KR102450572B1 - Memory device - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시 형태에 따른 메모리 장치는, 기판의 상면에 수직하는 방향으로 연장되는 채널 영역, 및 상기 채널 영역에 인접하도록 기판 상에 적층되는 복수의 게이트 전극층을 갖는 셀 영역, 및 상기 셀 영역의 주변에 배치되는 제1 활성 영역과 상기 제1 활성 영역보다 큰 면적을 갖는 제2 활성 영역, 상기 제1 활성 영역에 연결되는 복수의 제1 컨택, 및 상기 제2 활성 영역에 연결되는 복수의 제2 컨택을 갖는 주변 회로 영역을 포함하고, 상기 복수의 제1 컨택 사이의 간격은 상기 제 복수의 제2 컨택 사이의 간격보다 작다.A memory device according to an embodiment of the present invention includes a cell region having a channel region extending in a direction perpendicular to a top surface of a substrate, and a plurality of gate electrode layers stacked on a substrate so as to be adjacent to the channel region, and A first active region disposed around and a second active region having an area larger than the first active region, a plurality of first contacts connected to the first active region, and a plurality of first contacts connected to the second active region and a peripheral circuit region having two contacts, wherein a spacing between the plurality of first contacts is smaller than a spacing between the plurality of second contacts.
Description
본 발명은 메모리 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a memory device.
전자 제품은 그 부피가 점점 작아지면서도 고용량의 데이터 처리를 요하고 있다. 이에 따라, 이러한 전자 제품에 사용되는 반도체 메모리 소자의 집적도를 증가시킬 필요가 있다. 반도체 메모리 소자의 집적도를 향상시키기 위한 방법들 중 하나로서, 기존의 평면 트랜지스터 구조 대신 수직 트랜지스터 구조를 가지는 메모리 장치가 제안되고 있다.
Electronic products require high-capacity data processing while their volume is getting smaller. Accordingly, it is necessary to increase the degree of integration of semiconductor memory devices used in such electronic products. As one of methods for improving the degree of integration of a semiconductor memory device, a memory device having a vertical transistor structure instead of a conventional planar transistor structure has been proposed.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 수직 구조의 메모리 장치에서 층간 절연층의 파손을 방지함으로써 신뢰성을 개선하고자 하는 데에 있다.
One of the technical problems to be achieved by the technical idea of the present invention is to improve reliability by preventing breakage of an interlayer insulating layer in a memory device having a vertical structure.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 메모리 장치는, 기판의 상면에 수직하는 방향으로 연장되는 채널 영역, 및 상기 채널 영역에 인접하도록 기판 상에 적층되는 복수의 게이트 전극층을 갖는 셀 영역, 및 상기 셀 영역의 주변에 배치되는 제1 활성 영역과 상기 제1 활성 영역보다 큰 면적을 갖는 제2 활성 영역, 상기 제1 활성 영역에 연결되는 복수의 제1 컨택, 및 상기 제2 활성 영역에 연결되는 복수의 제2 컨택을 갖는 주변 회로 영역을 포함하고, 상기 복수의 제1 컨택 사이의 간격은 상기 제 복수의 제2 컨택 사이의 간격보다 작다.
A memory device according to an embodiment of the present invention includes a cell region including a channel region extending in a direction perpendicular to a top surface of a substrate, and a plurality of gate electrode layers stacked on a substrate to be adjacent to the channel region, and the cell region a first active region disposed on the periphery of the , a second active region having an area larger than the first active region, a plurality of first contacts connected to the first active region, and a plurality of contacts connected to the second active region and a peripheral circuit region having a second contact, wherein a spacing between the plurality of first contacts is smaller than a spacing between the plurality of second contacts.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 메모리 장치는, 기판의 상면에 적층되는 복수의 메모리 셀 소자, 상기 복수의 메모리 셀 소자의 주변에 배치되는 제1 및 제2 활성 영역, 상기 제1 활성 영역에 연결되며, 소정의 제1 간격을 따라 배치되는 복수의 제1 컨택, 및 상기 제2 활성 영역에 연결되며, 상기 제1 간격보다 큰 제2 간격을 따라 배치되는 복수의 제2 컨택을 포함한다.
A memory device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of memory cell devices stacked on a top surface of a substrate, first and second active regions disposed around the plurality of memory cell devices, and connected to the first active region and a plurality of first contacts disposed along a predetermined first interval, and a plurality of second contacts connected to the second active region and disposed along a second interval greater than the first interval.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 메모리 장치는, 기판, 상기 기판의 상면에 수직하는 방향으로 연장되는 채널 영역, 상기 채널 영역에 인접하며 상기 기판 상에 적층되는 복수의 게이트 전극층, 상기 복수의 게이트 전극층 주변에 배치되는 복수의 주변 회로 소자, 및 상기 복수의 게이트 전극층 및 상기 복수의 주변 회로 소자 상에 배치되는 층간 절연층을 포함하며, 상기 복수의 주변 회로 소자는 소정의 기준 크기보다 작은 제1 주변 회로 소자 및 상기 기준 크기보다 큰 제2 주변 회로 소자를 포함하고, 상기 제1 주변 회로 소자에 연결되는 복수의 제1 컨택 사이의 간격은, 상기 제2 주변 회로 소자에 연결되는 복수의 제2 컨택 사이의 간격보다 작다.
A memory device according to an embodiment of the present invention includes a substrate, a channel region extending in a direction perpendicular to a top surface of the substrate, a plurality of gate electrode layers adjacent to the channel region and stacked on the substrate, and the plurality of gate electrode layers a plurality of peripheral circuit elements disposed on the periphery, and an interlayer insulating layer disposed on the plurality of gate electrode layers and the plurality of peripheral circuit elements, wherein the plurality of peripheral circuit elements have a first peripheral size smaller than a predetermined reference size. a circuit element and a second peripheral circuit element having a larger size than the reference size, wherein an interval between the plurality of first contacts connected to the first peripheral circuit element is a distance between the plurality of second contacts connected to the second peripheral circuit element. smaller than the gap between
본 발명의 기술적 사상에 따른 메모리 장치에 따르면, 주변 회로 소자의 활성 영역에 연결되는 컨택을 형성함에 있어서, 활성 영역의 크기에 따라 컨택 사이의 간격을 서로 다르게 조절한다. 임의의 기준값보다 큰 활성 영역에 대해, 컨택 사이의 간격을 증가시킴으로써, 컨택 사이의 공간에서 발생하는 층간 절연층의 파손을 방지하고 메모리 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.According to the memory device according to the inventive concept, in forming the contact connected to the active region of the peripheral circuit element, the distance between the contacts is differently adjusted according to the size of the active region. For an active region larger than a certain reference value, by increasing the distance between the contacts, it is possible to prevent breakage of the interlayer insulating layer occurring in the space between the contacts and increase the reliability of the memory device.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
Various and advantageous advantages and effects of the present invention are not limited to the above, and will be more easily understood in the course of describing specific embodiments of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 장치의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 장치의 메모리 셀 어레이를 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시한 메모리 장치의 I-I` 방향의 단면을 도시한 단면도이다.
도 5는 도 3에 도시한 메모리 장치의 A 영역을 도시한 부분 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치를 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6에 도시한 메모리 장치의 Ⅱ-Ⅱ` 방향의 단면을 도시한 단면도이다.
도 8 내지 도 23은 도 3 내지 도 5에 도시한 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위해 제공되는 도이다.
도 24 및 도 25는 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치를 포함하는 전자 기기를 나타낸 블록도이다.1 is a schematic block diagram of a memory device according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram illustrating a memory cell array of a memory device according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view illustrating a memory device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a cross section in a direction II′ of the memory device shown in FIG. 3 .
FIG. 5 is a partial perspective view illustrating a region A of the memory device shown in FIG. 3 .
6 is a plan view illustrating a memory device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a cross section in a direction II-II′ of the memory device shown in FIG. 6 .
8 to 23 are diagrams provided to explain a method of manufacturing the memory device illustrated in FIGS. 3 to 5 .
24 and 25 are block diagrams illustrating an electronic device including a memory device according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 웨이퍼(기판) 등과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상술한 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.Throughout the specification, when it is stated that one component, such as a film, region, or wafer (substrate), is located "on," "connected to," or "coupled to," another component, one of the components described above It may be construed that an element may be directly in contact with, “on,” “connected to,” or “coupled with,” another element, or that there may be other elements intervening therebetween. On the other hand, when it is stated that one element is located "directly on", "directly connected to," or "directly coupled to" another element, it is construed that there are no other elements interposed therebetween. do. Like numbers refer to like elements. As used herein, the term “and/or” includes any one and any combination of one or more of those listed items.
본 명세서에서 제1, 제2등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various members, components, regions, layers, and/or portions, these members, components, regions, layers and/or portions are limited by these terms and thus It is self-evident that These terms are used only to distinguish one member, component, region, layer or portion from another region, layer or portion. Accordingly, a first member, component, region, layer, or portion discussed below may refer to a second member, component, region, layer or portion without departing from the teachings of the present invention.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상술한 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 구성 요소가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.Also, relative terms such as "above" or "above" and "below" or "below" may be used herein to describe the relationship of certain elements to other elements as illustrated in the drawings. It may be understood that relative terms are intended to include other orientations of the element in addition to the orientation depicted in the drawings. For example, if an element is turned over in the figures, elements depicted as being on the face above the other elements will have orientation on the face below the other elements described above. Thus, the term “top” by way of example may include both “bottom” and “top” directions depending on the particular orientation of the drawing. If the component is oriented in a different orientation (rotated 90 degrees relative to the other orientation), the relative descriptions used herein may be interpreted accordingly.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terminology used herein is used to describe specific embodiments, not to limit the present invention. As used herein, the singular form may include the plural form unless the context clearly dictates otherwise. Also, as used herein, “comprise” and/or “comprising” refers to the presence of the recited shapes, numbers, steps, actions, members, elements, and/or groups of those specified. and does not exclude the presence or addition of one or more other shapes, numbers, movements, members, elements and/or groups.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 이하 실시예들은 하나 또는 복수개를 조합하여 구성할 수도 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings schematically illustrating ideal embodiments of the present invention. In the drawings, variations of the illustrated shape can be envisaged, for example depending on manufacturing technology and/or tolerances. Accordingly, embodiments of the inventive concept should not be construed as limited to the specific shape of the region shown in the present specification, but should include, for example, changes in shape caused by manufacturing. The following embodiments may be configured by combining one or a plurality of them.
이하에서 설명하는 본 발명의 내용은 다양한 구성을 가질 수 있고 여기서는 필요한 구성만을 예시적으로 제시하며, 본 발명 내용이 이에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다
The content of the present invention described below may have various configurations, and only the necessary configurations are presented here as examples, and the content of the present invention is not limited thereto.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 따른 반도체 소자(10)는 메모리 셀 어레이(20), 로우 디코더(30) 및 코어 로직 회로(55)를 포함할 수 있다. 코어 로직 회로(55)는 읽기/쓰기(read/write) 회로(40) 및 제어 회로(50)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a
메모리 셀 어레이(20)는 복수의 행과 열을 따라 배열된 복수의 메모리 셀들을 포함할 수 있다. 메모리 셀 어레이(20)에 포함되는 복수의 메모리 셀들은, 워드 라인(Word Line, WL), 공통 소스 라인(Common Source Line, CSL), 스트링 선택 라인(String Select Line, SSL), 접지 선택 라인(Ground Select Line, GSL) 등을 통해 로우 디코더(30)와 연결될 수 있으며, 비트 라인(Bit Line, BL)을 통해 읽기/쓰기 회로(40)와 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 동일한 행을 따라 배열되는 복수의 메모리 셀은 동일한 워드 라인(WL)에 연결되고, 동일한 열을 따라 배열되는 복수의 메모리 셀은 동일한 비트 라인(BL)에 연결될 수 있다.The
메모리 셀 어레이(20)에 포함되는 복수의 메모리 셀은 복수의 메모리 블록으로 구분될 수 있다. 각 메모리 블록은 복수의 워드 라인(WL), 복수의 스트링 선택 라인(SSL), 복수의 접지 선택 라인(GSL), 복수의 비트 라인(BL)과 적어도 하나의 공통 소스 라인(CSL)을 포함할 수 있다.A plurality of memory cells included in the
로우 디코더(30)는 외부로부터 어드레스 정보(ADDR)를 수신하고, 수신한 어드레스 정보(ADDR)를 디코딩하여 메모리 셀 어레이(20)에 연결된 워드 라인(WL), 공통 소스 라인(CSL), 스트링 선택 라인(SSL) 및 접지 선택 라인(GSL) 중 적어도 일부를 선택할 수 있다. The
읽기/쓰기 회로(40)는 제어 회로(50)로부터 수신하는 명령에 따라 메모리 셀 어레이(20)에 연결되는 비트 라인(BL) 중 적어도 일부를 선택할 수 있다. 읽기/쓰기 회로(40)는 선택한 적어도 일부의 비트 라인(BL)과 연결된 메모리 셀에 저장된 데이터를 읽어오거나, 선택한 적어도 일부의 비트 라인(BL)과 연결된 메모리 셀에 데이터를 기입할 수 있다. 읽기/쓰기 회로(40)는 상기와 같은 동작을 수행하기 위해, 페이지 버퍼, 입/출력 버퍼, 데이터 래치 등과 같은 회로를 포함할 수 있다.The read/
제어 회로(50)는 외부로부터 전달되는 제어 신호(CTRL)에 응답하여 로우 디코더(30) 및 읽기/쓰기 회로(40)의 동작을 제어할 수 있다. 메모리 셀 어레이(20)에 저장된 데이터를 읽어오는 경우, 제어 회로(50)는 읽어오고자 하는 데이터가 저장된 워드 라인(WL)에 읽기 동작을 위한 전압을 공급하도록 로우 디코더(30)의 동작을 제어할 수 있다. 읽기 동작을 위한 전압이 특정 워드 라인(WL)에 공급되면, 제어 회로(50)는 읽기/쓰기 회로(40)가 읽기 동작을 위한 전압이 공급된 워드 라인(WL)과 연결된 메모리 셀에 저장된 데이터를 읽어오도록 제어할 수 있다.The
한편, 메모리 셀 어레이(20)에 데이터를 쓰는 경우, 제어 회로(50)는 데이터를 쓰고자 하는 워드 라인(WL)에 쓰기 동작을 위한 전압을 공급하도록 로우 디코더(30)의 동작을 제어할 수 있다. 쓰기 동작을 위한 전압이 특정 워드 라인(WL)에 공급되면, 제어 회로(50)는 쓰기 동작을 위한 전압이 공급된 워드 라인(WL)에 연결된 메모리 셀에 데이터를 기록하도록 읽기/쓰기 회로(40)를 제어할 수 있다.
Meanwhile, when data is written to the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 장치의 메모리 셀 어레이를 나타내는 등가 회로도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자는 수직형(vertical) 낸드(NAND) 플래시 소자일 수 있다. 2 is an equivalent circuit diagram illustrating a memory cell array of a memory device according to an embodiment of the present invention. The semiconductor device according to an embodiment of the present invention may be a vertical NAND flash device.
도 2를 참조하면, 메모리 셀 어레이는, 서로 직렬로 연결되는 n 개의 메모리 셀(MC1~MCn), 메모리 셀(MC1~MCn)의 양단에 직렬로 연결되는 접지 선택 트랜지스터(GST) 및 스트링 선택 트랜지스터(SST)를 포함하는 복수의 메모리 셀 스트링(S)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the memory cell array includes n memory cells MC1 to MCn connected in series to each other, a ground select transistor GST and a string select transistor connected in series to both ends of the memory cells MC1 to MCn. A plurality of memory cell strings S including SST may be included.
서로 직렬로 연결되는 n 개의 메모리 셀(MC1~MCn)는 메모리 셀(MC1~MCn)을 선택하기 위한 n 개의 워드 라인(WL1~WLn)에 각각 연결될 수 있다. The n memory cells MC1 to MCn connected in series may be respectively connected to the n word lines WL1 to WLn for selecting the memory cells MC1 to MCn.
접지 선택 트랜지스터(GST)의 게이트 단자는 접지 선택 라인(GSL)과 연결되고, 소스 단자는 공통 소스 라인(CSL)에 연결될 수 있다. 한편, 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 게이트 단자는 스트링 선택 라인(SSL)에 연결되고, 소스 단자는 메모리 셀(MCn)의 드레인 단자에 연결될 수 있다. 도 3에서는 서로 직렬로 연결되는 n 개의 메모리 셀(MC1~MCn)에 접지 선택 트랜지스터(GST)와 스트링 선택 트랜지스터(SST)가 하나씩 연결되는 구조를 도시하였으나, 이와 달리 복수의 접지 선택 트랜지스터(GST) 또는 복수의 스트링 선택 트랜지스터(SST)가 연결될 수도 있다.The gate terminal of the ground select transistor GST may be connected to the ground select line GSL, and the source terminal may be connected to the common source line CSL. Meanwhile, a gate terminal of the string select transistor SST may be connected to the string select line SSL, and a source terminal may be connected to a drain terminal of the memory cell MCn. 3 illustrates a structure in which the ground select transistor GST and the string select transistor SST are connected one by one to the n memory cells MC1 to MCn connected in series with each other. Alternatively, a plurality of string select transistors SST may be connected.
스트링 선택 트랜지스터(SST)의 드레인 단자는 복수의 비트 라인(BL1~BLm)에 연결될 수 있다. 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 게이트 단자에 스트링 선택 라인(SSL)을 통해 신호가 인가되면, 비트 라인(BL1~BLm)을 통해 인가되는 신호가 서로 직렬로 연결된 n 개의 메모리 셀(MC1~MCn)에 전달됨으로써 데이터 읽기 또는 쓰기 동작이 실행될 수 있다. 또한, 소스 단자가 공통 소스 라인(CSL)에 연결된 게이트 선택 트랜지스터(GST)의 게이트 단자에 게이트 선택 라인(GSL)을 통해 신호를 인가함으로써, n 개의 메모리 셀(MC1~MCn)에 저장된 전하를 모두 제거하는 소거(erase) 동작이 실행될 수 있다.
A drain terminal of the string select transistor SST may be connected to the plurality of bit lines BL1 to BLm. When a signal is applied to the gate terminal of the string select transistor SST through the string select line SSL, the signal applied through the bit lines BL1 to BLm is applied to the n memory cells MC1 to MCn connected in series with each other. By passing, a data read or write operation can be executed. In addition, by applying a signal through the gate selection line GSL to the gate terminal of the gate selection transistor GST whose source terminal is connected to the common source line CSL, all the charges stored in the n memory cells MC1 to MCn are removed. An erase operation to remove may be performed.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치를 나타내는 평면도이다.3 is a plan view illustrating a memory device according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치(100)는 셀 영역(C)과, 셀 영역(C)에 인접하는 주변 회로 영역(P)을 포함할 수 있다. 셀 영역(C)은, 기판(101)의 상면에 수직하는 방향으로 연장되는 채널 영역(CH), 채널 영역(CH)에 인접하도록 기판(101) 상에 적층되는 복수의 게이트 전극층에 연결되는 복수의 셀 컨택(181-186) 등을 포함할 수 있다. 한편, 주변 회로 영역(P)은 기판(101) 상에 형성되는 주변 회로 소자(210, 230)에 연결되는 복수의 주변 컨택(220, 240)을 포함할 수 있다. 셀 영역(C)에서, 채널 영역(CH)과 게이트 전극층은 분리 절연층(102)에 의해 복수의 영역으로 구분될 수 있다. Referring to FIG. 3 , the
기판(101)의 상면은 X-Y 평면에 대응할 수 있으며, 채널 영역(CH)과 복수의 컨택(180)은 기판(101)의 상면에 수직하는 방향(도 3의 Z축 방향)을 따라 연장될 수 있다. 한편, 복수의 셀 컨택(181-186)에 연결되는 복수의 게이트 전극층은 X-Y 평면에 대응하는 기판(101)의 상면에 Z축 방향을 따라 적층 배치될 수 있다.The upper surface of the
채널 영역(CH)은 X-Y 평면에서 서로 이격되어 배치될 수 있다. 채널 영역(CH)의 개수 및 배치는 실시예에 따라 다양할 수 있으며, 예를 들어, 도 3a에 도시한 바와 같이 지그 재그(zig-zag)의 형태로 배치될 수도 있다. 또한, 분리 절연층(102)을 사이에 두고 인접하는 채널 영역(CH)의 배치는 도시된 바와 같이 대칭적일 수 있으나, 반드시 이와 같은 형태로 한정되는 것은 아니다.The channel regions CH may be disposed to be spaced apart from each other in the X-Y plane. The number and arrangement of the channel regions CH may vary according to embodiments, and for example, may be arranged in a zig-zag shape as shown in FIG. 3A . Also, the arrangement of the adjacent channel regions CH with the
복수의 게이트 전극층과 채널 영역(CH) 등은 공통 소스 라인(103), 및 공통 소스 라인(103)의 주변에 배치되는 분리 절연층(102)에 의해 복수의 영역으로 구분될 수 있다. 공통 소스 라인(103)과 분리 절연층(102)에 의해 정의되는 복수의 영역 각각은 메모리 장치(100)의 단위 셀(UNIT CELL)로 제공될 수 있다. 공통 소스 라인(103)의 Z축 방향 하부에는 소스 영역이 마련될 수 있다.The plurality of gate electrode layers and the channel region CH may be divided into a plurality of regions by the
셀 영역(C)과 주변 회로 영역(P)에 걸쳐서 기판(101) 상에는 층간 절연층이 마련될 수 있다. 층간 절연층은 복수의 게이트 전극층 및 주변 회로 소자(210, 230) 등을 덮는 절연층으로서, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 등을 포함할 수 있다. 도 3에서는, 메모리 장치(100)의 내부 구조를 보다 자세히 설명하기 위해, 층간 절연층을 제외한 형태로 도시하였다.An interlayer insulating layer may be provided on the
주변 회로 소자(210, 230)는 수평 트랜지스터를 포함할 수 있으며, 드레인 또는 소스 영역 등으로 제공되는 활성 영역(212, 232)과, 수평 게이트 전극층(211, 231) 등을 포함할 수 있다. 활성 영역(212, 232)은 기판(101)의 일부 영역에 불순물을 주입함으로써 형성될 수 있으며, 활성 영역(212, 232)과 수평 게이트 전극층(211, 231)은 서로 교차할 수 있다. 활성 영역(212, 232)과 수평 게이트 전극층(211, 231)에는 복수의 주변 컨택(210, 230)이 각각 연결될 수 있다.The
복수의 주변 컨택은, 제1 주변 회로 소자(210)에 연결되는 제1 주변 컨택(220)과, 제2 주변 회로 소자(230)에 연결되는 제2 주변 컨택(240)을 포함할 수 있다. 제1 주변 컨택(220)은, 제1 수평 게이트 전극층(211)에 연결되는 제1 게이트 컨택(221) 및 제1 활성 영역(212)에 연결되는 제1 활성 컨택(222)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 주변 컨택(240)은 제2 수평 게이트 전극층(231)에 연결되는 제2 게이트 컨택(241)과, 제2 활성 영역(232)에 연결되는 제2 활성 컨택(242)을 포함할 수 있다.The plurality of peripheral contacts may include a first
본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치(100)에서, 주변 회로 영역(P)의 활성 영역(212, 232)에 연결되는 활성 컨택(222, 242) 사이의 간격 및 개수는, 활성 영역(212, 232)의 크기에 따라 결정될 수 있다. 도 3에 도시한 실시예에서, 제1 활성 영역(212)의 크기는, 제2 활성 영역(232)의 크기보다 작을 수 있다. 또한, 제1 활성 영역(212)에 연결되는 제1 활성 컨택(222) 사이의 간격 P1은 제2 활성 영역(232)에 연결되는 제2 활성 컨택(242) 사이의 간격 P2보다 작을 수 있다.
In the
일반적으로, 넓은 면적의 활성 영역을 갖는 주변 회로 소자의 경우, 하나의 활성 영역에 연결되는 컨택의 개수가 증가한다. 반면, 하나의 활성 영역에 연결되는 컨택 사이의 간격은, 활성 영역의 크기와 관계없이 일정할 수 있다. 이 경우, 상대적으로 큰 활성 영역에 연결되는 활성 컨택 사이의 공간에 가해지는 스트레스로 인해, 활성 컨택 사이의 층간 절연층에 크랙이 발생할 수 있다.In general, in the case of a peripheral circuit device having a large active region, the number of contacts connected to one active region increases. On the other hand, an interval between contacts connected to one active region may be constant regardless of the size of the active region. In this case, cracks may occur in the interlayer insulating layer between the active contacts due to stress applied to the space between the active contacts connected to the relatively large active regions.
본 발명의 실시예에서는 이러한 문제를 해결하기 위해, 활성 영역(212, 232)의 크기에 따라 활성 컨택(222, 242) 사이의 간격을 서로 다르게 설정할 수 있다. 도 1에 도시한 실시예에서 제1 활성 컨택(222) 사이의 간격 P1보다 제2 활성 컨택(242) 사이의 간격 P2가 더 크도록 활성 컨택(222, 242)을 형성할 수 있다. 따라서, 제2 활성 컨택(242) 사이에 위치한 층간 절연층에서 발생할 수 있는 크랙을 방지할 수 있다.In an embodiment of the present invention, in order to solve this problem, the interval between the
한편, 제1 및 제2 활성 컨택(222, 242) 각각의 폭인 W1, W2는 서로 실질적으로 같을 수 있다. 동일한 폭을 갖는 제1 및 제2 활성 컨택(222, 242) 사이의 간격이 달라지므로, 제1 활성 컨택(222)의 중심 사이의 간격인 P2 역시, 제2 활성 컨택(242)의 중심 사이의 간격 P4보다 작을 수 있다. 일 실시예에서, 상대적으로 넓은 간격을 가지면서 형성되는 제2 활성 컨택(242)의 폭 W2가, 공정상에서 발생할 수 있는 차이로 제1 활성 컨택(222)의 폭 W1보다 클 수도 있다.Meanwhile, the widths W1 and W2 of each of the first and second
제1 주변 회로 소자(210)보다 상대적으로 큰 제2 주변 회로 소자(230)에 연결되는 제2 활성 컨택(242) 사이의 간격을 결정할 때는, 제2 주변 회로 소자(230)의 전류 특성이 고려될 수 있다. 제2 주변 회로 소자(230)의 전류 특성은, 제2 활성 영역(232)에 연결되는 제2 활성 컨택(242)의 개수가 증가할수록 양호해지지만, 제2 활성 컨택(242)의 개수가 증가하면 제2 활성 컨택(242) 사이의 간격이 감소하게 되어 층간 절연층에 크랙이 쉽게 발생할 수 있다. When determining the distance between the second
따라서, 층간 절연층의 크랙 발생을 억제할 수 있을 정도로 제2 활성 컨택(242) 사이의 간격을 확보함과 동시에, 제2 활성 컨택(242)의 개수가 지나치게 줄어들어 제2 주변 회로 소자(230)의 전류 특성이 열화되지 않도록 제2 활성 컨택(242)의 개수와 간격을 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 주변 회로 영역(P)에 배치되는 복수의 주변 회로 소자(210, 230)에 대한 소정의 기준 크기를 결정하고, 상기 기준 크기를 초과하는 주변 회로 소자(210, 230)에 연결되는 활성 컨택(222, 242)의 간격을 상대적으로 증가시킴으로써 층간 절연층의 크랙 발생을 방지할 수 있다.Accordingly, while securing a gap between the second
이하, 도 4를 함께 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치(100)를 설명하기로 한다.
Hereinafter, the
도 4는 도 3에 도시한 메모리 장치의 I-I` 방향의 단면을 도시한 단면도이다.FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a cross section of the memory device shown in FIG. 3 in a direction I-I′.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치(100)는, 주변 회로 영역(P)에 형성되는 복수의 주변 회로 소자(210, 230)와, 주변 회로 소자(210, 230)의 활성 영역(212, 232)에 연결되는 활성 컨택(222, 242) 등을 포함할 수 있다. 주변 회로 소자(210, 230)는 수평 게이트 전극층(211, 231)과 활성 영역(212, 232), 및 수평 게이트 절연막(213, 233) 등을 포함할 수 있으며, 활성 영역(212, 232)의 외곽에는 소자 분리막(104)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4 , the
활성 영역(212, 232)은 소자 분리막(104)을 제외한 영역에 불순물을 주입함으로써 형성될 수 있다. 수평 게이트 전극층(211, 231)은 폴리실리콘 또는 금속 실리사이드 등의 도전성 물질로 형성될 수 있으며, 수평 게이트 전극층(211, 231)과 기판(101) 사이에는 수평 게이트 절연막(213, 233)이 배치될 수 있다. The
주변 회로 영역(P)에서 기판(101) 상에는 제1 및 제2 층간 절연층(151, 153)을 포함하는 층간 절연층(150)이 마련될 수 있다. 제1 층간 절연층(151)은 주변 회로 소자(210, 230) 사이의 공간을 채울 수 있으며, HDP(High Density Plasma) 산화막을 포함할 수 있다. 제2 층간 절연층(153)은 주변 회로 영역(P) 및 셀 영역(C)에 걸쳐서 형성될 수 있으며, TEOS(Tetra-Ethly-Ortho-Silicate) 산화막을 포함할 수 있다.An interlayer insulating
주변 회로 소자(210, 230)의 각 활성 영역(212, 232)에는 활성 컨택(222, 242)이 연결될 수 있다. 활성 컨택(222, 242)은 층간 절연층(150)을 관통하여 활성 영역(212, 232)에 연결될 수 있다. 활성 컨택(222, 242)은 도 4에 도시한 실시예에서 깊이 방향에 따른 폭이 일정한 것으로 도시되어 있으나, 실제로는 기판(101)에 가까울수록 폭이 좁아지는 형상을 가질 수도 있다. 제1 활성 영역(212)은 제2 활성 영역(232)보다 상대적으로 작은 크기를 가질 수 있으며, 제1 활성 영역(212)에 연결되는 제1 활성 컨택(222) 사이의 간격 P1은 제2 활성 영역(232)에 연결되는 제2 활성 컨택(242) 사이의 간격 P3 보다 작을 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 활성 컨택(222, 242) 사이의 간격 조절 없이 제1 및 제2 활성 영역(212, 232) 각각에 동일한 간격으로 활성 컨택(222, 242)을 형성하는 경우, 제2 활성 컨택(242) 사이에서 층간 절연층(150)에 크랙이 발생할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 제2 활성 컨택(242) 사이의 간격 P3가 제1 활성 컨택(222) 사이의 간격 P1보다 크며, 따라서 제2 활성 컨택(242) 사이에서 발생할 수 있는 층간 절연층(150)의 크랙을 방지할 수 있다. As described above, when the
일 실시예에서, 제2 활성 컨택(242)의 폭 W2와 제2 활성 컨택(242) 사이의 간격 P3의 비율은, 1:1.5 내지 1:3의 범위 내에서 결정될 수 있다. 한편, 제1 활성 컨택(222)의 폭 W1과 제1 활성 컨택(222) 사이의 간격 P1의 비율은 1:0.5 내지 1:1.5의 범위 내에서 결정될 수 있다. 상기와 같은 수치 범위로 제2 활성 컨택(242) 사이의 간격 P3를 결정함으로써, 제2 활성 컨택(242) 사이에서 발생할 수 있는 층간 절연층(150)의 크랙을 억제함과 동시에, 제2 활성 컨택(242)의 개수 감소에 따른 제2 주변 회로 소자(230)의 전류 특성 열화도 최소화할 수 있다.
In an embodiment, a ratio of the width W2 of the second
도 5는 도 3에 도시한 메모리 장치의 A 영역을 도시한 부분 사시도이다. FIG. 5 is a partial perspective view illustrating a region A of the memory device shown in FIG. 3 .
도 5를 참조하면, 메모리 장치(100)는 Z축 방향을 따라 기판(101)의 상면 위에 교대로 적층되는 복수의 게이트 전극층(131-136: 130)과, 복수의 절연층(141-147: 140)을 포함할 수 있다. 복수의 게이트 전극층(130)과 복수의 절연층(140)은 일 방향(도5의 X축 방향)을 따라 연장될 수 있다. 복수의 게이트 전극층(130)과 복수의 절연층(140)은, 셀 영역(C)에서 기판(101)의 상면에 수직하는 방향으로 연장되는 채널층(110)에 인접하도록 배치될 수 있다.Referring to FIG. 5 , the
채널층(110)은 원형의 단면을 갖는 공동 내에 형성될 수 있으며, 가운데가 비어 있는 환형 형상을 가질 수 있다. 채널층(110)의 가운데에 형성되는 공간은 매립 절연층(113)에 의해 채워질 수 있으며, 채널층(110) 상에는 도전층(115)이 형성될 수 있다. 도전층(115)은 비트 라인(bit line)과 연결되어 셀 영역(C)에 형성되는 복수의 메모리 셀 소자의 드레인 영역으로 제공될 수 있다.The
각 게이트 전극층(130)은 접지 선택 트랜지스터(GST), 복수의 메모리 셀 트랜지스터(MC1~MCn), 및 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 게이트 전극을 제공할 수 있다. 게이트 전극층(130)은 워드 라인(WL1~WLn)을 이루며 연장될 수 있고, 제1 방향(X축 방향) 및 제2 방향(Y축 방향)으로 배열된 소정 단위의 인접한 메모리 셀 스트링들에서 공통으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서 메모리 셀 트랜지스터(MC1~MCn)들을 이루는 게이트 전극층(130)의 총 개수는 2N개 (N은 자연수)일 수 있다.Each
접지 선택 트랜지스터(GST)의 게이트 전극층(131)은 접지 선택 라인(GSL)에 연결될 수 있다. 도 5에서 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 게이트 전극층(136)과, 접지 선택 트랜지스터(GST)의 게이트 전극층(131)은 각각 1개로 도시되었으나, 반드시 이와 같은 개수로 한정되는 것은 아니다. 한편, 접지 선택 트랜지스터(GST)와 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 게이트 전극층(131, 136)은, 메모리 셀 트랜지스터(MC1~MCn)의 게이트 전극들(132-135)과 다른 구조를 가질 수도 있다.The
복수의 게이트 전극층(130)은 폴리실리콘 또는 금속 실리사이드 물질을 포함할 수 있다. 상기 금속 실리사이드 물질은, 예컨대, Co, Ni, Hf, Pt, W 및 Ti 중에서 선택되는 금속의 실리사이드 물질일 수 있다. 실시예에 따라, 복수의 게이트 전극층(130)은 금속 물질, 예컨대 텅스텐(W)을 포함할 수도 있다. 또한, 도시되지는 않았지만, 복수의 게이트 전극층(130)은 확산 방지막(diffusion barrier)을 더 포함할 수 있으며, 예컨대, 상기 확산 방지막은 텅스텐 질화물(WN), 탄탈륨 질화물(TaN) 및 티타늄 질화물(TiN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 복수의 게이트 전극층(130) 각각은 상기 패드 영역에서 복수의 셀 컨택(181-186)과 전기적으로 연결될 수 있다. 셀 컨택(181-186)은 층간 절연층(150) 및 복수의 절연층(140) 중 일부를 관통하여 게이트 전극층(130)에 연결될 수 있다. The plurality of gate electrode layers 130 may include polysilicon or a metal silicide material. The metal silicide material may be, for example, a silicide material of a metal selected from Co, Ni, Hf, Pt, W, and Ti. In some embodiments, the plurality of gate electrode layers 130 may include a metal material, for example, tungsten (W). Also, although not shown, the plurality of gate electrode layers 130 may further include a diffusion barrier, for example, the diffusion barrier may include tungsten nitride (WN), tantalum nitride (TaN), and titanium nitride (TiN). ) may include at least one of. Each of the plurality of gate electrode layers 130 may be electrically connected to the plurality of cell contacts 181-186 in the pad region. The cell contacts 181-186 may pass through some of the interlayer insulating
복수의 게이트 전극층(130)과 교대로 적층되는 복수의 절연층(140)은 복수의 게이트 전극층(130)과 마찬가지로 Y축 방향에서 분리 절연층(102)에 의해 서로 분리될 수 있다. 복수의 절연층(140)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물과 같은 절연성 물질을 포함할 수 있다The plurality of insulating
채널층(110)과 복수의 게이트 전극층(130) 사이에는 블록킹층(162), 전하 저장층(164), 터널링층(166) 등을 포함하는 게이트 절연막(160)이 배치될 수 있다. 메모리 장치(100)의 구조에 따라 블록킹층(162), 전하 저장층(164), 터널링층(166) 모두가 게이트 전극층(130)을 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다. 또는, 게이트 절연막(160)의 일부는 채널층(110)과 평행하게 Z축 방향으로 연장되어 채널층(110)의 외측에 배치되고, 나머지는 게이트 전극층(130)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 도 3b에 도시한 실시예에서, 전하 저장층(164)과 터널링층(166)은 채널층(110)과 평행하게 Z축 방향으로 연장되도록 채널층(110)의 외측에 배치되고, 블록킹층(162)은 게이트 전극층(130)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.A
블록킹층(162)은 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(Si3N4), 실리콘 산질화물(SiON) 또는 고유전율 유전 물질을 포함할 수 있다. 상기 고유전율 유전 물질은, 알루미늄 산화물(Al2O3), 탄탈륨 산화물(Ta2O3), 티타늄 산화물(TiO2), 이트륨 산화물(Y2O3), 지르코늄 산화물(ZrO2), 지르코늄 실리콘 산화물(ZrSixOy), 하프늄 산화물(HfO2), 하프늄 실리콘 산화물(HfSixOy), 란탄 산화물(La2O3), 란탄 알루미늄 산화물(LaAlxOy), 란탄 하프늄 산화물(LaHfxOy), 하프늄 알루미늄 산화물(HfAlxOy), 및 프라세오디뮴 산화물(Pr2O3) 중 어느 하나일 수 있다. 블록킹층(162)이 고유전율 유전 물질을 포함하는 경우, 상기 "고유전율"이라는 용어는, 블록킹층(162)의 유전율이 터널링층(166)의 유전율보다 높다는 의미 또는 실리콘 산화물의 유전율보다 높다는 의미로 정의될 수 있다. The
한편, 선택적으로 블록킹층(162)은 서로 다른 유전율을 갖는 복수의 층을 포함할 수 있다. 이때, 상대적으로 낮은 유전율을 갖는 층을, 높은 유전율을 갖는 층보다 채널층(110)에 가깝게 배치함으로써, 베리어(barrier) 높이와 같은 에너지 밴드를 조절하여 메모리 장치의 특성, 예컨대 소거(erase) 특성을 향상시킬 수 있다.Meanwhile, the
전하 저장층(164)은 전하 트랩층 또는 플로팅 게이트 도전막일 수 있다. 전하 저장층(164)이 플로팅 게이트인 경우, 전하 저장층(164)은 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)에 의하여 폴리실리콘을 증착함으로써 형성될 수 있다. 전하 저장층(164)이 전하 트랩층인 경우에는, 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(Si3N4), 실리콘 산질화물(SiON), 하프늄 산화물(HfO2), 지르코늄 산화물(ZrO2), 탄탈륨 산화물(Ta2O3), 티타늄 산화물(TiO2), 하프늄 알루미늄 산화물(HfAlxOy), 하프늄 탄탈륨 산화물(HfTaxOy), 하프늄 실리콘 산화물(HfSixOy), 알루미늄 질화물(AlxNy), 및 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaxNy) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
터널링층(166)은 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(Si3N4), 실리콘 산질화물(SiON), 하프늄 산화물(HfO2), 하프늄 실리콘 산화물(HfSixOy), 알루미늄 산화물(Al2O3), 및 지르코늄 산화물(ZrO2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
주변 회로 영역(P)에는 주변 회로 소자(230)가 마련될 수 있다. 주변 회로 소자(230)는 기판(101)에 불순물을 주입하여 형성되는 활성 영역(232), 활성 영역(232)과 교차하는 수평 게이트 전극층(231) 및 수평 게이트 전극층(231)과 기판(101) 사이에 배치되는 수평 게이트 절연막(233) 등을 포함할 수 있다. 활성 영역(232)은 주변 회로 소자(230)의 소스 또는 드레인 영역으로 제공될 수 있으며, 활성 영역(232)의 외곽에는 소자 분리막(250)이 배치될 수 있다. 활성 영역(232) 중 적어도 일부는, 서로 인접한 둘 이상의 주변 회로 소자(230)에 의해 공유될 수도 있다. A
주변 회로 소자(230) 상에는 커버층(260)이 형성될 수 있다. 커버층(260)은 층간 절연층(150)과 소정의 식각 선택비를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 층간 절연층(150)이 실리콘 산화막을 포함하는 경우, 커버층(260)은 실리콘 질화막을 포함할 수 있다. 커버층(260)은 복수의 주변 컨택(242)을 형성하는 공정에서, 활성 영역(232)이 과도하게 리세스되는 것을 방지할 수 있다. 한편, 커버층(260)은 수평 게이트 전극층(231) 상의 일부 영역에서는 선택적으로 제거될 수도 있다. 따라서, 게이트 컨택(241)은 커버층(260)과 접촉하지 않고 수평 게이트 전극층(231)에 연결될 수 있다.A
하나의 활성 영역(232)에는 복수의 활성 컨택(242)이 연결될 수 있다. 하나의 활성 영역(232)에 연결되는 복수의 활성 컨택(242) 사이의 간격은, 활성 영역(232)의 크기에 따라 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 활성 영역(232)이 소정의 임계 크기보다 큰 경우, 상기 임계 크기보다 작은 활성 영역에 연결되는 활성 컨택 사이의 간격보다 큰 간격을 갖도록 활성 컨택(242)을 형성할 수 있다. 상기와 같은 조건에 따라 활성 컨택(242)을 형성함으로써, 활성 컨택(242) 사이에서 발생할 수 있는 층간 절연층(150)의 크랙을 방지할 수 있다.
A plurality of
복수의 게이트 전극층(130)과 절연층(140) 각각은, Z축 방향으로 서로 다른 위치에 적층되는 다른 게이트 전극층(130) 및 절연층(140)과 X축 방향을 따라 서로 다른 길이만큼 연장되어 계단 형상을 갖는 복수의 단차를 형성할 수 있다. 복수의 게이트 전극층(130) 및 절연층(140)이 X축 방향을 따라 서로 다른 길이로 연장되어 마련된 단차로 인해, 복수의 패드 영역이 제공될 수 있다. 도 5에는 각 패드 영역에서 Z축 방향을 따라 절연층(140)이 게이트 전극층(130)보다 상부에 위치하는 것으로 도시하였으나, 이와 달리 게이트 전극층(130)이 절연층(140)보다 상부에 위치할 수도 있다.Each of the plurality of gate electrode layers 130 and the insulating
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 장치(100)는, 셀 영역(C) 및 주변 회로 영역(P)에 걸쳐서 기판(101) 상에 배치되는 층간 절연층(150)을 포함할 수 있다. 층간 절연층(150)은 제1 층간 절연층(151) 및 제2 층간 절연층(153)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 층간 절연층(151, 153)은 동일한 물질, 예를 들어 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 등을 포함할 수 있다. 제1 층간 절연층(151) 주변 회로 영역(P)에만 배치되어 주변 회로 소자(190)를 덮을 수 있다. 특히, 제1 층간 절연층(151)은 주변 회로 소자(210, 230)가 형성되는 영역에만 형성될 수도 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1 층간 절연층(151)은 HDP 산화막을 포함할 수 있으며, 제2 층간 절연층(153)은 TEOS 산화막을 포함할 수 있다. 제2 층간 절연층(153)은 PVD(Physical Vapor Deposition), CVD(Chemical Vapor Deposition), SACVD(Sub-Atmospheric Chemical Vapor Deposition), LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition), PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등의 공정에 의해 형성될 수 있다.
Meanwhile, the
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치를 나타내는 평면도이다.6 is a plan view illustrating a memory device according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치(300)는, 셀 영역(C) 및 주변 회로 영역(P)을 포함할 수 있다. 셀 영역(C)에는 복수의 게이트 전극층과 채널 영역(CH), 복수의 게이트 전극층 각각에 연결되는 복수의 셀 컨택(381-386: 380) 등이 포함될 수 있다. 복수의 게이트 전극층과 채널 영역(CH)은, 분리 절연층(302) 및 공통 소스 라인(303)에 의해 복수의 단위 셀 영역으로 구분될 수 있다.Referring to FIG. 6 , the
주변 회로 영역(P)에는 복수의 주변 회로 소자(410, 430)가 배치될 수 있다. 복수의 주변 회로 소자(410, 430)는 수평 트랜지스터일 수 있으며, 수평 게이트 전극층(411, 431) 및 활성 영역(412, 432) 등을 포함할 수 있다. 주변 회로 소자(410, 430) 각각의 수평 게이트 전극층(411, 431) 및 활성 영역(412, 432)에는 복수의 주변 컨택(420, 440)이 연결될 수 있다.A plurality of
제1 활성 영역(412)은 제2 활성 영역(432)보다 상대적으로 작은 크기를 가질 수 있다. 상대적으로 큰 면적을 갖는 제2 활성 영역(432)에 연결되는 제2 활성 컨택(442) 사이의 간격 P3는, 제1 활성 영역(412)에 연결되는 제1 활성 컨택(422) 사이의 간격 P1보다 클 수 있다. The first
특히, 도 6에 도시한 실시예에서는, 제1 및 제2 활성 컨택(222, 242)의 폭이 서로 동일한 도 3의 실시예와 달리, 제2 활성 컨택(442)의 폭 W2가 제1 활성 컨택(422)의 폭 W1보다 작을 수 있다. 제2 활성 컨택(442)의 중심 사이의 간격 P4와, 제1 활성 컨택(422)의 중심 사이의 간격 P2는 서로 같을 수 있다.
In particular, in the embodiment illustrated in FIG. 6 , the width W2 of the second
도 7은 도 6에 도시한 메모리 장치의 Ⅱ-Ⅱ` 방향의 단면을 도시한 단면도이다.FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a cross section in a direction II-II′ of the memory device shown in FIG. 6 .
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치(300)는, 기판(301), 기판(301) 상에 형성되는 주변 회로 소자(410, 430)를 포함할 수 있다. 주변 회로 소자(410, 430)는 활성 영역(412, 432)과 수평 게이트 전극층(411, 431) 및 수평 게이트 절연막(413, 433) 등을 포함할 수 있으며, 활성 영역(412, 432) 외곽에는 소자 분리막(404)이 배치될 수 있다. 주변 회로 소자(410, 430) 상에는 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 등을 포함하는 층간 절연층(450)이 마련될 수 있다.Referring to FIG. 7 , a
상대적으로 작은 면적을 갖는 제1 활성 영역(412)에 연결되는 제1 활성 컨택(422)에 있어서, 제1 활성 컨택(422)의 폭 W1과, 제1 활성 컨택(422) 사이의 간격 P1의 비율은 1:0.5 내지 1:1.5일 수 있다. 반면, 상대적으로 큰 면적을 갖는 제2 활성 영역(432)에 연결되는 제2 활성 컨택(442)에 있어서, 제2 활성 컨택(442)의 폭 W2와, 제2 활성 컨택(442) 사이의 간격 P3의 비율은 1:1.5 내지 1:3 일 수 있다. 즉, 제2 활성 컨택(442) 사이의 간격 P3가, 제1 활성 컨택(422) 사이의 간격 P1보다 클 수 있다.In the first
도 3 및 도 4에 도시한 실시예와 달리, 도 6에 도시한 실시예에서는, 제1 활성 컨택(422)과 제2 활성 컨택(442)의 폭이 다를 수 있다. 즉, 제2 활성 컨택(442)의 폭 W2가, 제1 활성 컨택(422)의 폭 W1보다 작을 수 있다. 반면, 제2 활성 컨택(442)의 중심 사이의 간격 P4는, 제1 활성 컨택(422)의 중심 사이의 간격 P2와 실질적으로 같을 수 있다. 도 6에 도시한 실시예를 도 4에 도시한 실시예와 비교하면, 제2 활성 컨택(442)의 폭 W2를 줄이는 대신, 제2 활성 컨택(442)의 개수를 상대적으로 증가시킴으로써, 제2 주변 회로 소자(430)의 전류 특성을 확보할 수 있다.
Unlike the embodiment illustrated in FIGS. 3 and 4 , in the embodiment illustrated in FIG. 6 , the width of the first
도 8 내지 도 23은 도 3 내지 도 5에 도시한 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위해 제공되는 도이다.8 to 23 are diagrams provided to explain a method of manufacturing the memory device illustrated in FIGS. 3 to 5 .
우선 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치의 제조 방법에서, 기판(101) 상에 주변 회로 소자(210, 230)를 형성할 수 있다. 주변 회로 소자(210, 230)는 기판(101) 상에 정의되는 주변 회로 영역(P)에 형성될 수 있다. 주변 회로 영역(P)은 메모리 셀 소자가 형성되는 셀 영역(C)에 인접하는 영역으로 정의될 수 있다.Referring first to FIG. 8 , in the method of manufacturing a memory device according to an embodiment of the present invention,
주변 회로 소자(210, 230)는 수평 트랜지스터를 포함할 수 있으며, 각 주변 회로 소자(210, 230)는 활성 영역(212, 232), 수평 게이트 전극층(211, 231) 등을 포함할 수 있다. 활성 영역(212, 232)은 기판(101)에 이온 주입 공정 등으로 불순물을 주입하여 형성되는 영역일 수 있으며, 주변 회로 소자(210, 230)의 소스 또는 드레인 영역으로 제공될 수 있다. 수평 게이트 전극층(211, 231)은 금속 또는 폴리 실리콘 등의 도전성 물질을 포함할 수 있으며, 활성 영역(212, 232)과 교차할 수 있다.The
주변 회로 소자(210, 230)는 서로 다른 크기를 갖는 제1 주변 회로 소자(210)와 제2 주변 회로 소자(230)를 포함할 수 있다. 제1 주변 회로 소자(210)는 제2 주변 회로 소자(230)보다 상대적으로 작을 수 있으며, 제1 활성 영역(212)은 제2 활성 영역(232)보다 작은 면적을 가질 수 있다.The
도 9는 도 8의 I-I` 방향의 단면을 나타낸 단면도이며, 도 10은 도 8의 Ⅲ-Ⅲ` 방향의 단면을 나타낸 단면도일 수 있다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 기판(101)에 소자 분리막(250) 및 활성 영역(212, 232)이 마련될 수 있다. 소자 분리막(250)은 주변 회로 소자(210, 230)를 서로 전기적으로 분리하기 위한 막일 수 있다. 기판(101) 상에는 활성 영역(212, 232)과 교차하도록 수평 게이트 전극층(211, 231)이 마련될 수 있으며, 수평 게이트 전극층(211, 231)과 기판(101)의 사이에는 수평 게이트 절연막(213, 233)이 마련될 수 있다. 제1 활성 영역(212)은 제2 활성 영역(232)보다 작은 면적을 가질 수 있다.
9 is a cross-sectional view illustrating a cross-section in the II′ direction of FIG. 8 , and FIG. 10 may be a cross-sectional view illustrating a cross-section in the III-III′ direction of FIG. 8 . 9 and 10 , a
다음으로 도 11을 참조하면, 주변 회로 영역(P)에서 주변 회로 소자(210, 230) 상에 제1 층간 절연층(151)이 형성될 수 있다. 제1 층간 절연층(151)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함할 수 있으며, 기판(101)의 상면과 주변 회로 소자(210, 230)의 수평 게이트 전극층(211, 231) 등에 의해 정의되는 공간을 채울 수 있다. 일 실시예에서, 제1 층간 절연층(151)은 갭 필링(gap filling) 특성이 우수한 HDP 산화막을 포함할 수 있다.Next, referring to FIG. 11 , a first
도 11의 I-I` 방향의 단면을 나타낸 도 12를 참조하면, 주변 회로 소자(210, 230) 상에는 커버층(260)이 형성될 수 있다. 커버층(260)은 제1 층간 절연층(151)과 소정의 식각 선택비를 갖는 물질로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 층간 절연층(151)은 실리콘 산화물을 포함하고, 커버층(260)은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 커버층(260)은 수평 게이트 전극층(211, 231) 및 활성 영역(212, 232)에 연결되는 복수의 컨택을 형성할 때, 수평 게이트 전극층(211, 231) 및 활성 영역(212, 232)이 과도하게 리세스되는 것을 방지할 수 있다. 일부 실시예에서, 커버층(260)은 활성 영역(212, 232) 상에만 형성되고, 수평 게이트 전극층(211, 231) 상에서는 제거되어 존재하지 않을 수 있다.Referring to FIG. 12 showing a cross section in the direction I-I′ of FIG. 11 , a
도 11의 Ⅲ-Ⅲ` 방향의 단면을 나타낸 도 13을 참조하면, 커버층(260)과 제1 층간 절연층(151)은 주변 회로 영역(P)에만 형성될 수 있다. 제조 공정 상에서, 기판(101) 상에 커버층(260)과 제1 층간 절연층(151)을 순차적으로 형성한 후, 셀 영역(C)에서만 커버층(260)과 제1 층간 절연층(151)을 제거하여 기판(101)의 상면을 노출시킬 수 있다. 셀 영역(C)에서 노출된 기판(101)의 상면 위에는 복수의 희생층과 복수의 절연층이 교대로 적층될 수 있으며, 상기 복수의 희생층과 절연층은 복수의 식각 공정을 거쳐서 스텝 구조를 형성할 수 있다. 이하, 도 14를 참조하여 설명하기로 한다.
Referring to FIG. 13 showing a cross-section in the III-III′ direction of FIG. 11 , the
도 14를 참조하면, 셀 영역(C)에 스텝 구조를 갖는 복수의 희생층 및 복수의 절연층이 형성될 수 있다. 복수의 희생층과 복수의 절연층은 교대로 적층될 수 있다. 복수의 희생층과 복수의 절연층이 형성되면, 셀 영역(C) 및 주변 회로 영역(P)에 걸쳐서 제2 층간 절연층(153)이 형성될 수 있다. 제2 층간 절연층(153)은 제1 층간 절연층(151)과 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 제1 층간 절연층(151)보다 상대적으로 큰 부피를 가질 수 있다. 따라서, 제2 층간 절연층(153)은 증착 속도가 빠른 TEOS 산화막을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 14 , a plurality of sacrificial layers and a plurality of insulating layers having a step structure may be formed in the cell region (C). The plurality of sacrificial layers and the plurality of insulating layers may be alternately stacked. When the plurality of sacrificial layers and the plurality of insulating layers are formed, the second
도 14의 I-I` 방향의 단면을 도시한 도 15와, Ⅲ-Ⅲ` 방향의 단면을 나타낸 도 16을 참조하면, 제1 층간 절연층(151)에 제2 층간 절연층(153)이 배치될 수 있다. 제2 층간 절연층(153)은 셀 영역(C)에서 복수의 희생층(121-126: 120) 및 복수의 절연층(141-147: 140) 상에 배치될 수 있다. Referring to FIG. 15 showing a cross section in the I-I′ direction of FIG. 14 and FIG. 16 showing a cross section in the III-III′ direction, the second
Z축 방향으로 인접한 희생층(120)과 절연층(140) 사이에 도 16에 도시한 바와 같은 단차를 형성하기 위해, 기판(101) 상에 교대로 적층된 복수의 희생층(130)과 절연층(140) 상에 소정의 마스크층을 형성하고, 마스크층에 의해 노출된 희생층(130) 및 절연층(140)을 식각할 수 있다. 마스크층을 트리밍(trimming) 하면서 마스크층에 의해 노출된 희생층(120) 및 절연층(140)을 식각하는 공정을 복수 회 수행함으로써, 희생층(120) 및 절연층(140)을 순차적으로 식각하여 단차를 갖는 스텝 구조를 형성할 수 있다.In order to form a step as shown in FIG. 16 between the
일 실시예에서, 각 절연층(140)과 희생층(120)이 쌍(pair)을 이루며, 복수 개의 쌍에 포함되는 절연층(140)과 희생층(120)은 일 방향(도 15에서 X축 방향)을 따라 서로 동일한 길이로 연장될 수 있다. 예외적으로, Z축 방향으로 최하부에 위치한 희생층(121)의 하부에는 같은 길이만큼 연장되는 절연층(141, 142)이 상하부에 배치될 수 있다. 이때, Z축 방향으로 최하부에 위치한 절연층(141)은, 다른 절연층(142-147)에 비해 상대적으로 얇은 두께를 가질 수 있다.In one embodiment, each insulating
복수의 희생층(120)은 복수의 절연층(140)에 대해 높은 식각 선택비를 가져서 선택적으로 식각될 수 있는 물질로 형성될 수 있다. 이러한 식각 선택비(etch selectivity)은 절연층(140)의 식각 속도에 대한 희생층(120)의 식각 속도의 비율을 통해 정량적으로 표현될 수 있다. 예를 들어, 절연층(140)은 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막 중 적어도 한가지일 수 있고, 희생층(120)은 실리콘막, 실리콘 산화막, 실리콘 카바이드 및 실리콘 질화막 중에서 선택되는 물질로서, 절연층(140)과 다른 물질일 수 있다. 예를 들어, 절연층(140)이 실리콘 산화막인 경우, 희생층(120)은 실리콘 질화막일 수 있다.
The plurality of
다음으로 도 17을 참조하면, 채널 영역(CH), 분리 절연층(102) 및 공통 소스 라인(103)이 형성될 수 있다. 채널 영역(CH)을 형성하기 위해, 제2 층간 절연층(153)의 상면으로부터 기판(101)의 상면까지 연장되는 채널 개구부를 형성할 수 있다. 채널 개구부 내부에는 채널층(110), 매립 절연층(113), 도전층(115) 등이 형성될 수 있다. 채널층(110)은 기판(101)의 상면으로부터 기판(101)의 일부를 파고 들어가는 형상을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 채널층(110)과 기판(101) 사이에는 선택적 에피택시 성장(Selective Epitaxial Growth)에 의해 형성되는 에피택시 층이 더 마련될 수도 있다. 채널 영역(CH)의 구조 및 형상은 도 17의 Ⅲ-Ⅲ` 방향의 단면을 도시한 도 18을 참조하여 상세히 이해될 수 있다.Next, referring to FIG. 17 , a channel region CH, an
도 18을 참조하면, 채널 영역(CH)은 채널층(110), 매립 절연층(113), 도전층(115) 및 에피택시층(117) 등이 포함될 수 있다. 에피택시층(117)은 채널 영역(CH)을 형성하기 위한 채널 개구부에 의해 노출되는 기판(101)의 상면에 선택적 에피택시 성장 공정을 적용함으로써 마련될 수 있다. 에피택시층(117)은 최하단에 위치하는 접지 선택 트랜지스터(GST)의 게이트 전극층(131)에 인접하는 높이까지 연장될 수 있다.Referring to FIG. 18 , the channel region CH may include a
한편, 채널층(110)의 외곽에는 게이트 절연층 중 적어도 일부, 예를 들어 전하 저장층(164) 및 터널링층(166)이 형성될 수 있다. 전하 저장층(164) 및 터널링층(166)은 ALD 또는 CVD 등의 공정으로 형성될 수 있으며, 복수의 희생층(120) 및 절연층(140)과 인접한 영역으로부터 전하 저장층(164)과 터널링층(166)이 순서대로 적층될 수 있다. 채널층(110)은 소정의 두께, 예컨대, 채널 개구부 폭의 1/50 내지 1/5의 범위의 두께로 형성될 수 있으며, 전하 저장층(164) 및 터널링층(166)과 유사하게 ALD 또는 CVD에 의해 형성될 수 있다.Meanwhile, at least a portion of the gate insulating layer, for example, the
채널층(110)의 내부 공간은 매립 절연층(113)으로 채워질 수 있다. 선택적으로, 매립 절연층(113)을 형성하기 전에, 채널층(110)이 형성된 구조를 수소 또는 중수소를 포함하는 가스 분위기에서 열처리하는 수소 어닐링(annealing) 단계가 더 실시될 수 있다. 상기 수소 어닐링 단계에 의하여 채널층(110) 내에 존재하는 결정 결함들 중의 많은 부분들이 치유될 수 있다. 다음으로 채널층(110) 상부에 폴리 실리콘 등의 도전성 물질로 도전층(115)을 형성할 수 있다. 도전층(115)은 비트 라인과 연결되어 메모리 셀 소자의 드레인 영역으로 제공될 수 있다.An inner space of the
채널 영역(CH)이 형성된 이후에 분리 절연층(102) 및 공통 소스 라인(103)을 형성하기 위한 개구부가 마련될 수 있다. 상기 개구부에 의해 복수의 희생층(120)과 절연층(140)이 복수의 영역으로 구분될 수 있으며, 상기 개구부를 통해 복수의 희생층(120)을 선택적으로 제거할 수 있다. 복수의 희생층(120)이 제거된 공간에는 금속, 금속 실리사이드, 또는 폴리실리콘 등의 도전성 물질로 복수의 게이트 전극층(131-136: 130)이 형성될 수 있다. After the channel region CH is formed, an opening for forming the
상기 금속 실리사이드 물질은, 예컨대, Co, Ni, Hf, Pt, W 및 Ti 중에서 선택되는 금속의 실리사이드 물질 또는 이들의 조합일 수 있다. 게이트 전극층(130)이 금속 실리사이드 물질로 이루어지는 경우, 실리콘(Si)을 상기 측면 개구부들 내에 매립한 후, 별도의 금속층을 형성하여 실리사이드화 공정을 수행함으로써 게이트 전극층(130)을 형성할 수 있다. 복수의 게이트 전극층(130)을 형성하기 전에, 복수의 희생층(120)이 제거된 공간 내에 블록킹층(162)을 먼저 형성할 수도 있다. 복수의 게이트 전극층(130)이 형성된 이후, 분리 절연층(102) 및 공통 소스 라인(103)이 마련될 수 있다.
The metal silicide material may be, for example, a silicide material of a metal selected from Co, Ni, Hf, Pt, W, and Ti, or a combination thereof. When the
다음으로 도 19를 참조하면, 복수의 주변 회로 소자(210, 230)에 연결되는 복수의 주변 컨택(220, 240)이 마련될 수 있다. 복수의 주변 컨택(220, 240)은, 수평 게이트 전극층(211, 231)에 연결되는 복수의 게이트 컨택(221, 241) 및 활성 영역(212, 232)에 연결되는 복수의 활성 컨택(222, 242)을 포함할 수 있다. Next, referring to FIG. 19 , a plurality of
앞서 설명한 바와 같이, 제1 주변 회로 소자(210)는 제2 주변 회로 소자(230)보다 상대적으로 작은 크기를 가질 수 있으며, 제1 활성 영역(212) 역시 제2 활성 영역(232)보다 작을 수 있다. 제1 활성 영역(212)에 연결되는 복수의 제1 활성 컨택(222) 사이의 간격 P1은, 제2 활성 영역(232)에 연결되는 복수의 제2 활성 컨택(242) 사이의 간격 P3보다 작을 수 있다. 한편, 제1 활성 컨택(222)의 폭 W1은, 제2 활성 컨택(242)의 폭 W2와 실질적으로 동일할 수 있다. 다만, 더 큰 폭 P3를 갖도록 형성되는 제2 활성 컨택(242)의 특성 상, 공정 상의 오차 범위 내에서 제2 활성 컨택(242)의 폭 W2이 제1 활성 컨택(222)의 폭 W1보다 클 수도 있다.As described above, the first
제2 활성 컨택(242)의 간격 P3와 제1 활성 컨택(222)의 간격 P1이 같으면, 하나의 제2 활성 영역(232)에 연결되는 제2 활성 컨택(242)의 개수가 증가할 수 있다. 이 경우, 제2 활성 컨택(242)을 형성하는 과정에서 발생하는 스트레스 등으로 인해, 제2 활성 컨택(242) 사이에 위치하는 층간 절연층(150)의 일부 영역에서 크랙이 발생할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 상기와 같은 크랙 발생을 방지하기 위해, 제2 활성 컨택(242)의 간격 P3이 제1 활성 컨택(222)의 간격 P1보다 크도록 제2 활성 컨택(242)을 형성할 수 있다.If the interval P3 of the second
도 19의 I-I` 방향의 단면을 도시한 도 20 및 Ⅲ-Ⅲ` 방향의 단면을 도시한 도 21을 참조하면, 제1 활성 컨택(222)의 폭 W1과 간격 P1의 비율은 1:0.5 내지 1:1.5의 범위 내에서 결정될 수 있으며, 일 실시예에서 약 1:1일 수 있다. 반면, 제2 활성 컨택(242)의 폭 W2와 간격 P3의 비율은 1:1.5 내지 1:3의 범위 내에서 결정될 수 있다. 제1 및 제2 활성 컨택(222, 242) 각각의 폭 W1과 W2가 실질적으로 같으므로, 간격 P3가 간격 P1보다 크게 제2 활성 컨택(242)이 형성될 수 있다. 한편, 제1 및 제2 활성 컨택(222, 242)은 층간 절연층(150)과 커버층(260)을 관통하여 제1 및 제2 활성 영역(212, 232)의 적어도 일부 영역을 파고 들어가는 깊이만큼 연장될 수 있다.
Referring to FIG. 20 showing a cross section in the II′ direction of FIG. 19 and FIG. 21 showing a cross section in the III-III′ direction, the ratio of the width W1 of the first
도 22 및 도 22의 Ⅲ-Ⅲ` 방향의 단면을 도시한 도 23을 참조하면, 셀 영역(C)에 복수의 셀 컨택(181-186: 180)이 형성될 수 있다. 복수의 셀 컨택(180)은 층간 절연층(150)과 복수의 절연층(140) 중 일부를 관통하여 복수의 게이트 전극층(130) 각각에 연결될 수 있다. 복수의 게이트 전극층(130) 외곽에 블록킹층(162)이 배치되는 경우, 셀 컨택(180)은 블록킹층(162) 역시 관통할 수 있다. Referring to FIGS. 22 and 23 , which are cross-sectional views taken in the III-III′ direction of FIGS. 22 , a plurality of cell contacts 181-186 ( 180 ) may be formed in the cell region C . The plurality of
본 발명의 실시예에서는 셀 컨택(180)과 주변 컨택(220, 240)이 별도의 공정에서 형성되는 것을 가정하였으나, 이와 달리 단일 공정에서 형성될 수도 있다. 또한, 셀 컨택(180)과 주변 컨택(220, 240) 중 적어도 일부는, 깊이 방향을 따라 기판(101)에 가까워질수록 그 폭이 점점 좁아지는 테이퍼 형상을 가질 수도 있다.
In the embodiment of the present invention, it is assumed that the
도 24 및 도 25는 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치를 포함하는 전자 기기를 나타낸 블록도이다.24 and 25 are block diagrams illustrating an electronic device including a memory device according to an embodiment of the present invention.
도 24를 참조하면, 일 실시 형태에 따른 저장 장치(1000)는 호스트(HOST)와 통신하는 컨트롤러(1010) 및 데이터를 저장하는 메모리(1020-1, 1020-2, 1020-3)를 포함할 수 있다. 각 메모리(1020-1, 1020-2, 1020-3)는, 앞서 설명한 다양한 실시예에 따른 메모리 장치(100, 300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 24 , the
컨트롤러(1010)와 통신하는 호스트(HOST)는 저장 장치(1000)가 장착되는 다양한 전자 기기일 수 있으며, 예를 들어 스마트폰, 디지털 카메라, 데스크 톱, 랩톱, 미디어 플레이어 등일 수 있다. 컨트롤러(1010)는 호스트(HOST)에서 전달되는 데이터 쓰기 또는 읽기 요청을 수신하여 메모리(1020-1, 1020-2, 1020-3)에 데이터를 저장하거나, 메모리(1020-1, 1020-2, 1020-3)로부터 데이터를 인출하기 위한 명령(CMD)을 생성할 수 있다.The host (HOST) communicating with the
도 24에 도시한 바와 같이, 저장 장치(1000) 내에 하나 이상의 메모리(1020-1, 1020-2, 1020-3)가 컨트롤러(1010)에 병렬로 연결될 수 있다. 복수의 메모리(1020-1, 1020-2, 1020-3)를 컨트롤러(1010)에 병렬로 연결함으로써, SSD(Solid State Drive)와 같이 큰 용량을 갖는 저장 장치(1000)를 구현할 수 있다.
24 , one or more memories 1020-1, 1020-2, and 1020-3 in the
다음으로 도 25를 참조하면, 일 실시 형태에 따른 전자 기기(2000)는 통신부(2010), 입력부(2020), 출력부(2030), 메모리(2040) 및 프로세서(2050)를 포함할 수 있다. Next, referring to FIG. 25 , the
통신부(2010)는 유/무선 통신 모듈을 포함할 수 있으며, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신 모듈, GPS 모듈, 이동통신 모듈 등을 포함할 수 있다. 통신부(2010)에 포함되는 유/무선 통신 모듈은 다양한 통신 표준 규격에 의해 외부 통신망과 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다. The
입력부(2020)는 사용자가 전자 기기(2000)의 동작을 제어하기 위해 제공되는 모듈로서, 기계식 스위치, 터치스크린, 음성 인식 모듈 등을 포함할 수 있다. 또한, 입력부(2020)는 트랙 볼 또는 레이저 포인터 방식 등으로 동작하는 마우스, 또는 핑거 마우스 장치를 포함할 수도 있으며, 그 외에 사용자가 데이터를 입력할 수 있는 다양한 센서 모듈을 더 포함할 수도 있다.The
출력부(2030)는 전자 기기(2000)에서 처리되는 정보를 음성 또는 영상의 형태로 출력하며, 메모리(2040)는 프로세서(2050)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이나, 또는 데이터 등을 저장할 수 있다. 메모리(2040)는 앞서 설명한 다양한 실시예에 따른 메모리 장치(100, 300)를 하나 이상 포함할 수 있으며, 프로세서(2050)는 필요한 동작에 따라 메모리(2040)에 명령어를 전달하여 데이터를 저장 또는 인출할 수 있다.The
메모리(2040)는 전자 기기(2000)에 내장되거나 또는 별도의 인터페이스를 통해 프로세서(2050)와 통신할 수 있다. 별도의 인터페이스를 통해 프로세서(2050)와 통신하는 경우, 프로세서(2050)는 SD, SDHC, SDXC, MICRO SD, USB 등과 같은 다양한 인터페이스 규격을 통해 메모리(2040)에 데이터를 저장하거나 또는 인출할 수 있다.The
프로세서(2050)는 전자 기기(2000)에 포함되는 각부의 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(2050)는 음성 통화, 화상 통화, 데이터 통신 등과 관련된 제어 및 처리를 수행하거나, 멀티미디어 재생 및 관리를 위한 제어 및 처리를 수행할 수도 있다. 또한, 프로세서(2050)는 입력부(2020)를 통해 사용자로부터 전달되는 입력을 처리하고 그 결과를 출력부(2030)를 통해 출력할 수 있다. 또한, 프로세서(2050)는 앞서 설명한 바와 같이 전자 기기(2000)의 동작을 제어하는데 있어서 필요한 데이터를 메모리(2040)에 저장하거나 메모리(2040)로부터 인출할 수 있다.
The
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
The present invention is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, but is intended to be limited by the appended claims. Therefore, various types of substitution, modification and change will be possible by those skilled in the art within the scope not departing from the technical spirit of the present invention described in the claims, and it is also said that it falls within the scope of the present invention. something to do.
100, 300: 메모리 장치 110, 310: 채널층
130, 330: 게이트 전극층 140, 340: 절연층
150, 350: 층간 절연층 180, 380: 셀 컨택
210, 410: 제1 주변 회로 소자 220, 420: 제2 주변 회로 소자
212, 412: 제1 활성 영역 232, 432: 제2 활성 영역
222, 422: 제1 활성 컨택 242, 442: 제2 활성 컨택100, 300:
130, 330:
150, 350:
210, 410: first
212, 412: first
222, 422: first
Claims (20)
상기 셀 영역의 주변에 배치되는 제1 활성 영역, 상기 제1 활성 영역보다 큰 면적을 갖는 제2 활성 영역, 상기 제1 활성 영역에 연결되는 복수의 제1 컨택, 및 상기 제2 활성 영역에 연결되는 복수의 제2 컨택을 갖는 주변 회로 영역; 을 포함하고,
상기 복수의 제1 컨택 사이의 간격은 상기 복수의 제2 컨택 사이의 간격보다 작은 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
a cell region having a channel region extending in a direction perpendicular to a top surface of the substrate, and a plurality of gate electrode layers stacked on the substrate to be adjacent to the channel region; and
A first active region disposed around the cell region, a second active region having a larger area than the first active region, a plurality of first contacts connected to the first active region, and connected to the second active region a peripheral circuit region having a plurality of second contacts that become including,
An interval between the plurality of first contacts is smaller than an interval between the plurality of second contacts.
상기 복수의 제1 컨택의 폭은, 상기 복수의 제2 컨택의 폭과 같은 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
According to claim 1,
and a width of the plurality of first contacts is the same as a width of the plurality of second contacts.
상기 복수의 제1 컨택의 폭은, 상기 복수의 제2 컨택의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 메모리 장치
According to claim 1,
The memory device, wherein widths of the plurality of first contacts are greater than widths of the plurality of second contacts.
상기 복수의 제2 컨택 각각의 폭과, 상기 복수의 제2 컨택 사이의 간격의 비율은 1:1.5 내지 1:3인 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
According to claim 1,
The memory device of claim 1, wherein a ratio of a width of each of the plurality of second contacts to an interval between the plurality of second contacts is 1:1.5 to 1:3.
상기 복수의 제1 컨택 각각의 폭과, 상기 복수의 제1 컨택 사이의 간격의 비율은 1:0.5 내지 1:1.5인 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
5. The method of claim 4,
The memory device of claim 1, wherein a ratio of a width of each of the plurality of first contacts to an interval between the plurality of first contacts is in a range of 1:0.5 to 1:1.5.
상기 제1 활성 영역은 복수의 제1 활성 영역이며,
상기 제2 활성 영역은 복수의 제2 활성 영역인 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
According to claim 1,
The first active region is a plurality of first active regions,
The second active region is a plurality of second active regions.
상기 복수의 제1 활성 영역 중 어느 하나에 연결되는 상기 복수의 제1 컨택 사이의 간격들은 서로 동일하며, 상기 복수의 제2 활성 영역 중 어느 하나에 연결되는 상기 복수의 제2 컨택 사이의 간격들은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
7. The method of claim 6,
Intervals between the plurality of first contacts connected to any one of the plurality of first active regions are equal to each other, and intervals between the plurality of second contacts connected to any one of the plurality of second active regions are Memory devices characterized in that they are identical to each other.
상기 복수의 제1 활성 영역 각각에 연결되는 상기 복수의 제1 컨택의 개수는 서로 같으며, 상기 복수의 제2 활성 영역 각각에 연결되는 상기 복수의 제2 컨택의 개수는 서로 같은 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
7. The method of claim 6,
The number of the plurality of first contacts connected to each of the plurality of first active regions is the same, and the number of the plurality of second contacts connected to each of the plurality of second active regions is the same. memory device.
상기 복수의 제1 활성 영역 각각에 연결되는 복수의 제1 컨택의 개수는, 상기 복수의 제2 활성 영역 각각에 연결되는 복수의 제2 컨택 사이의 개수보다 많거나 같은 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
7. The method of claim 6,
The memory device of claim 1, wherein the number of the plurality of first contacts connected to each of the plurality of first active regions is greater than or equal to the number of the plurality of second contacts connected to each of the plurality of second active regions.
상기 제1 활성 영역은 제1 주변 회로 소자의 소스 및 드레인 영역으로 제공되고, 상기 제2 활성 영역은 제2 주변 회로 소자의 소스 및 드레인 영역으로 제공되는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
According to claim 1,
The memory device of claim 1, wherein the first active region serves as a source and drain region of a first peripheral circuit element, and the second active region serves as a source and drain region of a second peripheral circuit element.
상기 제1 주변 회로 소자의 면적은, 상기 제2 주변 회로 소자의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
11. The method of claim 10,
An area of the first peripheral circuit element is smaller than an area of the second peripheral circuit element.
상기 복수의 메모리 셀 소자의 주변에 배치되는 제1 및 제2 활성 영역;
상기 제1 활성 영역에 연결되며, 소정의 제1 간격을 따라 배치되는 복수의 제1 컨택; 및
상기 제2 활성 영역에 연결되며, 상기 제1 간격보다 큰 제2 간격을 따라 배치되는 복수의 제2 컨택; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
a plurality of memory cell elements stacked on the upper surface of the substrate;
first and second active regions disposed around the plurality of memory cell devices;
a plurality of first contacts connected to the first active region and disposed along a first predetermined interval; and
a plurality of second contacts connected to the second active region and disposed along a second interval greater than the first interval; A memory device comprising a.
상기 제1 활성 영역의 면적은 상기 제2 활성 영역의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
13. The method of claim 12,
An area of the first active area is smaller than an area of the second active area.
하나의 상기 제1 활성 영역에 연결되는 상기 복수의 제1 컨택의 개수는, 하나의 상기 제2 활성 영역에 연결되는 상기 복수의 제2 컨택의 개수보다 적거나 같은 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
13. The method of claim 12,
The memory device of claim 1, wherein the number of the plurality of first contacts connected to one first active region is less than or equal to the number of the plurality of second contacts connected to one second active region.
상기 복수의 제2 컨택의 폭에 대한 상기 복수의 제2 컨택 사이의 간격의 비율은 1:1.5 내지 1:3인 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
13. The method of claim 12,
The memory device of claim 1 , wherein a ratio of a distance between the plurality of second contacts to a width of the plurality of second contacts is in a range of 1:1.5 to 1:3.
상기 복수의 제1 컨택의 폭에 대한 상기 복수의 제1 컨택 사이의 간격의 비율은 1:0.5 내지 1:1.5인 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
16. The method of claim 15,
The memory device of claim 1 , wherein a ratio of a distance between the plurality of first contacts to a width of the plurality of first contacts is in a range of 1:0.5 to 1:1.5.
상기 제1 활성 영역과 교차하는 제1 수평 게이트 전극층, 및 상기 제2 활성 영역과 교차하는 제2 수평 게이트 전극층을 포함하며,
상기 제1 활성 영역과 상기 제1 수평 게이트 전극층은 제1 주변 회로 소자를 제공하고, 상기 제2 활성 영역과 상기 제2 수평 게이트 전극층은 제2 주변 회로 소자를 제공하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
13. The method of claim 12,
a first horizontal gate electrode layer intersecting the first active region, and a second horizontal gate electrode layer intersecting the second active region;
and the first active region and the first horizontal gate electrode layer provide a first peripheral circuit element, and the second active region and the second horizontal gate electrode layer provide a second peripheral circuit element.
상기 기판의 상면에 수직하는 방향으로 연장되는 채널 영역;
상기 채널 영역에 인접하며 상기 기판 상에 적층되는 복수의 게이트 전극층;
상기 복수의 게이트 전극층 주변에 배치되는 복수의 주변 회로 소자; 및
상기 복수의 게이트 전극층 및 상기 복수의 주변 회로 소자 상에 배치되는 층간 절연층; 을 포함하며,
상기 복수의 주변 회로 소자는 소정의 기준 크기보다 작은 제1 주변 회로 소자 및 상기 기준 크기보다 큰 제2 주변 회로 소자를 포함하고,
상기 제1 주변 회로 소자에 연결되는 복수의 제1 컨택 사이의 간격은, 상기 제2 주변 회로 소자에 연결되는 복수의 제2 컨택 사이의 간격보다 작은 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
Board;
a channel region extending in a direction perpendicular to the upper surface of the substrate;
a plurality of gate electrode layers adjacent to the channel region and stacked on the substrate;
a plurality of peripheral circuit elements disposed around the plurality of gate electrode layers; and
an interlayer insulating layer disposed on the plurality of gate electrode layers and the plurality of peripheral circuit elements; includes,
The plurality of peripheral circuit elements includes a first peripheral circuit element smaller than a predetermined reference size and a second peripheral circuit element larger than the reference size,
An interval between a plurality of first contacts connected to the first peripheral circuit element is smaller than an interval between a plurality of second contacts connected to the second peripheral circuit element.
상기 제1 주변 회로 소자는 제1 활성 영역을 갖고, 상기 제2 주변 회로 소자는 상기 제1 활성 영역보다 큰 제2 활성 영역을 가지며,
상기 복수의 제1 컨택은 상기 제1 활성 영역에 연결되고, 상기 복수의 제2 컨택은 상기 제2 활성 영역에 연결되는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
19. The method of claim 18,
the first peripheral circuit element has a first active area, the second peripheral circuit element has a second active area that is larger than the first active area;
The plurality of first contacts are connected to the first active region, and the plurality of second contacts are connected to the second active region.
상기 복수의 제1 컨택의 개수는, 상기 복수의 제2 컨택의 개수보다 적거나 같은 것을 특징으로 하는 메모리 장치.
19. The method of claim 18,
The number of the plurality of first contacts is less than or equal to the number of the plurality of second contacts.
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