동작을 지원하고, 집적도를 향상시키며 배선 공정을 단순화한 3차원 플래시 메모리 소자 및 그 제조 방법을 제안한다.One embodiment includes an intermediate wiring layer that can be selectively used as either a source electrode or a drain electrode between adjacent strings, and at the same time includes a channel connection connecting the upper channel layer and the lower channel layer to each other in the string layer. 3D flash increases cell length that decreases with longer length, improves cell characteristics deterioration with reduced cell current, supports bulk-based bulk erase operations, improves integration, and simplifies wiring processes A memory device and a method of manufacturing the same are proposed.
일 실시예에 따르면, 3차원 플래시 메모리는, 일 방향으로 연장 형성되는 채널층을 포함하는 스트링; 상기 스트링의 중간 영역에서 상기 스트링의 상부 채널층과 하부 채널층을 서로 연결시키는 채널 연결부; 상기 스트링에 대한 소스 전극 또는 드레인 전극 중 어느 하나로 선택적으로 사용 가능한 중간 배선층; 및 상기 스트링에 적어도 일부가 매몰된 채 상기 채널 연결부 및 상기 중간 배선층을 서로 연결시키는 배선 연결부를 포함한다.According to one embodiment, a three-dimensional flash memory, the string including a channel layer extending in one direction; A channel connector connecting the upper channel layer and the lower channel layer to each other in the middle region of the string; An intermediate wiring layer selectively usable as any one of a source electrode and a drain electrode for the string; And a wire connection part connecting the channel connection part and the intermediate wiring layer to each other while at least a portion of the string is embedded in the string.
일측에 따르면, 상기 배선 연결부는, N+형 물질로 형성되고, 상기 채널 연결부는, 금속 물질 또는 N-형 물질 중 어느 하나로 형성될 수 있다.According to one side, the wire connection portion, is formed of an N + type material, the channel connection portion, may be formed of any one of a metal material or N- type material.
다른 일측에 따르면, 상기 3차원 플래시 메모리는, P형의 벌크 및 N+의 컨택트를 포함하는 기판 상에 제조되어, 상기 채널 연결부에 의해 상기 스트링의 상부 채널층과 하부 채널층이 상기 벌크와 연결됨에 따라 벌크 소거 동작을 지원할 수 있다.According to the other side, the three-dimensional flash memory is fabricated on a substrate comprising a P-type bulk and N + contacts, the channel connecting portion is connected to the upper channel layer and lower channel layer of the string by the bulk Therefore, the bulk erase operation can be supported.
또 다른 일측에 따르면, 상기 중간 배선층은, 상기 스트링과 상기 스트링에 인접한 이웃 스트링의 사이 공간에 위치할 수 있다.According to another aspect, the intermediate wiring layer may be located in a space between the string and a neighboring string adjacent to the string.
또 다른 일측에 따르면, 상기 중간 배선층은, 상기 스트링과 상기 스트링에 인접한 이웃 스트링에 의해 공유될 수 있다.According to another aspect, the intermediate wiring layer may be shared by the string and a neighboring string adjacent to the string.
일 실시예에 따르면, 3차원 플래시 메모리의 제조 방법은 하부 채널층을 생성하는 단계; 상기 하부 채널층의 상부 영역 중 일부 영역에 배선 연결부를 형성하는 단계; 상기 배선 연결부를 덮도록 절연층을 생성하는 단계; 상기 절연층에서 상기 하부 채널층의 상부 영역 중 상기 배선 연결부가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에 대응하는 부분 및 상기 절연층에서 상기 배선 연결부의 상부 영역 중 일부 영역에 대응하는 부분을 에칭하는 단계; 상기 절연층에서 상기 배선 연결부의 상부 영역 중 일부 영역에 대응하는 부분이 에칭된 공간에 중간 배선층을 형성하는 단계; 상기 절연층에서 상기 하부 채널층의 상부 영역 중 상기 배선 연결부가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에 대응하는 부분이 에칭된 공간에 채널 연결부를 형성하는 단계; 및 상기 채널 연결부의 상부에 상부 채널층을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 중간 배선층은, 상기 상부 채널층 및 상기 하부 채널층을 포함하는 스트링에 대한 소스 전극 또는 드레인 전극 중 어느 하나로 선택적으로 사용 가능하다.According to an embodiment, a method of manufacturing a 3D flash memory may include: generating a lower channel layer; Forming a wire connection in a portion of an upper region of the lower channel layer; Generating an insulating layer to cover the wiring connection portion; Etching a portion of the insulating layer corresponding to a portion of the upper region of the lower channel layer except for an area in which the wiring connection portion is formed and a portion of the insulating layer corresponding to a portion of the upper region of the wiring connection portion; Forming an intermediate wiring layer in a space in which a portion of the insulating layer corresponding to a portion of an upper region of the wiring connection part is etched; Forming a channel connection part in a space in which an area corresponding to the remaining area except the area where the wiring connection part is formed in the upper area of the lower channel layer is etched in the insulating layer; And generating an upper channel layer on the channel connection part, wherein the intermediate wiring layer is selectively used as one of a source electrode and a drain electrode for a string including the upper channel layer and the lower channel layer. Do.
일측에 따르면, 상기 배선 연결부를 형성하는 단계는, 상기 스트링에 인접한 이웃 스트링과 상기 스트링의 사이 공간에 상기 배선 연결부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to one side, the forming of the wiring connection portion, may include forming the wiring connection portion in the space between the adjacent string adjacent to the string and the string.
다른 일측에 따르면, 상기 중간 배선층은, 상기 스트링과 상기 스트링에 인접한 이웃 스트링에 의해 공유될 수 있다,According to another side, the intermediate wiring layer may be shared by the string and a neighboring string adjacent to the string.
또 다른 일측에 따르면, 상기 배선 연결부를 형성하는 단계는, N+형 물질로 상기 배선 연결부를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 채널 연결부를 형성하는 단계는, 금속 물질 또는 N-형 물질 중 어느 하나로 상기 채널 연결부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to yet another aspect, the forming of the wire connection part may include forming the wire connection part with an N + type material, and the forming of the channel connection part may include at least one of a metal material and an N-type material. Forming a channel connection.
일 실시예에 따르면, 3차원 플래시 메모리는, 일 방향으로 연장 형성되는 채널층을 각각 포함하는 복수의 스트링들; 상기 복수의 스트링들 각각의 중간 영역에서 상기 복수의 스트링들 각각의 상부 채널층과 하부 채널층을 서로 연결시키는 채널 연결부; 상기 복수의 스트링들 중 대각 방향 또는 수평 방향으로 인접한 스트링들에 의해 공유되며, 상기 대각 방향 또는 수평 방향으로 인접한 스트링들 각각에 대한 소스 전극 또는 드레인 전극 중 어느 하나로 선택적으로 사용 가능한 중간 배선층; 및 상기 대각 방향 또는 수평 방향으로 인접한 스트링들 각각에 적어도 일부가 매몰된 채 상기 대각 방향 또는 수평 방향으로 인접한 스트링들 각각의 채널 연결부 및 상기 중간 배선층을 서로 연결시키는 배선 연결부를 포함한다.According to one embodiment, a three-dimensional flash memory, a plurality of strings each including a channel layer extending in one direction; A channel connector connecting the upper channel layer and the lower channel layer of each of the plurality of strings to each other in an intermediate region of each of the plurality of strings; An intermediate wiring layer shared by strings adjacent in a diagonal direction or a horizontal direction among the plurality of strings, and selectively usable by any one of a source electrode and a drain electrode for each of the strings adjacent in the diagonal direction or the horizontal direction; And a wire connection part connecting the channel connection part and the intermediate wiring layer of each of the strings adjacent to each other in the diagonal or horizontal direction while at least partially embedded in each of the strings adjacent to the diagonal or horizontal direction.
일측에 따르면, 상기 대각 방향 또는 수평 방향으로 인접한 스트링들 각각의 배선 연결부는, N+형 물질로 형성되고, 상기 복수의 스트링들 각각의 채널 연결부는, 금속 물질 또는 N-형 물질 중 어느 하나로 형성될 수 있다.According to one side, the wiring connection of each of the adjacent strings in the diagonal or horizontal direction, is formed of an N + type material, the channel connection of each of the plurality of strings, is formed of any one of a metal material or N- type material Can be.
다른 일측에 따르면, 상기 3차원 플래시 메모리는, P형의 벌크 및 N+의 컨택트를 포함하는 기판 상에 제조되어, 상기 복수의 스트링들 각각의 채널 연결부에 의해 상기 복수의 스트링들 각각의 상부 채널층과 하부 채널층이 상기 벌크와 연결됨에 따라 벌크 소거 동작을 지원할 수 있다.According to the other side, the three-dimensional flash memory is fabricated on a substrate comprising a P-type bulk and N + contacts, the upper channel layer of each of the plurality of strings by a channel connection of each of the plurality of strings As the lower channel layer is connected to the bulk, a bulk erase operation may be supported.
또 다른 일측에 따르면, 상기 중간 배선층은, 상기 대각 방향 또는 수평 방향으로 인접한 스트링들의 사이 공간에 위치할 수 있다.According to another side, the intermediate wiring layer may be located in the space between the adjacent strings in the diagonal or horizontal direction.
일 실시예들은 인접한 스트링들 사이에 소스 전극 또는 드레인 전극 중 어느 하나로 선택적으로 사용 가능한 중간 배선층을 포함하는 동시에, 스트링 내 상부 채널층 및 하부 채널층을 서로 연결시키는 채널 연결부를 포함함으로써, 채널층의 길이가 길어짐에 따라 감소되는 셀 전류를 증가시키고 셀 전류 감소에 따른 셀 특성 열화를 개선하며, 기판의 벌크를 기반으로 하는 벌크 소거 동작을 지원하고, 집적도를 향상시키며 배선 공정을 단순화한 3차원 플래시 메모리 소자 및 그 제조 방법을 제안할 수 있다.One embodiment includes an intermediate wiring layer that can be selectively used as either a source electrode or a drain electrode between adjacent strings, and at the same time includes a channel connection connecting the upper channel layer and the lower channel layer to each other in the string layer. 3D flash increases cell length that decreases with longer length, improves cell characteristics deterioration with reduced cell current, supports bulk-based bulk erase operations, improves integration, and simplifies wiring processes A memory device and a method of manufacturing the same can be proposed.
도 1은 기존의 3차원 플래시 메모리의 어레이를 나타낸 간략 회로도이다.
도 2는 기존의 3차원 플래시 메모리의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리를 나타낸 상면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 3차원 플래시 메모리에서 X축을 기준으로 하는 단면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 3차원 플래시 메모리에서 Y축을 기준으로 하는 단면도이다.
도 6은 도 3에 도시된 3차원 플래시 메모리의 다른 실시예에 따른 단면도이다.
도 7은 도 3에 도시된 3차원 플래시 메모리의 또 다른 실시예에 따른 단면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리의 제조 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 9 내지 11은 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 15 내지 20은 다른 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 21 내지 28은 또 다른 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 29는 다른 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리를 나타낸 상면도이다.
도 30은 도 29에 도시된 3차원 플래시 메모리에서 X축을 기준으로 하는 단면도이다.
도 31은 도 29의 3차원 플래시 메모리의 다른 실시예에 따른 단면도이다.
도 32는 도 29의 3차원 플래시 메모리의 또 다른 실시예에 따른 단면도이다.1 is a simplified circuit diagram showing an array of conventional three-dimensional flash memory.
2 is a perspective view showing the structure of a conventional three-dimensional flash memory.
3 is a top view illustrating a 3D flash memory according to an exemplary embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view based on the X axis of the 3D flash memory shown in FIG. 3.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the three-dimensional flash memory shown in FIG. 3 based on the Y axis.
FIG. 6 is a cross-sectional view of another example of the three-dimensional flash memory illustrated in FIG. 3.
FIG. 7 is a cross-sectional view of another embodiment of the three-dimensional flash memory illustrated in FIG. 3.
8 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a 3D flash memory, according to an exemplary embodiment.
9 to 11 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a 3D flash memory according to an embodiment.
15 to 20 are diagrams for describing a method of manufacturing a 3D flash memory, according to another exemplary embodiment.
21 to 28 are diagrams for describing a method of manufacturing a 3D flash memory, according to another exemplary embodiment.
29 is a top view illustrating a 3D flash memory according to another exemplary embodiment.
FIG. 30 is a cross-sectional view based on the X axis of the 3D flash memory shown in FIG. 29.
FIG. 31 is a cross-sectional view illustrating another example of the 3D flash memory of FIG. 29.
32 is a cross-sectional view of still another embodiment of the 3D flash memory of FIG. 29.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the embodiments. Also, like reference numerals in the drawings denote like elements.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Also, the terminology used herein is a term used to properly express a preferred embodiment of the present invention, which may vary depending on a user, an operator's intention, or customs in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of the terms should be made based on the contents throughout the specification.
도 3은 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리를 나타낸 상면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 3차원 플래시 메모리에서 X축을 기준으로 하는 단면도이며, 도 5는 도 3에 도시된 3차원 플래시 메모리에서 Y축을 기준으로 하는 단면도이다. 보다 상세하게는 도 3은 3차원 플래시 메모리에서 스트링의 수직 방향으로 중간 영역에 대한 수평 방향의 단면을 나타내는 상면도이다.3 is a top view illustrating a 3D flash memory according to an exemplary embodiment, FIG. 4 is a cross-sectional view based on an X axis in the 3D flash memory illustrated in FIG. 3, and FIG. 5 is a 3D flash illustrated in FIG. 3. This is a cross section based on the Y axis in memory. More specifically, FIG. 3 is a top view illustrating a cross section in a horizontal direction with respect to an intermediate region in a vertical direction of a string in a 3D flash memory.
도 3 내지 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(300)는 일 방향으로 연장 형성되는 스트링(310), 채널 연결부(320), 중간 배선층(330) 및 배선 연결부(340)를 포함한다.3 to 5, the
스트링(310)은 일 방향으로 연장 형성되는 채널층(311, 312)을 포함하는 것으로 설명 및 도시되나 이에 제한되거나 한정되지 않고, 채널층(311, 312) 이외에도 채널층(311, 312)에 대해 수직적으로 적층되는 복수의 전극층들(미도시) 및 복수의 전극층들의 사이 사이에 배치되는 복수의 절연층들(미도시)을 포함할 수 있다.The
채널 연결부(320)는 스트링(310)의 중간 영역에서 스트링(310)의 상부 채널층(311)과 하부 채널층(312)을 서로 연결시킨다. 예를 들어, 채널 연결부(320)는 채널층(311, 312)과 동일하게 N-형의 이온 주입 공정을 통해 N-형 물질(예컨대, N-형 폴리실리콘)로 형성될 수 있다. 그러나 이에 제한되거나 한정되지 않고, 금속 물질로도 형성될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 6을 참조하여 기재하기로 한다. 이처럼, 채널 연결부(320)가 스트링(310)의 중간 영역에서 스트링(310)의 상부 채널층(311)과 하부 채널층(312)을 서로 연결시킴에 따라, 상부 채널층(311) 및 하부 채널층(312) 모두는 P형의 벌크 및 N+의 컨택트를 포함하는 기판과 연결되게 되고, 이로 인해 벌크 기반의 소거 동작이 수행될 수 있다.The
중간 배선층(330)은 스트링(310)에 대한 소스 전극 또는 드레인 전극 중 어느 하나로 선택적으로 사용 가능하도록 금속 물질(일례로, W(텅스텐), Ti(티타늄), Ta(탄탈륨), Au(구리) 또는 Au(금) 중 적어도 어느 하나)로 형성될 수 있다. 보다 상세하게, 3차원 플래시 메모리(300)에 포함되는 상부 배선층(미도시)이 소스 전극으로 사용되는 경우, 상부 배선층과 함께 제어하고자 하는 메모리 셀을 사이에 두며 가장 가깝데 인접하는 중간 배선층(330)은, 드레인 전극으로 사용될 수 있으며, 상부 배선층이 드레인 전극으로 사용되는 경우, 상부 배선층과 함께 제어하고자 하는 메모리 셀을 사이에 두며 가장 가깝게 인접하는 중간 배선층(330)은 소스 전극으로 사용될 수 있다. 이하, 메모리 셀은, 3차원 플래시 메모리(300)에서 정보 저장 요소인 전하 저장층 및 전하 저장층과 직접적으로 맞닿는 전극층을 의미한다.The
여기서, 중간 배선층(330)은 복수 개로 구현될 수 있다. 예를 들어, 중간 배선층(330)이 제1 중간 배선층, 제2 중간 배선층 및 제3 중간 배선층과 같이 복수 개로 구현되는 경우(제1 중간 배선층부터 제2 중간 배선층, 제3 중간 배선층의 순서로 수직 방향으로 배치되는 경우), 제1 중간 배선층이 드레인 전극으로 사용됨에 따라 제1 중간 배선층과 함께 제어하고자 하는 메모리 셀을 사이에 두며 가장 가깝게 인접하는 제2 중간 배선층은 소스 전극으로 사용될 수 있다. 또한, 제3 중간 배선층이 소스 전극으로 사용됨에 따라 제3 중간 배선층과 함께 제어하고자 하는 메모리 셀을 사이에 두며 가장 가깝게 인접하는 제2 중간 배선층은 드레인 전극으로 사용될 수 있다. 즉, 중간 배선층(330)은, 제어하고자 하는 메모리 셀을 사이에 두는 인접한 다른 배선층이 소스 전극 또는 드레인 전극 중 어느 하나로 사용됨에 응답하여, 사용되는 어느 하나의 전극을 제외한 나머지 하나의 전극으로 적응적으로 사용될 수 있다. 이하, 하나의 배선층이 경우에 따라 드레인 전극으로도 사용되고, 소스 전극으로도 사용되는 것은, 해당 배선층이 소스 전극 또는 드레인 전극 중 어느 하나로 적응적으로 사용될 수 있도록 재구성 가능하게 형성되었음을 의미한다. 이에, 중간 배선층(330)은 재구성 가능하게 형성될 수 있다.Here, the
특히, 중간 배선층(330)은 스트링들 사이의 공간에 위치함으로써, 3차원 플래시 메모리(300)의 집적화 및 소형화를 도모할 수 있다. 예를 들어, 중간 배선층(330)은 제1 스트링(310)과 제1 스트링(310)에 인접한 이웃 스트링인 제2 스트링(350)의 사이 공간에 위치함으로써, 스트링들(310, 350) 사이에서 공유될 수 있다. 이 때, 중간 배선층(330)을 공유하는 스트링들(310, 350)은 3차원 플래시 메모리(300)에 포함되는 복수의 스트링들 중 대각 방향으로 인접한 스트링들(310, 350)일 수 있다.In particular, since the
이하, 중간 배선층(330)이 스트링들(310, 350) 사이에서 공유된다는 것은, 중간 배선층(330)이 제1 스트링(310)에 대한 소스 전극 또는 드레인 전극 중 어느 하나로 선택적으로 사용되는 동시에, 제2 스트링(350)에 대해서도 소스 전극 또는 드레인 전극 중 어느 하나로 선택적으로 사용되는 것을 의미한다. 이를 위해, 중간 배선층(330)은 제1 스트링(310)의 채널 연결부(320)와 연결되는 동시에 제2 스트링(350)의 채널 연결부(미도시)와도 연결될 수 있다.Hereinafter, the
배선 연결부(340)는 스트링(310)에 적어도 일부가 매몰된 채 채널 연결부(320)와 중간 배선층(330)을 서로 연결시킨다. 예를 들어, 배선 연결부(340)는 N+형 이온 주입 공정을 통해 N+형 물질(예컨대, N+형 폴리실리콘)로 스트링(310)에 적어도 일부가 매몰되도록 형성될 수 있다.The
이상, 3차원 플래시 메모리(300)의 구조가 하나의 스트링(310)을 기준으로 설명되었으나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(300)는 중간 배선층(330)을 공유하는 복수의 스트링들(310, 350)을 기준으로 하는 구조를 가질 수도 있다. 이러한 경우, 3차원 플래시 메모리(300)는 복수의 스트링들 중 대각 방향으로 인접한 스트링들(310, 350), 대각 방향으로 인접한 스트링들(310, 350) 각각의 상부 채널층(311)과 하부 채널층(312)을 서로 연결시키는 채널 연결부(320), 대각 방향으로 인접한 스트링들(310, 350)에 의해 공유되며, 대각 방향으로 인접한 스트링들(310, 350) 각각에 대한 소스 전극 또는 드레인 전극 중 어느 하나로 선택적으로 사용 가능한 중간 배선층(330) 및 대각 방향으로 인접한 스트링들(310, 350) 각각에 적어도 일부가 매몰된 채 대각 방향으로 인접한 스트링들(310, 350) 각각의 채널 연결부(320) 및 중간 배선층(330)을 서로 연결시키는 배선 연결부(340)를 포함하는 구조로 설명될 수 있다. 만약, 중간 배선층(330)을 공유하는 스트링들이 대각 방향으로 인접한 스트링들(310, 350)이 아닌, 수평 방향으로 인접한 스트링들인 경우, 3차원 플래시 메모리(300)는 수평 방향으로 인접한 스트링들을 기준으로 하는 구조를 가질 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 29 내지 32를 참조하여 기재하기로 한다.Although the structure of the
이와 같이 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(300)는, 인접한 스트링들(310, 350) 사이에 소스 전극 또는 드레인 전극 중 어느 하나로 선택적으로 사용 가능한 중간 배선층(330)을 포함하는 동시에, 스트링(310, 350) 내 상부 채널층(311) 및 하부 채널층(312)을 서로 연결시키는 채널 연결부(320)를 포함함으로써, 채널층(311, 312)의 길이가 길어짐에 따라 감소되는 셀 전류를 증가시키고 셀 전류 감소에 따른 셀 특성 열화를 개선하며, 기판의 벌크를 기반으로 하는 벌크 소거 동작을 지원하고, 집적도를 향상시키며 배선 공정을 단순화하는 효과를 달성할 수 있다.As such, the
도 6은 도 3에 도시된 3차원 플래시 메모리의 다른 실시예에 따른 단면도이다.FIG. 6 is a cross-sectional view of another example of the three-dimensional flash memory illustrated in FIG. 3.
도 6을 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(600)는 도 3 내지 5를 참조하여 상술된 3차원 플래시 메모리(300)와 동일한 구조를 가지나, 채널 연결부(610)가 금속 물질로 형성된다는 점에서 차이가 있다. 보다 상세하게, 다른 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(600)에 포함되는 채널 연결부(610)는, 중간 배선층(620)과 동일한 금속 물질(예컨대, W(텅스텐), Ti(티타늄), Ta(탄탈륨), Au(구리) 또는 Au(금) 중 적어도 어느 하나)로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 6, the
설명된 바와 같이 제조 완료된 다른 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(600)는 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(300)와 채널 연결부(610)를 구성하는 물질의 차이만을 가지나, 제조 공정 측면에서는 마스크 기반의 에칭 공정의 횟수 차이를 갖게 될 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하여 상술된 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(300)는, 중간 배선층(330)과 채널 연결부(320)가 서로 다른 물질로 구성되기 때문에, 배선 연결부(340)를 형성하기 위한 제1 마스크 공정, 중간 배선층(330)을 형성하기 위한 제2 마스크 공정, 채널 연결부(320)를 형성하기 위한 제3 마스크 공정의 총 세 번의 마스크 기반 에칭 공정을 통해 제조되는 반면, 다른 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(600)는 중간 배선층(330)과 채널 연결부(320)가 동일한 물질로 구성되기 때문에, 배선 연결부(630)를 형성하기 위한 제1 마스크 공정, 중간 배선층(620) 및 채널 연결부(610)를 동시에 형성하기 위한 제2 마스크 공정의 총 두 번의 마스크 기반 에칭 공정을 통해 제조될 수 있다. 그러나 이에 제한되거나 한정되지 않고 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(300) 및 다른 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(600)는, 상술된 구조들을 구현할 수 있는 다양한 공정들을 통해 제조될 수 있다. 제조 방법에 대한 상세한 설명은 도 8 내지 11을 참조하여 기재하기로 한다.As described above, the
또한, 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(300) 및 다른 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(600)는, 상술된 구조들 이외에도 중간 배선층(330, 620)과 배선 연결부(340, 630)를 이어주는 추가 연결부(미도시)를 포함하는 구조로 구현될 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 7을 참조하여 기재하기로 한다.In addition, the three-
도 7은 도 3에 도시된 3차원 플래시 메모리의 또 다른 실시예에 따른 단면도이다.FIG. 7 is a cross-sectional view of another embodiment of the three-dimensional flash memory illustrated in FIG. 3.
도 7을 참조하면, 또 다른 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(700)는 도 3 내지 5를 참조하여 상술된 3차원 플래시 메모리(300)와 동일한 구조를 가지나, 추가 연결부(710)를 더 포함한다는 점에서 차이가 있다. 구체적으로 추가 연결부(710)는 중간 배선층(720)과 배선 연결부(730)를 이어주는 추가적인 구성부로서, 도 3에 도시된 Y축 방향으로 연장 형성되는 중간 배선층(720)과 달리 배선 연결부(730)와 같이 Y축 방향으로 연장 형성되지 않는 구성부일 수 있다. 이에, 추가 연결부(710)를 포함하는 구조는 중간 배선층(720)과 배선 연결부(730)가 직접적으로 맞닿는 구조가 적용되기 힘든 경우에 사용될 수 있다.Referring to FIG. 7, the
도면에는, 또 다른 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(700)가 N-형 물질로 구성되는 채널 연결부(740)를 포함하는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되거나 한정되지 않고 채널 연결부(740)가 금속 물질로 구성되는 경우에도 추가 연결부(710)를 포함하는 구조가 적용될 수 있다.In the drawing, although the
설명된 바와 같이 제조 완료된 또 다른 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(700)는 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(300) 및 다른 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(600)와 달리 추가 연결부(710)를 더 포함한다는 차이만을 가지나, 제조 공정 측면에서는 마스크 기반의 에칭 공정의 횟수 차이를 갖게 될 수 있다. 예를 들어, 도 6을 참조하여 전술된 바와 같이 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(300)가 총 세 번의 마스크 기반 에칭 공정을 통해 제조되고 다른 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(700)가 총 두 번의 마스크 기반 에칭 공정을 통해 제조되는 반면, 또 다른 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(700)는 배선 연결부(730)를 형성하기 위한 제1 마스크 공정, 추가 연결부(710)를 형성하기 위한 제2 마스크 공정, 중간 배선층(720)을 형성하기 위한 제3 마스크 공정, 채널 연결부(740)를 형성하기 위한 제4 마스크 공정의 총 네 번의 마스크 기반 에칭 공정을 통해 제조될 수 있다.As described, the three-
도 8은 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리의 제조 방법을 나타낸 플로우 차트이고, 도 9 내지 14는 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이며, 도 15 내지 20은 다른 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 21 내지 28은 또 다른 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.8 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a 3D flash memory, according to an embodiment. FIGS. 9 through 14 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a 3D flash memory, according to an exemplary embodiment. 21 is a diagram for describing a method of manufacturing a 3D flash memory, and FIGS. 21 through 28 are diagrams for describing a method of manufacturing a 3D flash memory, according to another exemplary embodiment.
이하, 도 8 내지 28을 참조하여 설명되는 3차원 플래시 메모리의 제조 방법은 자동화 및 기계화된 제조 시스템에 의해 수행됨을 전제로 하며, 도 3 내지 5를 참조하여 상술된 3차원 플래시 메모리(300), 도 6을 참조하여 상술된 3차원 플래시 메모리(600) 및 도 7을 참조하여 상술된 3차원 플래시 메모리(700)를 제조하는 방법을 의미한다.Hereinafter, the manufacturing method of the three-dimensional flash memory described with reference to FIGS. 8 to 28 is assumed to be performed by an automated and mechanized manufacturing system, and the three-
또한, 이하, 도 9 내지 28의 단면도들은 3차원 플래시 메모리의 제조 방법을 설명하기 위해 도 3에 도시된 스트링들(310, 360)에 대해 X축 방향으로 잘린 단면도를 의미한다. 이에, 후술되는 제조 방법을 통해, 도 3에 도시된 스트링(310)을 기준으로 하는 3차원 플래시 메모리가 제조되는 것을 설명하나, 스트링(350)을 기준으로 하는 3차원 플래시 메모리 역시 후술되는 제조 방법에 의해 동일하게 제조될 수 있다.9 to 28 are cross-sectional views cut along the X-axis direction of the
우선, 제조 시스템은 단계(S810)에서 하부 채널층(910, 1510, 2110)을 생성한다. 예를 들어, 제조 시스템은 도 9, 15 및 21과 같이 N-형 물질로 하부 채널층(910, 1510, 2110)을 형성할 수 있다. 이 때, 하부 채널층(910, 1510, 2110)은 내부의 속이 빈 튜브 형태로 구현될 수 있으며, 이 경우 하부 채널층(910, 1510, 2110)의 내부를 채우는 매립막(911, 1511, 2111)과 하부 채널층(910, 1510, 2110)의 외부를 둘러싼 측벽(912, 1512, 2112)이 더 배치될 수 있다.First, the manufacturing system generates the lower channel layers 910, 1510, and 2110 in step S810. For example, the fabrication system can form the lower channel layers 910, 1510, 2110 with N-type materials as shown in FIGS. 9, 15, and 21. In this case, the lower channel layers 910, 1510, and 2110 may be implemented in the form of hollow tubes, and in this case, the buried
이어서, 제조 시스템은 단계(S820)에서 하부 채널층(910, 1510, 2110)의 상부 영역 중 일부 영역에 배선 연결부(920, 1520, 2120)를 형성한다. 예를 들어, 제조 시스템은 도 10, 16 및 22와 같이 N+형 이온 주입 공정을 통해 N+형 물질(예컨대, N+형 폴리실리콘)로 하부 채널층(910, 1510, 2110)의 상부 영역 중 일부 영역과 스트링들 사이 공간에 걸쳐 배선 연결부(920, 1520, 2120)를 형성할 수 있다. 더 구체적인 예를 들면, 제조 시스템은 마스크 공정을 이용하여 하부 채널층(910, 1510, 2110)의 상부 영역 중 일부 영역에 일부분이 걸치도록 배선 연결부(920, 1520, 2120)를 형성할 수 있다.Subsequently, in operation S820, the manufacturing system forms the
그 다음, 제조 시스템은 단계(S830)에서 배선 연결부(920, 1520, 2120)를 덮도록 절연층(930, 1530, 2130)을 생성한다. 예를 들어, 제조 시스템은 도 11, 17 및 23과 같이 절연 물질로 절연층(930, 1530, 2130)을 생성할 수 있다. 이 때, 절연층(930, 1530, 2130)은 스트링에 포함되는 복수의 전극층들(미도시) 사이사이에 배치되는 층간 절연층(미도시)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.Next, the manufacturing system generates the insulating
그 다음, 제조 시스템은 단계(S840)에서 절연층(930, 1530, 2130)에서 하부 채널층(910, 1510, 2110)의 상부 영역 중 배선 연결부(920, 1520, 2120)가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에 대응하는 부분 및 절연층(930, 1530, 2130)에서 배선 연결부(920, 1520, 2120)의 상부 영역 중 일부 영역에 대응하는 부분을 에칭한다.Next, in operation S840, the manufacturing system may include the remaining portions of the upper layers of the lower channel layers 910, 1510, and 2110 in the insulating
그 다음, 제조 시스템은 단계(S850)에서 절연층(930, 1530, 2130)에서 배선 연결부(920, 1520, 2120)의 상부 영역 중 일부 영역에 대응하는 부분이 에칭된 공간(931, 1531, 2131)에 중간 배선층(940, 1540, 2140)을 형성한다.Next, in step S850, the manufacturing system includes
그 다음, 제조 시스템은 단계(S860)에서 절연층(930, 1530, 2130)에서 하부 채널층(910, 1510, 2110)의 상부 영역 중 배선 연결부(920, 1520, 2120)가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에 대응하는 부분이 에칭된 공간(932, 1532, 2132)에 채널 연결부(950, 1550, 2150)를 형성한다.Next, in operation S860, the manufacturing system may include the remaining portions of the upper layers of the lower channel layers 910, 1510, and 2110 in the insulating
여기서, 단계들(S840 내지 S860)은 제조하고자 하는 3차원 플래시 메모리가 도 3을 참조하여 상술된 3차원 플래시 메모리(300), 도 6을 참조하여 상술된 3차원 플래시 메모리(600) 또는 도 7을 참조하여 상술된 3차원 플래시 메모리(700) 중 어떤 것에 해당되는지에 따라 세부적으로 상이하게 수행될 수 있다.Here, in steps S840 to S860, the
예를 들어, 도 3을 참조하여 상술된 3차원 플래시 메모리(300)를 제조하고자 하는 경우, 제조 시스템은 도 12와 같이 절연층(930)에서 배선 연결부(920)의 상부 영역 중 일부 영역에 대응하는 부분을 마스크 공정을 이용하여 에칭한 후, 절연층(930)에서 배선 연결부(920)의 상부 영역 중 일부 영역에 대응하는 부분이 에칭된 공간(931)에 중간 배선층(940)을 형성할 수 있다. 이어서, 제조 시스템은 도 13과 같이 절연층(930)에서 하부 채널층(910)의 상부 영역 중 배선 연결부(920)가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에 대응하는 부분을 마스크 공정을 이용하여 에칭한 뒤, 절연층(930)에서 하부 채널층(910)의 상부 영역 중 배선 연결부(920)가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에 대응하는 부분이 에칭된 공간(932)에 채널 연결부(950)를 형성할 수 있다. 이 때, 제조 시스템은 스트링에 적어도 일부가 매몰된 배선 연결부(920)가 중간 배선층(940) 및 채널 연결부(950) 모두와 접촉되도록 중간 배선층(940) 및 채널 연결부(950)를 형성할 수 있다.For example, when manufacturing the
다른 예를 들면, 도 6을 참조하여 상술된 3차원 플래시 메모리(600)를 제조하고자 하는 경우, 제조 시스템은 도 18과 같이 절연층(1530)에서 배선 연결부(1520)의 상부 영역 중 일부 영역에 대응하는 부분 및 절연층(1530)에서 하부 채널층(1510)의 상부 영역 중 배선 연결부(1520)가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에 대응하는 부분을 마스크 공정을 이용하여 에칭한 후, 도 19와 같이 절연층(1530)에서 배선 연결부(1520)의 상부 영역 중 일부 영역에 대응하는 부분이 에칭된 공간(1531)에 중간 배선층(940)을 형성하고, 절연층(1530)에서 하부 채널층(1510)의 상부 영역 중 배선 연결부(1520)가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에 대응하는 부분이 에칭된 공간(1532)에 채널 연결부(1550)를 형성할 수 있다. 이 때, 제조 시스템은 스트링에 적어도 일부가 매몰된 배선 연결부(1520)가 중간 배선층(1540) 및 채널 연결부(1550) 모두와 접촉되도록 중간 배선층(1540) 및 채널 연결부(1550)를 형성할 수 있다.For another example, when manufacturing the
또 다른 예를 들면, 도 7을 참조하여 상술된 3차원 플래시 메모리(700)를 제조하고자 하는 경우, 제조 시스템은 도 24와 같이 절연층(2130)에서 배선 연결부(2120)의 상부 영역 중 일부 영역에 대응하는 부분을 마스크 공정을 이용하여 에칭한 후, 절연층(2130)에서 배선 연결부(2120)의 상부 영역 중 일부 영역에 대응하는 부분이 에칭된 공간(2131)에 추가 연결부(2160)를 형성할 수 있다. 이어서, 제조 시스템은 도 25와 같이 추가 연결부(2160)의 상부에 중간 배선층(2140)을 마스크 공정을 이용하여 형성한 뒤, 도 26과 같이 중간 배선층(2140)을 덮도록 추가 절연층(2133)을 생성한다. 이에, 제조 시스템은 도 27과 같이 절연층(2130) 및 추가 절연층(2133)에서 하부 채널층(2110)의 상부 영역 중 배선 연결부(2120)가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에 대응하는 부분을 마스크 공정을 이용하여 에칭한 뒤, 절연층(2130) 및 추가 절연층(2133)에서 하부 채널층(2110)의 상부 영역 중 배선 연결부(2120)가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에 대응하는 부분이 에칭된 공간(2132, 2134)에 채널 연결부(2150)를 형성할 수 있다. 이 때, 제조 시스템은 스트링에 적어도 일부가 매몰된 배선 연결부(2120)가 중간 배선층(2140)과 접촉되는 추가 연결부(2160) 및 채널 연결부(2150) 모두와 접촉되도록 추가 연결부(2160) 및 채널 연결부(2150)를 형성할 수 있다.For another example, when manufacturing the
그 후, 제조 시스템은 단계(S870)에서 채널 연결부(950, 1550, 2150)의 상부에 상부 채널층(960, 1560, 2170)을 생성한다. 예를 들어, 제조 시스템은 도 14, 20 및 28과 같이 N-형 물질로 상부 채널층(960, 1560, 2170)을 형성할 수 있다. 이 때, 상부 채널층(960, 1560, 2170)은 하부 채널층(910, 1510, 2110)과 동일하게 내부의 속이 빈 튜브 형태로 구현될 수 있으며, 이 경우 상부 채널층(960, 1560, 2170)의 내부를 채우는 매립막(961, 1561, 2171)과 상부 채널층(960, 1560, 2170)의 외부를 둘러싼 측벽(962, 1562, 2172)이 더 배치될 수 있다.The manufacturing system then creates an
도 29는 다른 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리를 나타낸 상면도이고, 도 30은 도 29에 도시된 3차원 플래시 메모리에서 X축을 기준으로 하는 단면도이다.FIG. 29 is a top view illustrating a 3D flash memory according to another exemplary embodiment. FIG. 30 is a cross-sectional view based on an X axis of the 3D flash memory illustrated in FIG. 29.
도 29 내지 30을 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(2900)는 도 3 내지 5를 참조하여 상술된 3차원 플래시 메모리(300)와 유사한 구조를 가지나, 대각 방향으로 인접한 스트링들이 아닌, 수평 방향으로 인접한 스트링들(2910, 2920)에 의해 스트링들(2910, 2920) 사이에 배치된 중간 배선층(2930)이 공유된다는 점에서 차이가 있다.29 to 30, the
보다 상세하게, 수평 방향으로 인접한 스트링들(2910, 2920)에 의해 중간 배선층(2930)이 공유되기 위해서, 배선 연결부(2940)는 스트링들(2910, 2920) 각각에 적어도 일부가 매몰된 채 형성됨으로써, 스트링들(2910, 2920) 각각의 채널 연결부(2911, 2921)와 중간 배선층(2930)을 서로 연결시킬 수 있다.More specifically, in order for the
배선 연결부(2940), 채널 연결부(2911, 2921) 및 중간 배선층(2930) 각각이 형성되는 물질은 도 3 내지 5를 참조하여 상술된 3차원 플래시 메모리(300)에 포함되는 배선 연결부(340), 채널 연결부(320) 및 중간 배선층(330) 각각과 동일하므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.The material in which each of the
도 31은 도 29의 3차원 플래시 메모리의 다른 실시예에 따른 단면도이다.FIG. 31 is a cross-sectional view illustrating another example of the 3D flash memory of FIG. 29.
도 31을 참조하면, 3차원 플래시 메모리(3100)는, 채널 연결부(3111, 3121)가 도 6을 참조하여 상술된 3차원 플래시 메모리(600)에 포함되는 채널 연결부(610)와 동일하게 금속 물질(예컨대, W(텅스텐), Ti(티타늄), Ta(탄탈륨), Au(구리) 또는 Au(금) 중 적어도 어느 하나)로 형성되는 가운데, 도 29 내지 30을 참조하여 상술된 바와 같이 중간 배선층(3130)이 대각 방향으로 인접한 스트링들이 아닌 수평 방향으로 인접한 스트링들(3110, 3120)에 의해 공유된다는 점에서 차이가 있다. 마찬가지로, 수평 방향으로 인접한 스트링들(3110, 3120)에 의해 중간 배선층(3130)이 공유되기 위해서, 배선 연결부(3140)는 스트링들(3110, 3120) 각각에 적어도 일부가 매몰된 채 형성됨으로써, 스트링들(3110, 3120) 각각의 채널 연결부(3111, 3121)와 중간 배선층(3130)을 서로 연결시킬 수 있다.Referring to FIG. 31, the
배선 연결부(3140), 채널 연결부(3111, 3121) 및 중간 배선층(3130) 각각이 형성되는 물질은 도 6을 참조하여 상술된 3차원 플래시 메모리(600)에 포함되는 배선 연결부(630), 채널 연결부(610) 및 중간 배선층(620) 각각과 동일하므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.A material in which each of the
도 32는 도 29의 3차원 플래시 메모리의 또 다른 실시예에 따른 단면도이다.32 is a cross-sectional view of still another embodiment of the 3D flash memory of FIG. 29.
도 32를 참조하면, 3차원 플래시 메모리(3200)는, 도 7을 참조하여 상술된 3차원 플래시 메모리(700)와 같이 추가 연결부(3230)를 더 포함하는 구조를 갖는 가운데, 도 29 내지 30을 참조하여 상술된 바와 같이 중간 배선층(3240)이 대각 방향으로 인접한 스트링들이 아닌 수평 방향으로 인접한 스트링들(3210, 3220)에 의해 공유된다는 특징을 포함한다. 마찬가지로, 수평 방향으로 인접한 스트링들(3210, 3220)에 의해 중간 배선층(3240)이 공유되기 위해서, 배선 연결부(3250)는 스트링들(3210, 3220) 각각에 적어도 일부가 매몰된 채 형성됨으로써, 스트링들(3210, 3220) 각각의 채널 연결부(3211, 3221)와 추가 연결부(3210)를 서로 연결시킬 수 있다.Referring to FIG. 32, the
배선 연결부(3250), 채널 연결부(3211, 3221), 중간 배선층(3240) 및 추가 연결부(3230) 각각이 형성되는 물질은 도 7을 참조하여 상술된 3차원 플래시 메모리(700)에 포함되는 배선 연결부(730), 채널 연결부(740), 중간 배선층(720) 및 추가 연결부(710) 각각과 동일하므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.A material in which each of the
이상 도 29 내지 32를 참조하여 상술된 3차원 플래시 메모리(2900, 3100, 3200)의 제조 방법은 도 8 내지 28을 참조하여 상술된 3차원 플래시 메모리의 제조 방법과 동일하나, 대각 방향으로 인접한 스트링들에 의해 공유되는 것이 아닌 수평 방향으로 인접한 스트링들에 의해 공유되는 중간 배선층을 제조한다는 점에서 차이가 있다. 이에, 그 제조 방법에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The method of manufacturing the
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described by the limited embodiments and the drawings as described above, various modifications and variations are possible to those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques may be performed in a different order than the described method, and / or components of the described systems, structures, devices, circuits, etc. may be combined or combined in a different manner than the described method, or other components. Or even if replaced or substituted by equivalents, an appropriate result can be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are within the scope of the claims that follow.
Claims (13)
상기 스트링의 중간 영역에서 상기 스트링의 상부 채널층과 하부 채널층을 서로 연결시키는 채널 연결부;
상기 스트링에 대한 소스 전극 또는 드레인 전극 중 어느 하나로 선택적으로 사용 가능한 중간 배선층; 및
상기 스트링에 적어도 일부가 매몰된 채 상기 채널 연결부 및 상기 중간 배선층을 서로 연결시키는 배선 연결부
를 포함하고,
상기 배선 연결부는,
N+형 물질로 형성되고,
상기 채널 연결부는,
금속 물질 또는 N-형 물질 중 어느 하나로 형성되는 3차원 플래시 메모리.A string including a channel layer extending in one direction;
A channel connector connecting the upper channel layer and the lower channel layer to each other in the middle region of the string;
An intermediate wiring layer selectively usable as any one of a source electrode and a drain electrode for the string; And
A wire connection part connecting the channel connection part and the intermediate wiring layer to each other with at least a portion embedded in the string.
Including,
The wiring connection portion,
Formed of an N + type material,
The channel connection unit,
A three-dimensional flash memory formed of either a metallic material or an N-type material.
상기 3차원 플래시 메모리는,
P형의 벌크 및 N+의 컨택트를 포함하는 기판 상에 제조되어, 상기 채널 연결부에 의해 상기 스트링의 상부 채널층과 하부 채널층이 상기 벌크와 연결됨에 따라 벌크 소거 동작을 지원하는, 3차원 플래시 메모리.The method of claim 1,
The three-dimensional flash memory,
A three-dimensional flash memory fabricated on a substrate comprising a P-type bulk and an N + contact, the channel connector supporting a bulk erase operation as the upper and lower channel layers of the string are connected with the bulk. .
상기 중간 배선층은,
상기 스트링과 상기 스트링에 인접한 이웃 스트링의 사이 공간에 위치하는, 3차원 플래시 메모리.The method of claim 1,
The intermediate wiring layer,
And a space located between the string and a neighboring string adjacent to the string.
상기 중간 배선층은,
상기 스트링과 상기 스트링에 인접한 이웃 스트링에 의해 공유되는, 3차원 플래시 메모리.The method of claim 4, wherein
The intermediate wiring layer,
And shared by the string and a neighboring string adjacent to the string.
상기 하부 채널층의 상부 영역 중 일부 영역에 배선 연결부를 형성하는 단계;
상기 배선 연결부를 덮도록 절연층을 생성하는 단계;
상기 절연층에서 상기 하부 채널층의 상부 영역 중 상기 배선 연결부가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에 대응하는 부분 및 상기 절연층에서 상기 배선 연결부의 상부 영역 중 일부 영역에 대응하는 부분을 에칭하는 단계;
상기 절연층에서 상기 배선 연결부의 상부 영역 중 일부 영역에 대응하는 부분이 에칭된 공간에 중간 배선층을 형성하는 단계;
상기 절연층에서 상기 하부 채널층의 상부 영역 중 상기 배선 연결부가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에 대응하는 부분이 에칭된 공간에 채널 연결부를 형성하는 단계; 및
상기 채널 연결부의 상부에 상부 채널층을 생성하는 단계
를 포함하고,
상기 중간 배선층은,
상기 상부 채널층 및 상기 하부 채널층을 포함하는 스트링에 대한 소스 전극 또는 드레인 전극 중 어느 하나로 선택적으로 사용 가능하며,
상기 배선 연결부를 형성하는 단계는,
N+형 물질로 상기 배선 연결부를 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 채널 연결부를 형성하는 단계는,
금속 물질 또는 N-형 물질 중 어느 하나로 상기 채널 연결부를 형성하는 단계
를 포함하는 3차원 플래시 메모리의 제조 방법.Creating a lower channel layer;
Forming a wire connection in a portion of an upper region of the lower channel layer;
Generating an insulating layer to cover the wiring connection portion;
Etching a portion of the insulating layer corresponding to a portion of the upper region of the lower channel layer except for the region where the wiring connection portion is formed and a portion of the insulating layer corresponding to a portion of the upper region of the wiring connection portion;
Forming an intermediate wiring layer in a space in which a portion of the insulating layer corresponding to a portion of the upper region of the wiring connection part is etched;
Forming a channel connection part in a space in which a portion of the upper layer of the lower channel layer corresponding to the remaining area except the area where the wiring connection part is formed is etched; And
Creating an upper channel layer on top of the channel connection portion
Including,
The intermediate wiring layer,
May be selectively used as any one of a source electrode and a drain electrode for the string including the upper channel layer and the lower channel layer,
Forming the wiring connection portion,
Forming the interconnection connection with an N + type material
Including,
Forming the channel connection portion,
Forming the channel connection with either a metal material or an N-type material
Method of manufacturing a three-dimensional flash memory comprising a.
상기 배선 연결부를 형성하는 단계는,
상기 스트링에 인접한 이웃 스트링과 상기 스트링의 사이 공간에 상기 배선 연결부를 형성하는 단계
를 포함하는 3차원 플래시 메모리의 제조 방법.The method of claim 6,
Forming the wire connection portion,
Forming the wiring connection in a space between the string adjacent to the string and the string;
Method of manufacturing a three-dimensional flash memory comprising a.
상기 중간 배선층은,
상기 스트링과 상기 스트링에 인접한 이웃 스트링에 의해 공유되는, 3차원 플래시 메모리의 제조 방법.The method of claim 7, wherein
The intermediate wiring layer,
And shared by the string and a neighboring string adjacent to the string.
상기 복수의 스트링들 각각의 중간 영역에서 상기 복수의 스트링들 각각의 상부 채널층과 하부 채널층을 서로 연결시키는 채널 연결부;
상기 복수의 스트링들 중 대각 방향 또는 수평 방향으로 인접한 스트링들에 의해 공유되며, 상기 대각 방향 또는 수평 방향으로 인접한 스트링들 각각에 대한 소스 전극 또는 드레인 전극 중 어느 하나로 선택적으로 사용 가능한 중간 배선층; 및
상기 대각 방향 또는 수평 방향으로 인접한 스트링들 각각에 적어도 일부가 매몰된 채 상기 대각 방향 또는 수평 방향으로 인접한 스트링들 각각의 채널 연결부 및 상기 중간 배선층을 서로 연결시키는 배선 연결부
를 포함하고,
상기 대각 방향 또는 수평 방향으로 인접한 스트링들 각각의 배선 연결부는,
N+형 물질로 형성되고,
상기 복수의 스트링들 각각의 채널 연결부는,
금속 물질 또는 N-형 물질 중 어느 하나로 형성되는 3차원 플래시 메모리.A plurality of strings each including a channel layer extending in one direction;
A channel connector connecting the upper channel layer and the lower channel layer of each of the plurality of strings to each other in an intermediate region of each of the plurality of strings;
An intermediate wiring layer shared by strings adjacent in a diagonal direction or a horizontal direction among the plurality of strings, and selectively usable by any one of a source electrode and a drain electrode for each of the strings adjacent in the diagonal direction or the horizontal direction; And
Wiring connection portions connecting the channel connection portion and the intermediate wiring layer of each of the adjacent strings in the diagonal or horizontal direction to each other while at least partially embedded in each of the adjacent strings in the diagonal or horizontal direction.
Including,
Wiring connection portions of the strings adjacent to each other in the diagonal or horizontal direction,
Formed of an N + type material,
The channel connection of each of the plurality of strings,
A three-dimensional flash memory formed of either a metallic material or an N-type material.
상기 3차원 플래시 메모리는,
P형의 벌크 및 N+의 컨택트를 포함하는 기판 상에 제조되어, 상기 복수의 스트링들 각각의 채널 연결부에 의해 상기 복수의 스트링들 각각의 상부 채널층과 하부 채널층이 상기 벌크와 연결됨에 따라 벌크 소거 동작을 지원하는, 3차원 플래시 메모리.The method of claim 10,
The three-dimensional flash memory,
It is fabricated on a substrate comprising a P-type bulk and an N + contact, the bulk being connected as the upper and lower channel layers of each of the plurality of strings are connected to the bulk by a channel connection of each of the plurality of strings. Three-dimensional flash memory that supports erase operations.
상기 중간 배선층은,
상기 대각 방향 또는 수평 방향으로 인접한 스트링들의 사이 공간에 위치하는, 3차원 플래시 메모리.The method of claim 10,
The intermediate wiring layer,
And a space located between adjacent strings in the diagonal or horizontal direction.
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