KR20150085591A - Vertical memory devices and methods of manufacturing the same - Google Patents

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KR20150085591A
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    • 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

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Abstract

A vertical memory device includes a substrate, channels, gate lines, interlayer dielectric patterns, and a first impurity region. The substrate includes a cell region and an extension region arranged on the side of the cell region. The channels are extended to a first direction vertical to the upper side of the substrate. The gate lines are formed on the outside wall of the channel, and are successively stacked from the upper side of the substrate to the first direction to be separated from each other. The interlayer dielectric patterns are formed between the gate lines in the first direction. The first impurity region is formed in the upper part of an uppermost interlayer dielectric pattern among the interlayer dielectric patterns. The operation reliability of the vertical memory device can be improved by forming the first impurity region on a desired part of the uppermost interlayer dielectric pattern.

Description

수직형 메모리 장치 및 그 제조 방법{VERTICAL MEMORY DEVICES AND METHODS OF MANUFACTURING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a vertical memory device,

본 발명은 수직형 메모리 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 기판에 대해 수직 채널을 갖는 불휘발성 메모리 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vertical memory device and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a nonvolatile memory device having a vertical channel to a substrate and a method of manufacturing the same.

최근 메모리 장치의 고집적화를 위해 기판 표면으로부터 수직하게 메모리 셀들과 절연막들이 적층되는 수직형 메모리 장치가 개발되고 있다. 상기 수직형 메모리 장치에서는 상기 기판의 상면으로부터 수직한 방향으로 연장되는 채널들 및 상기 수직한 방향으로 게이트 라인들이 적층되며, 상기 채널들의 상부에는 패드들이 구비될 수 있다.In recent years, vertical memory devices have been developed in which memory cells and insulating films are vertically stacked from a substrate surface for high integration of memory devices. In the vertical memory device, channels extending in the vertical direction from the upper surface of the substrate and gate lines in the vertical direction are stacked, and pads may be provided on the channels.

상기 패드에는 전기적 특성 개선을 위해 불순물이 도핑될 수 있다. 그러나, 상기 불순물의 분포 및/또는 상기 메모리 셀들의 배열에 따라, 상기 수직형 메모리 장치에 있어서 전기적 동작 특성의 변동 및/또는 편차가 발생할 수 있다.The pad may be doped with impurities to improve electrical characteristics. However, variations and / or deviations in electrical operating characteristics may occur in the vertical memory device, depending on the distribution of the impurities and / or the arrangement of the memory cells.

본 발명의 일 목적은 전기적 동작 특성이 향상된 수직형 메모리 장치를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a vertical memory device with improved electrical operating characteristics.

본 발명의 다른 목적은 전기적 동작 특성이 향상된 수직형 메모리 장치를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a vertical memory device with improved electrical operating characteristics.

상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 수직형 메모리 장치는 기판, 채널들, 게이트 라인들, 복수의 층간 절연막 패턴들 및 제1 불순물 영역을 포함한다. 상기 기판은 셀 영역 및 상기 셀 영역의 측부에 배치되는 확장 영역을 포함한다. 상기 채널들은 상기 기판 상면에 수직한 제1 방향으로 연장된다. 상기 게이트 라인들은 상기 채널의 외측벽 상에 구비되며 상기 기판 상면으로부터 상기 제1 방향을 따라 순차적으로 서로 이격되도록 적층된다. 상기 복수의 층간 절연막 패턴들은 상기 제1 방향을 따라 상기 게이트 라인들 사이에 형성된다. 상기 제1 불순물 영역은 상기 복수의 층간 절연막 패턴들 중 최상층의 층간 절연막 패턴 상부에 형성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a vertical memory device including a substrate, a plurality of gate lines, a plurality of interlayer insulating film patterns, and a first impurity region. The substrate includes a cell region and an extension region disposed on a side of the cell region. The channels extend in a first direction perpendicular to the top surface of the substrate. The gate lines are provided on the outer wall of the channel and are sequentially stacked on the substrate from the upper surface thereof along the first direction. The plurality of interlayer insulating film patterns are formed between the gate lines along the first direction. The first impurity region is formed on the uppermost interlayer insulating film pattern of the plurality of interlayer insulating film patterns.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 채널들 상에 각각 형성된 패드들을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 불순물 영역 및 상기 패드들은 각각 제1 불순물 농도 및 제2 불순물 농도를 가질 수 있으며 상기 제2 불순물 농도는 상기 제1 불순물 농도보다 높을 수 있다.In exemplary embodiments, it may further comprise pads each formed on the channels. The first impurity region and the pads may have a first impurity concentration and a second impurity concentration, respectively, and the second impurity concentration may be higher than the first impurity concentration.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 불순물 영역 및 상기 패드는 n형의 불순물을 포함할 수 있다.In exemplary embodiments, the first impurity region and the pad may comprise an n-type impurity.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 게이트 라인들은 상기 기판 상면으로부터 순차적으로 적층되는 그라운드 선택 라인(GSL), 워드 라인 및 스트링 선택 라인 (SSL)을 포함할 수 있다. 상기 스트링 선택 라인(SSL)에 인접한 채널 부분에 제2 불순물 영역이 형성될 수 있다. In exemplary embodiments, the gate lines may include a ground selection line (GSL), a word line, and a string selection line (SSL) that are sequentially stacked from the top surface of the substrate. A second impurity region may be formed in the channel portion adjacent to the string selection line (SSL).

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제2 불순물 영역은 p형 불순물을 포함할 수 있다.In exemplary embodiments, the second impurity region may include a p-type impurity.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 게이트 라인들은 상기 기판 상면으로부터 너비가 감소하는 계단 형상으로 배치될 수 있다. 상기 셀 영역은 상기 기판 중 상기 최상층의 층간 절연막 패턴과 중첩되는 부분으로 정의될 수 있다.In exemplary embodiments, the gate lines may be arranged in a stepped shape with the width decreasing from the top surface of the substrate. The cell region may be defined as a portion overlapping the uppermost interlayer insulating film pattern in the substrate.

상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 의한 수직형 메모리 장치의 제조 방법에 따르면, 기판 상에 층간 절연막들 및 희생막들을 교대로 반복적으로 적층한다. 상기 층간 절연막들 및 상기 희생막들의 측부를 식각하여 계단 형상의 몰드 구조물을 형성한다. 상기 기판 상에 몰드 구조물 측부를 커버하는 몰드 보호막을 형성한다. 상기 몰드 구조물을 관통하여 상기 기판과 접촉하는 채널들을 형성한다. 상기 채널들 사이의 상기 층간 절연막들 및 상기 희생막들을 부분적으로 식각하여 개구부를 형성한다. 상기 개구부에 의해 노출된 상기 희생막들을 제거한다. 상기 희생막들이 제거된 공간에 게이트 라인들을 형성하는 한다. 상기 몰드 보호막 상에 상기 층간 절연막들 중 최상층 층간 절연막을 노출시키는 저지막을 형성한다. 상기 저지막을 이온 주입 마스크로 사용하여 상기 최상층 층간 절연막 상에 불순물을 주입하여 제1 불순물 영역을 형성한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a vertical type memory device, including the steps of: alternately and repeatedly depositing interlayer insulating films and sacrificial layers on a substrate. The side surfaces of the interlayer insulating films and the sacrificial films are etched to form a stepped mold structure. A mold protecting film covering the side of the mold structure is formed on the substrate. Through the mold structure to form channels that contact the substrate. The interlayer insulating films and the sacrificial films between the channels are partially etched to form openings. Thereby removing the sacrificial films exposed by the opening. Thereby forming the gate lines in the space where the sacrificial films are removed. A stopper film for exposing the uppermost interlayer insulating film among the interlayer insulating films is formed on the mold protective film. Impurity is implanted on the uppermost interlayer insulating film using the blocking film as an ion implantation mask to form a first impurity region.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 저지막은 상기 최상층의 층간 절연막의 일부까지 커버할 수 있다.In exemplary embodiments, the stopper film may cover a part of the uppermost interlayer insulating film.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 개구부를 채우는 매립막 패턴을 형성할 수 있다. 상기 저지막은 상기 몰드 보호막 및 상기 매립막 패턴 상에 형성될 수 있다.In exemplary embodiments, a buried film pattern filling the openings can be formed. The blocking film may be formed on the mold protecting film and the buried film pattern.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 채널들 상에 각각 패드들을 더 형성할 수 있다. 상기 제1 불순물 영역 및 상기 패드는 각각 제1 불순물 농도 및 제2 불순물 농도를 가질 수 있으며, 상기 제2 불순물 농도는 상기 제1 불순물 농도보다 높을 수 있다. In the exemplary embodiments, pads may be further formed on each of the channels. The first impurity region and the pad may have a first impurity concentration and a second impurity concentration, respectively, and the second impurity concentration may be higher than the first impurity concentration.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제들에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, but may be variously expanded without departing from the spirit and scope of the present invention.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 수직형 메모리 장치에 따르면, 최상층 게이트 라인 및 패드 사이에 형성되는 구조가 게이트 라인들 사이에 형성되는 구조와 다름에서 발생되는 전기적 특성 차이의 발생을 방지하고, 채널의 저항 증가 및 게이트 라인 임계 전압값의 산포 불량을 방지할 수 있다.As described above, according to the vertical memory device according to the embodiments of the present invention, the difference in electrical characteristics generated between the uppermost gate line and the pad is different from the structure formed between the gate lines. And it is possible to prevent an increase in the resistance of the channel and a scattering failure of the gate line threshold voltage value.

또한, LDD 이온 주입 공정 시에 저지막을 이용하여 최상층 층간 절연막의 원하는 일부에만 불순물을 주입할 수 있으므로, 상기 불순물에 의해 채널과 콘택트가 전기적으로 연결되는 브릿지 불량을 방지할 수 있다. 나아가, 상기 브릿지 불량을 막기 위한 기존의 콘택트 스페이서 형성 단계를 생략할 수 있으므로 공정을 보다 간단히 할 수 있어 생산성을 높일 수 있다.Also, in the LDD ion implantation process, impurities can be implanted into only a desired part of the uppermost interlayer insulating film by using a blocking film, thereby preventing a bridge failure in which the channel and the contact are electrically connected by the impurity. Furthermore, since the conventional step of forming the contact spacer for preventing the bridge failure can be omitted, the process can be simplified and productivity can be improved.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 수직형 메모리 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2 내지 도 11은 예시적인 실시예들에 따른 수직형 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들 및 평면도이다.
1 is a cross-sectional view illustrating a vertical memory device according to exemplary embodiments.
FIGS. 2 to 11 are cross-sectional views and plan views illustrating a method of manufacturing a vertical type memory device according to exemplary 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 accompanying drawings.

본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. In the drawings of the present invention, the dimensions of the structures are enlarged to illustrate the present invention in order to clarify the present invention.

본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. In the present invention, the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

본 발명에 있어서, 각 층(막), 영역, 전극, 패턴 또는 구조물들이 대상체, 기판, 각 층(막), 영역, 전극 또는 패턴들의 "상에", "상부에" 또는 "하부"에 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층(막), 영역, 전극, 패턴 또는 구조물들이 직접 기판, 각 층(막), 영역, 또는 패턴들 위에 형성되거나 아래에 위치하는 것을 의미하거나, 다른 층(막), 다른 영역, 다른 전극, 다른 패턴 또는 다른 구조물들이 대상체나 기판 상에 추가적으로 형성될 수 있다. In the present invention, it is to be understood that each layer (film), region, electrode, pattern or structure may be formed on, over, or under the object, substrate, layer, Means that each layer (film), region, electrode, pattern or structure is directly formed or positioned below a substrate, each layer (film), region, or pattern, , Other regions, other electrodes, other patterns, or other structures may additionally be formed on the object or substrate.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.For the embodiments of the invention disclosed herein, specific structural and functional descriptions are set forth for the purpose of describing an embodiment of the invention only, and it is to be understood that the embodiments of the invention may be practiced in various forms, But should not be construed as limited to the embodiments set forth in the claims.

즉, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. That is, the present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the following description. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 수직형 메모리 장치를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a vertical memory device according to exemplary embodiments.

한편, 도면들에서 기판 상면에 실질적으로 수직한 방향을 제1 방향, 상기 기판 상면에 평행하면서 실질적으로 서로 수직한 두 방향을 각각 제2 방향 및 제3 방향으로 정의한다. 도면상에 화살표로 표시된 방향과 이의 반대 방향은 동일 방향으로 설명한다. 전술한 방향에 대한 정의는 이후 모든 도면들에서 동일히다.In the drawings, a direction substantially perpendicular to the upper surface of the substrate is defined as a first direction, and two directions substantially parallel to the upper surface of the substrate and substantially perpendicular to each other are defined as a second direction and a third direction, respectively. The direction indicated by the arrow in the figure and the direction opposite thereto are described in the same direction. The definition of the aforementioned direction is the same in all subsequent figures.

도 1을 참조하면, 상기 수직형 메모리 장치는 기판(100) 상에 상기 제1 방향으로 돌출되어 연장하는 채널(135), 채널(135)의 외측벽을 둘러싸는 유전막 구조물(130), 유전막 구조물(130)의 외측벽 상에 형성되며, 채널(135)을 둘러싸면서 상기 제1 방향을 따라 서로 이격되어 배치되는 게이트 라인들(170)을 포함한다. 또한, 채널(135) 상부에는 패드(150)가 구비되며, 패드(150)와 접촉하는 비트 라인 콘택(190) 및 비트 라인 콘택(190)과 전기적으로 연결되는 비트 라인(190)이 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 방향을 따라 인접하는 게이트 라인들(170) 사이에는 층간 절연막 패턴들(106)이 형성될 수 있다. 기판(100)은 예를 들어 단결정 실리콘, 단결정 게르마늄과 같은 반도체 물질을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 기판(100)은 셀 영역(I) 및 확장 영역(II)을 포함할 수 있다. 도 1에서는 셀 영역(I)의 일 측부에 하나의 확장 영역(II)만이 도시되었으나, 셀 영역(I)의 양 측부에 두 개의 확장 영역들(II)이 정의될 수 있다.1, the vertical memory device includes a channel 135 protruding in a first direction on a substrate 100, a dielectric layer structure 130 surrounding an outer wall of the channel 135, a dielectric layer structure 130 and gate lines 170 surrounding the channel 135 and spaced apart from each other along the first direction. In addition, a pad 150 is provided on the channel 135 and a bit line contact 190 in contact with the pad 150 and a bit line 190 electrically connected to the bit line contact 190 may be disposed have. In addition, interlayer insulating layer patterns 106 may be formed between adjacent gate lines 170 along the first direction. The substrate 100 may comprise a semiconductor material, such as, for example, monocrystalline silicon, monocrystalline germanium. According to exemplary embodiments, the substrate 100 may include a cell region I and an extension region II. In Fig. 1, only one extension region II is shown at one side of the cell region I, but two extension regions II can be defined on both sides of the cell region I.

채널(135)은 기판(100)의 셀 영역(I) 상에 배치되어 기판(100)의 상면과 접촉할 수 있다. 채널(135)은 내부가 빈 실린더(cylinder) 형상 혹은 컵(cup) 형상을 가질 수 있다. 채널(135)은 상기 제3 방향을 따라 복수 개로 형성되어 채널 열(channel row)을 형성하며, 상기 채널 열이 상기 제2 방향을 따라 복수 개로 배치될 수 있다. 채널(135)은 폴리실리콘 혹은 단결정 실리콘을 포함할 수 있다.The channel 135 may be disposed on the cell region I of the substrate 100 and may contact the upper surface of the substrate 100. The channel 135 may have an internal hollow or cup shape. The plurality of channels 135 may be formed along the third direction to form channel rows, and the plurality of channel columns may be disposed along the second direction. The channel 135 may comprise polysilicon or single crystal silicon.

도 1에서는 2개의 채널들(135)만이 도시되었으나, 상기 채널 열은 2개 이상의 복수의 채널들(135)을 포함할 수 있으며, 하나의 상기 채널 열에 포함되는 채널들(135)의 개수가 특별히 한정되는 것은 아니다.Although only two channels 135 are shown in FIG. 1, the channel sequence may include two or more channels 135, and the number of channels 135 included in one channel sequence may be particularly limited But is not limited thereto.

도 1에 도시된 바와 같이, 채널(135)의 내부 공간에는 필라(pillar) 형상 혹은 속이 찬 원기둥 형상을 갖는 제1 매립막 패턴(140)이 구비될 수 있다. 제1 매립막 패턴(140)은 실리콘 산화물과 같은 절연물질을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, a first buried film pattern 140 having a pillar shape or a hollow cylindrical shape may be provided in the inner space of the channel 135. The first buried film pattern 140 may include an insulating material such as silicon oxide.

일 실시예에 있어서, 채널(135)은 필라 혹은 속이 찬 기둥 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 제1 매립막 패턴(140)은 생략될 수 있다.In one embodiment, the channel 135 may have a pillar or buccal columnar shape. In this case, the first buried film pattern 140 may be omitted.

유전막 구조물(130)은 채널(135)의 외측벽 상에 형성되며, 저면 중앙부가 개방된 컵 형상을 가질 수 있다.The dielectric layer structure 130 may be formed on the outer wall of the channel 135 and may have a cup shape with the bottom center portion open.

유전막 구조물(130)은 상기 제3 방향을 따라 채널(135)의 상기 외측벽으로부터 복수의 층들이 적층된 구조를 가질 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 유전막 구조물(130)은 채널(135)의 상기 외측벽으로부터 순차적으로 적층된 터널 절연막 패턴(도시되지 않음), 전하 저장막 패턴(도시되지 않음) 및 블로킹막 패턴(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.The dielectric layer structure 130 may have a structure in which a plurality of layers are stacked from the outer wall of the channel 135 along the third direction. According to exemplary embodiments, the dielectric film structure 130 includes a tunnel insulating film pattern (not shown), a charge storage film pattern (not shown) and a blocking film pattern (not shown) sequentially stacked from the outer wall of the channel 135 (Not shown).

상기 블로킹막 패턴은 실리콘 산화물과 같은 산화물을 포함할 수 있고, 상기 전하 저장막 패턴은 실리콘 질화물과 같은 질화물 또는 금속 산화물을 포함할 수 있으며, 상기 터널 절연막 패턴은 실리콘 산화물과 같은 산화물을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 유전막 구조물(130)은 산화막-질화막-산화막이 순차적으로 적층된 ONO(Oxide-Nitride-Oxide) 구조를 가질 수 있다. The blocking film pattern may include an oxide such as silicon oxide and the charge storage film pattern may include nitride or metal oxide such as silicon nitride and the tunnel insulating film pattern may include an oxide such as silicon oxide have. According to exemplary embodiments, the dielectric layer structure 130 may have an ONO (Oxide-Nitride-Oxide) structure in which an oxide-nitride-oxide-oxide layer is sequentially stacked.

패드(150)는 제1 매립막 패턴(140), 채널(135) 및 유전막 구조물(130) 상에 형성되어 비트 라인 콘택(190)을 통해 비트 라인(195)과 전기적으로 연결될 수 있다. 패드(150)는 채널(135) 내로 전하가 이동하도록 하는 소스/드레인 역할을 수행할 수 있다. 패드(150)는 폴리실리콘 또는 단결정 실리콘을 포함할 수 있으며, 인(P), 비소(As) 등과 같은 n형 불순물을 더 포함할 수도 있다.The pad 150 may be formed on the first buried film pattern 140, the channel 135 and the dielectric layer structure 130 and electrically connected to the bit line 195 through the bit line contact 190. The pad 150 may serve as a source / drain to cause charge to move into the channel 135. The pad 150 may include polysilicon or monocrystalline silicon and may further include n-type impurities such as phosphorus (P), arsenic (As), and the like.

게이트 라인들(170)은 유전막 구조물(130)의 외측벽 상에 형성되어 상기 제1 방향을 따라 서로 이격되도록 배치된다. 예시적인 실시예들에 따르면, 각 게이트 라인(170)은 상기 채널 열에 포함된 채널들(135)을 부분적으로 둘러싸면서 상기 제3 방향으로 연장될 수 있다. 예를 들면, 게이트 라인(170)은 하나의 상기 채널 열을 둘러싸면서 연장될 수 있다. Gate lines 170 are formed on the outer wall of dielectric layer structure 130 and are spaced apart from one another along the first direction. According to exemplary embodiments, each gate line 170 may extend in the third direction, partially surrounding the channels 135 included in the channel column. For example, the gate line 170 may extend around one of the channel rows.

일 실시예에 있어서, 게이트 라인(170)은 복수의 상기 채널 열들을 둘러싸면서 연장될 수도 있다. 이에 따라, 게이트 라인(170)에 의해 복수의 상기 채널 열들이 채널 열 그룹으로 단위화될 수 있다. 이하에서는, 하나의 게이트 라인(170)에 하나의 상기 채널 열이 포함되는 경우를 예로 들어 설명한다.In one embodiment, the gate line 170 may extend around a plurality of the channel rows. Accordingly, the plurality of channel columns can be unitized into a channel column group by the gate line 170. [ Hereinafter, a case where one channel line is included in one gate line 170 will be described as an example.

도 1에 도시된 바와 같이 게이트 라인들(170)은 기판(100)의 상기 상면으로부터 상기 제1 방향을 따라 길이 혹은 너비가 감소하는 형상으로 적층될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 게이트 라인들(170)은 상기 제1 방향을 따라 피라미드 형상 또는 계단 형상으로 적층될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 게이트 라인들(170)은 셀 영역(I)에 대해 대칭인 계단 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 복수의 게이트 라인들(170)은 셀 영역(I)에 대해 비대칭 계단 형상을 가질 수도 있다.As shown in FIG. 1, the gate lines 170 may be stacked in a shape of decreasing in length or width along the first direction from the upper surface of the substrate 100. According to exemplary embodiments, the plurality of gate lines 170 may be stacked in a pyramidal or stepped shape along the first direction. According to exemplary embodiments, the plurality of gate lines 170 may have a stepped shape that is symmetrical with respect to the cell region I. In one embodiment, the plurality of gate lines 170 may have an asymmetric step shape with respect to the cell region I.

또한, 하나의 층 혹은 하나의 레벨에 복수의 게이트 라인들(170)이 상기 제2 방향을 따라 배치될 수 있다.Further, a plurality of gate lines 170 may be arranged along the second direction in one layer or one level.

도 1에서는 게이트 라인들(170)이 총 7개의 층으로 적층되는 것으로 도시되었다. 그러나, 상기 층 수에 포함되는 게이트 라인들(170)의 개수가 특별히 한정되는 것은 아니다.1, gate lines 170 are shown stacked in a total of seven layers. However, the number of the gate lines 170 included in the number of layers is not particularly limited.

게이트 라인(170)은 금속 혹은 금속 질화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 게이트 라인(170)은 텅스텐, 텅스텐 질화물, 티타늄, 티타늄 질화물, 탄탈륨, 탄탈륨 질화물, 백금 등의 전기 저항이 낮은 금속 혹은 금속 질화물을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 게이트 라인(170)은 금속 질화물을 포함하는 배리어막 및 금속을 포함하는 금속막이 적층된 다층막 구조를 가질 수 있다.The gate line 170 may comprise a metal or a metal nitride. For example, the gate line 170 may comprise a low resistance metal or metal nitride such as tungsten, tungsten nitride, titanium, titanium nitride, tantalum, tantalum nitride, platinum, and the like. According to one embodiment, the gate line 170 may have a multilayer structure in which a barrier film including a metal nitride and a metal film including a metal are stacked.

최하부에 형성되는 게이트 라인(170a)은 그라운드 선택 라인(Ground Selection Line: GSL)으로 제공될 수 있으며, 상기 GSL 상에 적층되는 4개의 게이트 라인들(170b, 170c, 170d, 170e)은 워드 라인(Word Line)으로 제공될 수 있다. 또한 상기 워드 라인 상에 배치되는 2개의 게이트 라인들(170f, 170g)은 스트링 선택 라인(String Selection Line: SSL)으로 제공될 수 있다. The gate line 170a formed at the lowermost portion may be provided as a ground selection line GSL and the four gate lines 170b, 170c, 170d, and 170e stacked on the GSL may be connected to a word line Word Line). Also, the two gate lines 170f and 170g disposed on the word line may be provided in a string selection line (SSL).

설명의 편의를 위해 상부 2층의 게이트 라인들(170)을 각각 제1 SSL(170g) 및 제2 SSL(170f)으로 지칭한다. 또한, SSL(170f, 170g) 및 GSL(170a) 사이의 4개의 게이트 라인들(170)을 각각 제1 워드 라인(170e), 제2 워드 라인(170d), 제3 워드 라인(170c) 및 제4 워드 라인(170b)으로 지칭한다.For convenience of description, the gate lines 170 of the upper two layers are referred to as a first SSL 170g and a second SSL 170f, respectively. The four gate lines 170 between the SSLs 170f and 170g and the GSL 170a are connected to the first word line 170e, the second word line 170d, the third word line 170c, 4 < / RTI > word line 170b.

전술한 바와 같이, 상기 GSL, 상기 워드 라인 및 상기 SSL이 각각 1개 층, 4개 층 및 2개 층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 GSL은 2개 층 구조를 가질 수 있으며, SSL은 1개 층 구조를 가질 수도 있다. 또한, 상기 워드 라인은 2개 층 구조를 가질 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 워드 라인은 4개 층 보다 다수의 층 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 워드 라인은 8개 혹은 16개 층 구조를 가질 수도 있다. 게이트 라인들(170)의 적층 수는 회로 설계 디자인 및/또는 상기 수직형 메모리 장치의 용량 또는 집적도를 고려하여 결정될 수 있다.As described above, the GSL, the word line, and the SSL may have one layer, four layers, and two layers, respectively, but are not limited thereto. For example, the GSL may have a two-layer structure, and the SSL may have a one-layer structure. In addition, the word line may have a two-layer structure. In one embodiment, the word line may have multiple layer structures than four layers. For example, the word line may have eight or sixteen layer structures. The number of stacked gate lines 170 may be determined in consideration of the circuit design design and / or the capacitance or integration of the vertical memory device.

한편, 제1 SSL(170g)과 중첩되는 기판(100) 부분이 셀 영역(I)으로 정의될 수 있으며, 셀 영역(I)의 양 측부의 기판(100) 부분이 확장 영역(II)으로 정의될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 확장 영역(II)으로 돌출된 게이트 라인들(170) 부분들은 셀 영역(I)에 대해서 서로 대칭되는 형상을 가질 수 있다.A portion of the substrate 100 overlapping with the first SSL 170g may be defined as a cell region I and a portion of the substrate 100 on both sides of the cell region I may be defined as an extended region II . According to exemplary embodiments, the portions of the gate lines 170 protruding into the extension region II may have a shape symmetrical with respect to the cell region I.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 방향을 따라 인접하는 게이트 라인들(170) 사이에는 층간 절연막 패턴들(106)이 구비될 수 있다. 층간 절연막 패턴들(106)은 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 탄산화물(SiOC) 혹은 실리콘 산불화물(SiOF)과 같은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 층간 절연막 패턴들(106)에 의해 하나의 스트링에 포함되는 게이트 라인들(170)이 서로 절연될 수 있다. As shown in FIG. 1, interlayer insulating layer patterns 106 may be provided between adjacent gate lines 170 along the first direction. The interlayer insulating film patterns 106 may include silicon oxide such as silicon oxide (SiO 2 ), silicon carbonate (SiOC), or silicon oxyfluoride (SiOF). The gate lines 170 included in one string can be insulated from each other by the interlayer insulating film patterns 106. [

예시적인 실시예들에 있어서, 최상층의 층간 절연막 패턴(106h)은 제1 불순물 농도를 갖는 제1 불순물 영역(108)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 불순물 영역(108)은 인(P), 비소(As) 등과 같은 n형 불순물을 포함할 수 있다. In the exemplary embodiments, the uppermost interlayer insulating film pattern 106h may include a first impurity region 108 having a first impurity concentration. For example, the first impurity region 108 may include an n-type impurity such as phosphorus (P), arsenic (As), or the like.

예시적인 실시예들에 있어서, 제1 불순물 영역(108)은 셀 영역(I) 상에 배치될 수 있다.In the exemplary embodiments, the first impurity region 108 may be disposed on the cell region I.

예시적인 실시예들에 있어서, 패드(150)는 제2 불순물 농도를 가지며 상기 제2 불순물 농도는 상기 제1 불순물 농도보다 높을 수 있다. 예를 들어, 패드(150)은 인(P), 비소(As) 등과 같은 n형 불순물을 포함할 수도 있다.In exemplary embodiments, the pad 150 may have a second impurity concentration and the second impurity concentration may be higher than the first impurity concentration. For example, the pad 150 may include n-type impurities such as phosphorus (P), arsenic (As), and the like.

일 실시예에 있어서, SSL들(170f, 170g)에 인접한 채널부분은 제2 불순물 영역(110)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 불순물 영역(110)은 붕소(B), 갈륨(Ga)과 같은 p형 불순물을 포함할 수 있다. 제2 불순물 영역(110)은 SSL들(170f, 170g)의 문턱 전압 산포를 개선하기 위해 형성될 수 있다.In one embodiment, the channel portion adjacent to the SSLs 170f, 170g may include a second impurity region 110. [ For example, the second impurity region 110 may include p-type impurities such as boron (B) and gallium (Ga). The second impurity region 110 may be formed to improve the threshold voltage dispersion of the SSLs 170f and 170g.

상기 제2 방향을 따라 인접하는 상기 채널 열들 또는 인접하는 상기 스트링들 사이의 기판(100) 상부에는 제3 불순물 영역(도시되지 않음)이 형성될 수 있다. 상기 제3 불순물 영역은 상기 제3 방향으로 연장되며, 상기 수직형 메모리 장치의 공통 소스 라인(Common Source Line: CSL)으로 제공될 수 있다. 상기 불순물 영역은 인, 비소 등과 같은 n형 불순물을 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 불순물 영역 상에는, 예를 들어 코발트 실리사이드 패턴 또는 니켈 실리사이드 패턴과 같은 금속 실리사이드 패턴이 더 형성될 수 있다. A third impurity region (not shown) may be formed on the substrate 100 between adjacent channel columns or adjacent strings along the second direction. The third impurity region extends in the third direction and may be provided as a common source line (CSL) of the vertical memory device. The impurity region may include an n-type impurity such as phosphorus, arsenic and the like. Although not shown, a metal silicide pattern such as a cobalt silicide pattern or a nickel silicide pattern may be further formed on the impurity region.

상기 불순물 영역 상에는 인접하는 스트링들 사이의 공간을 매립하는 제2 매립막 패턴(도시되지 않음)이 구비될 수 있다. 상기 제2 매립막 패턴은 실리콘 산화물과 같은 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 매립막 패턴에 의해 인접하는 상기 스트링들이 서로 절연될 수 있다.A second embedded film pattern (not shown) for embedding a space between adjacent strings may be provided on the impurity region. The second buried film pattern may include an insulating material such as silicon oxide. The adjacent strings can be insulated from each other by the second buried film pattern.

최상층의 층간 절연막 패턴(106h), 패드(150) 및 상기 제2 매립막 패턴 상에는 상부 절연막(185)이 형성될 수 있다. 또한, 상부 절연막(185)을 관통하며 패드(150)와 접촉하는 비트 라인 콘택(190) 및 게이트 라인들(170)과 접촉하는 배선 라인 콘택들(192)이 각각 구비될 수 있다. 또한, 상부 절연막(195) 상에는 비트 라인 콘택(190)과 접촉하는 비트 라인(195) 및 배선 라인 콘택들(192)과 접촉하는 배선 라인들(197)이 구비될 수 있다.The upper interlayer insulating film pattern 106h, the pad 150, and the upper insulating film 185 may be formed on the second embedded film pattern. The bit line contact 190 may be provided to contact the pad 150 through the upper insulating layer 185 and the wiring line contacts 192 may be provided in contact with the gate lines 170. The bit line 195 in contact with the bit line contact 190 and the wiring lines 197 in contact with the wiring line contacts 192 may be provided on the upper insulating layer 195.

몰드 보호막 패턴(119)는 기판(100) 상에 게이트 라인들(170) 및 층간 절연막 패턴들(106)의 상면들 및 측벽들, 및 패드들(150) 및 채널들(135)의 측벽들을 커버하도록 형성될 수 있다. 몰드 보호막 패턴(119)은 실리콘 산화물과 같은 절연 물질을 포함할 수 있다.The mold protection film pattern 119 is formed on the substrate 100 by covering the upper surfaces and sidewalls of the gate lines 170 and the interlayer insulating film patterns 106 and the sidewalls of the pads 150 and the channels 135 . The mold protection film pattern 119 may include an insulating material such as silicon oxide.

예시적인 실시예들에 따르면, 비트 라인 콘택(190)은 채널(135) 또는 패드(150)가 형성된 위치에 대응하여 어레이를 형성할 수 있다. 또한 비트 라인(195)은 상기 제3 방향으로 연장하며, 상기 제2 방향을 따라 복수 개로 형성될 수 있다.According to exemplary embodiments, the bit line contacts 190 may form an array corresponding to the locations where the channels 135 or pads 150 are formed. The bit lines 195 may extend in the third direction and may be formed along the second direction.

예시적인 실시예들에 따르면, 배선 라인 콘택들(192)은 게이트 라인들(150)을 배선라인들(197)을 각각 전기적으로 연결할 수 있다. 또한, 배선 라인들(197)은 상기 제2 방향으로 연장하며, 상기 제3 방향을 따라 복수 개로 형성될 수 있다.According to exemplary embodiments, the wiring line contacts 192 may electrically connect the gate lines 150 to the wiring lines 197, respectively. In addition, the wiring lines 197 may extend in the second direction, and may be formed along the third direction.

상부 절연막(185)은 실리콘 산화물과 같은 절연 물질을 포함할 수 있으며, 비트 라인 콘택(190), 배선 라인 콘택들(192), 비트 라인(195) 및 배선 라인들(197)은 금속, 금속 질화물, 도핑된 폴리실리콘 등과 같은 도전 물질을 포함할 수 있다.The bit line contact 190, the wiring line contacts 192, the bit line 195 and the wiring lines 197 may be formed of a metal, a metal nitride , Doped polysilicon, and the like.

본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 최상층의 층간 절연막 패턴(106h)이 제1 불순물 농도를 가지는 제1 불순물 영역(108)을 포함함으로써 최상층의 게이트 라인(170g) 및 패드(150) 사이의 구조가 게이트 라인들(170) 사이의 구조와 다르기 때문에 발생하는 전기적 특성 차이를 방지하고, 채널의 저항 증가 및 게이트 라인 임계 전압값의 산포 불량을 방지할 수 있다.According to the exemplary embodiments of the present invention, the uppermost interlayer insulating film pattern 106h includes the first impurity region 108 having the first impurity concentration, so that the uppermost gate line 170g and the pad 150 Since the structure differs from the structure between the gate lines 170, it is possible to prevent a difference in electrical characteristics from occurring and to prevent an increase in the resistance of the channel and a scattering failure of the gate line threshold voltage value.

특히, 최상층의 층간 절연막 패턴(106h)의 원하는 영역에 불순물을 포함함으로, 채널(150)과 배선 라인 콘택(192) 사이의 브릿지(bridge) 불량을 방지할 수 있다. 나아가, 브릿지(bridge) 불량을 막기 위한 기존의 콘택 스페이서 형성 공정을 생략할 수 있으므로 공정을 보다 간단히 할 수 있어 생산성에 기여할 수 있다.Particularly, impurities are contained in a desired region of the interlayer insulating film pattern 106h of the uppermost layer, so that bridge failure between the channel 150 and the wiring line contact 192 can be prevented. Furthermore, since the existing process of forming a contact spacer for preventing a bridge failure can be omitted, the process can be simplified to contribute to productivity.

도 2 내지 도 11은 예시적인 실시예들에 따른 수직형 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들 및 평면도이다.FIGS. 2 to 11 are cross-sectional views and plan views illustrating a method of manufacturing a vertical type memory device according to exemplary embodiments.

구체적으로, 도 2 내지 도 5 및 도 7 내지 도 11은 예시적인 실시예들에 따른 수직형 메모리 장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이며, 도 6은 예시적인 실시예들에 따른 수직형 메모리 장치의 제조방법을 설명하기 위한 평면도이다.2 to 5 and Figs. 7 to 11 are sectional views for explaining a method of manufacturing a vertical type memory device according to exemplary embodiments, and Fig. 6 is a cross-sectional view illustrating a vertical type memory device according to exemplary embodiments. And FIG.

도 2를 참조하면, 기판(100) 상에 복수의 층간 절연막들(102) 및 희생막들(104)을 교대로 반복적으로 적층한다.Referring to FIG. 2, a plurality of interlayer insulating films 102 and sacrificial films 104 are alternately and repeatedly laminated on a substrate 100.

기판(100)으로서 단결정 실리콘, 게르마늄 등과 반도체 물질을 포함하는 반도체 기판을 사용할 수 있다.As the substrate 100, a semiconductor substrate including a semiconductor material such as monocrystalline silicon, germanium, or the like can be used.

예시적인 실시예들에 따르면, 층간 절연막들(102)은 실리콘 산화물, 실리콘 탄산화물 혹은 실리콘 산불화물과 같은 실리콘 산화물을 사용하여 형성될 수 있다. 희생막들(104)은 층간 절연막(102)에 대해 식각 선택비를 가지며, 습식 식각 공정에 의해 용이하게 제거될 수 있는 물질로 형성할 수 있다. 예를 들어, 희생막들(104)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 붕질화물(SiBN) 등과 같은 실리콘 질화물을 사용하여 형성될 수 있다.According to exemplary embodiments, the interlayer insulating films 102 may be formed using silicon oxide such as silicon oxide, silicon carbonitride, or silicon oxide burr. The sacrificial films 104 may have an etch selectivity to the interlayer insulating film 102 and may be formed of a material that can be easily removed by a wet etching process. For example, the sacrificial films 104 may be formed using silicon nitride such as silicon nitride (SiNx), silicon boron nitride (SiBN), or the like.

층간 절연막들(102) 및 희생막들(104)은 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition: CVD) 공정, 플라즈마 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition: PECVD) 공정, 스핀 코팅(spin coating) 공정, 원자층 증착(Atomic Layer Deposition: ALD) 공정 등을 통해 형성할 수 있다. 기판(100) 상면에 직접 형성되는 최하층의 층간 절연막(102a)의 경우, 열산화 공정에 의해 형성될 수도 있다. The interlayer insulating films 102 and the sacrificial films 104 may be formed by a chemical vapor deposition (CVD) process, a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) process, a spin coating process, Or an atomic layer deposition (ALD) process. In the case of the lowermost interlayer insulating film 102a directly formed on the upper surface of the substrate 100, it may be formed by a thermal oxidation process.

희생막들(104)은 후속 공정을 통해 제거되어 게이트 라인들, 예를 들면 GSL, 워드 라인 및 SSL이 형성되는 공간을 제공한다. 따라서, 층간 절연막들(102) 및 희생막들(104)이 적층되는 수는 이후 형성되는 상기 GSL, 상기 워드 라인 및 상기 SSL이 적층되는 수에 따라 달라질 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 GSL은 1개의 층에 형성되고, 상기 워드 라인은 상기 GSL의 상부에 4개의 층으로 형성되며, 상기 SSL은 상기 워드 라인의 상부에 2개 층으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 희생막들(104)은 모두 7개의 층으로 적층되며 층간 절연막들(102)은 모두 8개의 층으로 적층될 수 있다. 하지만, 예를 들어, 상기 GSL 및 SSL은 각각 1개의 층에 형성되고 워드 라인은 2개, 8개 혹은 16개의 층에 형성될 수도 있으며, 이 경우 희생막들(104)은 모두 4개, 10개 혹은 18개의 층에 형성되고 층간 절연막들(102)은 모두 5개, 11개 혹은 19개의 층에 형성될 수 있다.The sacrificial films 104 are removed through a subsequent process to provide space in which gate lines, e.g., GSL, word lines, and SSL are formed. Therefore, the number of the interlayer insulating films 102 and the sacrificial films 104 stacked may be varied depending on the number of the GSL, the word line, and the SSL formed later. According to exemplary embodiments, the GSL is formed in one layer, the word line is formed in four layers on top of the GSL, and the SSL can be formed in two layers on top of the word line have. Accordingly, the sacrificial films 104 are all stacked in seven layers, and the interlayer insulating films 102 can be stacked in all eight layers. However, for example, the GSL and SSL may be formed in one layer and the word lines may be formed in two, eight, or sixteen layers, wherein the sacrificial layers 104 are all four, Or 18 layers, and the interlayer insulating films 102 may be formed in five, 11, or 19 layers.

도 3를 참조하면, 층간 절연막들(102) 및 희생막들(104)을 부분적으로 식각하여 계단 형상을 갖는 몰드 구조물(105)을 형성한다.Referring to FIG. 3, the interlayer insulating films 102 and the sacrificial films 104 are partially etched to form a mold structure 105 having a stepped shape.

예시적인 실시예들에 따르면, 최상부의 층간 절연막(102h) 상에 층간 절연막(102h)을 부분적으로 커버하는 포토 레지스트 패턴(도시되지 않음)을 형성하고, 상기 포토 레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 층간 절연막들(102) 및 희생막들(104)의 양 단부를 식각한다. 이후 상기 포토 레지스트 패턴의 양 단부를 일부 제거하여 상기 포토 레지스트 패턴의 너비를 감소시킨 후, 이를 식각 마스크로 다시 사용하여 층간 절연막들(102h, 102g, 102f, 102e, 102d, 102c) 및 희생막들(104g, 104f, 104e, 104d, 104c, 104b)의 양 단부를 식각한다. 이와 유사한 방식으로, 식각 공정을 반복함으로써 도 3에 도시된 바와 같은 계단 형상의 몰드 구조물(105)을 수득할 수 있다.According to the exemplary embodiments, a photoresist pattern (not shown) that partially covers the interlayer insulating film 102h is formed on the uppermost interlayer insulating film 102h, and the interlayer insulating film 102h is formed using the photoresist pattern as an etching mask Both ends of the insulating films 102 and the sacrificial films 104 are etched. Thereafter, the both ends of the photoresist pattern are partially removed to reduce the width of the photoresist pattern. Thereafter, the photoresist pattern is used as an etch mask to form interlayer insulating films 102h, 102g, 102f, 102e, 102d, 102c, Both ends of the first and second electrodes 104g, 104f, 104e, 104d, 104c and 104b are etched. In a similar manner, by repeating the etching process, a stepped mold structure 105 as shown in Fig. 3 can be obtained.

예시적인 실시예들에 따르면, 최상부의 층간 절연막(102h)과 중첩되는 기판(100) 영역은 셀 영역(I)으로 정의될 수 있으며, 셀 영역(I)의 양 측부의 기판(100) 영역은 확장 영역(II)으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 몰드 구조물(105)은 셀 영역(I)을 사이에 두고 두 확장 영역들(II)이 서로 대칭되는 형상을 갖도록 형성될 수 있다.According to exemplary embodiments, the region of the substrate 100 overlapping with the uppermost interlayer insulating film 102h can be defined as the cell region I, and the region of the substrate 100 on both sides of the cell region I Can be defined as an extended area (II). For example, the mold structure 105 may be formed such that the two extension regions II are symmetrical with respect to each other with the cell region I interposed therebetween.

일 실시예에 있어서, 상기 몰드 구조물은 셀 영역(I)을 사이에 두고 두 확장 영역들(II)이 서로 비대칭되는 형상을 갖도록 형성될 수도 있다. 이 경우, 두 확장 영역들(II) 상에서 층간 절연막들(102) 및 희생막들(104)을 교대로 식각함으로써 비대칭 구조의 몰드 구조물을 수득할 수 있다.In one embodiment, the mold structure may be formed such that two extension regions II are asymmetrical with respect to each other with the cell region I interposed therebetween. In this case, an asymmetric structure of the mold structure can be obtained by alternately etching the interlayer insulating films 102 and the sacrificial films 104 on the two extension regions (II).

도 4를 참조하면, 몰드 구조물(105) 형성 후, 기판(100) 상에 몰드 구조물의 측부 혹은 계단들을 커버하는 몰드 보호막(117)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 기판(100) 상에 실리콘 산화물과 같은 절연물질을 사용하여 CVD 공정을 통해 몰드 구조물(105)을 커버하는 절연막을 형성한다. 이어서, 상기 절연막의 상부를 최상층의 층간 절연막(102h)이 노출될 때까지 평탄화하여 몰드 보호막(117)을 형성할 수 있다. 상기 평탄화 공정은 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polish: CMP) 공정 및/또는 에치-백(etch-back) 공정을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, after the mold structure 105 is formed, a mold protecting film 117 may be formed on the substrate 100 to cover the sides or steps of the mold structure. For example, an insulating film covering the mold structure 105 is formed through a CVD process using an insulating material such as silicon oxide on the substrate 100. Then, the upper part of the insulating film may be planarized until the interlayer insulating film 102h of the uppermost layer is exposed to form the mold protecting film 117. The planarization process may include a chemical mechanical polishing (CMP) process and / or an etch-back process.

도 5를 참조하면, 기판(100)의 상면을 노출시키는 채널 홀들(도시되지 않음)을 형성하고, 상기 채널 홀들 내부에 층간 절연막들(102) 및 희생막들(104)을 관통하는 채널들(135)을 형성한다.5, channel holes (not shown) are formed to expose an upper surface of the substrate 100, channels (not shown) penetrating the interlayer insulating films 102 and the sacrificial films 104 135 are formed.

예시적인 실시예들에 따르면, 최상층의 층간 절연막(102) 및 몰드 보호막(117) 상에 하드 마스크(도시되지 않음)를 형성하고, 상기 하드 마스크를 식각 마스크로 사용하는 건식 식각 공정을 통해 층간 절연막들(102) 및 희생막들(104)을 순차적으로 식각하여 기판(100)의 상면을 노출시키는 상기 채널 홀들을 형성할 수 있다. 상기 채널 홀은 기판(100) 상면으로부터 상기 제1 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다.According to the exemplary embodiments, a hard mask (not shown) is formed on the uppermost interlayer insulating film 102 and the mold protecting film 117, and a dry etching process using the hard mask as an etch mask, The sacrificial layers 102 and the sacrificial layers 104 may be sequentially etched to form the channel holes exposing the upper surface of the substrate 100. [ The channel hole may be formed to extend from the upper surface of the substrate 100 in the first direction.

상기 채널 홀들은 기판(100)의 셀 영역(I) 내에서 채널(135)이 형성될 위치에 대응하여 상기 제2 방향 및 상기 제3 방향을 따라 복수로 형성될 수 있다.The channel holes may be formed in a plurality of along the second direction and the third direction corresponding to a position where the channel 135 is to be formed in the cell region I of the substrate 100.

상기 채널 홀들의 측벽 및 저면과 상기 하드마스크의 상면을 따라 유전막(도시되지 않음)을 형성한다. 상기 유전막은 구체적으로 도시하지는 않았으나, 상기 채널 홀의 측벽 및 저면과 상기 하드 마스크의 상면을 따라 제1 블로킹막, 전하 저장막 및 터널 절연막을 순차적으로 적층하여 형성될 수 있다.A dielectric layer (not shown) is formed along the sidewalls and bottom of the channel holes and the upper surface of the hard mask. The dielectric layer may be formed by sequentially laminating a first blocking layer, a charge storage layer, and a tunnel insulating layer on a sidewall and a bottom of the channel hole and an upper surface of the hard mask, though not shown in detail.

상기 블로킹 막은 실리콘 산화물과 같은 산화물을 사용하여 형성될 수 있고, 상기 전하 저장막은 실리콘 질화물과 같은 질화물 또는 금속 산화물을 사용하여 형성될 수 있으며, 상기 터널 절연막은 실리콘 산화물과 같은 산화물을 사용하여 형성될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 유전막은 ONO 구조를 갖도록 형성될 수 있다. 상기 제1 블로킹막, 상기 전하 저장막 및 상기 터널 절연막은 각각 예를 들면, CVD 공정, PECVD 공정, 스핀 코팅 공정 또는 ALD 공정 등을 통해 형성될 수 있다. The blocking film may be formed using an oxide such as silicon oxide, and the charge storage film may be formed using a nitride such as silicon nitride or a metal oxide, and the tunnel insulating film may be formed using an oxide such as silicon oxide . According to exemplary embodiments, the dielectric layer may be formed to have an ONO structure. The first blocking layer, the charge storage layer, and the tunnel insulating layer may be formed by, for example, a CVD process, a PECVD process, a spin coating process, or an ALD process, respectively.

상기 유전막의 저면을 예를 들면, 이방성 식각 공정을 통해 부분적으로 제거하여 기판(100) 상면을 노출시킨다. 이에 따라, 상기 유전막은 상기 채널 홀 내부에서 저면 중앙부가 뚫린 형상을 가질 수 있다.The bottom surface of the dielectric layer is partially removed through, for example, an anisotropic etching process to expose the upper surface of the substrate 100. Accordingly, the dielectric layer may have a shape in which a central portion of the bottom surface is opened in the channel hole.

상기 유전막 및 기판(100)의 노출된 상기 상면 상에 채널막(도시되지 않음)을 형성하고, 상기 채널 홀의 나머지 부분을 채우는 제1 매립막(도시되지 않음)을 상기 채널막 상에 형성할 수 있다. 상기 채널막 및 상기 제1 매립막은 예를 들면, CVD 공정, PECVD 공정, 스핀 코팅 공정 또는 ALD 공정을 통해 형성될 수 있다.A channel film (not shown) may be formed on the exposed upper surface of the dielectric layer and the substrate 100, and a first buried layer (not shown) may be formed on the channel layer to fill the remaining portion of the channel hole have. The channel film and the first buried film may be formed, for example, by a CVD process, a PECVD process, a spin coating process, or an ALD process.

일 실시예에 따르면, 상기 채널막은 상기 채널 홀 내부를 완전히 채우도록 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 제1 매립막의 형성은 생략될 수 있다.According to one embodiment, the channel film may be formed to completely fill the channel hole. In this case, the formation of the first embedded film may be omitted.

이어서, 최상층의 층간 절연막(102h) 및 몰드 보호막(117)이 노출될 때까지 상기 제1 매립막, 상기 채널막, 상기 유전막 및 상기 하드 마스크를 평탄화하여 상기 채널 홀의 상기 측벽 및 저면 상에 순차적으로 적층되어 상기 채널 홀 내부를 채우는 유전막 구조물(130), 채널(135) 및 제1 매립막 패턴(140)을 형성할 수 있다. 상기 평탄화 공정은 CMP 공정 또는 에치-백 공정을 포함할 수 있다.Then, the first buried film, the channel film, the dielectric film, and the hard mask are planarized until the uppermost interlayer insulating film 102h and the mold protecting film 117 are exposed, and the first buried film, the dielectric film and the hard mask are sequentially planarized on the side walls and the bottom surface of the channel hole A channel 135 and a first buried film pattern 140 may be formed on the dielectric film structure 130, which are stacked to fill the channel hole. The planarization process may include a CMP process or an etch-back process.

예시적인 실시예들에 따르면, 유전막 구조물(130)은 저면 중앙부가 뚫린 실린더 또는 컵 형상을 가질 수 있다. 또한, 채널(135)은 컵 형상을 가질 수 있으며, 제1 매립막 패턴(140)은 속이 찬 원 기둥 혹은 필라 형상을 가질 수 있다. 유전막 구조물(130)은 채널(135)의 외측벽으로부터 상기 터널 절연막, 상기 전하 저장막 및 상기 제1 블로킹막이 적층된 구조를 가질 수 있다.According to exemplary embodiments, the dielectric film structure 130 may have a cylindrical or cup shape with an open bottom central portion. In addition, the channel 135 may have a cup shape, and the first buried film pattern 140 may have a hollow round column or pillar shape. The dielectric film structure 130 may have a structure in which the tunnel insulating film, the charge storage film, and the first blocking film are stacked from the outer wall of the channel 135.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 채널막이 상기 채널 홀을 완전히 채우도록 형성되는 경우에는 제1 매립막 패턴(140)은 형성되지 않고, 채널(135)은 속이 찬 원 기둥 혹은 필라 형상을 가질 수 있다.In the exemplary embodiments, when the channel film is formed to completely fill the channel hole, the first buried film pattern 140 is not formed, and the channel 135 may have a hollow circular column or pillar shape have.

이후, 이온 주입 공정을 이용하여 유전막 구조물(130), 채널(135) 및 제1 매립막 패턴(140) 상부에 p형 불순물을 주입하여 제2 불순물 영역(110)을 형성할 수 있다. 예를 들어, p형 불순물은 붕소(B), 갈륨(Ga) 등을 포함할 수 있다. 특히, 상기 p형 불순물이 상기 SSL에 인접한 부분까지만 확산되도록 투영거리를 조절하여 제2 불순물 영역(110)을 형성할 수 있다.Then, the second impurity region 110 can be formed by implanting p-type impurity into the upper portion of the dielectric film structure 130, the channel 135, and the first buried film pattern 140 by using an ion implantation process. For example, the p-type impurity may include boron (B), gallium (Ga), or the like. In particular, the second impurity region 110 can be formed by controlling the projection distance so that the p-type impurity is diffused only to a portion adjacent to the SSL.

상기 채널 홀 내부에 채널(135)이 형성됨에 따라, 상기 제3 방향을 따라 복수의 채널들(135)을 포함하는 채널 열이 형성될 수 있으며, 상기 제2 방향을 따라 복수의 상기 채널 열들이 형성될 수 있다.As the channel 135 is formed in the channel hole, a channel column including a plurality of channels 135 may be formed along the third direction, and a plurality of channel columns may be formed along the second direction .

또한, 유전막 구조물(130), 채널(135) 및 제1 매립막 패턴(140)의 상부를 제거하여 리세스(도시되지 않음)를 형성하고 상기 리세스를 채우는 패드(150)를 형성할 수 있다.In addition, the top of the dielectric film structure 130, the channel 135 and the first buried film pattern 140 may be removed to form a recess 150 (not shown) and a pad 150 filling the recess .

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 유전막 구조물(130), 채널(135) 및 제1 매립막 패턴(140)의 상부를 에치-백 공정을 통해 제거하여 상기 리세스를 형성한다. 이후, 상기 리세스를 채우는 패드막을 제1 매립막 패턴(140), 채널(135), 유전막 구조물(130), 최상층의 층간 절연막(102h) 및 몰드 보호막(117) 상에 형성하고, 최상층의 층간 절연막(102h) 및 몰드 보호막(117)의 상면들이 노출될 때까지 상기 패드막의 상부를 평탄화하여 패드(150)를 형성할 수 있다.In the exemplary embodiments, the top of the dielectric layer structure 130, the channel 135, and the first buried film pattern 140 is removed through an etch-back process to form the recess. A pad film filling the recess is formed on the first buried film pattern 140, the channel 135, the dielectric film structure 130, the uppermost interlayer insulating film 102h and the mold protecting film 117, The pad 150 may be formed by planarizing the upper surface of the pad film until the upper surfaces of the insulating film 102h and the mold protecting film 117 are exposed.

예시적인 실시예들에 따르면, 상기 패드막은 폴리실리콘 또는 불순물이 도핑된 폴리실리콘을 사용하여 형성될 수 있다. 이와는 달리, 상기 패드막은 비정질 실리콘을 사용하여 예비 패드막을 형성 후 이를 결정화시킴으로써 형성될 수도 있다. 상기 평탄화 공정은 CMP 공정을 포함할 수 있다. 상기 불순물은 인(P), 비소(As) 등과 같은 n형 불순물을 포함할 수 있다.According to exemplary embodiments, the pad film may be formed using polysilicon or impurity-doped polysilicon. Alternatively, the pad film may be formed by forming a preliminary pad film using amorphous silicon and then crystallizing the preliminary pad film. The planarization process may include a CMP process. The impurities may include n-type impurities such as phosphorus (P), arsenic (As) and the like.

도 6을 참조하면, 층간 절연막들(102), 희생막들(104) 및 몰드 보호막(117)을 관통하며 인접하는 상기 채널 열들 사이의 기판(100) 상면을 노출시키는 개구부들(155)을 형성한다.6, openings 155 are formed through the interlayer insulating films 102, the sacrificial films 104, and the mold protecting film 117 to expose the upper surface of the substrate 100 between adjacent channel columns. do.

예시적인 실시예들에 따르면, 몰드 구조물(105) 및 몰드 보호막(117) 상에 패드들(150)을 커버하는 마스크 패턴(도시되지 않음)을 형성하고, 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 사용하는 건식 식각 공정을 통해 상기 제2 방향으로 인접하는 상기 채널 열들 사이의 층간 절연막들(102) 및 희생막들(104) 부분을 순차적으로 식각함으로써 개구부들(155)을 형성할 수 있다.According to exemplary embodiments, a mask pattern (not shown) that covers the pads 150 is formed on the mold structure 105 and the mold protection film 117, and a dry etching process using the mask pattern as an etching mask The openings 155 may be formed by sequentially etching the interlayer insulating layers 102 and the sacrificial layers 104 between the adjacent channel columns in the second direction through the etching process.

개구부들(155)이 형성됨에 따라, 층간 절연막들(102), 희생막들(104) 및 몰드 보호막(117)은 층간 절연막 패턴들(106), 희생막 패턴들(108) 및 몰드 보호막 패턴(119)으로 변환될 수 있다. 이때, 각 층의 층간 절연막 패턴들(106), 희생막 패턴들(108) 및 몰드 보호막 패턴(119)은 상기 제3 방향을 따라 연장될 수 있다.As the openings 155 are formed, the interlayer insulating films 102, the sacrificial films 104, and the mold protecting film 117 are patterned by the interlayer insulating film patterns 106, the sacrificial film patterns 108, 119 < / RTI > At this time, the interlayer insulating film patterns 106, the sacrificial film patterns 108, and the mold protecting film pattern 119 of each layer may extend along the third direction.

개구부들(155)은 상기 제3 방향을 따라 연장되는 라인 형상을 갖도록 형성될 수 있다.The openings 155 may be formed to have a line shape extending along the third direction.

도 7을 참조하면, 개구부들(155)에 의해 측벽이 노출된 희생막 패턴들(108)을 제거한다. 예를 들면, 희생막 패턴들(108)은 인산 혹은 황산과 같은 산성 용액을 포함하는 식각 용액이 사용되는 습식 식각 공정을 통해 제거될 수 있다.Referring to FIG. 7, the sacrificial film patterns 108 in which the side walls are exposed by the openings 155 are removed. For example, the sacrificial film patterns 108 may be removed through a wet etch process using an etch solution comprising an acidic solution such as phosphoric acid or sulfuric acid.

희생막 패턴들(108)이 제거됨으로써, 상기 제1 방향을 따라 인접한 층간 절연막 패턴들(106) 사이에 제1 갭(160)이 형성되며, 제1 갭(160)에 의해 유전막 구조물(130)의 외측벽이 일부 노출될 수 있다.The first gap 160 is formed between adjacent interlayer dielectric layer patterns 106 along the first direction and the dielectric layer structure 130 is formed by the first gap 160. [ A part of the outer side wall of the housing can be exposed.

도 8을 참조하면, 각 층의 제1 갭(160) 내부에 상기 제1 방향을 따라 순차적으로 서로 이격되도록 게이트 라인들(170)을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 8, the gate lines 170 may be sequentially formed in the first gap 160 in the first direction along the first direction.

예를 들어, 노출된 유전막 구조물(130)의 상기 외측벽, 제1 갭(160)의 내벽, 층간 절연막 패턴들(106)의 표면 및 노출된 기판(100)의 상기 상면을 따라 게이트 전극막(도시되지 않음)을 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 게이트 전극막을 형성하기 전에 제2 블로킹막(도시되지 않음)을 추가로 형성할 수도 있다.For example, a gate electrode film (not shown) is formed along the outer wall of the exposed dielectric film structure 130, the inner wall of the first gap 160, the surface of the interlayer insulating film patterns 106, Can be formed. According to one embodiment, a second blocking film (not shown) may be additionally formed before forming the gate electrode film.

상기 게이트 전극막은 제1 갭(160)을 완전히 채우며, 개구부들(155)을 부분적으로 채우도록 형성될 수 있다.The gate electrode film completely fills the first gap 160 and may be formed to partially fill the openings 155. [

상기 게이트 전극막은 금속 혹은 금속 질화물을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 게이트 전극막은 텅스텐, 텅스텐 질화물, 티타늄, 티타늄 질화물, 탄탈륨, 탄탈륨 질화물, 백금 등의 전기 저항이 낮은 금속 혹은 금속 질화물을 사용하여 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 게이트 전극막은 금속 질화물을 포함하는 배리어막 및 금속을 포함하는 금속막이 적층된 다층막으로 형성될 수 있다.The gate electrode film may be formed using a metal or a metal nitride. For example, the gate electrode film may be formed using a metal or metal nitride having low electric resistance such as tungsten, tungsten nitride, titanium, titanium nitride, tantalum, tantalum nitride, and platinum. According to one embodiment, the gate electrode film may be formed of a multilayer film in which a barrier film including a metal nitride and a metal film including a metal are stacked.

상기 게이트 전극막은 예를 들어, CVD 공정, PECVD 공정, ALD 공정 또는 스퍼터링(sputtering) 공정을 통해 형성될 수 있다.The gate electrode film may be formed, for example, by a CVD process, a PECVD process, an ALD process, or a sputtering process.

이어서, 상기 게이트 전극막을 부분적으로 제거하여 각 층의 제1 갭(160) 내부에 게이트 라인들(170)을 형성할 수 있다.Subsequently, the gate electrode film may be partially removed to form the gate lines 170 inside the first gap 160 of each layer.

예시적인 실시예들에 따르면, 개구부들(155) 내부에 형성된 상기 게이트 전극막을 부분적으로 식각함으로써 게이트 라인들(170)을 형성할 수 있다. 이 때, 기판(100)의 상기 상면이 함께 노출될 수 있다. 상기 게이트 전극막은 건식 식각 공정을 통해 부분적으로 제거될 수 있다.According to exemplary embodiments, the gate lines 170 may be formed by partially etching the gate electrode film formed inside the openings 155. At this time, the upper surface of the substrate 100 may be exposed together. The gate electrode film may be partially removed through a dry etching process.

게이트 라인들(170)은 기판(100) 상면으로부터 상기 제1 방향을 따라 순차적으로 이격되어 형성된 GSL, 워드 라인 및 SSL을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 최하부 게이트 라인(170a)은 GSL로 제공될 수 있다. 상기 GSL 상부의 4개의 게이트 라인들(170b, 170c, 170d, 170e)은 워드 라인으로 제공될 수 있다. 상기 워드 라인 상부의 2개의 게이트 라인들(170f, 170g)은 SSL로 제공될 수 있다. The gate lines 170 may include a GSL, a word line, and a SSL formed sequentially from the upper surface of the substrate 100 along the first direction. According to exemplary embodiments, the lowermost gate line 170a may be provided as a GSL. The four gate lines 170b, 170c, 170d, and 170e on the GSL may be provided as word lines. The two gate lines 170f and 170g above the word line may be provided by SSL.

개구부들(155)에 의해 노출된 기판(100) 상부에 제3 불순물 영역(도시되지 않음)을 형성하고, 개구부들(155)을 매립하는 제2 매립막 패턴(도시되지 않음)을 형성할 수 있다.A third impurity region (not shown) may be formed on the substrate 100 exposed by the openings 155 and a second buried film pattern (not shown) may be formed to embed the openings 155 have.

상기 제3 불순물 영역은 개구부들(155)을 통해 예를 들어, 인, 비소와 같은 n형 불순물을 주입하여 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 불순물 영역 상에 니켈 실리사이드 패턴 또는 코발트 실리사이드 패턴과 같은 금속 실리사이드 패턴(도시되지 않음)을 더 형성할 수도 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 불순물 영역은 상기 제3 방향으로 연장하며 상기 수직형 메모리 장치의 공통 소스 라인(Common Source Line: CSL)으로 제공될 수 있다. The third impurity region may be formed by implanting an n-type impurity such as phosphorous, for example, phosphorus through the openings 155. In one embodiment, a metal silicide pattern (not shown) such as a nickel silicide pattern or a cobalt silicide pattern may be further formed on the impurity region. According to exemplary embodiments, the impurity region may extend in the third direction and be provided in a common source line (CSL) of the vertical memory device.

이후, 기판(100), 층간 절연막 패턴(106) 및 패드(150) 상에 개구부들(155)을 채우는 제2 매립막을 형성하고, 상기 제2 매립막 상부를 최상층의 층간 절연막 패턴(106h) 및 상기 몰드 보호막이 노출될 때까지 에치-백 공정 및/또는 CMP 공정 등을 통해 평탄화 함으로써 상기 제2 매립막 패턴을 형성할 수 있다. 상기 제2 매립막은 실리콘 산화물과 같은 절연물질을 사용하여 예를 들어, CVD 공정을 통해 형성될 수 있다.Thereafter, a second buried film filling the openings 155 on the substrate 100, the interlayer insulating film pattern 106 and the pad 150 is formed, and the upper part of the second buried film is covered with the uppermost interlayer insulating film pattern 106h and The second buried film pattern may be formed by planarization through an etch-back process and / or a CMP process until the mold protecting film is exposed. The second buried film may be formed, for example, by a CVD process using an insulating material such as silicon oxide.

도 9를 참조하면, 몰드 보호막 패턴(119) 상에 저지막(121)을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 9, a blocking film 121 may be formed on the mold protecting film pattern 119.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 확장 영역에 중첩되는 몰드 보호막 패턴(119) 상에 저지막(121)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 셀 영역의 일부 상에도 상기 저지막(121)이 형성될 수 있다.In the exemplary embodiments, the stopper film 121 may be formed on the mold protecting film pattern 119 which overlaps the extended region. Also, the blocking film 121 may be formed on a part of the cell region.

예시적인 실시예들에 있어서, 저지막(121)은 포토레지스트막 혹은 하드마스크막일 수 있다.In the exemplary embodiments, the stop film 121 may be a photoresist film or a hard mask film.

도 10를 참조하면, 최상층의 층간 절연막 패턴(106h) 상에 인, 비소와 같은 n형 불순물을 주입하여 제1 불순물 영역(108)을 형성할 수 있다. 또한, 제1 불순물 영역(108)은 제1 불순물 농도를 가질 수 있다.Referring to FIG. 10, the first impurity region 108 can be formed by implanting phosphorous, such as arsenic, into the uppermost interlayer insulating film pattern 106h. Further, the first impurity region 108 may have a first impurity concentration.

예시적인 실시예들에 있어서, 제1 불순물 영역(108)은 셀 영역(I) 상에 형성될 수 있다.In the exemplary embodiments, the first impurity region 108 may be formed on the cell region I.

이후, 상기 확장 영역에 중첩되는 최상층의 층간 절연막 패턴(106g) 상에 형성된 저지막(121)은 애싱(ashing) 및/또는 스트립(strip) 공정에 의해 제거될 수 있다.Thereafter, the stopper film 121 formed on the uppermost interlayer insulating film pattern 106g which overlaps with the extended region can be removed by an ashing and / or a strip process.

패드(150)는 이미 불순물이 도핑된 폴리실리콘을 사용하여 형성되므로, 제1 불순물 영역(108)을 형성하기 위한 이온 주입 공정을 통하여, 패드(150)는 상기 제1 불순물 농도보다 높은 제2 불순물 농도를 가질 수 있다.Since the pad 150 is already formed using the polysilicon doped with the impurity, the pad 150 is electrically connected to the second impurity concentration lower than the first impurity concentration through the ion implantation process for forming the first impurity region 108 Concentration.

도 11을 참조하면, 층간 절연막 패턴들(106), 상기 제2 매립막 패턴들, 패드들(150) 및 몰드 보호막 패턴(119)을 덮는 상부 절연막(185)을 형성할 수 있다. 상부 절연막(185)은 실리콘 산화물과 같은 절연물질을 사용하여 CVD 공정 등을 통해 형성할 수 있다. Referring to FIG. 11, an upper insulating layer 185 may be formed to cover the interlayer insulating layer patterns 106, the second embedded layer patterns, the pads 150, and the mold protecting layer pattern 119. The upper insulating film 185 may be formed by CVD or the like using an insulating material such as silicon oxide.

이후, 상부 절연막(185)을 관통하여 패드(150)와 접촉하는 비트 라인 콘택(190) 및 게이트 라인들(170)과 접촉하는 배선 라인 콘택들(192)을 형성할 수 있다. 비트 라인 콘택(190) 및 배선 라인 콘택들(192)은 예를 들면, 금속, 금속 질화물 또는 도핑된 폴리실리콘을 사용하여 CVD 공정, ALD 공정, 스퍼터링 공정 등을 통해 형성될 수 있다. 비트 라인 콘택(190)은 채널(135) 또는 패드(150)의 배열 형태에 상응하는 어레이를 형성할 수 있다.Thereafter, the bit line contacts 190 that are in contact with the pad 150 through the upper insulating layer 185 and the wiring line contacts 192 that are in contact with the gate lines 170 can be formed. The bit line contact 190 and the wiring line contacts 192 may be formed through a CVD process, an ALD process, a sputtering process, or the like using, for example, metal, metal nitride, or doped polysilicon. The bit line contacts 190 may form an array corresponding to the arrangement of the channels 135 or the pads 150.

이어서, 비트 라인 콘택(190) 및 배선 라인 콘택들(192)과 각각 전기적으로 연결되는 비트 라인(195) 및 배선 라인들(197)을 상부 절연막(185) 상에 형성한다. 비트 라인(195) 및 배선 라인들(197)은 예를 들면, 금속, 금속 질화물 또는 도핑된 폴리실리콘 등을 사용하여 CVD 공정, ALD 공정 또는 스퍼터링 공정을 통해 도전막을 형성한 후 이를 패터닝하여 형성될 수 있다.A bit line 195 and wiring lines 197 electrically connected to the bit line contact 190 and the wiring line contacts 192 are then formed on the upper insulating film 185. The bit line 195 and the wiring lines 197 are formed by forming a conductive film through a CVD process, an ALD process, or a sputtering process using, for example, a metal, a metal nitride, or a doped polysilicon, .

100: 기판 106: 층간 절연막 패턴
108: 제1 불순물 영역 110: 제2 불순물 영역
119: 몰드 보호막 패턴 130: 유전막 구조물 135: 채널
140: 제1 매립막 패턴 150: 패드
155: 개구부 170: 게이트 라인
190: 비트 라인 콘택 192: 배선 라인 콘택
195: 비트 라인 197: 배선 라인
100: substrate 106: interlayer insulating film pattern
108: first impurity region 110: second impurity region
119: mold protective film pattern 130: dielectric film structure 135: channel
140: First Embedded Film Pattern 150: Pad
155: opening 170: gate line
190: bit line contact 192: wiring line contact
195: bit line 197: wiring line

Claims (10)

셀 영역 및 상기 셀 영역의 측부에 배치되는 확장 영역을 포함하는 기판;
상기 기판 상면에 수직한 제1 방향으로 연장되는 채널들;
상기 채널의 외측벽 상에 구비되며 상기 기판 상면으로부터 상기 제1 방향을 따라 순차적으로 서로 이격되도록 적층되는 게이트 라인들;
상기 제1 방향을 따라 상기 게이트 라인들 사이에 형성된 복수의 층간 절연막 패턴들; 및
상기 복수의 층간 절연막 패턴들 중 최상층의 층간 절연막 패턴 상부에 형성된 제1 불순물 영역을 포함하는 수직형 메모리 장치.
A substrate including a cell region and an extension region disposed on a side of the cell region;
Channels extending in a first direction perpendicular to the top surface of the substrate;
Gate lines disposed on an outer wall of the channel and sequentially stacked from the upper surface of the substrate so as to be spaced apart from each other along the first direction;
A plurality of interlayer insulating film patterns formed between the gate lines along the first direction; And
And a first impurity region formed on an uppermost interlayer insulating film pattern of the plurality of interlayer insulating film patterns.
제1항에 있어서, 상기 채널들 상에 각각 형성된 패드들을 더 포함하고, 상기 제1 불순물 영역 및 상기 패드들은 각각 제1 불순물 농도 및 제2 불순물 농도를 가지며 상기 제2 불순물 농도는 상기 제1 불순물 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 수직형 메모리 장치.2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising pads respectively formed on the channels, wherein the first impurity region and the pads each have a first impurity concentration and a second impurity concentration, Concentration in the vertical direction. 제2항에 있어서, 상기 제1 불순물 영역 및 상기 패드는 n형의 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 메모리 장치.3. The vertical memory device according to claim 2, wherein the first impurity region and the pad include an n-type impurity. 제1항에 있어서, 상기 게이트 라인들은 상기 기판 상면으로부터 순차적으로 적층되는 그라운드 선택 라인(GSL), 워드 라인 및 스트링 선택 라인(SSL)을 포함하며,
상기 스트링 선택 라인(SSL)에 인접한 채널부분에 제2 불순물 영역이 형성된 것을 특징으로 하는 수직형 메모리 장치.
The method of claim 1, wherein the gate lines include a ground selection line (GSL), a word line, and a string selection line (SSL) that are sequentially stacked from the top surface of the substrate,
And a second impurity region is formed in a channel portion adjacent to the string selection line (SSL).
제4항에 있어서, 상기 제2 불순물 영역은 p형 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 메모리 장치.5. The vertical memory device according to claim 4, wherein the second impurity region includes a p-type impurity. 제1항에 있어서, 상기 게이트 라인들은 상기 기판 상면으로부터 너비가 감소하는 계단 형상으로 배치되며,
상기 셀 영역은 상기 기판 중 상기 최상층의 층간 절연막 패턴과 중첩되는 부분으로 정의되는 것을 특징으로 하는 수직형 메모리 장치
2. The liquid crystal display according to claim 1, wherein the gate lines are arranged in a stepwise manner from the upper surface of the substrate,
Wherein the cell region is defined as a portion overlapping the uppermost interlayer insulating film pattern of the substrate.
기판 상에 층간 절연막들 및 희생막들을 교대로 반복적으로 적층하는 단계;
상기 층간 절연막들 및 상기 희생막들의 측부를 식각하여 계단 형상의 몰드 구조물을 형성하는 단계;
상기 기판 상에 몰드 구조물 측부를 커버하는 몰드 보호막을 형성하는 단계;
상기 몰드 구조물을 관통하여 상기 기판과 접촉하는 채널들을 형성하는 단계;
상기 채널들 사이의 상기 층간 절연막들 및 상기 희생막들을 부분적으로 식각하여 개구부를 형성하는 단계;
상기 개구부에 의해 노출된 상기 희생막들을 제거하는 단계;
상기 희생막들이 제거된 공간에 게이트 라인들을 형성하는 단계;
상기 몰드 보호막 상에 상기 층간 절연막들 중 최상층의 층간 절연막을 노출시키는 저지막을 형성하는 단계; 및
상기 저지막을 이온 주입 마스크로 사용하여 상기 최상층의 층간 절연막 상에 불순물을 주입하여 제1 불순물 영역을 형성하는 단계를 포함하는 수직형 메모리 장치 제조방법.
Alternately and repeatedly depositing interlayer insulating films and sacrificial films on a substrate;
Etching the side portions of the interlayer insulating films and the sacrificial films to form a stepped mold structure;
Forming a mold protecting film covering a side of the mold structure on the substrate;
Forming channels through the mold structure to contact the substrate;
Partially etching the interlayer insulating films and the sacrificial films between the channels to form openings;
Removing the sacrificial layers exposed by the opening;
Forming gate lines in a space from which the sacrificial films are removed;
Forming a stopper film for exposing an uppermost interlayer insulating film among the interlayer insulating films on the mold protecting film; And
Forming a first impurity region by implanting impurities on the uppermost interlayer insulating film using the blocking film as an ion implantation mask.
제7항에 있어서, 상기 저지막은 상기 최상층의 층간 절연막의 일부까지 커버하는 것을 특징으로 하는 수직형 메모리 장치의 제조 방법.8. The method of manufacturing a vertical type memory device according to claim 7, wherein the blocking film covers a part of the uppermost interlayer insulating film. 제7항에 있어서, 상기 개구부를 채우는 매립막 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하며,
상기 저지막은 상기 몰드 보호막 및 상기 매립막 패턴 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 수직형 메모리 장치의 제조 방법.
8. The method of claim 7, further comprising forming a buried film pattern to fill the opening,
Wherein the stopping film is formed on the mold protecting film and the buried film pattern.
제7항에 있어서,
상기 채널들 상에 각각 패드들을 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 제1 불순물 영역 및 상기 패드는 각각 제1 불순물 농도 및 제2 불순물 농도를 가지며 상기 제2 불순물 농도는 상기 제1 불순물 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 수직형 메모리 장치.
8. The method of claim 7,
Further comprising forming pads on each of the channels,
Wherein the first impurity region and the pad each have a first impurity concentration and a second impurity concentration and the second impurity concentration is higher than the first impurity concentration.
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