KR20140083528A - Semiconductor Device Having Vertical Cells and Method of Fabricating the Same - Google Patents
Semiconductor Device Having Vertical Cells and Method of Fabricating the Same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20140083528A KR20140083528A KR1020120153405A KR20120153405A KR20140083528A KR 20140083528 A KR20140083528 A KR 20140083528A KR 1020120153405 A KR1020120153405 A KR 1020120153405A KR 20120153405 A KR20120153405 A KR 20120153405A KR 20140083528 A KR20140083528 A KR 20140083528A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- channel
- pattern
- cut
- cutting
- trap
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title abstract description 60
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 101
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 15
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 10
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 9
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 7
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 6
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000007017 scission Effects 0.000 claims description 2
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 137
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 8
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 5
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 5
- 206010010144 Completed suicide Diseases 0.000 description 4
- 239000012792 core layer Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B43/00—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
- H10B43/20—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels
- H10B43/23—EEPROM 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
- H10B43/27—EEPROM 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture 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
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
- H01L21/76224—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using trench refilling with dielectric materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture 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
- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture 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
- H01L21/82—Manufacture 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
- H01L21/822—Manufacture 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
- H01L21/8232—Field-effect technology
- H01L21/8234—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
- H01L21/823487—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type with a particular manufacturing method of vertical transistor structures, i.e. with channel vertical to the substrate surface
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/792—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with charge trapping gate insulator, e.g. MNOS-memory transistors
- H01L29/7926—Vertical transistors, i.e. transistors having source and drain not in the same horizontal plane
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 수직 셀들을 갖는 반도체 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device having vertical cells and a manufacturing method thereof.
반도체 소자의 집적도를 향상시키기 위하여 셀들을 수직으로 적층하는 방법이 제안되었다.A method of vertically stacking cells to improve the degree of integration of semiconductor devices has been proposed.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수직 셀을 갖는 반도체 소자를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor device having vertical cells.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수직 셀을 갖는 반도체 소자를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device having a vertical cell.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당 업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The various problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 반도체 소자는 기판, 상기 기판 상에 교대로 반복적으로 적층된 다층의 절연층들 및 워드 라인 전극들, 상기 절연층들 및 워드 라인 전극들을 수직으로 관통하여 상기 기판과 접촉하는 채널 구조체, 및 상기 절연층들 중 상위의 일부 및 상기 워드 라인 전극들 중 상위의 일부들을 수직으로 절단하는 절단 구조체를 포함하고, 상기 절단 구조체는 상기 층간 절연층들 및 상기 워드 라인 전극들의 각각 상위의 일부들을 수직으로 절단하는 절단 트렌치, 상기 절단 트렌치의 양 측벽들 상에 컨포멀하게 형성된 절단 보호 패턴, 및 상기 절단 보호 패턴 상에 컨포멀하게 형성된 절단 트랩 패턴을 포함할 수 있다.A semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a substrate, a plurality of insulating layers alternately and repeatedly stacked on the substrate, and word line electrodes vertically penetrating the insulating layers and the word line electrodes A channel structure in contact with the substrate, and a cut structure vertically cutting an upper portion of the insulating layers and an upper portion of the word line electrodes, wherein the cut structure includes at least one of the interlayer dielectric layers and the word A cut trench that vertically cuts each of the upper portions of the line electrodes, a cut protection pattern that is conformally formed on both sidewalls of the cut trench, and a cut trap pattern that is conformally formed on the cut protection pattern. have.
상기 절단 보호 패턴은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.The cut protection pattern may comprise silicon oxide.
상기 절단 트랩 패턴은 실리콘 질화물 층 및 실리콘 산화물 층을 포함할 수 있다.The cut trap pattern may comprise a silicon nitride layer and a silicon oxide layer.
상기 절단 채널 패턴은 다결정 실리콘을 포함할 수 있다.The cut channel pattern may comprise polycrystalline silicon.
상기 절단 보호 패턴은 상기 절단 트렌치의 양 측벽들 및 바닥 면 상에서 물질적으로 연속하도록 컨포멀하게 형성될 수 있다.The cut protection pattern may be conformally formed to be continuous materially on both sidewalls and bottom surface of the cutting trench.
상기 절단 트랩 패턴은 상기 절단 보호 패턴의 측면들 및 바닥 면 상에 물질적으로 연속하도록 컨포멀하게 형성될 수 있다.The cut trap pattern may be formed conformally so as to be materially continuous on the side surfaces and the bottom surface of the cut protection pattern.
상기 절단 구조체는 상기 절단 트랩 패턴 상에 컨포멀하게 형성된 절단 채널 패턴을 더 포함할 수 있다.The cutting structure may further include a cut channel pattern conformally formed on the cut trap pattern.
상기 절단 채널 패턴은 상기 절단 절단 트랩 패턴 상에서 물질적으로 연속할 수 있다.The cut channel pattern may be materially continuous on the cut cut trap pattern.
상기 채널 구조체는 상기 층간 절연층들 및 상기 워드 라인 전극들을 수직으로 관통하여 상기 기판의 표면을 노출하는 채널 홀, 상기 채널 홀의 내벽 상에 컨포멀하게 형성된 채널 보호 패턴, 상기 채널 보호 패턴 상에 컨포멀하게 형성된 채널 트랩 패턴, 상기 채널 트랩 패턴 상에 컨포멀하게 형성되고 상기 기판의 표면과 전기적으로 연결되는 채널 패턴, 및 상기 채널 패턴 상에 상기 채널 홀을 채우도록 형성된 채널 코어 패턴을 포함할 수 있다.Wherein the channel structure includes a channel hole vertically penetrating the interlayer insulating layers and the word line electrodes to expose a surface of the substrate, a channel protective pattern conformally formed on an inner wall of the channel hole, A channel trap pattern formed conformally on the channel trap pattern and a channel pattern electrically connected to the surface of the substrate, and a channel core pattern formed to fill the channel hole on the channel pattern. have.
상기 절단 보호 패턴과 상기 채널 보호 패턴이 동일한 물질을 포함할 수 있다.The cut protection pattern and the channel protection pattern may comprise the same material.
상기 절단 트랩 패턴과 상기 채널 트랩 패턴도 동일한 물질을 포함할 수 있다.The cut trap pattern and the channel trap pattern may comprise the same material.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 반도체 소자는 기판 상에 서로 평행하게 배열된 절연 트렌치들, 상기 절연 트렌치들의 사이에 배치된 채널 홀들, 상기 채널 홀들은 중앙에 열을 이루며 배치된 더미 채널 홀들, 및 상기 더미 채널 홀들과 각 절연 트렌치들 중 하나의 사이에 둘 이상의 열들을 이루며 배치된 리얼 채널 홀들을 포함하고, 상기 더미 채널 홀들과 교차하는 절단 트렌치들을 포함하고, 상기 더미 채널 홀들 내에 형성된 더미 활성 패턴들, 및 상기 절단 트렌치들 내에 형성된 절단 활성 패턴들을 포함하고, 상기 더미 활성 패턴들 및 상기 절단 활성 패턴들은 물질적으로 연속할 수 있다.A semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes insulating trenches arranged in parallel to each other on a substrate, channel holes disposed between the insulating trenches, and channel holes formed in a center of the dummy channel Holes formed in the dummy channel holes and real channel holes arranged in two or more rows between the dummy channel holes and one of the respective insulating trenches and including cutting trenches intersecting the dummy channel holes, Dummy active patterns, and truncated active patterns formed in the truncated trenches, wherein the dummy active patterns and the truncated active patterns can be materially continuous.
상기 반도체 소자는 상기 절연 트렌치들의 측벽들 상에 형성된 스페이서 및 상기 절연 트렌치들을 채우는 트렌치 절연물을 더 포함할 수 있다.The semiconductor device may further include spacers formed on sidewalls of the isolation trenches and a trench isolation filling the isolation trenches.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 기술적 사상의 기술적 사상에 의한 반도체 소자는 동일한 물질들을 포함하는 채널 구조체들과 절단 구조체를 포함할 수 있다. 따라서, 반도체 소자를 제조하는 공정이 단순화될 수 있다.The semiconductor device according to the technical idea of the technical idea of the present invention may include channel structures and cutting structures including the same materials. Therefore, the process of manufacturing the semiconductor device can be simplified.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자의 레이아웃이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자의 종단면도들이다.
도 3a 및 3b 내지 19a 및 19b는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자를 제조하는 방법을 설명하는 도면들이다.
도 20a는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예들에 의한 반도체 소자를 포함하는 반도체 모듈을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 20b는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 반도체 소자를 포함하는 전자 시스템을 개념적으로 도시한 블록도이다.
도 20c는 본 발명의 기술적 사상이 적용된 일 실시예에 의한 반도체 소자를 포함하는 다른 전자 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 20d는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 반도체 소자를 포함하는 모바일 디바이스을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a layout of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B are longitudinal sectional views of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B to 19A and 19B are views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
20A is a conceptual view of a semiconductor module including a semiconductor element according to one embodiment of the technical concept of the present invention.
20B is a block diagram conceptually showing an electronic system including a semiconductor element according to an embodiment of the technical idea of the present invention.
20C is a block diagram schematically illustrating another electronic system including a semiconductor device according to an embodiment to which the technical idea of the present invention is applied.
20D is a view schematically showing a mobile device including a semiconductor device according to an embodiment of the technical concept of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, the terms 'comprises' and / or 'comprising' mean that the stated element, step, operation and / or element does not imply the presence of one or more other elements, steps, operations and / Or additions.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 '접속된(connected to)' 또는 '커플링된(coupled to)' 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 '직접 접속된(directly connected to)' 또는 '직접 커플링된(directly coupled to)'으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸 다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. '및/또는'은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.It is to be understood that one element is referred to as being 'connected to' or 'coupled to' another element when it is directly coupled or coupled to another element, One case. On the other hand, the fact that one device is referred to as being 'directly connected to' or 'directly coupled to' another device indicates that no other device is interposed in between. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. &Quot; and / or " include each and every one or more combinations of the mentioned items.
공간적으로 상대적인 용어인 '아래(below)', '아래(beneath)', '하부(lower)', '위(above)', '상부(upper)' 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 '아래(below)' 또는 '아래(beneath)'로 기술된 소자는 다른 소자의 '위(above)'에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 '아래'는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.Spatially relative terms such as 'below', 'beneath', 'lower', 'above' and 'upper' May be used to readily describe a device or a relationship of components to other devices or components. Spatially relative terms should be understood to include, in addition to the orientation shown in the drawings, terms that include different orientations of the device during use or operation. For example, when inverting an element shown in the figure, an element described as 'below' or 'beneath' of another element may be placed 'above' another element. Thus, the exemplary term " below " may include both the downward and upward directions. The elements can also be oriented in different directions, so that spatially relative terms can be interpreted according to orientation.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.In addition, the embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional views and / or plan views, which are ideal illustrations of the present invention. In the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for an effective description of the technical content. Thus, the shape of the illustrations may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown, but also include changes in the shapes that are generated according to the manufacturing process. For example, the etched area shown at right angles may be rounded or may have a shape with a certain curvature. Thus, the regions illustrated in the figures have schematic attributes, and the shapes of the regions illustrated in the figures are intended to illustrate specific types of regions of the elements and are not intended to limit the scope of the invention.
명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. Accordingly, although the same reference numerals or similar reference numerals are not mentioned or described in the drawings, they may be described with reference to other drawings. Further, even if the reference numerals are not shown, they can be described with reference to other drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자(100)의 레이아웃이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자(100)는 채널 홀들(Hd, Hr), 절단 트렌치(Tc) 및 절연 트렌치들(Ti)을 포함할 수 있다. 절연 트렌치들(Ti)의 사이에는 다섯 개의 열들을 이루며 채널 홀들(Hd, Hr)이 배열될 수 있다. 채널 홀들(Hd, Hr)은 가운데에 정렬된 더미 채널 홀들(Hd) 및 양쪽에 배열된 리얼 채널 홀들(Hr)을 포함할 수 있다. 인접한 채널 홀들(Hd, Hr)은 엇갈리도록 지그재그 형태로 배열될 수 있다. 더미 채널 홀들(Hd)과 교차하도록 직선 모양의 절단 트렌치(Tc)가 배열될 수 있다. 1 is a layout of a
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자(100)의 종단면도들이다. 도 2a는 도 1의 I-I' 방향의 종단면도이고 도 2a는 도 1의 II-II' 및 III-III' 방향의 종단면도들이다. 도 2a 및 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자(100)는 기판(110) 상에 적층된 층간 절연층들(120, 120t), 워드 라인 전극들(130), 채널 구조체들(210d, 210r), 및 절단 구조체(310)를 포함할 수 있다.2A and 2B are longitudinal sectional views of a
층간 절연층들(120, 120t)과 워드 라인 전극들(130)은 교대로 반복적으로 적층될 수 있다. 층간 절연층들(120, 120t)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 워드 라인 전극들(130)은 금속 같은 도전체를 포함할 수 있다. 워드 라인 전극들(130)은 각각 블로킹 패턴(135)으로 감싸일 수 있다. 블로킹 패턴(135)은 상대적으로 높은 일함수를 갖는 절연물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 블로킹 패턴(135)은 알루미늄 산화물 같은 금속 산화물을 포함할 수 있다.The
채널 구조체들(210d, 210r)은 중앙의 더미 채널 구조체(210d) 및 더미 채널 구조체(210d)의 양 옆의 리얼 채널 구조체들(210r)을 포함할 수 있다. 채널 구조체들(210d, 210r)은 층간 절연층들(120, 120t) 및 워드 라인 전극들(130)을 수직으로 관통하여 기판(110)과 접촉할 수 있다. 채널 구조체(210)와 워드 라인 전극들(130)은 블로킹 패턴(135)을 사이에 두고 이격될 수 있다. The
채널 구조체들(210d, 210r)은 각각 채널 활성 패턴들(220d, 220r) 및 채널 패드 패턴들(230d, 230r)을 포함할 수 있다. 채널 활성 패턴들(220d, 220r)은 더미 채널 활성 패턴(220d) 및 리얼 채널 활성 패턴(220r)을 포함할 수 있다. 더미 채널 활성 패턴(220d)은 더미 채널 홀(Hd)의 내벽 상에 컨포멀하게 형성된 더미 채널 보호 패턴(221d), 더미 채널 트랩 패턴(223d), 더미 채널 패턴(225d), 및 더미 채널 코어 패턴(227d)을 포함할 수 있다. 리얼 채널 활성 패턴들(220r)은 리얼 채널 홀들(Hr)의 내벽들 상에 컨포멀하게 형성된 리얼 채널 보호 패턴들(221r), 리얼 채널 트랩 패턴들(223r), 리얼 채널 패턴들(225r), 및 리얼 채널 코어 패턴들(227r)을 포함할 수 있다. The
채널 보호 패턴들(221d, 221r)은 블로킹 패턴(135)과 직접적으로 접촉할 수 있다. 채널 보호 패턴들(221d, 221r)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 채널 트랩 패턴들(223d, 223r)은 이중 층 또는 삼중 층의 절연층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 채널 트랩 패턴들(223d, 223r)은 실리콘 질화물 및 실리콘 산화물의 이중 층, 또는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 및 실리콘 산화물의 삼중 층의 절연층들을 포함할 수 있다. 채널 패턴들(223d, 223r)은 실리콘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 채널 패턴들(225d, 225r)은 진성 실리콘, 도핑된 단결정 또는 다결정 실리콘을 포함할 수 있다. 채널 코어 패턴들(225d, 225r)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. The
채널 패드 패턴들(230d, 230r)은 채널 활성 패턴들(220d, 220r) 상에 수직으로 정렬되도록 배치될 수 있다. 채널 패드 패턴들(230d, 230r)은 전도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 채널 패드 패턴들(230d, 230r)은 도핑된 다결정 실리콘 또는 금속 실리사이드를 포함할 수 있다. 채널 패드 패턴들(230d, 230r)은 최상부의 층간 절연층(120t)으로 측면들이 둘러싸일 수 있다.The
절단 구조체(310)는 층간 절연층들(120, 120t) 및 워드 라인 전극들(130)을 부분적으로 수직으로 관통할 수 있다. 예를 들어, 절단 구조체(310)는 층간 절연층들(120, 120t) 중 상위의 몇 층들 및 워드 라인 전극들(130)의 상위의 몇 층들을 수직으로 절단할 수 있다. 절단 구조체(310)는 절단 활성 패턴(320) 및 절단 패드 패턴(330)을 포함할 수 있다. 절단 활성 패턴(320)은 각각 절단 트렌치(Tc)의 내벽들 및 바닥 면 상에 컨포멀하게 형성된 절단 보호 패턴(321) 및 절단 트랩 패턴(323)을 포함할 수 있다. 절단 활성 패턴은 절단 트랩 패턴(323) 상에 컨포멀하게 형성된 절단 채널 패턴(325), 및/또는 절단 코어 패턴(327)을 포함할 수 있다. 절단 보호 패턴(321)과 블로킹 패턴(323)이 직접적으로 접촉할 수 있다. 절단 보호 패턴(321), 절단 트랩 패턴(323), 및/또는 절단 채널 패턴(325)은 절단 트렌치(Tc)의 양 측벽들 및 바닥 면 상에 물질적으로 연속하도록 컨포멀하게 형성될 수 있다. 채널 보호 패턴(221)과 절단 보호 패턴(321)은 동일한 물질을 포함할 수 있다. 채널 트랩 패턴(223)과 절단 트랩 패턴(323)은 동일한 물질을 포함할 수 있다. 채널 패턴(225)과 절단 채널 패턴(325)은 동일한 물질을 포함할 수 있다. 채널 코어 패턴(227)과 절단 코어 패턴(327)은 동일한 물질을 포함할 수 있다. 절단 패드 패턴(330)은 절단 활성 패턴(320) 상에 수직으로 정렬되도록 배치될 수 있다. 채널 패드 패턴(230)과 절단 패드 패턴(330)은 동일한 물질을 포함할 수 있다. 절단 패드 패턴(230)도 최상부의 층간 절연층(120t)으로 측면들이 둘러싸일 수 있다. 다른 실시예에서, 절단 채널 패턴(325) 및 절단 코어 패턴(327)은 생략될 수도 있다. The cut structure 310 may partially penetrate the
도 2b를 더 참조하면, 더미 채널 홀(Hd)과 절단 트렌치(Tc)가 교차하는 영역에서 더미 채널 보호 패턴(221d)과 절단 보호 패턴(321), 더미 채널 트랩 패턴(223d)과 절단 트랩 패턴(323), 더미 채널 패턴(225d)과 절단 채널 패턴(325), 및 더미 채널 코어 패턴(227d)과 절단 코어 패턴(327)은 물질적으로 연속할 수 있다.2B, the dummy
채널 구조체들(210d, 210r) 및 절단 구조체(310) 상에 비트 라인 플러그(410) 및 비트 라인(420)이 형성될 수 있다. 비트 라인 플러그(420)는 채널 패드 패턴(230) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 비트 라인 플러그(410)는 채널 패드 패턴(230)과 전기적으로 연결되도록 직접적으로 접촉할 수 있다. 비트 라인 플러그(410)는 절단 패드 패턴(330)과 연결되거나 접촉하지 않을 수 있다. 비트 라인 플러그(410)는 금속 화합물 또는 금속 실리사이드를 포함할 수 있다. 비트 라인 플러그(410)의 측면은 절연성 캡핑층(150)으로 둘러싸일 수 있다. 비트 라인(420)이 캡핑층(150) 상에 비트 라인 플러그(410)와 연결되도록 형성될 수 있다. 비트 라인(420)은 금속 또는 금속 화합물을 포함할 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자(100)는 절연층들(120) 및 워드 라인 전극들(130)을 수직으로 관통하는 채널 구조체들(210d, 210r) 및 상부에 위치한 워드 라인 전극들(130)의 일부들 절단하는 절단 트렌치(Tc) 내의 절단 구조체(310)를 포함할 수 있다. 채널 구조체들(210d, 210r)과 절단 구조체들(310)은 동일한 물질을 포함하는 채널 활성 패턴들(220d, 220r) 및 절단 활성 패턴(320)을 포함할 수 있다. 따라서, 채널 활성 패턴들(220d, 220r) 및 절단 활성 패턴(320)은 동시에 형성될 수 있으므로, 단순화된 공정에 의해 제조될 수 있다.The
도 3a 및 3b 내지 19a 및 19b는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자를 제조하는 방법을 설명하는 도면들이다. 도 3a 내지 19a는 도 1의 I-I' 방향의 종단면들이고 3b 내지 19b는 도 1의 II-II' 및 III-III' 방향의 종단면들이다.3A and 3B to 19A and 19B are views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 3A to 19A are longitudinal cross-sectional views in the direction of I-I 'in FIG. 1 and 3b to 19b are longitudinal cross-sectional views in the II-II' and III-III 'directions of FIG.
도 3a 및 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자를 제조하는 방법은, 기판(110) 상에 다층의 제1 절연층들(121, 120t) 및 제2 절연층들(122)을 교대로 반복적으로 형성하는 것을 포함할 수 있다. 최상부의 제1 절연층(120t)은 상대적으로 두껍게 형성될 수 있다. 최상부의 제1 절연층(120t) 상에 버퍼층(125)이 더 형성될 수 있다. 제1 절연층들(121, 120t)을 형성하는 것은 증착 공정을 수행하여 실리콘 산화물 층들을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 제2 절연층들(122)을 형성하는 것은 증착 공정을 수행하여 실리콘 질화물 층들을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 버퍼층(125)을 형성하는 것은 증착 공정을 수행하여 다결정 실리콘 층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.3A and 3B, a method of fabricating a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes forming a first insulating
도 4a 및 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자를 제조하는 방법은, 버퍼층(125), 제1 절연층들(121, 120t) 및 제2 절연층들(122)을 수직으로 관통하여 기판(110)을 노출하는 다수의 채널 홀들(Hd, Hr)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 채널 홀들(Hd, Hr)은 중앙의 더미 채널 홀(Hd) 및 더미 채널 홀(Hd)의 양쪽의 리얼 채널 홀들(Hr)을 포함할 수 있다.4A and 4B, a method of fabricating a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes forming a
도 5a 및 5b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자를 제조하는 방법은, 채널 홀들(Hd, Hr)의 내부에 희생 충진 물질(140)을 채우는 것을 포함할 수 있다. 희생 충진 물질(140)은 제1 절연층들(121, 120t) 및 제2 절연층(122)과 식각 선택비를 가질 수 있다. 예를 들어, 희생 충진 물질(140)은 SOH(spin on hardmask) 같은 탄소(C)를 함유하는 실리콘 산화물(SiOC)을 포함할 수 있다. 희생 충진 물질(140)은 버퍼층(125) 상에도 형성될 수 있다.5A and 5B, a method of fabricating a semiconductor device according to an embodiment of the present invention may include filling a
도 6a 및 6b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자를 제조하는 방법은, 절단 트렌치(Tc, cutting trench)를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 절단 트렌치(Tc)는 더미 채널 홀들(Hd)과 교차하는 직선 모양을 가질 수 있다. 절단 트렌치(Tc)는 상부에 위치한 제1 절연층들(121, 120t)의 수 개 및 제2 절연층들(122)의 수 개를 절단할 수 있다. 절단 트렌치(Tc)의 바닥은 제1 절연층들(121) 중 하나의 중간에 위치할 수 있다.Referring to FIGS. 6A and 6B, a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention may include forming a cutting trench (Tc). The cutting trench Tc may have a straight line intersecting the dummy channel holes Hd. The cutting trench Tc can cut several of the first insulating
도 7a 및 7b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자를 제조하는 방법은, 채널 홀들(Hd, Hr)의 내부로부터 희생 충진 물질(140)을 제거하는 것을 포함할 수 있다. 7A and 7B, a method of fabricating a semiconductor device according to an embodiment of the present invention may include removing
도 8a 및 8b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자를 제조하는 방법은, 채널 홀들(Hd, hr) 및 절단 트렌치(Tc)의 내부에 보호층(21) 및 트랩층(23)을 컨포멀하게 형성하는 것을 포함할 수 있다. 보호층(21)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 보호층(21)은 ISSG (in-situ steam generation) 공정 같은 실리콘 산화물을 형성하는 공정을 수행하여 형성될 수 있다. 또는, 보호층(21)은 ALD (atomic layered deposition) 같은 증착 공정을 이용하여 형성될 수도 있다. 트랩층(23)은 실리콘 질화물 층을 포함할 수 있다. 트랩층(23)은 다층의 절연층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 트랩층(23)은 실리콘 질화물 층 및 실리콘 산화물 층을 포함하는 이중 층으로 형성될 수 있다. 또는, 트랩층(23)은 실리콘 산화물 층, 실리콘 질화물 층, 및 실리콘 산화물 층을 포함하는 삼중 층으로 형성될 수도 있다.8A and 8B, a method of fabricating a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes forming a
도 9a 및 9b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자를 제조하는 방법은, 에치-백 공정을 실시하여 채널 홀들(Hd, Hr)의 바닥에 기판(110)의 표면을 노출하는 것을 포함할 수 있다. 절단 트렌치(Tc)는 채널 홀들(Hd, Hr)에 비하여 충분히 좁은 폭을 가지므로, 바닥에 보호층(21) 및/또는 트랩층(23)이 온전하게 또는 선택적으로 잔존할 수 있다. 따라서, 더미 채널 홀(Hd) 내에는 더미 채널 보호 패턴(221d) 및 더미 채널 트랩 패턴(223d)이 형성될 수 있고, 리얼 채널 홀들(Hr) 내에는 리얼 채널 보호 패턴들(221r) 및 리얼 채널 트랩 패턴들(223r)이 형성될 수 있고, 및 절단 트렌치(Tc) 내에는 절단 보호 패턴(321) 및 절단 트랩 패턴(323)이 형성될 수 있다. 9A and 9B, a method of fabricating a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes performing an etch-back process to expose a surface of a
도 10a 및 10b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자를 제조하는 방법은, 채널 홀들(Hd, Hr) 내에 채널층(25)을 형성하고, 및 채널 홀들(Hd, Hr)의 내부를 채우는 코어층(27)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 채널층(25)을 형성하는 것은 증착 공정을 수행하여 활성 트랩 패턴(223) 및 절단 트랩 패턴(323) 상에 다결정 실리콘 층을 컨포멀하게 형성하는 것을 포함할 수 있다. 코어층(27)을 형성하는 것은 채널 홀들(Hd, Hr)을 채우도록 채널층(25) 상에 실리콘 산화물을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 절단 트렌치(Tc) 내에는 채널층(25)만 형성될 수도 있다. 10A and 10B, a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes forming a
도 11a 및 11b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자를 제조하는 방법은, 에치-백 또는 CMP 같은 평탄화 공정을 수행하여 채널 홀들(Hd. Hr)의 내부를 채우는 채널 활성 패턴들(220d, 220r) 및 절단 트렌치(Tc)의 내부를 채우는 절단 활성 패턴(320)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 채널 활성 패턴들(220d, 220r)은 각각 채널 보호 패턴들(221d, 221r), 채널 트랩 패턴들(223d, 223r), 채널 패턴들(225d, 225r), 및 채널 코어 패턴들(227d, 227r)을 포함할 수 있고, 절단 활성 패턴(320)은 절단 보호 패턴(321), 절단 트랩 패턴(323), 절단 채널 패턴(325), 및 절단 코어 패턴(327)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 절단 트렌치(Tc) 내에 코어층(27)이 생략된 경우, 절단 활성 패턴(320)은 절단 코어 패턴(327)을 포함하지 않을 수 있다.11A and 11B, a method of fabricating a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes performing a planarization process such as etch-back or CMP to form channel active patterns (not shown) filling channel holes Hd. Hr (220d, 220r) and a cut active pattern (320) filling the interior of the cut trench (Tc). Each of the
도 12a 및 12b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자를 제조하는 방법은, 에치-백 공정 등을 수행하여 채널 활성 패턴(220) 및 절단 활성 패턴(320)의 상부들을 리세스하는 것을 포함할 수 있다. 리세스된 채널 활성 패턴(220) 및 절단 활성 패턴들(320)의 상부에는 패드 공간들(Sp)이 형성될 수 있다. Referring to FIGS. 12A and 12B, a method of fabricating a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes performing an etch-back process or the like to recess the upper portions of the channel active pattern 220 and the cut
도 13a 및 13b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자를 제조하는 방법은, 패드 공간들(Sp) 내에 채널 패드 패턴들(230d, 230r) 및 절단 패드 패턴(330)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 채널 패드 패턴들(230d, 230r) 및 절단 패드 패턴들(330)을 형성하는 것은 다결정 실리콘을 전면적으로 형성하고 CMP나 에치-백 같은 평탄화 공정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 채널 패드 패턴들(230d, 230r) 및 절단 패드 패턴(330)은 금속, 금속 합금, 금속 화합물, 또는 금속 실리사이드를 포함할 수도 있다.13A and 13B, a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes forming
도 14a 및 14b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자를 제조하는 방법은, 채널 패드 패턴들(230d, 230r) 및 절단 패드 패턴(330)을 덮는 캡핑층(150)을 형성하고, 및 기판(110)의 표면을 노출하는 절연 트렌치들(Ti)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 절연 트렌치들(Ti)은 캡핑층(150), 제1 절연층들(120, 120t) 및 제2 절연층들(122)을 수직으로 관통하여 기판(110)의 표면을 노출할 수 있다. 도 1을 더 참조하여, 절연 트렌치들(Ti)은 직선 모양을 가질 수 있다.14A and 14B, a method of fabricating a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes forming a
도 15a 및 15b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자를 제조하는 방법은, 절연 트렌치들(Ti)을 통하여 제2 층간 절연층들(122)을 제거하여 워드 라인 공간들(Sw)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 15A and 15B, a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes removing second
도 16a 및 16b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자를 제조하는 방법은, 워드 라인 공간(Sw) 내에 블로킹 층(35) 및 워드 라인 전극 물질층(30)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 블로킹 층(35)을 형성하는 것은 ALD 같은 증착 공정을 수행하여 알루미늄 산화물 같이 일 함수가 높은 절연물을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 워드 라인 전극 물질층(30)을 형성하는 것은 증착 공정을 수행하여 텅스텐 같은 금속을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 블로킹 층(35)과 워드 라인 전극 물질층(30)의 사이에 배리어 금속 층(미도시)이 개재될 수 있다.16A and 16B, a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes forming a
도 17a 및 17b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자를 제조하는 방법은, 에치-백 공정 등을 수행하여 캡핑층(150)의 상부 및 절연 트렌치들(Ti)의 내부에 노출된 워드 라인 전극 물질층(30) 및 블로킹 층(35)을 제거하여 블로킹 패턴들(135) 및 워드 라인 전극들(130)을 형성하는 것을 포함할 수 있다.17A and 17B, a method of fabricating a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes performing an etch-back process or the like to expose the top of the
도 18a 및 18b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자를 제조하는 방법은, 절연 트렌치들(Ti)의 내벽 상에 스페이서(170)를 형성하고, 공통 소스 전극(CS)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 스페이서(170)를 형성하는 것은 ALD 같은 증착 공정 및 애치-백 공정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 스페이서(170)는 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 공통 소스 전극(CS)을 형성하는 것은 인(P, phosphorous), 비소(As, arsenic) 또는 붕소(B, boron) 같은 원소를 기판(110) 내에 주입하는 것을 포함할 수 있다.18A and 18B, a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes forming a
도 19a 및 19b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자를 제조하는 방법은, 절연 트렌치들(Ti)을 채우는 트렌치 절연물(180)을 형성하고, 리얼 채널 패드 패턴(230r)과 전기적으로 연결되는 비트 라인 플러그(410)를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 트렌치 절연물(180)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다다. 비트 라인 플러그들(410)은 금속, 금속 화합물, 및/또는 금속 실리사이드를 포함할 수 있다.19A and 19B, a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes forming a
이후, 도 2a 및 2b를 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자를 제조하는 방법은 캡핍층(150) 상에 비트 라인 플러그들(410)과 전기적으로 연결되는 비트 라인들(420)을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다. 비트 라인들(420)은 금속, 금속 화합물, 및/또는 금속 실리사이드를 포함할 수 있다. 2A and 2B, a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes forming bit lines 420 (not shown) electrically connected to bit line plugs 410 on a
본 발명의 기술적 사상에 의하면, 반도체 소자(100)의 채널 구조체들(210d, 210r) 및 절단 구조체(310)는 동일한 공정에 의해 동시에 형성될 수 있으므로, 단순화된 공정에 의해 제조될 수 있다.According to the technical idea of the present invention, the
도 20a는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예들에 의한 반도체 소자(100)를 포함하는 반도체 모듈(2200)을 개념적으로 도시한 도면이다. 도 20a를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 반도체 모듈(2200)은, 반도체 모듈 기판(2210) 상에 실장된 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 반도체 소자(100)를 포함할 수 있다. 반도체 모듈(2200)은 모듈 기판(2210) 상에 실장된 마이크로프로세서(2220)를 더 포함할 수 있다. 모듈 기판(2210)의 적어도 한 변에는 입출력 터미널들(2240)이 배치될 수 있다. 마이크로프로세서(2220)는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자()를 포함할 수 있다.20A conceptually illustrates a
도 20b는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 반도체 소자(100)를 포함하는 전자 시스템(2300)을 개념적으로 도시한 블록도이다. 도 20b를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 반도체 소자(100)는 전자 시스템(2300)에 적용될 수 있다. 전자 시스템(2300)은 바디(Body; 2310)를 포함할 수 있다. 바디(2310)는 마이크로프로세서(Microprocessor; 2320), 파워 서플라이(Power Supply; 2330), 기능 유닛(Function Unit; 2340), 및/또는 디스플레이 컨트롤러(Display Controller; 2350)를 포함할 수 있다. 바디(2310)는 인쇄 회로 기판(PCB) 등을 갖는 시스템 보드 또는 마더 보드(Mother Board)일 수 있다. 마이크로프로세서(2320), 파워 서플라이(2330), 기능 유닛(2340), 및 디스플레이 컨트롤러(2350)는 바디(2310)상에 실장 또는 장착될 수 있다. 바디(2310)의 상면 혹은 바디(2310)의 외부에 디스플레이(2360)가 배치될 수 있다. 예를 들면, 디스플레이(2360)은 바디(2310)의 표면 상에 배치되어 디스플레이 컨트롤러(2350)에 의해 프로세싱된 이미지를 표시할 수 있다. 파워 서플라이(2330)는 외부의 전원 등으로부터 일정 전압을 공급받아 이를 다양한 전압 레벨로 분기하여 마이크로프로세서(2320), 기능 유닛(2340), 디스플레이 컨트롤러(2350) 등으로 공급할 수 있다. 마이크로프로세서(2320)는 파워 서플라이(2330)로부터 전압을 공급받아 기능 유닛(2340)과 디스플레이(2360)를 제어할 수 있다. 기능 유닛(2340)은 다양한 전자 시스템(2300)의 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전자 시스템(2300)이 휴대폰 같은 모바일 전자 제품인 경우 기능 유닛(2340)은 다이얼링, 또는 외부 장치(External Apparatus; 2370)와의 교신으로 디스플레이(2360)으로의 영상 출력, 스피커로의 음성 출력 등과 같은 무선 통신 기능을 수행할 수 있는 여러 구성 요소들을 포함할 수 있으며, 카메라를 포함하는 경우, 이미지 프로세서(Image Processor)의 역할을 할 수 있다. 다른 실시예에서, 전자 시스템(2300)이 용량 확장을 위해 메모리 카드 등과 연결되는 경우, 기능 유닛(2340)은 메모리 카드 컨트롤러일 수 있다. 기능 유닛(2340)은 유선 혹은 무선의 통신 유닛(Communication Unit; 2380)을 통해 외부 장치(2370)와 신호를 주고 받을 수 있다. 또한, 전자 시스템(2300)이 기능 확장을 위해 유에스비(Universal Serial Bus; USB) 등을 필요로 하는 경우, 기능 유닛(2340)은 인터페이스 컨트롤러(Interface Controller)의 역할을 할 수 있다. 본 발명의 기술적 사상에 의한 다양한 실시예들에서 설명된 반도체 소자들(10a, 10b)은 마이크로 프로세서(2320) 및 기능 유닛(2340) 중 적어도 어느 하나에 포함될 수 있다. 20B is a block diagram conceptually showing an
도 20c는 본 발명의 기술적 사상이 적용된 일 실시예에 의한 반도체 소자(100)를 포함하는 다른 전자 시스템(2400)을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 20c를 참조하면, 전자 시스템(2400)은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 반도체 소자(100)를 포함할 수 있다. 전자 시스템(2400)은 모바일 기기 또는 컴퓨터를 제조하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 전자 시스템(2400)은 메모리 시스템(2412), 마이크로프로세서(2414), 램(2416) 및 버스(2420)를 사용하여 데이터 통신을 수행하는 유저 인터페이스(2418)를 포함할 수 있다. 마이크로프로세서(2414)는 전자 시스템(2400)을 프로그램 및 컨트롤할 수 있다. 램(2416)은 마이크로프로세서(2414)의 동작 메모리로 사용될 수 있다. 예를 들어, 마이크로프로세서(2414) 또는 램(2416)은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자()를 포함할 수 있다. 마이크로프로세서(2414), 램(2416) 및/또는 다른 구성 요소들은 단일 패키지 내에 조립될 수 있다. 유저 인터페이스(2418)는 전자 시스템(2400)으로 데이터를 입력하거나 또는 전자 시스템(2400)으로부터 출력하는데 사용될 수 있다. 메모리 시스템(2412)은 마이크로프로세서(2414) 동작용 코드들, 마이크로프로세서(2414)에 의해 처리된 데이터, 또는 외부 입력 데이터를 저장할 수 있다. 메모리 시스템(2412)은 컨트롤러 및 메모리를 포함할 수 있다.20C is a block diagram schematically illustrating another electronic system 2400 including a
도 20d는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 반도체 소자(100)를 포함하는 모바일 디바이스(2500)을 개략적으로 도시한 도면이다. 모바일 디바이스(2500)는 모바일 폰 또는 태블릿 PC를 포함할 수 있다. 부가하여, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 반도체 소자(100)는 모바일 폰 또는 태블릿 PC 외에도, 노트북 같은 휴대용 컴퓨터, mpeg-1 오디오 레이어 3 (MP3) 플레이어, MP4 플레이어, 네비게이션 기기, 솔리드 스테이트 디스크(SSD), 테이블 컴퓨터, 자동차 및 가정용 가전 제품에 사용될 수 있다.20D is a schematic view of a
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative and not restrictive in every respect.
100: 반도체 소자 110: 기판
120: 층간 절연층 120t: 최상부 층간 절연층
125: 버퍼층 130: 워드 라인 전극
135: 블로킹 패턴 140: 희생 충진 물질
150: 캡핑층 170: 스페이서
180: 트렌치 절연물 121: 제1 절연층
122: 제2 절연층 210: 채널 구조체
220: 채널 활성 패턴 221: 채널 보호 패턴
223: 채널 트랩 패턴 225: 채널 패턴
227: 채널 코어 패턴 230: 채널 패드 패턴
310: 절단 구조체 320: 절단 활성 패턴
321: 절단 보호 패턴 323: 절단 트랩 패턴
325: 절단 채널 패턴 327: 절단 코어 패턴
330: 절단 패드 패턴 410: 비트 라인 플러그
420: 비트 라인 21: 보호층
23: 트랩층 25: 채널층
27: 코어층 30: 워드 라인 물질층
35: 블로킹 층 Hd: 더미 채널 홀
Hr: 리얼 채널 홀 Tc: 절단 트렌치
Ti: 절연 트렌치 CS: 공통 소스 전극
Sw: 워드 라인 공간 Sp: 패드 공간100: semiconductor device 110: substrate
120:
125: buffer layer 130: word line electrode
135: blocking pattern 140: sacrificial filling material
150: capping layer 170: spacer
180: trench insulation 121: first insulation layer
122: second insulation layer 210: channel structure
220: Channel activity pattern 221: Channel protection pattern
223: Channel trap pattern 225: Channel pattern
227: Channel core pattern 230: Channel pad pattern
310: Cutting structure 320: Cutting active pattern
321: Cutting protection pattern 323: Cutting trap pattern
325: Cutting channel pattern 327: Cutting core pattern
330: cutting pad pattern 410: bit line plug
420: bit line 21: protection layer
23: trap layer 25: channel layer
27: core layer 30: wordline material layer
35: blocking layer Hd: dummy channel hole
Hr: Real channel hole Tc: Cutting trench
Ti: isolation trench CS: common source electrode
Sw: Word line space Sp: Pad space
Claims (10)
상기 기판 상에 교대로 반복적으로 적층된 다층의 절연층들 및 워드 라인 전극들;
상기 절연층들 및 워드 라인 전극들을 수직으로 관통하여 상기 기판과 접촉하는 채널 구조체; 및
상기 절연층들 중 상위의 일부 및 상기 워드 라인 전극들 중 상위의 일부들을 수직으로 절단하는 절단 구조체를 포함하고,
상기 절단 구조체는,
상기 층간 절연층들 및 상기 워드 라인 전극들의 각각 상위의 일부들을 수직으로 절단하는 절단 트렌치;
상기 절단 트렌치의 양 측벽들 상에 컨포멀하게 형성된 절단 보호 패턴; 및
상기 절단 보호 패턴 상에 컨포멀하게 형성된 절단 트랩 패턴을 포함하는 반도체 소자.Board;
A plurality of layers of insulating layers and word line electrodes alternately and repeatedly stacked on the substrate;
A channel structure vertically penetrating the insulation layers and the word line electrodes to contact the substrate; And
A cut structure vertically cutting an upper portion of the insulating layers and a portion of upper ones of the word line electrodes,
The cutting structure includes:
A cutting trench vertically cutting the upper portions of each of the interlayer insulating layers and the word line electrodes;
A cut protection pattern conformally formed on both sidewalls of the cutting trench; And
And a cut trap pattern formed conformally on the cut protection pattern.
상기 절단 보호 패턴은 실리콘 산화물을 포함하고,
상기 절단 트랩 패턴은 실리콘 질화물 층 및 실리콘 산화물 층을 포함하고, 및
상기 절단 채널 패턴은 다결정 실리콘을 포함하는 반도체 소자.The method according to claim 1,
Wherein the cut protection pattern comprises silicon oxide,
Wherein the cut trap pattern comprises a silicon nitride layer and a silicon oxide layer, and
Wherein the cut channel pattern comprises polycrystalline silicon.
상기 절단 보호 패턴은 상기 절단 트렌치의 양 측벽들 및 바닥 면 상에서 물질적으로 연속하도록 컨포멀하게 형성된 반도체 소자.The method according to claim 1,
Wherein the cut protection pattern is conformally formed so as to be materially continuous on both sidewalls and a bottom surface of the cutting trench.
상기 절단 트랩 패턴은 상기 절단 보호 패턴의 측면들 및 바닥 면상에 물질적으로 연속하도록 컨포멀하게 형성된 반도체 소자.The method of claim 3,
Wherein the cut trap pattern is conformally formed so as to be materially continuous on the side surfaces and the bottom surface of the cut protection pattern.
상기 절단 구조체는 상기 절단 트랩 패턴 상에 컨포멀하게 형성된 절단 채널 패턴을 더 포함하는 반도체 소자.The method according to claim 1,
Wherein the cut structure further comprises a cut channel pattern conformally formed on the cut trap pattern.
상기 절단 채널 패턴은 상기 절단 절단 트랩 패턴 상에서 물질적으로 연속하는 반도체 소자.6. The method of claim 5,
Wherein the cut channel pattern is materially continuous on the cut cut trap pattern.
상기 채널 구조체는,
상기 층간 절연층들 및 상기 워드 라인 전극들을 수직으로 관통하여 상기 기판의 표면을 노출하는 채널 홀;
상기 채널 홀의 내벽 상에 컨포멀하게 형성된 채널 보호 패턴;
상기 채널 보호 패턴 상에 컨포멀하게 형성된 채널 트랩 패턴;
상기 채널 트랩 패턴 상에 컨포멀하게 형성되고 상기 기판의 표면과 전기적으로 연결되는 채널 패턴; 및
상기 채널 패턴 상에 상기 채널 홀을 채우도록 형성된 채널 코어 패턴을 포함하는 반도체 소자.The method according to claim 1,
The channel structure may include:
A channel hole vertically penetrating the interlayer insulating layers and the word line electrodes to expose a surface of the substrate;
A channel protective pattern conformally formed on an inner wall of the channel hole;
A channel trap pattern conformally formed on the channel protection pattern;
A channel pattern conformally formed on the channel trap pattern and electrically connected to a surface of the substrate; And
And a channel core pattern formed to fill the channel hole on the channel pattern.
상기 절단 보호 패턴과 상기 채널 보호 패턴이 동일한 물질을 포함하고, 및
상기 절단 트랩 패턴과 상기 채널 트랩 패턴도 동일한 물질을 포함하는 반도체 소자.8. The method of claim 7,
Wherein the cut protection pattern and the channel protection pattern comprise the same material, and
Wherein the cut trap pattern and the channel trap pattern comprise the same material.
상기 절연 트렌치들의 사이에 배치된 채널 홀들, 상기 채널 홀들은 중앙에 열을 이루며 배치된 더미 채널 홀들, 및 상기 더미 채널 홀들과 각 절연 트렌치들 중 하나의 사이에 둘 이상의 열들을 이루며 배치된 리얼 채널 홀들을 포함하고;
상기 더미 채널 홀들과 교차하는 절단 트렌치들을 포함하고,
상기 더미 채널 홀들 내에 형성된 더미 활성 패턴들; 및
상기 절단 트렌치들 내에 형성된 절단 활성 패턴들을 포함하고,
상기 더미 활성 패턴들 및 상기 절단 활성 패턴들은 물질적으로 연속하는 반도체 소자.Insulating trenches arranged on the substrate in parallel with each other;
The channel holes being arranged in the middle of the insulation trenches, the dummy channel holes being arranged in a row at the center, and a plurality of dummy channel holes disposed between the dummy channel holes and one of the insulation trenches, Holes;
And cutting trenches intersecting the dummy channel holes,
Dummy active patterns formed in the dummy channel holes; And
A cut active patterns formed in the cutting trenches,
Wherein the dummy active patterns and the cleavage active patterns are materially continuous.
상기 절연 트렌치들의 측벽들 상에 형성된 스페이서 및 상기 절연 트렌치들을 채우는 트렌치 절연물을 더 포함하는 반도체 소자.10. The method of claim 9,
A spacer formed on sidewalls of the isolation trenches and a trench isolation filling the isolation trenches.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120153405A KR20140083528A (en) | 2012-12-26 | 2012-12-26 | Semiconductor Device Having Vertical Cells and Method of Fabricating the Same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120153405A KR20140083528A (en) | 2012-12-26 | 2012-12-26 | Semiconductor Device Having Vertical Cells and Method of Fabricating the Same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20140083528A true KR20140083528A (en) | 2014-07-04 |
Family
ID=51733948
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020120153405A KR20140083528A (en) | 2012-12-26 | 2012-12-26 | Semiconductor Device Having Vertical Cells and Method of Fabricating the Same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20140083528A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112259543A (en) * | 2020-10-13 | 2021-01-22 | 长江存储科技有限责任公司 | Three-dimensional memory device and manufacturing method thereof |
EP3926660A1 (en) * | 2020-06-17 | 2021-12-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Memory device and system including the same |
-
2012
- 2012-12-26 KR KR1020120153405A patent/KR20140083528A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3926660A1 (en) * | 2020-06-17 | 2021-12-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Memory device and system including the same |
CN112259543A (en) * | 2020-10-13 | 2021-01-22 | 长江存储科技有限责任公司 | Three-dimensional memory device and manufacturing method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9276074B2 (en) | Methods of fabricating semiconductor devices having buried channel array | |
KR101924020B1 (en) | Semiconductor device and method of fabricating the same | |
KR102017613B1 (en) | Semiconductor device and method of forming the same | |
KR101761366B1 (en) | Methods of forming a 3-dimensional semiconductor device | |
KR101933044B1 (en) | Semiconductor device and method of fabricating the same | |
US8592912B2 (en) | Semiconductor device and method of fabricating the same | |
KR102004242B1 (en) | Semiconductor device and method for fabricating the same | |
US9178026B2 (en) | Semiconductor devices and methods fabricating same | |
KR101978969B1 (en) | Semiconductor device | |
KR101927717B1 (en) | Semiconductor device and method of forming the same | |
US8878293B2 (en) | Semiconductor device having DC structure | |
KR101873331B1 (en) | A semiconductor memory device and a method of forming the same | |
KR20130123687A (en) | Semiconductor devices and methods of manufacturing the same | |
KR102008319B1 (en) | Methods of Fabricating Semiconductor Devices | |
KR20130143385A (en) | Methods of fabricating semiconductor devices | |
KR20160073700A (en) | Semiconductor device having buried gate structure and method of fabricating the same | |
KR101981724B1 (en) | Semiconductor device and method of fabricating the same | |
KR102070094B1 (en) | Semiconductor Device Having a Resistor Electrode | |
KR100541049B1 (en) | A Semiconductor Device Having Cells of A Dynamic RAM And Fabrication Method Thereof | |
KR102184514B1 (en) | Semiconductor device | |
US8729658B2 (en) | Integrated circuit devices having buried interconnect structures therein that increase interconnect density | |
KR20150123030A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing thereof | |
KR20140083528A (en) | Semiconductor Device Having Vertical Cells and Method of Fabricating the Same | |
KR101926362B1 (en) | Method of Fabricating Semiconductor Devices | |
KR101912689B1 (en) | A 3-dimensional semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |