KR102643050B1 - Methods of manufacturing vertical memory devices - Google Patents

Methods of manufacturing vertical memory devices Download PDF

Info

Publication number
KR102643050B1
KR102643050B1 KR1020160142694A KR20160142694A KR102643050B1 KR 102643050 B1 KR102643050 B1 KR 102643050B1 KR 1020160142694 A KR1020160142694 A KR 1020160142694A KR 20160142694 A KR20160142694 A KR 20160142694A KR 102643050 B1 KR102643050 B1 KR 102643050B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sacrificial
insulating
pattern
film
layer
Prior art date
Application number
KR1020160142694A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20180047048A (en
Inventor
윤장근
김선영
조후성
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020160142694A priority Critical patent/KR102643050B1/en
Publication of KR20180047048A publication Critical patent/KR20180047048A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102643050B1 publication Critical patent/KR102643050B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/20Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels
    • H10B41/23Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels with source and drain on different levels, e.g. with sloping channels
    • H10B41/27Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels with source and drain on different levels, e.g. with sloping channels the channels comprising vertical portions, e.g. U-shaped channels
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8232Field-effect technology
    • H01L21/8234MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
    • H01L21/823475MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type interconnection or wiring or contact manufacturing related aspects
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/30Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B43/00EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
    • H10B43/20EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels
    • H10B43/23EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels with source and drain on different levels, e.g. with sloping channels
    • H10B43/27EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels with source and drain on different levels, e.g. with sloping channels the channels comprising vertical portions, e.g. U-shaped channels
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B43/00EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
    • H10B43/30EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the memory core region

Abstract

수직형 반도체 소자는 기판에 수직한 제1 방향으로 이격되면서 적층되고, 상기 기판에 수평한 제2 방향으로 연장되는 복수의 게이트 패턴들을 포함한다. 워드 라인으로 제공되는 상기 게이트 패턴들을 상기 제2 방향과 수직한 제3 방향으로 연결시키는 도전 연결 패턴을 포함한다, 상기 도전 연결 패턴의 제3 방향의 양 측으로 배치되고, 상기 게이트 패턴을 상기 제1 방향으로 관통하는 필러부 및 최하부 게이트 패턴의 제3 방향 사이를 채우면서 상기 필러부의 하부와 연결되는 브릿지 패턴을 포함하는 절연 구조물을 포함할 수 있다. 상기 수직형 반도체 소자는 상기 게이트 패턴들은 각 상부면에 굴곡이 생기지 않고, 각 상부면이 평탄할 수 있다. The vertical semiconductor device includes a plurality of gate patterns that are stacked and spaced apart in a first direction perpendicular to the substrate and extend in a second direction horizontal to the substrate. It includes a conductive connection pattern connecting the gate patterns provided as word lines in a third direction perpendicular to the second direction, disposed on both sides of the third direction of the conductive connection pattern, and connecting the gate pattern to the first direction. It may include an insulating structure including a bridge pattern connected to a lower part of the pillar part and filling a space between a pillar part penetrating in one direction and a third direction of the lowermost gate pattern. In the vertical semiconductor device, the gate patterns may have no curves on each upper surface and each upper surface may be flat.

Description

수직형 메모리 소자의 제조 방법{METHODS OF MANUFACTURING VERTICAL MEMORY DEVICES}Manufacturing method of vertical memory device {METHODS OF MANUFACTURING VERTICAL MEMORY DEVICES}

본 발명은 수직형 메모리 소자의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 수직형 낸드 플래시 메모리 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a vertical memory device. More specifically, it relates to a vertical NAND flash memory device and a method of manufacturing the same.

최근, 기판 표면으로부터 수직하게 메모리 셀들이 적층되는 수직형 메모리 소자가 개발되고 있다. 상기 수직 방향으로 메모리 셀들이 다층으로 적층됨에 따라 수직형 메모리 소자를 제조하는 것이 용이하지 않을 수 있다. Recently, vertical memory devices in which memory cells are stacked vertically from the substrate surface have been developed. As memory cells are stacked in multiple layers in the vertical direction, it may not be easy to manufacture a vertical memory device.

본 발명의 일 과제는 상기 수직형 메모리 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a method of manufacturing the vertical memory device.

상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 수직형 메모리 소자는 기판에 수직한 제1 방향으로 이격되면서 적층되고, 상기 기판에 수평한 제2 방향으로 연장되는 복수의 게이트 패턴들이 구비된다. 워드 라인으로 제공되는 상기 게이트 패턴들을 상기 제2 방향과 수직한 제3 방향으로 연결시키는 도전 연결 패턴이 구비되고, 상기 도전 연결 패턴의 제3 방향의 양 측으로 배치되고, 상기 게이트 패턴을 상기 제1 방향으로 관통하는 필러부 및 최하부 게이트 패턴의 제3 방향 사이를 채우면서 상기 필러부의 하부와 연결되는 브릿지 패턴을 포함하는 절연 구조물을 포함한다. In order to achieve the object of the present invention, the vertical memory elements according to embodiments of the present invention are stacked while being spaced apart in a first direction perpendicular to the substrate, and a plurality of devices extending in a second direction horizontal to the substrate. Gate patterns are provided. A conductive connection pattern is provided to connect the gate patterns provided as word lines in a third direction perpendicular to the second direction, and is disposed on both sides of the third direction of the conductive connection pattern, and connects the gate pattern to the first direction. and an insulating structure including a bridge pattern connected to a lower portion of the pillar portion and filling a space between a pillar portion penetrating in one direction and a third direction of the lowermost gate pattern.

상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 수직형 메모리 소자의 제조 방법으로, 기판 상에 하부 절연막 및 하부 희생막을 순차적으로 형성한다. 패턴 절단 영역에 위치하는 상기 기판, 하부 절연막 및 하부 희생막 중 적어도 하나에 희생 영역을 형성한다. 상기 하부 희생막 상에 절연막 및 희생막을 교대로 반복 적층한다. 상기 절연막 및 희생막, 하부 절연막 및 하부 희생막을 식각하여 상기 기판 표면을 노출하고, 상기 희생 영역의 제3 방향의 양 단부를 각각 노출하는 더미홀들을 형성한다. 상기 더미홀들을 통해 상기 희생 영역 및 상기 더미홀들 사이에 배치되는 상기 하부 희생막을 제거하여, 상기 더미홀들과 연결되는 연결부 및 상기 연결부에 의해 절단된 하부 희생 패턴들을 형성한다. 상기 하부 희생 패턴들 및 희생막들을 게이트 패턴으로 대체한다. In order to achieve the object of the present invention, a lower insulating film and a lower sacrificial film are sequentially formed on a substrate in a method of manufacturing a vertical memory device according to embodiments of the present invention. A sacrificial region is formed on at least one of the substrate, the lower insulating layer, and the lower sacrificial layer located in the pattern cutting area. An insulating layer and a sacrificial layer are alternately and repeatedly stacked on the lower sacrificial layer. The insulating layer, the sacrificial layer, the lower insulating layer, and the lower sacrificial layer are etched to expose the substrate surface, and dummy holes are formed to expose both ends of the sacrificial region in the third direction, respectively. The lower sacrificial film disposed between the sacrificial area and the dummy holes is removed through the dummy holes to form a connection portion connected to the dummy holes and lower sacrificial patterns cut by the connection portion. The lower sacrificial patterns and sacrificial layers are replaced with gate patterns.

예시적인 실시예들에 따른 수직형 메모리 소자에 따르면, 그라운드 선택 트랜지스터의 게이트 패턴(GSL)을 분리하기 위하여 하부 희생막을 식각하는 공정은 계단형 예비 몰드 구조물을 형성한 이 후에 수행될 수 있다. 따라서, 상기 계단형 몰드 구조물에 포함되는 각 희생막들 및 절연막들의 상부면이 평탄할 수 있다. According to the vertical memory device according to example embodiments, a process of etching the lower sacrificial layer to separate the gate pattern (GSL) of the ground selection transistor may be performed after forming the stepped preliminary mold structure. Accordingly, the upper surfaces of each sacrificial layer and insulating layer included in the stepped mold structure may be flat.

그러므로, 상기 하부 희생막을 미리 식각하여 개구부를 형성하고, 그 위로 희생막 및 절연막을 형성하여 몰드 구조물을 형성하였을 때, 상기 개구부 위로 적층되는 막들에 굴곡이 생기는 것을 방지할 수 있다. Therefore, when the lower sacrificial film is etched in advance to form an opening, and a sacrificial film and an insulating film are formed thereon to form a mold structure, it is possible to prevent the films stacked over the opening from being curved.

또한, 상기 더미 채널홀 형성 공정들을 수행할 때, 예를들어, 하부 희생막의 계단 패턴을 함께 형성할 수 있으며, 이로써 제조 공정 단계를 감소시킬 수 있다. Additionally, when performing the dummy channel hole forming processes, for example, a step pattern of the lower sacrificial layer can be formed together, thereby reducing manufacturing process steps.

도 1 내지 도 25는 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 나타내는 평면도들, 단면도들 및 사시도이다.
도 26은 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
도 27 내지 도 31은 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도 및 단면도들이다.
도 32 및 35는 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 36 및 39는 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도 및 단면도들이다.
도 40 및 도 47은 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도 및 단면도들이다.
도 48은 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
1 to 25 are plan views, cross-sectional views, and perspective views showing a method of manufacturing a semiconductor device according to example embodiments.
Figure 26 is a plan view for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to example embodiments.
27 to 31 are plan views and cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to example embodiments.
32 and 35 are cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to example embodiments.
36 and 39 are plan and cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to example embodiments.
FIGS. 40 and 47 are plan views and cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to example embodiments.
Figure 48 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to example embodiments.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1 내지 도 25는 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 나타내는 평면도들, 단면도들 및 사시도이다. 1 to 25 are plan views, cross-sectional views, and perspective views showing a method of manufacturing a semiconductor device according to example embodiments.

구체적으로, 도 1, 3, 5, 9, 15, 22 및 24는 평면도들이고, 도 2, 4, 6 내지 8, 10 내지 14, 16 내지 21 및 23은 단면도들이다. 도 25는 수직형 메모리 소자의 일부 영역을 나타내는 사시도이다. Specifically, Figures 1, 3, 5, 9, 15, 22 and 24 are plan views, and Figures 2, 4, 6 to 8, 10 to 14, 16 to 21 and 23 are cross-sectional views. Figure 25 is a perspective view showing a partial area of a vertical memory device.

도 3, 5, 9, 15, 22 및 24는 기판에서 셀 영역 및 배선 영역의 일부를 나타낸다. Figures 3, 5, 9, 15, 22 and 24 show portions of the cell area and wiring area in the substrate.

도 4, 6 및 17은 도 3의 I_I'라인을 따라 절단한 단면도이고, 도 7, 16, 18, 20 및 23은 도 3의 II_II'라인을 따라 절단한 단면도이고, 도 2, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 19 및 21은 III_III'라인을 따라 절단한 단면도이다. Figures 4, 6, and 17 are cross-sectional views cut along line II_I' of Figure 3, Figures 7, 16, 18, 20, and 23 are cross-sectional views cut along line II_II' of Figure 3, and Figures 2, 8, and 10 , 11, 12, 13, 14, 19 and 21 are cross-sectional views cut along line III_III'.

이하에서, 기판 상부면과 수직한 방향을 제1 방향이라 한다. 또한, 상기 기판 상부면과 평행하고, 서로 수직한 방향을 제2 방향 및 제3 방향이라 한다. Hereinafter, the direction perpendicular to the upper surface of the substrate is referred to as the first direction. Additionally, directions parallel to the upper surface of the substrate and perpendicular to each other are referred to as the second direction and the third direction.

도 1 및 도 2를 참조하면, 기판(100) 상에 마스크 패턴(102)을 형성하고, 상기 마스크 패턴(102)에 의해 노출된 기판(100) 표면에 기판 처리 공정을 수행하여 상기 기판(100) 상부에 희생 영역(104)을 형성할 수 있다. 상기 희생 영역을 포함하는 기판 상부 표면은 평탄할 수 있다. 1 and 2, a mask pattern 102 is formed on the substrate 100, and a substrate treatment process is performed on the surface of the substrate 100 exposed by the mask pattern 102 to form the substrate 100. ) A sacrificial area 104 may be formed at the top. The upper surface of the substrate including the sacrificial area may be flat.

상기 기판(100)은 셀 영역(A), 배선 영역(B) 및 주변 영역(C)을 포함할 수 있다. 상기 셀 영역(A)은 메모리 셀들이 형성되는 영역일 수 있다. 상기 배선 영역(B)은 상기 메모리 셀들과 전기적으로 연결되는 배선들이 형성되는 영역일 수 있다. 상기 주변 영역(C)은 상기 셀 영역(A) 및 배선 영역(B) 이외의 영역일 수 있다. 상기 배선 영역(B) 및 주변 영역(C)은 상기 셀 영역(A)을 둘러싸는 형상을 가질 수 있다. The substrate 100 may include a cell area (A), a wiring area (B), and a peripheral area (C). The cell area (A) may be an area where memory cells are formed. The wiring area B may be an area where wiring electrically connected to the memory cells is formed. The peripheral area (C) may be an area other than the cell area (A) and the wiring area (B). The wiring area (B) and the peripheral area (C) may have a shape surrounding the cell area (A).

상기 배선 영역(B)에는 그라운드 선택 라인(GSL)이 절단되어야 할 부위인 제1 부위가 포함될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 제1 부위는 상기 배선 영역(B)에 일전 간격을 가지면서 반복 배치될 수 있다. The wiring area B may include a first area where the ground selection line GSL is to be cut. Although not shown, the first portion may be repeatedly arranged at regular intervals in the wiring area B.

상기 마스크 패턴(102)은 상기 제1 부위에 해당되는 기판(100) 부위를 선택적으로 노출할 수 있다. 따라서, 상기 마스크 패턴(102)은 상기 셀 영역(A) 및 주변 영역(C)은 모두 덮을 수 있다. 상기 마스크 패턴(102)은 예를들어, 포토레지스트 패턴을 포함할 수 있다. The mask pattern 102 may selectively expose a portion of the substrate 100 corresponding to the first portion. Accordingly, the mask pattern 102 can cover both the cell area (A) and the peripheral area (C). The mask pattern 102 may include, for example, a photoresist pattern.

예시적인 실시예에서, 상기 제1 부위는 상기 배선 영역(B)에서 최상부의 워드 라인의 일 단부와 상기 제1 방향으로 오버랩될 수 있다. 또한, 상기 제1 부위는 상기 제3 방향으로 이웃하는 한 쌍의 게이트 패턴들 사이 부위에 해당될 수 있다. In an exemplary embodiment, the first portion may overlap one end of the uppermost word line in the wiring area B in the first direction. Additionally, the first region may correspond to a region between a pair of neighboring gate patterns in the third direction.

상기 희생 영역(104)은 상기 희생 영역(104) 이외의 다른 기판(100) 부위와 높은 식각 선택성을 갖도록 형성될 수 있다. The sacrificial region 104 may be formed to have high etch selectivity with respect to parts of the substrate 100 other than the sacrificial region 104.

예시적인 실시예에서, 상기 기판 처리 공정은 이온 주입 공정 또는 플라즈마 처리 공정 등을 포함할 수 있다. In an exemplary embodiment, the substrate processing process may include an ion implantation process or a plasma treatment process.

예를들어, 상기 이온 주입 공정을 수행하면, 상기 기판(100) 상부에 불순물이 도핑된 희생 영역(104)이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 희생 영역(104)은 도핑되지 않은 기판 부위보다 빠르게 식각될 수 있다. 이와는 달리, 상기 플라즈마 처리 공정을 수행하면, 상기 기판(100) 상부에 플라즈마 데미지가 발생된 희생 영역(104)이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 희생 영역(104)은 상기 데미지가 발생되지 않은 기판 부위보다 더 빠르게 식각될 수 있다. For example, when the ion implantation process is performed, a sacrificial region 104 doped with impurities may be formed on the upper part of the substrate 100. Accordingly, the sacrificial region 104 can be etched faster than an undoped portion of the substrate. In contrast, when the plasma treatment process is performed, a sacrificial area 104 in which plasma damage occurs may be formed on the upper part of the substrate 100. Accordingly, the sacrificial region 104 can be etched faster than the portion of the substrate where the damage has not occurred.

일부 다른 예시적인 실시예에서, 상기 기판 처리 공정은 기판의 식각 공정 및 식각된 부위에 매립막을 형성하는 공정을 포함할 수도 있다. 구체적으로, 상기 마스크 패턴(102)에 의해 노출된 기판(100) 부위를 식각하여 리세스부를 형성하고, 상기 리세스부 내에 매립막을 형성함으로써 상기 희생 영역(104)을 형성할 수 있다. 상기 매립막은 상기 기판(100)과 높은 식각 선택성을 갖는 물질을 포함할 수 있으며, 예를들어, 실리콘 게르마늄, 폴리실리콘 등을 포함할 수 있다.In some other exemplary embodiments, the substrate treatment process may include an etching process of the substrate and a process of forming a buried film on the etched area. Specifically, the portion of the substrate 100 exposed by the mask pattern 102 is etched to form a recess, and the sacrificial region 104 can be formed by forming a buried film within the recess. The buried film may include a material that has high etch selectivity with respect to the substrate 100, and may include, for example, silicon germanium, polysilicon, etc.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 기판(100) 상에 예비 계단형 몰드 구조물(115)을 형성할 수 있다. 상기 예비 계단형 몰드 구조물(115)을 덮는 제1 층간 절연막(120)을 형성할 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 4 , a preliminary stepped mold structure 115 may be formed on the substrate 100. A first interlayer insulating film 120 may be formed covering the preliminary stepped mold structure 115.

구체적으로, 상기 기판(100) 상에 하부 절연막(112a) 및 하부 희생막(114a)을 순차적으로 형성한다. 상기 하부 희생막은 평탄한 상부면을 가질 수 있다. 상기 하부 희생막 상에 절연막들(112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g) 및 희생막들(114b, 114c, 114d, 114e, 114f)을 교대로 반복적으로 적층하여 몰드 구조물을 형성할 수 있다. 상기 하부 희생막 상에 형성되는 절연막들(112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g) 및 희생막들(114b, 114c, 114d, 114e, 114f)은 평탄한 상부면을 가질 수 있다. Specifically, a lower insulating layer 112a and a lower sacrificial layer 114a are sequentially formed on the substrate 100. The lower sacrificial layer may have a flat upper surface. A mold structure may be formed by alternately and repeatedly stacking insulating films 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g and sacrificial films 114b, 114c, 114d, 114e, 114f on the lower sacrificial film. . The insulating layers 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, and 112g and the sacrificial layers 114b, 114c, 114d, 114e, and 114f formed on the lower sacrificial layer may have a flat upper surface.

예를들어, 상기 하부 절연막 및 절연막들(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g)은 실리콘 산화물, 실리콘 탄산화물 혹은 실리콘 산불화물과 같은 산화물 계열의 물질을 사용하여 형성될 수 있다. 예를들어, 상기 하부 희생막 및 희생막들(114a, 114b, 114c, 114d, 114e, 114f)은 실리콘 질화물(SiN) 또는 실리콘 붕질화물(SiBN)과 같은 질화물 계열의 물질을 사용하여 형성될 수 있다. For example, the lower insulating film and the insulating films 112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, and 112g may be formed using an oxide-based material such as silicon oxide, silicon carbonate, or silicon fluoride. For example, the lower sacrificial film and sacrificial films 114a, 114b, 114c, 114d, 114e, and 114f may be formed using a nitride-based material such as silicon nitride (SiN) or silicon boronitride (SiBN). there is.

이후, 상기 몰드 구조물의 가장자리 부위를 단계적으로 식각하여 상기 예비 계단형 몰드 구조물(115)을 형성할 수 있다. 즉, 상기 예비 계단형 몰드 구조물(115)은 상기 배선 영역(B) 및 주변 영역(C)에 위치하는 각 모서리 부위가 계단 형상을 가질 수 있다. Thereafter, the edge portion of the mold structure may be etched step by step to form the preliminary stepped mold structure 115. That is, the preliminary stepped mold structure 115 may have a stepped shape at each corner located in the wiring area B and the peripheral area C.

상기 하부 희생막 및 희생막들(114a, 114b, 114c, 114d, 114e, 114f, )은 후속 공정을 통해 제거되어 게이트 패턴들이 형성되는 공간을 제공할 수 있다. 상기 게이트 패턴들은 GSL, 워드 라인들 및 SSL을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 하부 희생막(114a)은 GSL로 제공될 수 있고, 최상부에 형성되는 적어도 하나의 희생막(예를들어, 114f)은 SSL로 제공될 수 있다. 또한, 상기 GSL 및 SSL로 형성되는 희생막들 사이에 위치하는 희생막들(예를들어, 114b, 114c, 114d, 114e)은 워드 라인들로 제공될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 하부 희생막은 2층 이상이 구비될 수 있으며, 이로인해, 상기 GSL은 2개 이상 형성될 수 있다. The lower sacrificial film and sacrificial films 114a, 114b, 114c, 114d, 114e, and 114f may be removed through a subsequent process to provide a space in which gate patterns are formed. The gate patterns may include GSL, word lines, and SSL. In an exemplary embodiment, the lower sacrificial layer 114a may be provided as a GSL, and at least one sacrificial layer (eg, 114f) formed at the top may be provided as an SSL. Additionally, sacrificial layers (eg, 114b, 114c, 114d, 114e) located between the sacrificial layers formed of the GSL and SSL may be provided as word lines. In an exemplary embodiment, the lower sacrificial layer may have two or more layers, and thus, two or more GSLs may be formed.

이하에서는, 하나의 스트링 내에 GSL 및 SSL이 각각 1개씩 구비되고, 상기 GSL 및 SSL 사이에 워드 라인들이 구비되는 것에 한하여 설명하지만, 이에 한정되지는 않는다. Hereinafter, the description will be limited to the fact that one GSL and one SSL are provided in one string, and word lines are provided between the GSL and SSL, but the present invention is not limited to this.

상기 제1 층간 절연막(120)은 실리콘 산화물과 같은 절연 물질을 사용하여 형성할 수 있다. The first interlayer insulating film 120 may be formed using an insulating material such as silicon oxide.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 상기 셀 영역(A)에 위치하는 예비 계단형 몰드 구조물(115)을 관통하여 필러 구조물들(138)을 형성할 수 있다. 상기 필러 구조물들(138)은 반도체 패턴(127), 채널 구조물(136) 및 패드 패턴(137)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 층간 절연막(120), 예비 계단형 몰드 구조물(115) 및 필러 구조물(138)을 덮는 제2 층간 절연막(140)을 더 형성할 수 있다. Referring to FIGS. 5 to 8 , filler structures 138 may be formed by penetrating the preliminary stepped mold structure 115 located in the cell area (A). The pillar structures 138 may include a semiconductor pattern 127, a channel structure 136, and a pad pattern 137. Additionally, a second interlayer insulating film 140 may be further formed to cover the first interlayer insulating film 120, the preliminary stepped mold structure 115, and the filler structure 138.

구체적으로, 상기 셀 영역에 위치하는 예비 계단형 몰드 구조물(115)의 절연막들 및 희생막들을 이방성 식각하여 채널홀(125)을 형성할 수 있다. 상기 채널홀(125)을 통해 상기 기판(100) 표면이 노출될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 채널홀(125) 저면에 선택적 에피택셜 성장 공정을 수행하여 반도체 패턴(127)을 형성할 수 있다. 상기 반도체 패턴(127) 상에서 상기 채널홀(125) 내부를 채우는 채널 구조물(136)을 형성할 수 있다. 상기 채널 구조물(136)은 유전막 구조물(130), 채널(132) 및 매립 절연 패턴(134)을 포함할 수 있다. 상기 유전막 구조물(130)은 터널 절연막, 전하 저장막 및 블록킹 절연막을 포함할 수 있다. 상기 채널 구조물(136) 상에 예를들어, 폴리실리콘을 포함하는 상기 패드 패턴(137)을 형성할 수 있다. Specifically, the channel hole 125 may be formed by anisotropically etching the insulating films and sacrificial films of the preliminary stepped mold structure 115 located in the cell region. The surface of the substrate 100 may be exposed through the channel hole 125. In an exemplary embodiment, the semiconductor pattern 127 may be formed on the bottom of the channel hole 125 by performing a selective epitaxial growth process. A channel structure 136 may be formed on the semiconductor pattern 127 to fill the inside of the channel hole 125. The channel structure 136 may include a dielectric film structure 130, a channel 132, and a buried insulating pattern 134. The dielectric layer structure 130 may include a tunnel insulating layer, a charge storage layer, and a blocking insulating layer. For example, the pad pattern 137 including polysilicon may be formed on the channel structure 136.

상기 제2 층간 절연막(140)은 실리콘 산화물과 같은 절연 물질을 사용하여 형성할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 제2 층간 절연막(140)은 상기 제1 층간 절연막(120)과 실질적으로 동일한 물질로 형성될 수 있다. 따라서, 하나의 층간 절연막으로 병합될 수도 있다. The second interlayer insulating film 140 may be formed using an insulating material such as silicon oxide. In an exemplary embodiment, the second interlayer insulating film 140 may be formed of substantially the same material as the first interlayer insulating film 120. Therefore, they may be merged into one interlayer insulating film.

도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 배선 영역에 위치하는 예비 계단형 몰드 구조물(115)의 절연막들, 희생막들 및 제1 및 제2 층간 절연막(120, 140)을 이방성 식각하여 제1 더미홀(141) 및 제2 더미홀(142)을 각각 형성할 수 있다. 상기 제1 및 제2 더미홀들(141, 142)은 상기 기판(100) 표면을 노출할 수 있다. 9 and 10, the insulating films, sacrificial films, and first and second interlayer insulating films 120 and 140 of the preliminary stepped mold structure 115 located in the wiring area are anisotropically etched to form a first dummy. A hole 141 and a second dummy hole 142 may be formed, respectively. The first and second dummy holes 141 and 142 may expose the surface of the substrate 100.

상기 제1 더미홀(141) 내부에는 후속 공정을 통해 더미 채널 구조물(147)이 형성될 수 있다. 상기 더미 채널 구조물(147)은 게이트 패턴들을 지지하기 위한 지지 패턴으로 제공될 수 있다. A dummy channel structure 147 may be formed inside the first dummy hole 141 through a subsequent process. The dummy channel structure 147 may be provided as a support pattern to support the gate patterns.

상기 제2 더미홀(142)은 상기 제1 부위의 양쪽 가장자리 부위에 각각 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 더미홀들(142) 사이에는 상기 희생 영역(104)이 위치할 수 있고, 상기 제2 더미홀(142)의 저면에는 상기 희생 영역(104)의 가장자리가 부분적으로 노출될 수 있다. 상기 제2 더미홀(142)은 후속 공정에서, 상기 GSL을 컷팅하기 위한 개구부를 형성하기 위하여 제공될 수 있다. The second dummy hole 142 may be formed at both edges of the first portion. That is, the sacrificial area 104 may be located between the second dummy holes 142, and the edge of the sacrificial area 104 may be partially exposed on the bottom of the second dummy hole 142. there is. The second dummy hole 142 may be provided to form an opening for cutting the GSL in a subsequent process.

도 11을 참조하면, 상기 희생 영역(104)의 기판(100)을 선택적으로 제거한다. 상기 제거 공정은 등방성 식각 공정을 통해 수행할 수 있다. Referring to FIG. 11, the substrate 100 in the sacrificial area 104 is selectively removed. The removal process can be performed through an isotropic etching process.

상기 등방성 식각 공정은 습식 식각 공정, 건식 등방성 식각 공정 등을 포함할 수 있다. 상기 식각 공정 시에 사용되는 에천트는 상기 제2 더미홀(142)을 통해 제공될 수 있다. The isotropic etching process may include a wet etching process, a dry isotropic etching process, etc. The etchant used in the etching process may be provided through the second dummy hole 142.

상기 등방성 식각 공정을 수행하면, 상기 제2 더미홀들(142)의 하부에는 상기 제2 더미홀들(142)의 하부를 서로 연결시키는 예비 제1 연결부(142a)가 형성될 수 있다. 상기 제2 더미홀들(142) 및 예비 제1 연결부(142a)는 U자 형상을 가질 수 있다. When the isotropic etching process is performed, a preliminary first connection portion 142a may be formed in the lower portion of the second dummy holes 142 to connect the lower portions of the second dummy holes 142 to each other. The second dummy holes 142 and the preliminary first connection portion 142a may have a U-shape.

도 12를 참조하면, 상기 예비 제1 연결부(142a) 상에 노출되는 하부 절연막(114a)이 제거되도록 등방성 식각 공정을 수행한다. 따라서, 최하부 희생막의 저면을 노출하는 예비 제2 연결부(142b)가 형성될 수 있다. Referring to FIG. 12, an isotropic etching process is performed to remove the lower insulating film 114a exposed on the preliminary first connection portion 142a. Accordingly, a preliminary second connection portion 142b exposing the bottom surface of the lowermost sacrificial layer may be formed.

상기 예비 제1 연결부(142a) 상에 노출되는 하부 절연막(114a)은 상기 예비 제1 연결부(142a)를 통해 에천트들이 전달되므로, 상기 제2 더미홀(142)의 측벽에 노출되는 다른 절연막보다 상기 에천트들과 접촉되는 면적이 더 크다. 그러므로, 상기 예비 제1 연결부(142a) 상에 노출되는 하부 절연막(112a)은 상기 제2 더미홀(142)의 측벽에 노출되는 다른 절연막보다 더 빠르게 식각될 수 있다. 상기 제2 더미홀(142)의 측벽에 노출되는 절연막은 일부 두께만큼 식각될 수 있으며, 이로인해 상기 제2 더미홀(142)의 측벽에는 요철부가 생성될 수 있다. The lower insulating film 114a exposed on the preliminary first connection part 142a is more dense than the other insulating film exposed on the sidewall of the second dummy hole 142 because etchants are transmitted through the first preliminary connection part 142a. The area in contact with the etchants is larger. Therefore, the lower insulating film 112a exposed on the first preliminary connection portion 142a may be etched faster than the other insulating film exposed on the sidewall of the second dummy hole 142. The insulating film exposed on the sidewall of the second dummy hole 142 may be etched to a certain thickness, and as a result, uneven portions may be created on the sidewall of the second dummy hole 142.

한편, 도시하지는 않았지만, 상기 식각 공정에서, 상기 제1 더미홀(141)의 측벽에 노출되는 절연막도 일부 두께만큼 될 수 있다. 따라서, 상기 제1 더미홀(141)의 측벽에도 상기 요철부가 생성될 수 있다. Meanwhile, although not shown, in the etching process, the insulating film exposed on the sidewall of the first dummy hole 141 may also be partially thick. Accordingly, the uneven portion may be created on the sidewall of the first dummy hole 141.

도 13을 참조하면, 상기 예비 제2 연결부(142b) 상에 노출되는 하부 희생막(114a)이 제거되도록 등방성 식각 공정을 수행한다. 따라서, 상기 제1 더미홀들(142) 하부를 서로 연결하는 제1 연결부(142c)가 형성될 수 있다. Referring to FIG. 13, an isotropic etching process is performed to remove the lower sacrificial layer 114a exposed on the second preliminary connection portion 142b. Accordingly, a first connection portion 142c may be formed to connect the lower portions of the first dummy holes 142 to each other.

상기 예비 제2 연결부(142b) 상에 노출되는 하부 희생막(114a)은 상기 예비 제2 연결부(142b)를 통해 에천트들이 전달되므로, 상기 제2 더미홀(142)의 측벽에 노출되는 다른 희생막보다 상기 에천트들과 접촉되는 면적이 더 크다. 그러므로, 상기 예비 제2 연결부(142b) 상에 노출되는 하부 희생막(114a)은 상기 제2 더미홀(142)의 측벽에 노출되는 다른 희생막보다 더 빠르게 식각될 수 있다. 따라서, 상기 제2 더미홀(142)의 측벽에 노출되는 희생막은 일부 두께만큼 식각될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 제2 더미홀(142)의 측벽에 노출되는 희생막의 식각 두께는 상기 제2 더미홀(142)의 측벽에 노출되는 절연막의 식각 두께와 다를 수 있다. 따라서, 상기 제2 더미홀(142)의 측벽에 요철부가 생성될 수 있다. Since etchants are delivered to the lower sacrificial film 114a exposed on the preliminary second connection part 142b through the preliminary second connection part 142b, other sacrificial layers exposed on the sidewall of the second dummy hole 142 The area in contact with the etchants is larger than that of the film. Therefore, the lower sacrificial layer 114a exposed on the second preliminary connection portion 142b may be etched faster than the other sacrificial layer exposed on the sidewall of the second dummy hole 142. Accordingly, the sacrificial film exposed on the sidewall of the second dummy hole 142 may be etched to a partial thickness. In an exemplary embodiment, the etch thickness of the sacrificial film exposed on the sidewall of the second dummy hole 142 may be different from the etch thickness of the insulating film exposed on the sidewall of the second dummy hole 142. Accordingly, uneven portions may be created on the sidewall of the second dummy hole 142.

한편, 도시하지는 않았지만, 상기 제1 더미홀(141)의 측벽에 노출되는 희생막도 일부 두께만큼 식각될 수 있다. 따라서, 상기 제1 더미홀(141)의 측벽에도 상기 요철부가 생성될 수 있다. Meanwhile, although not shown, the sacrificial film exposed on the sidewall of the first dummy hole 141 may also be etched to a certain thickness. Accordingly, the uneven portion may be created on the sidewall of the first dummy hole 141.

상기 공정을 수행하면, 제1 부위의 기판(100) 상에 위치하는 최하부의 절연막 및 최하부 희생막만이 선택적으로 제거된다. When the above process is performed, only the lowermost insulating film and the lowermost sacrificial film located on the substrate 100 in the first region are selectively removed.

일반적인 방법으로, 상기 최하부 절연막 및 최하부 희생막을 증착한 후, 상기 제1 부위의 최하부 절연막 및 최하부의 희생막을 식각하여 GSL 컷팅을 위한 개구부를 형성한다. 이 후, 상기 최하부 희생막 및 절단부의 기판 상에 절연막 및 희생막을 계속적으로 증착하여 예비 몰드 구조물을 형성한다. 이 경우, 상기 절단부 내부에 형성되는 절연막 및 희생막의 상부면 높이는 상기 최하부 희생막 상에 형성되는 다른 절연막 및 희생막의 상부면 높이보다 낮게 형성될 수 있다. 즉, 상기 개구부 부위에서는 상기 절연막 및 희생막이 단차를 가지게 되고, 이로인해 상기 개구부 부위에서 상기 절연막 및 희생막에 굴곡된 부위가 생성될 수 있다. 상기 굴곡된 부위에 의해 후속 공정에서 불량이 발생될 수 있다. In a general method, after depositing the lowermost insulating layer and the lowermost sacrificial layer, the lowermost insulating layer and the lowermost sacrificial layer in the first portion are etched to form an opening for GSL cutting. Afterwards, an insulating film and a sacrificial film are continuously deposited on the lowermost sacrificial film and the cut portion substrate to form a preliminary mold structure. In this case, the height of the upper surface of the insulating film and the sacrificial film formed inside the cut portion may be lower than the height of the upper surface of the other insulating film and the sacrificial film formed on the lowermost sacrificial film. That is, the insulating film and the sacrificial film have a step at the opening area, and as a result, a curved area may be created in the insulating film and the sacrificial film at the opening area. The bent portion may cause defects in subsequent processes.

그러나, 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 최하부 절연막 및 희생막에 GSL 컷팅을 위한 개구부를 형성하지 않고, 상기 절연막 및 희생막을 순차적으로 반복 적층하여 예비 계단형 몰드 구조물(115)을 형성한다. 때문에, 상기 예비 계단형 몰드 구조물(115) 내의 상기 절연막 및 희생막은 하부 단차에 의한 굴곡이 형성되지 않을 수 있다. 또한, 상기 예비 계단형 몰드 구조물(115)을 형성한 다음에, 상기 제1 부위에 위치하는 최하부의 절연막 및 최하부의 희생막을 선택적으로 제거할 수 있다. 따라서, 후속 공정을 통해 그라운드 선택 트랜지스터의 GSL이 상기 제1 부위에서 절단되도록 할 수 있다. However, according to exemplary embodiments, an opening for GSL cutting is not formed in the lowermost insulating layer and the sacrificial layer, but the preliminary stepped mold structure 115 is formed by sequentially and repeatedly stacking the insulating layer and the sacrificial layer. Therefore, the insulating film and the sacrificial film in the preliminary stepped mold structure 115 may not be curved due to the lower step. Additionally, after forming the preliminary stepped mold structure 115, the lowermost insulating film and the lowermost sacrificial film located in the first portion can be selectively removed. Therefore, the GSL of the ground selection transistor can be cut at the first portion through a subsequent process.

도 14를 참조하면, 상기 제2 더미홀(142) 및 제1 연결부(142c) 내부를 채우는 제1 절연 구조물(146)을 형성하고, 상기 제1 더미홀(141) 내부에 더미 채널 구조물(도 15, 147)을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 14, a first insulating structure 146 is formed to fill the inside of the second dummy hole 142 and the first connection portion 142c, and a dummy channel structure (FIG. 15, 147) can be formed.

예시적인 실시예에서, 상기 제1 절연 구조물(146) 및 더미 채널 구조물(147)은 상기 희생막으로 제공되는 물질과 높은 식각 선택비를 갖는 물질을 사용하여 형성할 수 있다. 예를들어, 상기 제1 절연 구조물(146) 및 더미 채널 구조물(147)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. In an exemplary embodiment, the first insulating structure 146 and the dummy channel structure 147 may be formed using a material having a high etch selectivity with the material provided as the sacrificial layer. For example, the first insulating structure 146 and the dummy channel structure 147 may include silicon oxide.

예시적인 실시예에서, 상기 제1 절연 구조물(146) 및 더미 채널 구조물(147)은 상기 제2 더미홀(142), 제1 연결부(142c) 및 제1 더미홀(141)을 완전히 채우는 절연막을 형성하고, 상기 절연막을 평탄화하여 형성할 수 있다. 상기 평탄화 공정은 제2 층간 절연막(140)의 상부면이 노출되도록 수행할 수 있다. 또는, 상기 평탄화 공정은 상기 제1 층간 절연막(120)의 상부면이 노출되도록 수행할 수도 있다. 이 경우, 상기 제1 절연 구조물(146)은 상기 제2 더미홀(142) 및 제1 연결부(142c)를 완전하게 채우는 절연 패턴을 포함하고, 상기 더미 채널 구조물(147)은 상기 제1 더미홀(141)을 완전히 채우는 절연 패턴을 포함할 수 있다. In an exemplary embodiment, the first insulating structure 146 and the dummy channel structure 147 include an insulating film that completely fills the second dummy hole 142, the first connection portion 142c, and the first dummy hole 141. It can be formed by forming and flattening the insulating film. The planarization process may be performed so that the upper surface of the second interlayer insulating film 140 is exposed. Alternatively, the planarization process may be performed so that the upper surface of the first interlayer insulating film 120 is exposed. In this case, the first insulating structure 146 includes an insulating pattern that completely fills the second dummy hole 142 and the first connection portion 142c, and the dummy channel structure 147 includes the first dummy hole 142. It may include an insulating pattern that completely fills (141).

일부 실시예에서, 상기 제1 절연 구조물(146) 및 더미 채널 구조물(147)은 상기 제2 더미홀(142), 제1 연결부(142c) 및 제1 더미홀(141)의 표면을 따라 컨포멀하게 절연막을 형성하고, 상기 절연막 상에 상기 제2 더미홀(142), 제1 연결부(142c) 및 제1 더미홀(141)을 완전히 채우는 매립막을 형성하고, 상기 매립막 및 절연막을 평탄화하여 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 절연 구조물(146)은 상기 제2 더미홀(142) 및 제1 연결부(142c)의 표면을 따라 컨포멀하게 형성되는 절연 패턴 및 상기 절연 패턴 상에 상기 제2 더미홀(142) 및 제1 연결부(142c)를 완전히 채우는 매립 패턴을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 더미 채널 구조물(147)은 상기 제1 더미홀(141)의 표면을 따라 컨포멀하게 형성되는 절연 패턴 및 상기 절연 패턴 상에 상기 제1 더미홀(141)을 완전히 채우는 매립 패턴을 포함할 수도 있다.In some embodiments, the first insulating structure 146 and the dummy channel structure 147 are conformal along the surfaces of the second dummy hole 142, the first connection portion 142c, and the first dummy hole 141. forming an insulating film, forming a buried film on the insulating film to completely fill the second dummy hole 142, the first connection portion 142c, and the first dummy hole 141, and planarizing the filling film and the insulating film. can do. In this case, the first insulating structure 146 includes an insulating pattern conformally formed along the surface of the second dummy hole 142 and the first connection portion 142c, and the second dummy hole ( 142) and a buried pattern that completely fills the first connection portion 142c. In addition, the dummy channel structure 147 includes an insulating pattern conformally formed along the surface of the first dummy hole 141 and a buried pattern that completely fills the first dummy hole 141 on the insulating pattern. You may.

상기 제1 절연 구조물(146)은 단면에서 볼 때 U자 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 절연 구조물(146)은 상기 제1 부위의 양 단부에 위치하고 상기 예비 계단형 몰드 구조물(115) 및 제1 층간 절연막(120)을 관통하여 기판 표면까지 연장되는 필러부 및 상기 필러부 하부를 서로 연결하는 브릿지 패턴을 포함할 수 있다. The first insulating structure 146 may have a U-shape when viewed in cross section. That is, the first insulating structure 146 is located at both ends of the first portion and includes a filler portion extending through the preliminary stepped mold structure 115 and the first interlayer insulating film 120 to the substrate surface, and the filler portion. It may include a bridge pattern connecting the lower parts to each other.

도 15 및 도 16을 참조하면, 적어도 상기 셀 영역의 상기 예비 계단형 몰드 구조물(115)을 절단하면서 상기 제2 방향으로 연장되는 개구부(150a)를 형성할 수 있다. 상기 공정에 의해, 상기 셀 영역의 예비 계단형 몰드 구조물(115)은 상기 제3 방향으로 서로 이격되는 계단형 몰드 구조물(115a)로 형성될 수 있다. 상기 계단형 몰드 구조물(115a)에는 절연 패턴(116) 및 희생 패턴(118)이 적층될 수 있다. Referring to FIGS. 15 and 16 , an opening 150a extending in the second direction may be formed by cutting the preliminary stepped mold structure 115 in at least the cell region. Through the above process, the preliminary stepped mold structure 115 in the cell area may be formed as stepped mold structures 115a spaced apart from each other in the third direction. An insulating pattern 116 and a sacrificial pattern 118 may be stacked on the stepped mold structure 115a.

상기 개구부(150a)를 형성하기 위한 식각 공정에서, 상기 제1 부위의 예비 계단형 몰드 구조물(115)은 식각되지 않을 수 있다. 그리고, 상기 제1 부위의 제2 방향의 양 측으로 상기 예비 계단형 몰드 구조물(115)이 식각될 수 있다. 따라서, 상기 식각되지 않는 부위는 상기 계단형 몰드 구조물(115a)들을 서로 연결하는 연결 패턴(150b)으로 제공될 수 있다. In the etching process to form the opening 150a, the preliminary stepped mold structure 115 in the first portion may not be etched. Additionally, the preliminary stepped mold structure 115 may be etched on both sides of the first portion in the second direction. Accordingly, the portion that is not etched may be provided as a connection pattern 150b connecting the stepped mold structures 115a to each other.

예시적인 실시예에서, 연결 패턴(150b)을 포함하는 개구부(150a) 및 연결 패턴(150b)을 포함하고 있지 않은 개구부(150a)가 상기 제3 방향으로 번갈아 형성될 수 있다. 따라서, 상기 한쌍의 서로 이웃하는 계단형 몰드 구조물(115a)은 상기 제1 부위에서 상기 연결 패턴(150b)에 의해 서로 연결될 수 있다. In an exemplary embodiment, openings 150a including the connection pattern 150b and openings 150a not including the connection pattern 150b may be formed alternately in the third direction. Accordingly, the pair of adjacent stepped mold structures 115a may be connected to each other by the connection pattern 150b at the first portion.

상기 제1 부위는 최상부의 워드 라인의 상기 제2 방향의 단부에 해당되는 희생 패턴(예를들어, 118e)과 오버랩될 수 있다. 따라서, 상기 SSL로 제공되는 최상부의 희생 패턴(예를들어, 118f)은 절단된 형상을 가질 수 있다. 반면에, 그 아래에 위치하는 상기 워드 라인으로 제공되는 희생 패턴들(예를들어, 118b 내지 118e)은 상기 연결 패턴(150b)에 의해 상기 제3 방향으로 서로 연결된 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 GSL로 제공되는 최하부의 희생 패턴(118a)은 이 전의 공정에 의해 절단된 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 부위에서, 상기 SSL 및 GSL로 제공되는 희생 패턴은 구비되지 않을 수 있다. The first portion may overlap with a sacrificial pattern (eg, 118e) corresponding to an end of the uppermost word line in the second direction. Accordingly, the uppermost sacrificial pattern (eg, 118f) provided as the SSL may have a cut shape. On the other hand, the sacrificial patterns (eg, 118b to 118e) provided to the word line located below may have a shape connected to each other in the third direction by the connection pattern 150b. Additionally, the lowermost sacrificial pattern 118a provided to the GSL may have a shape cut by a previous process. That is, in the first portion, the sacrificial patterns provided by the SSL and GSL may not be provided.

도 17 내지 도 19를 참조하면, 상기 개구부(150a)에 의해 측벽이 노출된 희생 패턴들(118)을 제거할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 희생 패턴들(118)은 등방성 식각 공정을 통해 제거될 수 있다. Referring to FIGS. 17 to 19 , the sacrificial patterns 118 whose sidewalls are exposed through the opening 150a may be removed. According to example embodiments, the sacrificial patterns 118 may be removed through an isotropic etching process.

상기 희생 패턴들(118)이 제거됨에 따라, 각 층의 절연 패턴들(116) 사이에 갭(gap)(152)이 형성될 수 있다. 이 때, 도 20에 도시된 것과 같이, 상기 제1 부위에 남아있는 상기 희생 패턴들(118)도 함께 제거됨으로써, 상기 갭(152)이 형성될 수 있다. As the sacrificial patterns 118 are removed, a gap 152 may be formed between the insulating patterns 116 of each layer. At this time, as shown in FIG. 20, the sacrificial patterns 118 remaining in the first portion are also removed, thereby forming the gap 152.

도 20 및 도 21을 참조하면, 상기 각 층의 갭(152) 내부에 도전 물질을 채워넣음으로써 게이트 패턴들(160)을 형성할 수 있다. 즉, 각 층의 희생 패턴(118)들은 게이트 패턴들(160)로 각각 치환될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 게이트 패턴(160)은 금속 또는 금속 질화물을 사용하여 형성될 수 있다. Referring to FIGS. 20 and 21 , gate patterns 160 can be formed by filling the inside of the gap 152 of each layer with a conductive material. That is, the sacrificial patterns 118 of each layer may be replaced with gate patterns 160, respectively. According to example embodiments, the gate pattern 160 may be formed using metal or metal nitride.

설명한 것과 같이, 최하부의 게이트 패턴(160a)은 GSL로 제공되고, 최상부의 게이트 패턴(160f)은 SSL로 제공되고, 상기 GSL과 SSL 사이의 게이트 패턴(160b, 160c, 160d, 160e)은 워드 라인으로 제공될 수 있다. As described, the lowest gate pattern 160a is provided as a GSL, the uppermost gate pattern 160f is provided as an SSL, and the gate patterns 160b, 160c, 160d, and 160e between the GSL and SSL are word lines. can be provided.

그런데, 상기 제1 부위의 갭(152)의 내부에도 상기 도전 물질이 채워지고, 이는 서로 제3 방향으로 이웃하는 2개의 워드 라인들을 서로 연결시키는 도전 연결 패턴(161)으로 제공될 수 있다. 따라서, 상기 제3 방향으로 이웃하는 2개의 워드 라인은 전기적으로 연결될 수 있다. However, the inside of the gap 152 in the first portion is also filled with the conductive material, and this can be provided as a conductive connection pattern 161 that connects two adjacent word lines in the third direction. Accordingly, two neighboring word lines in the third direction may be electrically connected.

그러나, 상기 제1 부위에서 상기 SSL 및 GSL에 해당하는 부위에는 상기 갭(152)이 형성되지 않고 절연 물질로 채워져 있으므로, 상기 도전 연결 패턴(161)이 형성되지 않는다. 따라서, 상기 제3 방향으로 이웃하는 상기 SSL들 사이 및 GSL들 사이는 전기적으로 절연될 수 있다. However, since the gap 152 is not formed in the portion corresponding to the SSL and GSL in the first portion and is filled with an insulating material, the conductive connection pattern 161 is not formed. Accordingly, the SSLs and GSLs neighboring in the third direction may be electrically insulated.

도 22 및 23을 참조하면, 이온 주입 공정을 수행하여 상기 개구부(150a)를 통해 노출된 기판(100) 상부에 불순물 영역(105)을 형성할 수 있다. 상기 불순물 영역(105) 상에 상기 개구부(150a)를 채우는 절연 패턴(155) 및 공통 소스 라인(157)을 형성할 수 있다. Referring to FIGS. 22 and 23, an ion implantation process may be performed to form an impurity region 105 on the upper part of the substrate 100 exposed through the opening 150a. An insulating pattern 155 and a common source line 157 may be formed on the impurity region 105 to fill the opening 150a.

계속하여, 도시하지는 않았지만, 상기 제2 층간 절연막 상에 상부 층간 절연막을 형성하고, 상기 배선 영역에 위치하는 상기 층간 절연막들을 관통하는 콘택들을 형성하고, 상기 콘택들과 연결되는 배선들을 형성할 수 있다.Subsequently, although not shown, an upper interlayer insulating film may be formed on the second interlayer insulating film, contacts may be formed penetrating the interlayer insulating films located in the wiring region, and interconnections connected to the contacts may be formed. .

상기 공정을 통해 수직형 메모리 소자를 제조할 수 있다. A vertical memory device can be manufactured through the above process.

도 24는 수직형 메모리 소자의 평면도이고, 도 25는 상기 수직형 메모리 소자에서 연결 패턴 부위를 나타내는 사시도이다. FIG. 24 is a plan view of a vertical memory device, and FIG. 25 is a perspective view showing a connection pattern portion of the vertical memory device.

도 22 내지 25를 참조하면, 상기 수직형 메모리 소자는 상기 제2 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향으로 서로 이격되면서 적층되는 게이트 패턴들(160)이 구비될 수 있다. 상기 게이트 패턴들(160)의 가장자리 부위는 배선 영역에 위치하며, 상기 가장자리 부위는 계단 형상을 가질 수 있다. Referring to FIGS. 22 to 25 , the vertical memory device may be provided with gate patterns 160 that extend in the second direction and are stacked while being spaced apart from each other in the first direction. Edges of the gate patterns 160 are located in the wiring area, and the edges may have a step shape.

상기 셀 영역에 위치하는 상기 게이트 패턴들(160)을 관통하여 채널 구조물들(136)이 구비되고, 상기 배선 영역에 위치하는 게이트 패턴들(160) 및 제1 층간 절연막(120)을 관통하여 더미 채널 구조물들(147)이 구비될 수 있다. 또한, 상기 배선 영역에서 GSL이 절단되는 제1 부위에는 제1 절연 구조물(146)이 구비될 수 있다. 상기 제1 절연 구조물(146)은 상기 더미 채널 구조물(147)과 실질적으로 동일한 물질을 포함할 수 있다. Channel structures 136 are provided through the gate patterns 160 located in the cell region, and a dummy layer is provided through the gate patterns 160 and the first interlayer insulating layer 120 located in the wiring region. Channel structures 147 may be provided. Additionally, a first insulating structure 146 may be provided at a first portion in the wiring area where the GSL is cut. The first insulating structure 146 may include substantially the same material as the dummy channel structure 147.

상기 제1 절연 구조물(146)은 상기 필러부 및 브릿지 패턴을 포함하고, 상기 브릿지 패턴에 의해 제3 방향으로 이웃하는 상기 GSL이 서로 절단될 수 있다. The first insulating structure 146 includes the pillar portion and a bridge pattern, and the GSLs neighboring in the third direction may be cut from each other by the bridge pattern.

도 21에 도시된 것과 같이, 상기 제1 절연 구조물(146)의 필러부의 측벽은 요철을 가질 수 있다. As shown in FIG. 21, the side wall of the pillar portion of the first insulating structure 146 may have irregularities.

상기 브릿지 패턴 상에서, 상기 필러부 사이에 해당하는 부위에는 상기 도전 연결 패턴(161)이 구비되고, 상기 도전 연결 패턴(161)은 워드 라인으로 제공되는 한 쌍의 게이트 패턴들(160)을 상기 제3 방향으로 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다. On the bridge pattern, the conductive connection pattern 161 is provided in a portion corresponding to the pillar portion, and the conductive connection pattern 161 is provided as a pair of gate patterns 160 provided as word lines. They can be electrically connected to each other in three directions.

상기 게이트 패턴들(160)은 각 상부면에 굴곡이 생기지 않고, 각 상부면이 평탄하게 형성될 수 있다. The gate patterns 160 may be formed to have flat upper surfaces without any curves.

도 26은 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도이다.Figure 26 is a plan view for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to example embodiments.

도 26을 참조하면, 먼저 도 1 내지 도 4를 참조로 설명한 공정을 동일하게 수행하여 상기 기판 상에 상기 예비 계단형 몰드 구조물(115) 및 제1 층간 절연막을 형성한다. Referring to FIG. 26 , the process described with reference to FIGS. 1 to 4 is performed in the same manner to form the preliminary stepped mold structure 115 and the first interlayer insulating film on the substrate.

이 후, 도 9 내지 도 14를 참조로 설명한 것과 동일한 공정을 수행하여, 상기 예비 계단형 몰드 구조물(115)에 제1 절연 구조물 및 더미 채널 구조물(147)을 형성한다. Thereafter, the same process as described with reference to FIGS. 9 to 14 is performed to form a first insulating structure and a dummy channel structure 147 on the preliminary stepped mold structure 115.

이 후, 도 5 내지 도 8을 참조로 설명한 공정을 수행하여 상기 필러 구조물을 형성한다. Afterwards, the process described with reference to FIGS. 5 to 8 is performed to form the filler structure.

즉, 상기 셀 영역에 필러 구조물을 형성하지 않은 상태에서, 상기 예비 계단형 몰드 구조물(115)에 제1 절연 구조물 및 더미 채널 구조물(147)을 형성할 수 있다. 그리고, 상기 셀 영역에 상기 필러 구조물을 형성한다. That is, the first insulating structure and the dummy channel structure 147 can be formed in the preliminary stepped mold structure 115 without forming a filler structure in the cell region. Then, the filler structure is formed in the cell region.

계속하여, 도 15 내지 도 23을 참조로 설명한 공정을 수행하여 상기 수직형 메모리 소자를 제조할 수 있다. 상기 수직형 메모리 소자는 도 22 내지 도 25에 도시된 수직형 메모리 소자와 실질적으로 동일할 수 있다. Subsequently, the vertical memory device can be manufactured by performing the process described with reference to FIGS. 15 to 23. The vertical memory device may be substantially the same as the vertical memory device shown in FIGS. 22 to 25.

도 27 내지 도 31은 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도 및 단면도들이다.27 to 31 are plan views and cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to example embodiments.

도 27을 참조하면, 기판(100) 상에 하부 절연막(112a) 및 하부 희생막(114a)을 형성한다. Referring to FIG. 27, a lower insulating layer 112a and a lower sacrificial layer 114a are formed on the substrate 100.

상기 하부 희생막(114a) 상에 마스크 패턴(102)을 형성한다. 상기 마스크 패턴(102)은 상기 배선 영역(B)에서 그라운드 선택 라인(GSL)이 절단되어야 할 부위인 제1 부위에 해당되는 하부 희생막(114a) 부위를 선택적으로 노출할 수 있다.A mask pattern 102 is formed on the lower sacrificial layer 114a. The mask pattern 102 may selectively expose a portion of the lower sacrificial layer 114a corresponding to a first portion of the wiring region B where the ground selection line GSL is to be cut.

상기 마스크 패턴(102)에 의해 노출된 하부 희생막(114a)의 표면에 기판 처리 공정을 수행하여 상기 하부 희생막(114a)의 일부 부위에 희생 영역(104a)을 형성한다. A substrate treatment process is performed on the surface of the lower sacrificial layer 114a exposed by the mask pattern 102 to form a sacrificial region 104a in a portion of the lower sacrificial layer 114a.

상기 기판 처리 공정은 이온 주입 공정 또는 플라즈마 처리 공정 등을 포함할 수 있다. 상기 희생 영역(104a)은 상기 하부 희생막(114a) 및 이 후에 형성되는 희생막과 높은 식각 선택성을 가질 수 있다. 즉, 동일한 갖는 식각 공정을 수행하였을 때, 상기 희생 영역(104a)은 상기 하부 희생막 및 다른 희생막들보다 더 빠르게 제거될 수 있다. The substrate processing process may include an ion implantation process or a plasma treatment process. The sacrificial region 104a may have high etch selectivity with the lower sacrificial layer 114a and the sacrificial layer formed thereafter. That is, when the same etching process is performed, the sacrificial region 104a can be removed faster than the lower sacrificial layer and other sacrificial layers.

이 후, 상기 마스크 패턴을 제거한다. After this, the mask pattern is removed.

도 28을 참조하면, 하부 희생막(114a) 및 희생 영역(104a) 상에, 절연막들(112b, 112c, 112d, 112e, 112f) 및 희생막들(114b, 114c, 114d, 114e, 114f)을 교대로 반복적으로 적층하여 몰드 구조물을 형성한다. Referring to FIG. 28, insulating films 112b, 112c, 112d, 112e, 112f and sacrificial films 114b, 114c, 114d, 114e, 114f are formed on the lower sacrificial film 114a and the sacrificial region 104a. A mold structure is formed by alternately and repeatedly stacking.

이 후, 상기 몰드 구조물의 단부를 단계적으로 식각하여 예비 계단형 몰드 구조물(115, 도 3 및 4 참조) 을 형성한다. 상기 예비 계단형 몰드 구조물을 형성하는 공정은 도 3 및 도 4를 참조로 설명한 것과 실질적으로 동일할 수 있다. Afterwards, the ends of the mold structure are gradually etched to form a preliminary stepped mold structure 115 (see FIGS. 3 and 4). The process of forming the preliminary stepped mold structure may be substantially the same as that described with reference to FIGS. 3 and 4.

계속하여, 도 5 내지 도 8을 참조로 설명한 것과 동일한 공정을 수행하여, 상기 셀 영역(A)에 위치하는 예비 계단형 몰드 구조물(115)을 관통하여 필러 구조물들(138, 도 5 참조)을 형성할 수 있다.Continuing, by performing the same process as described with reference to FIGS. 5 to 8, filler structures 138 (see FIG. 5) are formed through the preliminary stepped mold structure 115 located in the cell area (A). can be formed.

도 29를 참조하면, 상기 배선 영역에 위치하는 예비 계단형 몰드 구조물(115)의 절연막들(112), 희생막들(114) 및 제1 및 제2 층간 절연막을 이방성 식각하여 제1 더미홀 및 제2 더미홀(143)을 각각 형성할 수 있다. 상기 제1 및 제2 더미홀(143)을 형성하는 공정은 도 9 및 도 10을 참조로 설명한 것과 동일할 수 있다. Referring to FIG. 29, the insulating films 112, sacrificial films 114, and first and second interlayer insulating films of the preliminary stepped mold structure 115 located in the wiring area are anisotropically etched to form a first dummy hole and Second dummy holes 143 may be formed, respectively. The process of forming the first and second dummy holes 143 may be the same as that described with reference to FIGS. 9 and 10 .

상기 제2 더미홀(143)의 하부 측벽에는 상기 하부 희생막(114a)에 형성된 희생 영역(104a)이 노출될 수 있다. A sacrificial region 104a formed in the lower sacrificial layer 114a may be exposed on the lower sidewall of the second dummy hole 143.

도 30을 참조하면, 상기 희생 영역(104a)을 등방성 식각 공정을 통해 제거한다. 상기 희생 영역(104a)은 상기 하부 희생막(114a) 및 다른 희생막들(114b, 114c, 114d, 114e)보다 더 빠르게 식각될 수 있다. 따라서, 상기 제2 더미홀(142)의 하부 측벽을 서로 연결시키는 제1 연결부(143a)를 형성할 수 있다. 상기 제1 연결부(143a)는 후속 공정에서 형성되는 그라운드 선택 트랜지스터의 GSL이 절단되는 부위가 될 수 있다. 상기 제1 연결부(143a) 양 측의 하부 희생막(114a)은 후속 공정을 통해 게이트 패턴으로 대체되어 상기 GSL로 제공될 수 있다. Referring to FIG. 30, the sacrificial region 104a is removed through an isotropic etching process. The sacrificial region 104a may be etched faster than the lower sacrificial layer 114a and the other sacrificial layers 114b, 114c, 114d, and 114e. Accordingly, a first connection portion 143a that connects the lower side walls of the second dummy hole 142 to each other can be formed. The first connection portion 143a may be a portion where the GSL of the ground selection transistor formed in a subsequent process is cut. The lower sacrificial layer 114a on both sides of the first connection portion 143a may be replaced with a gate pattern through a subsequent process and provided to the GSL.

상기 희생 영역(104a)을 식각하는 공정에서, 상기 하부 희생막(114a) 및 다른 희생막들(114b, 114c, 114d, 114e)도 일부 두께만큼 식각될 수 있다. 따라서, 상기 제2 더미홀(143)의 측벽에 요철부가 생성될 수 있다. In the process of etching the sacrificial region 104a, the lower sacrificial layer 114a and the other sacrificial layers 114b, 114c, 114d, and 114e may also be etched to a certain thickness. Accordingly, uneven portions may be created on the sidewall of the second dummy hole 143.

도 31을 참조하면, 도 14 내지 도 23을 참조로 설명한 공정들을 동일하게 수행함으로써 수직형 메모리 소자를 제조할 수 있다. Referring to FIG. 31, a vertical memory device can be manufactured by performing the same processes described with reference to FIGS. 14 to 23.

즉, 상기 제2 더미홀(143) 및 제1 연결부(143a, 도 30) 내부를 채우는 제1 절연 구조물(146)을 형성하고, 상기 제1 더미홀(141) 내부에 더미 채널 구조물(도 15, 147)을 형성할 수 있다. That is, a first insulating structure 146 is formed to fill the inside of the second dummy hole 143 and the first connection portion 143a (FIG. 30), and a dummy channel structure (FIG. 15) is formed inside the first dummy hole 141. , 147) can be formed.

이 때, 상기 제1 절연 구조물(146)은 상기 예비 계단형 몰드 구조물(115) 및 제1 층간 절연막(120)을 관통하여 기판(100) 표면까지 연장되는 필러부 및 상기 필러부 하부를 서로 연결하는 브릿지 패턴을 포함할 수 있다. 상기 브릿지 패턴의 상,하부면 높이는 각각 상기 최하부 희생 패턴의 상, 하부면 높이와 동일할 수 있다. At this time, the first insulating structure 146 connects the filler part extending through the preliminary stepped mold structure 115 and the first interlayer insulating film 120 to the surface of the substrate 100 and the lower part of the pillar part. It may include a bridge pattern. The heights of the upper and lower surfaces of the bridge pattern may be the same as the heights of the upper and lower surfaces of the lowermost sacrificial pattern, respectively.

예시적인 실시예에서, 상기 브릿지 패턴과 하부 절연막(112a)은 동일한 절연물질을 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 브릿지 패턴과 하부 절연막(112a)은 하나의 막으로 병합될 수 있다. In an exemplary embodiment, the bridge pattern and the lower insulating layer 112a may include the same insulating material. In this case, the bridge pattern and the lower insulating layer 112a may be merged into one layer.

이 후, 적어도 상기 셀 영역의 상기 예비 계단형 몰드 구조물(115)을 절단하면서 상기 제2 방향으로 연장되는 개구부(도 22, 150a)를 형성할 수 있다. 상기 희생 패턴들을 게이트 패턴들(160)로 대체할 수 있다. Afterwards, an opening extending in the second direction (FIG. 22, 150a) may be formed while cutting the preliminary stepped mold structure 115 in at least the cell region. The sacrificial patterns can be replaced with gate patterns 160.

상기 수직형 메모리 소자는 상기 기판에 리세스가 생성되지 않고, 상기 제1 절연 구조물(146)의 브릿지 패턴이 기판 상부면과 이격되게 구비되는 것을 제외하고는, 도 22 내지 도 25에 도시된 수직형 메모리 소자와 실질적으로 동일할 수 있다.The vertical memory device is a vertical memory device shown in FIGS. 22 to 25, except that no recess is created in the substrate and the bridge pattern of the first insulating structure 146 is provided to be spaced apart from the upper surface of the substrate. It may be substantially the same as the type memory device.

도 32 및 35는 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 32 and 35 are cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to example embodiments.

도 32를 참조하면, 기판(100) 상에 하부 절연막(112a)을 형성한다. Referring to FIG. 32, a lower insulating film 112a is formed on the substrate 100.

상기 하부 절연막(112a) 상에 마스크 패턴(102)을 형성한다. 상기 마스크 패턴(102)은 상기 배선 영역(B)에서 그라운드 선택 라인(GSL)이 절단되어야 할 부위인 제1 부위에 해당되는 하부 절연막(112a) 부위를 선택적으로 노출할 수 있다.A mask pattern 102 is formed on the lower insulating film 112a. The mask pattern 102 may selectively expose a portion of the lower insulating film 112a corresponding to a first portion in the wiring region B, where the ground selection line GSL is to be cut.

상기 마스크 패턴(102)에 의해 노출된 하부 절연막(112a)의 표면에 기판 처리 공정을 수행하여 상기 하부 절연막(112a) 부위에 희생 영역(104b)을 형성한다. A substrate treatment process is performed on the surface of the lower insulating layer 112a exposed by the mask pattern 102 to form a sacrificial region 104b in the lower insulating layer 112a.

상기 기판 처리 공정은 이온 주입 공정 또는 플라즈마 처리 공정 등을 포함할 수 있다. 상기 희생 영역(104b)은 상기 하부 절연막(112a) 및 이 후에 형성되는 절연막들과 높은 식각 선택성을 가질 수 있다. 즉, 동일한 갖는 식각 공정을 수행하였을 때, 상기 희생 영역(104b)은 상기 하부 절연막(112a) 및 다른 절연막들보다 더 빠르게 제거될 수 있다. The substrate processing process may include an ion implantation process or a plasma treatment process. The sacrificial region 104b may have high etch selectivity with the lower insulating layer 112a and insulating layers formed thereafter. That is, when the same etching process is performed, the sacrificial region 104b can be removed faster than the lower insulating layer 112a and other insulating layers.

이 후, 상기 마스크 패턴(102)을 제거한다. After this, the mask pattern 102 is removed.

도 33을 참조하면, 상기 하부 절연막(112a) 및 희생 영역(104b) 상에, 하부 희생막(114a)을 형성한다. 상기 하부 희생막(114a) 상에 절연막들(112b, 112c, 112d, 112e, 112f) 및 희생막들(114b, 114c, 114d, 114e)을 교대로 반복적으로 적층하여 몰드 구조물을 형성한다. 이 후, 상기 몰드 구조물의 단부를 단계적으로 식각하여 예비 계단형 몰드 구조물(115, 도 3 및 4 참조)을 형성한다. 상기 예비 계단형 몰드 구조물(115)을 형성하는 공정은 도 3 및 도 4를 참조로 설명한 것과 실질적으로 동일할 수 있다. Referring to FIG. 33, a lower sacrificial layer 114a is formed on the lower insulating layer 112a and the sacrificial region 104b. The insulating films 112b, 112c, 112d, 112e, and 112f and the sacrificial films 114b, 114c, 114d, and 114e are alternately and repeatedly stacked on the lower sacrificial film 114a to form a mold structure. Afterwards, the ends of the mold structure are gradually etched to form a preliminary stepped mold structure 115 (see FIGS. 3 and 4). The process of forming the preliminary stepped mold structure 115 may be substantially the same as that described with reference to FIGS. 3 and 4 .

계속하여, 도 5 내지 도 8을 참조로 설명한 것과 동일한 공정을 수행하여, 상기 셀 영역(A)에 위치하는 예비 계단형 몰드 구조물(115)을 관통하여 필러 구조물들(138, 도 5)을 형성할 수 있다. Continuing, the same process as described with reference to FIGS. 5 to 8 is performed to form filler structures 138 (FIG. 5) by penetrating the preliminary stepped mold structure 115 located in the cell area (A). can do.

이 후, 상기 배선 영역에 위치하는 예비 계단형 몰드 구조물(115)의 절연막들, 희생막들, 하부 절연막, 하부 희생막 및 제1 및 제2 층간 절연막을 이방성 식각하여 제1 더미홀 및 제2 더미홀(143b)을 각각 형성한다. 상기 제1 및 제2 더미홀(143b)을 형성하는 공정은 도 9 및 도 10을 참조로 설명한 것과 동일할 수 있다. 상기 제2 더미홀(143b)의 측벽에는 상기 최하부 절연막(112a)에 형성된 희생 영역(104b)이 노출될 수 있다. Thereafter, the insulating films, sacrificial films, lower insulating film, lower sacrificial film, and first and second interlayer insulating films of the preliminary stepped mold structure 115 located in the wiring area are anisotropically etched to form the first dummy hole and the second interlayer insulating film. Dummy holes 143b are formed respectively. The process of forming the first and second dummy holes 143b may be the same as that described with reference to FIGS. 9 and 10 . A sacrificial region 104b formed in the lowermost insulating layer 112a may be exposed on the sidewall of the second dummy hole 143b.

도 34를 참조하면, 상기 희생 영역(104b)을 등방성 식각 공정을 통해 제거한다. 상기 희생 영역은 상기 하부 절연막(112a) 및 다른 절연막들(112b, 112c, 112d, 112e, 112f) 보다 더 빠르게 식각될 수 있다. 따라서, 상기 제2 더미홀(143b)의 하부 측벽을 서로 연결시키는 예비 제1 연결부(143c)를 형성할 수 있다. 상기 예비 제1 연결부(143c)에 의해 기판 표면 및 하부 희생막의 저면이 각각 노출될 수 있다. Referring to FIG. 34, the sacrificial region 104b is removed through an isotropic etching process. The sacrificial region may be etched faster than the lower insulating layer 112a and the other insulating layers 112b, 112c, 112d, 112e, and 112f. Accordingly, it is possible to form a preliminary first connection portion 143c that connects the lower side walls of the second dummy hole 143b to each other. The substrate surface and the bottom surface of the lower sacrificial layer may be exposed by the preliminary first connection portion 143c, respectively.

상기 희생 영역을 식각하는 공정에서, 상기 최하부 절연막 및 다른 절연막도 일부 두께만큼 식각될 수 있다. 따라서, 상기 제2 더미홀(143b)의 측벽에 요철부가 생성될 수 있다. In the process of etching the sacrificial region, the lowermost insulating layer and other insulating layers may also be etched to a certain thickness. Accordingly, uneven portions may be created on the sidewall of the second dummy hole 143b.

도 35를 참조하면, 상기 예비 제1 연결부(143c)에 의해 노출되는 하부 희생막(114a)이 제거되도록 등방성 식각 공정을 수행한다. 따라서, 상기 제2 더미홀들(143b) 하부를 서로 연결하는 제1 연결부(143d)가 형성될 수 있다. Referring to FIG. 35, an isotropic etching process is performed to remove the lower sacrificial layer 114a exposed by the preliminary first connection portion 143c. Accordingly, a first connection portion 143d may be formed to connect the lower portions of the second dummy holes 143b to each other.

상기 예비 제1 연결부(143c) 상에 노출되는 하부 희생막(114a)은 상기 제2 더미홀(143b)의 측벽에 노출되는 다른 희생막들(114b, 114c, 114d, 114e)보다 더 빠르게 식각될 수 있다. 따라서, 상기 식각 공정을 통해, 상기 제2 더미홀(143b)의 측벽에 요철부가 생성될 수 있다.The lower sacrificial film 114a exposed on the preliminary first connection portion 143c is etched faster than the other sacrificial films 114b, 114c, 114d, and 114e exposed on the sidewall of the second dummy hole 143b. You can. Accordingly, through the etching process, uneven portions may be created on the sidewall of the second dummy hole 143b.

이 후, 도 14 내지 23을 참조로 설명한 것과 실질적으로 동일한 공정을 수행하여 수직형 메모리 소자를 제조한다. Afterwards, substantially the same process as described with reference to FIGS. 14 to 23 is performed to manufacture a vertical memory device.

상기 수직형 메모리 소자에서, 상기 제1 절연 구조물(146b)은 기판(100) 표면까지 연장되는 필러부 및 상기 필러부 하부를 서로 연결하는 브릿지 패턴을 포함할 수 있다. 상기 브릿지 패턴의 상부면 높이는 각각 상기 최하부 게이트 패턴(118a)의 상부면 높이와 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 상기 브릿지 패턴은 상기 기판(100) 상부면과 접촉될 수 있다. In the vertical memory device, the first insulating structure 146b may include a pillar part extending to the surface of the substrate 100 and a bridge pattern connecting the lower part of the pillar part to each other. The height of the upper surface of the bridge pattern may be substantially equal to the height of the upper surface of the lowermost gate pattern 118a. Additionally, the bridge pattern may be in contact with the upper surface of the substrate 100.

상기 수직형 메모리 소자는 기판에 리세스가 생성되지 않는 것을 제외하고는, 도 22 내지 도 25에 도시된 수직형 메모리 소자와 실질적으로 동일할 수 있다.The vertical memory device may be substantially the same as the vertical memory device shown in FIGS. 22 to 25, except that no recess is created in the substrate.

도 36 및 39는 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도 및 단면도들이다.36 and 39 are plan and cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to example embodiments.

도 36을 참조하면, 도 1 내지 도 4를 참조로 설명한 것과 동일한 공정을 수행한다. 따라서, 기판(100) 상에 예비 계단형 몰드 구조물(도 4, 115)을 형성할 수 있다. 상기 예비 계단형 몰드 구조물(115)을 덮는 제1 층간 절연막(120)을 형성할 수 있다.Referring to Figure 36, the same process as described with reference to Figures 1 to 4 is performed. Accordingly, a preliminary stepped mold structure (FIG. 4, 115) can be formed on the substrate 100. A first interlayer insulating film 120 may be formed to cover the preliminary stepped mold structure 115.

상기 예비 계단형 몰드 구조물(115)의 절연막들 및 희생막들을 이방성 식각하여 채널 홀(125a), 제1 더미홀(141) 및 제2 더미홀(142)을 형성할 수 있다. 즉, 상기 채널 홀(125a), 제1 더미홀(141) 및 제2 더미홀(142)은 상기 이방성 식각 공정을 통해 동시에 형성할 수 있다. The channel hole 125a, the first dummy hole 141, and the second dummy hole 142 may be formed by anisotropically etching the insulating films and sacrificial films of the preliminary stepped mold structure 115. That is, the channel hole 125a, the first dummy hole 141, and the second dummy hole 142 can be formed simultaneously through the anisotropic etching process.

도 37을 참조하면, 상기 채널 홀(125a)의 저면에 선택적 에피택셜 성장 공정을 수행하여 반도체 패턴(127)을 형성할 수 있다. 이 때, 상기 제1 더미홀(141) 및 제2 더미홀(142)의 저면에는 상기 반도체 패턴이 형성되지 않도록, 상기 배선 영역은 블록킹될 수 있다. Referring to FIG. 37, a semiconductor pattern 127 may be formed on the bottom of the channel hole 125a by performing a selective epitaxial growth process. At this time, the wiring area may be blocked so that the semiconductor pattern is not formed on the bottom surfaces of the first dummy hole 141 and the second dummy hole 142.

이 후, 도 11 내지 도 13을 참조로 설명한 공정을 동일하게 수행한다. 따라서, 상기 제2 더미홀들(142) 하부를 서로 연결하는 제1 연결부(도 13, 142c)를 형성할 수 있다. Afterwards, the processes described with reference to FIGS. 11 to 13 are performed in the same manner. Accordingly, a first connection portion (FIG. 13, 142c) connecting the lower portions of the second dummy holes 142 to each other can be formed.

상기 공정들을 수행하면, 상기 제1 및 제2 더미홀(142)의 측벽에 각각 요철부가 생성될 수 있다. 또한, 상기 채널 홀(125a)의 측벽에 노출되는 절연 패턴 및 희생 패턴이 일부 두께만큼 식각될 수 있다. 그러므로, 상기 채널 홀(125a)의 측벽에도 상기 요철부가 생성될 수 있다. When the above processes are performed, uneven portions may be created on the side walls of the first and second dummy holes 142, respectively. Additionally, the insulating pattern and sacrificial pattern exposed on the sidewall of the channel hole 125a may be etched to a certain thickness. Therefore, the uneven portion may be created on the sidewall of the channel hole 125a.

도 38 및 도 39를 참조하면, 상기 채널홀 내부에는 필러 구조물(138)을 형성할 수 있다. 상기 필러 구조물(138)은 반도체 패턴(127), 채널 구조물(136a) 및 패드 패턴(137)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 더미홀 내부에는 각각 더미 채널 구조물 및 제1 절연 구조물(136b)을 형성할 수 있다. 상기 제1 절연 구조물(136b), 더미 채널 구조물 및 상기 채널 구조물(136a)은 동일한 공정을 통해 형성할 수 있으며, 실질적으로 동일한 물질을 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 38 and 39, a pillar structure 138 may be formed inside the channel hole. The pillar structure 138 may include a semiconductor pattern 127, a channel structure 136a, and a pad pattern 137. Additionally, a dummy channel structure and a first insulating structure 136b may be formed inside the first and second dummy holes, respectively. The first insulating structure 136b, the dummy channel structure, and the channel structure 136a may be formed through the same process and may include substantially the same material.

구체적으로, 상기 채널 구조물은 제1 유전막 구조물(130a), 제1 채널(132a) 및 제1 매립 절연 패턴(134a)을 포함할 수 있다. 상기 더미 채널 구조물 및 제1 절연 구조물(136b)은 제2 유전막 구조물(130b), 제2 채널(132b) 및 제2 매립 절연 패턴(134b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 절연 구조물은 상기 제2 더미홀 측벽에 형성되며 절연 물질이 포함하는 제2 유전막 구조물(130b)을 포함하므로, 절연 구조물로 제공될 수 있다. 상기 채널홀 내에서, 상기 채널 구조물(136a) 상에는 패드 패턴(137)이 형성될 수 있다. Specifically, the channel structure may include a first dielectric layer structure 130a, a first channel 132a, and a first buried insulating pattern 134a. The dummy channel structure and the first insulating structure 136b may include a second dielectric film structure 130b, a second channel 132b, and a second buried insulating pattern 134b. The first insulating structure is formed on a sidewall of the second dummy hole and includes a second dielectric film structure 130b made of an insulating material, and thus may be provided as an insulating structure. Within the channel hole, a pad pattern 137 may be formed on the channel structure 136a.

상기 채널 구조물(136a), 더미 채널 구조물 및 제1 절연 구조물(136b)은 상기 채널홀, 제1 및 제2 더미홀들의 요철부에 의해 측벽에 요철부가 형성될 수 있다. The channel structure 136a, the dummy channel structure, and the first insulating structure 136b may have uneven portions formed on side walls by the uneven portions of the channel hole and the first and second dummy holes.

이 후, 도 15 내지 도 23을 참조로 설명한 것과 동일한 공정을 수행하여 수직형 메모리 소자를 제조한다. Afterwards, the same process as described with reference to FIGS. 15 to 23 is performed to manufacture a vertical memory device.

상기 수직형 메모리 소자에서, 상기 채널 구조물, 더미 채널 구조물 및 제1 절연 구조물은 측벽에 요철을 가지고, 서로 동일한 물질들이 적층될 수 있다. 그 외에는, 도 22 내지 도 25에 도시된 수직형 메모리 소자와 실질적으로 동일할 수 있다.In the vertical memory device, the channel structure, the dummy channel structure, and the first insulating structure have uneven sidewalls, and the same materials may be stacked on each other. Other than that, it may be substantially the same as the vertical memory device shown in FIGS. 22 to 25.

일부 실시예에서, 상기 수직형 메모리 소자는 기판에 리세스가 생성되지 않을 수도 있다. In some embodiments, the vertical memory device may not have a recess created in the substrate.

도 40 및 도 47은 예시적인 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도 및 단면도들이다.FIGS. 40 and 47 are plan views and cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to example embodiments.

도 40 내지 도 42를 참조하면, 도 1 및 2를 참조로 설명한 것과 동일한 공정을 수행한다. Referring to FIGS. 40 to 42, the same process as described with reference to FIGS. 1 and 2 is performed.

이 후, 상기 기판(100) 상에 절연막들(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g) 및 희생막들(114a, 114b, 114c, 114d, 114e, 114f)을 교대로 반복적으로 적층하여 몰드 구조물을 형성할 수 있다. 이후, 상기 몰드 구조물의 가장자리 부위를 단계적으로 식각하여 상기 제1 예비 계단형 몰드 구조물(115a)을 형성할 수 있다. 즉, 상기 제1 예비 계단형 몰드 구조물(115b)은 상기 배선 영역 및 주변 영역에 위치하는 각 모서리 부위가 계단 형상을 가질 수 있다. Afterwards, insulating films 112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g and sacrificial films 114a, 114b, 114c, 114d, 114e, 114f are alternately and repeatedly stacked on the substrate 100. Thus, a mold structure can be formed. Thereafter, the edge portion of the mold structure may be etched step by step to form the first preliminary stepped mold structure 115a. That is, each corner of the first preliminary stepped mold structure 115b located in the wiring area and the surrounding area may have a stepped shape.

이 때, 상기 제1 예비 계단형 몰드 구조물(115a)에 포함되는 하부 절연막(112a), 하부 희생막(114a) 및 상기 하부 희생막(114a) 상에 형성되는 절연막(112b)은 식각하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 제1 예비 계단형 몰드 구조물(115b)은 최하부에 1층의 계단이 형성되지 않을 수 있다. At this time, the lower insulating film 112a, the lower sacrificial film 114a included in the first preliminary stepped mold structure 115a, and the insulating film 112b formed on the lower sacrificial film 114a may not be etched. there is. Accordingly, the first preliminary staircase mold structure 115b may not have a first floor staircase formed at the bottom.

다음에, 상기 제1 예비 계단형 몰드 구조물(115b)을 덮는 제1 층간 절연막(120)을 형성할 수 있다.Next, a first interlayer insulating film 120 may be formed to cover the first preliminary stepped mold structure 115b.

도 43을 참조하면, 상기 셀 영역(A)에 위치하는 제1 예비 계단형 몰드 구조물(115b)을 관통하여 필러 구조물들(138)을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 43, filler structures 138 may be formed through the first preliminary stepped mold structure 115b located in the cell area A.

상기 공정은 도 5 내지 도 8을 참조로 설명한 것과 실질적으로 동일할 수 있다. The process may be substantially the same as that described with reference to FIGS. 5 to 8.

도 44 내지 도 46을 참조하면, 상기 배선 영역에 위치하는 제1 예비 계단형 몰드 구조물(115b)의 절연막들, 희생막들 및 제1 및 제2 층간 절연막(120, 140)을 이방성 식각하여 제1 더미홀(141) 및 제2 더미홀(142)을 각각 형성할 수 있다. 또한, 상기 식각 공정에서, 제1 예비 계단형 몰드 구조물(115b)에서 최하부에 1층의 계단을 함께 형성할 수 있다. 그러므로, 제2 예비 계단형 몰드 구조물(115c)이 형성될 수 있다. Referring to FIGS. 44 to 46, the insulating films, sacrificial films, and first and second interlayer insulating films 120 and 140 of the first preliminary stepped mold structure 115b located in the wiring area are anisotropically etched to form a first layer. One dummy hole 141 and a second dummy hole 142 can be formed, respectively. Additionally, in the etching process, a first-floor staircase may be formed at the bottom of the first preliminary stepped mold structure 115b. Therefore, the second preliminary stepped mold structure 115c can be formed.

즉, 상기 제1 및 제2 더미홀들을 형성하기 위한 식각 공정에서, 상기 제1 및 제2 층간 절연막(120, 140)과 상기 하부 절연막(112a), 하부 희생막(114a) 및 상기 하부 희생막(114a) 상에 형성되는 절연막(112b)을 식각하여 최하부 계단을 형성할 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 층간 절연막(120, 140)과 상기 하부 절연막(112a), 하부 희생막(114a) 및 상기 하부 희생막(114a) 상에 형성되는 절연막(112b)을 관통하는 제1 개구부(161)를 형성할 수 있으며, 평면도에서 볼 때 상기 제1 개구부(161)는 상기 셀 영역(A)의 외부를 둘러싸는 링 형상을 가질 수 있다. That is, in the etching process for forming the first and second dummy holes, the first and second interlayer insulating films 120 and 140, the lower insulating film 112a, the lower sacrificial film 114a, and the lower sacrificial film. The lowest step can be formed by etching the insulating film 112b formed on (114a). That is, the first and second interlayer insulating films 120 and 140, the lower insulating film 112a, the lower sacrificial film 114a, and the first insulating film 112b formed on the lower sacrificial film 114a. An opening 161 may be formed, and when viewed in plan view, the first opening 161 may have a ring shape surrounding the outside of the cell area A.

상기 제1 개구부(161)의 측벽에는 각각 상기 하부 절연막(112a, 111a), 하부 희생막(114a, 113a) 및 그 위의 하부 절연막(114b, 111b)의 일부가 노출될 수 있다. Parts of the lower insulating films 112a and 111a, the lower sacrificial films 114a and 113a, and the upper insulating films 114b and 111b may be exposed on the side walls of the first opening 161, respectively.

도 47을 참조하면, 도 11 내지 도 14를 참조로 설명한 공정을 동일하게 수행할 수 있다. Referring to Figure 47, the processes described with reference to Figures 11 to 14 can be performed in the same manner.

상기 공정들을 수행하면, 상기 제2 더미홀(142) 및 제1 연결부(142c) 내부를 채우는 제1 절연 구조물(146)이 형성되고, 상기 제1 더미홀(141) 내부에 더미 채널 구조물(도 14, 147)이 형성될 수 있다. When the above processes are performed, a first insulating structure 146 is formed that fills the inside of the second dummy hole 142 and the first connection portion 142c, and a dummy channel structure (FIG. 14, 147) can be formed.

공정을 수행하면, 상기 제1 개구부(161)의 측벽의 절연막 및/또는 희생막도 일부 식각되어 상기 제1 개구부(161)의 폭이 다소 확장될 수 있다. 또한, 상기 제1 개구부(161) 내부에도 절연 물질이 채워지게 되어, 상기 제1 개구부(161) 내부에 제2 절연 구조물(162)이 형성될 수 있다. When the process is performed, the insulating film and/or sacrificial film on the sidewall of the first opening 161 may be partially etched, thereby slightly expanding the width of the first opening 161. Additionally, the inside of the first opening 161 may be filled with an insulating material, so that a second insulating structure 162 may be formed inside the first opening 161.

이 후, 도 15 내지 도 23을 참조로 설명한 것과 동일한 공정을 수행하여 수직형 메모리 소자를 제조한다. Afterwards, the same process as described with reference to FIGS. 15 to 23 is performed to manufacture a vertical memory device.

상기 수직형 메모리 소자는 상기 배선 영역을 둘러싸는 링 형상의 제2 절연 구조물(162)이 포함될 수 있다. 그 외에는, 도 22 내지 도 25에 도시된 수직형 메모리 소자와 실질적으로 동일할 수 있다.The vertical memory device may include a ring-shaped second insulating structure 162 surrounding the wiring area. Other than that, it may be substantially the same as the vertical memory device shown in FIGS. 22 to 25.

도 48은 예시적인 실시예들에 따른 수직형 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다. Figure 48 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a vertical memory device according to example embodiments.

상기 수직형 메모리 소자는 제2 절연 구조물을 제외하고는 도 47에 도시된 수직형 메모리 소자와 실질적으로 동일할 수 있다. The vertical memory device may be substantially the same as the vertical memory device shown in FIG. 47 except for the second insulating structure.

도 40 내지 도 46을 참조로 설명한 것과 동일한 공정을 수행하여, 상기 제1 개구부를 형성한다. The first opening is formed by performing the same process as described with reference to FIGS. 40 to 46.

도 48을 참조하면, 도 11 내지 도 13을 참조로 설명한 공정을 동일하게 수행할 수 있다. 따라서, 상기 제2 더미홀들(142) 하부를 서로 연결하는 제1 연결부(142c)가 형성될 수 있다. Referring to Figure 48, the processes described with reference to Figures 11 to 13 can be performed in the same manner. Accordingly, a first connection portion 142c may be formed to connect the lower portions of the second dummy holes 142 to each other.

이 후, 상기 제2 더미홀(142) 및 제1 연결부(142c) 내부를 채우는 제1 절연 구조물(146)을 형성하고, 상기 제1 더미홀(141) 내부에 더미 채널 구조물(도 15, 147)을 형성할 수 있다. Afterwards, a first insulating structure 146 is formed to fill the inside of the second dummy hole 142 and the first connection portion 142c, and a dummy channel structure (FIGS. 15, 147) is formed inside the first dummy hole 141. ) can be formed.

그리고, 상기 제1 개구부(161) 내부에도 절연 물질이 증착되어, 상기 제1 개구부(161) 내부에 제2 절연 구조물(162a)이 형성될 수 있다.Additionally, an insulating material may be deposited inside the first opening 161 to form a second insulating structure 162a inside the first opening 161.

이 때, 상기 제2 절연 구조물(162a)은 상기 제1 개구부(161) 측벽 및 저면을 따라 형성되도록 할 수 있다. 따라서, 상기 제1 개구부(161) 내부에 공간이 남아있도록 할 수 있다. At this time, the second insulating structure 162a may be formed along the sidewall and bottom of the first opening 161. Accordingly, space can remain inside the first opening 161.

이 후, 상기 제2 층간 절연막(140) 상에, 상기 제1 개구부(161)의 상부를 덮는 제3 층간 절연막(166)을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 제1 개구부 내부에는 에어갭(164)이 생성될 수 있다. Afterwards, a third interlayer insulating film 166 may be formed on the second interlayer insulating film 140 to cover the top of the first opening 161. Accordingly, an air gap 164 may be created inside the first opening.

이 후, 도 15 내지 도 23을 참조로 설명한 것과 동일한 공정을 수행하여 수직형 메모리 소자를 제조한다. Afterwards, the same process as described with reference to FIGS. 15 to 23 is performed to manufacture a vertical memory device.

상기 수직형 메모리 소자는 상기 배선 영역을 둘러싸는 링 형상의 제2 절연 구조물(162b)이 포함되며, 상기 제2 절연 구조물(162b)은 에어갭(164)을 포함할 수 있다. 그 외에는, 도 22 내지 도 25에 도시된 수직형 메모리 소자와 실질적으로 동일할 수 있다.The vertical memory device includes a ring-shaped second insulating structure 162b surrounding the wiring area, and the second insulating structure 162b may include an air gap 164. Other than that, it may be substantially the same as the vertical memory device shown in FIGS. 22 to 25.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to preferred embodiments, but those skilled in the art can make various modifications and modifications to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the patent claims. You will understand that you can change it.

본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 방법에 의해 수직형 메모리 소자를 제조할 수 있다. A vertical memory device can be manufactured by a method according to exemplary embodiments of the present invention.

100 : 기판 102 : 마스크 패턴
104 : 희생 영역 105 : 예비 계단형 몰드 구조물
120 : 제1 층간 절연막 112a : 하부 절연막
114a : 하부 희생막
112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g : 절연막들
114b, 114c, 114d, 114e, 114f : 희생막들
136, 136a : 채널 구조물
136b : 제1 절연 구조물
147 : 더미 채널 구조물
138 : 필러 구조물들 140 : 제2 층간 절연막
125 : 채널홀 143a : 제1 연결부
143b : 제2 더미홀 146 : 제1 절연 구조물
161 : 제1 개구부 160 : 게이트 패턴
100: substrate 102: mask pattern
104: Sacrificial area 105: Preliminary stepped mold structure
120: first interlayer insulating film 112a: lower insulating film
114a: lower sacrificial film
112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g: insulating films
114b, 114c, 114d, 114e, 114f: sacrificial films
136, 136a: Channel structure
136b: first insulating structure
147: Dummy channel structure
138: Filler structures 140: Second interlayer insulating film
125: channel hole 143a: first connection part
143b: second dummy hole 146: first insulating structure
161: first opening 160: gate pattern

Claims (10)

기판에 수직한 제1 방향으로 이격되면서 적층되고, 상기 기판에 수평한 제2 방향으로 연장되고, 최하부 게이트 패턴 및 워드 라인으로 제공되는 게이트 패턴들을 포함하는 복수의 게이트 패턴들;
상기 워드 라인으로 제공되는 각 층의 게이트 패턴들 중 상기 제2 방향과 수직한 제3 방향으로 서로 이웃하는 각 층의 게이트 패턴들을 직접 연결시키고, 상기 게이트 패턴들과 동일한 도전 물질로 이루어지는 도전 연결 패턴; 및
상기 도전 연결 패턴의 제3 방향의 양 측으로 배치되고 상기 게이트 패턴을 상기 제1 방향으로 관통하고 절연 물질을 포함하는 필러부, 및 최하부 게이트 패턴의 상기 제3 방향의 사이에 개재되어 상기 제3 방향으로 이웃하는 최하부 게이트 패턴들을 전기적으로 절연시키고,상기 필러부의 하부와 연결되고, 절연 물질을 포함하는 브릿지 패턴을 포함하는 절연 구조물을 포함하는 수직형 반도체 소자.
a plurality of gate patterns stacked and spaced apart in a first direction perpendicular to the substrate, extending in a second direction horizontal to the substrate, and including a lowermost gate pattern and gate patterns provided as a word line;
Among the gate patterns of each layer provided as the word line, a conductive connection pattern that directly connects the gate patterns of each layer adjacent to each other in a third direction perpendicular to the second direction and is made of the same conductive material as the gate patterns. ; and
A filler portion disposed on both sides of the third direction of the conductive connection pattern, penetrating the gate pattern in the first direction, and including an insulating material, and interposed between the third direction of the lowermost gate pattern and extending in the third direction. A vertical semiconductor device comprising an insulating structure that electrically insulates neighboring lowermost gate patterns, is connected to a lower part of the pillar part, and includes a bridge pattern containing an insulating material.
제1항에 있어서, 상기 브릿지 패턴은 최하부의 도전 연결 패턴 아래에 배치되는 수직형 반도체 소자. The vertical semiconductor device of claim 1, wherein the bridge pattern is disposed below the lowest conductive connection pattern. 제1항에 있어서, 상기 절연 구조물의 필러부의 측벽은 요철을 갖는 수직형 반도체 소자. The vertical semiconductor device of claim 1, wherein a side wall of the pillar portion of the insulating structure has irregularities. 제1항에 있어서, 상기 게이트 패턴들의 상기 제2 방향의 가장자리 부위는 계단 형상을 갖고, 상기 절연 구조물 및 상기 도전 연결 패턴은 상기 계단 형상을 갖는 제2 방향의 가장자리 부위에 위치하는 수직형 반도체 소자. The vertical semiconductor device of claim 1, wherein edge portions of the gate patterns in the second direction have a step shape, and the insulating structure and the conductive connection pattern are located at edge portions in the second direction having the step shape. . 기판 상에 하부 절연막 및 하부 희생막을 순차적으로 형성하고;
패턴 절단 영역에 위치하는 상기 기판, 하부 절연막 및 하부 희생막 중 적어도 하나에 희생 영역을 형성하고;
상기 하부 희생막 상에 절연막 및 희생막을 교대로 반복 적층하고;
상기 절연막 및 희생막, 하부 절연막 및 하부 희생막을 식각하여 상기 기판 표면을 노출하고, 상기 희생 영역의 제3 방향의 양 단부를 각각 노출하는 더미홀들을 형성하고;
상기 더미홀들을 통해 상기 희생 영역 및 상기 더미홀들 사이에 배치되는 상기 하부 희생막을 제거하여, 상기 더미홀들의 하부와 연통하는 연결부 및 상기 연결부에 의해 상기 제3 방향으로 절단된 하부 희생 패턴들을 형성하고;
상기 하부 희생 패턴들 및 희생막들을 도전 물질로 대체하여, 상기 제3 방향으로 절단된 최하부 게이트 패턴 및 그 위에 배치되는 게이트 패턴들을 형성하고,
상기 더미홀들 및 연결부 내에 절연 물질을 채워넣어, 필러부 및 상기 최하부 게이트 패턴의 제3 방향 사이에 개재되어 상기 제3 방향으로 이웃하는 최하부 게이트 패턴을 전기적으로 절연시키는 브릿지 패턴을 포함하는 절연 구조물을 형성하는 것을 포함하는 수직형 반도체 소자의 제조 방법.
sequentially forming a lower insulating film and a lower sacrificial film on the substrate;
forming a sacrificial region on at least one of the substrate, a lower insulating film, and a lower sacrificial film located in a pattern cutting area;
repeatedly stacking an insulating layer and a sacrificial layer alternately on the lower sacrificial layer;
exposing the surface of the substrate by etching the insulating layer, the sacrificial layer, the lower insulating layer, and the lower sacrificial layer, and forming dummy holes exposing both ends of the sacrificial region in a third direction, respectively;
The lower sacrificial layer disposed between the sacrificial area and the dummy holes is removed through the dummy holes to form a connection portion communicating with lower portions of the dummy holes and a lower sacrificial pattern cut in the third direction by the connection portion. do;
Replacing the lower sacrificial patterns and sacrificial films with a conductive material to form a lowermost gate pattern cut in the third direction and gate patterns disposed thereon,
An insulating structure that fills the dummy holes and the connection portion with an insulating material and includes a bridge pattern that is interposed between the filler portion and the third direction of the lowermost gate pattern and electrically insulates the lowermost gate pattern adjacent to the third direction. A method of manufacturing a vertical semiconductor device comprising forming a.
제5항에 있어서, 상기 희생 영역은 상기 기판, 하부 절연막 및 하부 희생막 중 적어도 하나의 표면을 플라즈마 처리하여 형성되는 수직형 반도체 소자의 제조 방법. The method of claim 5, wherein the sacrificial region is formed by plasma treating at least one surface of the substrate, the lower insulating layer, and the lower sacrificial layer. 제5항에 있어서, 상기 절연막 및 희생막을 교대로 반복 적층하고 난 후, 상기 하부 절연막, 하부 희생막, 절연막 및 희생막의 각 가장자리 부위가 계단 형상을 갖도록 식각하는 것을 더 포함하는 수직형 반도체 소자의 제조 방법. The vertical semiconductor device of claim 5, further comprising etching the lower insulating film, the lower sacrificial film, and each edge of the insulating film and the sacrificial film to have a step shape after repeatedly stacking the insulating film and the sacrificial film alternately. Manufacturing method. 제5항에 있어서, 상기 절연 구조물에 포함되는 절연 물질은 상기 희생막과 식각 선택비를 갖는 물질을 포함하는 수직형 반도체 소자의 제조 방법. The method of claim 5, wherein the insulating material included in the insulating structure includes a material having an etch selectivity with that of the sacrificial layer. 제5항에 있어서, 상기 연결부 및 하부 희생 패턴들을 형성한 다음, 상기 패턴 절단 영역에서 상기 제3 방향과 수직한 제2 방향의 양 측에 위치하는 상기 하부 절연막, 하부 희생막, 절연막 및 희생막을 상기 제2 방향으로 식각하여, 상기 제2 방향으로 연장되는 계단형 몰드 구조물 및 상기 계단형 몰드 구조물을 서로 연결하는 연결 패턴을 각각 형성하는 수직형 반도체 소자의 제조 방법. 6. The method of claim 5, wherein after forming the connection portion and the lower sacrificial patterns, the lower insulating film, the lower sacrificial film, the insulating film, and the sacrificial film are formed on both sides of the second direction perpendicular to the third direction in the pattern cut area. A method of manufacturing a vertical semiconductor device by etching in the second direction to form a stepped mold structure extending in the second direction and a connection pattern connecting the stepped mold structure to each other. 제5항에 있어서, 상기 더미홀들을 통해 상기 희생 영역 및 상기 더미홀들 사이에 배치되는 상기 하부 희생막을 제거하는 공정에서, 상기 더미홀들의 측벽이 요철을 갖도록 상기 하부 절연막, 희생막 및 절연막 중 적어도 하나가 일부 식각되는 수직형 반도체 소자의 제조 방법. 6. The method of claim 5, wherein in the process of removing the lower sacrificial layer disposed between the sacrificial area and the dummy holes through the dummy holes, the lower sacrificial layer, the sacrificial layer, and the insulating layer are formed so that side walls of the dummy holes have irregularities. A method of manufacturing a vertical semiconductor device in which at least one is partially etched.
KR1020160142694A 2016-10-31 2016-10-31 Methods of manufacturing vertical memory devices KR102643050B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160142694A KR102643050B1 (en) 2016-10-31 2016-10-31 Methods of manufacturing vertical memory devices

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160142694A KR102643050B1 (en) 2016-10-31 2016-10-31 Methods of manufacturing vertical memory devices

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180047048A KR20180047048A (en) 2018-05-10
KR102643050B1 true KR102643050B1 (en) 2024-03-05

Family

ID=62184876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160142694A KR102643050B1 (en) 2016-10-31 2016-10-31 Methods of manufacturing vertical memory devices

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102643050B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210130508A (en) 2020-04-22 2021-11-01 삼성전자주식회사 Nonvolatile memory device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160204123A1 (en) 2015-01-13 2016-07-14 Macronix International Co., Ltd. Method of fabricating three-dimensional semiconductor devices, and three-dimensional semiconductor devices thereof
US20160293621A1 (en) 2015-03-31 2016-10-06 Sandisk Technologies Inc. Bridge line structure for bit line connection in a three-dimensional semiconductor device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130044713A (en) * 2011-10-24 2013-05-03 에스케이하이닉스 주식회사 Three dimension non-volatile memory device, memory system comprising the same and method of manufacturing the same
KR101907069B1 (en) * 2011-12-28 2018-10-12 에스케이하이닉스 주식회사 Nonvolatile memory device and method for fabricating the same
KR102045249B1 (en) * 2013-01-18 2019-11-15 삼성전자주식회사 Wiring structure of 3-dimension semiconductor device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160204123A1 (en) 2015-01-13 2016-07-14 Macronix International Co., Ltd. Method of fabricating three-dimensional semiconductor devices, and three-dimensional semiconductor devices thereof
US20160293621A1 (en) 2015-03-31 2016-10-06 Sandisk Technologies Inc. Bridge line structure for bit line connection in a three-dimensional semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180047048A (en) 2018-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10854622B2 (en) Vertical memory devices and methods of manufacturing the same
US8343820B2 (en) Method for fabricating vertical channel type non-volatile memory device
US11276709B2 (en) Vertical type semiconductor devices and methods of manufacturing the same
US10763167B2 (en) Vertical semiconductor devices and method of manufacturing the same
US8643076B2 (en) Non-volatile memory device and method for fabricating the same
KR20150139223A (en) Semiconductor device
KR20120041314A (en) Vertical memory devices and methods of manufacturing the same
KR20130059821A (en) Semiconductor memory devices and methods for fabricating the same
KR20130027823A (en) Methods of manufacturing a vertical memory device
KR20110015337A (en) Method for fabricating vertical type non-volatile memory device
KR20200036503A (en) Vertical memory devices
US11600632B2 (en) Vertical memory with simplified integration
KR20110001292A (en) Pattern structure and method for forming the same
KR102483456B1 (en) Vertical memory devices and methods of manufacturing the same
KR20160109988A (en) Semiconductor devices and methods of manufacturing the same
KR20210026193A (en) Semiconductor and manufacturing method thereof
CN111540749B (en) Three-dimensional memory and forming method thereof
KR102643050B1 (en) Methods of manufacturing vertical memory devices
KR102487371B1 (en) Vertical semiconductor devices
KR102509920B1 (en) Vertical memory devices
KR20070094150A (en) Method for fabricating flash memory device
KR20230047700A (en) A semiconductor device
KR20130115777A (en) Methods of manufacturing vertical memory devices
KR20170137563A (en) Method of fabricating the non-volatile memory device
KR20120122550A (en) Method for manufacturing buried word line of semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant