KR102063530B1 - Stacked 3d memory - Google Patents
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Abstract
메모리는 제1 블록과 상기 제1 블록 상부에 배치되는 제2 블록을 구비하는 복수의 메모리 블록들을 포함할 수 있다. 소자 분리막은 이러한 구조에 있어서는 상기 제1 및 제2 블록들의 메모리 커넬들 내의 수직 도전체들을 분리하도록 상기 제1 및 제2 블록들 사이에 배치된다. 액세스 도전체들이 메모리 블록들에 인접하여 또는 디코딩 요소만을 포함하는 블록들의 영역들을 통하는 바와 같이 상기 커넬들 외측에 제공된다. 상기 액세스 도전체들은 상기 제1 및 제2 블록들 내의 디코딩 요소들에 연결되며, 주변 회로들에 대한 상기 메모리 셀들의 연결을 제공한다.The memory may include a plurality of memory blocks including a first block and a second block disposed above the first block. An isolation layer in this structure is disposed between the first and second blocks to separate vertical conductors in the memory kernels of the first and second blocks. Access conductors are provided outside the kernels, such as adjacent to memory blocks or through regions of blocks containing only a decoding element. The access conductors are connected to decoding elements in the first and second blocks and provide a connection of the memory cells to peripheral circuits.
Description
본 발명은 메모리 셀들의 3차원(3D) 어레이들을 포함하는 기술들을 포함하는 고밀도 메모리 기술들에 관한 것이다.The present invention relates to high density memory technologies, including those that include three dimensional (3D) arrays of memory cells.
고밀도 플래시 메모리는 많은 시스템들에서 비휘발성 저장을 위해 사용된다. 일반적인 하나의 구성은 낸드(NAND) 플래시로 알려져 있으며, 통상적으로 메모리 셀들의 2차원 어레이 내에 구현된다. 제조 기술이 점점 더 작은 노드들(nodes)로 발전되면서, 2차원 낸드 플래시가 물리적인 한계에 도달한 것으로 널리 여겨지고 있다. 따라서, 많은 다양한 기술들이 탐구되고 있다.High density flash memory is used for nonvolatile storage in many systems. One common configuration is known as NAND flash and is typically implemented within a two dimensional array of memory cells. As manufacturing technology advances to smaller and smaller nodes, it is widely believed that two-dimensional NAND flash has reached its physical limits. Thus, many different technologies are being explored.
플래시 메모리 및 다른 유형의 메모리를 위한 고밀도 메모리를 구현하기 위한 하나의 추세에 있어서, 설계자들은 보다 큰 저장 용량을 구현하고 보다 낮은 비트 당 비용을 구현하기 위해 메모리 셀들의 다중 레벨들을 적층하는 기술들을 찾아왔다. 예를 들면, 박막 트랜지스터 기술들이 Lai 등의 "다층의 적층 가능한 박막 트랜지스터 낸드형 플래시 메모리(A Multi-Layer Stackable Thin-Film Transistor(TFT) NAND-Type Flash Memory)"(IEEE Int'l Electron Devices Meeting, 11-13 Dec. 2006); 및 Jung 등의 "ILD 및 30㎚ 이상의 노드를 위한 TANOS 구조상에 단결정 Si의 적층을 이용한 3차원적으로 적층된 낸드 플래시 메모리 기술(Three Dimensionally Stacked NAND Flash Memory Technology Using Stacking Single Crystal Si Layers on ILD and TANOS Structure for Beyond 30㎚ Node)"(IEEE Int'l Electron Devices Meeting, 11-13 Dec. 2006)에 기재된 전하 트래핑 메모리 기술들에 적용된다. 또한, Lue 등의 미국 특허 제8,482,052호(발명의 명칭:"실리콘 온 인슐레이터 및 박막 트랜지스터 밴드 갭 조절된 스플리트 게이트 메모리(Silicon on Insulator and Thin Film Transistor Band gap Engineered Split Gate Memory)")를 참조 바란다.In one trend for implementing high density memory for flash memory and other types of memory, designers look for techniques to stack multiple levels of memory cells to achieve greater storage capacity and lower cost per bit. come. For example, thin film transistor technologies are described in Lai et al. "A Multi-Layer Stackable Thin-Film Transistor (TFT) NAND-Type Flash Memory" (IEEE Int'l Electron Devices Meeting). , 11-13 Dec. 2006); Jung et al., "Three Dimensionally Stacked NAND Flash Memory Technology Using Stacking Single Crystal Si Layers on ILD and TANOS Structure for Beyond 30 nm Node) "(IEEE Int'l Electron Devices Meeting, 11-13 Dec. 2006). See also US Pat. No. 8,482,052 to the invention of Lue et al., Entitled " Silicon on Insulator and Thin Film Transistor Band gap Engineered Split Gate Memory. &Quot; .
두 번째 접근 방법에 있어서, 플래시 메모리는 많은 레벨들이나 메모리 셀들 사이에 공유되는 수직 게이트 구조들을 이용하여 구현되어 왔다. 하나의 3D 수직 게이트(3DVG) 구조가 2013년 8월 6일에 등록되고, 발명자들이 Shih-Hung Chen 및 Hang-Ting Lue이며, 그 개시 사항들이 전체적으로 여기에 참조로 포함된 미국 특허 제8,503,213호(발명의 명칭:"교호적인 메모리 스트링 배향 및 스트링 선택 구조들을 갖는 3D 어레이의 메모리 구조(Memory Architecture Of 3D Array With Alternating Memory String Orientation And String Select Structures)")에 기재되어 있다.In a second approach, flash memory has been implemented using vertical gate structures that are shared between many levels or memory cells. One 3D vertical gate (3DVG) structure is registered on August 6, 2013, and the inventors are Shih-Hung Chen and Hang-Ting Lue, US Patent No. 8,503,213, the disclosures of which are hereby incorporated by reference in their entirety. The name of the invention is described in "Memory Architecture Of 3D Array With Alternating Memory String Orientation And String Select Structures".
세 번째 접근 방법에 있어서, 플래시 메모리는 많은 레벨들이나 메모리 셀들 사이에 공유되는 수직 채널 구조들을 이용하여 구현되어 왔다. 예를 들면, 2013년 1월 29일에 등록(2011년 1월 19일에 출원)되고 발명자들이 Hang-Ting Lue 및 Shi-Hung Chen인 공동 소유의 미국 특허 제8,363,476호(발명의 명칭:"메모리 장치, 이의 제조 방법 및 구동 방법(Memory Device, Manufacturing Method And Operating Method Of The Same)")를 참조하기 바란다. 또한, 2013년 2월 20일에 발명자가 Hang-Ting Lue로 출원되고 여기에 그 개시 사항이 전체적으로 참조로 포함되는 미국 특허 출원 제13/772,058호(발명의 명칭:"3차원 메모리(3D NAND Flash Memory)")를 참조하기 바란다.In a third approach, flash memory has been implemented using vertical channel structures shared between many levels or memory cells. For example, US Patent No. 8,363,476, registered on January 29, 2013 (filed January 19, 2011), and whose inventors are Hang-Ting Lue and Shi-Hung Chen (name of invention: "Memory Device, manufacturing method and operating method thereof ". In addition, U.S. Patent Application No. 13 / 772,058 filed on February 20, 2013, filed by Hang-Ting Lue, the disclosure of which is hereby incorporated by reference in its entirety, entitled " Three-dimensional memory (3D NAND Flash). Memory) ").
전하 트래핑 메모리 기술에서 낸드 셀들을 위한 수직 채널 구조들을 제공하는 다른 구조가 Tanaka 등의 "초고밀도 플래시 메모리를 위한 펀치 및 플러그 공정으로 비트 코스트 축소 및 확장 가능한 기술(Bit Cost Scalable Technology with Punch and Plug Process for Ultra High Density Flash Memory)"(2007 Symposium on VLSI Technology Digest of Technical Papers; 12-14 Jun. 2007, pages: 14-15)에 기재되어 있다.Another structure that provides vertical channel structures for NAND cells in charge trapping memory technology is Tanaka et al., "Bit Cost Scalable Technology with Punch and Plug Process. for Ultra High Density Flash Memory) "(2007 Symposium on VLSI Technology Digest of Technical Papers; 12-14 Jun. 2007, pages: 14-15).
이들 3D 기술들은 모두 신뢰성 있는 동작을 유지하면서 구현될 수 있는 메모리 셀들의 층들의 숫자에서 실제적인 한계들을 가진다. 간단한 적층 접근 방법은 상기 스택의 각 층이 별도로 패터닝되어야 하기 때문에 비용이 많이 든다. 상기 수직 게이트 및 수직 채널 구조들, 또는 메모리 셀들의 다중 층들을 통해 연장되는 수직 도전체들을 포함하는 다른 구조들이 하나의 마스크와 식각 공정을 이용하여 많은 층들이 패터닝될 수 있기 때문에 비용적인 측면에서 보다 효과적일 수 있다. 그러나, 높은 종횡비의 구조들이 식각되기 어렵고, 중간 구조들이 공정 동안에 파괴될 수 있는 등의 이유로 인하여 한계점들이 야기된다.These 3D techniques all have practical limitations in the number of layers of memory cells that can be implemented while maintaining reliable operation. A simple stacking approach is expensive because each layer of the stack must be patterned separately. Other structures, including the vertical gate and vertical channel structures, or vertical conductors extending through multiple layers of memory cells, are more cost effective because many layers can be patterned using a single mask and etching process. Can be effective. However, limitations arise because of the high aspect ratio structures that are difficult to etch, and because intermediate structures can be destroyed during processing.
따라서, 층들의 숫자에서 일부 한계점들을 극복하도록 신뢰성 있게 구현될 수 있는 메모리 셀들의 3차원(3D) 블록들의 적층의 유지하는 기술들을 제공하는 것이 바람직하다.Accordingly, it is desirable to provide techniques for maintaining a stack of three-dimensional (3D) blocks of memory cells that can be reliably implemented to overcome some limitations in the number of layers.
메모리 셀들의 3차원(3D) 블록들의 적층을 위한 기술이 제공된다.Techniques for stacking three-dimensional (3D) blocks of memory cells are provided.
적층형 구조는 메모리 커넬(memory kernel) 내의 구조들과 상기 커넬에 연결되는 디코딩 요소들(decoding elements)의 구조들을 포함하는 3차원 블록들 내의 다른 구조들을 다루도록 설명된다. 메모리 커넬은 메모리 블록의 구조의 코어에 있으며, 디코딩 요소들은 상기 커넬에 연결된다. 상기 커넬 내의 도전체들은 (1) 데이터를 나타내는 신호들을 전송하는 비트 라인들과 같은 도전체들 및 (2) 제어 신호들을 전달하는 워드 라인들과 같은 도전체들의 2가지 경우들로 분류될 수 있다. 상기 커넬 내의 디코딩 요소들은 양 유형들의 도전체들에 연결되며, 스트링 또는 블록 선택 트랜지스터들, 접지 트랜지스터들, 주변 회로들에 대한 연결을 위한 상기 커넬 내의 수평 도전체들을 상기 커넬 외측의 수직 도전체들과 연결을 위하여 계단형(stairstep) 구조들 등을 포함할 수 있다.Stacked structures are described to address other structures in three-dimensional blocks, including structures in a memory kernel and structures of decoding elements coupled to the kernel. The memory kernel is at the core of the structure of the memory block, and decoding elements are connected to the kernel. Conductors in the kernel can be classified into two cases: (1) conductors such as bit lines transmitting signals representing data and (2) conductors such as word lines carrying control signals. . Decoding elements in the kernel are connected to both types of conductors, and the horizontal conductors in the kernel for connection to string or block select transistors, ground transistors, peripheral circuits, and vertical conductors outside the kernel. And stairstep structures for the purpose of connection.
메모리는 제1 블록과 상기 제1 블록 상부에 배치되는 제2 블록을 구비하는 복수의 메모리 블록들을 포함할 수 있다. 이러한 구조에 있어서, 제1 및 제2 블록들의 메모리 커넬들을 분리시키도록 소자 분리막이 상기 제1 및 제2 블록들 사이에 배치된다. 액세스 도전체들(access conductors)은 메모리 블록에 인접하거나 디코딩 요소들만을 포함하는 블록들의 영역들을 통하는 것과 같이 상기 커넬들의 외측에 제공된다. 상기 액세스 도전체들은 상기 제1 및 제2 블록들 내의 디코딩 요소들에 연결되고, 주변 회로들에 대한 상기 메모리 셀들의 연결을 제공한다. The memory may include a plurality of memory blocks including a first block and a second block disposed above the first block. In this structure, an isolation layer is disposed between the first and second blocks to separate the memory kernels of the first and second blocks. Access conductors are provided outside of the kernels, such as through areas of blocks adjacent to the memory block or containing only decoding elements. The access conductors are connected to decoding elements in the first and second blocks and provide a connection of the memory cells to peripheral circuits.
전술한 스택 내의 경우들로부터 하나의 커넬 내의 연결체들을 분리함으로써, 상기 적층형 구조가 보다 적은 연결들로 만들어질 수 있다. 또한, 디코딩 요소들에만 연결되는 액세스 도전체들을 제공함에 의해, 보다 큰 연결 크기들이 상기 메모리 커넬 내에 사용될 수 있는 액세스 도전체들을 위해 이용될 수 있다.By separating the connections in one kernel from the cases in the stack described above, the stacked structure can be made with fewer connections. In addition, by providing access conductors that are connected only to decoding elements, larger connection sizes can be used for access conductors that can be used in the memory kernel.
본 기술의 다른 측면들 및 이점들은 다음의 도면들, 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위의 검토를 통해 확인될 수 있다.Other aspects and advantages of the present technology can be identified through a review of the following figures, detailed description of the invention, and claims.
본 발명에 따르면, 상술한 스택 내의 요소들로부터 하나의 커넬 내의 연결체들을 분리함으로써, 상기 적층형 구조가 보다 적은 연결들로 만들어질 수 있다. 또한, 디코딩 요소들에 연결되는 액세스 도전체들을 제공함에 의해, 보다 큰 연결 크기들이 상기 메모리 커넬 내에 사용될 수 있는 액세스 도전체들을 위해 이용될 수 있다. 또한, 상기 커넬들을 통한 수직 도전체들의 크기들을 포함하며 치밀한 메모리 셀 구조들을 구현하도록 선택되는 제1 디자인 룰에 따라 상기 메모리 커넬들이 제조되고, 상기 메모리 블록들 내의 상기 디코딩 요소들이 상기 커넬들을 통한 상기 수직 도전체들의 경우 보다 큰 특성 사이즈들에 의해 특징지어지는 제2 디자인 룰에 따라 제조될 때에 본 발명이 유리하게 적용될 수 있다.According to the invention, by separating the connections in one kernel from the elements in the stack described above, the stacked structure can be made with fewer connections. In addition, by providing access conductors coupled to the decoding elements, larger connection sizes can be used for access conductors that can be used in the memory kernel. In addition, the memory kernels are fabricated according to a first design rule that includes dimensions of vertical conductors through the kernels and is selected to implement dense memory cell structures, and wherein the decoding elements in the memory blocks are loaded through the kernels. In the case of vertical conductors the invention can be advantageously applied when manufactured according to a second design rule characterized by larger characteristic sizes.
본 발명의 전술한 및 다른 특징들 및 이점들은 첨부된 도면들을 참조하여 다음의 본 발명의 바람직한 실시예들의 상세한 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.
도 1은 디코딩 요소 상호 연결들을 갖는 소자 분리막들을 포함하는 3차원(3D) 메모리 블록들의 단순화된 도면이다
도 2는 여기서 설명하는 바와 같이 적층을 위해 적합한 커넬 및 디코딩 요소 영역들을 갖는 3차원 수직 게이트 구성 내의 메모리 셀들의 3차원 블록의 사시도이다.
도 3은 여기서 설명하는 바와 같이 적층을 위해 적합한 커넬 및 디코딩 요소 영역들을 갖는 3차원 수직 채널 구성 내의 메모리 셀들의 3차원 블록의 사시도이다.
도 4 내지 도 9는 여기서 설명하는 바와 같은 3차원 메모리 블록들을 적층하기 위한 제조 공정의 단계들을 예시한다.
도 10은 적층 메모리 구조의 제1 및 제2 블록들 내의 계단형 랜딩 영역들과 같은 각 디코딩 요소들에 연결되는 도전체들의 세트를 예시한다.
도 11은 3차원 메모리 블록들의 스택의 각 층 내의 디코딩 요소들에 연결되는 도전체들의 세트를 예시한다.
도 12 및 도 13은 3차원 메모리 블록들의 스택의 모등 층들 내의 디코딩 요소들에 연결되는 소스 라인 도전체들과 같은 도전체들의 세트의 단면도 및 측면도이다.
도 14는 3차원 메모리 블록들 내의 디코딩 요소들에 연결되지만, 스택 내의 다른 블록들 내의 대응하는 도전체들에 연결되지 않는 도전체들을 예시한다.
도 15는 여기서 설명하는 3차원 메모리 블록들의 스택을 형성하기 위한 제조 공정의 단순화된 흐름도이다.
도 16은 분리된 커넬들을 갖는 메모리 셀들의 적층된 블록들을 포함하는 3차원 메모리를 구비하는 집적 회로의 단순화된 블록도이다.The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
1 is a simplified diagram of three-dimensional (3D) memory blocks including device isolation layers with decoding element interconnects.
2 is a perspective view of a three-dimensional block of memory cells in a three-dimensional vertical gate configuration with kernel and decoding element regions suitable for stacking as described herein.
3 is a perspective view of a three-dimensional block of memory cells in a three-dimensional vertical channel configuration with kernel and decoding element regions suitable for stacking as described herein.
4-9 illustrate the steps of the fabrication process for stacking three-dimensional memory blocks as described herein.
10 illustrates a set of conductors connected to respective decoding elements, such as stepped landing regions in first and second blocks of a stacked memory structure.
11 illustrates a set of conductors connected to decoding elements within each layer of a stack of three-dimensional memory blocks.
12 and 13 are cross-sectional and side views of a set of conductors, such as source line conductors, connected to decoding elements in the parallel layers of a stack of three-dimensional memory blocks.
14 illustrates conductors connected to decoding elements in three-dimensional memory blocks but not to corresponding conductors in other blocks in the stack.
15 is a simplified flowchart of a manufacturing process for forming a stack of three-dimensional memory blocks described herein.
FIG. 16 is a simplified block diagram of an integrated circuit having a three-dimensional memory including stacked blocks of memory cells with separate kernels.
본 발명의 실시예들의 상세한 설명이 도 1 내지 도 16을 참조하여 제공된다.Detailed descriptions of embodiments of the present invention are provided with reference to FIGS. 1 to 16.
도 1은 복수의 메모리 블록들을 포함하는 적층형 3차원(3D) 메모리의 단순화된 도면이다. 예시된 구조는 메모리 커넬(memory kernel)(104) 및 디코딩 요소 영역(decoding element region)(114)을 구비하는 제1 블록을 포함한다. 상기 제1 블록 상부에 배치되는 제2 블록은 메모리 커넬(103) 및 디코딩 요소 영역(113)을 구비한다. 상기 제2 블록 상부에 배치되는 제3 블록은 메모리 커넬(102) 및 디코딩 요소 영역(112)을 구비한다. 예시된 스택 내의 제4 블록은 메모리 커넬(101) 및 디코딩 요소 영역(111)을 구비한다. 소자 분리막(예를 들면, 123)은 상기 블록들 사이에 배치된다. 액세스 도전체들(access conductors)은 상기 디코딩 요소 영역들(111-114) 사이에 구성된다. 상기 액세스 도전체들의 세그먼트들(segments)은 소자 분리막들(121-123) 내에 배치된다. 이러한 예시에 있어서, 액세스 도전체들의 세그먼트들(151-153)은 상기 제2 블록과 상기 제1 블록 사이의 상기 소자 분리막(123) 내에 배치된다. 액세스 도전체들의 세그먼트들(141-143)은 상기 제3 블록과 상기 제2 블록 사이의 상기 소자 분리막(122) 내에 배치된다. 액세스 도전체들의 세그먼트들(131-133)은 상기 제4 블록과 상기 제3 블록 사이의 상기 소자 분리막 내에 배치된다.1 is a simplified diagram of a stacked three dimensional (3D) memory including a plurality of memory blocks. The illustrated structure includes a first block having a
이러한 예시에 있어서, 상기 디코딩 요소 영역들(예를 들면, 111)은 상기 메모리 커넬(예를 들면, 101)의 하나의 측부 상에만 도시되어 있다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 디코딩 요소 영역들은 상기 메모리 커넬의 양 측부 상의 영역들, 상기 메모리 커넬의 모든 측부 상의 영역들 등을 포함하는 다른 구성들 내에 분배될 수 있다.In this example, the decoding element regions (eg 111) are shown only on one side of the memory kernel (eg 101). In other embodiments, the decoding element regions may be distributed in other configurations including regions on both sides of the memory kernel, regions on all sides of the memory kernel, and the like.
상기 커넬들을 통한 수직 도전체들의 특징 크기들을 포함하며 아주 치밀한 메모리 셀 구조들을 구현하도록 선택되는 제1 디자인 룰에 따라 상기 메모리 커넬들이 제조되고, 상기 메모리 블록들 내의 상기 디코딩 요소들이 상기 커넬들을 통한 상기 수직 도전체들의 경우 보다 큰 특성 사이즈들에 의해 특징지어지는 제2 디자인 룰에 따라 제조될 때에 이러한 기술이 유리하게 적용될 수 있다.The memory kernels are fabricated according to a first design rule that includes feature sizes of vertical conductors through the kernels and is selected to implement very dense memory cell structures, and wherein the decoding elements in the memory blocks are loaded through the kernels. For vertical conductors this technique can be advantageously applied when manufactured in accordance with the second design rule characterized by larger characteristic sizes.
상기 소자 분리막들은 상기 커넬들 내에 매우 엄격한 디자인 룰로 제조되는 상기 수직 도전체들을 분리함으로써 상기 스택 내의 다른 블록들의 동작상에서 특정한 블록 내의 손상된 메모리 셀들의 효과를 제한할 수 있다. 또한, 상기 블록들 내의 상기 커넬들 사이의 연결들을 방지함으로써, 하나의 블록 내의 어떤 손상이 상기 커넬들을 통한 공유되는 도전체들에 의해 배가되지 않을 것이다. 또한, 상기 소자 분리막들은 제조 동안에 야기되는 임의의 오정렬 결함들의 효과들의 범주를 제한할 수 있다.The device isolation layers can limit the effect of damaged memory cells in a particular block on the operation of other blocks in the stack by separating the vertical conductors fabricated in the kernels with very strict design rules. In addition, by preventing connections between the kernels in the blocks, any damage in one block will not be multiplied by the shared conductors through the kernels. In addition, the device isolation films may limit the range of effects of any misalignment defects caused during fabrication.
상술한 바와 같이, 상기 메모리 블록들은 수직 채널 또는 수직 게이트 3차원 구조들을 포함할 수 있다. 도 2 및 도 3은 여기서 설명하는 기술을 이용하여 적층될 수 있는 3DVG 및 3DVC 블록들을 예시한다. 또한, 이들 도면들은 작은 디자인 룰을 이용하여 만들어질 수 있는 메모리 커넬 내의 구조들과 상기 메모리 커넬에 연결되는 상기 블록들의 디코딩 요소 영역들 내의 디코딩 요소들이 보다 큰 디자인 룰을 이용하여 만들어 질 수 있는 것을 나타낸다.As described above, the memory blocks may include vertical channel or vertical gate three-dimensional structures. 2 and 3 illustrate 3DVG and 3DVC blocks that can be stacked using the techniques described herein. In addition, these figures illustrate that structures in the memory kernel that can be made using small design rules and that decoding elements in the decoding element regions of the blocks that are connected to the memory kernel can be made using larger design rules. Indicates.
도 2는 2012년 1월 12일에 공개되고 2011년 1월 31일에 출원되었으며, 그 개시 사항들이 모두 여기에 참조로 포함된 미국 특허 출원 공개 제2012/0007167호(발명의 명칭:"개선된 SSL 및 BL 콘택 레이아웃을 갖는 3차원 메모리 어레이(3D Memory Array With Improved SSL and BL Contact Layout)")에 기재된 바와 같은 3차원 수직 게이트(3DVG) 구성을 갖는 메모리 블록을 예시한다.2 is published on January 12, 2012 and filed on January 31, 2011, the disclosure of US Patent Application Publication No. 2012/0007167 (name of the invention: “Improved”), the disclosures of which are hereby incorporated by reference in their entirety. A memory block having a three-dimensional vertical gate (3DVG) configuration as described in "3D Memory Array With Improved SSL and BL Contact Layout" is illustrated.
절연 물질은 추가적인 구조를 노출시키도록 도면으로부터 삭제된다. 예를 들면, 절연층들이 리지(ridge) 형상의 스택들 내에서 상기 반도체 스트립들 사이에서는 삭제되고, 상기 반도체 스트립들의 리지 형상의 스택들 사이에서 삭제된다. 상기 디코딩 영역들은 박스들(198 및 199)로 나타낸다. 상기 메모리 커넬은 박스(197)로 나타낸다.Insulating material is removed from the figure to expose additional structures. For example, insulating layers are erased between the semiconductor strips in ridge-shaped stacks, and between the ridge-shaped stacks of the semiconductor strips. The decoding regions are represented by
상기 다층 어레이는 절연층 상에 형성된다. 상기 커넬(197)은 복수의 리지 형상의 스택들에 컨포멀(conformal)한 수직 연장부들을 구비하는 복수의 워드 라인들(225-1,…, 225-N-1, 225-N)을 포함한다. 상기 복수의 리지 형상의 스택들은 상기 블록의 각 층 내의 대응되는 낸드(NAND) 스트링들을 위한 채널들로서 구성되는 수평 반도체 스트립들(212, 213, 214, 215)을 포함한다.The multilayer array is formed on an insulating layer. The
상기 블록 내의 디코딩 요소들은 상기 디코딩 요소 영역(198) 내의 계단형(stairstep) 구조들(212A, 213A, 214A, 215A) 및 상기 디코딩 요소 영역(199) 내의 계단형 구조들(202B, 203B, 204B, 205B)을 포함한다. 상기 계단형 구조들(212A, 213A, 214A, 215A)은 반도체 스트립들(212, 213, 214, 215)과 같은 수평 반도체 스트립들로 종료된다. 예시한 바와 같이, 이들 계단형 구조들(212A, 213A, 214A, 215A)은 페이지 버퍼들(page buffers) 및 상기 어레이 내의 평면들을 선택하는 다른 디코딩 회로부에의 연결을 위하여 수직 도전체들에 의해 상기 블록 상부에 놓인 다른 데이터 라인들, 이러한 예에서는 금속층(ML3)에서 전기적으로 연결된다. 이들 계단형 구조들(212A, 213A, 214A, 215A)은 상기 커넬 내부에 사용되는 보다 큰 디자인 룰을 이용하여 상기 복수의 리지 형상의 스택들이 정의되는 것과 동시에 패터닝될 수 있다.The decoding elements in the block are
상기 디코딩 요소 영역(199) 내의 계단형 구조들(202B, 203B, 204B, 205B)은 반도체 스트립들(202, 203, 204, 205)과 같은 반도체 스트립들을 종료시킨다. 예시한 바와 같이, 이들 계단형 구조들(202B, 203B, 204B, 205B)은 페이지 버퍼들 및 상기 어레이 내의 평면들을 선택하는 다른 디코딩 회로부에의 연결을 위해 다른 데이터 라인들에 전기적으로 연결된다. 이들 계단형 구조들(202B, 203B, 204B, 205B)은 상기 커넬 내부에 사용되는 보다 큰 디자인 룰을 이용하여 상기 복수의 리지 형상의 스택들이 정의되는 것과 동시에 패터닝될 수 있다.Stepped
상기 커넬(197) 내의 임의의 주어진 반도체 스트립들의 스택은 모두는 아니지만 상기 계단형 구조들(212A, 213A, 214A, 215A) 또는 상기 계단형 구조들(202B, 203B, 204B, 205B)에 연결된다. 반도체 스트립들의 스택은 비트라인 단부에서 소스 라인 단부 배향 또는 소스 라인 단부에서 비트 라인 단부 배향의 두 대향하는 배향들 중의 하나를 가진다. 예를 들면, 상기 반도체 스트립들(212, 213, 214, 215)의 스택은 비트 라인 단부에서 소스 라인 단부 배향을 가지며, 상기 반도체 스트립들(202, 203, 204, 205)의 스택은 소스 라인 단부에서 비트 라인 단부의 배향을 가진다.Any given stack of semiconductor strips in the
상기 반도체 스트립들(212, 213, 214, 215)의 스택은 상기 계단형 구조들(212A, 213A, 214A, 215A)에 의해 일측에서 종료되고, SSL 게이트 구조(219) 및 접지 선택 라인(GSL)(226)을 포함하는 영역(198) 내의 디코딩 요소들을 통과한다. 또한, 상기 반도체 스트립들(212, 213, 214, 215)의 스택은 접지 선택 라인(GSL)(227) 및 상기 스트립들을 종료하는 소스 라인(228)을 구비하는 영역(199) 내의 디코딩 요소들을 통과한다. 상기 반도체 스트립들(212, 213, 214, 215)의 스택은 상기 계단형 구조들(202B, 203B, 204B, 205B)에 도달하지 않는다.The stack of semiconductor strips 212, 213, 214, 215 is terminated at one side by the stepped
상기 반도체 스트립들(202, 203, 204, 205)의 스택은 상기 계단형 구조들(202B, 203B, 204B, 205B)에 의해 일측 단부에서 종료되며, SSL 게이트 구조(209) 및 접지 선택 라인(GSL)(227)을 포함하는 영역(199) 내의 디코딩 요소들을 통과한다. 또한, 상기 반도체 스트립들(202, 203, 204, 205)의 스택은 접지 선택 라인(GSL)(226) 및 소스 라인(도면의 다른 부분들로 인해 모호함)을 포함하는 영역(198) 내의 디코딩 요소들을 통과한다. 상기 반도체 스트립들(202, 203, 204, 205)의 스택은 상기 계단형 구조들(212A, 213A, 214A, 215A)에 도달하지 않는다.The stack of semiconductor strips 202, 203, 204, 205 is terminated at one end by the stepped
메모리 물질의 층은 상기 반도체 스트립들(212-215 및 202-205)로부터 상기 워드 라인들(225-1 내지 225-N)을 분리시킨다.A layer of memory material separates the word lines 225-1 through 225 -N from the semiconductor strips 212-215 and 202-205.
접지 선택 라인들(GSL)(226) 및 GSL(227)은 수평 라인들과 상기 워드 라인들과 유사하게 상기 복수의 리지 형상의 스택들에 컨포멀한 수직 연장부들을 포함한다.Ground select lines (GSL) 226 and
모든 반도체 스트립들의 스택은 계단형 구조들에 의해 일측 단부에서 종료되며, 소스 라인에 의해 타측 단부에서 종료된다. 예를 들면, 상기 반도체 스트립들(212, 213, 214, 215)의 스택은 계단형 구조들(212A, 213A, 214A, 215A)에 의해 일측 단부에서 종료되고, 소스 라인(228)에 의해 타측 단부 상에서 종료된다. 도면의 우측부에서, 반도체 스트립들의 스택이 하나 걸러서 상기 계단형 구조들(202B, 203B, 204B, 205B)에 의해 종료되며, 상기 반도체 스트립들의 스택이 하나 걸러서 분리된 소스 라인에 의해 종료된다. 도면의 좌측부에서, 반도체 스트립들의 스택이 하나 걸러서 상기 계단형 구조들(212A, 213A, 214A, 215A)에 의해 종료되며, 반도체 스트립들의 스택이 하나 걸러서 분리된 소스 라인에 의해 종료된다.The stack of all semiconductor strips is terminated at one end by stepped structures and terminated at the other end by a source line. For example, the stack of semiconductor strips 212, 213, 214, 215 is terminated at one end by stepped
트랜지스터들은 상기 계단형 구조들(212A, 213A, 214A)과 상기 워드 라인(225-1) 사이에 형성된다. 상기 트랜지스터들에 있어서, 상기 반도체 스트립(예를 들면, 213)은 상기 장치의 채널 영역으로 기능한다. SSL 게이트 구조들(예를 들면, 219, 209)은 상기 워드 라인들(225-1 내지 225-N)이 정의되는 동일한 단계 동안에 패터닝된다. 실리사이드의 층(사선으로 채워 도시한)은 상기 워드 라인들의 상부 표면, 상기 접지 선택 라인들을 따라 상기 SSL 게이트 구조들 상부에 형성될 수 있다. 상기 메모리 물질의 층(215)은 상기 트랜지스터들을 위한 게이트 유전층으로 기능한다. 이들 트랜지스터들은 특정한 상기 어레이 내의 리지 형상의 스택들을 선택하기 위한 디코딩 회로부에 연결되는 스트링 선택 게이트들로 기능한다.Transistors are formed between the stepped
데이터 라인들과 스트링 선택 라인들은 상기 메모리 블록 상부에 놓인 금속층들(ML1, ML2 및 ML3)에 형성된다. 적층형 구조에 있어서, 상기 금속층들은 상기 블록들로부터 주변 회로들까지 액세스 라인들(access lines)을 연결하는 도전체들을 포함하고, 적층된 블록들에 의해 공유될 수 있으며 개개의 블록을 위해 반복될 필요는 없다.Data lines and string select lines are formed in the metal layers ML1, ML2 and ML3 overlying the memory block. In a stacked structure, the metal layers comprise conductors connecting access lines from the blocks to peripheral circuits, which may be shared by the stacked blocks and need to be repeated for individual blocks. There is no.
이러한 예에 있어서, 상기 제1 금속층(ML1)은 상기 반도체 물질 스트립들에 평행한 세로의 배향으로 스트링 선택 라인들을 연결하는 도전체들을 포함한다. 이들 ML1 스트링 선택 라인들은 짧은 비아들(vias)에 의해 다른 SSL 게이트 구조들(예를 들면, 209, 219)에 연결된다.In this example, the first metal layer ML1 includes conductors connecting string select lines in a longitudinal orientation parallel to the semiconductor material strips. These ML1 string select lines are connected to other SSL gate structures (eg, 209, 219) by short vias.
상기 제2 금속층(ML2)은 상기 워드 라인들에 평행한 가로의 배향으로 스트링 선택 라인들을 연결하는 도전체들을 포함한다. 이들 ML2 스트링 선택 라인들은 짧은 비아들에 의해 다른 ML1 스트링 선택 라인들에 연결된다.The second metal layer ML2 includes conductors that connect string select lines in a horizontal orientation parallel to the word lines. These ML2 string select lines are connected to other ML1 string select lines by short vias.
결합하여, 이들 ML1 스트링 선택 라인들 및 ML2 스트링 선택 라인들은 스트링 선택 라인 신호가 반도체 스트립들의 특정한 스택을 선택 가능하게 한다.In combination, these ML1 string select lines and ML2 string select lines allow a string select line signal to select a particular stack of semiconductor strips.
상기 제1 금속층 ML1은 또한 상기 워드 라인들에 평행한 가로의 배향으로 2개의 소스 라인들을 연결하는 도전체들을 포함한다.The first metal layer ML1 also includes conductors connecting two source lines in a horizontal orientation parallel to the word lines.
마지막으로, 상기 제3 금속층(ML3)은 상기 반도체 물질 스트립들에 평행한 세로의 배향으로 비트 라인들을 연결하는 도전체들을 포함한다. 다른 데이터 라인들이 상기 계단형 구조들(212A, 213A, 214A, 215A 및 202B, 203B, 204B, 205B)의 다른 단계들에 전기적으로 연결된다. 이들 ML3 데이터 라인들은 비트 라인 신호가 반도체 스트립들의 특정한 수평 평면을 선택 가능하게 한다.Finally, the third metal layer ML3 includes conductors connecting bit lines in a longitudinal orientation parallel to the semiconductor material strips. Other data lines are electrically connected to other steps of the stepped
특정한 워드 라인은 워드 라인이 메모리 셀들의 특정한 평면을 선택할 수 있게 하기 때문에, 워드 라인 신호들, 비트 라인 신호들 및 스트링 선택 라인 신호들의 3중 결합은 상기 메모리 셀들의 3차원 어레이로부터 특정한 메모리 셀을 선택하기에 충분하다.Since a particular word line enables the word line to select a particular plane of memory cells, the triple combination of word line signals, bit line signals and string select line signals may cause a particular memory cell to be extracted from the three-dimensional array of memory cells. Enough to choose.
도 3은 2013년 2월 20일자로 출원되고, 그 개시 사항들이 모두 여기에 참조로 포함된 미국 특허 출원 제13/772,058호(발명의 명칭:"3차원 낸드 플래시 메모리(3D NAND Flash Memory)")에 기재된 바와 같은, 예시적인 수직 채널 3차원(3D) 메모리 블록의 개략적인 도면이다. 도 3에 도시한 메모리 블록은 여기서 설명하는 바와 같이 적층될 수 있다. 상기 메모리 블록은 상기 커넬(299) 내의 고밀도 메모리 셀들과 상기 디코딩 요소 영역(298) 내의 디코딩 요소들을 포함한다.FIG. 3 is a U.S. patent application Ser. No. 13 / 772,058 filed on Feb. 20, 2013, the disclosures of which are hereby incorporated by reference in their entirety. FIG. 3A " 3D NAND Flash Memory " Is a schematic diagram of an exemplary vertical channel three dimensional (3D) memory block, as described in FIG. The memory blocks shown in FIG. 3 can be stacked as described herein. The memory block includes high density memory cells in the
상기 3DVC 메모리 블록은 메모리 셀들의 낸드(NAND) 스트링들의 어레이를 포함하며, 이중 게이트 수직 채널 메모리 어레이(DGVC)가 될 수 있다. 상기 메모리 블록은 절연 물질에 의해 분리되고, 도전성 스트립들의 적어도 바닥면(GSL), 도전성 스트립들의 복수의 중간면들(WL) 및 도전성 스트립들의 상면(SSL)을 포함하는 복수의 도전성 스트립들의 스택들을 구비한다. 도 3에 도시한 예에 있어서, 상기 스택들(310) 내의 스택은 도전성 스트립들의 바닥면(GSL), WL0 내지 WLN-1까지 범위의 도전성 스트립들의 복수의 중간면들(WL) 그리고 도전성 스트립들의 상면(SSL)을 포함하며, 여기서 N은 8, 16, 32, 64 등이 될 수 있다.The 3DVC memory block includes an array of NAND strings of memory cells and may be a double gate vertical channel memory array (DGVC). The memory block is separated by an insulating material and comprises a stack of a plurality of conductive strips including at least a bottom surface GSL of the conductive strips, a plurality of intermediate surfaces WL of the conductive strips and an upper surface SSL of the conductive strips. Equipped. In the example shown in FIG. 3, the stack in the
상기 복수의 비트 라인 구조들은 직각으로 상부에 배치되며, 상기 스택들 사이의 수직한 스택간 반도체 바디 요소들(320) 및 상기 스택간 반도체 바디 요소들(320)을 연결하는 스택들 상부의 연결 요소들(linking elements)(330)을 포함하는 복수의 스택들에 컨포멀한 수직 연장부들을 가진다. 이러한 예에서 상기 연결 요소들(330)은 폴리실리콘과 같이 상대적으로 높은 도핑 농도를 갖는 반도체를 포함하므로, 이들은 상기 스택간 반도체 바디 요소들(320) 보다 높은 도전성을 가지며, 이들은 상기 스택들 내에 셀들을 위한 채널 영역들을 제공하도록 구성된다.The plurality of bit line structures are disposed on top of each other at right angles, and a connection element on stacks connecting vertical inter-stack
상기 메모리 장치는 상기 스택들 내의 복수의 중간면들(WL) 내의 상기 도전성 스트립들의 측부 표면들과 상기 복수의 비트 라인 구조들의 스택간 반도체 바디 요소들(320) 사이의 교차점들(380)에서 계면 영역들 내에 전하 저장 구조들을 구비한다. 도시된 예에 있어서, 상기 교차점들(380) 내의 메모리 셀들은 수직한, 이중-게이트 낸드(NAND) 스트링들 내에 구성되며, 여기서 단일 스택간 반도체 바디 요소의 양 측부들 상의 상기 도전성 스트립들은 이중 게이트들로 기능하며, 독취, 소거 및 프로그램 동작들을 위해 협력하여 동작할 수 있다.The memory device interfaces at
상기 메모리 장치는 상기 도전성 스트립들의 상면을 갖는 계면 영역들에서 스트링 선택 스위치들(390)과 상기 도전성 스트립들의 바닥면(GSL)을 갖는 계면 영역들에서 기준 선택 스위치들(370)을 포함한다. 상기 전하 저장 구조의 유전층들은 일부 예들에 있어서 상기 스위치들(370, 390)을 위한 게이트 유전층들로서 기능할 수 있다.The memory device includes string
기준 도전체(360)는 상기 도전성 스트립들의 바닥면(GSL)과 상기 집적 회로 기판(도시되지 않음) 사이에 배치된다. 이러한 도전체는 메모리 블록들의 스택의 바닥에 위치할 수 있고, 상기 스택 내의 블록들에 의해 공유될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 기준 도전체(360)의 저항을 감소시키기 위하여, 상기 메모리 장치는 상기 기준 도전체(360) 부근에 하부 게이트(301)를 구비할 수 있다. 독취 동작들 동안에, 상기 하부 게이트(301)가 상기 기준 도전체(360)의 도전성을 증가시키도록 아래에 위치하는 상기 기판 내의 도핑된 웰(well) 또는 웰들 또는 다른 아래에 놓인 패터닝된 도전체 구조들에 인가되는 적절한 패스 전압(pass voltage)에 의해 턴 온(turn on)될 수 있다.A
상기 디코딩 요소 영역들 내의 디코딩 요소는 상기 복수의 스택등 상부에 직교하여 배치되고, 상기 기준 도전체(360)와 전기적으로 연통되는 상기 스택들 사이의 스택간 수직 도전성 요소들(340)을 구비하는 기준 라인 구조 및 상기 스택간 수직 도전성 요소들(340)을 연결하는 상기 스택(310) 상부의 연결 요소들(350)을 포함한다. 상기 스택간 수직 도전성 요소들(340)은 상기 스택간 반도체 바디 요소들(320) 보다 높은 도전성을 가질 수 있다. Decoding elements in the decoding element regions are disposed orthogonally on top of the plurality of stack lights and include inter-stack vertical
도 3에 도시한 경우와 같은 메모리 블록들의 스택은, 페이지 버퍼들 및 다른 디코딩 회로부에 연결되는 복수의 글로벌 비트 라인 구조들을 구비하는 상기 복수의 비트 라인 구조들에 연결되는 제1 상부에 위치하는 패터닝된 도전층(도시되지 않음)을 포함한다. 상기 메모리 장치는 또한 제2 상부에 위치하는 패터닝된 도전층(도시되지 않음)을 포함하며, 이는 패터닝될 수 있고 상기 제1 패터닝된 도전층 상부 또는 아래에 있을 수 있다. 상기 제2 상부에 위치하는 도전층은 상기 블록의 디코딩 요소 영역 내의 연결 요소(350)에 접촉되는 것에 의한 바와 같이 상기 적어도 하나의 기준 라인 구조에 연결된다. 상기 제2 패터닝된 도전층은 상기 적어도 하나의 기준 라인 구조를 기준 전압 소스 또는 기준 전압을 제공하기 위한 회로부에 연결할 수 있다.A stack of memory blocks, such as the case shown in FIG. 3, is patterned located on top of a first top connected to the plurality of bit line structures having a plurality of global bit line structures coupled to page buffers and other decoding circuitry. Conductive layer (not shown). The memory device also includes a patterned conductive layer (not shown) located on the second top, which can be patterned and can be over or under the first patterned conductive layer. The conductive layer located above the second upper portion is connected to the at least one reference line structure as by contacting the connecting
도 3에 도시한 예에 있어서, 상기 비트 라인 구조들의 연결 요소들(330)은 N+ 도핑된 반도체 물질을 포함한다. 상기 비트 라인 구조들의 스택간 반도체 바디 요소들(320) 저농도로 도핑된 반도체 물질을 포함한다. 도 3에 도시한 예에 있어서, 상기 기준 도전체(360)는 N+ 도핑된 반도체 물질을 포함하며, 상기 적어도 하나의 기준 라인 구조의 연결 요소들(350)은 N+ 도핑된 반도체 물질을 포함한다. 상기 적어도 하나의 기준 라인 구조의 스택간 수직 도전성 요소들(340)도 N+ 도핑된 반도체 물질을 포함한다. 선택적인 구현들에 있어서, 금속 또는 금속 화합물이 상기 스택간 수직 도전성 요소들(340) 내의 상기 도핑된 반도체들을 대신하여 사용될 수 있다. In the example shown in FIG. 3, the
디코딩 요소 영역(298) 내의 상기 디코딩 요소들은 상기 수평 워드 라인 및 GSL 라인 구조들을 위해 상기 도전성 스트립들 내에 패드 영역들을 제공하고, 상부에 위치하는 디코딩 회로들에 대한 계단형 콘택들을 위해 구성되는 계단형 구조들을 포함한다. 상기 도전성 스트립들의 상면 내의 스트링 선택 라인들은 독립적으로 연결되고 상기 스트링 선택 라인 디코딩 회로들에 의해 제어된다. 상기 계단형 구조들(361 및 362)은 상기 중간면들(WL) 내의 워드 라인들의 세트들을 연결하는 패드 영역들, 그리고 계단형 구조들(361 및 362)로 구성되는 상기 연결 요소들 내의 랜딩 영역들에 연결되는 층간 연결체들(371 및 372)과 같은 층간 연결체들을 제공하며, 여기서 상기 연결 요소들은 하부 중간 면들 내의 랜딩 영역들에 연결되는 상기 층간 연결체들이 이를 통해 연장되는 개구들을 포함한다. 상기 랜딩 영역들은 상기 층간 연결체들의 바닥 표면들과 상기 연결 요소들의 상부 표면들 사이의 계면 영역들이다.The decoding elements in
도 3에 예시한 바와 같이, 상기 복수의 중간면들 내의 다층들에서의 워드 라인들의 세트들을 위한 층간 연결체들은 계단형 구조 내에 배치된다. 이에 따라, 층간 연결체들(371 및 372)은 상기 복수의 중간면들 내의 각기 다른 층들에서 랜딩 영역들에 연결된다. 상기 계단 구조는 메모리 셀들의 낸드 스트링들의 블록을 위한 영역 및 주변 회로들을 위한 영역의 경계 부근의 디코딩 요소 영역 내에 형성될 수 있다.As illustrated in FIG. 3, interlayer connections for sets of word lines in multiple layers within the plurality of intermediate surfaces are arranged in a stepped structure. Thus,
도 3에 도시한 예에 있어서, 상기 메모리 장치는, 도전성 스트립들의 바닥면(GSL) 내의 접지 선택 라인들의 세트들을 연결하는 상기 디코딩 요소 영역(298) 내의 연결 요소(363)와 같은 연결 요소들, 그리고 상기 바닥면 내의 연결 요소들 내의 랜딩 영역들에 연결되는 층간 연결체(373)와 같은 층간 연결체들을 포함하며, 여기서 상기 층간 연결체들은 상기 중간면들(WL) 내의 상기 연결 요소들 내의 개구들을 통해 연장된다. 상기 랜딩 영역들은 층간 연결체(373)와 같은 층간 연결체들의 바닥 표면들과 연결 요소(363)와 같은 연결 요소들의 상부 표면들 사이의 계면 영역들이다.In the example shown in FIG. 3, the memory device comprises: connection elements such as
도 4 내지 도 9는 상기 블록들의 디코딩 요소 영역들 내의 계단형 구조 내의 상기 층간 연결체들의 형성을 나타내는 3차원 메모리 블록들을 적층하기 위한 제조 공정의 단계들을 도시한다. 상기 단계들의 순서는 상기 적층된 블록들의 디코딩 요소 영역들 내의 디코딩 요소들을 연결하는 데 사용되는 다른 도전체들을 위한 경우와 유사하다.4-9 illustrate steps of a fabrication process for stacking three-dimensional memory blocks representing the formation of the interlayer connections in a stepped structure in the decoding element regions of the blocks. The order of the steps is similar to the case for other conductors used to connect the decoding elements in the decoding element regions of the stacked blocks.
도 4는 제1 메모리 블록을 형성한 후의 구조를 예시하며, 상기 제1 메모리 블록은 메모리 셀들의 복수의 층들(예를 들면, 4개의 층들)을 갖는 메모리 커넬(401)(예를 들면, 4개의 층들) 및 상기 메모리 커넬에 연결되는 디코딩 요소들을 포함하는 디코딩 요소 영역(411)을 구비한다. 수직 세그먼트들(412-1, 413-1, 414-1, 415-1)은 상기 디코딩 요소 영역(411) 내에 형성되고, 이는 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이 계단형 구조들(도시되지 않음) 상의 랜딩 영역들에 연결된다. 도 4에 도시한 메모리 블록은 여기에 참조로 포함되는 많은 출원들에 기재된 경우들과 같은 공정들을 이용하여 제조될 수 있다. 도 2에 대하여 도시한 바와 같이 제조되고 상기 디코딩 요소 영역(411) 내의 계단형 구조들에 연결되는 4개의 수직 세그먼트들(412-1, 413-1, 414-1, 415-1)을 갖는 블록은 상기 커넬(401) 내의 메모리 셀들의 4개의 평면들을 가질 수 있다. 적층형 구조에 있어서, 상기 블록의 폭은 상기 수직 세그먼트들(412-1, 413-1, 414-1, 415-1)의 공간을 위해 요구되는 폭 보다 클 수 있고, 각각의 수직 세그먼트들에 연결될 수 있는 각 층 내의 메모리 셀들의 칼럼들의 숫자를 증가시킨다.4 illustrates a structure after forming a first memory block, the first memory block having a plurality of layers (eg, four layers) of memory cells (eg, four). Layers) and a
도 5는 상기 제1 메모리 블록 상부에 소자 분리막(421)을 형성한 후의 구조를 예시한다. 상기 소자 분리막(421)은 실리콘 산화물이나 집적 회로 제조와 병용할 수 있는 다른 절연 물질을 사용하여 만들어질 수 있다.5 illustrates a structure after the
도 6은 상기 디코딩 요소 영역(411) 상부에 상기 수직 도전체들의 제2 세그먼트들(412-2, 413-2, 414-2, 415-2)을 형성한 후의 구조를 나타내며, 이는 상기 수직 도전체들의 제1 세그먼트들(412-1, 413-1, 414-1, 415-1)에 접촉된다. 상기 제2 세그먼트들(412-2, 413-2, 414-2, 415-2)은 상기 메모리 커넬(401) 내부에 사용되는 경우에 비하여 상대적으로 큰 디자인 룰로 만들어질 수 있고, 이에 따라 정렬을 용이하게 하고 보다 신뢰성 있는 제조를 가능하게 한다.6 shows a structure after forming the second segments 412-2, 413-2, 414-2, and 415-2 of the vertical conductors on the
도 7은 상기 소자 분리막(421) 상에 제2 메모리 블록을 형성한 후의 구조를 예시하며, 상기 제2 메모리 블록은 메모리 셀들의 복수의 층들을 포함하는 메모리 커넬(501)과 상기 메모리 커넬(501)에 연결되는 디코딩 요소 영역(511) 내의 디코딩 요소들을 구비한다. 수직 세그먼트들(512, 513, 514, 515)은 상기 디코딩 요소 영역(511) 내부에 형성되며, 이들은 도 2에 예를 들어 도시한 바와 같이 계단형 구조들(도시되지 않음) 상의 랜딩 영역들에 연결된다. 제1 블록과 함께, 4개의 수직 세그먼트들(512, 513, 514, 515)의 사용은 상기 커넬들이 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 만들어 질 때에 메모리 셀들의 4개의 평면들을 지지한다.7 illustrates a structure after forming a second memory block on the
도 8은 제2 블록의 디코딩 요소 영역(511) 내에 제3 세그먼트들(412-3, 413-3, 414-3, 415-3)을 형성한 후의 고조를 예시하며, 이들은 상기 디코딩 요소 영역(411) 상부의 상기 소자 분리막(421) 내의 수직 도전체들의 제2 세그먼트들(412-2, 413-2, 414-2, 415-2)에 대해 정렬되고 접촉된다. 상기 디코딩 요소 영역(411) 내부에 있고 대응하는 제2 세그먼트들 및 제3 세그먼트들과 결합하는 상기 수직 도전체들의 제1 세그먼트들(412-1, 413-1, 414-1, 415-1)은 상기 제1 블록 내의 상기 계단형 구조로부터 상기 제2 블록 내의 디코딩 요소 영역(511)을 통해 수직 연결을 구현한다.8 illustrates the peaking after forming third segments 412-3, 413-3, 414-3, and 415-3 in
도 9는 상기 상부 블록의 디코딩 요소 영역(511) 내의 수직 도전체들에 접촉하는 상부에 위치하는 도전체 구조들의 형성에 사용되는 백-엔드(back-end) 공정들 후의 구조를 개략적으로 나타낸다. 도시한 예에서의 이들 상부에 위치한 도전체 구조들은 상기 비트 라인들(BL1 내지 BL8)을 포함하며, 이들은 페이지 버퍼들 또는 다른 디코딩 회로부에 연결된다.FIG. 9 schematically illustrates the structure after back-end processes used to form the conductor structures located on top of which contact vertical conductors in the
도 10은 도 9에 도시한 경우들과 같은 계단형 층간 도전체들의 단면도이다. 도 10은 제1 블록 내의 액티브층들(601-604) 및 소자 분리막(621)에 의해 분리되는 제2 블록 내의 액티브층들(605-608)을 나타낸다. 상기 블록들 내에서, 절연층들(651-654) 및 절연층들(655-658)은 액티브층들을 분리시킨다. 상기 블록들의 디코딩 요소 영역들에 있어서, 전술한 경우들과 같은 계단형 구조들은 층간 도전체들을 위한 랜딩 영역들을 제공한다. 이러한 예에서의 층간 도전체들은 상기 블록들의 커넬들 내부에 형성되는 도전체들의 엄격한 디자인 룰의 제한 없이 상기 블록들의 디코딩 요소 영역들 내에 구현된다. 하부 블록 내의 액티브층들(601-604)을 위한 층간 도전체들은 각기 3개의 세그먼트들을 포함할 수 있다. 따라서, 층간 도전체들은 세그먼트(615-1)에 의해 상기 액티브층(601), 상기 소자 분리막(621) 내의 세그먼트(615-2) 및 상기 상부 블록을 통과하는 세그먼트(615-3)와 접촉하여 상기 하부 블록 내에 형성된다. 소자 분리막(예를 들면, 620)은 층간 도전체들이 상부에 위치하는 액티브층들을 통과할 경우에 층간 도전체들을 둘러싼다. 또한, 상기 액티브층(602)을 위한 층간 도전체는 상기 하부 블록 내의 세그먼트(614-1), 상기 소자 분리막(621) 내의 세그먼트(614-2) 및 상기 상부 블록 내의 세그먼트(614-3)를 포함한다. 상기 액티브층(603)을 위한 층간 도전체는 상기 하부 블록 내의 세그먼트(613-1), 상기 소자 분리막(621) 내의 제2 세그먼트(613-2) 및 상기 상부 블록 내의 세그먼트(613-3)를 포함한다. 상기 액티브층(604)을 위한 층간 도전체는 이러한 예에서는 상기 액티브층이 최상부 층이기 때문에 상기 하부 블록을 통한 세그먼트를 포함하지 않는다. 그러나, 상기 액티브층(604)을 위한 층간 도전체는 상기 소자 분리막(621) 내의 세그먼트(612-2) 및 상기 상부 블록 내의 세그먼트(612-3)를 포함한다.10 is a cross-sectional view of the stepped interlayer conductors as in the cases shown in FIG. 10 shows active layers 605-608 in the second block separated by the active layers 601-604 and the
상기 상부 블록 내의 액티브층들(605-608)을 위한 층간 도전체들은 이러한 예에서는 단일 세그먼트 도전체들(분류되지 않음)을 포함한다.Interlayer conductors for the active layers 605-608 in the upper block include single segment conductors (not classified) in this example.
상술한 바와 같이, 상기 블록들의 디코딩 요소 영역들 내에 상기 층간 도전체들을 형성한 후, 백-엔드 공정이 비트 라인 구조물들(BL1 내지 BL8)과 같은 상부에 위치하는 패터닝된 도전층들을 구현하는 데 이용된다. As described above, after forming the interlayer conductors in the decoding element regions of the blocks, a back-end process is used to implement patterned conductive layers located on top, such as bit line structures BL1 to BL8. Is used.
상기 하부 블록 내의 액티브층들에 접촉하는 도 10에 도시한 다중-세그먼트 층간 도전체들은 상기 상부 블록 내의 디코딩 요소들이나 메모리 셀들에 전기적으로 접촉하지 않지만, 데이터 라인들 또는 일부 실시예들에서는 하부 블록만을 위한 컨트롤 라인들을 제공한다. The multi-segment interlayer conductors shown in FIG. 10 in contact with active layers in the lower block do not electrically contact decoding elements or memory cells in the upper block, but in the data lines or in some embodiments only the lower block. Provides control lines for
도 11 내지 도 14는 상기 메모리 블록들 내의 디코딩 요소들을 위한 도전체들의 다른 형태들을 예시한다. 도 11은 도 2의 디코딩 요소 영역(198) 내의 SSL 게이트 구조(219)와 같은 스트링 선택 라인(SSL) 구조들을 위한 구조를 나타낸다. 도 12 및 도 13은 도 2의 디코딩 요소 영역(199) 내의 소스 라인(228)과 같은 소스 라인을 위한 구조를 나타낸다. 도 14는 도 2의 디코딩 요소 영역(199) 내의 게이트 선택 라인(227)과 같은 게이트 선택 라인(GSL)을 위한 구조를 나타낸다. 11-14 illustrate other forms of conductors for decoding elements in the memory blocks. FIG. 11 illustrates a structure for string select line (SSL) structures, such as
도 11은 2개의 SSL 구조들을 나타내며, 이들은 상기 메모리의 제어를 위해 사용되는 주변 회로부에의 연결을 위한 도전체 SSL1 및 도전체 SSL2에 각기 연결된다. 상기 SSL 구조들에서, 상기 액티브층들은 각 스택들 내의 액티브 스트립들을 포함한다. 따라서, SSL1에 연결되는 상기 SSL 구조에 있어서, 상기 제1 블록 내의 액티브층들(601-604)을 위한 스트립들은 이러한 예에서는 상부에 위치하는 절연층(664)과 함께 절연층들(651-654)에 의해 분리된다. 또한, 상기 제2 블록 내의 액티브층들(605-608)을 위한 스트립들은 이러한 예에서는 상부에 위치하는 절연층(668)과 함께 절연층들(655-658)에 의해 분리된다. 상기 유전 전하 저장 구조로서 상기 메모리 커넬 내에 또한 사용되는 다층 스택이 될 수 있는 유전층들(804-1, 804-2, 804-3, 804-4)은 상기 SSL 구조 및 상기 스트립들 사이의 게이트 절연체로서 배치된다. SSL1에 연결되는 상기 SSL 게이트 구조는 상기 하부 블록 내의 스택 상부에 놓이는 제1 세그먼트(801-1), 상기 소자 분리막(621)을 통해 연장되는 제2 세그먼트(801-2), 그리고 상기 상부 블록 내의 스택 상부에 위치하는 제3 세그먼트(801-3)를 포함한다. 상부에 위치하는 금속 구조들이 상기 도전체 SSL1을 형성한다. 유사한 방식으로, SSL2에 연결되는 상기 SSL 구조는 상기 제1 및 제2 블록들 내의 상기 액티브층들을 위한 스트립들 상부에 놓인다. 상기 SSL 구조는 상기 하부 블록 내의 스택 상부에 위치하는 제1 세그먼트(802-1), 그리고 이러한 예에서는 상기 블록들의 디코딩 요소 영역들 내의 SSL 구조들의 대향하는 측부들에 연결되는 2개의 부분들을 갖는 상기 소자 분리막(621)을 통해 연장되는 제2 세그먼트(802-2)를 포함한다. 상기 상부 블록 내의 스택 상부에 위치하는 제3 세그먼트(802-3)는 상기 제2 세그먼트(802-2)에 연결된다. 상기 제1 세그먼트(802-1)는 상기 워드 라인들의 형성과 유사한 방식으로 디코딩 요소에 적용되는 보다 큰 디자인 룰을 이용하여 상기 제1 블록을 제조하는 동안에 제조될 수 있다. 이와 유사하게, 상기 제3 세그먼트(802-3)는 보다 큰 디자인 룰을 이용하는 상기 제2 블록의 제조 동안에 제조될 수 있다.Figure 11 shows two SSL structures, which are respectively connected to conductor SSL1 and conductor SSL2 for connection to peripheral circuitry used for control of the memory. In the SSL structures, the active layers include active strips in respective stacks. Thus, in the SSL structure connected to SSL1, the strips for the active layers 601-604 in the first block are in this example insulating layers 651-654 with an insulating
도 11에 예시한 상기 SSL 구조들은 상기 상부 메모리를 위한 데이터를 처리하지 않지만 상기 상부 메모리 부분들을 제어할 수 있는 하부 블록 디코딩 요소들을 위한 연결들의 예들이다. 또한, 상기 SSL 구조들은 상기 상부 블록들의 디코딩 요소 영역을 통해 하부 블록들로부터 연장되는 연결들의 예들이다.The SSL structures illustrated in FIG. 11 are examples of connections for lower block decoding elements that do not process data for the upper memory but can control the upper memory portions. The SSL structures are also examples of connections extending from lower blocks through the decoding element region of the upper blocks.
도 12는 접지 또는 상기 장치의 동작의 모두 및 구현에 따른 다른 기준 전압과 같은 기준 전압 소스에 대한 연결을 갖는 상기 액티브층들 내의 스트립들을 종료하는 소스 라인 구조를 예시한다. 상기 소스 라인 구조는 일부 실시예들에서 상기 메모리 셀들을 통과하는 전류를 전달한다. 도 12는 2개의 소스 라인 구조들을 나타내며, 이들은 패터닝된 도전층 내의 각각의 상부에 놓인 소스 라인 도전체들(860 및 861)에 연결된다. 상기 소스 라인 도전체들(860, 861)은 디코딩 회로부 및 상기 장치의 동작을 위한 다른 주변 회로부를 위한 연결을 제공한다. 유전 전하 저장 구조로서 상기 메모리 커넬 내에도 사용되는 다층 스택이 될 수 있는 유전층(예를 들면, 854)이 상기 소스 라인 구조들의 측벽들 상에 존재할 수 있다.FIG. 12 illustrates a source line structure for terminating strips in the active layers having a connection to a reference voltage source, such as ground or other reference voltage in accordance with both implementation and operation of the device. The source line structure carries current through the memory cells in some embodiments. FIG. 12 shows two source line structures, which are connected to source
도 13은 상기 액티브층들(601-608) 내의 반도체 물질의 스트립들이 상기 제1 및 제2 블록들의 디코딩 요소 영역들 내의 소스 라인 구조들의 세그먼트들(851-1 및 851-3) 내에 종료되는 것을 나타낸다. 도전체(860)에 연결되는 상기 소스 라인 구조는 상기 하부 블록의 디코딩 요소 영역 내의 액티브층들(601-604) 내의 상기 스트립들에 연결되는 제1 세그먼트(851-1)를 포함한다. 또한, 제2 세그먼트(851-2)는 상기 소자 분리막(621)을 관통한다. 제3 세그먼트(851-3)는 상기 상부 블록의 디코딩 요소 영역 내의 상기 액티브층들(605-608) 내의 스트립들을 종료시킨다. 유사한 방식으로, 도전체(861)에 연결되는 상기 소스 라인 구조는 상기 하부 블록의 디코딩 요소 영역 내의 제1 세그먼트(852-1), 상기 소자 분리막(621)을 통과하는 제2 세그먼트(852-2), 그리고 상기 상부 블록의 디코딩 요소 영역 내의 제3 세그먼트(852-3)를 포함한다.13 shows that strips of semiconductor material in the active layers 601-608 terminate in segments 881-1 and 851-3 of source line structures in the decoding element regions of the first and second blocks. Indicates. The source line structure connected to the
도 12 및 도 13에 도시한 소스 라인 구조는 공통 소스 라인과 같은 상기 상부 및 하부 메모리 블록들 내의 메모리 셀들의 전류를 운반하는 전기적인 연결들을 제공한다. 그러나, 상기 구조는 상기 메모리 셀들의 커넬 외측의 디코딩 요소 영역 내에 위치한다.The source line structure shown in FIGS. 12 and 13 provides electrical connections that carry the current of memory cells in the upper and lower memory blocks, such as a common source line. However, the structure is located in the decoding element region outside the kernel of the memory cells.
도 14는 상기 제1 및 제2 블록들의 디코딩 요소 영역들 내에 배치되는 또 다른 도전체를 예시한다. 이러한 예에 있어서, 도 2의 구조의 디코딩 요소 영역(198) 내의 GSL 구조(226)와 같은 접지 선택 라인(GSL) 구조가 예시된다. 상기 하부 블록은 GSL 라인(871)을 포함한다. 상기 상부 블록은 GSL 라인(872)을 포함한다. 상기 소자 분리막(621)을 통한 상기 GSL 라인(871)과 상기 GSL 라인 사이의 연결은 존재하지 않는다. 이는 원하는 경우에 상기 GSL 라인들(871, 872)이 독립적으로 제어될 수 있게 한다. 또한, 다른 실시예들에 있어서, 상기 GSL 라인들(871, 872)은 수평하게 배치되는 이웃하는 블록들 또는 상기 메모리 블록들 외측의 다른 상호 연결 구조들에 전기적으로 연결될 수도 있다.14 illustrates another conductor disposed in the decoding element regions of the first and second blocks. In this example, a ground select line (GSL) structure is illustrated, such as the
따라서, 도 14에 도시한 상기 GSL 구조는 상기 메모리 블록들의 동작을 제어하는 데 사용될 수 있는 디코딩 요소들을 위한 연결체를 예시하며, 이는 스택 내의 상부에 놓이거나 아래에 위치하는 블록들에 연결되지 않는다. Thus, the GSL structure shown in FIG. 14 illustrates a connection for decoding elements that can be used to control the operation of the memory blocks, which are not connected to blocks that are placed above or below the stack. .
따라서, 도전체들의 제1 세트(예를 들면, 계단형 데이터 라인들)는 상기 제1 및 제2 블록들 내의 디코딩 요소들에 연결되고, 상기 제1 및 제2 블록들의 메모리 커넬들 외측의 디코딩 요소 영역들 내에 배치되게 제공된다. 상기 도전체들의 제1 세트는 상기 제1 및 제2 블록들 내의 각 층들에서 디코딩 요소들에 연결되는 디코딩 요소 영역들 내에 수직하게 배치되는 도전체들을 포함한다.Thus, a first set of conductors (eg, stepped data lines) are connected to the decoding elements in the first and second blocks, and decoded outside the memory kernels of the first and second blocks. It is provided to be disposed in the element regions. The first set of conductors includes conductors disposed vertically in decoding element regions that are connected to decoding elements in respective layers in the first and second blocks.
또한 도전체들의 제2 세트(예를 들면, SSL 게이트들 또는 소스 라인들)가 상기 제1 및 제2 블록들 내의 디코딩 요소들에 연결되고, 상기 메모리 커넬들 외측의 상기 제1 및 제2 블록들 내부에 배치되게 제공된다. 상기 도전체들의 제2 세트 내의 각 도전체는 상기 제1 및 제2 블록들 내의 모든 층들을 통과하는 수직 연장부들을 포함한다.A second set of conductors (eg, SSL gates or source lines) are also connected to the decoding elements in the first and second blocks, and the first and second blocks outside the memory kernels. Are provided to be placed inside the field. Each conductor in the second set of conductors includes vertical extensions that pass through all layers in the first and second blocks.
도 15는 메모리 셀들의 블록들을 적층하기 위한 기본적인 제조 공정을 예시한다. 흐름도는 지시 부호(1000)로 시작되고, 그 상부에 적층형 3차원 메모리 장치들이 형성되는 집적 회로 기판이 제공된다. 상기 공정은 상술한 바와 같이 커넬과 디코딩 요소 영역을 구비하는 제1 메모리 블록을 형성하는 단계(1001)를 포함한다. 물론, 많은 메모리 블록들이 큰 저장 용량의 고밀도 메모리를 제공하는 블록들의 제1 층 내에 형성될 수 있다. 소자 분리막은 상기 제1 메모리 블록(1002) 상부에 형성된다. 상기 소자 분리막은 상기 제1 블록의 커넬을 상기 제1 블록으로부터 분리하는 수단을 제공한다. 상기 소자 분리막은 상기 장치의 동작에서 적층된 블록들 내의 커넬들의 작은 디자인 룰, 고밀도 특징들을 분리한다. 다음에, 제2 메모리 블록(또는 제2 메모리 블록들의 층)이 상기 소자 분리막(1003) 상부에 형성된다. 상기 제2 메모리 블록은 상기 제1 메모리 블록의 대응되는 영역들 상부에 정렬되는 커넬과 디코딩 요소 영역을 포함한다.15 illustrates a basic fabrication process for stacking blocks of memory cells. The flowchart begins with an
상기 공정은 상기 제1 및 제2 블록들 내의 상기 디코딩 요소들에 연결되는 액세스 도전체들을 제공하는 단계를 포함한다. 예시한 실시예에 있어서, 상기 액세스 도전체들은 계단형 데이터 라인들과 같은 도전체들의 제1 세트를 포함하며, 이들은 상기 제1 및 제2 블록들 내의 디코딩 요소들에 연결되고, 상기 블록들의 상기 디코딩 요소 영역들 내에 수직하게 배치된다(1004). 이러한 도전체들의 제1 세트는 상기 제1 및 제2 블록들의 각 층들에서 디코딩 요소들에 대한 연결을 제공하며, 다른 블록들 내의 요소들에 접촉하거나 제어하지 않는다.The process includes providing access conductors coupled to the decoding elements in the first and second blocks. In the illustrated embodiment, the access conductors comprise a first set of conductors, such as stepped data lines, which are connected to decoding elements in the first and second blocks, Disposed vertically within the decoding element regions (1004). The first set of such conductors provides a connection to the decoding elements in the respective layers of the first and second blocks and does not touch or control the elements in the other blocks.
예시적인 공정에서 구현되는 상기 액세스 도전체들은 또한 SSL 게이트들 또는 소스 라인들과 같은 도전체들의 제2 세트를 포함하며, 이들은 상기 제1 및 제2 블록들 내의 디코딩 요소들에 연결되고, 상기 제1 및 제2 블록들 내의 모든 층들을 통과하는 수직 연장부들을 포함한다(1005). 이러한 도전체들의 제2 세트는 상기 제1 및 제2 블록들의 매 층 내의 디코딩 요소들에 대한 연결을 제공하며, 양 블록들 내의 디코딩 요소들의 제어를 위해 사용될 수 있다.The access conductors implemented in an exemplary process also include a second set of conductors, such as SSL gates or source lines, which are connected to decoding elements in the first and second blocks, and wherein 1005 vertical extensions passing through all layers in the first and second blocks. This second set of conductors provides a connection to the decoding elements in every layer of the first and second blocks and can be used for control of the decoding elements in both blocks.
상기 공정은 상술한 바와 같이 다른 도전체들의 형성을 포함할 수 있다.The process may include the formation of other conductors as described above.
또한, 예시한 공정에 따르면, 선택되는 메모리 블록들 내의 디코딩 요소들을 거쳐 선택되는 메모리 셀들에 액세스하도록 구성되는 주변 회로들이 제공되며, 이들은 상기 도전체들(1006)의 제1 및 제2 세트들을 활용한다.Furthermore, according to the illustrated process, peripheral circuits are provided that are configured to access selected memory cells via decoding elements in the selected memory blocks, which utilize first and second sets of
상기 장치의 제조를 완료하도록 BEOL(Back-end-of-line) 공정들이 수행되어, 상기 흐름도가 지시 부호 1007로 종료된다.Back-end-of-line (BEOL) processes are performed to complete the manufacture of the device, so that the flowchart ends with
상기 흐름도는 기본적인 제조 공정을 제공하도록 의도된 것이다. 순서 단계들은 특정한 구현에 적합하도록 변화될 수 있다. 이와 유사하게, 상기 도전체들의 제1 세트 및 상기 도전체들의 제2 세트 내에 구현되는 상기 도전체들의 유형들은 상기 메모리 블록들 및 액세스되는 디코딩 요소들의 특정 실시예들에 따라 달라진다.The flowchart is intended to provide a basic manufacturing process. The order steps may be changed to suit a particular implementation. Similarly, the types of conductors implemented within the first set of conductors and the second set of conductors depend on the particular embodiments of the memory blocks and the decoding elements accessed.
도 16은 여기서 설명하는 바와 같이, 다른 목적들을 위하여 블록들 내의 액세스 메모리 셀들에 사용되는 주변 회로들과 함께 분리된 커넬들을 갖는 적층된 블록들을 구비하는 3차원 메모리 어레이를 포함하는 집적 회로의 블록도이다. 열 디코더(row decoder)(901)는 블록(912) 내의 스트링 선택 라인, 접지 선택 라인 및 워드 라인 드라이버들에 연결되고 전기적으로 연통되며, 상기 메모리 어레이(900) 내의 열들을 따라 배치되는 SSL, GSL 및 워드 라인들(902)을 구동시킨다.FIG. 16 is a block diagram of an integrated circuit including a three-dimensional memory array having stacked blocks with separate kernels with peripheral circuits used for access memory cells in the blocks, as described herein, for other purposes. to be. A
페이지 버퍼(page buffer)(906)는 상기 메모리 어레이(900) 내의 메모리 셀들로부터 데이터를 읽고 쓰기 위해 상기 메모리 어레이(900) 내에 행들을 따라 배치되는 복수의 비트 라인들(904)에 연결되고 전기적으로 연통된다. 어드레스들은 상기 열 디코더(901) 및 상기 페이지 버퍼(906)에 대한 버스(905) 상에 제공된다. 데이터는 상기 집적 회로(950) 상의 입력/출력 포트들로부터 상기 페이지 버퍼(906)에 제공된다. 데이터는 상기 페이지 버퍼(906)로부터 데이터 출력(data-out) 라인(915)을 거쳐 상기 집적 회로(950) 상의 입력/출력 포트들 또는 상기 집적 회로(950)의 내부나 외부의 다른 데이터 수신지들로 제공된다. 상태 기계, 클록 회로부 및 다른 제어 로직이 회로부(909) 내에 있다. 바이어스 장치 공급 전압들(biasing arrangement supply voltages)이 전하 펌프들과 다른 전압 소스들을 이용하여 블록(908) 내에 발생되며, 블록(912) 내의 워드 라인 드라이버들 및 상기 집적 회로 상의 다른 회로부에 공급된다. 상기 집적 회로(950)는 전원에 연결하는 데 사용되는 단자들을 포함하며, 이는 상기 공급 전압 VDD 및 VSS를 칩에 제공한다.A
상기 집적 회로(950)는, 도시하지는 않았지만, 프로세서들, 게이트 어레이들, 로그인 회로부 등과 같은 다른 주변 회로들을 포함할 수 있다.Although not illustrated, the integrated circuit 950 may include other peripheral circuits such as processors, gate arrays, login circuitry, and the like.
3D 메모리 구조는 수직 게이트 및 수직 채널 형태의 3차원 블록들을 위해 적합한 것으로 설명된다. 상기 구조는 각 메모리 커넬들 및 디코딩 요소 영역들을 갖는 3차원 블록들의 스택을 포함한다. 상기 스택 내의 하나 이상의 블록을 통해 연장되는 연결들은 상기 커넬 외측의 디코딩 요소 영역들 내에만 배치되고, 보다 큰 디자인 룰이 실시될 수 있다. 상기 연결들은 하나만의 블록 내의 디코딩 요소들에 연결되는 연결들을 포함하지만, 상기 디코딩 요소 영역들 내의 상부에 위치하는 블록들을 통과한다. 또한, 상기 연결들은 스택 내의 모든 블록들의 상기 디코딩 요소 영역들 내의 디코딩 요소들에 연결되는 연결들을 포함할 수 있다.The 3D memory structure is described as suitable for three-dimensional blocks in the form of vertical gates and vertical channels. The structure includes a stack of three-dimensional blocks with respective memory kernels and decoding element regions. Connections extending through one or more blocks in the stack are placed only within decoding element regions outside the kernel, and larger design rules can be implemented. The connections include connections that are connected to decoding elements in only one block, but pass through blocks located above in the decoding element areas. Further, the connections may include connections connected to decoding elements in the decoding element regions of all blocks in the stack.
상술한 바에서는 본 발명을 바람직한 실시예들과 실험예들을 참조하여 설명하였지만, 이들 예들은 본 발명을 제한하려는 의미가 아니라 예시적으로서 의도된 것임을 이해할 수 있을 것이다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 많은 변형들과 조합들이 용이하게 수행될 수 있는 점을 이해할 수 있을 것이며, 이들 변형들과 조합들도 본 발명의 사상과 다음의 특허청구범위의 범주 내에 속할 것이다.While the present invention has been described with reference to preferred embodiments and experimental examples, it will be understood that these examples are intended by way of example and not by way of limitation. Those skilled in the art will understand that many variations and combinations can be easily carried out, and those variations and combinations are within the spirit of the invention and the scope of the following claims. Will belong.
101, 102, 103, 104:메모리 커넬
111, 112, 113, 114:디코딩 요소 영역 121, 122, 123:소자 분리막
131, 132, 133, 141, 142, 143, 151, 152, 153:액세스 도전체의 세그먼트
202, 203, 204, 205, 212, 213, 214, 215:반도체 스트립
202B, 203B, 204B, 205B, 212A, 213A, 214A, 215A:계단형 구조
209, 219:SSL 게이트 구조 215:메모리 물질의 층
225-1… 225-N:워드 라인 226, 227:접지 선택 라인(GSL)
228:소스 라인 298:디코딩 요소 영역
299:메모리 커넬 301:하부 게이트
310:스택들 320:반도체 바디 요소들
330, 350, 363:연결 요소들 340:스택간 수직 도전성 요소들
360:기준 도전체 361, 362:계단형 구조들
370:기준 선택 스위치들 371, 372, 373:층간 연결체들
380:교차점들 390:스트링 선택 스위치들
401:메모리 커넬 411:디코딩 요소 영역
412-1, 413-1, 414-1, 415-1:제1 세그먼트들
412-2, 413-2, 414-2, 415-2:제2 세그먼트들
412-3, 413-3, 414-3, 415-3:제3 세그먼트들
421:소자 분리막 501:메모리 커넬
511:디코딩 요소 영역
512, 513, 514, 515:수직 세그먼트들
601, 602, 603, 604, 605, 606, 607, 608:액티브층들
612-1, 612-2, 612-3:세그먼트들 614-1, 614-2, 614-3:세그먼트들
615-1, 615-2, 615-3:세그먼트들 620, 621:소자 분리막
651, 652, 653, 654, 655, 656, 657, 658:절연층들
655, 656, 657, 658, 668:절연층들 801-1, 802-1:제1 세그먼트
801-2, 802-2:제2 세그먼트 801-3, 802-3:제3 세그먼트
804-1, 804-2, 804-3, 804-4:유전층들 851-1:제1 세그먼트
851-2:제2 세그먼트 851-3:제3 세그먼트
854:유전층 860, 861:소스 라인 도전체들
871, 872:GSL 라인 900:메모리 어레이
901:열 디코더 902:워드 라인들
904:비트 라인들 905:버스
906:패이지 버퍼 909:회로부
915:데이터 출력 라인 950:집적 회로
ML1, ML3, ML3:금속층 BL1-BL8:비트 라인들101, 102, 103, 104 : Memory kernel
111, 112, 113, 114: Decoding
131, 132, 133, 141, 142, 143, 151, 152, 153: segment of access conductor
202, 203, 204, 205, 212, 213, 214, 215: semiconductor strip
202B, 203B, 204B, 205B, 212A, 213A, 214A, 215A: Stepped structure
209 and 219: SSL gate structure 215: layer of memory material
225-1... 225-N:
228 : Source line 298 : Decoding element area
299: Memory kernel 301: Lower gate
310: Stacks 320: Semiconductor body elements
330, 350, 363: connecting elements 340: vertical stack between conductive elements
360:
370: reference
380: intersections 390: string select switches
401: memory kernel 411: decoding element area
412-1, 413-1, 414-1, 415-1: First segments
412-2, 413-2, 414-2, 415-2: second segments
412-3, 413-3, 414-3, 415-3: Third segments
421: element separator 501: memory kernel
511 : Decoding element area
512, 513, 514, 515: vertical segments
601, 602, 603, 604, 605, 606, 607, 608: active layers
612-1, 612-2, 612-3: Segments 614-1, 614-2, 614-3: Segments
615-1, 615-2, 615-3:
651, 652, 653, 654, 655, 656, 657, 658: insulating layers
655, 656, 657, 658, 668: insulating layers 801-1, 802-1: first segment
801-2, 802-2: second segment 801-3, 802-3: third segment
804-1, 804-2, 804-3, and 804-4: Dielectric Layers 851-1: First Segment
851-2: Second segment 851-3: Third segment
854:
871, 872: GSL line 900: memory array
901: column decoder 902: word lines
904 : Bit lines 905 : Bus
906: Page buffer 909: Circuit portion
915: data output line 950: integrated circuit
ML1, ML3, ML3: Metal layer BL1-BL8: Bit lines
Claims (28)
상기 제1 및 제2 블록들의 메모리 커넬들 내의 상기 수직 도전체들을 분리하기 위한 상기 제1 및 제2 블록들 사이의 소자 분리막을 구비하고;
상기 제1 및 제2 블록들 내의 상기 디코딩 요소들에 연결되는 액세스 도전체들(access conductors)을 구비하며;
상기 액세스 도전체들은,
상기 제1 및 제2 블록들 내의 디코딩 요소들에 연결되고, 상기 제1 및 제2 블록들의 상기 메모리 커넬들 외측의 디코딩 요소 영역 내에 배치되는 도전체들의 제1 세트를 구비하며, 상기 도전체들의 제1 세트는 상기 제1 및 제2 블록들 내의 각 층들에서 디코딩 요소들에 연결되는 상기 디코딩 요소 영역 내에 수직하게 배치되는 도전체들을 포함하고;
상기 제1 및 제2 블록들 내의 디코딩 요소들에 연결되고, 상기 제1 및 제2 블록들 내부에 배치되는 도전체들의 제2 세트를 구비하며, 상기 도전체들의 제2 세트 내의 각 도전체가 상기 메모리 커넬들 외측의 상기 제1 및 제2 블록들 내의 모든 층들을 통해 연장되는 수직 연장부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리.A memory kernel having a plurality of memory blocks, each memory block having a plurality of layers of memory cells and vertical conductors through the plurality of layers and decoding elements coupled to the memory kernel. Wherein the plurality of memory blocks includes a first block and a second block disposed over the first block;
An element isolation film between the first and second blocks for separating the vertical conductors in the memory kernels of the first and second blocks;
Having access conductors connected to the decoding elements in the first and second blocks;
The access conductors,
A first set of conductors coupled to decoding elements in the first and second blocks, the first set of conductors being disposed in a decoding element region outside of the memory kernels of the first and second blocks; A first set includes conductors disposed vertically in the decoding element region that are connected to decoding elements in respective layers in the first and second blocks;
A second set of conductors coupled to the decoding elements in the first and second blocks and disposed within the first and second blocks, wherein each conductor in the second set of conductors is And vertical extensions extending through all layers in the first and second blocks outside the memory kernels.
상기 제2 블록에 인접하여 배치되는 제1 세그먼트(segment);
상기 제1 블록에 인접하여 배치되는 상기 제1 세그먼트에 명목적으로 정렬되고, 상기 제1 블록 내의 디코딩 요소에 접촉하는 제2 세그먼트; 및
상기 소자 분리막을 통해 상기 제2 세그먼트 및 상기 제1 세그먼트에 연결되는 제3 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리.2. The apparatus of claim 1, wherein the access conductors comprise specific conductors coupled to decoding elements in the first block, wherein the particular conductors are:
A first segment disposed adjacent to the second block;
A second segment nominally aligned with the first segment disposed adjacent to the first block, the second segment contacting a decoding element within the first block; And
And a third segment connected to the second segment and the first segment through the device isolation layer.
제1 메모리 블록을 제공하는 단계를 구비하며, 상기 제1 메모리 블록은 메모리 셀들의 복수의 층들을 갖는 메모리 커넬 및 상기 메모리 커넬에 연결되는 디코딩 요소들을 포함하고;
상기 제1 메모리 블록 상부에 소자 분리막을 형성하는 단계를 구비하고;
상기 소자 분리막 상에 제2 메모리 블록을 형성하는 단계를 구비하며, 상기 제2 메모리 블록은 메모리 셀들의 복수의 층들을 갖는 메모리 커넬 및 상기 메모리 커넬에 연결되는 디코딩 요소들을 포함하고;
상기 제1 및 제2 메모리 블록들 내의 디코딩 요소들에 연결되고, 상기 제1 및 제2 메모리 블록들의 메모리 커넬들 외측의 디코딩 요소 영역 내에 배치되는 도전체들의 제1 세트를 제공하는 단계를 구비하며, 상기 도전체들의 제1 세트는 상기 제1 및 제2 메모리 블록들 내의 각 층들에서 디코딩 요소들에 연결되는 디코딩 요소 영역 내에 수직하게 배치되는 도전체들을 포함하고;
상기 제1 및 제2 메모리 블록들 내의 디코딩 요소들에 연결되고, 상기 메모리 커넬들 외측의 상기 제1 및 제2 메모리 블록들 내부에 배치되는 도전체들의 제2 세트를 제공하는 단계를 구비하며, 상기 도전체들의 제2 세트 내의 각 도전체가 상기 제1 및 제2 메모리 블록들 내의 모든 층들을 통해 연장되는 수직 연장부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리의 제조 방법.In the manufacturing method of the memory,
Providing a first memory block, the first memory block including a memory kernel having a plurality of layers of memory cells and decoding elements coupled to the memory kernel;
Forming an isolation layer over the first memory block;
Forming a second memory block on the device isolation layer, the second memory block including a memory kernel having a plurality of layers of memory cells and decoding elements coupled to the memory kernel;
Providing a first set of conductors coupled to decoding elements in the first and second memory blocks and disposed in a decoding element region outside of the memory kernels of the first and second memory blocks; The first set of conductors comprises conductors disposed vertically within a decoding element region connected to decoding elements at respective layers in the first and second memory blocks;
Providing a second set of conductors coupled to decoding elements in the first and second memory blocks and disposed inside the first and second memory blocks outside the memory kernels, Wherein each conductor in the second set of conductors includes vertical extensions extending through all layers in the first and second memory blocks.
상기 제2 메모리 블록에 인접하여 배치되고 상기 제2 메모리 블록으로부터 분리되는 제1 세그먼트들;
상기 제1 메모리 블록에 인접하여 배치되는 상기 제1 세그먼트들에 명목적으로 정렬되고 상기 제1 메모리 블록 내의 대응하는 디코딩 요소들에 접촉하는 제2 세그먼트들; 및
상기 소자 분리막을 통해 상기 제1 및 제2 세그먼트들에 연결되는 상호 연결들을 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리의 제조 방법.15. The method of claim 13, wherein providing a first set of conductors comprises forming first block conductors coupled to decoding elements in the first memory block, wherein the first block conductors ,
First segments disposed adjacent the second memory block and separated from the second memory block;
Second segments nominally aligned with the first segments disposed adjacent to the first memory block and in contact with corresponding decoding elements within the first memory block; And
And interconnections connected to the first and second segments through the device isolation layer.
상기 제1 및 제2 블록들 사이의 소자 분리막을 구비하고;
상기 제1 및 제2 블록들 내의 디코딩 요소들에 연결되는 계단형 구조들을 구비하며, 상기 계단형 구조들은 상기 제1 및 제2 블록 외측의 디코딩 요소 영역 내로 수평하게 연장되는 랜딩 영역들을 포함하며;
상기 제1 및 제2 블록들의 각 층들에서 상기 계단형 구조 내의 랜딩 영역들에 연결되는 상기 디코딩 요소 영역 내에 수직하게 배치되는 도전체들의 제1 세트를 구비하고;
상기 제1 및 제2 블록들 내의 디코딩 요소들에 연결되고, 상기 제1 및 제2 블록들 내부에 배치되는 도전체들의 제2 세트를 구비하며, 상기 도전체들의 제2 세트 내의 각 도전체가 상기 메모리 커넬들 외측의 상기 제1 및 제2 블록들 내의 모든 층들을 통과하는 수직 연장부들을 포함하고;
선택되는 메모리 블록들 내의 상기 도전체들의 제1 및 제2 세트들을 통해 선택되는 메모리 셀들에 액세스하도록 구성되는 주변 회로들을 구비하는 것을 특징으로 하는 메모리.A memory kernel including a plurality of memory blocks, the memory blocks including a plurality of layers of memory cells each having vertical elements having layout view dimensions according to a first design rule; Decoding elements including vertical elements having layout view dimensions according to a second design rule that is greater than the first design rule, wherein the plurality of memory blocks are a first block and a second block disposed above the first block; It includes;
A device isolation layer between the first and second blocks;
Stepped structures connected to decoding elements in the first and second blocks, the stepped structures including landing areas extending horizontally into a decoding element area outside of the first and second blocks;
A first set of conductors disposed vertically in said decoding element region, which in said layers of said first and second blocks are connected to landing regions in said stepped structure;
A second set of conductors coupled to the decoding elements in the first and second blocks and disposed within the first and second blocks, wherein each conductor in the second set of conductors is Vertical extensions passing through all layers in the first and second blocks outside the memory kernels;
And peripheral circuits configured to access memory cells selected through the first and second sets of conductors in the selected memory blocks.
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Citations (2)
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US20120182806A1 (en) | 2011-01-19 | 2012-07-19 | Macronix International Co., Ltd. | Memory Architecture of 3D Array With Alternating Memory String Orientation and String Select Structures |
US20120182808A1 (en) | 2011-01-19 | 2012-07-19 | Macronix International Co., Ltd. | Memory Device, Manufacturing Method and Operating Method of the Same |
Family Cites Families (5)
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---|---|---|---|---|
KR101065140B1 (en) * | 2008-03-17 | 2011-09-16 | 가부시끼가이샤 도시바 | Semiconductor storage device |
KR101559958B1 (en) * | 2009-12-18 | 2015-10-13 | 삼성전자주식회사 | 3 3 Method for manufacturing three dimensional semiconductor device and three dimensional semiconductor device manufactured by the method |
KR101738103B1 (en) * | 2010-09-10 | 2017-05-22 | 삼성전자주식회사 | Therr dimensional semiconductor memory devices |
US20120327714A1 (en) * | 2011-06-23 | 2012-12-27 | Macronix International Co., Ltd. | Memory Architecture of 3D Array With Diode in Memory String |
KR101807250B1 (en) * | 2011-07-11 | 2017-12-11 | 삼성전자주식회사 | Method for manufacturing three dimensional semiconductor device |
-
2013
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120182806A1 (en) | 2011-01-19 | 2012-07-19 | Macronix International Co., Ltd. | Memory Architecture of 3D Array With Alternating Memory String Orientation and String Select Structures |
US20120182808A1 (en) | 2011-01-19 | 2012-07-19 | Macronix International Co., Ltd. | Memory Device, Manufacturing Method and Operating Method of the Same |
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