KR20160094827A - Semiconductor memory device and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 기술적 사상은 반도체 메모리 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 신뢰성 및 집적도가 보다 향상된 3차원 반도체 메모리 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a three-dimensional semiconductor memory device with improved reliability and integration, and a method of manufacturing the same.
소비자가 요구하는 우수한 성능 및 저렴한 가격을 충족시키기 위해 반도체 장치의 집적도를 증가시키는 것이 요구되고 있다. 반도체 장치의 집적도는 제품의 가격을 결정하는 중요한 요인이기 때문에, 특히 증가된 집적도가 요구되고 있다. 종래의 2차원 또는 평면적 반도체 장치의 집적도는 단위 메모리 셀이 점유하는 면적에 의해 주로 결정되기 때문에, 미세 패턴 형성 기술의 수준에 크게 영향을 받는다. 하지만, 패턴의 미세화를 위해서는 초고가의 장비들이 필요하기 때문에, 2차원 반도체 장치의 집적도는 증가하고는 있지만 여전히 제한적이다.It is required to increase the degree of integration of semiconductor devices in order to meet the excellent performance and low price required by consumers. Since the degree of integration of semiconductor devices is an important factor in determining the price of a product, an increased degree of integration is required in particular. Since the degree of integration of the conventional two-dimensional or planar semiconductor device is mainly determined by the area occupied by the unit memory cell, it is greatly influenced by the level of the fine pattern formation technique. However, the integration of the two-dimensional semiconductor device is increasing, but is still limited, because of the high-cost equipment required to miniaturize the pattern.
이러한 한계를 극복하기 위한, 3차원적으로 배열되는 메모리 셀들을 구비하는 3차원 반도체 메모리 장치들이 제안되고 있다.In order to overcome these limitations, three-dimensional semiconductor memory devices having three-dimensionally arranged memory cells have been proposed.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는 신뢰성 및 집적도가 보다 향상된 반도체 메모리 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device with improved reliability and integration.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 신뢰성 및 집적도가 보다 향상된 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor memory device with improved reliability and integration.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The 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.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치는 기판 상에 배치되며 게이트 전극들과 절연층들이 교대로 반복 적층된 적층 구조체, 상기 적층 구조체를 관통하며, 상기 기판과 접속하는 제1 반도체 패턴 및 상기 제1 반도체 패턴 상에 배치되며 상기 제1 반도체 패턴과 접속하는 제1 채널 패턴을 포함하는 셀 채널 구조체, 및 상기 적층 구조체와 이격되어 상기 기판 상에 배치되며, 상기 기판과 접속하는 제2 반도체 패턴 및 상기 제2 반도체 패턴 상에 배치되며 상기 제2 반도체 패턴과 접속하는 제2 채널 패턴을 포함하는 제1 더미 채널 구조체를 포함할 수 있다. 상기 기판의 표면으로부터 상기 제1 반도체 패턴의 상면까지의 제1 높이는 상기 기판의 표면으로부터 상기 제2 반도체 패턴의 상면까지의 제2 높이보다 클 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device comprising: a laminated structure disposed on a substrate and having gate electrodes and insulating layers alternately repeatedly laminated; A cell channel structure including a first semiconductor pattern connected to the substrate and a first channel pattern disposed on the first semiconductor pattern and connected to the first semiconductor pattern and a second channel pattern formed on the substrate, And a first dummy channel structure including a second semiconductor pattern connected to the substrate and a second channel pattern disposed on the second semiconductor pattern and connected to the second semiconductor pattern. The first height from the surface of the substrate to the upper surface of the first semiconductor pattern may be greater than the second height from the surface of the substrate to the upper surface of the second semiconductor pattern.
일부 실시예들에 따르면, 상기 메모리 장치는 상기 셀 채널 구조체와 전기적으로 연결되는 비트라인을 더 포함할 수 있다.According to some embodiments, the memory device may further include a bit line electrically connected to the cell channel structure.
일부 실시예들에 따르면, 상기 셀 채널 구조체는 상기 제1 채널 패턴과 상기 적층 구조체 사이에 배치되는 제1 정보저장 패턴을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 더미 채널 구조체는 상기 제2 채널 패턴의 측벽에 접하는 제2 정보저장 패턴을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 채널 패턴과 상기 제2 채널 패턴은 동일 물질을 포함하고, 상기 제1 정보저장 패턴과 상기 제2 정보저장 패턴은 동일 물질을 포함할 수 있다.According to some embodiments, the cell channel structure may further include a first information storage pattern disposed between the first channel pattern and the laminate structure. The first dummy channel structure may further include a second information storage pattern contacting the sidewalls of the second channel pattern. The first channel pattern and the second channel pattern may include the same material, and the first information storage pattern and the second information storage pattern may include the same material.
일부 실시예들에 따르면, 상기 기판은 셀 어레이 영역 및 상기 셀 어레이 영역에 인접한 연결 영역을 포함하는 셀 영역, 상기 셀 영역과 이격된 주변 영역, 및 상기 셀 영역과 주변 영역 사이의 경계 영역을 포함할 수 있다. 상기 적층 구조체는 상기 셀 영역에 배치되고 제1 방향으로 연장되며, 상기 연결 영역에서 계단 구조의 단부를 가질 수 있다.According to some embodiments, the substrate includes a cell region including a cell array region and a connection region adjacent to the cell array region, a peripheral region spaced apart from the cell region, and a boundary region between the cell region and the peripheral region can do. The laminated structure may be disposed in the cell region and extend in a first direction, and may have an end of a step structure in the connection region.
일부 실시예들에 따르면, 상기 적층 구조체의 상기 단부를 덮고 상기 연결 영역, 상기 경계 영역 및 상기 주변 영역의 상기 기판 상에 배치되는 몰드 절연층을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 더미 채널 구조체는 상기 몰드 절연층을 관통하며 상기 기판과 접속할 수 있다.According to some embodiments, the device may further include a mold insulation layer covering the end portion of the laminate structure and disposed on the substrate in the connection region, the boundary region, and the peripheral region. The first dummy channel structure may penetrate the mold insulating layer and connect to the substrate.
일부 실시예들에 따르면, 상기 연결 영역에서 상기 몰드 절연층과 상기 적층 구조체의 상기 단부를 관통하며, 상기 기판과 접속하는 제3 반도체 패턴 및 상기 제3 반도체 패턴과 접속하고 상기 제3 반도체 패턴 상에 배치된 제3 채널 패턴을 포함하는 제2 더미 채널 구조체를 더 포함할 수 있다.According to some embodiments, a third semiconductor pattern penetrating the mold insulating layer and the end portion of the laminated structure in the connection region and connected to the substrate, and a third semiconductor pattern connected to the third semiconductor pattern, The second dummy channel structure may include a third channel pattern disposed on the second dummy channel structure.
일부 실시예들에 따르면, 상기 제1 더미 채널 구조체는, 평면도로 볼 때, 원 형상, 타원 형상 또는 바 형상을 가질 수 있다.According to some embodiments, the first dummy channel structure may have a circular shape, an elliptical shape, or a bar shape in a plan view.
일부 실시예들에 따르면, 상기 메모리 장치는 상기 주변 영역의 상기 기판 상에 배치되는 주변회로 소자를 더 포함할 수 있다. 상기 주변회로 소자는 게이트 절연막, 게이트 전극 및 소오스/드레인 영역을 포함할 수 있다.According to some embodiments, the memory device may further include peripheral circuitry disposed on the substrate of the peripheral region. The peripheral circuit device may include a gate insulating film, a gate electrode, and a source / drain region.
일부 실시예들에 따르면, 상기 메모리 장치는 상기 제1 반도체 패턴의 측벽 상에 배치된 게이트 산화막을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 반도체 패턴의 측벽 상에 상기 게이트 산화막이 배치되지 않을 수 있다.According to some embodiments, the memory device may further include a gate oxide film disposed on a sidewall of the first semiconductor pattern. The gate oxide film may not be disposed on the sidewall of the second semiconductor pattern.
본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치는 셀 어레이 영역과 연결 영역을 포함하는 셀 영역, 상기 셀 영역과 이격된 주변 영역, 및 상기 연결 영역과 상기 주변 영역 사이의 경계 영역을 포함하는 기판, 상기 셀 영역의 상기 기판 상에 제1 방향으로 서로 이격되어 배치되고, 상기 연결 영역에서 계단 구조의 단부를 가지며 교대로 적층된 게이트 전극들과 절연막들을 각각 포함하는 적층 구조체들, 상기 셀 어레이 영역에서 상기 적층 구조체들의 각각을 관통하며, 상기 기판과 접속하는 제1 반도체 패턴 및 상기 제1 반도체 패턴 상에 배치되며 상기 제1 반도체 패턴과 접속하는 제1 채널 패턴을 각각 포함하는 셀 채널 구조체들, 상기 연결 영역에서 상기 적층 구조체들의 각각의 단부를 관통하며, 상기 기판과 접속하는 제2 반도체 패턴 및 상기 제2 반도체 패턴 상에 배치되며 상기 제2 반도체 패턴과 접속하는 제2 채널 패턴을 각각 포함하는 제1 더미 채널 구조체들, 상기 경계 영역에서 상기 기판과 접속하는 제3 반도체 패턴 및 상기 제3 반도체 패턴 상에 배치되며 상기 제3 반도체 패턴과 접속하는 제3 채널 패턴을 포함하는 제2 더미 채널 구조체를 포함할 수 있다.A semiconductor memory device according to embodiments of the present invention includes a cell area including a cell array area and a connection area, a peripheral area spaced apart from the cell area, and a boundary area between the connection area and the peripheral area Stacked structures disposed on the substrate in the cell region in a first direction and spaced apart from each other in the first direction, the stacked structures each including gate electrodes and insulating films alternately stacked at an end of a step structure in the connection region, Each of said first channel patterns being connected to said first semiconductor pattern, said first channel pattern being disposed on said first semiconductor pattern and being connected to said substrate, , A second semiconductor layer (10), which penetrates each end of the stacked structures in the connection region And a second semiconductor pattern disposed on the second semiconductor pattern and including a second channel pattern connected to the second semiconductor pattern, a third semiconductor pattern connected to the substrate in the boundary region, And a second dummy channel structure disposed on the semiconductor pattern and including a third channel pattern connected to the third semiconductor pattern.
일부 실시예들에 따르면, 상기 제1 반도체 패턴들의 각각은 상기 기판의 표면으로부터 상기 제1 반도체 패턴들 각각의 상면까지의 제1 높이를 갖고, 상기 제2 반도체 패턴들은 상기 제3 반도체 패턴에 가장 인접한 제1 서브 반도체 패턴을 포함하고, 상기 제1 서브 반도체 패턴은 상기 기판의 표면으로부터 상기 제1 서브 반도체 패턴의 상면까지의 제2 높이를 갖고, 상기 제3 반도체 패턴은 상기 기판의 표면으로부터 상기 제3 반도체 패턴의 상면까지의 제3 높이를 가지며, 상기 제3 높이는 상기 제1 높이보다 작고, 상기 제2 높이는 상기 제1 높이보다 작을 수 있다,According to some embodiments, each of the first semiconductor patterns has a first height from a surface of the substrate to an upper surface of each of the first semiconductor patterns, and the second semiconductor patterns have a first height Wherein the second semiconductor pattern has a second height from the surface of the substrate to an upper surface of the first sub semiconductor pattern, The third height may be less than the first height and the second height may be less than the first height.
일부 실시예들에 따르면, 상기 제2 반도체 패턴들은 상기 제1 반도체 패턴들에 가장 인접한 제2 서브 반도체 패턴을 포함하고, 상기 제2 서브 반도체 패턴은 상기 기판의 표면으로부터 상기 제2 서브 반도체 패턴의 상면까지의 제4 높이를 가지며, 상기 제4 높이는 상기 제1 높이와 실질적으로 동일할 수 있다.According to some embodiments, the second semiconductor patterns include a second sub-semiconductor pattern that is closest to the first semiconductor patterns, and the second sub-semiconductor pattern includes a portion of the second sub- And the fourth height may be substantially the same as the first height.
일부 실시예들에 따르면, 상기 메모리 장치는 상기 주변 영역의 상기 기판 상에 배치되는 주변회로 소자, 및 상기 주변회로 소자를 덮는 주변 보호층을 더 포함할 수 있다. 상기 주변회로 소자는 게이트 절연막, 게이트 전극 및 소오스/드레인 영역을 포함할 수 있다.According to some embodiments, the memory device may further include a peripheral circuit element disposed on the substrate of the peripheral region, and a peripheral protective layer covering the peripheral circuit element. The peripheral circuit device may include a gate insulating film, a gate electrode, and a source / drain region.
일부 실시예들에 따르면, 상기 메모리 장치는 상기 주변 보호층, 상기 경계 영역의 상기 기판, 및 상기 적층 구조체의 상기 단부를 덮는 몰드 절연층을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 더미 채널 구조체들은 상기 몰드 절연층을 관통할 수 있다.According to some embodiments, the memory device may further include a mold insulation layer covering the peripheral protective layer, the substrate in the boundary region, and the end of the laminate structure. The first and second dummy channel structures may pass through the mold insulation layer.
일부 실시예들에 따르면, 상기 셀 채널 구조체들의 각각은 상기 제1 채널 패턴의 측벽과 접하는 제1 정보저장 패턴을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 더미 채널 구조체들의 각각은 상기 제2 채널 패턴의 측벽과 접하는 제2 정보저장 패턴을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 더미 채널 구조체는 상기 제3 채널 패턴의 측벽과 접하는 제3 정보저장 패턴을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 채널 패턴, 상기 제2 채널 패턴, 및 상기 제3 채널 패턴은 동일 물질을 포함하고, 상기 제1 정보저장 패턴, 상기 제2 정보저장 패턴, 및 상기 제3 정보저장 패턴은 동일 물질을 포함할 수 있다.According to some embodiments, each of the cell channel structures may further include a first information storage pattern in contact with a sidewall of the first channel pattern. Each of the first dummy channel structures may further include a second information storage pattern in contact with a side wall of the second channel pattern. The second dummy channel structure may further include a third information storage pattern contacting the sidewalls of the third channel pattern. Wherein the first channel pattern, the second channel pattern, and the third channel pattern include the same material, and the first information storage pattern, the second information storage pattern, and the third information storage pattern include the same material .
일부 실시예들에 따르면, 상기 제2 더미 채널 구조체는 복수 개로 제공될 수 있다. 상기 제2 더미 채널 구조체들의 각각은, 평면도로 볼 때, 원 형상 또는 타원 형상을 가지고, 상기 제1 방향을 따라 배열될 수 있다.According to some embodiments, the second dummy channel structure may be provided in plurality. Each of the second dummy channel structures may have a circular or elliptical shape in a plan view and may be arranged along the first direction.
일부 실시예들에 따르면, 상기 제2 더미 채널 구조체는, 평면도로 볼 때, 바 형상을 가지고 상기 제1 방향을 따라 연장될 수 있다.According to some embodiments, the second dummy channel structure may have a bar shape in plan view and may extend along the first direction.
본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치는 기판 상에 배치되며 게이트 전극들과 절연층들이 교대로 반복 적층된 적층 구조체, 상기 적층 구조체를 관통하며 상기 기판과 접속하는 제1 반도체 패턴 및 상기 제1 반도체 패턴 상에 배치되며 상기 제1 반도체 패턴과 접속하는 제1 채널 패턴을 포함하는 셀 채널 구조체, 상기 적층 구조체와 이격되어 상기 기판 상에 배치되며 상기 기판과 접속하는 제2 반도체 패턴 및 상기 제2 반도체 패턴 상에 배치되며 상기 제2 반도체 패턴과 접속하는 제2 채널 패턴을 포함하는 더미 채널 구조체, 및 상기 제1 반도체 패턴의 측벽 상에 배치된 게이트 산화막을 포함할 수 있다. 상기 제2 반도체 패턴의 측벽 상에 상기 게이트 산화막이 배치되지 않을 수 있다.A semiconductor memory device according to embodiments of the present invention includes a laminated structure disposed on a substrate and having gate electrodes and insulating layers alternately repeatedly laminated, a first semiconductor pattern extending through the laminated structure and connected to the substrate, And a first channel pattern disposed on the first semiconductor pattern and connected to the first semiconductor pattern, a second semiconductor pattern disposed on the substrate and spaced apart from the stacked structure and connected to the substrate, And a second channel pattern disposed on the second semiconductor pattern and connected to the second semiconductor pattern, and a gate oxide film disposed on a sidewall of the first semiconductor pattern. The gate oxide film may not be disposed on the sidewall of the second semiconductor pattern.
일부 실시예들에 따르면, 상기 제1 반도체 패턴의 측벽의 일부는 오목하고, 상기 제2 반도체 패턴의 측벽은 오목하지 않을 수 있다.According to some embodiments, a part of the side wall of the first semiconductor pattern may be concave, and the side wall of the second semiconductor pattern may not be concave.
일부 실시예들에 따르면, 상기 기판의 표면으로부터 상기 제1 반도체 패턴의 상면까지의 제1 높이는 상기 기판의 표면으로부터 상기 제2 반도체 패턴의 상면까지의 제2 높이보다 클 수 있다.According to some embodiments, the first height from the surface of the substrate to the top surface of the first semiconductor pattern may be greater than the second height from the surface of the substrate to the top surface of the second semiconductor pattern.
본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법은 셀 영역, 주변 영역, 및 상기 셀 영역과 상기 주변 영역 사이의 경계 영역을 포함하는 기판을 제공하고, 상기 셀 영역의 상기 기판 상에, 게이트 전극들과 절연층들이 교대로 반복 적층된 적층 구조체를 형성하고, 상기 적층 구조체를 관통하며, 상기 기판과 접속하는 제1 반도체 패턴 및 상기 제1 반도체 패턴 상에 배치되며 상기 제1 반도체 패턴과 접속하는 제1 채널 패턴을 포함하는 셀 채널 구조체를 형성하고, 상기 주변 영역 및 상기 경계 영역의 상기 기판 상에 몰드 절연층을 형성하고, 그리고 상기 적층 구조체와 이격되며 상기 몰드 절연층을 관통하고, 상기 기판과 접속하는 제2 반도체 패턴 및 상기 제2 반도체 패턴 상에 배치되며 상기 제2 반도체 패턴과 접속하는 제2 채널 패턴을 포함하는 제1 더미 채널 구조체를 형성할 수 있다. 상기 기판의 표면으로부터 상기 제1 반도체 패턴의 상면까지의 제1 높이는 상기 기판의 표면으로부터 상기 제2 반도체 패턴의 상면까지의 제2 높이보다 클 수 있다.A method of manufacturing a semiconductor memory device according to embodiments of the present invention includes providing a substrate including a cell region, a peripheral region, and a boundary region between the cell region and the peripheral region, A first semiconductor pattern which forms a laminated structure in which gate electrodes and insulating layers are alternately repeatedly laminated, penetrates the laminated structure, and is connected to the substrate, and a second semiconductor pattern which is disposed on the first semiconductor pattern, Forming a cell channel structure including a first channel pattern connected to a semiconductor pattern, forming a mold insulating layer on the substrate in the peripheral region and the boundary region, and separating the mold insulating layer A second semiconductor pattern which penetrates through the first semiconductor pattern and connects to the substrate, and a second semiconductor pattern which is disposed on the second semiconductor pattern, Board may form a first dummy channel structure including the pattern. The first height from the surface of the substrate to the upper surface of the first semiconductor pattern may be greater than the second height from the surface of the substrate to the upper surface of the second semiconductor pattern.
본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법은 셀 어레이 영역과 연결 영역을 포함하는 셀 영역, 상기 셀 영역과 이격된 주변 영역, 상기 연결 영역과 상기 주변 영역 사이의 경계 영역을 포함하는 기판을 제공하고, 상기 셀 영역의 기판 상에, 교대로 적층된 절연막들과 희생막들을 포함하는 몰드 구조체를 형성하고, 상기 몰드 구조체의 일부를 덮고, 상기 연결 영역, 상기 경계 영역, 및 상기 주변 영역의 기판 상에 몰드 절연층을 형성하고, 상기 셀 어레이 영역 상의 상기 몰드 구조체를 관통하며, 상기 기판과 접속하는 제1 반도체 패턴 및 상기 제1 반도체 패턴 상에 배치되며 상기 제1 반도체 패턴과 접속하는 제1 채널 패턴을 포함하는 셀 채널 구조체를 형성하고, 상기 연결 영역 상의 상기 몰드 절연층과 상기 몰드 구조체를 관통하며, 상기 기판과 접속하는 제2 반도체 패턴 및 상기 제2 반도체 패턴 상에 배치되며 상기 제2 반도체 패턴과 접속하는 제2 채널 패턴을 각각 포함하는 제1 더미 채널 구조체들을 형성하고, 그리고 상기 경계 영역의 상기 몰드 절연층을 관통하며 상기 기판과 접속하는 제3 반도체 패턴 및 상기 제3 반도체 패턴 상에 배치되며 상기 제3 반도체 패턴과 접속하는 제3 채널 패턴을 포함하는 제2 더미 채널 구조체를 형성하는 것을 포함할 수 있다. A manufacturing method of a semiconductor memory device according to embodiments of the present invention includes a cell region including a cell array region and a connection region, a peripheral region separated from the cell region, a boundary region between the connection region and the peripheral region, Forming a mold structure including alternately stacked insulating films and sacrificial films on a substrate of the cell region, covering a part of the mold structure, and forming the connection region, the boundary region, And forming a mold insulating layer on the substrate in the peripheral region, a first semiconductor pattern penetrating the mold structure on the cell array region and connected to the substrate, and a second semiconductor pattern disposed on the first semiconductor pattern, Forming a cell channel structure including a first channel pattern to be connected to a pattern, Forming first dummy channel structures each including a second semiconductor pattern connected to the substrate and a second channel pattern disposed on the second semiconductor pattern and connected to the second semiconductor pattern, A third semiconductor pattern penetrating the mold insulating layer in the boundary region and connected to the substrate, and a third channel pattern disposed on the third semiconductor pattern and connected to the third semiconductor pattern, . ≪ / RTI >
본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치는 셀 어레이 영역과 연결 영역을 포함하는 셀 영역 및 셀 영역과 이격된 주변 영역을 포함하는 기판, 상기 셀 영역의 상기 기판 상에 배치되며, 상기 연결 영역에서 계단 구조의 단부를 가지며, 게이트 전극들과 절연층들이 교대로 반복 적층된 적층 구조체, 상기 적층 구조체를 관통하며, 상기 기판과 접속하는 제1 반도체 패턴 및 상기 제1 반도체 패턴 상에 배치되며 상기 제1 반도체 패턴과 접속하는 제1 채널 패턴을 포함하는 셀 채널 구조체, 및 상기 연결 영역에서 상기 적층 구조체의 단부를 관통하며, 상기 기판과 접속하는 제2 반도체 패턴 및 상기 제2 반도체 패턴 상에 배치되며 상기 제2 반도체 패턴과 접속하는 제2 채널 패턴을 각각 포함하는 더미 채널 구조체들을 포함할 수있다. 상기 제1 반도체 패턴은 상기 기판으로부터 상기 제1 반도체 패턴의 상면까지의 제1 높이를 갖고, 상기 제2 반도체 패턴들은 상기 제1 반도체 패턴으로부터 가장 멀게 배치된 서브 반도체 패턴을 포함하고, 상기 서브 반도체 패턴은 상기 기판으로부터 상기 서브 반도체 패턴의 상면까지의 제2 높이를 가지고, 상기 제2 높이는 상기 제1 높이보다 작을 수 있다.A semiconductor memory device according to embodiments of the present invention includes a substrate including a cell region including a cell array region and a connection region and a peripheral region separated from the cell region, A first semiconductor pattern having an end of a stepped structure in the connection region and passing through the stacked structure in which gate electrodes and insulating layers are alternately repeatedly stacked, a first semiconductor pattern connected to the substrate, And a first channel pattern connected to the first semiconductor pattern, and a second semiconductor pattern penetrating an end portion of the laminated structure in the connection region and connected to the substrate, And a second channel pattern disposed on the first semiconductor pattern and connected to the second semiconductor pattern. Wherein the first semiconductor pattern has a first height from the substrate to an upper surface of the first semiconductor pattern and the second semiconductor patterns include a sub semiconductor pattern disposed furthest from the first semiconductor pattern, The pattern may have a second height from the substrate to an upper surface of the sub-semiconductor pattern, and the second height may be less than the first height.
본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 따르면, 반도체 메모리 장치는 셀 어레이 영역과 연결 영역을 포함하는 셀 영역, 주변 영역, 및 셀 영역과 주변 영역 사이의 경계 영역을 포함할 수 있다. 셀 어레이 영역에 배치되는 셀 채널 구조체들의 제1 반도체 패턴들과 연결 영역에 배치되는 제1 더미 채널 구조체의 제2 반도체 패턴들 및 경계 영역에 배치되는 제2 더미 수직 채널 구조체의 제3 반도체 패턴은 에피텍셜 성장 방법으로 형성된다. 제3 반도체 패턴에 근접한 제2 반도체 패턴의 에피텍셜 성장에 미치는 몰드 절연층으로부터 불순물들의 아웃 개싱에 의한 영향이 약화 될 수 있다. 이에 따라 경계 영역에 근접한 제2 반도체 패턴의 상면이 최하층 게이트 전극의 상면 보다 높도록 형성되고, 제2 반도체 패턴의 측면 상에 게이트 산화막은 균일하게 형성될 수 있다. 그 결과, 제2 반도체 패턴과 게이트 전극 사이의 절연성이 확보되므로 제2 반도체 패턴을 통한 누설 전류 현상이 방지되어 고신뢰성의 메모리 반도체 장치가 구현될 수 있다.According to embodiments of the present invention, the semiconductor memory device may include a cell region including a cell array region and a connection region, a peripheral region, and a boundary region between the cell region and the peripheral region. The first semiconductor patterns of the cell channel structures disposed in the cell array region, the second semiconductor patterns of the first dummy channel structure disposed in the connection region, and the third semiconductor pattern of the second dummy vertical channel structure disposed in the boundary region, Epitaxial growth method. The influence of the outgassing of the impurities from the mold insulating layer on the epitaxial growth of the second semiconductor pattern close to the third semiconductor pattern can be weakened. Thus, the upper surface of the second semiconductor pattern close to the boundary region is formed to be higher than the upper surface of the lowermost gate electrode, and the gate oxide film can be uniformly formed on the side surface of the second semiconductor pattern. As a result, since insulation between the second semiconductor pattern and the gate electrode is ensured, leakage current phenomenon through the second semiconductor pattern is prevented, and a highly reliable memory semiconductor device can be realized.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치의 개략적인 평면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치의 평면도들로서, 도 1의 AR 부분을 확대한 도면들이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치를 나타내는 단면도들로서, 도 3은 도 2의 I-I'선을 따라 자른 단면도이고, 도 4 및 도 5는 도 2의 II-II'선을 따라 자른 단면도들이다.
도 6a 내지 6c는 각각 도 3의 A1, 도 4의 A2, 및 도 4의 A3 부분을 확대한 도면들이다.
도 7a 내지 7d는 본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치의 개략적 평면도들이다.
도 8a 내지 18a, 및 도 8b 내지 18b는 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단도면들로서, 도 8a 내지 18a는 도 2의 I-I'선에 대응하는 단면도들이고, 도 8b내지 18b는 도 2의 II-II'선에 대응하는 단면도들이다.
도 19a 내지 도 19c는 도 12a의 B1, 도 12b의 B2, 및 도 12b의 B3 부분을 확대한 도면들이다.
도 20은 본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치를 포함하는 메모리 시스템을 나타내는 개략 블록도이다.
도 21은 본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치를 포함하는 전자 시스템을 나타내는 개략 블록도이다.1 is a schematic plan view of a semiconductor memory device according to embodiments of the present invention.
FIGS. 2A to 2C are top views of a semiconductor memory device according to embodiments of the present invention, and are enlarged views of the AR portion of FIG. 1. FIG.
3 to 5 are sectional views showing a semiconductor memory device according to embodiments of the technical idea of the present invention, wherein FIG. 3 is a sectional view taken along the line I-I 'of FIG. 2, Sectional views taken along line II-II 'of FIG.
Figs. 6A to 6C are enlarged views of portions A1, A2, and A3 in Fig. 3, respectively.
7A to 7D are schematic plan views of a semiconductor memory device according to embodiments of the technical idea of the present invention.
FIGS. 8A to 18A and FIGS. 8B to 18B are views for explaining a method of manufacturing a semiconductor memory device according to an embodiment of the technical idea of the present invention. FIGS. 8A to 18A correspond to line I-I ' And Figs. 8B to 18B are cross-sectional views corresponding to the line II-II 'in Fig.
Figs. 19A to 19C are enlarged views of B1 in Fig. 12A, B2 in Fig. 12B, and B3 in Fig. 12B.
20 is a schematic block diagram illustrating a memory system including a semiconductor memory device according to embodiments of the present invention;
21 is a schematic block diagram illustrating an electronic system including a semiconductor memory device according to embodiments of the present invention;
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 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. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.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. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 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. 또한, 본 명세서에서, 어떤 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 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. Also, in this specification, when it is mentioned that a film is on another film or substrate, it means that it may be formed directly on another film or substrate, or a third film may be interposed therebetween.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 기술적 사상에 따른 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 실시예들은 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 according to the technical idea 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.
이하, 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치의 개략적인 평면도이다. 1 is a schematic plan view of a semiconductor memory device according to embodiments of the present invention.
도 1을 참조하면, 셀 영역(CR)이 반도체 메모리 장치의 중앙에 배치될 수 있다. 셀 영역(CR)은 셀 어레이 영역(CAA), 및 셀 어레이 영역(CAA)의 가장자리의 연결 영역(CTA)을 포함할 수 있다. 셀 어레이 영역(CAA)은 어레이로 배열된 메모리 셀들을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a cell region CR may be disposed at the center of the semiconductor memory device. The cell region CR may include a cell array region CAA and a connection region CTA at the edge of the cell array region CAA. The cell array region CAA may comprise memory cells arranged in an array.
연결 영역(CTA)에, 메모리 셀들의 게이트 전극들(또는 워드 라인들)과 접속하는 게이트 콘택들이 배치될 수 있다. 반도체 메모리 장치의 주변에, 주변 영역(PR)이 배치되어 셀 영역(CR)을 둘러쌀 수 있다. 주변 영역(PR)에, 메모리 셀들을 제어하는 주변회로(예를 들면, 로우 디코더, 또는 센스 엠프 등)가 배치될 수 있다. 셀 영역(CR)과 주변 영역(PR) 사이에 경계 영역(BR)이 제공될 수 있다.In the connection region (CTA), gate contacts connecting with the gate electrodes (or word lines) of the memory cells may be arranged. In the periphery of the semiconductor memory device, a peripheral region PR may be disposed to surround the cell region CR. Peripheral circuits (e.g., row decoders, sense amplifiers, etc.) for controlling the memory cells may be disposed in the peripheral region PR. A boundary region BR may be provided between the cell region CR and the peripheral region PR.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치의 평면도들로서, 도 1의 AR 부분을 확대한 도면들이다. 도 3 내지 도 5는 본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치를 나타내는 단도면들로서, 도 3은 도 2a의 I-I'선을 따라 자른 단면도이고, 도 4 및 도 5는 도 2a의 II-II'선을 따라 자른 단면도들이다. 도 6a 내지 6c는 각각 도 3의 A1, 도 4의 A2 및 도 4의 A3를 확대한 도면들이다. 도 7a 내지 7d는 본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치의 개략적 평면도들이다.FIGS. 2A to 2C are top views of a semiconductor memory device according to embodiments of the present invention, and are enlarged views of the AR portion of FIG. 1. FIG. FIGS. 3 to 5 are cross-sectional views illustrating a semiconductor memory device according to embodiments of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line I-I 'of FIG. 2A, Sectional views taken along line II-II 'of FIG. Figs. 6A to 6C are enlarged views of A1 in Fig. 3, A2 in Fig. 4, and A3 in Fig. 4, respectively. 7A to 7D are schematic plan views of a semiconductor memory device according to embodiments of the technical idea of the present invention.
도 2a, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치는 기판(100) 상에 배치된 적층 구조체들(30), 적층 구조체들(30)의 각각을 관통하는 셀 채널 구조체들(200a), 적층 구조체들(30) 사이의 기판(100)에 배치된 공통 소오스 영역(152), 셀 채널 구조체들(200a)과 이격된 제1 및 제2 더미 채널 구조체들(200b, 200c), 및 적어도 하나의 주변회로 소자(PT)를 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 2A, 3, and 5, a semiconductor memory device according to embodiments of the present invention includes stacked
기판(100)은 셀 어레이 영역(CAA) 및 셀 어레이 영역(CAA)에 인접한 연결 영역(CTA)을 포함하는 셀 영역(CR), 셀 영역(PR)과 이격된 주변 영역(PR), 및 셀 영역(CR)과 주변 영역(PR) 사이의 경계 영역(BR)을 포함할 수 있다. The
기판(100)은 반도체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 기판(100)은 실리콘(Si) 단결정 기판, 게르마늄(Ge) 단결정 기판, 또는 실리콘-게르마늄(SiGe) 단결정 기판일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 기판(100)은 SOI(Semiconductor on Insulator) 기판일 수 있다. 예를 들면, 기판(100)은 반도체 기판 상에 제공된 트랜지스터들을 보호하는 절연층 상에 배치된 반도체 활성층(예를 들면, 실리콘층, 실리콘-게르마늄층, 또는 게르마늄층)을 포함할 수 있다. 기판(100)은 예를 들면, P형의 반도체 기판일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 기판(100)은 웰 영역(미도시)을 포함할 수 있다.The
주변 영역(PR) 내에 적어도 하나의 주변회로 소자(PT)가 배치될 수 있다. 주변회로 소자(PT)는 주변 게이트 절연막(101), 주변 게이트 절연막(101) 상의 주변 게이트 전극(103), 및 주변 게이트 전극(103)의 측벽들에 인접한 소오스/드레인 영역(107)을 포함할 수 있다. 주변 게이트 절연막(101)은 기판(100) 상에 배치되고, 산화막, 고유전막 및/또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 주변 게이트 전극(103)은, 예를 들면, 실리콘(예를 들면, 폴리실리콘), 금속 실리사이드(예를 들면, 텅스텐 실리사이드(WSi), 니켈 실리사이드(NiSi), 코발트 실리사이드(CoSi), 또는 티탄 실리사이드(TiSi), 탄탈룸 실리사이드(TaSi)), 또는 금속(예를 들면, 텅스텐 또는 알루미늄), 및/또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 주변 게이트 스페이서(105)가 주변 게이트 전극(103)의 측벽들 상에 배치될 수 있다. 소오스/드레인 영역(107)은 기판 (100) 내에 배치되고, N형의 불순물(예를 들어, 인(P)) 또는 P형의 불순물(예를 들어, 보론(B))을 포함할 수 있다. 주변회로 소자(PT)를 덮는 주변 보호층(109)이 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 주변 보호층(109)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막을 포함할 수 있다. 주변회로 소자(PT)는, 예를 들면, 고전압 또는 저전압 트랜지스터를 포함할 수 있다.At least one peripheral circuit element PT may be disposed in the peripheral region PR. The peripheral circuit element PT includes a peripheral
적층 구조체들(30)은 셀 영역(CR) 내에 배치될 수 있다. 예를 들면, 적층 구조체들(30)의 각각은 셀 영역(CAA)에서 연결 영역(CTA)으로 연장될 수 있다. 적층 구조체들(30)의 각각은 기판(100)의 표면에 평행한 제1 방향(D1)을 따라 연장될 수 있다. 적층 구조체들(30)은, 기판(100)의 표면과 평행하고 제1 방향(D1)과 수직한 제2 방향(D2)으로 서로 분리되어 배치될 수 있다. 예를 들면, 적층 구조체들(30)은 제1 방향(D1)으로 연장하는 트렌치(150)에 의해 제2 방향(D2)으로 서로 분리될 수 있다. The
적층 구조체들(30)의 각각은 기판(100) 상에 교대로 반복적으로 적층된 게이트 전극들(GE) 및 절연막들(110)을 포함할 수 있다. 절연막들(110) 중 일부는 다른 절연막들(110)보다 두껍거나 얇을 수 있다. 예를 들면, 최하층의 절연막(110-1)의 두께는 다른 절연막들(110) 보다 얇을 수 있다. 예를 들면, 기판(100)으로부터 2번째의 절연막(110-2)과 최상층 절연막(110-3)은 다른 절연막들(110) 보다 두꺼울 수 있다. 절연막들(110)의 각각은 예를 들면, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. Each of the
게이트 전극들(GE)의 각각은 도전막을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 게이트 전극들(GE)의 각각은 반도체막(예를 들면, 불순물이 도핑된 실리콘막), 금속 실리사이드막(예를 들면, 코발트 실리사이드막, 니켈 실리사이드막, 티타늄 실리사이드막, 텅스텐 실리사이드막, 또는 탄탈룸 실리사이드막), 금속 질화막(예를 들면, 티타늄 질화막, 텅스텐 질화막, 또는 탄탈룸 질화막), 금속막(예를 들면, 텅스텐막, 니켈막, 코발트막, 티타늄막, 또는 탄탈룸막) 및/또는 이들의 조합막을 포함할 수 있다. Each of the gate electrodes GE may include a conductive film. For example, each of the gate electrodes GE may be a semiconductor film (for example, a silicon film doped with an impurity), a metal silicide film (For example, a titanium nitride film, a tungsten nitride film, or a tantalum nitride film), a metal film (for example, tungsten silicide film, tungsten silicide film, tungsten silicide film or tantalum silicide film) A nickel film, a cobalt film, a titanium film, or a tantalum film) and / or a combination film thereof.
반도체 메모리 장치는 3차원 메모리 장치일 수 있다. 예를 들면, 반도체 메모리 장치는 3차원 낸드 플래시 메모리 장치일 수 있다. 이에 따라, 게이트 전극들(GE)은 메모리 셀들의 제어 게이트 전극들로 사용될 수 있다. 예를 들면, 최상층의 게이트 전극(GE3) 및 최하층의 게이트 전극(GE1) 사이의 게이트 전극들(GE2)은 제어 게이트 전극들(예를 들면, 워드라인)로 사용될 수 있다. 게이트 전극들(GE2)은 셀 채널 구조체들(200a)과 결합하여 메모리 셀들을 구성할 수 있다. 따라서, 기판(100)의 셀 어레이 영역(CAA)에는 수직으로 배열된 메모리 셀들을 포함하는 수직 메모리 셀 스트링들이 제공될 수 있다. 최하층 및 최상층의 게이트 전극들(GE1, GE3)은 선택 트랜지스터들(SST, GST)의 게이트 전극들로 이용될 수 있다. 예를 들면, 최상층의 게이트 전극(GE3)은 비트 라인(BL)과 셀 채널 구조체들(200a) 사이의 전기적 연결을 제어하는 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 게이트 전극으로 사용되고, 최하층의 게이트 전극(GE1)은 공통 소오스 영역(152)과 셀 채널 구조체들(200a) 사이의 전기적 연결을 제어하는 접지 선택 트랜지스터(GST)의 게이트 전극으로 사용될 수 있다.The semiconductor memory device may be a three-dimensional memory device. For example, the semiconductor memory device may be a 3D NAND flash memory device. Accordingly, the gate electrodes GE can be used as the control gate electrodes of the memory cells. For example, gate electrodes GE2 between the uppermost gate electrode GE3 and the lowermost gate electrode GE1 may be used as control gate electrodes (e.g., word lines). Gate electrodes GE2 may be combined with the
적층 구조체들(30)의 각각은 연결 영역(CTA)에서 계단식 구조(stepwise structure)의 단부(30e)를 가질 수 있다. 예를 들면, 연결 영역(CTA)에서, 게이트 전극들(GE)의 각각은 셀 어레이 영역(CAA)으로부터 제1 방향(D1)으로 연장하는 패드부(GEP)를 가질 수 있다. 예를 들면, 연결 영역(CTA)에서, 적층 구조체들(30) 각각의 수직적 높이는 경계 영역(BR)에 근접할수록 계단식으로 작아질 수 있다. 적층 구조체들(30)을 덮는 몰드 절연층(118)이 연결 영역(CTA), 경계 영역(BR), 및 주변회로 영역(PR)에 배치될 수 있다. 예를 들면, 몰드 절연층(118)은 적층 구조체들(30)의 단부들(30e) (예를 들면, 게이트 전극들(GE)의 패드부들(GEP))을 덮을 수 있다. 몰드 절연층(118)은 경계 영역(BR)에서 기판(100)과 접할 수 있다. 몰드 절연층(118)은 주변 보호층(109) 상에 배치될 수 있다. 몰드 절연층(118)은 주변회로 소자(PT)를 덮을 수 있다. 몰드 절연층(118)은 산화막 또는 저유전체(low-K dielctric) 막을 포함할 수 있다. Each of the
셀 채널 구조체들(200a)은 적층 구조체들(30)의 각각을 관통하여 기판(100)에 연결될 수 있다. 즉, 셀 채널 구조체들(200a)은 기판(100)과 접속하고 기판(100)의 표면에 대해 수직한 제3 방향(D3)으로 연장되며, 적층 구조체들(30)의 각각에 의해 둘러싸일 수 있다. 예를 들면, 셀 채널 구조체들(200a)은 적층 구조체들(30)의 각각의 게이트 전극들(GE)에 의해 둘러싸일 수 있다. 평면도로 볼 때, 셀 채널 구조체들(200a)은 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)을 따라 배열될 수 있다. 예를 들면, 셀 채널 구조체들(200a)은 도 2a에 도시된 바와 같이, 제2 방향(D2)으로 서로 이웃하고 제1 방향(D1)을 따라 지그재그로 형태로 배열되는 한 쌍의 셀 채널 구조체들(200a)의 열들이 제2 방향(D2)를 따라 반복하여 배치될 수 있다. 즉, 한 쌍의 셀 채널 구조체들(200a)의 열들이 적층 구조체들(30)의 각각을 관통할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제1 방향(D1)으로 지그재그로 형태로 배열되는 하나의 셀 채널 구조체들(200a)의 열이 제2 방향(D2)를 따라 반복하여 배치되거나, 제2 방향(D2)에서 서로 이웃하고 제1 방향(D1)으로 지그재그로 형태로 배열되는 3 개 이상의 셀 채널 구조체들(200a)의 열들이 제2 방향(D2)를 따라 반복하여 배치될 수 있다. The
셀 채널 구조체들(200a)의 각각은 제1 반도체 패턴(126a), 제1 채널 패턴(140a), 및 제1 정보저장 패턴(130a)을 포함할 수 있다. 셀 구조체들(200a)의 각각은 제1 매립절연 패턴(144a)을 더 포함할 수 있다. 제1 정보저장 패턴(130a), 제1 채널 패턴(140a), 및 제1 매립절연 패턴(144a)은 제1 반도체 패턴(126a) 상에 배치될 수 있다. Each of the
제1 반도체 패턴(126a)은 기판(100)과 직접 접속하며, 기판(100) 내부로 연장될 수 있다. 예를 들면, 제1 반도체 패턴(126a)의 일부는 기판(100) 내에 매립되고, 그 것의 다른 일부는 기판(100) 상에 수직으로 돌출된 필라 형상을 가질 수 있다. 제1 반도체 패턴(126a)은, 기판(100)의 표면으로부터 제1 반도체 패턴(126a)의 상면까지의 최대 높이인, 제1 높이(T1)를 가질 수 있다. 즉, 제1 높이(T1)는 최하층 게이트 전극(GE1)의 두께 보다 클 수 있다. 예를 들면, 제1 반도체 패턴(126a)의 상면은 최하층 게이트 전극(GE1)의 상면보다 높은 레벨에 위치할 수 있다. 제1 반도체 패턴(126a)의 상면은 기판(100)으로부터 2번째 절연막(110-2)의 상면 보다 낮은 레벨에 위치할 수 있다. 제1 반도체 패턴(126a)은 실리콘(Si)을 포함할 수 있다, 예를 들면, 제1 반도체 패턴(126a)은 단결정 실리콘 또는 폴리 실리콘을 포함하는 에피텍셜 패턴일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제1 반도체 패턴(126a)은 게르마늄(Ge), 실리콘게르마늄(SiGe), III-V족 반도체 화합물, 또는 II-VI족 반도체 화합물을 포함할 수 있다. 제1 반도체 패턴(126a)은 불순물이 언도프트된 패턴이거나, 기판(100)의 도전형과 동일한 불순물이 도핑된 패턴일 수 있다. The
제1 반도체 패턴(126a)의 측벽 상에 게이트 산화막(156)이 배치될 수 있다. 게이트 산화막(156)은 최하층 게이트 전극(GE1)과 제1 반도체 패턴(126a) 사이에 배치될 수 있다. 게이트 산화막(156)은 실리콘 산화막(예를 들어, 열 산화막)을 포함할 수 있다. 게이트 산화막(156)은 불룩한 형태를 가질 수 있다. 제1 반도체 패턴(126a)은 일부가 오목한 측벽(126as)을 가질 수 있다. 예를 들면, 제1 반도체 패턴(126a)의 측벽(126as)의 일부는 게이트 산화막(156)에 의해 오목해질 수 있다.A
제1 채널 패턴(140a)은 제1 반도체 패턴(126a) 상에 배치되고 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다. 제1 채널 패턴(140a)은 제1 반도체 패턴(126a)과 접속할 수 있다. 제1 채널 패턴(140a)은 제1 정보저장 패턴(130a)과 제1 매립절연 패턴(144a) 사이에 배치될 수 있다. 제1 채널 패턴(140a)의 상단은 오픈된(opened) 형태일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제1 채널 패턴(140a)은 상단 및 하단이 모두 오픈된 형태, 속이 빈 실린더 형태, 또는 마카로니 형태를 가질 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제1 채널 패턴(140a)은 원기둥 형태일 수 있다. 이 경우, 셀 채널 구조체(200a)는 제1 매립절연 패턴(144a)을 포함하지 않을 수 있다. 제1 채널 패턴(140a)은 다결정 반도체 물질, 비정질 반도체 물질 또는 단결정 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제1 채널 패턴(140a)은 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 실리콘 게르마늄(SiGe), 갈륨비소(GaAs), 인듐갈륨비소(InGaAs), 알루미늄갈륨비소(AlGaAs), 또는 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 채널 패턴(140a)은 불순물이 언도프트된 반도체 물질이거나, 기판(100)의 도전형과 동일한 불순물이 도핑된 반도체 물질을 포함할 수 있다. The
제1 정보저장 패턴(130a)은 적층 구조체(30)와 제1 채널 패턴(140a) 사이에 배치될 수 있다. 제1 정보저장 패턴(130a)은 제1 반도체 기판(126a) 상에 배치되며 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다. 제1 정보저장 패턴(130a)은 상단 및 하단이 오픈된(opened) 형태를 가질 수 있다. 제1 정보저장 패턴(130a)은 데이터를 저장하는 박막을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 정보저장 패턴(130a)은 그것에 저장되는 데이터가 셀 채널 구조체(200a)와 게이트 전극들(GE) 사이의 전압 차이 또는 그에 따른 파울러-노던하임 터널링(Fowler-Nordheim tunneling) 효과를 이용하여 변경될 수 있도록 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는 것은 아니다. 일부 실시예들에 따르면, 제1 정보저장 패턴(130a)은 다른 동작 원리에 기초하여 데이터를 저장하는 것이 가능한 박막(예를 들면, 상변화 메모리 장치를 위한 박막 또는 가변저항 메모리 장치를 위한 박막)을 포함할 수도 있다.The first
도 6a에 도시된 바와 같이, 제1 정보저장 패턴(130)은 게이트 전극들(GE)에 인접한 제1 블로킹 절연막(132), 제1 채널 패턴(140a)과 접하는 터널 절연막(136), 및 이들 사이의 전하 저장막(134)을 포함할 수 있다. 터널 절연막(136)은, 예를 들면, 실리콘 산화막일 수 있다. 전하 저장막(134)은 트랩 절연막 또는 도전성 나노 입자들(conductive nano dots)을 포함하는 절연막일 수 있다. 트랩 절연막은, 예를 들면, 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 제1 블로킹 절연막(132)은 실리콘 산화막 및/또는 고유전막(예를 들면, 알루미늄 산화막 또는 하프늄 산화막)을 포함할 수 있다. 제1 블로킹 절연막(132)은 단일 막 또는 복수의 박막들로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제1 블로킹 절연막(132)은 실리콘 산화막을 포함하는 단일막일 수 있다. 다른 실시예들에 따르면, 제1 블로킹 절연막(132)은 알루미늄 산화막 및/또는 하프늄 산화막을 포함하는 복수의 박막들을 포함할 수 있다.6A, the first data storage pattern 130 includes a first blocking insulating
제2 블로킹 절연막(158)이 게이트 전극들(GE)과 셀 채널 구조체(200a) 사이, 및 절연막들(110)과 게이트 전극들(GE) 사이에 더 배치될 수 있다. 예를 들면, 제2 블로킹 절연막(158)은 게이트 전극들(GE)과 셀 채널 구조체(200a) 사이에 개재된 부분, 및 게이트 전극들(GE)의 상면과 하면을 덮는 부분을 포함할 수 있다. 제2 블로킹 절연막(158)은 단일막 또는 복수의 박막들로 구성될 수 있다. 제2 블로킹 절연막(158)은 고유전막(예를 들면, 알루미늄 산화막 및/또는 하프늄 산화막)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제2 블로킹 절연막(158)은 형성되지 않을 수 있다. A second blocking insulating
제1 매립절연 패턴(144a)은 제1 반도체 패턴(126a) 상에 배치되며 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다. 제1 매립절연 패턴(144a)은 제1 채널 패턴(140a)에 의해 제공된 공간을 채우도록 배치될 수 있다. 제1 매립절연 패턴(144a)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막을 포함할 수 있다. The first buried insulating
연결 영역(CAA)에 제1 더미 채널 구조체들(200b)이 배치되고, 경계 영역(BR)에 제2 더미 채널 구조체들(200c)이 배치될 수 있다. 제1 및 제2 더미 채널 구조체들(200b, 200c)은 비활성 채널 구조체들(200b, 200c)이다.The first
제1 더미 채널 구조체들(200b)은 몰드 절연층(118) 및 적층 구조체들(30)의 각각을 관통하여 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 제1 더미 채널 구조체들(200b)의 각각은 적층 구조체들(30)의 각각의 계단 형태의 단부(30e)를 관통할 수 있다. 예를 들면, 제1 더미 채널 구조체들(200b)의 각각은 해당하는 게이트 전극들(GE)의 패드부(GEP)의 단부, 그 것 아래의 배치된 적어도 하나의 게이트 전극들(GE)과 적어도 하나의 절연막들(110), 및 그 것 상에 배치된 몰드 절연층(118)을 관통할 수 있다. The first
일부 실시예들에 따르면, 셀 어레이 영역(CAA)에 제일 근접한 제1 더미 채널 구조체(200b)는 몰드 절연층(118), 최상층 게이트 전극(GE3)의 패드부(GEP)의 단부, 그 것 아래의 게이트 전극들(GE) 및 절연막들(110)을 관통하여 기판(100)과 접속할 수 있다. 셀 어레이 영역(CAA)으로부터 가장 멀게 배치된(혹은, 경계 영역(BR)에 가장 인접한) 제1 더미 채널 구조체(200b)는 몰드 절연층(118), 기판(100)으로부터 2번째 게이트 전극(GE2)의 패드부(GEP)의 단부, 최하층 게이트 전극(GE1), 기판(100)으로부터 2번째 절연막(110-2), 및 최하층 절연막(110-1)을 관통하여 기판(100)과 접속할 수 있다. 다른 실시예들에 따르면, 경계 영역(BR)에 가장 근접한 제1 더미 채널 구조체(200b)는 몰드 절연층(118), 최하층 게이트 전극(GE1)의 패드부(GEP)의 단부, 및 최하층 절연막(110-1)을 관통하여 기판(100)과 접속할 수 있다. 제1 더미 채널 구조체들(200b)은 도 2a 도시된 바와 같이 제1 방향(D1)에 평행한 2 열로 배열될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 1 열 또는 3 열 이상으로 배열될 수 있다. According to some embodiments, the first
제1 더미 채널 구조체들(200b)의 각각은 제2 반도체 패턴(126b), 제2 채널 패턴(140b), 제2 정보저장 패턴(130b), 및 제2 매립절연 패턴(144b)을 포함할 수 있다. 제2 정보저장 패턴(130b), 제2 채널 패턴(140b), 및 제2 매립절연 패턴(144b)은 제2 반도체 패턴(126b) 상에 배치되고 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다. Each of the first
제2 반도체 패턴(126b)은 기판(100)과 직접 접속되며, 기판(100) 내부로 연장될 수 있다. 예를 들면, 제2 반도체 패턴(126b)의 일부는 기판(100) 내에 매립되고, 제2 반도체 패턴(126b)의 다른 일부는 기판(100) 상에 수직으로 돌출된 필라 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제2 반도체 패턴들(126b) 중 일부(예를 들면, 경계 영역(BR)에 가장 인접한 제2 반도체 패턴(126b-1))은 제1 반도체 패턴(126a)보다 기판(100) 내로 더 깊게 연장될 수 있다. 제2 반도체 패턴(126b)은 해당하는 적층 구조체(30)의 하부에 배치될 수 있다. The
제2 반도체 패턴(126b)의 상면은 최하층 게이트 전극(GE1)의 상면보다 높은 레벨에 위치할 수 있다. 제2 반도체 패턴(126b)의 상면은 기판(100)으로부터 2번째 절연막(110-2)의 상면 보다 낮은 레벨에 위치할 수 있다. 제2 반도체 패턴들(126b)은 제1 서브 반도체 패턴(126b-1) 및 제2 서브 반도체 패턴(126b-2)을 포함할 수 있다. 제1 서브 반도체 패턴(126b-1)은 경계 영역(BR)(예를 들면, 제3 반도체 패턴(126c))에 가장 인접하고, 셀 어레이 영역(CAA)(예를 들면, 제1 반도체 패턴(126a))으로부터 가장 멀리 배치될 수 있다. 제2 서브 반도체 패턴(126b-2)은 셀 어레이 영역(CAA)(예를 들면, 제1 반도체 패턴(126a))에 가장 인접할 수 있다. 제1 서브 반도체 패턴(126b-1)은 기판(100)의 표면으로부터 제1 서브 반도체 패턴(126b-1)의 상면까지의 최대 높이인 제2 높이(T2)를 가질 수 있다. 제2 서브 반도체 패턴(126b-2)은 기판(100)의 표면으로부터 제2 서브 반도체 패턴(126b-2)의 상면까지의 최대 높이인 제3 높이(T3)를 가질 수 있다. 제2 및 제3 높이들(T2, T3)은 최하층 게이트 전극(GE1)의 두께 보다 클 수 있다. 제3 높이(T3)는 제1 반도체 패턴(126a)의 제1 높이(T1)와 실질적으로 동일할 수 있다. 제2 높이(T2)는 제1 및 제3 높이들(T1, T3) 보다 작을 수 있다. 제2 반도체 패턴(126b)은 제1 반도체 패턴(126a)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. The upper surface of the
제2 반도체 패턴(126b)의 측벽 상에 게이트 산화막(156)이 배치될 수 있다. 게이트 산화막(156)은 최하층 게이트 전극(GE1)과 제2 반도체 패턴(126b) 사이에 배치될 수 있다. 게이트 산화막(156)은 산화막(예를 들어 열 산화막)을 포함할 수 있다. 게이트 산화막(156)은 불룩한 형태를 가질 수 있다. 제2 반도체 패턴(126b)은 일부가 오목한 측벽(126bs)을 가질 수 있다. 예를 들면, 제2 반도체 패턴(126b)의 측벽(126bs)의 일부는 게이트 산화막(156)에 의해 오목해질 수 있다.The
결과적으로, 제2 반도체 패턴(126b)의 제1 서브 반도체 패턴(126b-1)의 상면은 최하층 게이트 전극(GE1)의 상면 보다 높은 레벨로 위치할 수 있다. 게이트 산화막(156)은 제1 서브 반도체 패턴(126b-1)의 측벽에 균일하게 형성되어 최하층 게이트 전극(GE1)과 제1 서브 반도체 패턴(126b) 사이의 절연 특성이 확보될 수 있다. 이에 따라, 제2 반도체 패턴(126b)를 통한 누설 전류 현상이 방지되어 고신뢰성의 메모리 반도체 장치가 구현될 수 있다. As a result, the upper surface of the first
제2 채널 패턴(140b)은 제2 반도체 패턴(126b)과 접속될 수 있다. 제2 채널 패턴(140b)은 제2 정보저장 패턴(130b)과 제2 매립절연 패턴(144b) 사이에 배치될 수 있다. 제2 패널 패턴(140b)은 제1 채널 패턴(140a)과 실질적으로 동일 형상을 가지며, 실질적으로 동일 물질을 포함할 수 있다. 제2 정보저장 패턴(130b)은 적층 구조체(30)와 제2 채널 패턴(140b) 사이에 배치될 수 있다. And the
제2 정보저장 패턴(130b)은 제1 정보저장 패턴(130a)과 실질적으로 동일한 물질을 포함하고, 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 6b에 도시된 바와 같이, 제2 정보저장 패턴(130b)은 게이트 전극들(GE)에 인접한 제1 블로킹 절연막(132), 제2 채널 패턴(140b)과 접하는 터널 절연막(136), 및 이들 사이의 전하 저장막(134)을 포함할 수 있다. 제1 블로킹 절연막(132)의 일측은 게이트 전극(GE)에 인접하고, 제1 블로킹 절연막(132)의 타측은 몰드 절연층(118)과 접촉할 수 있다.The second
제2 블로킹 절연막(138)은 게이트 전극들(GE)과 제1 더미 채널 구조체(200b) 사이, 및 절연막들(110)과 게이트 전극들(GE) 사이에 더 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제2 블로킹 절연막(138)은 형성되지 않을 수 있다.The second blocking insulating film 138 may be further disposed between the gate electrodes GE and the first
제2 매립절연 패턴(144b)은 제2 반도체 패턴(126b) 상에 배치되며 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다. 제2 매립절연 패턴(144b)은 제2 채널 패턴(140b)에 의해 제공된 공간을 채우도록 배치될 수 있다. 제2 매립절연 패턴(144b)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막을 포함할 수 있다. The second buried insulating
제2 더미 채널 구조체들(200c)은 경계 영역(BR)에서 몰드 절연층(118)을 관통할 수 있다. 제2 더미 채널 구조체들(200c)의 각각은 기판(100)과 접속될 수 있다. 제2 더미 채널 구조체들(200c)의 각각은, 평면도로 볼 때, 도 2a에 도시된 원 형상 또는 타원 형상을 가지거나, 도 2b에 도시된 바(bar) 형상을 가질 수 있다. 도 2a 및 도 2b를 참조하여, 제2 더미 채널 구조체들(200c)은 평면도로 볼 때, 제2 방향(D2)을 따라 열을 이루며 배열될 수 있다. 예를 들면, 제2 더미 채널 구조체들(200c)은 적층 구조체들(30)과 이격되고, 적층 구조체들(30)의 각각에 인접하여 적어도 하나가 배치되고 제2 방향(D2)으로 열을 이루어 배열될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 도 2c에 도시된 바와 같이 제2 더미 채널 구조체들(200c)의 각각은, 평면도로 볼 때, 원 형상 또는 타원 형상을 가지고, 제2 방향(D2)에 평행한 2열로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 제2 방향(D2)에 평행한 3열 이상으로 배열될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 도 7a에 도시된 바와 같이 제2 더미 채널 구조체들(200c) 각각은 바 형상을 가지고, 연결 영역(CTA)과 주변 영역(PR) 사이에서 제2 방향(D2)을 따라 연장되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 제2 더미 채널 구조체들(200c)의 각각은 적층 구조체들(30)과 제1 방향(D1)에서 이격되고 제2 방향(D2)을 따라 연장될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 도 7b 및 도 7c에 도시된 바와 같이 제2 더미 채널 구조체들(200c)은 셀 영역(CR)을 둘러쌀 수 있다. 예를 들면, 제2 더미 채널 구조체들(200c)은 제2 방향(D2)을 따라 연결 영역(CTA)과 주변 영역(PR) 사이에 배열되고, 제1 방향(D1)을 따라 셀 영역(CR)과 주변 영역(PR) 사이에 배열될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 도 7d에 도시된 바와 같이, 제2 더미 채널 구조체(200c)는 루프 형상으로 셀 영역(CR)을 둘러쌀 수 있다.The second
제2 더미 채널 구조체들(200c)의 각각은 제3 반도체 패턴(126c), 제3 채널 패턴(140c), 제3 정보저장 패턴(130c), 및 제3 매립절연 패턴(144c)을 포함할 수 있다. 제3 정보저장 패턴(130c), 제3 채널 패턴(140c), 및 제3 매립절연 패턴(144c)은 제3 반도체 패턴(126c) 상에 배치되며 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다. Each of the second
제3 반도체 패턴(126c)은 기판(100)과 직접 접속하며, 기판(100) 내부로 연장될 수 있다. 예를 들면, 제3 반도체 패턴(126c)의 일부는 기판(100) 내에 매립되고, 그 것의 다른 일부는 기판(100) 상에 수직으로 돌출된 필라 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제3 반도체 패턴(126c)은 제1 반도체 패턴(126a)보다 기판(100) 내로 더 깊이 연장될 수 있다. 제3 반도체 패턴(126c)은 기판(100)의 표면으로부터 제3 반도체 패턴(126c)의 상면까지의 최대 높이인 제4 높이(T4)를 가질 수 있다. 제4 높이(T4)는 제1 반도체 패턴(126a)의 제1 높이(T1), 및 제2 반도체 패턴(126b)의 제2 및 제3 높이들(T2, T3)보다 작을 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이 제4 높이(T4)는 제2 높이(T2)보다 크고 제1 및 제3 높이들(T1, T3)보다 작을 수 있다. 제3 반도체 패턴(126c)은 제1 반도체 패턴(126a)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. The
제3 반도체 패턴(126c)의 측벽 상에 게이트 산화막(156)이 형성되지 않을 수 있다. 따라서 제3 반도체 패턴(126c)은 오목한 부분이 없는 측벽(126cs)을 가질 수 있다. 제3 반도체 패턴(126c)의 측벽(126cs)은 몰드 절연층(118)과 직접 접촉할 수 있다. The
제1 내지 제3 반도체 패턴들(126a, 126b, 126c)의 상면들은 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 제1 내지 제3 반도체 패턴들(126a, 126b, 126c)의 상면들은 평평한 형상, 기판(100)에 대해 기울어진 형상, 또는 첨탑 형상 가질 수 있다. The upper surfaces of the first to
제3 수직 채널 패턴(140c)은 제3 반도체 패턴(126c)과 접속될 수 있다. 제3 수직 채널 패턴(140c)은 제3 정보저장 패턴(130c)과 제3 매립절연 패턴(144c) 사이에 배치될 수 있다. 제3 채널 패턴(140c)은 제1 채널 패턴(140a)과 실질적으로 동일 형상을 가지며, 실질적으로 동일 물질을 포함할 수 있다. And the third
제3 정보저장 패턴(130c)은 몰드 절연층(118)과 제3 채널 패턴(140c) 사이에 배치될 수 있다. 제3 정보저장 패턴(130c)은 제1 정보저장 패턴(130a)과 실질적으로 동일한 물질을 포함하고, 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 6c에 도시된 바와 같이, 제3 정보저장 패턴(130c)은 몰드 절연층(118) 접하는 제1 블로킹 절연막(132), 제3 수직 채널 패턴(140c)과 접하는 터널 절연막(136), 및 이들 사이의 전하 저장막(134)을 포함할 수 있다. The third
제3 매립절연 패턴(144c)은 제3 반도체 패턴(126c) 상에 배치되며 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다. 제3 매립절연 패턴(144c)은 제3 채널 패턴(140c)에 의해 제공된 공간을 채우도록 배치될 수 있다. 제3 매립절연 패턴(144c)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막을 포함할 수 있다. The third buried
도전 패드들(128)의 각각이 셀 채널 구조체들(200a)의 각각, 제1 및 제2 더미 채널 구조체들(200b, 200c)의 각각 상에 배치될 수 있다. 도전 패드들(128)의 각각은 도전 물질을 포함할 수 있다. 도전 패드들(128)의 각각은 불순물이 도핑된 불순물 영역을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 도전 패드(128)에 접하는 셀 채널 구조체(200a)의 일단은 드레인 영역을 포함할 수 있다. Each of the
공통 소오스 영역(152)이 적층 구조체들(30)을 서로 분리하는 트렌치(150)에 노출된 기판(100) 내에 형성될 수 있다. 예를 들면, 공통 소오스 영역(152)은 적층 구조체들(30) 사이의 기판(100) 내에 배치되고 제1 방향(D1)을 따라 연장될 수 있다. 공통 소오스 영역(152)은 예를 들어, N형의 불순물(예를 들어, 비소(As) 또는 인(P))을 포함할 수 있다. A
공통 소오스 플러그(166)가 트렌치(150) 내에 형성되어 공통 소오스 영역(152)과 전기적으로 연결될 수 있다. 공통 소오스 플러그(166)는 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 분리 절연 스페이서(162)가 적층 구조체들(30)과 공통 소오스 플러그(166) 사이에 배치될 수 있다. 분리 절연 스페이서(162)는 적층 구조체들(30)의 측벽을 덮을 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 분리 절연 스페이서(162)는 서로 인접하는 적층 구조체들(30) 사이를 채울 수 있으며, 홀 형태를 가지는 공통 소오스 플러그(166)가 분리 절연 스페이서(162)를 관통하여 공통 소오스 영역(152)과 접촉할 수 있다. 분리 절연 스페이서(162)는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 또는 저유전(low-k) 물질을 포함할 수 있다. 공통 소오스 플러그(166)는 도전 물질(예를 들면, 텅스텐, 구리, 실리콘, 또는 알루미늄)을 포함할 수 있다. 추가로, 공통 소오스 플러그(166)는 장벽 금속층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 장벽 금속층은 전이 금속(예를 들면, 티타늄 또는 탄탈룸) 또는 도전성 금속질화물(예를 들면, 질화티타늄 또는 질화탄탈룸) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.A common source plug 166 may be formed in the
캡핑 절연층(148)과 제1 층간 절연층(170)이 적층 구조체들(30) 및 몰드 절연층(118) 상에 배치될 수 있다. 제1 층간 절연층(170)은 공통 소오스 플러그(166)를 덮을 수 있다. 제1 층간 절연층(170)과 캡핑 절연층(148)을 관통하여 도전 패드들(128) 각각에 접속하는 서브 비트 라인 콘택들(168), 및 서브 비트 라인 콘택들(168)과 접속하는 서브 비트 라인들(SBL)이 셀 어레이 영역(CAA)에 배치될 수 있다. 서브 비트 라인들(SBL)의 각각은 제1 층간 절연층(170) 상에 배치되며 트렌치(150)를 사이에 두고 제2 방향(D2)에서 이웃하는 한 쌍의 셀 수직 채널 구조체들(200a)을 전기적으로 연결할 수 있다. The capping insulating
제1 층간 절연층(170) 상에 서브 비트 라인들(SBL)을 덮는 제2 층간 절연층(174)이 배치될 수 있다. 캡핑 절연층(148)과 제1 및 제2 층간 절연층들(170, 174)은 질화막 또는 산화막을 포함할 수 있다. A second
연결 영역(CTA)에 게이트 전극들(GE)의 패드부들(GEP)과 접속하는 게이트 콘택들(180)이 배치될 수 있다. 게이트 콘택들(180)의 각각은 제1 및 제2 층간 절연층들(170, 174), 캡핑 절연층(148), 몰드 절연층(118), 및 제2 블로킹 절연막(158)을 관통할 수 있다. 게이트 콘택들(180)의 각각은 해당하는 게이트 전극(GE)의 패드부(GEP)와 접속할 수 있다. 게이트 콘택들(180)의 각각의 높이는 제1 방향(D1)에서 경계 영역(BR)에 근접할수록 커질 수 있다.
주변 콘택(182)이 주변 영역(PR)에 배치될 수 있다. 주변 콘택(182)은 제1 및 제2 층간 절연층들(170, 174), 캡핑 절연층(148), 몰드 절연층(118), 및 주변 보호층(109)를 관통하여 적어도 주변회로 소자(PT)의 소오스/드레인 영역(107)과 접속할 수 있다. The
제2 층간 절연층(174) 상에 비트 라인들(BL), 제1 및 제2 배선들(M1, M2)이 배치될 수 있다. 비트 라인(BL)은 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 비트 라인들(BL)의 각각은 해당하는 비트라인 콘택들(176)을 통해 해당하는 서브 비트 라인들(SBL)과 연결될 수 있다. 결과적으로, 비트 라인들(BL)은 셀 수직 채널 구조체들(200a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 배선들(M1)은 게이트 콘택들(180)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 배선들(M1)의 각각은 동일 레벨에 위치하는 적층 구조체들(30)의 각각의 게이트 전극(GE)을 전기적으로 연결할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 최하층 게이트 전극들(GE1)과 연결되는 제1 배선들(M1)은 서로 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 제2 배선들(M2)은 주변 콘택들(182)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 배선들(M2)은 제1 배선들(M1) 및/또는 비트 라인들(BL)과 전기적으로 연결될 수 있다.The bit lines BL, the first and
서브 비트 라인 콘택(168), 서브 비트 라인(SBL), 비트 라인 콘택(176), 게이트 콘택(180) 및 주변 콘택(182)은 도전 물질(예를 들면, 텅스텐, 실리콘, 또는 구리)을 포함할 수 있다. 추가로, 서브 비트 라인 콘택(168), 서브 비트 라인(SBL), 비트 라인 콘택(176), 게이트 콘택(180) 및 주변 콘택(182)은 장벽 금속층을 포함할 수 있다. 장벽 금속층은, 예를 들면, 전이 금속(예를 들면, 티타늄 또는 탄탈룸) 및/또는 도전성 금속질화물(예를 들면, 질화티타늄 또는 질화탄탈룸) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 비트 라인(BL) 및 제1 및 제2 배선들(M1, M2)은 금속(예를 들면, 알루미늄 또는 구리)을 포함할 수 있다. Sub
재1 및 제2 더미 채널 구조체들(200b, 200c)은 비트 라인(BL), 제1 배선(M1), 및 제2 배선(M2)과 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 따라서 제1 및 제2 더미 채널 구조체들(200b, 200c)은 전기적으로 격리될 수 있다. The first and second
도 8a 내지 18a, 및 도 8b 내지 18b는 본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들로서, 도 8a 내지 18a는 도 2a의 I-I'선에 대응하는 단면도들이고, 도 8b 내지 18b는 도 2a의 II-II'선에 대응하는 단면도들이다. 도 19a 내지 도 19c는 도 12a의 B1, 도 12b의 B2 및, 도12b의 B3 부분을 확대한 도면들이다.8A to 18A and FIGS. 8B to 18B are diagrams for explaining a method of manufacturing a semiconductor memory device according to embodiments of the technical idea of the present invention, wherein FIGS. 8A to 18A correspond to line I-I ' And Figs. 8B to 18B are cross-sectional views corresponding to the line II-II 'in Fig. 2A. Figs. 19A to 19C are enlarged views of B1 in Fig. 12A, B2 in Fig. 12B, and B3 in Fig. 12B.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 기판(100) 상에 주변 회로 소자(PT)및 적층 몰드 구조체(10)를 형성할 수 있다. 기판(100)은 셀 어레이 영역(CAA) 및 연결 영역(CTA)을 포함하는 셀 영역(CR), 셀 영역(CR)과 이격된 주변 영역(PR), 및 셀 영역(CR)의 연결 영역(CTA)과 주변 영역(PR) 사이의 경계 영역(BR)을 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 8A and 8B, a peripheral circuit element PT and a
기판(100)은 반도체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 기판(100)은 실리콘(Si) 단결정 기판, 게르마늄(Ge) 단결정 기판, 또는 실리콘-게르마늄(SiGe) 단결정 기판일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 기판(100)은 SOI(Semiconductor on Insulator) 기판일 수 있다. 예를 들면, 기판(100)은 반도체 기판 상에 제공된 트랜지스터들을 보호하는 절연층 상에 배치된 반도체 활성층(예를 들면, 실리콘층, 실리콘-게르마늄층, 또는 게르마늄층)을 포함할 수 있다. 기판(100)은 제 1 도전형(예를 들면, P형)의 반도체 기판일 수 있다. 기판(100)에 웰 영역(미도시)을 형성할 수 있다.The
주변회로 소자(PT)는 주변 영역(PR)의 기판(100) 상에 형성될 수 있다. 주변회로 소자(PT)는 주변 게이트 절연막(101), 주변 게이트 전극(103), 및 주변 게이트 전극(103)의 양측에 인접한 소오스/드레인 영역(107)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 주변회로 소자(PT)의 형성은 기판(100) 상에 차례로 주변 게이트 절연막(101) 및 주변 게이트 전극(103)을 형성하고, 주변 게이트 전극(103)의 양측에 인접한 기판(100)에 불순물을 주입하여 소오스/드레인 영역(107)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 주변 게이트 스페이서(107)가 주변 게이트 전극(103)의 측벽 상에 형성될 수 있다. 주변회로 소자(PT)는 예를 들면, 저전압 또는 고전압 트랜지스터를 포함할 수 있다. 주변 보호층(109)이 주변회로 소자(PT)를 덮도록 기판(100) 상에 형성될 수 있다. 주변 보호층(109)은 셀 영역(CR)과 경계 영역(BR)의 기판(100)을 노출시킬 수 있다. The peripheral circuit element PT may be formed on the
주변 게이트 절연막(101)은 산화막(예를 들면, 실리콘 산화막) 또는 고유전체(high-k dielectic) 막을 포함할 수 있다. 주변 게이트 전극(103)은 실리콘(예를 들면, 폴리실리콘), 금속 실리사이드(예를 들면, 텅스텐 실리사이드(WSi), 니켈 실리사이드(NiSi), 코발트 실리사이드(CoSi), 또는 티탄 실리사이드(TiSi), 탄탈룸 실리사이드(TaSi)), 금속(예를 들면, 텅스텐 또는 알루미늄), 및/또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 주변 보호층(109)은 산화막, 또는 질화막을 포함할 수 있다.The peripheral
몰드 구조체(10)는 셀 영역(CR)의 기판(100), 경계 영역(BR)의 기판(100) 및 주변 영역(PR)의 주변 보호층(109) 상에 형성될 수 있다. 몰드 구조체(10)는 절연막들(110)과 희생막들(112)이 교대로 반복 적층되어 형성될 수 있다. 몰드 구조체(10)는 복수의 절연막들(110) 및 복수의 희생막들(112)을 포함할 수 있다. 희생막들(112)은 절연막들(110)에 대해 식각 선택성을 가지는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 희생막들(112)은 절연막들(110)에 비해 케미컬 용액을 이용한 습식 식각 공정에서 높은 식각 선택비를 가질 수 있다. 예를 들면, 절연막들(110)의 각각은 실리콘 산화막이고, 희생막들(112)의 각각은 실리콘 질화막일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 희생막들(112)의 각각은 실리콘 카바이드 막, 실리콘 막, 및 실리콘 게르마늄 막 중 어느 하나일 수 있다. 다른 실시예들에 따르면, 절연막들(110)의 각각은 실리콘 질화막이고, 희생막들(112)의 각각은 실리콘 산화막, 실리콘 카바이드 막, 실리콘 막, 및 실리콘 게르마늄 막 중 어느 하나일 수 있다. The
절연막들(110) 및 희생막들(112)은 열적 화학기상 증착(Thermal CVD) 공정, 플라즈마 인핸스드 화학기상 증착(Plasma enhanced CVD) 공정, 또는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition; ALD) 공정을 이용하여 형성될 수 있다.The insulating
희생막들(112)은 동일한 두께들을 가질 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 기판(100)과 접하는 절연막(110-1)은 열산화 공정 또는 증착 공정으로 형성된 실리콘 산화막일 수 있으며, 다른 절연막들(110)에 비해 얇게 형성될 수 있다. 기판(100)으로부터 두번째층의 절연막(110-2) 및 최상층의 절연막(110-3)은 다른 절연막들(110) 또는 희생막들(112)에 비해 두껍게 형성될 수 있다.The
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 몰드 구조체(10)는 연결 영역(CTA)에서 계단 구조(stepwise structure)를 갖도록 패턴될 수 있다. 즉, 몰드 구조체(10)는 계단 구조의 단부(10e)를 가질 수 있다. 예를 들면, 희생막들(112)은 계단 구조를 형성하는 패드부들(112a)을 가질 수 있다. 희생막들(112)의 각각의 패드부(112a)의 일부는 노출될 수 있다. 연결 영역(CTA)에서 몰드 구조체(10)의 수직적 높이가 셀 어레이 영역(CAA)에 인접할수록 계단식으로 증가할 수 있다. Referring to FIGS. 9A and 9B, the
몰드 절연층(118)이 연결 영역(CTA) 및 주변 영역(PR)의 기판(100) 상에 형성될 수 있다. 몰드 절연층(118)은 몰드 구조체(10)의 단부(10e)를 덮을 수 있다. 예를 들면, 몰드 절연층(118)은 희생막들(112)의 패드부들(112a)를 덮을 수 있다. 몰드 절연층(118)은 경계 영역(BR)의 기판(100)과 주변 보호층(109)을 덮을 수 있다. 몰드 절연층(118)은 경계 영역(BR)의 기판(100)과 접촉할 수 있다. 몰드 절연층(118)은 예를 들면, 산화막 또는 저유전체(low-k dielectic) 막을 포함할 수 있다.A
도 10a 및 10b를 참조하면, 셀 어레이 영역(CAA), 연결 영역(CTA), 및 경계 영역(BR)에 제1 채널 홀들(120a), 제2 채널 홀들(120b), 및 제3 채널 개구부(120c)가 각각 형성될 수 있다.10A and 10B,
셀 어레이 영역(CAA)에서, 제1 채널 홀들(120a)은 몰드 구조체(10)을 관통하고 기판(100)을 노출시킬 수 있다. 예를 들면, 제1 채널 홀들(120a)은 몰드 구조체(10)를 이방성 식각하여 형성될 수 있다. 몰드 구조체(10)의 식각 시에 기판(100)이 과식각되어 리세스될 수 있다. 평면도로 볼 때, 제1 채널 홀들(120a)은 도 2a에 도시된 셀 채널 구조체들(200a)과 동일한 형태로 배열되도록 형성될 수 있다. In the cell array area (CAA), the
연결 영역(CTA)에서, 제2 채널 홀들(120b)은 몰드 절연층(118)과 계단 구조의 몰드 구조체(10)의 단부(10e)를 관통하여 기판(100)을 노출시킬 수 있다. 제2 채널 홀들(120b)은 몰드 절연층(118)과 몰드 구조체(10)를 이방성 식각하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 제2 채널 홀들(120b)은 몰드 절연층(118)과 계단 모양의 희생막들(112)의 패드부(112a)의 단부와 그 것 아래의 적어도 하나의 절연막(110) 및 희생막(112)를 식각하여 형성될 수 있다. 제2 채널 홀들(120b) 형성 시에 기판(100)은 과식각되어 리세스될 수 있다. 제2 채널 홀들(120b)은 도 2a에 도시된 제1 더미 수직 채널 구조체들(200b)와 동일한 형태로 배열되도록 형성될 수 있다.The second channel holes 120b can expose the
경계 영역(BR)에서, 제3 채널 개구부(120c)가 몰드 절연층(118)을 식각하여 형성될 수 있으며 기판(100)은 과식각되어 리세스될 수 있다. 제3 채널 개구부(120c)는 도 2a에 도시된 바와 같이 홀 형태를 가질 수 있다. 복수개의 제3 채널 개구부들(120c)이 제2 방향(D2)으로 열을 이루며 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제3 채널 개구부들(120c)은 홀 형태를 가지며, 도 2c에 도시된 바와 같이 제2 방향(D2)에 평행한 복수의 열로 배열되어 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제3 채널 개구부들(200c)은 도 7b에 도시된 바와 같이 각각 홀 형태를 가지며, 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)을 따라 배치되며 셀 영역(CR)을 둘러쌀 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 도 2b에 도시된 바와 같이 제3 채널 개구부(120c)는 트렌치 형태 (또는 슬릿 형태)를 가질 수 있다. 도 7a에 도시된 바와 같이 제3 채널 개구부(120c)는 트렌치 형태 (또는 슬릿 형태)를 가지고 제2 방향(D2)을 따라 연장될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제3 채널 개구부(120c)는 트렌치 형태를 가지며, 도 7c 및 도 7d에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 방향(D1, D2)으로 연장되거나, 루프 형태로 셀 영역(CR)을 둘러쌀 수 있다. In the boundary region BR, the
도 11a 내지 도 11b를 참조하면, 제1 채널 홀들(120a), 제2 채널 홀들(120b), 및 제3 채널 개구부(120c)에 제1 반도체 패턴(126a), 제2 반도체 패턴(126b), 및 제3 반도체 패턴(126c)이 각각 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 반도체 패턴들(126a, 126b, 126c)의 각각은 기판(100)과 접속할 수 있다. 제1 내지 제3 반도체 패턴들(126a, 126b, 126c) 각각의 일부는 기판(100) 내에 매립되고, 각각의 다른 일부는 기판(100) 상으로 돌출되어 필라 형상을 가질 수 있다. 제1 및 제2 반도체 패턴들(126a, 126b)은 희생막들(112) 중 최하층 희생막(112)의 상면보다 높고 기판(100)으로부터 두번?? 절연막(110-2)의 상면보다 낮은 레벨에 위치하는 상면들을 가질 수 있다. 제1 내지 제3 반도체 패턴들(126a, 126b, 126c)의 상면들은 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 제1 내지 제3 반도체 패턴들(126a, 126b, 126c)의 상면들은 평평한 형상, 기판(100)에 대해 기울어진 형상, 또는 첨탑 형상 가질 수 있다. 11A to 11B, a
제1 반도체 패턴들(126a)의 각각은 제1 높이(T1)을 가질 수 있다. 제1 높이(T1)는 기판(100)의 표면으로부터 제1 반도체 패턴(126a)의 상면까지의 최대 높이일 수 있다. 제2 반도체 패턴들(126b)은 제1 서브 반도체 패턴(126b-1)과 제2 서브 반도체 패턴(126b-2)을 포함할 수 있다. 제1 서브 반도체 패턴(126b-1)은 경계 영역(BR)(예를 들면, 제 3 반도체 패턴(126c))에 가장 인접하거나, 또는 셀 어레이 영역(CAA)(예를 들면, 제1 반도체 패턴들(126a))으로부터 가장 멀리 위치할 수 있다. 제2 서브 반도체 패턴(126b-2)은 셀 어레이 영역(CAA)예를 들면, 제1 반도체 패턴들(120a))에 가장 인접할 수 있다. 제1 서브 반도체 패턴(126b-1)은 제2 높이(T2)를 가질 수 있고, 제2 서브 반도체 패턴(126b-2)은 제3 높이(T3)를 가질 수 있다. 제2 높이(T2)는 기판(100)의 표면으로부터 제1 서브 반도체 패턴(126b-1)의 상면까지의 최대 높이이고, 제3 높이(T3)는 기판(100)의 표면으로부터 제2 서브 반도체 패턴(126b-2)의 상면까지의 최대 높이일 수 있다. 제3 반도체 패턴(126c)은 제4 높이(T4)를 가질 수 있다, 제4 높이(T4)는 기판(100)의 표면으로부터 제3 반도체 패턴(126c)의 상면까지의 최대 높이일 수 있다. 제4 높이(T4)는 제1 내지 제3 높이들(T1, T2, T3)보다 작을 수 있다. 제1 높이(T1)는 제3 높이(T3)와 실질적으로 동일할 수 있다. 제2 높이(T2)는 제1 및 제3 높이들(T1, T3)보다 작을 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이 제4 높이(T4)는 제2 높이(T2)보다 높고 제1 및 제3 높이들(T1, T3)보다 작을 수 있다. Each of the
제1 내지 제3 반도체 패턴들(126a, 126b, 126c)은 선택적 에피텍셜 성장 방법에 의한 동일 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 반도체 패턴들(126a, 126b, 126c)은 실리콘(Si)을 포함하는 에피텍셜 패턴일 수 있다. 예를 들면, 제1 내지 제3 반도체 패턴들(126a, 126b, 126c)은 단결정 실리콘, 또는 폴리 실리콘을 포함하는 에피텍셜 패턴일 수 있다. The first to
선택적 에피텍설 성장은 예를 들면, Dichlorosilane (SiH2Cl2)를 사용하여 700°C 내지 1000°C의 범위의 고온에서 수행될 수 있다. 이에 따라, 몰드 절연층(118)으로부터 발생된 불순물들(예를 들면, 수소, 탄소, 또는 질소)이 제3 채널 개구부(120c)를 통해 아웃가스될 수 있다. 제3 채널 개구부(120c)로 인해 경계 영역(BR)에 가장 인접한 제2 채널 홀(120b)에 형성되는 제1 서브 반도체 패턴(126b-1)은 원할하게 성장할 수 있어 최하층 희생막(112)의 상면보다 높은 상면을 가질 수 있다. Selective epitaxial growth can be performed at a high temperature in the range of 700 ° C to 1000 ° C, for example, using Dichlorosilane (
제3 채널 개구부(120c)가 없는 일반적인 기술에 의하면, 제2 채널 홀들(120b) 중에서 경계 영역(BR)에 인접한 제2 채널 홀(120b)을 통한 불순물들의 아웃가싱의 양이 증가될수 있다. 이에 따라, 경계 영역(BR)에 인접한 제2 반도체 패턴들(126b)의 성장이 억제될 수 있다. 결과적으로, 제1 서브 반도체 패턴(126b-1)의 상면이 최하층 희생막(112)의 상면보다 낮을 수 있다. 따라서, 제1 서브 반도체 패턴(126b-1)을 통한 누설 전류 발생으로 메모리 반도체 장치의 신뢰성이 저하될 수 있다. According to a general technique without the
전술한 본 발명의 실시예들에 의하면, 제3 채널 개구부(120c)가 몰드 절연층(118)으로부터 발생하는 불순물들이 방출되는 통로로 활용되므로 제2 반도체 패턴들(126b)(예를 들면, 제1 서브 반도체 패턴(126b-1)의 에피텍셜 성장의 억제가 방지될 수 있다. According to the embodiments of the present invention described above, since the
일부 실시예들에 따르면, 제1 내지 제3 반도체 패턴들(126a, 126b, 126c)은 게르마늄(Ge), 실리콘게르마늄(SiGe), III-V족 반도체 화합물, 및/또는 II-VI족 반도체 화합물을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 반도체 패턴들(126a, 126b, 126c)의 각각은 불순물이 언도프트되거나, 기판(100)의 도전형과 동일한 불순물로 도핑될 수 있다. According to some embodiments, the first to
도 12a, 도 12b, 도 19a, 도 19b 및 도 19c를 참조하면, 셀 채널 구조체들(200a), 제1 더미 채널 구조체들(200b), 제2 더미 채널 구조체(200c)가 셀 어레이 영역(CAA), 연결 영역(CTA), 및 경계 영역(BR)에 각각 형성될 수 있다, 셀 채널 구조체들(200a)의 각각은 제1 채널 홀들(120a)에 형성되고, 제1 더미 채널 구조체들(200b)의 각각은 제2 채널 홀들(120b)에 형성되고, 제2 더미 채널 구조체(200c)는 제3 채널 개구부(120c)에 형성될 수 있다. 셀 채널 구조체들(200a)은 도 2a에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 방향(D1, D2)으로 배열될 수 있다. Referring to FIGS. 12A, 12B, 19A, 19B and 19C, the
셀 채널 구조체들(200a)의 각각은 제1 반도체 패턴(126a), 제1 채널 패턴(140a), 제1 정보저장 패턴(130a), 및 제1 매립절연 패턴(144a)을 포함할 수 있다. 제1 채널 패턴(140a), 제1 정보저장 패턴(130a), 및 제1 매립절연 패턴(144a)은 제1 반도체 패턴(126a) 상에 형성될 수 있다.Each of the
제1 정보저장 패턴(130a)은 제1 채널 홀들(120a)의 각각의 내벽을 덮을 수 있다. 예를 들면, 제1 정보저장 패턴(130a)은 제1 채널 홀(120a)의 각각의 내벽에 스페이서 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 정보저장 패턴(130a)은 상단 및 하단이 오픈된(opened) 형태일 수 있다. 제1 정보저장 패턴(130a)은 몰딩 구조체(10)의 절연막들(110) 및 희생막들(112)과 접할 수 있다. 제1 정보저장 패턴(130)은 데이터를 저장할 수 있는 박막을 포함할 수 있다. 예를 들면, 정보저장 패턴(130)은 파울러-노던하임 터널링(Fowler-Nordheim tunneling)을 이용하여 데이터를 저장할 수 있는 박막을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제1 정보저장 패턴(130a)은 다른 동작 원리에 기초하여 데이터를 저장하는 것이 가능한 박막(예를 들면, 상변화 메모리 장치를 위한 박막 또는 가변저항 메모리 장치를 위한 박막)을 포함할 수 있다. The first
도 19a에 도시된 바와 같이, 제1 정보저장 패턴(130a)은 제1 블로킹 절연막(132), 전하 저장막(134), 및 터널 절연막(136)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 블로킹 절연막(132), 전하 저장막(134), 및 터널 절연막(136)은 제1 채널 홀(120a)의 내벽 상에 차례로 형성될 수 있다. 제1 블로킹 절연막(132)은 실리콘 산화막 및/또는 고유전막(예를 들면, 알루미늄 산화막 또는 하프늄 산화막)을 포함할 수 있다. 제1 블로킹 절연막(132)은 단일 막 또는 복수의 박막들로 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 블로킹 절연막(132)은 실리콘 산화막을 포함하는 단일막일 수 있다. 예를 들면, 제1 블로킹 절연막(132)은 알루미늄 산화막 및/또는 하프늄 산화막을 포함하는 복수의 박막들을 포함할 수 있다.19A, the first
전하 저장막(134)은 트랩 절연막 또는 도전성 나노 입자들(conductive nano dots)을 포함하는 절연막일 수 있다. 트랩 절연막은 예를 들면, 실리콘 질화막을 포함할 수 있다. 터널 절연막(136)은 예를 들면, 실리콘 산화막일 수 있다. 제1 블로킹 절연막(132) 및 전하 저장막(134)은 플라즈마 인핸스드 화학기상 증착(Plasma enhanced CVD) 공정 또는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition; ALD) 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 터널 절연막(136)은 플라즈마 인핸스드 화학기상 증착(Plasma enhanced CVD) 공정, 원자층 증착(Atomic Layer Deposition; ALD) 공정, 또는 열산화 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 터널 절연막(136)은 제1 채널 패턴(140a)과 접할 수 있다. The
제1 채널 패턴(140a)은 제1 정보저장 패턴(130a)과 접하며, 제1 채널 패턴(140a)은 제1 채널 홀들(120a) 내에서 라이너 형태로 컨포멀하게 형성될 수 있다. 제1 채널 패턴(140a)은 제1 반도체 패턴(126a)과 접속될 수 있다. 제1 채널 패턴(140a)은 상단이 오픈된(opened) 형태일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제1 채널 패턴(140a)은 상단 및 하단이 오픈된 형태, 속이 빈 실린더 형태, 또는 마카로니 형태일 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 제1 채널 패턴(140a)은 제1 채널 홀들(120a)을 채운 원기둥 형태일 수 있다. 제1 채널 패턴(140a)은 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제1 채널 패턴(140a)은 다결정 반도체 물질, 비정질 반도체 물질, 또는 단결정 반도체 물질 중 어느 하나를 포함하는 패턴일 수 있다. 제1 채널 패턴(140a)은 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 실리콘게르마늄(SiGe), 갈륨비소(GaAs), 인듐갈륨비소(InGaAs), 알루미늄갈륨비소(AlGaAs), 또는 이들의 혼합물 중 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 제1 채널 패턴(140a)은 언도프트된 반도체 물질이거나, 기판(100)의 도전형과 동일한 불순물을 포함한 반도체 물질일 수 있다. 제1 채널 패턴(140a)은 원자층 증착(ALD) 공정, 화학기상 증착(CVD) 공정, 또는 에피텍셜 성장을 이용하여 형성될 수 있다. The
제1 매립절연 패턴(144a)은 제1 채널 패턴(140a)이 형성된 제1 채널 홀들(120a)을 채우도록 형성될 수 있다. 제1 매립절연 패턴(144a)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막을 포함할 수 있다. The first buried
제1 더미 채널 구조체들(200b)의 각각은 제2 반도체 패턴(126b), 제2 채널 패턴(140b), 제2 정보저장 패턴(130b), 및 제2 매립절연 패턴(144b)을 포함할 수 있다. 제2 채널 패턴(140b), 제2 정보저장 패턴(130b), 및 제2 매립절연 패턴(144b)은 제2 반도체 패턴(126b) 상에 형성될 수 있다.Each of the first
제2 정보저장 패턴(130b)은 제2 채널 홀들(120b)의 내벽을 덮을 수 있다. 예를 들면, 제2 정보저장 패턴(130b)은 제2 채널 홀들(120b)의 내벽들에 스페이서 형태로 형성될 수 있다. 제2 정보저장 패턴(130b)은 셀 채널 구조체(200a)의 제1 정보저장 패턴(130a)과 실질적으로 동일한 구조를 가지며, 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2 정보저장 패턴(130b)은 도 19b에 도시된 바와 같이 제2 채널 홀들(120b)의 내벽들에 차례로 형성된 제1 블로킹 절연막(132), 전하 저장막(134), 및 터널 절연막(136)을 포함할 수 있다. The second
제2 채널 패턴(140b)은 제2 정보저장 패턴(130b)과 접하며, 제2 채널 홀들(120b) 내에서 라이너 형태로 컨포멀하게 형성될 수 있다. 제2 채널 패턴(140b)은 제2 반도체 패턴(126b)과 접속될 수 있다. 제2 채널 패턴(140b)은 제1 채널 패턴(140a)과 실질적으로 동일한 형상을 가지고, 동일한 물질을 포함할 수 있다. 제2 매립절연 패턴(144b)은 제2 채널 패턴(140b)이 형성된 제2 채널 홀들(120b)을 채우도록 형성될 수 있다. 제2 매립절연 패턴(144b)은 제1 매립절연 패턴(144a)과 실질적으로 동일 형상을 가지며, 동일 물질을 포함할 수 있다.The
제2 더미 채널 구조체(200c)는 제3 반도체 패턴(126c), 제3 정보저장 패턴(130c), 및 제3 매립절연 패턴(144c)을 포함할 수 있다. 제3 채널 패턴(140c), 제3 정보저장 패턴(130c), 및 제3 매립절연 패턴(144c)은 제3 반도체 패턴(126c) 상에 형성될 수 있다. 제2 더미 채널 구조체(200c)는 몰드 절연층(118)과 접할 수 있다. The second
제3 정보저장 패턴(130c)은 제3 채널 개구부(120c)의 내벽을 덮을 수 있다. 예를 들면, 제3 정보저장 패턴(130c)은 제3 채널 개구부(120c)의 내벽에 스페이서 형태로 형성될 수 있다. 제3 정보저장 패턴(130c)은 몰드 절연층(118)과 접할 수 있다. 제3 정보저장 패턴(130c)은 셀 채널 구조체들(200a)의 제1 정보저장 패턴(130a)과 실질적으로 동일한 구조를 가지며, 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제3 정보저장 패턴(130c)은 도 19c에 도시된 바와 같이 제3 채널 개구부(120c)의 내벽에 차례로 형성된 제1 블로킹 절연막(132), 전하 저장막(134), 및 터널 절연막(136)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 정보 저장 패턴들(130a, 130b, 130c)은 동일 공정으로 형성될 수 있다.The third
제3 채널 패턴(140c)은 제3 정보저장 패턴(130c)과 접하며, 제3 반도체 패턴(126c) 상에 형성될 수 있다. 제3 채널 패턴(140c)은 제3 채널 개구부(120c) 내에서 라이너 형태로 컨포멀하게 형성되며 제3 반도체 패턴(126c)과 접속될 수 있다. 제3 채널 패턴(140c)은 제1 채널 패턴(140a)과 동일한 형상을 가지고, 동일한 물질을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 채널 패턴들(140a, 140b, 140c)은 동일 공정으로 형성될 수 있다.The
제3 매립절연 패턴(144c)은 제3 채널 패턴(140c)이 형성된 제3 채널 개구부(120c)를 채우도록 형성될 수 있다. 제3 매립절연 패턴(144c)은 제1 매립절연 패턴(144a)과 실질적으로 동일 형상을 가지며, 동일 물질을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 채널 패턴들(140a, 140b, 140c)은 동일 공정으로 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 매립 절연 패턴들(144a, 144b, 144c)은 동일 공정으로 형성될 수 있다.The third buried
제1 내지 제3 정보저장 패턴들(130a, 130b, 130c)은 동일 물질을 사용하여 동일 공정으로 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 채널 패턴들(140a, 140b, 140c)은 동일 물질을 사용하여 동일 공정으로 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 매립절연 패턴들(144a, 144b, 144c)은 동일 물질을 사용하여 동일 공정으로 형성될 수 있다.The first, second, and third
제2 더미 채널 구조체(200c)는 평면도로 볼 ?? 도 2a에 도시된 원 형상 또는 타원 형상을 가질 수 있거나, 도 2b에 도시된 바(bar) 형상을 가질 수 있다. 도 2a 및 도 2b를 참조하여, 제2 더미 채널 구조체들(200c)은 평면도로 볼 때, 제2 방향(D2)을 따라 열을 이루며 배열될 수 있다. 예를 들면, 제2 더미 채널 구조체들(200c)은 적층 구조체들(30)과 이격되고, 적층 구조체들(30)의 각각에 인접하여 적어도 하나가 배치되고 제2 방향(D2)으로 열을 이루어 배열될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 도 2c에 도시된 바와 같이 제2 더미 채널 구조체들(200c)의 각각은 평면도도 볼 때, 원 형상 또는 타원 형상을 가지고, 제2 방향(D2)에 평행한 2열로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 제2 방향(D2)에 평행한 3열 이상으로 배열될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 도 7a에 도시된 바와 같이 제2 더미 채널 구조체들(200c)은 각각 바 형상을 가지고, 연결 영역(CTA)과 주변 영역(PR) 사이에서 제2 방향(D2)을 따라 연장되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 제2 더미 채널 구조체들(200c)의 각각은 적층 구조체들(30)과 제1 방향(D1)에서 이격되고 제2 방향(D2)을 따라 연장될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 도 7b 및 도 7c에 도시된 바와 같이 제2 더미 채널 구조체들(200c)은 셀 영역(CR)을 둘러쌀 수 있다. 예를 들면, 제2 더미 채널 구조체들(200c)은 제2 방향(D2)을 따라 연결 영역(CTA)과 주변 영역(PR) 사이에 배열되고, 제1 방향(D1)을 따라 셀 영역(CR)과 주변 영역(PR) 사이에 배열될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 도 7d에 도시된 바와 같이, 제2 더미 채널 구조체(200c)는 루프 형상으로 셀 영역(CR)을 둘러쌀 수 있다.The second
도전 패드들(128)이 셀 채널 구조체들(200a), 제1 및 제2 더미 채널 구조체들(200b, 200c) 상에 각각 형성될 수 있다. 도전 패드들(126)의 각각은 도전 물질을 포함할 수 있다. 도전 패드들(128)의 각각은 불순물이 도핑된 불순물 영역을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 도전 패드들(128)과 접하는 셀 채널 구조체들(200)의 일단은 드레인 영역을 포함할 수 있다. 캡핑 절연층(148)이 도전 패드들(128)을 덮도록 몰드 구조체(10)와 몰드 절연층(118) 상에 형성될 수 있다. 캡핑 절연층(148)은 산화막 또는 질화막을 포함할 수 있다.
도 13a, 및 도 13b를 참조하면, 셀 영역(CR)에서 트렌치(150)가 몰드 구조체(10) 내에 형성될 수 있다. 트렌치(150)는 기판(100)을 노출시키도록 캡핑 절연층(148)과 몰드 구조체(10)를 패터닝하여 형성될수 있다. 예를 들면, 도 2a에 도시된 바와 같이, 트렌치(150)는 셀 어레이 영역(CAA)에서 연결 영역(CTA)으로 제1 방향(D1)에서 연장되도록 형성될 수 있다, 도 2a에 도시된 바와 같이, 트렌치(150)는 셀 채널 구조체들(200a)이 제1 방향(D1)으로 지그재그 형태로 2열로 배열되도록 할 수 있다. 이에 따라, 제1 방향(D1)으로 지그재그 형태로 2열로 배열된 셀 채널 구조체들(200a)은 제2 방향(D2)에서 반복하여 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 트렌치(150)는 셀 채널 구조체들(200a)이 제1 방향(D2)으로 지그 재그로 형태로 1열 또는 또는 3열 이상으로 배열되도록 할 수 있다. 13A and 13B, a
트렌치(150)에 노출된 기판(100) 내에 공통 소오스 영역(152)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 기판(100)에 N 형의 도전형의 불순물들(예를 들면, 인(P) 또는 비소(As)을 이온 주입하여 공통 소오스 영역(152)을 형성할 수 있다. The
도 14a 및 14b를 참조하면, 셀 어레이 영역(CAA) 및 연결 영역(CTA)에서 개구부들(154)이 몰드 구조체(10) 내에 형성될 수 있다. 예를 들면, 개구부들(154)은 트렌치(150)에 노출된 몰드 구조체(10)의 희생막들(112)을 제거하여 형성될 수 있다. 개구부들(154)은 등방성 식각으로 희생막들(112)을 제거하여 형성될 수 있다. 개구부들(150)은 셀 채널 구조체들(200a) 및 제1 더미 채널 구조체들(200b)의 일부 측벽들을 노출시키도록 형성될 수 있다. 14A and 14B,
제1 반도체 패턴들(126a)의 측벽들(126as), 및 제2 반도체 패턴들(126a)의 측벽들(126bs) 상에 게이트 산화막(156)이 형성될 수 있다. 게이트 산화막(156)은 개구부들(154)에 의해 노츨된 제1 및 제2 반도체 패턴들(126a, 126b)의 측벽들(126as, 126bs)을 열산화하여 형성될 수 있다. 셀 영역(CR)에서 게이트 산화막(156)은 불룩한 형태를 가지며, 균일하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 제2 반도체 패턴들(126b)의 제1 서브 반도체 패턴(126b-1)의 측벽(126bs) 상에도 게이트 산화막(156)이 균일하게 형성될 수 있다. 열 산화 공정에 의한 게이트 산화막(156)이 형성되어 제1 및 제2 반도체 패턴들(126a, 126b)의 측벽들(126as, 126bs)은 오목한 형상의 단면을 가질 수 있다. 제3 반도체 패턴들(126c)은 개구부들(154)에 의해 노출되지 않으므로, 몰드 절연층(118)과 접하는 제3 반도체 패턴(126c)의 측벽(126cs) 상에는 게이트 산화막(156)이 형성되지 않을 수 있다. 이에 따라, 제3 반도체 패턴(126c)의 측벽(126cs)의 적어도 일부는 제3 방향(D3)으로 평탄한 단면의 프로파일을 가질 수 있다. The
도 15a, 및 도 15b를 참조하면, 개구부들(154)을 채우는 게이트 도전막(159)을 형성할 수 있다. 게이트 도전막(159)은 반도체막, 금속 실리사이드막, 금속막, 금속 질화막, 또는 이들의 조합막을 포함할 수 있다. 예를 들면, 반도체막은 불순물이 도핑된 실리콘막일 수 있다. 다른 예를 들면, 금속 실리사이드막은 코발트 실리사이드, 티타늄 실리사이드, 텅스텐 실리사이드, 또는 탄탈룸 실리사이드를 포함할 수 있다. 금속막은 예를 들면, 텅스텐, 니켈, 코발트, 티타늄, 또는 탄탈룸을 포함할 수 있다. 금속 질화막은 예를 들면, 티타늄 질화물, 텅스텐 질화물, 또는 탄탈룸 질화물을 포함할 수 있다. 15A and 15B, a gate
게이트 도전막(159)이 형성되기 전에, 제2 블로킹 절연막(158)이 개구부(154) 내에 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2 블로킹 절연막(158)이 게이트 도전막(159)의 상면, 하면, 및 측면을 감싸며, 제1 블로킹 절연막(132)과 접할 수 있다. 제2 블로킹 절연막(158)은 단일막 또는 복수의 박막들로 구성될 수 있다. 제2 블로킹 절연막(158)은 고유전막(예를 들면, 알루미늄 산화막 또는 하프늄 산화막)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 제2 블로킹 절연막(158)은 형성되지 않을 수 있다. The second blocking insulating
도 16a 및 도 16b를 참조하면, 게이트 도전막(159)이 패터닝되어, 게이트 전극들(GE)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 트렌치(150) 내 및 캡핑 절연층(148) 상에 형성된 게이트 도전막(159)이 완전히 제거되도록 등방성 식각 공정이 수행될 수 있다. 이에 따라, 제 3 방향(D3)에서 절연막들(110)에 의해 분리된 게이트 전극들(GE)이 형성될 수 있다. 16A and 16B, the gate
게이트 전극들(GE)은 셀 어레이 영역(CAA)에서 연결 영역(CTA)으로 연장되며, 연결 영역(CTA)에서 계단 구조(stepwise structure)를 이루는 패드부들(GEP)을 가질 수 있다. 게이트 전극들(GE)의 수평 길이는 기판(100)으로부터 제3 방향(D2) 방향으로 멀어질수록 감소할 수 있다. The gate electrodes GE extend from the cell array region CAA to the connection region CTA and may have pad portions GEP forming a stepwise structure in the connection region CTA. The horizontal length of the gate electrodes GE may decrease as the distance from the
결과적으로, 셀 영역(CR)의 기판(100) 상에 제3 방향(D3)으로 교대로 반복 적층된 절연막(110)과 전극들(GE)를 포함하는 적층 구조체들(30)이 형성될 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 적층 구조체들(30)은 제1 방향(D1)으로 연장되고, 제2 방향(D2)으로 트렌치(150)에 의해 서로 분리되도록 형성될 수 있다. 셀 채널 구조체들(200a)은 적층 구조체들(30)을 관통할 수 있으며, 게이트 전극들(GE)은 셀 채널 구조체들(200a)을 감쌀 수 있다. 제1 더미 채널 구조체들(200b)은 적층 구조체들(30)의 일부를 관통할 수 있다. 예를 들면, 게이트 전극들(GE)은 제1 더미 채널 구조체들(200b)의 일부를 감쌀 수 있다. 적층 구조체들(30)은 연결 영역(CTA)에서 계단 구조(stepwise structure)의 단부(30e)를 가질 수 있다. As a result, the
게이트 전극들(GE)은 셀 채널 구조체들(200a)과 결합하여 메모리 셀들을 구성할 수 있다. 따라서, 셀 어레이 영역(CAA)에는 수직으로 배열된 메모리 셀들을 포함하는 수직 메모리 셀 스트링들이 제공될 수 있다. 최하층 및 최상층의 게이트 전극들(GE1, GE3)은 선택 트랜지스터들(SST, GST)의 게이트 전극들로 이용될 수 있다. 최하층 및 최상층 게이트 전극(GE1, GE3) 사이의 게이트 전극들(GE)은 메모리 셀들의 제어 게이트 전극들로 사용될 수 있다.The gate electrodes GE may be combined with the
공통 소오스 플러그(166)와 분리 절연 스페이서(162)가 공통 소오스 영역(152) 상에서 트렌치(150)를 채우도록 형성될 수 있다. 분리 절연 스페이서(162)는 게이트 전극들(GE)의 측면을 보호하고, 게이트 전극들(GE)과 공통 소오스 플러그(166)를 절연시킬 수 있다. 분리 절연 스페이서(162)는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 또는 저유전(low-k) 물질로 형성될 수 있다. 공통 소오스 플러그(166)는 공통 소오스 영역(152)과 전기적으로 연결되도록 절연 스페이서(162)가 형성된 트렌치(150) 내에 형성될수 있다. 공통 소오스 플러그는 제1 방향(D1)으로 연장되게 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 홀 형태를 가지는 공통 소오스 플러그(166)가 분리 절연 스페이서(162)를 관통하여 공통 소오스 영역(152)과 접촉할 수 있다. 공통 소오스 플러그(166)는 금속(예를 들면, 텅스텐, 구리. 또는 알루미늄)을 포함할 수 있다. 추가로, 공통 소오스 플러그(166)는 장벽 금속층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 장벽 금속층은 전이 금속(예를 들면, 티타늄 또는 탄탈룸) 및/또는 도전성 금속질화물(예를 들면, 질화티타늄 또는 질화탄탈룸) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 공통 소오스 플러그(166) 형성 전에 공통 소오스 영역(152)에 고농도의 불순물들이 주입될 수 있다.A
도 17a, 및 도 17b를 참조하면, 셀 어레이 영역(CAA)에서 셀 채널 구조체들(200a)과 전기적으로 연결되는 서브 비트라인 콘택들(168), 서브 비트라인 콘택들(168)과 전기적으로 연결되는 서브 비트 라인들(SBL)이 형성될 수 있다. Referring to FIGS. 17A and 17B,
캡핑 절연층(148) 상에 제1 층간 절연층(170)을 형성할 수 있다. 제1 층간 절연층(170)은 산화막, 저유전체막, 또는 질화막을 포함할 수 있다. 제1 층간 절연층(170)과 캠핑 절연층(148)을 관통하여 셀 채널 구조체들(200a) 상의 도전패드들(128)에 접속하도록 서브 비트라인 콘택들(168)이 형성될 수 있다. The first
서브 비트 라인 콘택들(168)의 형성은 제1 층간 절연층(170)과 캡핑 절연층(148) 내에 셀 수직 채널 구조체들(200a) 상의 도전패드들(128)을 노출시키는 콘택홀들을 형성하고, 콘택홀들 내에 도전막을 증착하고, 도전막을 평탄화하는 것을 포함할 수 있다. The formation of the sub
서브 비트 라인 콘택들(168)과 전기적으로 연결되는 서브 비트 라인들(SBL)이 제1 층간 절연층(170) 상에 형성될 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 서브 비트 라인들(SBL)의 각각은 트렌치(150)를 사이에 두고 이웃하는 셀 채널 구조체들(200a)과 접속하는 한 쌍의 서브 비트라인 콘택들(168)을 전기적으로 연결할 수 있다. 서브 비트 라인들(SBL)의 각각은 제2 방향(D2)으로 연장되는 패턴일 수 있다. 서브 비트 라인 콘택들(168)과 서브 비트 라인들(SBL)의 각각은 도전 물질(예를 들면, 실리콘, 텅스텐, 또는 구리)을 포함할 수 있다. 추가로, 서브 비트 라인 콘택들(178) 및 서브 비트 라인들(SBL)의 각각은 장벽 금속층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 장벽 금속층은 전이 금속(예를 들면, 티타늄 또는 탄탈룸) 및/또는 도전성 금속질화물(예를 들면, 질화티타늄 또는 질화탄탈룸) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Sub bit lines SBL electrically connected to the sub
도 18a, 및 도 18b를 참조하면, 셀 어레이 영역(CAA)에 비트 라인들(BL)이 형성되고, 연결 영역(CTA)에 게이트 콘택들(180) 및 제1 배선들(M1)이 형성되고, 주변 영역(PR)에 주변 콘택들(182) 및 제2 배선(M2)이 형성될 수 있다.18A and 18B, bit lines BL are formed in a cell array region CAA,
서브 비트 라인들(SBL)을 덮는 제2 층간 절연층(174)이 제1 층간 절연층(170) 상에 형성될 수 있다. 제2 층간 절연층(170)은 산화막, 저유전체막, 또는 질화막을 포함할 수 있다. 제2 층간 절연층(174), 제1 층간 절연층(170), 캡핑 절연층(148), 몰드 절연층(118), 및 제2 블로킹 절연막(158)을 관통하는 게이트 콘택(180)이 연결 영역(CTA)에 형성될 수 있다. 게이트 콘택들(180)의 각각은 해당하는 게이트 전극(GE)의 패드부(GEP)와 접속할 수 있다. 게이트 콘택들(180)의 각각의 높이는 제1 방향(D1)에서 경계 영역(BR)에 근접할수록 커질 수 있다. A second
제2 층간 절연층(174), 제1 층간 절연층(170), 캡핑 절연층(148), 몰드 절연층(118), 및 주변 보호층(109)을 관통하는 주변 콘택들(182)이 주변 영역(PR)에 형성될 수 있다. 주변 콘택들(182)은 주변회로 소자(PT)의 소오스/드레인 영역(107)과 접속할 수 있다. The
게이트 콘택들(180) 및 주변 콘택들(182)은 도전 물질(예를 들면, 실리콘, 텅스텐, 또는 구리)를 포함할 수 있다. 추가로, 게이트 콘택들(180) 및 주변 콘택들(182)은 장벽 금속층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 장벽 금속층은 전이 금속(예를 들면, 티타늄 또는 탄탈룸) 및/또는 도전성 금속질화물(예를 들면, 질화티타늄 또는 질화탄탈룸) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
비트 라인들(BL)은 제2 층간 절연층(174) 상에 형성될 수 있다. 비트 라인(BL)은 제2 층간 절연층(174)을 관통하며 서브 비트 라인들(SBL)과 연결되는 비트라인 콘택들(176)과 접속할 수 있다. 비트 라인들(BL)은 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 비트 라인들(BL)은 셀 채널 구조체들(200a)과 전기적으로 연결될 수 있다. The bit lines BL may be formed on the second
게이트 콘택들(180)을 전기적으로 서로 연결하는 재1 배선들(M1)이 연결 영역(CTA)에 형성될 수 있다. 제1 배선들(M1)의 각각은 동일 레벨에 위치하는 게이트 전극들(GE)을 전기적으로 연결할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 최하층 게이트 전극들(GE1)과 전기적으로 연결되는 제1 배선들(M1)은 서로 연결되지 않을 수 있다. The first wirings Ml electrically connecting the
제2 배선들(M2)은 주변 영역(PR)에 형성되며, 주변 콘택들(182)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 배선들(M2)은 제1 배선들(M1) 및/또는 비트 라인들(BL)과 전기적으로 연결될 수 있다. 비트 라인들(BL)과 제1 및 제 배선들(M1, M2)은 금속(예를 들면, 알루미늄 또는 구리)을 포함할 수 있다. The second wirings M2 are formed in the peripheral region PR and may be electrically connected to the
재1 및 제2 더미 채널 구조체들(200b, 200c)은 비트 라인(BL), 제1 배선(M1), 및 제2 배선(M2)과 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 따라서 제1 및 제2 더미 채널 구조체들(200b, 200c)은 전기적으로 격리될 수 있다. The first and second
도 20은 본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치를 포함하는 메모리 시스템을 나타내는 개략 블록도이다.20 is a schematic block diagram illustrating a memory system including a semiconductor memory device according to embodiments of the present invention;
도 20을 참조하면, 메모리 시스템(1000)은 반도체 저장 장치일 수 있다. 예를 들면, 메모리 시스템(1000)은 메모리 카드 또는 SSD(Solid State Drive)일 수 있다. 메모리 시스템(1000)은 하우징(1100) 내에 제어기(1200)와 메모리(1300)를 포함할 수 있다. 제어기(1200)와 메모리(1300)는 전기적인 신호를 교환할 수 있다. 예를 들면, 제어기(1200)의 명령(command)에 따라, 메모리(1300)와 제어기(1200)는 데이터(data)를 주고 받을 수 있다. 이에 따라, 메모리 시스템(1000)은 메모리(1300)에 데이터를 저장하거나, 또는 메모리(1300)로부터 데이터를 외부로 출력할 수 있다. 메모리(1300)는 본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 20, the
도 21은 본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치를 포함하는 전자 시스템을 나타내는 개략 블록도이다. 21 is a schematic block diagram illustrating an electronic system including a semiconductor memory device according to embodiments of the present invention;
도 21를 참조하면, 전자 시스템(2000)은 제어기(2200), 기억 장치(2300) 및 입출력 장치(230)를 포함할 수 있다. 제어기(2200), 기억 장치(2300), 및 입출력 장치(230)는 버스(2100, bus)를 통하여 결합될 수 있다. 버스(2100)는 데이터들이 이동하는 통로라 할 수 있다. 예를 들면, 제어기(2200)는 적어도 하나의 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서, 마이크로컨트롤러, 그리고 이들과 동일한 기능을 수행할 수 있는 로직 소자들 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 입출력 장치(230)는 키패드, 키보드 및 표시 장치(display device) 등에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 기억 장치(2300)는 데이터를 저장하는 장치이다. 기억 장치(2300)는 데이터 및/또는 제어기(2200)에 의해 실행되는 명령어 등을 저장할 수 있다. 기억 장치(2300)는 휘발성 기억 소자 및/또는 비휘발성 기억 소자를 포함할 수 있다. 기억 장치(2300)는 플래시 메모리로 형성될 수 있다. 이러한 플래시 메모리는 SSD로 구성될 수 있다. 이 경우 전자 시스템(2000)은 대용량의 데이터를 기억 장치(2300)에 안정적으로 저장할 수 있다. 기억 장치(2300)는 본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치를 포함할 수 있다. 전자 시스템(2000)은 통신 네트워크로 데이터를 전송하거나 통신 네트워크로부터 데이터를 수신하기 위한 인터페이스(2500)를 더 포함할 수 있다. 인터페이스(2500)는 유무선 형태일 수 있다. 예를 들면, 인터페이스(2500)는 안테나 또는 유무선 트랜시버 등을 포함할 수 있다. 21, the
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 실시예들을 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 실시예들에는 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 that the invention may be practiced. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative and non-restrictive in every respect.
Claims (18)
상기 적층 구조체를 관통하며, 상기 기판과 접속하는 제1 반도체 패턴 및 상기 제1 반도체 패턴 상에 배치되며 상기 제1 반도체 패턴과 접속하는 제1 채널 패턴을 포함하는 셀 채널 구조체; 및
상기 적층 구조체와 이격되어 상기 기판 상에 배치되며, 상기 기판과 접속하는 제2 반도체 패턴 및 상기 제2 반도체 패턴 상에 배치되며 상기 제2 반도체 패턴과 접속하는 제2 채널 패턴을 포함하는 제1 더미 채널 구조체를 포함하고,
상기 기판의 표면으로부터 상기 제1 반도체 패턴의 상면까지의 제1 높이는 상기 기판의 표면으로부터 상기 제2 반도체 패턴의 상면까지의 제2 높이보다 큰 반도체 메모리 장치.A laminated structure disposed on the substrate and alternately repeating the gate electrodes and the insulating layers;
A cell channel structure including a first semiconductor pattern penetrating the stacked structure and connected to the substrate, and a first channel pattern disposed on the first semiconductor pattern and connected to the first semiconductor pattern; And
And a second channel pattern disposed on the substrate and spaced apart from the laminated structure, the second channel pattern being disposed on the second semiconductor pattern and connected to the second semiconductor pattern, Channel structure,
Wherein a first height from a surface of the substrate to an upper surface of the first semiconductor pattern is greater than a second height from a surface of the substrate to an upper surface of the second semiconductor pattern.
상기 셀 채널구조체는 상기 제1 채널 패턴과 상기 적층 구조체 사이에 배치되는 제1 정보저장 패턴을 더 포함하는 반도체 메모리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the cell channel structure further comprises a first information storage pattern disposed between the first channel pattern and the laminate structure.
상기 제1 더미 채널 구조체는 상기 제2 채널 패턴의 측벽에 접하는 제2 정보저장 패턴을 더 포함하고, 상기 제1 채널 패턴과 상기 제2 채널 패턴은 동일 물질을 포함하고, 상기 제1 정보저장 패턴과 상기 제2 정보저장 패턴은 동일 물질을 포함하는 반도체 메모리 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the first dummy channel structure further comprises a second information storage pattern in contact with a side wall of the second channel pattern, wherein the first channel pattern and the second channel pattern include the same material, And the second information storage pattern comprise the same material.
상기 기판은 셀 어레이 영역 및 상기 셀 어레이 영역에 인접한 연결 영역을 포함하는 셀 영역, 상기 셀 영역과 이격된 주변 영역, 및 상기 셀 영역과 주변 영역 사이의 경계 영역을 포함하고,
상기 적층 구조체는 상기 셀 영역에 배치되고 제1 방향으로 연장되며, 상기 연결 영역에서 계단 구조의 단부를 가지는 반도체 메모리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the substrate includes a cell region including a cell array region and a connection region adjacent to the cell array region, a peripheral region spaced apart from the cell region, and a boundary region between the cell region and the peripheral region,
Wherein said stacked structure is disposed in said cell region and extends in a first direction and has an end of a step structure in said connection region.
상기 주변 영역의 상기 기판 상에 배치되는 주변회로 소자를 더 포함하고
상기 주변회로 소자는 게이트 절연막, 게이트 전극 및 소오스/드레인 영역을 포함하는 반도체 메모리 장치.5. The method of claim 4,
And peripheral circuit elements disposed on the substrate in the peripheral region
Wherein the peripheral circuit element includes a gate insulating film, a gate electrode, and a source / drain region.
상기 적층 구조체의 상기 단부를 덮고 상기 연결 영역, 상기 경계 영역 및 상기 주변 영역의 상기 기판 상에 배치되는 몰드 절연층을 더 포함하며, 상기 제1 더미 채널 구조체는 상기 몰드 절연층을 관통하며 상기 기판과 접속하는 반도체 메모리 장치.5. The method of claim 4,
Further comprising a mold insulation layer covering the end portion of the laminate structure and disposed on the substrate in the connection region, the boundary region and the peripheral region, the first dummy channel structure passing through the mold insulation layer, To the semiconductor memory device.
상기 연결 영역에서 상기 몰드 절연층과 상기 적층 구조체의 상기 단부를 관통하며, 상기 기판과 접속하는 제3 반도체 패턴 및 상기 제3 반도체 패턴과 접속하고 상기 제3 반도체 패턴 상에 배치된 제3 채널 패턴을 포함하는 제2 더미 채널 구조체를 더 포함하는 반도체 메모리 장치.The method according to claim 6,
A third semiconductor pattern penetrating the mold insulating layer and the end portion of the laminated structure in the connection region and connected to the substrate, and a third channel pattern connected to the third semiconductor pattern and disposed on the third semiconductor pattern, And a second dummy channel structure including the second dummy channel structure.
상기 제1 더미 채널 구조체는, 평면도로 볼 때, 원 형상, 타원 형상, 또는 바 형상을 가지는 반도체 메모리 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the first dummy channel structure has a circular shape, an elliptical shape, or a bar shape in a plan view.
상기 제1 반도체 패턴의 측벽 상에 배치된 게이트 산화막을 더 포함하고, 상기 제2 반도체 패턴의 측벽 상에 상기 게이트 산화막이 배치되지 않는 반도체 메모리 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a gate oxide film disposed on a sidewall of the first semiconductor pattern, wherein the gate oxide film is not disposed on a sidewall of the second semiconductor pattern.
상기 셀 영역의 기판 상에, 교대로 적층된 절연막들과 희생막들을 포함하는 몰드 구조체를 형성하고;
상기 몰드 구조체의 일부를 덮고, 상기 연결 영역, 상기 경계 영역, 및 상기 주변 영역의 기판 상에 몰드 절연층을 형성하고;
상기 셀 어레이 영역 상의 상기 몰드 구조체를 관통하며, 상기 기판과 접속하는 제1 반도체 패턴 및 상기 제1 반도체 패턴 상에 배치되며 상기 제1 반도체 패턴과 접속하는 제1 채널 패턴을 포함하는 셀 채널 구조체를 형성하고;
상기 연결 영역 상의 상기 몰드 절연층과 상기 몰드 구조체를 관통하며, 상기 기판과 접속하는 제2 반도체 패턴 및 상기 제2 반도체 패턴 상에 배치되며 상기 제2 반도체 패턴과 접속하는 제2 채널 패턴을 각각 포함하는 제1 더미 채널 구조체들을 형성하고; 그리고
상기 경계 영역의 상기 몰드 절연층을 관통하며 상기 기판과 접속하는 제3 반도체 패턴 및 상기 제3 반도체 패턴 상에 배치되며 상기 제3 반도체 패턴과 접속하는 제3 채널 패턴을 포함하는 제2 더미 채널 구조체를 형성하는 것을 포함하는 반도체 메모리 장치의 제조 방법.A cell region including a cell array region and a connection region, a peripheral region spaced apart from the cell region, and a boundary region between the connection region and the peripheral region;
Forming a mold structure including alternately stacked insulating films and sacrificial films on a substrate of the cell region;
Covering a part of the mold structure, forming a mold insulation layer on the substrate in the connection region, the boundary region, and the peripheral region;
A first channel pattern passing through the mold structure on the cell array region and including a first semiconductor pattern connected to the substrate and a first channel pattern disposed on the first semiconductor pattern and connected to the first semiconductor pattern, Forming;
A second semiconductor pattern penetrating the mold insulating layer and the mold structure on the connection region and connected to the substrate and a second channel pattern disposed on the second semiconductor pattern and connected to the second semiconductor pattern, To form first dummy channel structures; And
And a third channel pattern formed on the third semiconductor pattern and connected to the third semiconductor pattern, the third semiconductor pattern passing through the mold insulating layer of the boundary region and connected to the substrate, And forming a gate electrode on the semiconductor substrate.
상기 제1 반도체 패턴은 상기 기판의 표면으로부터 상기 제1 반도체 패턴의 상면까지의 제1 높이를 갖고, 상기 제2 반도체 패턴들은 상기 제3 반도체 패턴에 가장 인접한 제1 서브 반도체 패턴을 포함하고, 상기 제1 서브 반도체 패턴은 상기 기판의 표면으로부터 상기 제1 서브 반도체 패턴의 상면까지의 제2 높이를 갖고, 상기 제3 반도체 패턴은 상기 기판의 표면으로부터 상기 제3 반도체 패턴의 상면까지의 제3 높이를 가지며, 상기 제3 높이는 상기 제1 높이보다 작고, 상기 제2 높이는 상기 제1 높이보다 작은 반도체 메모리 장치의 제조 방법.11. The method of claim 10,
Wherein the first semiconductor pattern has a first height from a surface of the substrate to an upper surface of the first semiconductor pattern and the second semiconductor patterns include a first sub semiconductor pattern closest to the third semiconductor pattern, The first semiconductor pattern has a second height from a surface of the substrate to an upper surface of the first sub semiconductor pattern, and the third semiconductor pattern has a third height from a surface of the substrate to an upper surface of the third semiconductor pattern Wherein the third height is smaller than the first height and the second height is smaller than the first height.
상기 제2 반도체 패턴들은 상기 제1 반도체 패턴에 가장 인접한 제2 서브 반도체 패턴을 더 포함하고, 성기 제2 서브 반도체 패턴은 상기 기판의 표면으로부터 상기 제2 서브 반도체 패턴의 상면까지의 제4 높이를 가지며, 상기 제4 높이는 상기 제1 높이와 실질적으로 동일한 반도체 메모리 장치의 제조 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the second semiconductor patterns further include a second sub semiconductor pattern closest to the first semiconductor pattern and the second sub semiconductor pattern has a fourth height from a surface of the substrate to an upper surface of the second sub semiconductor pattern And the fourth height is substantially the same as the first height.
상기 주변 영역의 상기 기판 상에 주변회로 소자를 형성하고; 그리고
상기 주변회로 소자를 보호하는 주변 보호층을 형성하는 것을 더 포함하고,
상기 주변회로 소자는 상기 기판 상에 적층된 게이트 절연막과 게이트 전극, 및 상기 게이트 전극에 인접한 상기 기판 내에 형성된 소오스/드레인 영역을 포함하고, 상기 몰드 절연층은 상기 주변 보호층을 덮는 반도체 메모리 장치의 제조 방법.12. The method of claim 11,
Forming peripheral circuit elements on the substrate in the peripheral region; And
Further comprising forming a peripheral protective layer to protect the peripheral circuit elements,
Wherein the peripheral circuit element includes a gate insulating layer and a gate electrode stacked on the substrate, and a source / drain region formed in the substrate adjacent to the gate electrode, wherein the mold insulating layer covers the peripheral protection layer Gt;
상기 셀 채널 구조체는 상기 제1 채널 패턴의 측벽과 접하는 제1 정보저장 패턴을 더 포함하고,
상기 제1 더미 채널 구조체들 각각은 상기 제2 채널 패턴의 측벽과 접하는 제2 정보저장 패턴을 더 포함하고,
상기 제2 더미 채널 구조체는 상기 제3 채널 패턴의 측벽과 접하는 제3 정보저장 패턴을 더 포함하고, 그리고
상기 제1 채널 패턴, 상기 제2 채널 패턴, 및 상기 제3 채널 패턴은 동일 물질을 포함하고, 상기 제1 정보저장 패턴, 상기 제2 정보저장 패턴, 및 상기 제3 정보저장 패턴은 동일 물질을 포함하는 반도체 메모리 장치의 제조 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the cell channel structure further comprises a first information storage pattern in contact with a sidewall of the first channel pattern,
Wherein each of the first dummy channel structures further comprises a second information storage pattern in contact with a side wall of the second channel pattern,
Wherein the second dummy channel structure further comprises a third information storage pattern in contact with a sidewall of the third channel pattern,
Wherein the first channel pattern, the second channel pattern, and the third channel pattern include the same material, and the first information storage pattern, the second information storage pattern, and the third information storage pattern include the same material Wherein the semiconductor memory device is a semiconductor memory device.
상기 제2 더미 채널 구조체는 복수 개로 형성되고, 상기 제2 더미 채널 구조체들의 각각은, 평면도로 볼 때, 원 형상 또는 타원 형상을 가지고 일 방향을 따라 배열되는 반도체 메모리 장치의 제조 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the second dummy channel structures are formed in a plurality of shapes and each of the second dummy channel structures has a circular shape or an elliptical shape in a plan view and is arranged along one direction.
상기 제2 더미 수직 채널 구조체는, 평면도로 볼 때, 바 형상을 가지고, 일 방향을 따라 연장하는 반도체 메모리 장치의 제조 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the second dummy vertical channel structure has a bar shape in a plan view and extends along one direction.
상기 제1 및 제2 반도체 패턴들의 측벽들 상에 게이트 산화막을 형성하는 것을 더 포함하고,
상기 제3 반도체 패턴의 측벽 상에 상기 게이트 산화막이 형성되지 않는 반도체 메모리 장치의 제조 방법.12. The method of claim 11,
Further comprising forming a gate oxide film on the sidewalls of the first and second semiconductor patterns,
And the gate oxide film is not formed on the sidewall of the third semiconductor pattern.
상기 희생막들을 제거하여 개구부들을 형성하고;
상기 개구부들 내에 게이트 도전막을 형성하고; 그리고
상기 게이트 도전막을 패터닝하여 게이트 전극들을 형성하는 것을 더 포함하는 반도체 메모리 장치의 제조 방법.12. The method of claim 11,
Removing the sacrificial layers to form openings;
Forming a gate conductive film in the openings; And
And patterning the gate conductive film to form gate electrodes.
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Cited By (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180020528A (en) * | 2016-08-18 | 2018-02-28 | 삼성전자주식회사 | Vertical memory devices and method of manufacturing the same |
KR20180033365A (en) * | 2016-09-23 | 2018-04-03 | 삼성전자주식회사 | Method for fabricating three-dimensional semiconductor device |
KR20180049593A (en) * | 2016-11-03 | 2018-05-11 | 삼성전자주식회사 | Vertical type memory device |
CN108122925A (en) * | 2016-11-29 | 2018-06-05 | 三星电子株式会社 | Three-dimensional semiconductor memory device |
KR20180119738A (en) * | 2017-04-25 | 2018-11-05 | 삼성전자주식회사 | Three dimensional semiconductor memory device |
CN108766971A (en) * | 2018-06-06 | 2018-11-06 | 长江存储科技有限责任公司 | Three-dimensional storage and its manufacturing method |
KR20180126210A (en) * | 2017-05-17 | 2018-11-27 | 삼성전자주식회사 | Vertical semiconductor devices |
US10141330B1 (en) | 2017-05-26 | 2018-11-27 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming semiconductor device structures, and related semiconductor device structures, semiconductor devices, and electronic systems |
KR20180130971A (en) * | 2017-05-31 | 2018-12-10 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor device including insulating layers and method of forming the same |
CN108987405A (en) * | 2017-06-01 | 2018-12-11 | 三星电子株式会社 | Semiconductor storage unit |
KR20180134519A (en) * | 2017-06-09 | 2018-12-19 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor devices |
KR20180138381A (en) * | 2017-06-21 | 2018-12-31 | 삼성전자주식회사 | Vertical type memory device |
CN109300899A (en) * | 2017-07-25 | 2019-02-01 | 三星电子株式会社 | Three-dimensional semiconductor memory device |
KR20190011870A (en) * | 2017-07-25 | 2019-02-08 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor device |
KR20190012437A (en) * | 2017-07-27 | 2019-02-11 | 삼성전자주식회사 | Vertical-type memory device |
KR20190053012A (en) * | 2017-11-09 | 2019-05-17 | 삼성전자주식회사 | Three-dimensional semiconductor memory device and method of detecting electrical failure thereof |
KR20190053715A (en) * | 2017-11-10 | 2019-05-20 | 삼성전자주식회사 | Methods of manufacturing vertical semiconductor devices |
CN109817638A (en) * | 2017-11-20 | 2019-05-28 | 三星电子株式会社 | Three-dimensional semiconductor memory devices including vertical structure |
KR20190058157A (en) * | 2017-11-21 | 2019-05-29 | 삼성전자주식회사 | Three dimensional semiconductor memory device |
KR20190057803A (en) * | 2017-11-20 | 2019-05-29 | 삼성전자주식회사 | Three-dimensional semiconductor devices and method for fabricating the same |
KR20190068300A (en) * | 2017-12-08 | 2019-06-18 | 삼성전자주식회사 | Three-dimensional semiconductor devices and method for fabricating the same |
KR20190115644A (en) * | 2018-04-03 | 2019-10-14 | 삼성전자주식회사 | Three dimensional semiconductor memory device |
KR20190122345A (en) * | 2018-04-20 | 2019-10-30 | 삼성전자주식회사 | Vertical-type memory device |
CN110729304A (en) * | 2018-07-16 | 2020-01-24 | 三星电子株式会社 | Three-dimensional semiconductor memory device |
US11049768B2 (en) | 2019-10-29 | 2021-06-29 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming microelectronic devices, and related microelectronic devices, and electronic systems |
CN113745113A (en) * | 2020-05-28 | 2021-12-03 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Semiconductor device and method of forming the same |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20100063634A (en) * | 2009-06-05 | 2010-06-11 | 삼성전자주식회사 | Nonvolatile memory device and method for fabricating the same |
KR20110108216A (en) * | 2010-03-26 | 2011-10-05 | 삼성전자주식회사 | Three dimensional semiconductor memory device |
KR20130057670A (en) * | 2011-11-24 | 2013-06-03 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor memory devices and methods for fabricating the same |
US20130248965A1 (en) * | 2012-03-22 | 2013-09-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonvolatile semiconductor memory device |
CN103594475A (en) * | 2013-11-18 | 2014-02-19 | 唐棕 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US20140239375A1 (en) * | 2013-02-25 | 2014-08-28 | Jin-Gyun Kim | Memory devices and methods of manufacturing the same |
-
2015
- 2015-02-13 KR KR1020150022401A patent/KR102341716B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20100063634A (en) * | 2009-06-05 | 2010-06-11 | 삼성전자주식회사 | Nonvolatile memory device and method for fabricating the same |
KR20110108216A (en) * | 2010-03-26 | 2011-10-05 | 삼성전자주식회사 | Three dimensional semiconductor memory device |
KR20130057670A (en) * | 2011-11-24 | 2013-06-03 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor memory devices and methods for fabricating the same |
US20130248965A1 (en) * | 2012-03-22 | 2013-09-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonvolatile semiconductor memory device |
US20140239375A1 (en) * | 2013-02-25 | 2014-08-28 | Jin-Gyun Kim | Memory devices and methods of manufacturing the same |
KR20140105954A (en) * | 2013-02-25 | 2014-09-03 | 삼성전자주식회사 | Vertical memory devices and methods of manufacturing the same |
CN103594475A (en) * | 2013-11-18 | 2014-02-19 | 唐棕 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Cited By (47)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180020528A (en) * | 2016-08-18 | 2018-02-28 | 삼성전자주식회사 | Vertical memory devices and method of manufacturing the same |
KR20180033365A (en) * | 2016-09-23 | 2018-04-03 | 삼성전자주식회사 | Method for fabricating three-dimensional semiconductor device |
KR20180049593A (en) * | 2016-11-03 | 2018-05-11 | 삼성전자주식회사 | Vertical type memory device |
CN108122925A (en) * | 2016-11-29 | 2018-06-05 | 三星电子株式会社 | Three-dimensional semiconductor memory device |
KR20180119738A (en) * | 2017-04-25 | 2018-11-05 | 삼성전자주식회사 | Three dimensional semiconductor memory device |
KR20180126210A (en) * | 2017-05-17 | 2018-11-27 | 삼성전자주식회사 | Vertical semiconductor devices |
US10978474B2 (en) | 2017-05-26 | 2021-04-13 | Micron Technology, Inc. | Devices including stack structures, and related methods and electronic systems |
US10141330B1 (en) | 2017-05-26 | 2018-11-27 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming semiconductor device structures, and related semiconductor device structures, semiconductor devices, and electronic systems |
WO2018217426A1 (en) * | 2017-05-26 | 2018-11-29 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming semiconductor device structures, and related semiconductor device structures, semiconductor devices, and electronic systems |
US10446579B2 (en) | 2017-05-26 | 2019-10-15 | Micron Technology, Inc. | Three-dimensional memory devices, and related methods and electronic systems |
KR20180130971A (en) * | 2017-05-31 | 2018-12-10 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor device including insulating layers and method of forming the same |
KR20180131933A (en) * | 2017-06-01 | 2018-12-11 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor Memory Device |
CN108987405B (en) * | 2017-06-01 | 2024-02-09 | 三星电子株式会社 | Semiconductor memory device having a memory cell with a memory cell having a memory cell with a memory cell |
CN108987405A (en) * | 2017-06-01 | 2018-12-11 | 三星电子株式会社 | Semiconductor storage unit |
KR20180134519A (en) * | 2017-06-09 | 2018-12-19 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor devices |
KR20180138381A (en) * | 2017-06-21 | 2018-12-31 | 삼성전자주식회사 | Vertical type memory device |
CN109300899A (en) * | 2017-07-25 | 2019-02-01 | 三星电子株式会社 | Three-dimensional semiconductor memory device |
KR20190011632A (en) * | 2017-07-25 | 2019-02-07 | 삼성전자주식회사 | Three dimensional semiconductor device |
KR20190011870A (en) * | 2017-07-25 | 2019-02-08 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor device |
US11641743B2 (en) | 2017-07-25 | 2023-05-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor devices |
US11177282B2 (en) | 2017-07-25 | 2021-11-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor devices |
CN109300899B (en) * | 2017-07-25 | 2023-09-08 | 三星电子株式会社 | Three-dimensional semiconductor memory device |
US11864382B2 (en) | 2017-07-25 | 2024-01-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Three-dimensional semiconductor memory device with vertical channels in a connection region having a lower channel pattern contacting the substrate |
KR20190012437A (en) * | 2017-07-27 | 2019-02-11 | 삼성전자주식회사 | Vertical-type memory device |
KR20190053012A (en) * | 2017-11-09 | 2019-05-17 | 삼성전자주식회사 | Three-dimensional semiconductor memory device and method of detecting electrical failure thereof |
KR20190053715A (en) * | 2017-11-10 | 2019-05-20 | 삼성전자주식회사 | Methods of manufacturing vertical semiconductor devices |
JP2019096870A (en) * | 2017-11-20 | 2019-06-20 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | Three-dimensional semiconductor memory device and method of fabricating the same |
KR20190057803A (en) * | 2017-11-20 | 2019-05-29 | 삼성전자주식회사 | Three-dimensional semiconductor devices and method for fabricating the same |
KR20190057669A (en) * | 2017-11-20 | 2019-05-29 | 삼성전자주식회사 | Three-dimensional semiconductor device |
CN109817638B (en) * | 2017-11-20 | 2023-11-14 | 三星电子株式会社 | Three-dimensional semiconductor device including vertical structure |
CN109817638A (en) * | 2017-11-20 | 2019-05-28 | 三星电子株式会社 | Three-dimensional semiconductor memory devices including vertical structure |
US11424259B2 (en) | 2017-11-20 | 2022-08-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Three-dimensional semiconductor memory devices and methods of fabricating the same |
KR20190058157A (en) * | 2017-11-21 | 2019-05-29 | 삼성전자주식회사 | Three dimensional semiconductor memory device |
JP2019106535A (en) * | 2017-12-08 | 2019-06-27 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | Three-dimensional semiconductor memory device |
CN110010613A (en) * | 2017-12-08 | 2019-07-12 | 三星电子株式会社 | Three-dimensional semiconductor memory device and its manufacturing method |
KR20190068300A (en) * | 2017-12-08 | 2019-06-18 | 삼성전자주식회사 | Three-dimensional semiconductor devices and method for fabricating the same |
CN110010613B (en) * | 2017-12-08 | 2023-12-19 | 三星电子株式会社 | Three-dimensional semiconductor memory device and method of manufacturing the same |
KR20190115644A (en) * | 2018-04-03 | 2019-10-14 | 삼성전자주식회사 | Three dimensional semiconductor memory device |
US10950620B2 (en) | 2018-04-20 | 2021-03-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Vertical-type memory device |
KR20190122345A (en) * | 2018-04-20 | 2019-10-30 | 삼성전자주식회사 | Vertical-type memory device |
CN108766971A (en) * | 2018-06-06 | 2018-11-06 | 长江存储科技有限责任公司 | Three-dimensional storage and its manufacturing method |
CN108766971B (en) * | 2018-06-06 | 2024-04-05 | 长江存储科技有限责任公司 | Three-dimensional memory and method for manufacturing the same |
CN110729304B (en) * | 2018-07-16 | 2023-11-07 | 三星电子株式会社 | Three-dimensional semiconductor memory device |
CN110729304A (en) * | 2018-07-16 | 2020-01-24 | 三星电子株式会社 | Three-dimensional semiconductor memory device |
US11049768B2 (en) | 2019-10-29 | 2021-06-29 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming microelectronic devices, and related microelectronic devices, and electronic systems |
CN113745113A (en) * | 2020-05-28 | 2021-12-03 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Semiconductor device and method of forming the same |
CN113745113B (en) * | 2020-05-28 | 2023-12-22 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Semiconductor device and method of forming the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102341716B1 (en) | 2021-12-27 |
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