KR20140020145A - Method of manufacturing the non-volatile memory device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 3차원 불휘발성 메모리 소자의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a three-dimensional nonvolatile memory device.
반도체 소자는 일반적으로 기판 상에 2차원적으로 배열된 메모리 셀들을 포함한다. 이러한 반도체 소자의 집적도를 높이기 위해 2차원적으로 배열된 메모리 셀 크기를 줄이는 다양한 기술들을 개발하고 있다. 그러나, 메모리 셀 크기를 줄이는 데 한계가 있다. 2차원 메모리 소자의 한계를 극복하기 위해 기판 상부에 메모리 셀들을 3차원으로 배열하여 집적도를 향상시키는 3차원 구조의 반도체 소자가 제안된 바 있다.Semiconductor devices generally include memory cells arranged two-dimensionally on a substrate. In order to increase the integration of such semiconductor devices, various techniques for reducing the size of two-dimensionally arranged memory cells have been developed. However, there is a limit to reducing the memory cell size. In order to overcome the limitations of the two-dimensional memory device, a semiconductor device having a three-dimensional structure that improves the degree of integration by arranging memory cells on a substrate in three dimensions has been proposed.
3차원 반도체 소자는 기판 상부로 돌출된 채널막을 따라 적층된 메모리 셀들을 포함한다. 이와 같은 3차원 반도체 소자의 신뢰성을 향상시키기 위해 최근 다양한 기술들이 제안되고 있다.
The 3D semiconductor device includes memory cells stacked along a channel film that protrudes above the substrate. Recently, various techniques have been proposed to improve the reliability of such a 3D semiconductor device.
본 발명의 실시 예는 3차원 불휘발성 메모리 소자의 신뢰성을 개선할 수 있는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법을 제공한다.
An embodiment of the present invention provides a method of manufacturing a nonvolatile memory device that can improve the reliability of the three-dimensional nonvolatile memory device.
본 발명의 실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 제조방법은 희생막이 매립된 파이프 게이트를 형성하는 단계; 상기 파이프 게이트 상부에 제1 및 제2 물질막들을 교대로 적층하여 적층 구조를 형성하는 단계; 상기 적층 구조를 식각하여 상기 희생막을 개구시키는 채널홀을 형성하는 단계; 상기 채널홀 측벽에 전하 저장막 패턴을 형성하는 단계; 상기 희생막을 제거하는 단계; 및 상기 희생막이 제거된 영역 및 상기 전하 저장막 패턴의 표면을 따라 게이트 절연막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
Method of manufacturing a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention comprises the steps of forming a pipe gate filled with a sacrificial film; Alternately stacking first and second material films on the pipe gate to form a stacked structure; Etching the stacked structure to form a channel hole for opening the sacrificial layer; Forming a charge storage layer pattern on sidewalls of the channel holes; Removing the sacrificial film; And forming a gate insulating layer along a region where the sacrificial layer is removed and a surface of the charge storage layer pattern.
본 기술은 파이프 트랜지스터의 게이트 절연막 형성 영역에 전하 저장막이 형성되는 것을 방지하여 파이프 트랜지스터의 문턱 전압 변동을 개선함으로써 3차원 불휘발성 메모리 소자의 신뢰성을 개선할 수 있다.
The present technology improves the threshold voltage variation of the pipe transistor by preventing the charge storage layer from being formed in the gate insulating film forming region of the pipe transistor, thereby improving reliability of the 3D nonvolatile memory device.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 회로도이다.
도 2a 및 도 2j는 본 발명의 실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템을 나타내는 구성도이다.1 is a circuit diagram of a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.
2A and 2J are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device in accordance with an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a memory system according to an embodiment of the present invention.
4 is a configuration diagram illustrating a computing system according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허 청구 범위에 의해서 이해되어야 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be implemented in various forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 회로도이다.1 is a circuit diagram of a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자는 셀 영역에 형성된 메모리 스트링(ST)을 포함한다. 메모리 스트링(ST)은 비트 라인(BL)과 소스 라인(SL) 사이에 직렬 접속된 메모리 셀들(MC00~MCn), 파이프 트랜지스터(Ptr), 적어도 하나의 소스 셀렉트 트랜지스터(SST), 및 적어도 하나의 드레인 셀렉트 트랜지스터(DST)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention includes a memory string ST formed in a cell region. The memory string ST may include memory cells MC 00 to MC n connected in series between the bit line BL and the source line SL, a pipe transistor Ptr, at least one source select transistor SST, and at least One drain select transistor DST is included.
메모리 셀들(MC00~MCn)은 전하 저장막에 저장되는 전하의 양에 따라 그 문턱 전압이 변화된다. 메모리 셀들(MC00~MCn)의 문턱 전압을 제어하여 메모리 셀들(MC00~MCn)에 데이터를 재기입할 수 있다. 메모리 셀들(MC00~MCn)은 소스 라인(SL) 측에 직렬로 접속되며 일렬로 적층된 제1 그룹의 메모리 셀들(MC00~MCk)과, 비트 라인(BL)측에 직렬로 접속되며 일렬로 적층된 제2 그룹의 메모리 셀들(MCk+1~MCn)로 구분된다. 제1 그룹의 메모리 셀들(MC00~MCk)의 게이트들에 연결된 워드 라인들(WL00~WLk)은 서로 절연되도록 형성되며, 제2 그룹의 메모리 셀들(MCk+1~MCn)의 게이트들에 연결된 워드 라인들(WLk +1~WLn) 또한 서로 절연되도록 형성된다.The threshold voltages of the memory cells MC 00 to MC n change according to the amount of charge stored in the charge storage layer. By controlling the threshold voltage of the memory cells (MC 00 ~ MC n) may re-write data to the memory cells (MC 00 ~ MC n). The memory cells MC 00 to MC n are connected in series to the source line SL side, and are connected in series to the first group of memory cells MC 00 to MC k stacked in a row, and to the bit line BL side in series. And divided into second group of memory cells MC k + 1 to MC n stacked in a row. The word lines WL 00 to WL k connected to the gates of the first group of memory cells MC 00 to MC k are insulated from each other, and the second group of memory cells MC k + 1 to MC n . The word lines WL k +1 to WL n connected to the gates of the gates are also insulated from each other.
소스 셀렉트 트랜지스터(SST)는 소스 라인(SL)과 제1 그룹의 메모리 셀들(MC00~MCk) 사이에 접속된다. 소스 라인(SL)과 제1 그룹의 메모리 셀들(MC00~MCk) 사이에 접속된 소스 셀렉트 트랜지스터(SST)가 2개 이상일 경우, 소스 셀렉트 트랜지스터들(SST)의 게이트 기능을 하는 소스 셀렉트 라인들(SSL)은 서로 연결되도록 형성될 수 있다.The source select transistor SST is connected between the source line SL and the first group of memory cells MC 00 to MC k . When two or more source select transistors SST are connected between the source line SL and the first group of memory cells MC 00 to MC k , a source select line serving as a gate of the source select transistors SST is provided. The SSL may be formed to be connected to each other.
드레인 셀렉트 트랜지스터(DST)는 비트 라인(BL)과 제2 그룹의 메모리 셀들(MCk +1~MCn) 사이에 접속된다. 비트 라인(BL)과 제2 그룹의 메모리 셀들(MCk +1~MCn) 사이에 접속된 드레인 셀렉트 트랜지스터(DST)가 2개 이상일 경우, 드레인 셀렉트 트랜지스터들(DST)의 게이트 기능을 하는 드레인 셀렉트 라인들(DSL)은 서로 연결되도록 형성될 수 있다.The drain select transistor DST is connected between the bit line BL and the second group of memory cells MC k +1 to MC n . When there are two or more drain select transistors DST connected between the bit line BL and the second group of memory cells MC k +1 to MC n , drains serving as gates of the drain select transistors DST are provided. The select lines DSL may be formed to be connected to each other.
파이프 트랜지스터(Ptr)는 제1 그룹의 메모리 셀들(MC00~MCk)과 제2 그룹의 메모리 셀들(MCk +1~MCn) 사이에 접속된다. 파이프 트랜지스터(Ptr)는 데이터를 저장하는 메모리 셀로 이용되지 않고, 불휘발성 메모리 소자의 프로그램 또는 독출 동작시 패스 트랜지스터 역할을 한다. 이에 따라, 불휘발성 메모리 소자의 프로그램 또는 독출 동작시 파이프 트랜지스터(Ptr)의 게이트 기능을 하는 파이프 게이트(PG)에는 파이프 트랜지스터(Ptr)을 턴-온시키기 위한 전압이 인가될 수 있다.The pipe transistor Ptr is connected between the first group of memory cells MC 00 to MC k and the second group of memory cells MC k +1 to MC n . The pipe transistor Ptr is not used as a memory cell to store data, but serves as a pass transistor in a program or read operation of a nonvolatile memory device. Accordingly, a voltage for turning on the pipe transistor Ptr may be applied to the pipe gate PG serving as a gate of the pipe transistor Ptr during a program or read operation of the nonvolatile memory device.
상술한 파이프 게이트(PG)와 후술할 파이프 트랜지스터(Ptr)의 파이프 채널막 사이에는 게이트 절연막이 형성된다. 파이프 트랜지스터(Ptr)의 게이트 절연막은 메모리 셀들(MC00~MCn)의 채널막을 감싸는 터널 절연막, 전하 저장막, 및 전하 차단막과 동일한 물질막으로 형성될 수 있다. 파이프 트랜지스터(Ptr)의 게이트 절연막으로서 전하 저장막과 동일한 물질막이 포함되는 경우, 파이프 트랜지스터(Ptr)의 문턱 전압이 변동되어 메모리 셀들(MC00~MCn)의 프로그램 동작, 독출 동작, 및 소거 동작이 불안정해질 수 있다. 후술하겠으나, 본 발명의 실시 예에서는 파이프 트랜지스터(Ptr)의 문턱 전압 안정화를 위하여 파이프 트랜지스터(Ptr)의 게이트 절연막을 형성할 때, 메모리 셀들(MC00~MCn)의 전하 저장막과 동일한 물질막이 형성되는 것을 방지한다. 이로써 본 발명의 실시 예는 파이프 트랜지스터(Ptr)의 문턱 전압 변동을 개선하여 3차원 불휘발성 메모리 소자의 신뢰성을 개선할 수 있다.
A gate insulating film is formed between the pipe gate PG and the pipe channel film of the pipe transistor Ptr described later. The gate insulating layer of the pipe transistor Ptr may be formed of the same material layer as the tunnel insulating layer, the charge storage layer, and the charge blocking layer surrounding the channel layer of the memory cells MC 00 to MC n . When the same material film as that of the charge storage film is included as the gate insulating film of the pipe transistor Ptr, the threshold voltage of the pipe transistor Ptr is changed so that the program operation, the read operation, and the erase operation of the memory cells MC 00 to MC n are performed . This may become unstable. As will be described later, in the exemplary embodiment of the present invention, when the gate insulating film of the pipe transistor Ptr is formed to stabilize the threshold voltage of the pipe transistor Ptr, the same material film as the charge storage film of the memory cells MC 00 to MC n is formed. Prevent formation. Accordingly, the embodiment of the present invention can improve the reliability of the 3D nonvolatile memory device by improving the threshold voltage variation of the pipe transistor Ptr.
도 2a 및 도 2j는 본 발명의 실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
2A and 2J are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 2a를 참조하면, 기판(101) 내부에 웰 구조(미도시) 형성을 위한 불순물 및 문턱 전압 조절을 위한 불순물을 주입한다. 이어서, 기판(101) 상에 제1 게이트 절연막(103) 및 제1 도전막(105A)을 형성한다. 제1 게이트 절연막(103)은 실리콘 산화막으로 형성할 수 있다. Referring to FIG. 2A, impurities for forming a well structure (not shown) and impurities for adjusting a threshold voltage are implanted into the
이 후, 제1 도전막(105A)의 일부를 식각하여 셀 영역에 파이프 트렌치(107)를 형성하고, 파이프 트렌치(107) 내부를 희생막(109)으로 매립한다. 희생막(109)은 후속 공정에서 형성될 전하 저장막용 물질막에 대한 식각 선택비를 갖는 물질막으로 형성될 수 있다. 또는 희생막(109)용 물질막은 후속 공정에서 형성될 제1 물질막들(131A~131G) 및 제2 물질막들(133A~133F)에 대한 식각 선택비를 갖는 것일 수 있다. 예를 들어, 희생막(109)은 TiCl4, TiN, 산화막, 게르마늄과 같은 반도체막, 티타늄, 코발트 및 니켈 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Thereafter, a portion of the first
계속해서, 희생막(109)이 매립된 제1 도전막(105A) 상부에 제2 도전막(105B)을 더 형성할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 제2 도전막(105B)이 형성된 경우를 예로 들어 도시하였으나, 제2 도전막(105B)은 형성되지 않을 수 있다. Subsequently, a second
이 후, 셀 영역에 메모리 블록 단위로 분리된 파이프 게이트(PG)가 형성되도록 제1 및 제2 도전막(105A, 105B)을 식각한다. 파이프 게이트(PG)는 포토리소그래피 공정을 통해 패터닝 될 수 있다.Thereafter, the first and second
이어서, 희생막(109)이 매립된 파이프 게이트(PG) 상에 제1 물질막들(131A~131G) 및 제2 물질막들(133A~133F)이 교대로 적층된 적층 구조(ML)가 형성된다. 제2 물질막들(133A~133F)은 제1 물질막들(131A~131G)에 대한 식각 선택비를 갖는 물질막으로 형성된다.Subsequently, a stacked structure ML in which
제1 물질막들(131A~131G)은 층간 절연막이 형성될 영역에 형성되며, 제2 물질막들(133A~133F)은 도전막 패턴이 형성될 영역에 형성된다. 제1 물질막들(131A~131G)은 층간 절연막으로서 형성될 수 있으며, 제2 물질막들은(133A~133F)은 희생막으로서 형성될 수 있다. 층간 절연막으로서의 제1 물질막들(131A~131G)은 산화막으로 형성될 수 있으며, 희생막으로서의 제2 물질막들은(133A~133F)은 질화막으로 형성될 수 있다. 또는 제1 물질막들(131A~131G)은 희생막으로서 형성될 수 있으며, 제2 물질막들은(133A~133F)은 게이트용 도전막으로서 형성될 수 있다. 희생막으로서의 제1 물질막들(131A~131G)은 언도프트 폴리 실리콘막으로 형성될 수 있으며, 게이트용 도전막으로서 제2 물질막들(133A~133F)은 도프트 폴리 실리콘막으로 형성될 수 있다. 또는 제1 물질막들(131A~131G)은 층간 절연막으로서 형성될 수 있으며, 제2 물질막들은(133A~133F)은 게이트용 도전막으로서 형성될 수 있다. 층간 절연막으로서의 제1 물질막들(131A~131G)은 산화막으로 형성될 수 있으며, 게이트용 도전막으로서 제2 물질막들(133A~133F)은 도프트 폴리 실리콘막, 금속막, 금속 실리사이드막 등의 다양한 도전물질로 형성될 수 있다.The
도 2b를 참조하면, 적층 구조(ML)를 식각하여 적층 구조(ML)를 관통하며 희생막(109)을 개구시키는 채널홀들(141A, 141B)을 형성한다. 채널홀들(141A)은 희생막(109) 일측을 개구시키는 제1 채널홀(141A)과 희생막(109) 타측을 개구시키는 제2 채널홀(141B)을 포함할 수 있다. 희생막(109) 상부에 제2 도전막(105B)이 형성된 경우, 제2 도전막(105B)을 더 식각하여 제1 및 제2 채널홀(141A, 141B)이 제2 도전막(105B)을 더 관통할 수 있도록 한다.Referring to FIG. 2B, the
제1 및 제2 채널홀(141A, 141B)은 포토리소그래피 공정을 통해 형성된 마스크를 식각 베리어로 적층 구조(ML) 및 제2 도전막(105B)을 식각하여 형성할 수 있다. 마스크는 제1 및 제2 채널홀(141A, 141B) 형성 후 제거될 수 있다.The first and
도 2c를 참조하면, 제1 및 제2 채널홀(141A, 141B)이 형성된 전체 구조의 표면을 따라 제2 게이트 절연막(151) 및 전하 저장막(153)을 형성한다. 제2 게이트 절연막(151)은 메모리 셀들의 전하 차단막 역할을 할 수 있는 절연물로 형성되며, 전하 저장막(153)은 전하 트랩이 가능한 물질막으로 형성된다. 예를 들어, 제2 게이트 절연막(151)은 실리콘 산화막으로 형성될 수 있으며, 전하 저장막(153)은 질화막으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 2C, the second
이 후, 전하 저장막(153)의 표면을 따라 보호막(157)을 더 형성할 수 있다. 보호막(157)용 물질막은 전하 저장막(153)용 물질막에 대한 식각 선택비를 갖는 물질막으로 형성될 수 있다. 또는 보호막(157)용 물질막은 제1 물질막들(131A~131G) 및 제2 물질막들(133A~133F)에 대한 식각 선택비를 갖는 것일 수 있다. 또한 보호막(157)용 물질막은 희생막(109)용 물질막과 동일한 물질막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 보호막(157)은 TiCl4, TiN, 산화막, 게르마늄과 같은 반도체막, 티타늄, 코발트 및 니켈 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Thereafter, the
도 2d를 참조하면, 에치-백 등의 전면 식각공정으로 보호막(157)을 식각하여 제1 및 제2 채널홀(141A, 141B)의 측벽에 보호막패턴(157A)을 형성한다. 이 후, 전하 저장막(153) 및 제2 게이트 절연막(151)을 전면 식각공정으로 식각하여 제1 및 제2 채널홀(141A, 141B) 측벽에 전하 저장막 패턴(153A) 및 제2 게이트 절연막 패턴(151A)을 형성한다. 이로써, 제1 및 제2 채널홀(141A, 141B)의 저면에서 희생막(109)이 개구된다.Referring to FIG. 2D, the
상술한 보호막(157) 및 보호막 패턴(157A) 형성 공정은 생략될 수 있다. 이 경우, 전하 저장막(153)이 전면 개구된 상태에서 전하 저장막(153) 및 제2 게이트 절연막(151)을 에치-백 등의 전면 식각 공정으로 식각하여 희생막(109)이 개구시키는 전하 저장막 패턴(153A) 및 제2 게이트 절연막 패턴(151A)을 제1 및 제2 채널홀(141A, 141B)의 측벽에 형성할 수 있다.The above-described process of forming the
도 2e를 참조하면, 전하 저장막 패턴(153A) 및 제2 게이트 절연막 패턴(151A)에 의해 개구된 희생막(109)을 제1 및 제2 채널홀(141A, 141B)을 통해 식각제를 투입하여 제거하고, 보호막 패턴(157A)을 제거한다. 희생막(109) 및 보호막 패턴(157A)이 동일한 물질막으로 형성된 경우, 희생막(109) 및 보호막 패턴(157A)은 동일한 식각제에 의해 제거될 수 있다.Referring to FIG. 2E, an etchant is introduced into the
희생막이 제거된 영역에서 파이프 트렌치(107)가 개구된다. 그리고, 보호막 패턴(157A)이 제거된 영역에서 전하 저장막 패턴(153A)이 개구된다.The
도 2f를 참조하면, 전하 저장막 패턴(153)의 표면 및 파이프 트렌치(107)의 표면을 따라 제3 게이트 절연막(161)을 형성한다. 제3 게이트 절연막(161)은 메모리 셀의 터널 절연막 역할을 할 수 있으면서, 파이프 트랜지스터의 게이트 절연막 역할을 할 수 있는 물질막으로 형성한다. 예를 들어, 제3 게이트 절연막(161)은 실리콘 산화막으로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 2F, a third
도 2g를 참조하면, 제3 게이트 절연막(161)이 형성된 제1 및 제2 채널홀(141A, 141B) 내부와 파이프 트렌치(107) 내부에 채널막(171)을 형성한다. 채널막(171)은 실리콘 막으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 2G, a
채널막(171)은 제1 및 제2 채널홀(141A, 141B) 내부와 파이프 트렌치(107) 내부를 완전히 매립하며 형성되거나, 제1 및 제2 채널홀(141A, 141B) 및 파이프 트렌치(107)의 중심부가 개구될 수 있도록 제3 게이트 절연막(161)의 표면을 따르는 박막으로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 채널홀(141A, 141B) 및 파이프 트렌치(107)의 중심부가 개구된 경우, 제1 및 제2 채널홀(141A, 141B) 및 파이프 트렌치(107)의 중심부를 채우기 위한 절연막 형성 공정이 더 실시될 수 있다. 이 때, 제1 및 제2 채널홀(141A, 141B) 상부를 개구시키기 위해 절연막의 일부를 식각하고, 개구된 제1 및 제2 채널홀(141A, 141B) 상부를 도프트 실리콘막으로 채우는 공정을 더 실시할 수 있다.The
상기에서, 파이프 트렌치(107) 내부에 형성된 채널막(171)은 파이프 트랜지스터의 파이프 채널막(CHP)이 되고, 제1 채널홀(141A) 내부에 형성된 채널막(171)은 소스 라인 측에 형성된 제1 메모리 셀 그룹의 제1 채널막(CH1)이 되고, 제2 채널홀(141B) 내부에 형성된 채널막(171)은 비트 라인 측에 형성된 제2 메모리 셀 그룹의 제2 채널막(CH2)이 된다.In the above, the
도 2f를 참조하면, 제1 및 제2 채널막(CH1, CH2) 사이의 적층 구조(ML)를 식각하여 슬릿(175)을 형성한다.Referring to FIG. 2F, the
제1 물질막들(131A~131G)이 층간 절연막으로서 형성되고, 제2 물질막들(133A~133F)이 희생막으로서 형성된 경우, 슬릿(175) 형성 공정 후, 도 2j에서 후술할 절연막(183) 형성 공정 및 그 이후의 후속 공정이 실시될 수 있다.When the
제1 물질막들(131A~131G)이 층간 절연막으로서 형성되고, 제2 물질막들(133A~133F)이 희생막으로서 형성된 경우, 슬릿(175) 형성 공정 후, 도 2i에서 후술할 도전막 트렌치(177) 형성 공정이 실시될 수 있다.When the
도면에 도시하진 않았으나, 제1 물질막들(131A~131G)이 층간 절연막으로서 형성되고, 제2 물질막들(133A~133F)이 희생막으로서 형성된 경우, 슬릿(175) 형성 공정 후, 층간 절연막 트렌치 형성 공정이 실시될 수 있다.Although not illustrated, when the
도 2i를 참조하면, 도전막 트렌치(177)는 슬릿(175)을 통해 노출된 희생막으로서의 제2 물질막들(133A~133F)을 선택적으로 식각함으로써 형성할 수 있다.Referring to FIG. 2I, the
도면에 도시하진 않았으나, 층간 절연막 트렌치는 슬릿(175)을 통해 노출된 희생막으로서의 제1 물질막들(131A~131G)을 선택적으로 식각함으로써 형성할 수 있다.Although not illustrated, the interlayer insulating layer trench may be formed by selectively etching the first material layers 131A to 131G as the sacrificial layer exposed through the
도 2j를 참조하면, 도전막 트렌치(177) 내부를 채우는 도전막 형성 후, 슬릿(175) 내부에 형성된 도전막을 식각 공정으로 제거하여 도전막 트렌치(177) 내부에 슬릿(175)에 의해 분리된 도전막 패턴들(181)을 형성한다. 최상층의 도전막 패턴들(181) 중 적어도 어느 한층은 소스 셀렉트 라인 또는 드레인 셀렉트 라인으로 이용될 수 있으며, 그 하부의 도전막 패턴들은 워드 라인들로 이용될 수 있다.Referring to FIG. 2J, after the conductive film filling the
이 후, 슬릿(175)을 채울만큼 충분한 두께의 절연막(183)을 도전막 패턴들(181)이 형성된 전체 구조 상부에 형성한다. 한편, 도면에 도시하진 않았으나, 층간 절연막 트렌치가 형성된 경우, 슬릿(175)을 절연막(183)으로 채우기 전, 층간 절연막 트렌치를 채우는 절연막을 더 형성할 수 있다.Thereafter, an insulating
절연막(183) 형성 후, 절연막(183)을 관통하여 제2 채널막(CH2))에 접속된 비트 라인 콘택(BCT)의 하단부와 소스 콘택(SCT)을 형성할 수 있다.After forming the insulating
이어서, 비트 라인 콘택(BCT)의 하단부 및 소스 콘택(SCT)가 형성된 전체 구조 상부에 절연막(185)을 형성하고, 절연막(185)을 관통하여 소스 콘택(SCT)에 접속된 소스 라인(SL)이 형성될 수 있다.Subsequently, an insulating
이 후, 소스 라인(SL)이 형성된 전체 구조 상부에 절연막(187)을 형성한다. 이어서, 비트 라인 콘택(BCT)의 하단부 상에 형성된 절연막들(187, 185)을 관통하여 비트 라인 콘택(BCT)의 하단부에 접속된 비트 라인 콘택(BCT)의 상단부를 형성할 수 있다.Thereafter, an insulating
비트 라인 콘택(BCT)의 상단부가 형성된 전체 구조 상부에 절연막(189)을 형성한다. 이 후, 절연막(189)을 관통하여 비트 라인 콘택(BCT)에 접속된 비트 라인(BL)을 형성한다.An insulating
상술한 바와는 다르게 본 발명의 다른 실시 예에서는 파이프 트렌치 형성 후, 파이프 트렌치 내부에 파이프 트랜지스터의 게이트 절연막 및 파이프 채널막을 미리 형성하고 나서, 파이프 채널막이 형성된 전체 구조 상부에 적층 구조를 형성할 수 있다. 이 경우, 적층 구조를 관통하여 파이프 채널막을 노출하는 제1 및 제2 채널홀을 형성하고, 제1 및 제2 채널홀의 측벽 상에 전하 차단용 제1 게이트 절연막, 전하 저장막, 터널 절연막용 제2 게이트 절연막을 형성할 수 있다. 그리고 나서, 파이프 채널막에 연결된 제1 및 제2 채널막을 제1 및 제2 채널홀 내부에 형성할 수 있다.Unlike the above description, in another embodiment of the present invention, after the pipe trench is formed, the gate insulating film and the pipe channel film of the pipe transistor may be previously formed in the pipe trench, and then the stacked structure may be formed on the entire structure in which the pipe channel film is formed. . In this case, first and second channel holes are formed through the stacked structure to expose the pipe channel film, and the first gate insulating film, the charge storage film, and the tunnel insulating film for blocking charge are formed on sidewalls of the first and second channel holes. A two gate insulating film can be formed. Then, first and second channel films connected to the pipe channel film may be formed in the first and second channel holes.
도 2a 내지 도 2j에서 상술한 실시 예에서는 메모리 셀의 터널 절연막과 파이프 트랜지스터의 게이트 절연막 역할을 할 수 있는 제3 게이트 절연막(161)을 제1 및 제2 채널홀(141A, 141B)의 내부와 파이프 트렌치(107) 내부에 동시에 형성한다. 이에 따라, 도 2a 내지 도 2j에서 상술한 실시 예에서는 파이프 트렌치(107) 내부에 형성되는 게이트 절연막이 후속 공정(예를 들어, 적층 구조(ML) 형성공정)에서 발생하는 열 또는 플라즈마에 의해 손상되는 문제를 방지할 수 있다.2A to 2J, the third
또한, 도 2a 내지 도 2j에서 상술한 실시 예에서는 메모리 셀의 제1 및 제2 채널막(CH1, CH2)과 파이프 트랜지스터의 파이프 채널막(CHP)을 제1 및 제2 채널홀(141A, 141B)의 내부와 파이프 트렌치(107) 내부에 동시에 형성한다. 이에 따라, 도 2a 내지 도 2j에서 상술한 실시 예에서는 파이프 트렌치(107) 내부에 형성되는 파이프 채널막(CHP)이 후속 공정(예를 들어, 적층 구조(ML) 형성공정)에서 발생하는 열 또는 플라즈마에 의해 손상되는 문제를 방지할 수 있다.
2A to 2J, the first and second channel layers CH1 and CH2 of the memory cell and the pipe channel layers CHP of the pipe transistor may be formed into the first and
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템을 나타낸 구성도이다.3 is a block diagram illustrating a memory system according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 시스템(1100)은 불휘발성 메모리 소자(1120)와 메모리 컨트롤러(1110)를 포함한다. Referring to FIG. 3, a
불휘발성 메모리 소자(1120)는 도 1 내지 도 2j에서 상술한 실시 예를 참조하여 설명한 불휘발성 메모리 소자를 포함한다. 또한, 불휘발성 메모리 소자(1120)는 복수의 플래시 메모리 칩들로 구성된 멀티-칩 패키지일 수 있다.The
메모리 컨트롤러(1110)는 비휘발성 메모리 소자(1120)를 제어하도록 구성되며, SRAM(1111), CPU(1112), 호스트 인터페이스(1113), ECC(1114), 메모리 인터페이스(1115)를 포함할 수 있다. SRAM(1111)은 CPU(1112)의 동작 메모리로 사용되고, CPU(1112)는 메모리 컨트롤러(1110)의 데이터 교환을 위한 제반 제어 동작을 수행하고, 호스트 인터페이스(1113)는 메모리 시스템(1100)과 접속되는 호스트의 데이터 교환 프로토콜을 구비한다. 또한, ECC(1114)는 불휘발성 메모리 소자(1120)로부터 리드된 데이터에 포함된 에러를 검출 및 정정하고, 메모리 인터페이스(1115)는 불휘발성 메모리 소자(1120)와의 인터페이싱을 수행한다. 이 밖에도 메모리 컨트롤러(1110)는 호스트와의 인터페이싱을 위한 코드 데이터를 저장하는 RCM 등을 더 포함할 수 있다.The
이와 같이, 구성을 갖는 메모리 시스템(1100)은 비휘발성 메모리 소자(1120)와 컨트롤러(1110)가 결합된 메모리 카드 또는 SSD(Solid State Disk)일 수 있다. 예를 들어, 메모리 시스템(1100)이 SSD인 경우, 메모리 컨트롤러(1110)는 USB, MMC, PCI-E, SATA, PATA, SCSI, ESDI, IDE 등과 같은 다양한 인터페이스 프로토콜들 중 하나를 통해 외부(예를 들어, 호스트)와 통신할 수 있다.
Thus, the
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템을 나타내는 구성도이다.5 is a block diagram illustrating a computing system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템(1200)은 시스템 버스(1260)에 전기적으로 연결된 CPU(1220), RAM(1230), 유저 인터페이스(1240), 모뎀(1250), 메모리 시스템(1210)을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 시스템(1200)이 모바일 장치인 경우, 컴퓨팅 시스템(1200)에 동작 전압을 공급하기 위한 베터리가 더 포함될 수 있으며, 응용 칩셋, 카메라 이미지 프로세서(CIS), 모바일 디렘 등이 더 포함될 수 있다.Referring to FIG. 5, a
메모리 시스템(1210)은 앞서 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 불휘발성 메모리(1212), 메모리 컨트롤러(1211)로 구성될 수 있다.
As described above with reference to FIG. 5, the
101: 기판 PG: 파이프 게이트
177: 도전막 패턴 CHP: 파이프 채널막
CH1: 제1 채널막 CH2: 제2 채널막
171: 채널막 107: 파이프 트렌치
109: 희생막 131A~131G: 제1 물질막
133A~133F:제1 물질막 175: 슬릿
177: 도전막 트렌치101: substrate PG: pipe gate
177: conductive film pattern CHP: pipe channel film
CH1: first channel film CH2: second channel film
171: channel film 107: pipe trench
109:
133A to 133F: first material film 175: slit
177: conductive trench
Claims (5)
상기 파이프 게이트 상부에 제1 및 제2 물질막들을 교대로 적층하여 적층 구조를 형성하는 단계;
상기 적층 구조를 식각하여 상기 희생막을 개구시키는 채널홀을 형성하는 단계;
상기 채널홀 측벽에 전하 저장막 패턴을 형성하는 단계;
상기 희생막을 제거하는 단계; 및
상기 희생막이 제거된 영역 및 상기 전하 저장막 패턴의 표면을 따라 게이트 절연막을 형성하는 단계를 포함하는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법.Forming a pipe gate with a sacrificial film embedded therein;
Alternately stacking first and second material films on the pipe gate to form a stacked structure;
Etching the stacked structure to form a channel hole for opening the sacrificial layer;
Forming a charge storage layer pattern on sidewalls of the channel holes;
Removing the sacrificial film; And
And forming a gate insulating film along a region where the sacrificial layer is removed and a surface of the charge storage layer pattern.
상기 채널홀 측벽에 전하 저장막 패턴을 형성하는 단계는
상기 채널홀이 형성된 상기 적층 구조의 표면을 따라 전하 저장막을 형성하는 단계;
상기 전하 저장막 상에 보호막을 형성하는 단계; 및
상기 보호막 및 상기 전하 저장막을 전면 식각하는 단계를 포함하는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법.The method of claim 1,
The charge storage layer pattern may be formed on the sidewalls of the channel holes.
Forming a charge storage layer along a surface of the stacked structure in which the channel hole is formed;
Forming a protective film on the charge storage layer; And
And etching the entire protective layer and the charge storage layer.
상기 보호막은 상기 희생막과 동일한 물질막으로 형성되는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법.3. The method of claim 2,
The passivation layer may be formed of the same material layer as the sacrificial layer.
상기 보호막은 TiCl4, TiN, 산화막, 반도체막, 티타늄, 코발트 및 니켈 중 적어도 어느 하나를 포함하는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법.3. The method of claim 2,
The protective film includes at least one of TiCl 4 , TiN, an oxide film, a semiconductor film, titanium, cobalt and nickel.
상기 게이트 절연막을 형성하는 단계 이 후,
상기 희생막이 제거된 영역 및 상기 채널홀 내부에서 상기 게이트 절연막 상에 채널막을 형성하는 단계를 더 포함하는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법.The method of claim 1,
After forming the gate insulating film,
And forming a channel layer on the gate insulating layer in the region where the sacrificial layer has been removed and in the channel hole.
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CN106586944A (en) * | 2016-11-28 | 2017-04-26 | 北京大学 | Two-dimensional channel structure and manufacture method thereof |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |