KR102565717B1 - Memory device - Google Patents

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KR102565717B1
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강신환
장재훈
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Abstract

본 발명의 실시 형태에 따른 메모리 장치는, 기판의 상면에 적층되는 복수의 게이트 전극층, 상기 복수의 게이트 전극층을 관통하는 복수의 채널층, 상기 복수의 채널층과 상기 복수의 게이트 전극층 사이에 마련되는 게이트 절연층, 및 상기 복수의 게이트 전극층에 인접하고 상기 기판의 상면에 평행한 제1 방향을 따라 교대로 배치되며, 상기 기판의 상면에 수직한 방향에서 서로 다른 높이를 갖는 제1 및 제2 영역을 포함하는 공통 소스 라인을 포함한다.A memory device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of gate electrode layers stacked on an upper surface of a substrate, a plurality of channel layers passing through the plurality of gate electrode layers, and provided between the plurality of channel layers and the plurality of gate electrode layers. First and second regions adjacent to a gate insulating layer and the plurality of gate electrode layers and alternately disposed along a first direction parallel to the upper surface of the substrate and having different heights in a direction perpendicular to the upper surface of the substrate Include a common source line containing

Figure R1020160097148
Figure R1020160097148

Description

메모리 장치{MEMORY DEVICE}Memory device {MEMORY DEVICE}

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 even though 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, 채널 영역의 크기를 줄여 집적도를 높일 수 있는 메모리 장치를 제공하고자 하는 데에 있다.
One of the technical problems to be achieved by the technical idea of the present invention is to provide a memory device capable of increasing the degree of integration by reducing the size of a channel region.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 메모리 장치는, 기판의 상면에 적층되는 복수의 게이트 전극층, 상기 복수의 게이트 전극층을 관통하는 복수의 채널층, 상기 복수의 채널층과 상기 복수의 게이트 전극층 사이에 마련되는 게이트 절연층, 및 상기 기판의 상면에 평행한 제1 방향을 따라 교대로 배치되며, 상기 기판의 상면에 수직하는 방향에서 서로 다른 높이를 갖는 제1 및 제2 영역을 포함하고 상기 복수의 게이트 전극층에 인접한 공통 소스 라인을 포함하고, 상기 게이트 절연층은, 상기 복수의 채널층 각각을 둘러싸는 복수의 수직 영역, 및 상기 기판의 상면에 평행하게 연장되고, 상기 복수의 게이트 전극층 아래에 배치되는 수평 영역을 포함한다.
A memory device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of gate electrode layers stacked on an upper surface of a substrate, a plurality of channel layers passing through the plurality of gate electrode layers, and provided between the plurality of channel layers and the plurality of gate electrode layers. a gate insulating layer, and first and second regions alternately disposed along a first direction parallel to the upper surface of the substrate and having different heights in a direction perpendicular to the upper surface of the substrate; and a common source line adjacent to an electrode layer, wherein the gate insulating layer extends parallel to a plurality of vertical regions surrounding each of the plurality of channel layers and an upper surface of the substrate and is disposed below the plurality of gate electrode layers. contains the horizontal area.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 메모리 장치는, 기판의 상면에 적층되는 복수의 게이트 전극층과 복수의 절연층을 각각 갖는 복수의 게이트 구조체, 상기 기판의 상면에 수직하는 방향으로 연장되며, 상기 복수의 게이트 구조체를 관통하는 복수의 채널층, 상기 각 게이트 구조체의 상기 복수의 채널층의 외측에 각각 배치되는 복수의 수직 영역과, 상기 복수의 수직 영역으로부터 연장되어 상기 각 게이트 구조체의 하부에 배치되는 수평 영역을 갖는 전하 저장층, 및 상기 전하 저장층의 하부에서 상기 복수의 채널층을 서로 연결하며, 상기 기판과 접촉하는 수평 채널층을 포함한다.
A memory device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of gate structures each having a plurality of gate electrode layers and a plurality of insulating layers stacked on an upper surface of a substrate, extending in a direction perpendicular to the upper surface of the substrate, and including the plurality of gate structures. A plurality of channel layers penetrating the gate structure, a plurality of vertical regions disposed outside the plurality of channel layers of each gate structure, and a horizontal region extending from the plurality of vertical regions and disposed below each gate structure. A charge storage layer having a region, and a horizontal channel layer connecting the plurality of channel layers under the charge storage layer and contacting the substrate.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 메모리 장치는, 상기 기판의 상면에 배치되는 복수의 게이트 전극층을 각각 포함하는 복수의 게이트 구조체, 상기 기판의 상면에 수직하는 방향으로 연장되어 상기 각 게이트 구조체의 상기 복수의 게이트 전극층을 관통하며, 상기 복수의 게이트 전극층의 하부에 배치되는 수평 채널층에 의해 상기 기판과 연결되는 복수의 채널층, 상기 복수의 채널층과 상기 복수의 게이트 전극층 사이 및 상기 수평 채널층의 상면에 배치되는 전하 저장층, 및 상기 복수의 게이트 구조체 사이에 배치되고 상기 기판의 상면에 평행한 제1 방향을 따라 연장되는 공통 소스 라인을 포함하고, 상기 기판은 상기 수평 채널층 하부에 배치되는 제1 불순물 영역, 및 상기 공통 소스 라인과 상기 수평 채널층 사이에 배치되는 제2 불순물 영역을 포함하고, 상기 제1 및 제2 불순물 영역은 탄소(carbon)를 포함한다.
A memory device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of gate structures each including a plurality of gate electrode layers disposed on the upper surface of the substrate, and extending in a direction perpendicular to the upper surface of the substrate to form the plurality of gate structures of the respective gate structures. A plurality of channel layers passing through the gate electrode layer of and connected to the substrate by a horizontal channel layer disposed under the plurality of gate electrode layers, between the plurality of channel layers and the plurality of gate electrode layers and between the horizontal channel layers a charge storage layer disposed on an upper surface thereof, and a common source line disposed between the plurality of gate structures and extending in a first direction parallel to the upper surface of the substrate, wherein the substrate is disposed under the horizontal channel layer; and a first impurity region and a second impurity region disposed between the common source line and the horizontal channel layer, wherein the first and second impurity regions include carbon.

본 발명의 기술적 사상에 따른 메모리 장치에 따르면, 복수의 채널층과 기판 사이에 형성되는 에피택시층 없이 기판과 채널층을 바로 연결하고, 복수의 채널층을 기판 내에서 서로 연결함으로써 채널층의 직경을 줄일 수 있다. 따라서, 제조 공정에서 발생할 수 있는 기판과 채널의 오픈(open) 불량을 방지함과 동시에, 메모리 장치의 집적도를 개선할 수 있다.According to the memory device according to the technical idea of the present invention, the substrate and the channel layer are directly connected without an epitaxial layer formed between the plurality of channel layers and the substrate, and the plurality of channel layers are connected to each other within the substrate, thereby increasing the diameter of the channel layer. can reduce Accordingly, open defects of the substrate and the channel that may occur during the manufacturing process may be prevented, and the degree of integration of the memory device may be improved.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
Various advantageous advantages and effects of the present invention are not limited to the above description, and will be more easily understood in the process 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 대략적으로 나타낸 평면도이다.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시한 메모리 장치의 일부 영역을 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 4의 A 영역을 확대 도시한 도이다.
도 7은 도 3에 도시한 메모리 장치를 Ⅰ-Ⅰ' 방향에서 바라본 단면도이다.
도 8은 도 3에 도시한 메모리 장치를 Ⅱ-Ⅱ' 방향에서 바라본 단면도이다.
도 9는 도 3에 도시한 메모리 장치를 Ⅰ-Ⅰ' 방향에서 바라본 단면도이다.
도 10은 도 3에 도시한 메모리 장치를 Ⅱ-Ⅱ' 방향에서 바라본 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치를 나타낸 사시도이다.
도 12 내지 도 59는 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위해 제공되는 도이다.
도 60은 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 exemplary embodiment of the present invention.
3 is a plan view schematically illustrating a memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 and 5 are perspective views illustrating a partial area of the memory device shown in FIG. 3 .
FIG. 6 is an enlarged view of area A of FIG. 4 .
FIG. 7 is a cross-sectional view of the memory device shown in FIG. 3 viewed from the direction II'.
FIG. 8 is a cross-sectional view of the memory device shown in FIG. 3 viewed from the II-II' direction.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the memory device shown in FIG. 3 viewed from the direction II'.
FIG. 10 is a cross-sectional view of the memory device shown in FIG. 3 viewed from the II-II' direction.
11 is a perspective view illustrating a memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.
12 to 59 are diagrams provided to describe a method of manufacturing a memory device according to an embodiment of the present invention.
60 is a block diagram 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.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 따른 메모리 장치(1)는 메모리 셀 어레이(2), 로우 디코더(3) 및 코어 로직 회로(6)를 포함할 수 있다. 코어 로직 회로(6)는 읽기/쓰기(read/write) 회로(4) 및 제어 회로(5)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a memory device 1 according to an embodiment of the inventive concept may include a memory cell array 2 , a row decoder 3 and a core logic circuit 6 . The core logic circuit 6 may include a read/write circuit 4 and a control circuit 5 .

메모리 셀 어레이(2)는 복수의 행과 열을 따라 배열된 복수의 메모리 셀들을 포함할 수 있다. 메모리 셀 어레이(2)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(3)와 연결될 수 있으며, 비트 라인(Bit Line, BL)을 통해 읽기/쓰기 회로(4)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 memory cell array 2 may include a plurality of memory cells arranged along a plurality of rows and columns. A plurality of memory cells included in the memory cell array 2 include a word line (WL), a common source line (CSL), a string select line (SSL), and a ground select line ( It can be connected to the row decoder 3 through a Ground Select Line (GSL), etc., and can be connected to the read/write circuit 4 through a bit line (Bit Line, BL). In one embodiment, a plurality of memory cells arranged along the same row may be connected to the same word line WL, and a plurality of memory cells arranged along the same column may be connected to the same bit line BL.

메모리 셀 어레이(2)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 memory cell array 2 may be divided into a plurality of memory blocks. Each memory block may include a plurality of word lines (WL), a plurality of string select lines (SSL), a plurality of ground select lines (GSL), a plurality of bit lines (BL), and at least one common source line (CSL). can

로우 디코더(3)는 외부로부터 어드레스 정보(ADDR)를 수신하고, 수신한 어드레스 정보(ADDR)를 디코딩하여 메모리 셀 어레이(2)에 연결된 워드 라인(WL), 공통 소스 라인(CSL), 스트링 선택 라인(SSL) 및 접지 선택 라인(GSL) 중 적어도 일부에 공급되는 전압을 결정할 수 있다. The row decoder 3 receives address information ADDR from the outside and decodes the received address information ADDR to select a word line WL, a common source line CSL, and a string connected to the memory cell array 2. A voltage supplied to at least some of the line SSL and the ground select line GSL may be determined.

읽기/쓰기 회로(4)는 제어 회로(5)로부터 수신하는 명령에 따라 메모리 셀 어레이(2)에 연결되는 비트 라인(BL) 중 적어도 일부를 선택할 수 있다. 읽기/쓰기 회로(4)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(4)는 상기와 같은 동작을 수행하기 위해, 페이지 버퍼, 입/출력 버퍼, 데이터 래치 등과 같은 회로를 포함할 수 있다.The read/write circuit 4 may select at least some of the bit lines BL connected to the memory cell array 2 according to a command received from the control circuit 5 . The read/write circuit 4 may read data stored in memory cells connected to at least some selected bit lines BL or write data to memory cells connected to at least some selected bit lines BL. The read/write circuit 4 may include circuits such as a page buffer, an input/output buffer, and a data latch in order to perform the above operations.

제어 회로(5)는 외부로부터 전달되는 제어 신호(CTRL)에 응답하여 로우 디코더(33) 및 읽기/쓰기 회로(4)의 동작을 제어할 수 있다. 메모리 셀 어레이(2)에 저장된 데이터를 읽어오는 경우, 제어 회로(5)는 읽어오고자 하는 데이터가 저장된 워드 라인(WL)에 읽기 동작을 위한 전압을 공급하도록 로우 디코더(3)의 동작을 제어할 수 있다. 읽기 동작을 위한 전압이 특정 워드 라인(WL)에 공급되면, 제어 회로(5)는 읽기/쓰기 회로(4)가 읽기 동작을 위한 전압이 공급된 워드 라인(WL)과 연결된 메모리 셀에 저장된 데이터를 읽어오도록 제어할 수 있다.The control circuit 5 may control operations of the row decoder 33 and the read/write circuit 4 in response to a control signal CTRL transmitted from the outside. When data stored in the memory cell array 2 is read, the control circuit 5 controls the operation of the row decoder 3 to supply voltage for a read operation to the word line WL in which the data to be read is stored. can do. When a voltage for a read operation is supplied to a specific word line WL, the control circuit 5 allows the read/write circuit 4 to store data stored in a memory cell connected to the word line WL to which the voltage for a read operation is supplied. can be controlled to read.

한편, 메모리 셀 어레이(2)에 데이터를 쓰는 경우, 제어 회로(5)는 데이터를 쓰고자 하는 워드 라인(WL)에 쓰기 동작을 위한 전압을 공급하도록 로우 디코더(3)의 동작을 제어할 수 있다. 쓰기 동작을 위한 전압이 특정 워드 라인(WL)에 공급되면, 제어 회로(5)는 쓰기 동작을 위한 전압이 공급된 워드 라인(WL)에 연결된 메모리 셀에 데이터를 기록하도록 읽기/쓰기 회로(4)를 제어할 수 있다.
Meanwhile, when data is written to the memory cell array 2, the control circuit 5 may control the operation of the row decoder 3 to supply voltage for a write operation to a word line WL on which data is to be written. there is. When a voltage for a write operation is supplied to a specific word line WL, the control circuit 5 writes data to a memory cell connected to the word line WL to which the voltage for a write operation is supplied. ) can be controlled.

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 exemplary embodiment of the present invention. A 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. 서로 직렬로 연결되는 n 개의 메모리 셀(MC1~MCn)은 메모리 셀(MC1~MCn)을 선택하기 위한 n 개의 워드 라인(WL1~WLn)에 각각 연결될 수 있다. 한편, 접지 선택 트랜지스터(GST)와 제1 메모리 셀(MC1) 사이 및 스트링 선택 트랜지스터(SST)와 제n 메모리 셀(MCn) 사이에는 더미 셀이 더 배치될 수도 있다.Referring to FIG. 2 , the memory cell array includes n memory cells MC1 to MCn connected in series with each other, a ground select transistor GST connected in series with both ends of the memory cells MC1 to MCn, and a string select transistor. It may include a plurality of memory cell strings (S) including (SST). The n number of memory cells MC1 to MCn serially connected to each other may be respectively connected to n number of word lines WL1 to WLn for selecting the memory cells MC1 to MCn. Meanwhile, dummy cells may be further disposed between the ground select transistor GST and the first memory cell MC1 and between the string select transistor SST and the nth memory cell 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 2에서는 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.A gate terminal of the ground select transistor GST may be connected to the ground select line GSL, and a source terminal of the ground select transistor GST 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 the drain terminal of the memory cell MCn. 2 shows a structure in which a ground selection transistor (GST) and a string selection transistor (SST) are connected one by one to n memory cells (MC1 to MCn) connected in series with each other, but unlike the plurality of ground selection transistors (GST) 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, 쓰기 동작이 실행될 수 있다. 또한, 기판에 형성된 웰 영역을 통해 소정의 소거 전압을 인가함으로써, 메모리 셀(MC1~MCn)에 기록된 데이터를 지우는 소거 동작이 실행될 수 있다.A drain terminal of the string select transistor SST may be connected to a 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 n memory cells MC1 to MCn connected in series with each other. By passing it, data reading and writing operations can be executed. Also, an erase operation for erasing data written in the memory cells MC1 to MCn may be performed by applying a predetermined erase voltage through a well region formed on the substrate.

한편, 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치는 적어도 하나의 더미 스트링(DS)을 포함할 수 있다. 더미 스트링(DS)은 비트 라인(BL1-BLm)과 전기적으로 분리되는 더미 채널을 포함하는 스트링일 수 있다.
Meanwhile, referring to FIG. 2 , a memory device according to an embodiment of the present invention may include at least one dummy string DS. The dummy string DS may be a string including a dummy channel electrically separated from the bit lines BL1 to BLm.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치를 대략적으로 나타낸 평면도이다.3 is a plan view schematically illustrating a memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.

우선 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치(100)는 평면 상에서 서로 분리되어 배치되는 복수의 채널 구조체(CH) 및 더미 채널 구조체(DCH)를 포함할 수 있다. 더미 채널 구조체(DCH)는 채널 구조체(CH)와 달리 비트 라인(BIT LINE)과 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 복수의 채널 구조체(CH)와 더미 채널 구조체(DCH)는 기판의 상면(X-Y 평면)에 수직하는 방향(Z축 방향)을 따라 연장되어 복수의 게이트 전극층 및 그 위에 배치되는 층간 절연층(170) 등을 관통할 수 있다.First of all, referring to FIG. 3 , a memory device 100 according to an embodiment of the present invention may include a plurality of channel structures CH and dummy channel structures DCH that are separated from each other and disposed on a plane. Unlike the channel structure CH, the dummy channel structure DCH may not be electrically connected to the bit line BIT LINE. The plurality of channel structures CH and the dummy channel structure DCH extend along a direction (Z-axis direction) perpendicular to the top surface (X-Y plane) of the substrate to form a plurality of gate electrode layers and an interlayer insulating layer 170 disposed thereon. It can penetrate your back.

복수의 게이트 전극층은 공통 소스 라인(150)에 의해 복수의 영역으로 분할될 수 있다. 공통 소스 라인(150)의 측면에는 스페이서(109)가 마련되어 공통 소스 라인(150)을 복수의 게이트 전극층과 분리할 수 있다. 공통 소스 라인(150) 사이에는 분리 절연층(155)이 마련될 수 있으며, 일 실시예에서 분리 절연층(155)은 복수의 게이트 전극층 중 적어도 하나를 분할할 수 있다. 복수의 더미 채널 구조체(DCH)는, 분리 절연층(155)을 관통할 수 있다. The plurality of gate electrode layers may be divided into a plurality of regions by the common source line 150 . A spacer 109 may be provided on a side surface of the common source line 150 to separate the common source line 150 from the plurality of gate electrode layers. An isolation insulating layer 155 may be provided between the common source lines 150 , and in an embodiment, the isolation insulating layer 155 may divide at least one of the plurality of gate electrode layers. The plurality of dummy channel structures DCH may pass through the isolation insulating layer 155 .

공통 소스 라인(150)은 기판의 상면(X-Y 평면)에 수직하는 방향(Z축 방향) 및 제1 방향(X축 방향)을 따라 연장될 수 있다. 공통 소스 라인(150)은 그 하부에서, 기판에 마련되는 소스 영역과 연결될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 기판의 적어도 일부 영역에 복수의 지지 영역(105)이 마련될 수 있으며, 상기 복수의 지지 영역(105)에 의해 공통 소스 라인(150)이 서로 다른 높이를 갖는 복수의 영역을 포함할 수 있다. 이하, 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
The common source line 150 may extend along a direction perpendicular to the top surface (XY plane) of the substrate (Z-axis direction) and a first direction (X-axis direction). A lower portion of the common source line 150 may be connected to a source region provided on a substrate. In an embodiment of the present invention, a plurality of support regions 105 may be provided in at least a portion of a substrate, and a plurality of support regions 105 may allow a common source line 150 to have a plurality of different heights. area can be included. Hereinafter, it will be described with reference to FIG. 4 .

도 4 및 도 5는 도 3에 도시한 메모리 장치의 일부 영역을 나타낸 사시도이다.4 and 5 are perspective views illustrating a partial area of the memory device shown in FIG. 3 .

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치(100)는 기판(101), 기판(101)의 상면(X-Y 평면) 상에 적층되는 복수의 게이트 전극층(131-138: 130)과 복수의 절연층(141-149: 140) 및 복수의 게이트 전극층(130)을 관통하는 복수의 채널층(110) 등을 포함할 수 있다. 복수의 게이트 전극층(130)과 복수의 채널층(110) 사이에는 게이트 절연층(160)이 마련될 수 있다. 4 and 5 , a memory device 100 according to an embodiment of the present invention includes a substrate 101 and a plurality of gate electrode layers 131-138 stacked on an upper surface (X-Y plane) of the substrate 101: 130), a plurality of insulating layers (141-149: 140), and a plurality of channel layers 110 penetrating the plurality of gate electrode layers 130. A gate insulating layer 160 may be provided between the plurality of gate electrode layers 130 and the plurality of channel layers 110 .

게이트 절연층(160)은 게이트 전극층(130)으로부터 채널층(110)에 가까워지는 방향을 따라 순차로 배치되는 블록킹층(162), 전하 저장층(164), 및 터널링층(166) 등을 포함할 수 있다. 게이트 절연층(160)은 블록킹층(162)과 게이트 전극층(130) 사이의 추가 블록킹층(168)을 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 추가 블록킹층(168)은 생략될 수도 있다. 복수의 게이트 전극층(130)과 복수의 채널층(110) 및 게이트 절연층(160)은 접지 선택 트랜지스터(GST), 복수의 메모리 셀(MC1-MCn), 및 스트링 선택 트랜지스터(SST) 등을 제공할 수 있다. 접지 선택 트랜지스터(GST)와 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 개수는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 다르게 변경될 수 있으며, 메모리 셀(MC1-MCn)과 다른 구조를 가질 수 있다.The gate insulating layer 160 includes a blocking layer 162, a charge storage layer 164, and a tunneling layer 166 sequentially disposed in a direction from the gate electrode layer 130 toward the channel layer 110. can do. The gate insulating layer 160 may further include an additional blocking layer 168 between the blocking layer 162 and the gate electrode layer 130 . In some embodiments, the additional blocking layer 168 may be omitted. The plurality of gate electrode layers 130, the plurality of channel layers 110, and the gate insulating layer 160 provide a ground select transistor (GST), a plurality of memory cells (MC1-MCn), and a string select transistor (SST). can do. The number of ground select transistors GST and string select transistors SST may be changed differently from those shown in FIGS. 4 and 5 and may have structures different from those of the memory cells MC1 -MCn.

복수의 채널층(110) 각각은 복수의 채널 구조체(CH) 또는 더미 채널 구조체(DCH) 내에 배치될 수 있다. 복수의 채널 구조체(CH)와 복수의 더미 채널 구조체(DCH)는 서로 유사한 구조를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 채널 구조체 및 더미 채널 구조체(CH, DCH)는 채널층(110), 채널층(110) 내부 공간에 마련되는 매립 절연층(115), 채널층(110)의 외측면에 배치되는 게이트 절연층(160), 및 채널층(110) 상부에 마련되는 드레인 영역(113) 등을 포함할 수 있다. Each of the plurality of channel layers 110 may be disposed in a plurality of channel structures CH or a dummy channel structure DCH. The plurality of channel structures CH and the plurality of dummy channel structures DCH may have structures similar to each other. In one embodiment, the channel structure and the dummy channel structure (CH, DCH) are disposed on the outer surface of the channel layer 110, the buried insulating layer 115 provided in the inner space of the channel layer 110, and the channel layer 110. A gate insulating layer 160 and a drain region 113 provided on the channel layer 110 may be included.

도 4 및 도 5에 도시한 실시예에서는 채널층(110)이 내부에 공간을 갖는 원통(cylinder) 형상을 갖는 것으로 나타내었으나, 이와 달리 채널층(110) 내부에 공간이 존재하지 않을 수도 있다. 이 경우, 매립 절연층(115)은 생략될 수 있다. 한편, 도 4 및 도 5에 도시한 실시예에서는 블록킹층(162), 전하 저장층(164)과 터널링층(166)이 채널층(110)의 외측면을 둘러싸고, 추가 블록킹층(168)은 복수의 게이트 전극층(130) 각각을 둘러싸도록 도시하였으나, 이와 달리 추가 블록킹층(168)이 생략되어 게이트 절연층(160)이 채널층(110)의 외측면을 둘러싸도록 형성될 수도 있다. 매립 절연층(115)은 게이트 절연층(160) 및 복수의 채널층(110)에 비해, 기판(101) 내로 더 깊이 신장될 수 있다.In the embodiment shown in FIGS. 4 and 5 , the channel layer 110 is shown as having a cylindrical shape having a space therein, however, unlike the channel layer 110, there may be no space inside. In this case, the buried insulating layer 115 may be omitted. Meanwhile, in the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the blocking layer 162, the charge storage layer 164, and the tunneling layer 166 surround the outer surface of the channel layer 110, and the additional blocking layer 168 Although illustrated to surround each of the plurality of gate electrode layers 130 , otherwise, the additional blocking layer 168 may be omitted and the gate insulating layer 160 may be formed to surround the outer surface of the channel layer 110 . The buried insulating layer 115 may extend more deeply into the substrate 101 than the gate insulating layer 160 and the plurality of channel layers 110 .

공통 소스 라인(150)은 기판(101)의 상면(X-Y 평면)에 수직하는 방향(Z축 방향) 및 기판(101)의 상면(X-Y 평면)에 평행하는 제1 방향(X축 방향)을 따라 연장될 수 있다. 공통 소스 라인(150)은 그 하부에 마련된 소스 영역(108)과 연결될 수 있다. 소스 영역(108)은 기판(101)의 일부 영역에 불순물, 일 실시예로 N형 불순물을 주입함으로써 형성되는 영역일 수 있다.The common source line 150 is along a direction (Z-axis direction) perpendicular to the top surface (X-Y plane) of the substrate 101 and along a first direction (X-axis direction) parallel to the top surface (X-Y plane) of the substrate 101. may be extended. The common source line 150 may be connected to the source region 108 provided therebelow. The source region 108 may be a region formed by implanting impurities, in one embodiment, N-type impurities into a partial region of the substrate 101 .

도 4를 참조하면 공통 소스 라인(150)은, 기판(101)의 상면에 수직하는 방향에서 서로 다른 높이를 갖는 제1 및 제2 영역(151, 152)을 포함할 수 있다. 제2 영역(152)의 높이는 제1 영역(151)보다 클 수 있다. 제2 영역(152)보다 상대적으로 작은 높이를 갖는 제1 영역(151)의 하부에서, 기판(101)은 공통 소스 라인(CSL)을 향해 상부로 돌출되는 복수의 지지 영역(105)을 가질 수 있다. 복수의 지지 영역(105)은 도 5에 도시한 바와 같이 제1 방향(X축 방향)을 따라 분리되어 배치될 수 있다. 제조 공정 상에서, 복수의 지지 영역(105)을 먼저 형성하고 난 후 공통 소스 라인(150)이 형성되며, 제1 영역(151)은 복수의 지지 영역(105)의 상부에 위치하는 영역으로 정의될 수 있다. 즉, 제1 영역(151)의 하면은, 복수의 지지 영역(105)의 상면과 접촉할 수 있다. 복수의 지지 영역(105)에 의해, 제1 영역(151)의 하부에서 기판(101)의 두께는, 제2 영역(152) 하부에서 기판(101)의 두께보다 클 수 있다.Referring to FIG. 4 , the common source line 150 may include first and second regions 151 and 152 having different heights in a direction perpendicular to the upper surface of the substrate 101 . The height of the second area 152 may be greater than that of the first area 151 . In the lower portion of the first region 151 having a relatively smaller height than the second region 152, the substrate 101 may have a plurality of support regions 105 protruding upward toward the common source line CSL. there is. As shown in FIG. 5 , the plurality of support regions 105 may be separately disposed along the first direction (X-axis direction). In the manufacturing process, a plurality of support regions 105 are first formed and then a common source line 150 is formed, and the first region 151 is defined as a region located above the plurality of support regions 105. can That is, the lower surface of the first region 151 may contact the upper surface of the plurality of support regions 105 . Due to the plurality of support regions 105 , the thickness of the substrate 101 in the lower portion of the first region 151 may be greater than the thickness of the substrate 101 in the lower portion of the second region 152 .

한편, 도 4 및 도 5를 참조하면, 게이트 절연층(160)의 적어도 일부 영역은 기판(101)의 상면 위에 배치될 수 있다. 즉, 게이트 절연층(160)의 적어도 일부 영역은, 기판(101)의 상면과, 적층 방향(Z축 방향)으로 최하부에 위치하는 절연층(141) 사이에 위치할 수 있다. 복수의 게이트 전극층(130)과 복수의 절연층(140)의 일부를 절단하여 도시한 도 5를 참조하면, 블록킹층(162), 전하 저장층(164), 및 터널링층(166)의 일부 영역이 기판(101)의 상면에 배치될 수 있다. 이는 도 4 및 도 5에 도시한 실시예에서 추가 블록킹층(168)이 복수의 게이트 전극층(130)을 둘러싸도록 형성되기 때문이다. Meanwhile, referring to FIGS. 4 and 5 , at least a portion of the gate insulating layer 160 may be disposed on the upper surface of the substrate 101 . That is, at least a portion of the gate insulating layer 160 may be located between the upper surface of the substrate 101 and the insulating layer 141 positioned at the lowermost part in the stacking direction (Z-axis direction). Referring to FIG. 5 in which portions of the plurality of gate electrode layers 130 and the plurality of insulating layers 140 are cut, partial regions of the blocking layer 162, the charge storage layer 164, and the tunneling layer 166 are shown. It may be placed on the upper surface of the substrate 101 . This is because the additional blocking layer 168 is formed to surround the plurality of gate electrode layers 130 in the embodiment shown in FIGS. 4 and 5 .

즉, 본 발명의 실시예에서는, 공통 소스 라인(150) 사이의 영역으로 정의되는 각 단위 영역 내에서, 게이트 절연층(160)에 포함되는 복수의 층들 중 적어도 하나가 기판(101)의 상면 위에 배치되는 수평 영역을 포함할 수 있다. 상기 수평 영역은, 기판(101)의 상면에 평행하게 형성되는 영역으로 정의될 수 있다. 상기 수평 영역은 판형 형상을 가질 수 있다. 게이트 절연층(160)에 포함되는 복수의 층들 중 적어도 하나, 예를 들어 전하 저장층(164)은, 채널층들(110)의 외측을 둘러싸며 기판(101)의 상면에 수직하는 수직 영역들과, 상기 수평 영역을 포함할 수 있다. 도 4 및 도 5에 도시한 실시예에서는 블록킹층(162), 전하 저장층(164), 및 터널링층(166)이 기판(101)의 상면에 평행한 수평 영역을 가질 수 있으며, 따라서 서로 다른 채널층(110)을 둘러싸는 블록킹층(162), 전하 저장층(164), 및 터널링층(166)의 수직 영역들이, 상기 각각의 수평 영역에 의해 서로 연결될 수 있다.That is, in the embodiment of the present invention, at least one of a plurality of layers included in the gate insulating layer 160 is placed on the upper surface of the substrate 101 in each unit region defined as the region between the common source lines 150. It may include a horizontal area to be placed. The horizontal area may be defined as an area formed parallel to the upper surface of the substrate 101 . The horizontal area may have a plate shape. At least one of a plurality of layers included in the gate insulating layer 160, for example, the charge storage layer 164, surrounds the outside of the channel layers 110 and is vertical regions perpendicular to the upper surface of the substrate 101. And, it may include the horizontal area. 4 and 5, the blocking layer 162, the charge storage layer 164, and the tunneling layer 166 may have horizontal areas parallel to the upper surface of the substrate 101, and thus have different Vertical regions of the blocking layer 162 , the charge storage layer 164 , and the tunneling layer 166 surrounding the channel layer 110 may be connected to each other by the respective horizontal regions.

본 발명의 실시예에서는, 게이트 절연층(160)의 내측에 배치되는 복수의 채널층(110)이 기판(101)과 직접 연결될 수 있다. 일 실시예로, 제조 공정 상의 특징으로 인해 복수의 채널층(110) 각각은 기판(101) 내에 마련되는 수평 채널층에 의해 서로 연결될 수 있다. 이하, 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.
In an embodiment of the present invention, the plurality of channel layers 110 disposed inside the gate insulating layer 160 may be directly connected to the substrate 101 . In one embodiment, due to characteristics of a manufacturing process, each of the plurality of channel layers 110 may be connected to each other by a horizontal channel layer provided in the substrate 101 . Hereinafter, it will be described with reference to FIG. 6 .

도 6은 도 4의 A 영역을 확대 도시한 도이다.FIG. 6 is an enlarged view of area A of FIG. 4 .

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치(100)에 포함되는 기판(101)은 제1 내지 제3 영역(102, 103, 104)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 영역(102, 103, 104)은 서로 동일하거나 다른 결정 구조를 포함할 수 있으며, 일 실시예로 제1 내지 제3 영역(102, 103, 104)은 모두 폴리 실리콘을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6 , a substrate 101 included in a memory device 100 according to an exemplary embodiment may include first to third regions 102 , 103 , and 104 . The first to third regions 102, 103, and 104 may have the same or different crystal structures, and in one embodiment, all of the first to third regions 102, 103, and 104 may include polysilicon. can

앞서 설명한 바와 같이, 게이트 절연층(160)에 포함되는 복수의 층들 중에서 적어도 하나는, 기판(101)의 상면 위에서 서로 연결될 수 있다. 도 6을 참조하면, 블록킹층(162), 전하 저장층(164), 및 터널링층(166)은 채널층들(110)을 둘러싸며 기판(101)의 상면에 수직하는 방향으로 연장되는 수직 영역들 및 기판(101)의 상면에 평행하게 배치되는 수평 영역을 포함할 수 있다. 수평 영역에 의해 서로 다른 채널층(110)의 외측면에 배치되는 전하 저장층(164) 및 터널링층(166)의 수직 영역들이 서로 연결될 수 있다.As described above, at least one of a plurality of layers included in the gate insulating layer 160 may be connected to each other on the upper surface of the substrate 101 . Referring to FIG. 6 , the blocking layer 162 , the charge storage layer 164 , and the tunneling layer 166 surround the channel layers 110 and extend in a direction perpendicular to the upper surface of the substrate 101 . and a horizontal area disposed parallel to the upper surface of the substrate 101 . Vertical regions of the charge storage layer 164 and the tunneling layer 166 disposed on outer surfaces of the different channel layers 110 may be connected to each other by the horizontal regions.

한편, 게이트 절연층(160)의 적어도 일부는, 매립 절연층(115)의 아래에 잔존 영역(162a, 164a, 166a)으로서 배치될 수 있다. 잔존 영역(162a, 164a, 166a)에 포함되는 층의 개수는, 상기 수평 영역에 포함되는 층의 개수와 같거나 그보다 작을 수 있다. 도 6에 도시한 실시예에서, 잔존 영역(162a, 164a, 166a)은 제조 공정에서 블록킹층(162), 전하 저장층(164), 및 터널링층(166)의 일부 영역이 매립 절연층(115)의 아래에 잔존함으로써 형성될 수 있다.Meanwhile, at least a portion of the gate insulating layer 160 may be disposed below the buried insulating layer 115 as the remaining regions 162a, 164a, and 166a. The number of layers included in the remaining regions 162a, 164a, and 166a may be equal to or smaller than the number of layers included in the horizontal region. In the embodiment shown in FIG. 6 , the remaining regions 162a, 164a, and 166a are partially formed by the blocking layer 162, the charge storage layer 164, and the tunneling layer 166 in the manufacturing process. ) can be formed by remaining under

복수의 채널층(110)은 기판(101)의 상면에 수직하는 방향(Z축 방향)으로 연장될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치(100)는, 복수의 채널층(110)을 서로 연결하는 수평 채널층(110h)을 포함할 수 있다. 수평 채널층(110h)은 복수의 게이트 전극층(130)과 절연층(140)의 아래에서 복수의 채널층(110)을 서로 연결할 수 있다. 일 실시예로, 수평 채널층(110h)은 기판(101)의 제2 영역(103)과 직접 접촉할 수 있으며, 기판(101)의 제1 내지 제3 영역(102, 103, 104)과 마찬가지로 폴리 실리콘을 포함할 수 있다. 수평 채널층(110h)은, 기판(101)의 상면에 평행하는 게이트 절연층(160)의 수평 영역, 예를 들어, 전하 저장층(164)의 수평 영역의 아래에 존재하며, 기판(101)과 직접 접촉할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치(100)에서, 복수의 채널층(110) 각각은 수평 채널층(110h)에 의해 기판(101)과 연결될 수 있다. 한편, 게이트 절연층(160)의 수평 영역은, 수평 채널층(110h)의 하면까지 연장되지 않도록 형성될 수 있다.
The plurality of channel layers 110 may extend in a direction (Z-axis direction) perpendicular to the upper surface of the substrate 101 . Also, the memory device 100 according to an embodiment of the present invention may include a horizontal channel layer 110h connecting the plurality of channel layers 110 to each other. The horizontal channel layer 110h may connect the plurality of channel layers 110 to each other under the plurality of gate electrode layers 130 and the insulating layer 140 . In one embodiment, the horizontal channel layer 110h may directly contact the second region 103 of the substrate 101, similarly to the first to third regions 102, 103, and 104 of the substrate 101. It may contain polysilicon. The horizontal channel layer 110h is present in a horizontal region of the gate insulating layer 160 parallel to the upper surface of the substrate 101, for example, below the horizontal region of the charge storage layer 164, and can come into direct contact with Therefore, in the memory device 100 according to an embodiment of the present invention, each of the plurality of channel layers 110 may be connected to the substrate 101 through the horizontal channel layer 110h. Meanwhile, the horizontal region of the gate insulating layer 160 may be formed so as not to extend to the lower surface of the horizontal channel layer 110h.

도 7은 도 3의 Ⅰ-Ⅰ' 방향의 단면을 도시한 단면도이며, 도 8은 도 3의 Ⅱ-Ⅱ' 방향의 단면을 도시한 단면도이다.7 is a cross-sectional view showing a cross-section in a direction II-I' of FIG. 3, and FIG. 8 is a cross-sectional view showing a cross-section in a direction II-II' of FIG.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치(100)는 복수의 게이트 전극층(131-138)과 복수의 절연층(141-149)을 각각 갖는 복수의 게이트 구조체(GS)를 포함할 수 있다. 복수의 게이트 구조체(GS)는 기판(101) 상에 공통 소스 라인에 의해 서로 분리되도록 배치되며, 복수의 게이트 구조체(GS)의 각각에 포함되는 복수의 게이트 전극층(131-138)과 복수의 절연층(141-149)은 서로 교대로 적층될 수 있다. Referring to FIGS. 7 and 8 , a memory device 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a plurality of gate structures (GS) each having a plurality of gate electrode layers 131 to 138 and a plurality of insulating layers 141 to 149 . ) may be included. The plurality of gate structures GS are disposed on the substrate 101 to be separated from each other by a common source line, and the plurality of gate electrode layers 131 to 138 included in each of the plurality of gate structures GS and the plurality of insulation layers Layers 141-149 may be stacked alternately with each other.

복수의 게이트 구조체(GS) 상에는 층간 절연층(170)이 배치될 수 있다. 층간 절연층(170)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물 등의 절연 물질로 형성되며, 주변 회로 영역에 마련되는 주변 회로 소자(180)의 상부에도 형성될 수 있다. 주변 회로 소자(180)는 하부 층간 절연층(171)에 의해 덮일 수 있으며, 층간 절연층(170)은 하부 층간 절연층(171) 상에 배치될 수 있다.An interlayer insulating layer 170 may be disposed on the plurality of gate structures GS. The interlayer insulating layer 170 is formed of an insulating material such as silicon nitride or silicon oxide, and may also be formed over the peripheral circuit element 180 provided in the peripheral circuit area. The peripheral circuit element 180 may be covered by the lower interlayer insulating layer 171 , and the interlayer insulating layer 170 may be disposed on the lower interlayer insulating layer 171 .

주변 회로 소자(180)는 수평 트랜지스터를 포함할 수 있으며, 주변 소스/드레인 영역(181), 주변 게이트 전극(182), 주변 게이트 절연층(183) 및 주변 스페이서(184) 등을 포함할 수 있다. 주변 게이트 전극(182)과 주변 소스/드레인 영역(181)은, 컨택(185)과 연결될 수 있다.The peripheral circuit element 180 may include a horizontal transistor, and may include a peripheral source/drain region 181, a peripheral gate electrode 182, a peripheral gate insulating layer 183, a peripheral spacer 184, and the like. . The peripheral gate electrode 182 and the peripheral source/drain region 181 may be connected to the contact 185 .

복수의 채널층(110)은 복수의 게이트 구조체(GS) 각각을 관통할 수 있으며, 복수의 게이트 구조체(GS) 각각의 하부에 마련되는 수평 채널층(110h)에 의해 서로 연결될 수 있다. 복수의 채널층(110)은 게이트 구조체(GS) 아래에서 기판(101)과 직접 연결될 수 있다. The plurality of channel layers 110 may pass through each of the plurality of gate structures GS and may be connected to each other by a horizontal channel layer 110h provided under each of the plurality of gate structures GS. The plurality of channel layers 110 may be directly connected to the substrate 101 under the gate structure GS.

블록킹층(162), 전하 저장층(164), 및 터널링층(166)의 수평 영역들은 수평 채널층(110h)과 게이트 구조체(GS) 사이에 위치할 수 있다. 상기 수평 영역은 수평 채널층(110h)의 하부까지는 연장되지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 수평 채널층(110h)은 상기 수평 영역의 하부에 존재하지 않을 수 있다.Horizontal regions of the blocking layer 162 , the charge storage layer 164 , and the tunneling layer 166 may be positioned between the horizontal channel layer 110h and the gate structure GS. The horizontal region may not extend to a lower portion of the horizontal channel layer 110h. In some embodiments, the horizontal channel layer 110h may not exist below the horizontal area.

기판(101)은 제1 내지 제3 영역(102, 103, 104)을 포함할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 제1 내지 제3 영역(102, 103, 104)은 공정 상의 서로 다른 단계에서 형성되는 영역들일 수 있으며, 서로 같거나 다른 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 내지 제3 영역(102, 103, 104)은 모두 폴리 실리콘을 포함할 수 있다.The substrate 101 may include first to third regions 102 , 103 , and 104 . As described above, the first to third regions 102 , 103 , and 104 may be regions formed at different stages in the process, and may include the same or different materials. In one embodiment, all of the first to third regions 102, 103, and 104 may include polysilicon.

본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치(100)에서, 기판(101)은 공통 소스 라인(150)의 하부에서 그 상면이 돌출되는 복수의 지지 영역(105)을 포함할 수 있다. 복수의 지지 영역(105)은 제조 공정 중에 게이트 구조체(GS)가 무너지는 것일 방지하기 위해 마련되는 영역일 수 있다. 복수의 지지 영역(105)은 제1방향(X축 방향)과 수직한 제2 방향(Y축 방향)으로 공통 소스 라인(150)보다 큰 폭을 가질 수 있으며, 도 4 및 도 5 등에 도시한 바와 같이 제1 방향(X축 방향)을 따라 서로 분리되어 배치될 수 있다. 복수의 지지 영역(105)은 기판(101)의 제1 영역(102)과 제3 영역(104)의 사이에 배치될 수 있다. In the memory device 100 according to an embodiment of the present invention, the substrate 101 may include a plurality of support regions 105 protruding from the bottom of the common source line 150 . The plurality of support regions 105 may be provided to prevent the gate structure GS from collapsing during a manufacturing process. The plurality of support regions 105 may have a larger width than the common source line 150 in a second direction (Y-axis direction) perpendicular to the first direction (X-axis direction), as shown in FIGS. 4 and 5 . As shown, it may be disposed separately from each other along the first direction (X-axis direction). The plurality of support regions 105 may be disposed between the first region 102 and the third region 104 of the substrate 101 .

한편, 기판(101)은 탄소(Carbon)를 포함하는 불순물 영역을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 제2 영역(103)과의 경계면에 인접한 제1 영역(102)의 상부 일부 영역이 탄소를 포함할 수 있다. (즉, 제1 영역(102)의 상부 일부 영역은 탄소 도핑 영역일 수 있다.) 또한, 제3 영역(104)이 탄소를 포함할 수 있다. (즉, 제3 영역(104)은 탄소 도핑 영역일 수 있다.) 제3 영역(104)의 제2 방향(Y축 방향)의 폭은, 제1 영역(102)의 탄소 도핑 영역의 제2 방향(Y축 방향)의 폭보다 작을 수 있다. 기판(101)의 일부 영역에 탄소를 포함시킴으로써, 제조 공정에서 기판(101)이 의도치않게 식각되는 것을 방지할 수 있다.Meanwhile, the substrate 101 may have an impurity region containing carbon. In one embodiment, a partial upper region of the first region 102 adjacent to the interface with the second region 103 may include carbon. (That is, a partial upper region of the first region 102 may be a carbon doped region.) Also, the third region 104 may include carbon. (That is, the third region 104 may be a carbon doped region.) The width of the third region 104 in the second direction (Y-axis direction) is the second region of the carbon doped region of the first region 102. It may be smaller than the width in the direction (Y-axis direction). By including carbon in a partial region of the substrate 101, it is possible to prevent the substrate 101 from being etched unintentionally during a manufacturing process.

도 7 및 도 8을 참조하면, X축 방향을 따라 배치되는 복수의 영역을 갖는 지지 영역(105)으로 인해, Ⅰ-Ⅰ' 방향의 단면 및 Ⅱ-Ⅱ' 방향의 단면에서 공통 소스 라인(150)은 서로 다른 높이를 가질 수 있다. Ⅱ-Ⅱ' 방향의 단면에서 공통 소스 라인(150)의 저면은, Ⅰ-Ⅰ' 방향의 단면에서 공통 소스 라인(150)의 저면보다 높은 레벨에 위치할 수 있다. 따라서, 공통 소스 라인(150)은 기판(101)의 상면에 수직하는 방향(Z축 방향)의 높이가 서로 다른 복수의 영역을 가질 수 있으며, 상기 복수의 영역들은 제1 방향(X축 방향)을 따라 교대로 배치될 수 있다. 상기 복수의 영역들 중에서 상대적으로 작은 높이를 갖는 영역은 복수의 지지 영역(105) 상에 배치되는 영역일 수 있다. 한편, 소스 영역(108) 역시 복수의 지지 영역(105)으로 인해 제1 방향(X축 방향)을 따라 굴곡진 상면을 가질 수 있다.
7 and 8, due to the support region 105 having a plurality of regions disposed along the X-axis direction, the common source line 150 ) can have different heights. The bottom of the common source line 150 in the II-II' direction cross section may be located at a higher level than the bottom surface of the common source line 150 in the II' direction cross section. Accordingly, the common source line 150 may have a plurality of regions having different heights in a direction perpendicular to the top surface of the substrate 101 (Z-axis direction), and the plurality of regions may have different heights in a first direction (X-axis direction). can be arranged alternately along A region having a relatively small height among the plurality of regions may be a region disposed on the plurality of support regions 105 . Meanwhile, the source region 108 may also have a curved upper surface along the first direction (X-axis direction) due to the plurality of support regions 105 .

도 9는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ' 방향의 단면을 도시한 단면도이며, 도 10은 도 3의 Ⅱ-Ⅱ' 방향의 단면을 도시한 단면도이다.9 is a cross-sectional view showing a cross-section in a direction II-II' in FIG. 3, and FIG. 10 is a cross-sectional view showing a cross-section in a direction II-II' in FIG.

도 9 및 도 10에 도시한 실시예에서, 기판(101')은 그 내부에 형성되는 적어도 하나의 보이드(Vo)를 포함할 수 있다. 보이드(Vo)는 제2 영역(103') 내에 형성될 수 있다. 또한, 도 6 내지 도 8에 도시한 실시예에서는 매립 절연층(115)과 제1 영역(102) 사이에 마련되는 게이트 절연층(160)의 잔존 영역(162a, 164a, 166a)이 도 9 및 도 10에 도시한 실시예에서는 존재하지 않을 수 있다. 이는, 제2 영역(103')을 형성하는 제조 공정에서 발생하는 구조적 차이일 수 있다. 보이드(Vo)는 제2 영역(103') 외에, 수평 채널층(110h) 내에도 형성될 수 있다.
In the embodiment shown in FIGS. 9 and 10 , the substrate 101' may include at least one void Vo formed therein. A void Vo may be formed in the second region 103'. 6 to 8, the remaining regions 162a, 164a, and 166a of the gate insulating layer 160 provided between the buried insulating layer 115 and the first region 102 are shown in Figs. In the embodiment shown in FIG. 10, it may not exist. This may be a structural difference that occurs in the manufacturing process of forming the second region 103'. The void Vo may be formed in the horizontal channel layer 110h as well as in the second region 103'.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치를 나타낸 사시도이다.11 is a perspective view illustrating a memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 11에 도시한 실시예에서, 메모리 장치(200)는 COP(Cell-On-Peri) 구조를 가질 수 있다. 주변 회로 소자(280)를 포함하는 주변 회로 영역이 메모리 셀들(MC1-MCn)을 포함하는 셀 영역의 하부에 배치될 수 있다. 주변 회로 영역에서 주변 회로 소자(280)는 제2 기판(207) 상에 배치되며, 제2 층간 절연층(271) 내에 매립될 수 있다. 주변 회로 소자(280)에 포함되는 소스/드레인 영역(281) 및 수평 게이트 전극층(282) 등은 배선 패턴(285)과 연결될 수 있다. 제2 층간 절연층(271)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등으로 형성될 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 11 , the memory device 200 may have a Cell-On-Peri (COP) structure. A peripheral circuit area including the peripheral circuit element 280 may be disposed below a cell area including memory cells MC1 -MCn. In the peripheral circuit area, the peripheral circuit element 280 is disposed on the second substrate 207 and may be buried in the second interlayer insulating layer 271 . The source/drain region 281 and the horizontal gate electrode layer 282 included in the peripheral circuit element 280 may be connected to the wiring pattern 285 . The second interlayer insulating layer 271 may be formed of silicon oxide, silicon nitride, or the like.

셀 영역은 제1 기판(201)을 포함하며, 제1 기판(201)은 제2 층간 절연층(271)의 상면 위에 배치될 수 있다. 셀 영역은 복수의 게이트 전극층(231-238: 230)과 복수의 채널층(210) 등을 포함할 수 있으며, 복수의 메모리 셀들(MC1-MCn)을 제공할 수 있다. 복수의 게이트 전극층(230)은 공통 소스 라인(250)에 의해 복수의 단위 영역으로 구분되며, 공통 소스 라인(250)은 제1 및 제2 영역(251, 252)을 포함할 수 있다.The cell region includes a first substrate 201 , and the first substrate 201 may be disposed on a top surface of the second interlayer insulating layer 271 . The cell region may include a plurality of gate electrode layers 231 to 238 (230), a plurality of channel layers 210, and the like, and may provide a plurality of memory cells MC1 to MCn. The plurality of gate electrode layers 230 are divided into a plurality of unit regions by a common source line 250 , and the common source line 250 may include first and second regions 251 and 252 .

도 11을 참조하면, 제1 영역(251)은 제2 영역(252)보다 작은 높이를 가질 수 있으며, 제1 영역(251)과 제2 영역(252)은 제1 방향(X축 방향)을 따라 교대로 배치될 수 있다. 제1 영역(251)은 공통 소스 라인(250)의 하부에서 돌출되는 복수의 지지 영역(205) 상에 마련되며, 복수의 지지 영역(205)의 두께만큼 제2 영역(252)보다 작은 높이를 가질 수 있다. 공통 소스 라인(250)은 기판(201) 내에 마련되는 소스 영역(208)과 연결될 수 있으며, 소스 영역(208)은 복수의 지지 영역(205)으로 인해 제1 방향을 따라 굴곡진 상면을 가질 수 있다.
Referring to FIG. 11 , the first area 251 may have a height smaller than that of the second area 252, and the first area 251 and the second area 252 travel in the first direction (X-axis direction). can be arranged alternately. The first region 251 is provided on the plurality of support regions 205 protruding from the lower part of the common source line 250, and has a height smaller than that of the second region 252 by the thickness of the plurality of support regions 205. can have The common source line 250 may be connected to a source region 208 provided in the substrate 201, and the source region 208 may have a curved upper surface along the first direction due to the plurality of support regions 205. there is.

도 12 내지 도 59는 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위해 제공되는 도이다. 도 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 42, 45, 48, 51, 54, 및 57은 본 발명의 메모리 장치의 제조 방법의 단꼐에 따라 설명하기 위해 제공된 평면도들이다. 도 13, 15, 17, 19, 21 및 25는 도 12, 14, 16, 18, 20 및 22의 Ⅳ-Ⅳ' 방향의 단면을 각각 도시한 도면들이며 도 26은 도 24의 Ⅴ-Ⅴ' 방향의 단면들 도시한 도면이다. 도 28. 31, 34, 37, 40, 43, 46, 49, 52, 55 및 58은 도 7, 30, 33, 36, 39, 42, 45, 48, 51, 54 및 57의 Ⅳ-Ⅳ' 방향의 단면을 각각 도시한 도면들이다. 도 29, 32, 35, 38, 41, 44, 47, 50, 53, 56 및 59는 도 7, 30, 33, 36, 39, 42, 45, 48, 51, 54 및 57의 Ⅵ-Ⅵ' 방향의 단면을 각각 도시한 도면들이다.12 to 59 are diagrams provided to describe a method of manufacturing a memory device according to an embodiment of the present invention. 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 42, 45, 48, 51, 54, and 57 are steps of a method of manufacturing a memory device according to the present invention. These are floor plans provided for illustrative purposes. 13, 15, 17, 19, 21, and 25 are cross-sections in a direction IV-IV' of FIGS. 12, 14, 16, 18, 20, and 22, respectively, and FIG. 26 is a view in a direction V-V' of FIG. It is a drawing showing cross-sections of. 28. 31, 34, 37, 40, 43, 46, 49, 52, 55 and 58 are IV-IV' of FIGS. 7, 30, 33, 36, 39, 42, 45, 48, 51, 54 and 57 These are drawings each showing a cross section in the direction. 29, 32, 35, 38, 41, 44, 47, 50, 53, 56 and 59 are VI-VI' of FIGS. 7, 30, 33, 36, 39, 42, 45, 48, 51, 54 and 57 These are drawings each showing a cross section in the direction.

우선 도 12 및 도 13을 참조하면, 주변 회로 영역(P)에서 제1 영역(302) 상에 주변 회로 소자(380)가 형성될 수 있다. 주변 회로 소자(380)는 주변 소스/드레인 영역(381), 주변 게이트 전극층(382), 주변 게이트 절연층(383), 주변 스페이서(384) 등을 포함할 수 있다. 주변 회로 소자(380)는 하부 층간 절연층(371)에 의해 덮일 수 있으며, 일 실시예에서 하부 층간 절연층(371)은 갭 필링(gap filling) 특성이 우수한 HDP(High Density Plasma) 산화막을 포함할 수 있다. Referring first to FIGS. 12 and 13 , a peripheral circuit element 380 may be formed on the first region 302 in the peripheral circuit region P. The peripheral circuit element 380 may include a peripheral source/drain region 381 , a peripheral gate electrode layer 382 , a peripheral gate insulating layer 383 , a peripheral spacer 384 , and the like. The peripheral circuit element 380 may be covered by the lower interlayer insulating layer 371, and in one embodiment, the lower interlayer insulating layer 371 includes a high density plasma (HDP) oxide film having excellent gap filling characteristics. can do.

제1 영역(302)은, 메모리 장치를 제조하기 위한 기판의 일부 영역일 수 있으며, 반도체 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예로, 제1 영역(302)은 폴리 실리콘을 포함할 수 있다. 도 12 및 13을 참조하면, 제1 영역(302)의 상면으로부터 일부 영역에 탄소(Carbon)가 주입되어 제1 불순물 영역(C1)이 형성될 수 있다. 탄소(Carbon)가 주입된 제1 불순물 영역(C1)은, 다른 영역에 비해 습식 식각 공정에서 낮은 식각률을 가질 수 있다.The first region 302 may be a partial region of a substrate for manufacturing a memory device and may include a semiconductor material. In one embodiment, the first region 302 may include polysilicon. Referring to FIGS. 12 and 13 , a first impurity region C1 may be formed by implanting carbon into a portion of the upper surface of the first region 302 . The first impurity region C1 implanted with carbon may have a lower etch rate in the wet etching process than other regions.

다음으로 도 14 및 도 15를 참조하면, 제1 영역(302) 상에 제1 및 제2 희생막(303A, 303B)이 형성될 수 있다. 제1 및 제2 희생막(303A, 303B)은 절연 물질로 형성될 수 있으며, 일 실시예에서 제1 희생막(303A)은 실리콘 산화물, 제2 희생막(303B)은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 한편, 제2 희생막(303B)이 제1 희생막(303A)보다 큰 두께를 가질 수 있으나, 반드시 이와 같은 구조로 한정되진 않는다.Next, referring to FIGS. 14 and 15 , first and second sacrificial layers 303A and 303B may be formed on the first region 302 . The first and second sacrificial layers 303A and 303B may be formed of an insulating material, and in an embodiment, the first sacrificial layer 303A may include silicon oxide and the second sacrificial layer 303B may include silicon nitride. there is. Meanwhile, the second sacrificial layer 303B may have a greater thickness than the first sacrificial layer 303A, but is not necessarily limited to such a structure.

도 16 및 도 17을 참조하면, 제2 희생막(303B)의 상면 위에 복수의 제1 개구부(OP1)를 갖는 제1 마스크층(M1)을 형성할 수 있다. 복수의 제1 개구부(OP1)는 도 16에 도시한 바와 같이 서로 분리될 수 있다. 제1 마스크층(M1)을 형성한 후, 복수의 제1 개구부(OP1)에서 노출된 제1 및 제2 희생막(303A, 303B)을 제거하여 복수의 제1 개구부(OP1)에서 제1 영역(302)을 노출시킬 수 있다.Referring to FIGS. 16 and 17 , a first mask layer M1 having a plurality of first openings OP1 may be formed on an upper surface of the second sacrificial layer 303B. As shown in FIG. 16 , the plurality of first openings OP1 may be separated from each other. After the first mask layer M1 is formed, the first and second sacrificial layers 303A and 303B exposed in the plurality of first openings OP1 are removed to form the first region in the plurality of first openings OP1. (302) can be exposed.

도 18 및 도 19를 참조하면, 제1 마스크층(M1)을 제거한 후, 폴리 실리콘을 증착하여 제1 폴리 실리콘층(305A)을 형성할 수 있다. 제1 폴리 실리콘층(305A)에 의해 도 16 및 도 17을 참조하여 설명한 공정에서 제1 및 제2 희생막(303A, 303B)이 제거된 영역이 채워질 수 있다. 이후 제1 폴리 실리콘층(305A)에 연마 공정(CMP)을 진행함으로써, 도 20 및 도 21에 도시한 바와 같이 복수의 지지 영역(305)을 형성할 수 있다. 복수의 지지 영역(305)은 도 20에 도시한 바와 같이 제1 영역(302)의 상면(X-Y 평면)에서 서로 분리될 수 있다. 도 16 내지 도 19를 참조하여 설명한 바와 같이, 복수의 지지 영역(305)들 각각의 위치는, 제1 마스크층(M1)이 갖는 복수의 제1 개구부(OP1) 각각의 위치에 대응할 수 있다. 한편, 복수의 지지 영역(305)의 상면은, 제2 희생막(303B)의 상면과 공면(co-planar)을 형성할 수 있다. Referring to FIGS. 18 and 19 , after the first mask layer M1 is removed, polysilicon may be deposited to form a first polysilicon layer 305A. Regions from which the first and second sacrificial layers 303A and 303B are removed in the process described with reference to FIGS. 16 and 17 may be filled with the first polysilicon layer 305A. Thereafter, by performing a polishing process (CMP) on the first polysilicon layer 305A, a plurality of support regions 305 may be formed as shown in FIGS. 20 and 21 . As shown in FIG. 20 , the plurality of support regions 305 may be separated from each other on the upper surface (X-Y plane) of the first region 302 . As described with reference to FIGS. 16 to 19 , a position of each of the plurality of support regions 305 may correspond to a position of each of the plurality of first openings OP1 of the first mask layer M1 . Meanwhile, upper surfaces of the plurality of support regions 305 and upper surfaces of the second sacrificial layer 303B may form a co-planar surface.

도 22 및 도 23을 참조하면, 복수의 지지 영역(305)과 제2 희생막(303B)의 상면 위에 제2 폴리 실리콘층(304A)이 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 폴리 실리콘층(304A)은 수백 Å의 두께를 가질 수 있다. Referring to FIGS. 22 and 23 , a second polysilicon layer 304A may be formed on upper surfaces of the plurality of support regions 305 and the second sacrificial layer 303B. In one embodiment, the second polysilicon layer 304A may have a thickness of several hundred angstroms.

다음으로, 도 24 내지 도 26을 참조하면, 복수의 제2 개구부(OP2)를 갖는 제2 마스크층(M2)을 제2 폴리 실리콘층(304A)의 상면 위에 형성할 수 있다. 이후, 복수의 제2 개구부(OP2)를 통해 탄소(Carbon)를 불순물로 주입함으로써, 제2 불순물 영역(C2)을 형성할 수 있다.Next, referring to FIGS. 24 to 26 , a second mask layer M2 having a plurality of second openings OP2 may be formed on the upper surface of the second polysilicon layer 304A. Then, the second impurity region C2 may be formed by implanting carbon as an impurity through the plurality of second openings OP2 .

도 25를 참조하면, 제2 불순물 영역(C2)은 복수의 지지 영역(305)의 상부에 위치할 수 있다. 또한, 도 26을 참조하면, 제2 불순물 영역(C2)은 제1 방향(X축 방향)을 따라 연장될 수 있다. 즉, 제1 방향을 따라 분리 배치되는 복수의 지지 영역(305)과 달리, 제2 불순물 영역(C2)은 제1 방향을 따라 연속적으로 연장되는 영역일 수 있다.
Referring to FIG. 25 , the second impurity region C2 may be positioned above the plurality of support regions 305 . Also, referring to FIG. 26 , the second impurity region C2 may extend along the first direction (X-axis direction). That is, unlike the plurality of support regions 305 that are separated and disposed along the first direction, the second impurity region C2 may be a region that continuously extends along the first direction.

도 27 내지 도 29를 참조하면, 제2 폴리 실리콘층(304A)의 상면 위에 복수의 희생층(321-328: 320)과 복수의 절연층(341-347: 340)이 교대로 적층될 수 있다. 일 실시예로, 복수의 희생층(320)과 복수의 절연층(340)을 형성하기 전에, 주변 회로 영역(P)에서 제1 및 제2 희생막(303A, 303B)과 제2 폴리 실리콘층(304A)이 제거될 수 있다. 복수의 희생층(120)과 절연층(140)의 개수 및 두께는 실시예에 따라 다양하게 변형될 수 있으며, 일 실시예로 희생층(320)의 개수는 메모리 장치에 포함되는 접지 선택 트랜지스터, 스트링 선택 트랜지스터, 메모리 셀, 및 더미 트랜지스터의 개수의 합과 동일할 수 있다. 27 to 29, a plurality of sacrificial layers (321-328: 320) and a plurality of insulating layers (341-347: 340) may be alternately stacked on the upper surface of the second polysilicon layer (304A). . In one embodiment, before forming the plurality of sacrificial layers 320 and the plurality of insulating layers 340, the first and second sacrificial films 303A and 303B and the second polysilicon layer are formed in the peripheral circuit region P. (304A) may be eliminated. The number and thickness of the plurality of sacrificial layers 120 and the insulating layer 140 may be variously modified according to embodiments, and in one embodiment, the number of sacrificial layers 320 may be a ground selection transistor included in a memory device, It may be equal to the sum of the numbers of string select transistors, memory cells, and dummy transistors.

복수의 희생층(320)과 절연층(340)은 제2 폴리 실리콘층(304A)의 상면에 평행한 방향(도 27 내지 도 29의 X축 및 Y축 방향)을 따라 서로 다른 길이로 연장되어 단차를 갖는 스텝 구조를 형성할 수 있다. 상기 스텝 구조는 주변 회로 영역(P)에 인접하도록 형성될 수 있다. 스텝 구조가 형성된 후, 복수의 희생층(320)과 절연층(340) 상에는 층간 절연층(370)이 형성될 수 있다. 주변 회로 영역(P)에서 층간 절연층(370)은 하부 층간 절연층(371) 상에 마련될 수 있다. 층간 절연층(370)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등의 절연 물질을 포함하며, HDP(High Density Plasma) 산화막 또는 TEOS(Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate) 산화막 등을 포함할 수 있다.The plurality of sacrificial layers 320 and the insulating layer 340 extend in different lengths along directions parallel to the upper surface of the second polysilicon layer 304A (X-axis and Y-axis directions in FIGS. 27 to 29), A step structure having a step difference may be formed. The step structure may be formed adjacent to the peripheral circuit area P. After the step structure is formed, an interlayer insulating layer 370 may be formed on the plurality of sacrificial layers 320 and the insulating layer 340 . In the peripheral circuit region P, the interlayer insulating layer 370 may be provided on the lower interlayer insulating layer 371 . The interlayer insulating layer 370 includes an insulating material such as silicon oxide or silicon nitride, and may include a high density plasma (HDP) oxide film or a tetra-ethyl-ortho-silicate (TEOS) oxide film.

한편, 셀 영역(C)에는 분리 절연층(355)이 마련될 수 있다. 분리 절연층(355)은 제1 방향(X축 방향)을 따라 연장될 수 있으며, 셀 영역(C)에서 층간 절연층(370)의 상면으로부터 연장되어 일부의 희생층(328)을 복수의 영역으로 분리할 수 있다. 분리 절연층(355)에 의해 복수의 영역으로 분리되는 희생층(328)은, 추후 스트링 선택 트랜지스터의 게이트 전극층으로 치환될 수 있다.
Meanwhile, an isolation insulating layer 355 may be provided in the cell region C. The isolation insulating layer 355 may extend along the first direction (X-axis direction), extend from the upper surface of the interlayer insulating layer 370 in the cell region C to form a portion of the sacrificial layer 328 in a plurality of regions. can be separated by The sacrificial layer 328 separated into a plurality of regions by the isolation insulating layer 355 may be replaced with a gate electrode layer of a string select transistor later.

다음으로 도 30 내지 도 32를 참조하면, 복수의 희생층(320)과 절연층(340), 및 층간 절연층(370)을 관통하는 복수의 채널 홀(CHH) 및 복수의 더미 채널 홀(DCHH)이 형성될 수 있다. 복수의 채널 홀(CHH) 및 복수의 더미 채널 홀(DCHH)은 채널 구조체와 더미 채널 구조체를 형성하기 위한 영역에 형성될 수 있으며, 도 31 및 도 32에 도시한 바와 같이 제2 폴리 실리콘층(304A)과 제1 및 제2 희생막(303A, 303B)을 관통하는 깊이만큼 연장될 수 있다. 따라서, 복수의 채널 홀(CHH) 및 복수의 더미 채널 홀(DCHH)을 통해, 제1 영역(302)이 노출될 수 있다. 복수의 채널 홀(CHH) 및 복수의 더미 채널 홀(DCHH) 각각은 복수의 희생층(320)과 절연층(340)의 개수가 증가함에 따라, 깊이 방향(Z축 방향)을 따라 제2 폴리 실리콘층(304A)에 가까워질수록 좁은 폭을 갖는 테이퍼(taper) 형상을 가질 수도 있다.Next, referring to FIGS. 30 to 32 , a plurality of channel holes (CHH) and a plurality of dummy channel holes (DCHH) penetrating the plurality of sacrificial layers 320, the insulating layer 340, and the interlayer insulating layer 370. ) can be formed. The plurality of channel holes CHH and the plurality of dummy channel holes DCHH may be formed in a channel structure and a region for forming the dummy channel structure, and as shown in FIGS. 31 and 32, the second polysilicon layer ( 304A) and the first and second sacrificial layers 303A and 303B. Accordingly, the first region 302 may be exposed through the plurality of channel holes CHH and the plurality of dummy channel holes DCHH. As the number of sacrificial layers 320 and insulating layers 340 increases, each of the plurality of channel holes CHH and the plurality of dummy channel holes DCHH is formed along the depth direction (Z-axis direction) of the second poly It may have a tapered shape having a narrower width as it approaches the silicon layer 304A.

도 30을 참조하면, 복수의 채널 홀(CHH)은 기판(101)에 포함되는 복수의 지지 영역(305)이 형성되지 않은 영역에서 서로 분리되도록 배치될 수 있다. 한편, 복수의 더미 채널 홀(DCHH)은 분리 절연층(355)을 관통하는 위치에 형성될 수 있다. 분리 절연층(355)을 관통하는 더미 채널 홀(DCHH)에는 이후 공정에서 더미 채널 구조체가 형성될 수 있다.Referring to FIG. 30 , the plurality of channel holes CHH may be arranged to be separated from each other in an area in which the plurality of support areas 305 included in the substrate 101 are not formed. Meanwhile, the plurality of dummy channel holes DCHH may be formed at positions penetrating the isolation insulating layer 355 . A dummy channel structure may be formed in the dummy channel hole DCHH passing through the isolation insulating layer 355 in a subsequent process.

다음으로 도 33 내지 도 35를 참조하면, 복수의 채널 홀(CHH) 및 복수의 더미 채널 홀(DCHH)을 통해 습식 식각 공정이 진행될 수 있다. 상기 습식 식각에 의해 복수의 채널 홀(CHH) 및 복수의 더미 채널 홀(DCHH)에 의해 노출되는 제2 폴리 실리콘층(304A)의 일부 영역이 제거될 수 있다. 도 34 및 도 35을 참조하면, 제2 폴리 실리콘층(304A) 중에서 상기 습식 식각에 의해 제거되지 않고 잔존하는 일부 영역은 제3 영역(304)으로 제공될 수 있다. 제3 영역(304)과 제1 영역(302) 사이에는 복수의 지지 영역(305) 또는 제1 및 제2 희생막(303A, 303B)이 배치될 수 있다.Next, referring to FIGS. 33 to 35 , a wet etching process may be performed through a plurality of channel holes CHH and a plurality of dummy channel holes DCHH. A partial region of the second polysilicon layer 304A exposed by the plurality of channel holes CHH and the plurality of dummy channel holes DCHH may be removed by the wet etching. Referring to FIGS. 34 and 35 , a portion remaining in the second polysilicon layer 304A that is not removed by the wet etching may serve as a third region 304 . A plurality of support regions 305 or first and second sacrificial layers 303A and 303B may be disposed between the third region 304 and the first region 302 .

상기 습식 식각에 의해 제거되지 않고 잔존하는 제3 영역(304)은, 앞서 탄소를 주입하여 형성된 제2 불순물 영역(C2)에 대응할 수 있다. 즉, 제3 영역(304)의 폭(Y축 방향의 길이)은, 제2 불순물 영역(C2)의 폭과 실질적으로 동일할 수 있다. 폴리 실리콘에 탄소가 주입되는 경우, 탄소를 주입하지 않은 폴리 실리콘에 비해 상대적으로 느린 식각률을 가질 수 있다. 따라서, 제3 영역(304)으로 잔존시키고자 하는 영역에 미리 탄소를 주입하여 제2 불순물 영역(C2)을 형성함으로써, 상기 습식 식각이 진행되는 동안 제2 폴리 실리콘층(304A)의 적어도 일부를 잔존시켜 제3 영역(304)을 형성할 수 있다.The remaining third region 304 that is not removed by the wet etching may correspond to the second impurity region C2 formed by implanting carbon. That is, the width (length in the Y-axis direction) of the third region 304 may be substantially equal to the width of the second impurity region C2. When carbon is implanted into polysilicon, it may have a relatively slow etch rate compared to polysilicon in which carbon is not implanted. Therefore, by implanting carbon into the region to be left as the third region 304 in advance to form the second impurity region C2, at least a portion of the second polysilicon layer 304A is removed during the wet etching process. The third region 304 may be formed by remaining.

한편, 제3 영역(304)을 제외한 나머지 영역에서 제2 폴리 실리콘층(304A)이 제거됨으로써 제3 개구부(OP3)가 형성될 수 있다. 복수의 희생층(320)과 제2 희생막(303B) 사이에 형성되는 제3 개구부(OP3)에 의해, 복수의 채널 홀(CHH)이 서로 연결될 수 있다. Meanwhile, the third opening OP3 may be formed by removing the second polysilicon layer 304A from the area other than the third area 304 . The plurality of channel holes CHH may be connected to each other by the third opening OP3 formed between the plurality of sacrificial layers 320 and the second sacrificial film 303B.

다음으로 도 36 내지 도 38을 참조하면, 복수의 채널 홀(CHH) 및 복수의 더미 채널 홀(DCHH) 내에 채널 구조체(CH) 및 더미 채널 구조체(DCH)가 각각 형성될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 더미 채널 구조체(DCH)는, 분리 절연층(355)을 관통하는 더미 채널 홀(DCHH) 내에 형성될 수 있다. 다만, 더미 채널 구조체(DCH)와 채널 구조체(CH)의 개수 및 위치는 도 36 내지 도 38에 도시한 것으로 한정되지 않으며, 다양하게 변형될 수 있다.Next, referring to FIGS. 36 to 38 , a channel structure CH and a dummy channel structure DCH may be formed in the plurality of channel holes CHH and the plurality of dummy channel holes DCHH, respectively. As described above, the dummy channel structure DCH may be formed in the dummy channel hole DCHH passing through the isolation insulating layer 355 . However, the number and location of the dummy channel structures DCH and channel structures CH are not limited to those shown in FIGS. 36 to 38 and may be variously modified.

도 37 및 도 38을 참조하면, 복수의 채널 홀(CHH) 내에 게이트 절연층(360), 채널층(310), 매립 절연층(315) 및 드레인 영역(313)을 채워 넣음으로써 채널 구조체(CH)를 형성할 수 있다. 더미 채널 구조체(DCH)도 채널 구조체(CH)와 유사한 구조를 가질 수 있다. 37 and 38, the gate insulating layer 360, the channel layer 310, the filling insulating layer 315, and the drain region 313 are filled in the plurality of channel holes CHH, thereby filling the channel structure CH. ) can be formed. The dummy channel structure (DCH) may also have a structure similar to that of the channel structure (CH).

채널 구조체(CH)와 더미 채널 구조체(DCH)를 형성하는 과정은, 복수의 채널 홀(CHH) 및 복수의 더미 채널 홀(DCHH) 내에 게이트 절연층(360)을 형성하는 것으로 시작될 수 있다. 게이트 절연층(360)은 순서대로 형성되는 블록킹층(362), 전하 저장층(364) 및 터널링층(366)을 포함할 수 있으며, ALD, 또는 CVD 공정 등에 의해 복수의 채널 홀(CHH) 및 복수의 더미 채널 홀(DCHH) 내부의 공간 일부를 채울 수 있다. 도 37 및 도 38을 참조하면, 게이트 절연층(360)은 복수의 채널 홀(CHH)을 서로 연결하는 제3 개구부(OP3) 내에도 형성될 수 있다. 따라서, 복수의 채널 홀(CHH)의 하부에서, 게이트 절연층(360)의 일부가 제1 영역(302)과 접촉할 수 있다.The process of forming the channel structure CH and the dummy channel structure DCH may begin with forming the plurality of channel holes CHH and the gate insulating layer 360 in the plurality of dummy channel holes DCHH. The gate insulating layer 360 may include a blocking layer 362, a charge storage layer 364, and a tunneling layer 366 that are sequentially formed, and may include a plurality of channel holes (CHH) and a plurality of channel holes (CHH) by an ALD or CVD process. Part of the space inside the plurality of dummy channel holes DCHH may be filled. Referring to FIGS. 37 and 38 , the gate insulating layer 360 may also be formed in the third opening OP3 connecting the plurality of channel holes CHH to each other. Accordingly, a portion of the gate insulating layer 360 may contact the first region 302 under the plurality of channel holes CHH.

일 실시예에서, 블록킹층(362)은 고유전율(high-k) 유전물을 포함할 수 있다. 여기서, 고유전율 유전물이란 실리콘 산화막보다 높은 유전 상수(dielectric constant)를 가지는 유전 물질을 의미하는 것일 수 있다. 터널링층(366)은 F-N 터널링 방식으로 전하를 전하 저장층(364)으로 이동시킬 수 있다. 터널링층(366)은 예를 들어, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. In one embodiment, the blocking layer 362 may include a high-k dielectric. Here, the high-k dielectric may mean a dielectric material having a higher dielectric constant than the silicon oxide layer. The tunneling layer 366 may transfer charges to the charge storage layer 364 by F-N tunneling. The tunneling layer 366 may include, for example, silicon oxide.

일 실시예에서, 블록킹층(362)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. 도 36 내지 도 38에서는 블록킹층(362)이 하나의 층을 포함하는 것으로 도시되었으나, 이와 달리 서로 다른 유전율을 갖는 고유전율층 및 저유전율층을 포함할 수도 있다. 이때, 저유전율층이 전하 저장층(364)에 가까이 배치될 수 있다. 고유전율층은 터널링층(366)보다 고유전율을 갖는 물질로 이루어질 수 있으며, 저유전율층은 고유전율층보다 상대적으로 작은 유전 상수를 가지는 저유전율을 가지는 물질로 이루어질 수 있다. 저유전율층을 고유전율층의 측면에 배치함으로써, 배리어(barrier) 높이와 같은 에너지 밴드를 조절하여 비휘발성 메모리 장치의 특성, 예컨대 소거(erase) 특성을 향상시킬 수 있다.In one embodiment, the blocking layer 362 may include silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon oxynitride (SiON), or a high-k dielectric material. The high-k dielectric material includes aluminum oxide (Al 2 O 3 ), tantalum oxide (Ta 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), zirconium silicon. Oxide (ZrSi x O y ), hafnium oxide (HfO 2 ), hafnium silicon oxide (HfSi x O y ), lanthanum oxide (La 2 O 3 ), lanthanum aluminum oxide (LaAl x O y ), lanthanum hafnium oxide (LaHf x O y ), hafnium aluminum oxide (HfAl x O y ), and praseodymium oxide (Pr 2 O 3 ). 36 to 38, the blocking layer 362 is illustrated as including one layer, but may include a high dielectric constant layer and a low dielectric constant layer having different dielectric constants. In this case, a low dielectric constant layer may be disposed close to the charge storage layer 364 . The high-permittivity layer may be made of a material having a higher permittivity than the tunneling layer 366, and the low-permittivity layer may be made of a material having a relatively smaller dielectric constant than the high-permittivity layer. By disposing the low-permittivity layer on the side of the high-permittivity layer, it is possible to improve characteristics of the nonvolatile memory device, such as erase characteristics, by controlling an energy band such as a barrier height.

전하 저장층(364)은 전하 트랩층 또는 플로팅 게이트 도전막일 수 있다. 전하 저장층(364)이 플로팅 게이트 도전막일 경우에는, 예를 들어 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)에 의하여 폴리실리콘을 증착하여 형성할 수 있다. 전하 저장층(164)이 전하 트랩층인 경우에는 유전 물질, 예를 들어, 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. 일부 실시예에서, 전하 저장층(364)은 양자 도트(quantum dots) 또는 나노 크리스탈(nanocrystals)을 포함할 수 있다. 여기서, 양자 도트 또는 나노 크리스탈은 도전체, 예를 들면 금속 또는 반도체의 미세 입자들로 구성될 수 있다.The charge storage layer 364 may be a charge trap layer or a floating gate conductive layer. When the charge storage layer 364 is a floating gate conductive film, it may be formed by depositing polysilicon by, for example, LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition). When the charge storage layer 164 is a charge trap layer, a dielectric material such as silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon oxynitride (SiON), hafnium oxide (HfO 2 ), Zirconium oxide (ZrO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), hafnium aluminum oxide (HfAl x O y ), hafnium tantalum oxide (HfTa x O y ), hafnium silicon oxide (HfSi x O y ), aluminum nitride (Al x N y ), and aluminum gallium nitride (AlGa x N y ). In some embodiments, the charge storage layer 364 may include quantum dots or nanocrystals. Here, quantum dots or nanocrystals may be composed of fine particles of a conductor, for example, a metal or semiconductor.

터널링층(366)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.The tunneling layer 366 includes silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon oxynitride (SiON), hafnium oxide (HfO 2 ), hafnium silicon oxide (HfSi x O y ), aluminum oxide (Al). 2 O 3 ), and zirconium oxide (ZrO 2 ).

채널층(310)은 게이트 절연층(360)의 내측에 형성될 수 있으며 폴리 실리콘을 포함할 수 있다. 일 실시예로, 채널층(310)은 게이트 절연층(360)에 포함되는 복수의 층 가운데 가장 나중에 형성되는 터널링층(366)의 내측에 형성될 수 있다. 채널층(310)은 채널 홀(CHH) 직경의 약 1/50 내지 1/5의 두께를 가질 수 있으며, 게이트 절연층(360)과 유사하게 ALD, CVD 공정 등으로 형성될 수 있다.The channel layer 310 may be formed inside the gate insulating layer 360 and may include polysilicon. In one embodiment, the channel layer 310 may be formed inside the tunneling layer 366 formed last among the plurality of layers included in the gate insulating layer 360 . The channel layer 310 may have a thickness of about 1/50 to 1/5 the diameter of the channel hole (CHH), and may be formed by an ALD or CVD process similar to the gate insulating layer 360 .

채널층(310)은 내부가 비어 있는 원통(cylinder) 형상을 가질 수 있으며, 채널층(310) 내부에는 매립 절연층(315)이 형성될 수 있다. 선택적으로, 매립 절연층(315)을 형성하기 전에, 채널층(310)이 형성된 구조를 수소 또는 중수소를 포함하는 가스 분위기에서 열처리하는 수소 어닐링(annealing) 단계가 더 실시될 수 있다. 상기 수소 어닐링 단계에 의하여 채널층(310) 내에 존재하는 결정 결함들 중의 많은 부분들이 치유될 수 있다. 다음으로 채널층(310) 상부에 폴리 실리콘 등의 도전성 물질로 드레인 영역(313)을 형성할 수 있다.The channel layer 310 may have a cylindrical shape with an empty inside, and a filling insulating layer 315 may be formed inside the channel layer 310 . Optionally, before forming the filling insulating layer 315, a hydrogen annealing step of heat-treating the structure on which the channel layer 310 is formed in a gas atmosphere containing hydrogen or deuterium may be further performed. Many of the crystal defects existing in the channel layer 310 may be healed by the hydrogen annealing step. Next, a drain region 313 may be formed on the channel layer 310 with a conductive material such as polysilicon.

도 37 및 도 38에 도시한 바와 같이, 게이트 절연층(360)에 의해 미처 채워지지 못한 제3 개구부(OP3)의 공간 일부가 채워지면서 수평 채널층(310h)이 마련될 수 있다. 수평 채널층(310h)은 채널층(310)으로부터 연장되는 영역으로, 채널층(310)과 같이 폴리 실리콘을 포함할 수 있다. 따라서, X-Y 평면 상에서 서로 분리된 것처럼 보이는 복수의 채널층(310)이, 실제로는 수평 채널층(310h)에 의해 서로 연결되는 하나의 영역으로 제공될 수 있다.As shown in FIGS. 37 and 38 , a horizontal channel layer 310h may be formed while partially filling the space of the third opening OP3 that is not yet filled by the gate insulating layer 360 . The horizontal channel layer 310h is a region extending from the channel layer 310 and may include polysilicon like the channel layer 310 . Accordingly, the plurality of channel layers 310, which appear to be separated from each other on the X-Y plane, may actually be provided as one area connected to each other by the horizontal channel layer 310h.

도 39 내지 도 41을 참조하면, 워드라인 컷(WC)이 형성될 수 있다. 워드라인 컷(WC)은 이후 공정에서 공통 소스 라인이 형성되는 영역에 형성될 수 있다. 특히, 도 39 내지 도 41에 도시한 바와 같이, 워드라인 컷(WC)의 저면에서 제3 영역(304)이 노출될 수 있으며, 워드라인 컷(WC)의 내부 측면에서 복수의 희생층(320)과 복수의 절연층(340)이 노출될 수 있다.Referring to FIGS. 39 to 41 , word line cuts WC may be formed. The word line cut WC may be formed in a region where a common source line is formed in a subsequent process. In particular, as shown in FIGS. 39 to 41 , the third region 304 may be exposed on the lower surface of the word line cut WC, and the plurality of sacrificial layers 320 on the inner side of the word line cut WC. ) and the plurality of insulating layers 340 may be exposed.

다음으로 도 42 내지 도 44를 참조하면, 워드라인 컷(WC)의 내부 측면에 폴리 실리콘으로 폴리 스페이서(306)를 형성한 후, 워드라인 컷(WC)의 내부 공간에서 추가 식각 공정을 진행할 수 있다. 상기 추가 식각 공정은 건식 식각으로 진행될 수 있으며, 워드라인 컷(WC)의 하부에 트렌치(RCS)를 추가로 형성할 수 있다. 트렌치(RCS)는 워드라인 컷(WC)으로부터 연장되어 복수의 지지 영역(305) 및 제2 희생막(303B)을 노출시킬 수 있는 깊이만큼 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 폴리 스페이서(306)를 형성하지 않고 트렌치(RCS)를 형성할 수도 있다.Next, referring to FIGS. 42 to 44 , after forming the poly spacer 306 with polysilicon on the inner side of the word line cut WC, an additional etching process may be performed in the inner space of the word line cut WC. there is. The additional etching process may be performed by dry etching, and a trench RCS may be additionally formed under the word line cut WC. The trench RCS may extend from the word line cut WC and be formed to a depth capable of exposing the plurality of support regions 305 and the second sacrificial layer 303B. In some embodiments, the trench RCS may be formed without forming the poly spacer 306 .

도 45 내지 도 47을 참조하면, 워드라인 컷(WC) 및 트렌치(RCS)를 통해 제1 및 제2 희생막(303A, 303B)을 제거하여 기판 개구부(OPS)를 형성할 수 있다. 워드라인 컷(WC)과 트렌치(RCS)를 통해 노출된 제2 희생막(303B)을 먼저 제거하고, 이후 제1 희생막(303A)을 제거할 수 있다. 제1 및 제2 희생막(303A, 303B)을 제거함으로써, 제1 영역(302), 제3 영역(304) 및 복수의 지지 영역(305)의 일부 표면이 기판 개구부(OPS) 내에서 노출될 수 있다. 기판 개구부(OPS)가 형성되면, 복수의 희생층(320)과 절연층(340)은 복수의 지지 영역(305)에 의해 무너지지 않고 지지될 수 있다.Referring to FIGS. 45 to 47 , the substrate opening OPS may be formed by removing the first and second sacrificial layers 303A and 303B through the word line cut WC and the trench RCS. The second sacrificial layer 303B exposed through the word line cut WC and the trench RCS may be first removed, and then the first sacrificial layer 303A may be removed. By removing the first and second sacrificial layers 303A and 303B, some surfaces of the first region 302, the third region 304, and the plurality of support regions 305 are exposed within the substrate opening OPS. can When the substrate opening OPS is formed, the plurality of sacrificial layers 320 and the insulating layer 340 may be supported without collapsing by the plurality of support regions 305 .

한편, 제1 및 제2 희생막(303A, 303B)을 제거하는 공정에서, 또는 제2 희생막(303B)을 제거한 후 추가로 진행되는 식각 공정 등에서 수평 채널층(310h)의 하부에 배치되는 게이트 절연층(360)이 제거될 수 있다. 이때, 수평 채널층(310h)의 측벽에서도 게이트 절연층(360)이 제거될 수 있다. 일 실시예로, 워드라인 컷(WC) 및 트렌치(RCS)를 통해 진행되는 1차 식각 공정에 의해 제2 희생막(303B)이 먼저 제거되면, 제2 희생막(303B)이 제거된 영역을 통해 게이트 절연층(360)이 외부로 노출될 수 있다. 상기 1차 식각 공정이 완료된 후 진행되는 2차 식각 공정에 의해, 제1 희생막(303A)과 게이트 절연층(360)의 일부 층, 예를 들어 블록킹층(362)이 함께 제거될 수 있다. 상기 2차 식각 공정에 의해, 수평 채널층(310h)의 하부에서 블록킹층(362)이 제거될 수 있다. 이때, 수평 채널층(310h)의 측벽에서도 블록킹층(362)이 제거될 수 있다.Meanwhile, a gate disposed below the horizontal channel layer 310h in a process of removing the first and second sacrificial films 303A and 303B or in an etching process additionally performed after removing the second sacrificial film 303B. The insulating layer 360 may be removed. At this time, the gate insulating layer 360 may also be removed from the sidewall of the horizontal channel layer 310h. In an embodiment, when the second sacrificial layer 303B is first removed by the first etching process performed through the word line cut WC and the trench RCS, the region from which the second sacrificial layer 303B is removed Through this, the gate insulating layer 360 may be exposed to the outside. The first sacrificial layer 303A and some layers of the gate insulating layer 360, for example, the blocking layer 362, may be removed together by a second etching process performed after the first etching process is completed. The blocking layer 362 may be removed from the lower portion of the horizontal channel layer 310h by the secondary etching process. At this time, the blocking layer 362 may also be removed from the sidewall of the horizontal channel layer 310h.

상기 2차 식각 공정이 완료된 후, 3차 식각 공정을 진행함으로써 수평 채널층(310h)의 하부에 배치된 전하 저장층(364) 및 터널링층(366)을 제거할 수 있다. 이때, 수평 채널층(310h)의 측벽에서도 전하 저장층(364) 및 터널링층(366)이 제거될 수 있다. 블록킹층(362)과 전하 저장층(364) 및 터널링층(366) 중에서 적어도 일부는 서로 다른 물질을 포함할 수 있으므로, 상기 예시한 바와 같이 복수 회에 걸친 식각 공정을 진행하여 수평 채널층(310h)의 하부에서 게이트 절연층(360)을 제거할 수 있다. 수평 채널층(310h)의 하부에서 게이트 절연층(360)을 제거할 때, 제1 영역(302)과 수평 채널층(310h) 사이에 일부의 게이트 절연층(360)이 잔존할 수 있다. 즉, 제1 영역(302)과 매립 절연층(315)의 저면 아래의 수평 채널층(310h)과의 사이에 게이트 절연층(360)의 일부(즉, 블록킹층(362), 전하 저장층(364) 및 터널링층(366)의 각각의 일부)가 남을 수 있다. 한편, 수평 채널층(310h)의 상면에는 게이트 절연층(360)이 잔존하여 수평 영역으로 제공될 수 있다. 상기 수평 영역에 의해, 채널층(310)의 외측을 둘러싸도록 배치되는 게이트 절연층(360)의 수직 영역이 서로 연결될 수 있다.After the secondary etching process is completed, the charge storage layer 364 and the tunneling layer 366 disposed under the horizontal channel layer 310h may be removed by performing a third etching process. At this time, the charge storage layer 364 and the tunneling layer 366 may also be removed from the sidewall of the horizontal channel layer 310h. Since at least some of the blocking layer 362, the charge storage layer 364, and the tunneling layer 366 may include different materials, the horizontal channel layer 310h is formed by performing a plurality of etching processes as illustrated above. ), the gate insulating layer 360 may be removed. When the gate insulating layer 360 is removed from the lower portion of the horizontal channel layer 310h, a portion of the gate insulating layer 360 may remain between the first region 302 and the horizontal channel layer 310h. That is, a portion of the gate insulating layer 360 (ie, the blocking layer 362, the charge storage layer ( 364) and each part of the tunneling layer 366) may remain. Meanwhile, the gate insulating layer 360 may remain on the upper surface of the horizontal channel layer 310h to serve as a horizontal region. Vertical regions of the gate insulating layer 360 disposed to surround the outside of the channel layer 310 may be connected to each other by the horizontal region.

다음으로 도 48 내지 도 50을 참조하면, 워드라인 컷(WC)을 통해 기판 개구부(OPS)를 폴리 실리콘으로 채울 수 있다. 기판 개구부(OPS)를 채우기 위해 형성되는 폴리 실리콘층(303C)은, 기판 개구부(OPS) 뿐만 아니라 트렌치(RCS)를 채우며 워드라인 컷(WC)의 내부에도 일부 형성될 수 있다. 한편, 앞서 도 9 및 도 10을 참조하여 설명한 바와 같이, 기판 개구부(OPS)를 폴리 실리콘으로 채우는 과정에서, 폴리 실리콘층(303C)의 내부에 보이드(Vo)가 형성될 수도 있다. 기판 개구부(OPS)를 폴리 실리콘으로 채움으로써, 제1 영역(302)과 제3 영역(304), 채널층(310) 및 수평 채널층(310h)이 서로 연결될 수 있다. 기판 개구부(OPS)를 채우는 폴리 실리콘은, 불순물로 도핑되지 않은 폴리 실리콘일 수 있다.Next, referring to FIGS. 48 to 50 , the substrate opening OPS may be filled with polysilicon through the word line cut WC. The polysilicon layer 303C formed to fill the substrate opening OPS fills not only the substrate opening OPS but also the trench RCS and may be partially formed inside the word line cut WC. Meanwhile, as described above with reference to FIGS. 9 and 10 , in the process of filling the substrate opening OPS with polysilicon, a void Vo may be formed inside the polysilicon layer 303C. By filling the substrate opening OPS with polysilicon, the first region 302 and the third region 304, the channel layer 310, and the horizontal channel layer 310h may be connected to each other. The polysilicon filling the substrate opening OPS may be polysilicon that is not doped with impurities.

도 51 내지 도 53을 참조하면, 워드라인 컷(WC)을 통해 식각 공정을 진행할 수 있다. 상기 식각 공정은 폴리 실리콘을 선택적으로 제거하기 위한 공정일 수 있다. 상기 식각 공정에 의해, 워드라인 컷(WC)의 내부에 형성된 폴리 실리콘층(303C)과, 폴리 스페이서(306) 등이 제거될 수 있다. 이때, 워드라인 컷(WC) 아래의 폴리 실리콘층(303C)도 제거될 수 있다. 한편, 제1 영역(302)과 제3 영역(304)은 탄소를 불순물로 포함하기 때문에, 상기 식각 공정이 진행되는 동안 제거되지 않을 수 있다. 상기 식각 공정에 의해 워드라인 컷(WC) 내부 및 아래에 형성된 폴리 실리콘층(303C) 및 워드라인 컷 (WC) 내에 형성된 폴리 스페이서(306)를 제거함으로써, 워드라인 컷(WC) 내부 측면에서 복수의 희생층(320) 및 절연층(340)이 노출되며, 트렌치(RCS)의 저면에서 복수의 지지 영역(305) 및/또는 제1 영역(302)이 노출될 수 있다. 또한, 기판 개구부(OPS) 내에 폴리실리콘 층(303C)이 남아 제2 영역(303)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 제2 영역(303)은 제1 및 제2 희생막(303A, 303B)을 제거하여 형성된 기판 개구부(OPS)를 폴리 실리콘으로 채움으로써 형성된 영역일 수 있다.Referring to FIGS. 51 to 53 , an etching process may be performed through the word line cut WC. The etching process may be a process for selectively removing polysilicon. Through the etching process, the polysilicon layer 303C and the poly spacer 306 formed inside the word line cut WC may be removed. At this time, the polysilicon layer 303C under the word line cut WC may also be removed. Meanwhile, since the first region 302 and the third region 304 contain carbon as an impurity, they may not be removed during the etching process. By removing the polysilicon layer 303C formed inside and below the word line cut WC and the poly spacer 306 formed inside the word line cut WC by the etching process, a plurality of pluralities are formed on the inner side of the word line cut WC. The sacrificial layer 320 and the insulating layer 340 may be exposed, and the plurality of support regions 305 and/or the first region 302 may be exposed on the bottom surface of the trench RCS. In addition, the polysilicon layer 303C may remain in the substrate opening OPS to form the second region 303 . For example, the second region 303 may be a region formed by filling the substrate opening OPS formed by removing the first and second sacrificial layers 303A and 303B with polysilicon.

결과적으로, 제1 내지 제3 영역(302, 303, 304) 및 복수의 지지 영역(305)을 포함하는 기판(301)을 형성할 수 있다. 제2 영역(303)에 의해 제1 영역(302)과 제3 영역(304)이 채널층(310) 및 수평 채널층(310h)과 연결될 수 있다. As a result, the substrate 301 including the first to third regions 302 , 303 , and 304 and a plurality of support regions 305 may be formed. The first region 302 and the third region 304 may be connected to the channel layer 310 and the horizontal channel layer 310h by the second region 303 .

일반적인 공정으로 채널층을 형성할 때는, 채널 홀을 형성하고, 그 내부에서 에피택시층을 성장시킨 후, 게이트 절연층을 형성한다. 이때, 게이트 절연층에 의해 에피택시층의 상면이 커버되므로, 식각 공정을 진행하여 에피택시층의 상면을 노출시킨 후 다시 채널층을 형성할 수 있다. 그러나, 에피택시층의 상면이 충분히 노출되지 않는 경우, 에피택시층과 채널층이 연결되지 않는 불량이 발생할 수 있으며, 따라서 채널 홀의 직경을 충분히 확보해야 한다. 이는, 메모리 장치의 전반적인 집적도를 저하시킬 수 있다.When forming a channel layer by a general process, a channel hole is formed, an epitaxial layer is grown therein, and then a gate insulating layer is formed. At this time, since the upper surface of the epitaxial layer is covered by the gate insulating layer, an etching process may be performed to expose the upper surface of the epitaxial layer, and then a channel layer may be formed again. However, if the top surface of the epitaxial layer is not sufficiently exposed, a defect in which the epitaxial layer and the channel layer are not connected may occur. Therefore, a sufficient diameter of the channel hole must be secured. This may degrade the overall degree of integration of the memory device.

본 발명에서는, 에피택시층을 성장시키는 공정 없이, 채널층(310)을 기판(301)과 직접 연결할 수 있다. 특히, 채널층(310)을 형성함에 있어서, 채널 홀(CHH) 내에 형성된 게이트 절연층(360)의 일부를 제거한 후 채널층(310)을 형성하는 공정을 생략할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 도 36 내지 도 38을 참조하여 설명한 바와 같이, 채널 홀(CHH) 내에 게이트 절연층(360)을 형성하고, 바로 채널층(310)을 형성할 수 있다. 이후 공정에서 채널층(310)을 둘러싸는 게이트 절연층(360)의 일부가 제거되고, 게이트 절연층(360)이 제거된 영역에 폴리 실리콘을 채움으로써, 게이트 절연층(360)의 수평 영역의 하부에서 수평 채널층(310h)이 기판(301)과 직접 접촉할 수 있다. 따라서, 채널 홀(CHH)의 직경을 줄여 메모리 장치의 집적도를 높임과 동시에, 신뢰성을 확보할 수 있다.In the present invention, the channel layer 310 may be directly connected to the substrate 301 without a process of growing an epitaxial layer. In particular, in forming the channel layer 310 , a process of forming the channel layer 310 after removing a portion of the gate insulating layer 360 formed in the channel hole CHH may be omitted. In an embodiment of the present invention, as described with reference to FIGS. 36 to 38 , the gate insulating layer 360 may be formed in the channel hole CHH, and then the channel layer 310 may be directly formed. In a subsequent process, a portion of the gate insulating layer 360 surrounding the channel layer 310 is removed, and the region from which the gate insulating layer 360 is removed is filled with polysilicon, thereby forming a horizontal area of the gate insulating layer 360. At the bottom, the horizontal channel layer 310h may directly contact the substrate 301 . Accordingly, by reducing the diameter of the channel hole CHH, the degree of integration of the memory device may be increased and reliability may be secured.

다음으로 도 54 내지 도 56을 참조하면, 워드라인 컷(WC)을 통해 노출된 복수의 희생층(320)을 선택적으로 제거하고, 도전성 물질을 채워넣음으로써 복수의 게이트 전극층(331-338: 330)을 형성할 수 있다. 게이트 전극층(330)은 금속, 다결정 실리콘 또는 금속 실리사이드 물질을 포함할 수 있다. 금속 실리사이드 물질은, 예컨대, CoSi, NiSi, HfSi, PtSi, WSi 및 TiSi 중에서 선택되는 금속의 실리사이드 물질 또는 이들의 조합일 수 있다. 게이트 전극층(330)이 금속 실리사이드 물질로 이루어지는 경우, 실리콘(Si)을 상기 복수의 희생층(320)이 제거된 영역 내에 매립한 후, 별도의 금속층을 형성하여 실리사이드화 공정을 수행함으로써 게이트 전극층(330)을 형성할 수 있다. 한편, 일 실시예에서, 게이트 전극층(330)은 복수의 금속층, 예를 들어 TiN 층과 W 층 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 게이트 전극층(330)이 형성되기 전, 희생층(320)이 제거된 영역에 도 6에 도시된 추가 블록킹층(168)과 유사한 추가 블록킹층이 형성될 수 있다. 이에 따라 추가 블록킹층은 게이트 전극층(330)을 감쌀 수 있다.Next, referring to FIGS. 54 to 56, the plurality of gate electrode layers 331-338: 330 are formed by selectively removing the plurality of sacrificial layers 320 exposed through the word line cut WC and filling them with a conductive material. ) can be formed. The gate electrode layer 330 may include a metal, polycrystalline silicon, or metal silicide material. The metal silicide material may be, for example, a silicide material of a metal selected from CoSi, NiSi, HfSi, PtSi, WSi, and TiSi, or a combination thereof. When the gate electrode layer 330 is made of a metal silicide material, silicon (Si) is buried in the region from which the plurality of sacrificial layers 320 are removed, and then a separate metal layer is formed to perform a silicidation process, thereby forming the gate electrode layer ( 330) can be formed. Meanwhile, in one embodiment, the gate electrode layer 330 may include a plurality of metal layers, such as a TiN layer and a W layer. According to some embodiments, before the gate electrode layer 330 is formed, an additional blocking layer similar to the additional blocking layer 168 shown in FIG. 6 may be formed in a region from which the sacrificial layer 320 is removed. Accordingly, the additional blocking layer may cover the gate electrode layer 330 .

복수의 게이트 전극층(330)이 형성되면, 도 57 내지 도 59에 도시한 바와 같이 워드라인 컷(WC)의 내부 측면에 스페이서(309)를 형성하고, 기판(301), 예로, 제1 영역(302) 및 복수의 지지 영역(305)에 불순물을 주입하여 소스 영역(308)을 형성할 수 있다. 소스 영역(308)은 일 실시예에서 N형 불순물을 포함할 수 있다. 소스 영역(308)을 형성한 후 스페이서(309) 사이의 공간에 도전성 물질을 채워넣음으로써 공통 소스 라인(350)이 형성될 수 있다.
When the plurality of gate electrode layers 330 are formed, spacers 309 are formed on the inner side surfaces of the word line cut WC as shown in FIGS. 57 to 59, and the substrate 301, for example, the first region ( 302 ) and the plurality of support regions 305 may be implanted with impurities to form the source region 308 . Source region 308 may include N-type impurities in one embodiment. After forming the source region 308 , the common source line 350 may be formed by filling the space between the spacers 309 with a conductive material.

도 60은 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치를 포함하는 전자 기기를 나타낸 블록도이다.60 is a block diagram illustrating an electronic device including a memory device according to an embodiment of the present invention.

도 60을 참조하면, 일 실시 형태에 따른 전자 기기(1000)는 통신부(1010), 입력부(1020), 출력부(1030), 메모리(1040) 및 프로세서(1050)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 60 , an electronic device 1000 according to an embodiment may include a communication unit 1010, an input unit 1020, an output unit 1030, a memory 1040, and a processor 1050.

통신부(1010)는 유/무선 통신 모듈을 포함할 수 있으며, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신 모듈, GPS 모듈, 이동통신 모듈 등을 포함할 수 있다. 통신부(1010)에 포함되는 유/무선 통신 모듈은 다양한 통신 표준 규격에 의해 외부 통신망과 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다. The communication unit 1010 may include a wired/wireless communication module, and may include a wireless Internet module, a short-distance communication module, a GPS module, a mobile communication module, and the like. The wired/wireless communication module included in the communication unit 1010 may transmit/receive data by being connected to an external communication network according to various communication standards.

입력부(1020)는 사용자가 전자 기기(1000)의 동작을 제어하기 위해 제공되는 모듈로서, 기계식 스위치, 터치스크린, 음성 인식 모듈 등을 포함할 수 있다. 또한, 입력부(1020)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 input unit 1020 is a module provided for the user to control the operation of the electronic device 1000, and may include a mechanical switch, a touch screen, a voice recognition module, and the like. In addition, the input unit 1020 may include a mouse or finger mouse device operating in a track ball or laser pointer method, and may further include various sensor modules through which a user may input data.

출력부(1030)는 전자 기기(1000)에서 처리되는 정보를 음성 또는 영상의 형태로 출력하며, 메모리(1040)는 프로세서(1050)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이나, 또는 데이터 등을 저장할 수 있다. 메모리(1040)는 앞서 설명한 다양한 실시예에 따른 메모리 장치(100, 200, 300)를 하나 이상 포함할 수 있으며, 프로세서(1050)는 필요한 동작에 따라 메모리(1040)에 명령어를 전달하여 데이터를 저장 또는 인출할 수 있다.The output unit 1030 outputs information processed by the electronic device 1000 in the form of audio or video, and the memory 1040 may store a program or data for processing and control of the processor 1050. . The memory 1040 may include one or more of the memory devices 100, 200, and 300 according to various embodiments described above, and the processor 1050 transmits a command to the memory 1040 according to a necessary operation to store data. Or you can withdraw.

메모리(1040)는 전자 기기(1000)에 내장되거나 또는 별도의 인터페이스를 통해 프로세서(1050)와 통신할 수 있다. 별도의 인터페이스를 통해 프로세서(1050)와 통신하는 경우, 프로세서(1050)는 SD, SDHC, SDXC, MICRO SD, USB 등과 같은 다양한 인터페이스 규격을 통해 메모리(1040)에 데이터를 저장하거나 또는 인출할 수 있다.The memory 1040 may be embedded in the electronic device 1000 or may communicate with the processor 1050 through a separate interface. When communicating with the processor 1050 through a separate interface, the processor 1050 may store or retrieve data from the memory 1040 through various interface standards such as SD, SDHC, SDXC, MICRO SD, and USB. .

프로세서(1050)는 전자 기기(1000)에 포함되는 각부의 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(1050)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(1050)는 입력부(1020)를 통해 사용자로부터 전달되는 입력을 처리하고 그 결과를 출력부(1030)를 통해 출력할 수 있다. 또한, 프로세서(1050)는 앞서 설명한 바와 같이 전자 기기(1000)의 동작을 제어하는데 있어서 필요한 데이터를 메모리(1040)에 저장하거나 메모리(1040)로부터 인출할 수 있다.
The processor 1050 may control the operation of each part included in the electronic device 1000 . The processor 1050 may perform control and processing related to voice calls, video calls, and data communications, or control and processing for multimedia reproduction and management. Also, the processor 1050 may process input transmitted from the user through the input unit 1020 and output the result through the output unit 1030 . Also, as described above, the processor 1050 may store data necessary for controlling the operation of the electronic device 1000 in the memory 1040 or retrieve it from the memory 1040 .

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 accompanying drawings, but is intended to be limited by the appended claims. Therefore, various forms of substitution, modification, and change will be possible by those skilled in the art within the scope of the technical spirit of the present invention described in the claims, which also falls within the scope of the present invention. something to do.

100, 200, 300: 메모리 장치
102, 202, 302: 제1 영역
103, 203, 303: 제2 영역
104, 204, 304: 제3 영역
105, 205, 305: 지지 영역
110, 210, 310: 채널층
130, 230, 330: 게이트 전극층
140, 240, 340: 절연층
160, 260, 360: 게이트 절연층
100, 200, 300: memory device
102, 202, 302: first area
103, 203, 303: second region
104, 204, 304: third region
105, 205, 305: support area
110, 210, 310: channel layer
130, 230, 330: gate electrode layer
140, 240, 340: insulating layer
160, 260, 360: gate insulating layer

Claims (20)

기판의 상면에 적층되는 복수의 게이트 전극층;
상기 복수의 게이트 전극층을 관통하는 복수의 채널층;
상기 복수의 채널층과 상기 복수의 게이트 전극층 사이에 마련되는 게이트 절연층;
상기 복수의 채널층으로부터 연장되어 상기 복수의 게이트 전극층의 아래에 배치되고 상기 기판의 상면에 평행하게 연장되며, 상기 복수의 채널층 중 적어도 일부를 서로 연결하는 수평 채널층; 및
상기 기판의 상면에 평행한 제1 방향을 따라 교대로 배치되며, 상기 기판의 상면에 수직한 방향에서 서로 다른 높이를 갖는 제1 및 제2 영역을 포함하고, 상기 복수의 게이트 전극층에 인접한 공통 소스 라인; 을 포함하고,
상기 게이트 절연층은, 상기 복수의 채널층 각각을 둘러싸는 복수의 수직 영역, 및 상기 기판의 상면에 평행하게 연장되고, 상기 복수의 게이트 전극층 아래에 배치되는 수평 영역을 포함하며,
상기 수평 채널층 중 적어도 일부 영역의 상면은 상기 수평 영역과 접촉하고 상기 적어도 일부 영역의 하면은 상기 기판과 접촉하는 메모리 장치.
a plurality of gate electrode layers stacked on an upper surface of the substrate;
a plurality of channel layers passing through the plurality of gate electrode layers;
a gate insulating layer provided between the plurality of channel layers and the plurality of gate electrode layers;
a horizontal channel layer extending from the plurality of channel layers, disposed below the plurality of gate electrode layers, and extending parallel to the upper surface of the substrate, and connecting at least a portion of the plurality of channel layers to each other; and
A common source including first and second regions alternately disposed along a first direction parallel to the upper surface of the substrate, having different heights in a direction perpendicular to the upper surface of the substrate, and adjacent to the plurality of gate electrode layers. line; including,
The gate insulating layer includes a plurality of vertical regions surrounding each of the plurality of channel layers, and a horizontal region extending parallel to the upper surface of the substrate and disposed below the plurality of gate electrode layers,
The memory device of claim 1 , wherein an upper surface of at least a partial region of the horizontal channel layer contacts the horizontal region and a lower surface of the at least partial region contacts the substrate.
제1항에 있어서,
상기 공통 소스 라인의 하부에 배치되며, 상기 제1 방향을 따라 굴곡진 표면을 갖는 소스 영역을 더 포함하는 메모리 장치.
According to claim 1,
The memory device of claim 1 , further comprising a source region disposed under the common source line and having a curved surface along the first direction.
제1항에 있어서,
상기 기판은 상기 제1 영역 하부에서 상기 공통 소스 라인을 향해 돌출되는 복수의 지지 영역을 포함하고, 상기 복수의 지지 영역은 상기 제1 방향에서 서로 분리되어 배치되는 메모리 장치.
According to claim 1,
The substrate includes a plurality of support regions protruding toward the common source line under the first region, the plurality of support regions being separated from each other in the first direction.
제3항에 있어서,
상기 공통 소스 라인의 제1 영역은 상기 복수의 지지 영역 상에 배치되고, 상기 복수의 지지 영역은 상기 제1 방향과 수직하는 제2 방향에서 상기 공통 소스 라인보다 큰 폭을 갖는 메모리 장치.
According to claim 3,
The first region of the common source line is disposed on the plurality of support regions, and the plurality of support regions have a width greater than that of the common source line in a second direction perpendicular to the first direction.
제4항에 있어서,
상기 제1 영역은 상기 제2 영역보다 작은 높이를 갖는 메모리 장치.
According to claim 4,
The first area has a height smaller than that of the second area.
제3항에 있어서,
상기 복수의 지지 영역의 상면은 상기 제1 영역의 하면과 접촉하는 메모리 장치.
According to claim 3,
Upper surfaces of the plurality of support regions contact lower surfaces of the first region.
제1항에 있어서,
상기 게이트 절연층의 수평 영역은 상기 게이트 절연층의 상기 복수의 수직 영역으로부터 연장되어 상기 복수의 수직 영역 중 적어도 일부를 서로 연결하는 메모리 장치.
According to claim 1,
A horizontal region of the gate insulating layer extends from the plurality of vertical regions of the gate insulating layer to connect at least a portion of the plurality of vertical regions to each other.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 복수의 채널층은 상기 수평 채널층에 의해 상기 기판과 연결되는 메모리 장치.
According to claim 1,
The plurality of channel layers are connected to the substrate by the horizontal channel layer.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 기판은, 상기 수평 채널층의 아래에 형성되는 적어도 하나의 보이드(void)를 포함하는 메모리 장치.
According to claim 1,
The substrate includes at least one void formed under the horizontal channel layer.
제1항에 있어서,
상기 기판은, 상기 수평 채널층에 인접하여 배치되며, 탄소를 포함하는 불순물 영역을 갖는 메모리 장치.
According to claim 1,
The substrate is disposed adjacent to the horizontal channel layer and has an impurity region containing carbon.
제1항에 있어서,
상기 복수의 채널층의 각각에 의해 둘러싸이며 상기 기판의 상면에 대해 수직한 방향으로 연장되는 매립 절연층을 더 포함하되,
상기 매립 절연층은 상기 복수의 채널층에 비해 상기 기판 내로 더 깊이 연장되는 메모리 장치.
According to claim 1,
Further comprising a buried insulating layer surrounded by each of the plurality of channel layers and extending in a direction perpendicular to the upper surface of the substrate,
The buried insulating layer extends deeper into the substrate than the plurality of channel layers.
기판의 상면에 교대로 적층되는 복수의 게이트 전극층과 복수의 절연층을 각각 갖는 복수의 게이트 구조체;
상기 기판의 상면에 수직하는 방향으로 연장되며, 상기 복수의 게이트 구조체를 관통하는 복수의 채널층;
상기 각 게이트 구조체의 상기 복수의 채널층의 외측에 각각 배치되는 복수의 수직 영역과, 상기 복수의 수직 영역으로부터 연장되어 상기 각 게이트 구조체의 하부에 배치되는 수평 영역을 갖는 전하 저장층; 및
상기 전하 저장층의 하부에서 상기 복수의 채널층을 서로 연결하며, 상기 기판과 접촉하는 수평 채널층; 을 포함하며,
상기 수평 영역은 상기 수평 채널층의 상면에만 존재하는 메모리 장치.
a plurality of gate structures each having a plurality of gate electrode layers and a plurality of insulating layers alternately stacked on an upper surface of the substrate;
a plurality of channel layers extending in a direction perpendicular to the upper surface of the substrate and penetrating the plurality of gate structures;
a charge storage layer having a plurality of vertical regions respectively disposed outside the plurality of channel layers of each gate structure and a horizontal region extending from the plurality of vertical regions and disposed below each of the gate structures; and
a horizontal channel layer connecting the plurality of channel layers to each other under the charge storage layer and contacting the substrate; Including,
The horizontal area is present only on the upper surface of the horizontal channel layer.
제14항에 있어서,
상기 복수의 수직 영역은 상기 수평 영역에 의해 서로 연결되는 메모리 장치.
According to claim 14,
The plurality of vertical regions are connected to each other by the horizontal region.
삭제delete 제14항에 있어서,
상기 복수의 게이트 구조체 사이에 배치되는 공통 소스 라인을 더 포함하며, 상기 공통 소스 라인은 상기 기판의 상면에 평행한 제1 방향을 따라 연장되는 메모리 장치.
According to claim 14,
The memory device of claim 1 , further comprising a common source line disposed between the plurality of gate structures, wherein the common source line extends along a first direction parallel to an upper surface of the substrate.
제17항에 있어서,
상기 공통 소스 라인은 서로 다른 높이를 갖는 제1 및 제2 영역을 가지며, 상기 제1 및 제2 영역은 상기 제1 방향을 따라 교대로 배치되는 메모리 장치.
According to claim 17,
The common source line has first and second regions having different heights, and the first and second regions are alternately disposed along the first direction.
기판의 상면에 배치되는 복수의 게이트 전극층을 각각 포함하는 복수의 게이트 구조체;
상기 기판의 상면에 수직하는 방향으로 연장되어 상기 각각의 게이트 구조체의 상기 복수의 게이트 전극층을 관통하며, 상기 복수의 게이트 전극층의 하부에 배치되는 수평 채널층에 의해 상기 기판과 연결되는 복수의 채널층;
상기 복수의 채널층과 상기 복수의 게이트 전극층 사이에 배치되는 수직 영역, 및 상기 수평 채널층의 상면에 접촉하는 수평 영역을 포함하는 전하 저장층; 및
상기 복수의 게이트 구조체 사이에 배치되고, 상기 기판의 상면에 평행한 제1 방향을 따라 연장되는 공통 소스 라인; 을 포함하며,
상기 기판은, 상기 수평 채널층 하부에 배치되는 제1 불순물 영역, 및 상기 공통 소스 라인과 상기 수평 채널층 사이에 배치되는 제2 불순물 영역을 포함하고, 상기 제1 및 제2 불순물 영역은 탄소(carbon)를 포함하는 메모리 장치.
a plurality of gate structures each including a plurality of gate electrode layers disposed on an upper surface of the substrate;
A plurality of channel layers extending in a direction perpendicular to the upper surface of the substrate, passing through the plurality of gate electrode layers of each gate structure, and connected to the substrate by a horizontal channel layer disposed under the plurality of gate electrode layers. ;
a charge storage layer including a vertical area disposed between the plurality of channel layers and the plurality of gate electrode layers and a horizontal area contacting an upper surface of the horizontal channel layer; and
a common source line disposed between the plurality of gate structures and extending along a first direction parallel to the upper surface of the substrate; Including,
The substrate includes a first impurity region disposed under the horizontal channel layer and a second impurity region disposed between the common source line and the horizontal channel layer, the first and second impurity regions comprising carbon ( A memory device comprising carbon).
제19항에 있어서,
상기 복수의 채널층의 각각에 의해 둘러싸이며 상기 기판의 상면에 대해 수직한 방향으로 연장되는 매립 절연층을 더 포함하되,
상기 매립 절연층은 상기 복수의 채널층에 비해 상기 기판 내로 더 깊이 연장되는 메모리 장치.
According to claim 19,
Further comprising a buried insulating layer surrounded by each of the plurality of channel layers and extending in a direction perpendicular to the upper surface of the substrate,
The buried insulating layer extends deeper into the substrate than the plurality of channel layers.
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