KR20170042451A - Semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents

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KR20170042451A
KR20170042451A KR1020150164177A KR20150164177A KR20170042451A KR 20170042451 A KR20170042451 A KR 20170042451A KR 1020150164177 A KR1020150164177 A KR 1020150164177A KR 20150164177 A KR20150164177 A KR 20150164177A KR 20170042451 A KR20170042451 A KR 20170042451A
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Abstract

The present invention relates to a three-dimensional semiconductor memory element and a manufacturing method thereof. The semiconductor element comprises: a first laminated structure having first insulating films and first gate electrodes alternately and repeatedly laminated on a substrate, wherein the first laminated structure has a first area and a second area spaced apart from the first area in one direction; and a channel structure vertically extended in the first area of the first laminated structure. The second area has a stepped structure. In the second area, one end of at least one of the first gate electrodes includes a first sidewall and each one end of the other first gate electrodes includes a second sidewall inclined more steeply than the first sidewall.

Description

반도체 소자 및 이의 제조 방법{Semiconductor device and method for manufacturing the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof,

본 발명은 반도체 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3차원 반도체 메모리 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a three-dimensional semiconductor memory device and a manufacturing method thereof.

소비자가 요구하는 우수한 성능 및 저렴한 가격을 충족시키기 위해 반도체 소자의 집적도를 증가시키는 것이 요구되고 있다. 반도체 메모리 소자의 경우, 그 집적도는 제품의 가격을 결정하는 중요한 요인이기 때문에, 특히 증가된 집적도가 요구되고 있다. 종래의 2차원 또는 평면적 반도체 메모리 소자의 경우, 그 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 메모리 소자의 집적도는 증가하고는 있지만 여전히 제한적이다. It is required to increase the degree of integration of semiconductor devices in order to satisfy excellent performance and low price required by consumers. In the case of a semiconductor memory device, the degree of integration is an important factor for determining the price of the product, and thus an increased degree of integration is required. In the case of a conventional two-dimensional or planar semiconductor memory device, the degree of integration is largely determined by the area occupied by the unit memory cell, and thus is greatly influenced by the level of the fine pattern formation technique. However, the integration of the two-dimensional semiconductor memory device is increasing, but it is still limited, because it requires expensive equipment to miniaturize the pattern.

이러한 한계를 극복하기 위한, 3차원적으로 배열되는 메모리 셀들을 구비하는 3차원 반도체 메모리 소자들이 제안되고 있다. 그러나, 3차원 반도체 메모리 소자의 대량 생산을 위해서는, 비트당 제조 비용을 2차원 반도체 메모리 소자의 그것보다 줄일 수 있으면서 신뢰성 있는 제품 특성을 구현할 수 있는 공정 기술이 요구되고 있다.In order to overcome such limitations, three-dimensional semiconductor memory devices having three-dimensionally arranged memory cells have been proposed. However, in order to mass-produce a three-dimensional semiconductor memory device, a process technology capable of reducing the manufacturing cost per bit of the two-dimensional semiconductor memory device and realizing a reliable product characteristic is required.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 공정상의 위험을 줄일 수 있는 반도체 소자 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a method of manufacturing the same that can reduce process risks.

본 발명의 개념에 따른, 반도체 소자는, 기판 상에 교대로 그리고 반복적으로 적층된 제1 절연막들 및 제1 게이트 전극들을 포함하는 제1 적층 구조체, 상기 제1 적층 구조체는 제1 영역, 및 이와 일 방향으로 이격된 제2 영역을 갖고; 및 상기 제1 적층 구조체의 상기 제1 영역 내에서 수직하게 연장되는 채널 구조체를 포함할 수 있다. 상기 제2 영역은 계단식 구조를 갖고, 상기 제2 영역에서, 적어도 하나의 상기 제1 게이트 전극들의 일단은 제1 측벽을 포함하며, 상기 제2 영역에서, 다른 상기 제1 게이트 전극들 각각의 일단은, 상기 제1 측벽보다 더 급한 경사를 갖는 제2 측벽을 포함할 수 있다.According to the concept of the present invention, a semiconductor device includes a first laminate structure including first insulating films and first gate electrodes alternately and repeatedly stacked on a substrate, the first laminate structure includes a first region, A second region spaced apart in one direction; And a channel structure extending perpendicularly within the first region of the first laminate structure. Wherein the second region has a stepped structure, and in the second region, at least one end of the first gate electrodes includes a first sidewall, and in the second region, one end of each of the other first gate electrodes May include a second sidewall having a steeper slope than the first sidewall.

상기 일 방향으로의 일 단면의 관점에서, 제1 선(line)과, 상기 적어도 하나의 제1 게이트 전극들 아래의 상기 제1 절연막의 상면은 제1 각도를 이루고, 상기 일 방향으로의 일 단면의 관점에서, 제2 선과, 각각의 상기 다른 제1 게이트 전극들 아래의 상기 제1 절연막의 상면은 제2 각도를 이루며, 상기 제1 선은, 상기 제1 측벽의 상부와 하부를 잇는 선이고, 상기 제2 선은, 상기 제2 측벽의 상부와 하부를 잇는 선이며, 상기 제2 각도는 상기 제1 각도보다 클 수 있다.In view of one cross section in one direction, a first line and an upper surface of the first insulating film below the at least one first gate electrodes form a first angle, and one cross section in the one direction The second line and the upper surface of the first insulating film below each of the other first gate electrodes form a second angle and the first line is a line connecting the upper portion and the lower portion of the first sidewall And the second line is a line connecting the upper portion and the lower portion of the second sidewall, and the second angle may be larger than the first angle.

상기 제1 각도는 30° 내지 85°일 수 있다.The first angle may be between 30 [deg.] And 85 [deg.].

상기 적어도 하나의 제1 게이트 전극들은, 최상단의 제1 상부 게이트 전극을 포함하고, 상기 다른 제1 게이트 전극들은, 상기 제1 상부 게이트 전극 아래의 제1 하부 게이트 전극들을 포함할 수 있다.The at least one first gate electrodes may comprise a top first top gate electrode and the other first gate electrodes may comprise first bottom gate electrodes below the first top gate electrode.

상기 제2 영역에서, 상기 적어도 하나의 제1 게이트 전극들은 상기 일 방향으로 연장되는 제1 패드부를 포함하고, 상기 제1 패드부의 상기 일 방향으로의 길이는, 상기 제1 패드부의 상부에서 하부로 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다.Wherein the at least one first gate electrode comprises a first pad portion extending in the one direction and the length in the one direction of the first pad portion is at least equal to a distance from the top of the first pad portion to the bottom It can increase gradually.

상기 제2 영역에서, 상기 다른 제1 게이트 전극들은 상기 일 방향으로 연장되는 제2 패드부들을 각각 포함하고, 상기 제1 절연막들을 관통하여, 상기 제1 및 제2 패드부들에 각각 연결되는 콘택 플러그들을 더 포함할 수 있다.In another embodiment of the present invention, in the second region, the first gate electrodes include second pad portions extending in the first direction, and the first gate electrodes extend through the first insulating layers, As shown in FIG.

상기 반도체 소자는, 상기 제1 적층 구조체 상에 교대로 그리고 반복적으로 적층된 제2 절연막들 및 제2 게이트 전극들을 포함하는 제2 적층 구조체를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 적층 구조체는 제3 영역, 및 이와 상기 일 방향으로 이격된 제4 영역을 포함하고, 상기 채널 구조체는, 상기 제2 적층 구조체의 상기 제3 영역 내로 수직하게 더 연장되며, 상기 제4 영역은 계단식 구조를 갖고, 상기 제4 영역에서, 적어도 하나의 상기 제2 게이트 전극들의 일단은 제3 측벽을 포함하며, 상기 제4 영역에서, 다른 상기 제2 게이트 전극들 각각의 일단은, 상기 제3 측벽보다 더 급한 경사를 갖는 제4 측벽을 포함할 수 있다.The semiconductor device may further include a second stacked structure including second insulating films and second gate electrodes alternately and repeatedly stacked on the first stacked structure. Wherein the second laminate structure includes a third region and a fourth region spaced in the first direction and the channel structure further extends vertically into the third region of the second laminate structure, Wherein at least one of the second gate electrodes comprises a third sidewall, and in the fourth region, one end of each of the other second gate electrodes has a stepped structure, And a fourth sidewall having a slope that is more urgent than the third sidewall.

상기 제3 측벽은 상기 제1 측벽과 실질적으로 동일한 경사를 가질 수 있다.The third sidewall may have substantially the same slope as the first sidewall.

상기 제1 게이트 전극들의 개수와 상기 제2 게이트 전극들의 개수는 동일할 수 있다.The number of the first gate electrodes and the number of the second gate electrodes may be the same.

상기 적어도 하나의 제2 게이트 전극들은, 최상단의 제2 상부 게이트 전극을 포함하고, 상기 다른 제2 게이트 전극들은, 상기 제2 상부 게이트 전극 아래의 제2 하부 게이트 전극들을 포함할 수 있다.The at least one second gate electrodes may comprise a top second top gate electrode and the other second gate electrodes may comprise second bottom gate electrodes below the second top gate electrode.

상기 반도체 소자는, 상기 제1 게이트 전극들과 상기 채널 구조체 사이에 개재된 게이트 절연막을 더 포함할 수 있다.The semiconductor device may further include a gate insulating film interposed between the first gate electrodes and the channel structure.

상기 제1 적층 구조체는 복수개로 제공되고, 복수개의 상기 제1 적층 구조체들은 상기 일 방향으로 서로 평행하게 연장될 수 있다.The first laminated structure may be provided in a plurality, and the plurality of first laminated structures may extend in parallel with each other in the one direction.

본 발명의 다른 개념에 따른, 반도체 소자는, 기판 상에 교대로 그리고 반복적으로 적층된 절연막들 및 게이트 전극들을 포함하는 적층 구조체, 상기 적층 구조체는 셀 어레이 영역, 및 이와 일 방향으로 이격된 콘택 영역을 갖고; 및 상기 적층 구조체의 상기 셀 어레이 영역을 관통하여 상기 기판과 연결되는 채널 구조체를 포함할 수 있다. 상기 콘택 영역에서, 적어도 하나의 상기 게이트 전극들은 상기 일 방향으로 연장되는 제1 패드부를 갖고, 상기 제1 패드부의 상기 일 방향으로의 길이는, 상기 제1 패드부의 상부에서 하부로 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a laminate structure including insulating films and gate electrodes alternately and repeatedly stacked on a substrate, the laminate structure including a cell array region and a contact region / RTI > And a channel structure that is connected to the substrate through the cell array region of the laminated structure. Wherein at least one of the gate electrodes has a first pad portion extending in the one direction and the length of the first pad portion in the one direction is gradually increased from the upper portion of the first pad portion to the lower portion thereof, can do.

상기 일 방향으로의 일 단면의 관점에서, 제1 선과, 상기 제1 패드부 아래의 상기 절연막의 상면은 제1 각도를 이루고, 상기 제1 선은, 상기 제1 패드부의 일단의 제1 측벽의 상부와 하부를 잇는 선이며, 상기 제1 각도는 30° 내지 85°일 수 있다.The first line and the upper surface of the insulating film below the first pad portion form a first angle, and the first line is a line connecting the first line of the first sidewall of the one end of the first pad portion And the first angle may be between 30 [deg.] And 85 [deg.].

상기 적어도 하나의 게이트 전극들은 최상단의 게이트 전극을 포함할 수 있다.The at least one gate electrode may comprise a top gate electrode.

상기 콘택 영역에서, 상기 적어도 하나의 게이트 전극들을 제외한 다른 상기 게이트 전극들은 각각 제2 패드부들을 갖고, 상기 제1 패드부의 일단의 제1 측벽은, 각각의 상기 제2 패드부들의 일단의 제2 측벽보다 더 완만한 경사를 가질 수 있다.The gate electrode of each of the first and second pad portions has a first pad portion and a second pad portion. In the contact region, the gate electrodes other than the at least one gate electrode each have second pad portions, It may have a gentler slope than the side wall.

상기 적어도 하나의 게이트 전극들은 두 개 이상이고, 상기 적어도 하나의 게이트 전극들 사이에 복수개의 다른 상기 게이트 전극들이 개재될 수 있다.The at least one gate electrode may be two or more, and a plurality of other gate electrodes may be interposed between the at least one gate electrode.

상기 콘택 영역은 계단식 구조를 가질 수 있다.The contact region may have a stepped structure.

상기 반도체 소자는, 상기 채널 구조체와 상기 게이트 전극들 사이에 순차적으로 개재된 터널 절연막, 전하 저장막, 및 블로킹 절연막을 더 포함할 수 있다.The semiconductor device may further include a tunnel insulating film, a charge storage film, and a blocking insulating film sequentially interposed between the channel structure and the gate electrodes.

본 발명의 또 다른 개념에 따른, 반도체 소자의 제조 방법은, 기판 상에 교대로 그리고 반복적으로 적층된 절연막들 및 희생막들을 포함하는 적층 구조체를 형성하는 것; 상기 적층 구조체 상에 마스크 패턴을 형성하는 것; 및 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 상기 적층 구조체의 일단을 식각하여, 상기 일단을 계단식 구조로 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 일단을 상기 계단식 구조로 형성하는 것은, 하기의 단계들을 하나의 사이클로 하여, 상기 사이클을 반복하는 것을 포함하고: 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로, 상기 마스크 패턴에 의해 노출된 적어도 하나의 상기 절연막들을 식각하는 제1 식각 공정을 수행하는 것; 상기 적어도 하나의 절연막들 아래의 적어도 하나의 상기 희생막들을 식각하는 제2 식각 공정을 수행하는 것; 및 상기 마스크 패턴을 트리밍하여, 그의 폭 및 높이를 줄이는 것, 적어도 하나의 사이클의 상기 제2 식각 공정은, 다른 사이클의 상기 제2 식각 공정보다 상기 희생막들에 대한 식각률이 더 낮을 수 있다.According to still another aspect of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device includes forming a laminated structure including insulating films and sacrificial films alternately and repeatedly stacked on a substrate; Forming a mask pattern on the laminated structure; And etching the one end of the stacked structure using the mask pattern as an etching mask to form the one end in a stepped structure. Forming the stepped structure with the stepped structure comprises repeating the cycle by performing the following steps in one cycle: using the mask pattern as an etch mask, removing at least one of the insulating films exposed by the mask pattern Performing a first etching process for etching; Performing a second etch process to etch at least one of the sacrificial layers beneath the at least one insulating layer; And trimming the mask pattern to reduce its width and height, the second etch process of at least one cycle may have a lower etch rate for the sacrificial films than the second etch process of another cycle.

상기 적어도 하나의 사이클은 마지막에 수행되는 사이클이고, 상기 적어도 하나의 사이클의 상기 제2 식각 공정 동안, 최상단의 상기 희생막은 이의 일단이 제1 측벽을 갖도록 형성되고, 상기 최상단의 희생막을 제외한 상기 희생막들은 이들의 일단들이 각각 제2 측벽들을 갖도록 형성되며, 상기 제1 측벽은 각각의 상기 제2 측벽들보다 더 완만한 경사를 가질 수 있다.Wherein the at least one cycle is a last performed cycle and during the second etching process of the at least one cycle the topmost sacrificial film is formed such that one end of the sacrificial film has a first sidewall, The films may be formed such that one ends thereof each have second sidewalls, and the first sidewalls may have a gentler slope than each of the second sidewalls.

상기 적어도 하나의 사이클의 상기 제2 식각 공정은, 상기 다른 사이클의 상기 제2 식각 공정보다 상기 절연막들에 대한 상기 희생막들의 식각 선택비가 더 높을 수 있다.The second etch process of the at least one cycle may have a higher etch selectivity ratio of the sacrificial films to the insulating films than the second etch process of the other cycles.

상기 사이클을 반복하는 동안, 노출된 상기 절연막들의 상부가 리세스될 수 있다.During the repetition of the cycle, the exposed upper portions of the insulating films can be recessed.

상기 적어도 하나의 사이클의 상기 제1 식각 공정 동안, 상기 노출된 절연막들 아래의 상기 희생막들의 상부들이 리세스될 수 있다. During the first etching process of the at least one cycle, the tops of the sacrificial films beneath the exposed insulating films may be recessed.

상기 사이클은, 최하단의 상기 절연막 및 최하단의 상기 희생막이 식각될 때까지 반복될 수 있다.The cycle can be repeated until the insulating film at the lowermost stage and the sacrificial film at the lowermost stage are etched.

상기 제조 방법은, 상기 적층 구조체의 셀 어레이 영역을 관통하여 상기 기판을 노출하는 채널 홀들을 형성하는 것; 및 각각의 상기 채널 홀들 내에, 그의 내벽을 덮는 게이트 절연막 및 채널 막을 순차적으로 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.The manufacturing method includes: forming channel holes through the cell array region of the laminated structure to expose the substrate; And sequentially forming, in each of the channel holes, a gate insulating film and a channel film covering the inner wall thereof.

상기 제조 방법은, 상기 희생막들을 선택적으로 제거하여 상기 절연막들 사이에 리세스 영역들을 형성하는 것; 및 상기 리세스 영역들을 채우는 게이트 전극들을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.The manufacturing method may further include selectively removing the sacrificial layers to form recessed regions between the insulating films; And forming gate electrodes filling the recessed regions.

본 발명에 따른 반도체 소자 및 이의 제조 방법은, 적층 구조체의 일단을 계단식 구조로 형성하기 위한 사이클 공정에 있어서, 마지막 사이클의 식각 공정의 식각률을 낮춰 공정상의 위험을 줄이고 정상적인 계단식 구조를 형성할 수 있다. 이로써, 본 발명에 따른 반도체 소자의 적어도 하나의 게이트 전극들의 측벽은 다른 게이트 전극들의 측벽들에 비해 더 완만한 경사를 가질 수 있다.The semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention can lower the etching rate of the etching process of the last cycle in the cycle process for forming one end of the laminated structure in a stepwise structure to reduce the risk of the process and form a normal stepped structure . Thus, the sidewalls of the at least one gate electrode of the semiconductor device according to the present invention may have a gentler slope than the sidewalls of the other gate electrodes.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 반도체 메모리 소자의 셀 어레이를 나타내는 간략 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 반도체 메모리 소자의 평면도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 메모리 소자의 단면도로서, 도 2의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다.
도 3b는 도 3a의 M 영역을 확대한 단면도의 일 예이고, 도 3c는 도 3a의 M 영역을 확대한 단면도의 다른 예이다.
도 4 내지 도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 반도체 메모리 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들로서, 도 2의 I-I'선을 따라 자른 단면도들이다.
도 27은 본 발명과의 비교를 위한 3차원 반도체 메모리 소자의 제조방법을 설명하기 위한 것으로, 도 2의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다.
1 is a simplified circuit diagram showing a cell array of a three-dimensional semiconductor memory device according to embodiments of the present invention.
2 is a plan view of a three-dimensional semiconductor memory device according to embodiments of the present invention.
FIG. 3A is a cross-sectional view of a semiconductor memory device according to embodiments of the present invention, taken along line I-I 'of FIG. 2. FIG.
FIG. 3B is an example of an enlarged sectional view of the area M of FIG. 3A, and FIG. 3C is another example of an enlarged sectional view of the area M of FIG.
FIGS. 4 to 26 are cross-sectional views taken along line I-I 'of FIG. 2, illustrating a method for fabricating a three-dimensional semiconductor memory device according to embodiments of the present invention.
27 is a cross-sectional view taken along line I-I 'of FIG. 2 for explaining a method of manufacturing a three-dimensional semiconductor memory device for comparison with the present invention.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. In order to fully understand the structure and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in various forms and various modifications may be made. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다.In this specification, when an element is referred to as being on another element, it may be directly formed on another element, or a third element may be interposed therebetween. Further, in the drawings, the thickness of the components is exaggerated for an effective description of the technical content. The same reference numerals denote the same elements throughout the specification.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다. Embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional views and / or plan views that are ideal illustrations of the present invention. In the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for an effective description of the technical content. Thus, the 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. Although the terms first, second, third, etc. in the various embodiments of the present disclosure are used to describe various components, these components should not be limited by these terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. The embodiments described and exemplified herein also include their complementary embodiments.

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 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. The terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 반도체 메모리 소자의 셀 어레이를 나타내는 간략 회로도이다.1 is a simplified circuit diagram showing a cell array of a three-dimensional semiconductor memory device according to embodiments of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 반도체 메모리 소자의 셀 어레이는 공통 소스 라인(CS), 복수 개의 비트 라인들(BL) 및 상기 공통 소스 라인(CS)과 상기 비트 라인들(BL) 사이에 배치되는 복수 개의 셀 스트링들(CSTR)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a cell array of a three-dimensional semiconductor memory device according to embodiments of the present invention includes a common source line CS, a plurality of bit lines BL, And a plurality of cell strings CSTR disposed between the plurality of cell strings BL.

상기 공통 소스 라인(CS)은 기판 상에 배치되는 도전성 박막 또는 기판 내에 형성되는 불순물 영역일 수 있다. 본 실시예들에 있어서, 상기 공통 소스 라인(CS)은 상기 기판으로부터 이격되어, 상기 기판 상에 배치되는 도전성 패턴들(예를 들면, 금속 라인)일 수 있다. 상기 비트 라인들(BL)은 상기 기판으로부터 이격되어, 상기 기판 상에 배치되는 도전성 패턴들(예를 들면, 금속 라인)일 수 있다. 본 실시예들에 있어서, 상기 비트 라인들(BL)은 상기 공통 소스 라인(CS)과 교차하면서 수직적으로 이격될 수 있다. 상기 비트 라인들(BL)은 2차원적으로 배열되고, 그 각각에는 복수 개의 셀 스트링들(CSTR)이 병렬로 연결될 수 있다. 상기 셀 스트링들(CSTR)은 상기 공통 소스 라인(CS)에 공통으로 연결될 수 있다. 즉, 복수의 상기 비트 라인들(BL)과 상기 공통 소스 라인(CS) 사이에 복수의 상기 셀 스트링들(CSTR)이 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 공통 소스 라인(CS)은 복수 개로 제공되고, 2차원적으로 배열될 수 있다. 여기서, 공통 소스 라인들(CS)에는 전기적으로 동일한 전압이 인가될 수 있으며, 또는 공통 소스 라인들(CS)의 각각이 전기적으로 제어될 수도 있다. The common source line CS may be an electrically conductive thin film disposed on the substrate or an impurity region formed in the substrate. In the present embodiments, the common source line CS may be conductive patterns (e.g., metal lines) spaced from the substrate and disposed on the substrate. The bit lines BL may be conductive patterns (e.g., metal lines) spaced from the substrate and disposed on the substrate. In the present embodiments, the bit lines BL may be vertically spaced apart from the common source line CS. The bit lines BL are two-dimensionally arranged, and a plurality of cell strings CSTR may be connected in parallel. The cell strings CSTR may be connected in common to the common source line CS. That is, a plurality of the cell strings CSTR may be disposed between the plurality of bit lines BL and the common source line CS. According to one embodiment, the common source lines CS are provided in plural and can be two-dimensionally arranged. Here, electrically the same voltage may be applied to the common source lines CS, or each of the common source lines CS may be electrically controlled.

상기 셀 스트링들(CSTR)의 각각은 상기 공통 소스 라인(CS)에 접속하는 접지 선택 트랜지스터(GST), 상기 비트 라인(BL)에 접속하는 스트링 선택 트랜지스터(SST), 및 상기 접지 및 스트링 선택 트랜지스터들(GST, SST) 사이에 배치되는 복수 개의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 접지 선택 트랜지스터(GST), 상기 스트링 선택 트랜지스터(SST) 및 상기 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)은 직렬로 연결될 수 있다. Each of the cell strings CSTR includes a ground selection transistor GST connected to the common source line CS, a string selection transistor SST connected to the bit line BL, And a plurality of memory cell transistors MCT arranged between the memory cells GST and SST. The ground selection transistor GST, the string selection transistor SST, and the memory cell transistors MCT may be connected in series.

상기 공통 소스 라인(CS)은 상기 접지 선택 트랜지스터들(GST)의 소스들에 공통으로 연결될 수 있다. 이에 더하여, 상기 공통 소스 라인(CS)과 상기 비트 라인들(BL) 사이에 배치되는, 하부 선택 라인(LSL), 복수 개의 워드 라인들(WL0-WL5) 및 상부 선택 라인(USL)이 상기 접지 선택 트랜지스터(GST), 상기 메모리 셀 트랜지스터들(MCT) 및 상기 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 게이트 전극들로서 각각 사용될 수 있다. 또한, 상기 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)의 각각은 데이터 저장 요소(data storage element)를 포함할 수 있다.The common source line CS may be connected in common to the sources of the ground selection transistors GST. In addition, a lower select line LSL, a plurality of word lines WL0-WL5 and an upper select line USL, which are disposed between the common source line CS and the bit lines BL, May be used as the gate electrodes of the selection transistor GST, the memory cell transistors MCT and the string selection transistor SST, respectively. In addition, each of the memory cell transistors MCT may include a data storage element.

도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 반도체 메모리 소자의 평면도이다. 도 3a는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 메모리 소자의 단면도로서, 도 2의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다. 도 3b는 도 3a의 M 영역을 확대한 단면도의 일 예이고, 도 3c는 도 3a의 M 영역을 확대한 단면도의 다른 예이다.2 is a plan view of a three-dimensional semiconductor memory device according to embodiments of the present invention. FIG. 3A is a cross-sectional view of a semiconductor memory device according to embodiments of the present invention, taken along line I-I 'of FIG. 2. FIG. FIG. 3B is an example of an enlarged sectional view of the area M of FIG. 3A, and FIG. 3C is another example of an enlarged sectional view of the area M of FIG.

도 2 및 도 3a를 참조하면, 기판(100)이 제공될 수 있다. 상기 기판(100)은 일 예로, 실리콘 기판, 게르마늄 기판 또는 실리콘-게르마늄 기판일 수 있다. 상기 기판(100)은 불순물이 도핑된 공통 소스 영역들(CSL)을 포함할 수 있다. 상기 공통 소스 영역들(CSL)은, 상기 기판(100)의 상면에 평행한 제2 방향(D2)으로 연장되는 라인 형태를 가질 수 있다. 상기 공통 소스 영역들(CSL)은 상기 제2 방향(D2)과 교차하는 제1 방향(D1)을 따라 배열될 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3A, a substrate 100 may be provided. The substrate 100 may be, for example, a silicon substrate, a germanium substrate, or a silicon-germanium substrate. The substrate 100 may include common source regions (CSL) doped with impurities. The common source regions CSL may have a line shape extending in a second direction D2 parallel to the upper surface of the substrate 100. [ The common source regions CSL may be arranged along a first direction D1 that intersects the second direction D2.

기판(100) 상에, 절연막들(110) 및 게이트 전극들(WLb1, WLa1, WLb2, WLa2)이 교대로 그리고 반복적으로 적층된 제1 적층 구조체들(ST1) 및 제2 적층 구조체들(ST2)이 배치될 수 있다. 각각의 상기 제1 적층 구조체들(ST1)은 제1 게이트 전극들(WLb1, WLa1)을 포함할 수 있으며, 각각의 상기 제2 적층 구조체들(ST2)은 제2 게이트 전극들(WLb2, WLa2)을 포함할 수 있다. 상기 제2 적층 구조체들(ST2)은 상기 제1 적층 구조체들(ST1) 상에 각각 배치될 수 있다. 각각의 상기 적층 구조체들(ST1, ST2)은, 평면적 관점에서, 상기 제2 방향(D2)으로 연장되는 라인 형태를 가질 수 있다. 각각의 상기 적층 구조체들(ST1, ST2)은 상기 제1 방향(D1)을 따라 배열될 수 있다.The first stacked structures ST1 and the second stacked structures ST2 in which the insulating films 110 and the gate electrodes WLb1, WLa1, WLb2, and WLa2 are alternately and repeatedly stacked on the substrate 100, Can be arranged. Each of the first lamination structures ST1 may include first gate electrodes WLb1 and WLa1 and each of the second lamination structures ST2 may include second gate electrodes WLb2 and WLa2. . ≪ / RTI > The second lamination structures ST2 may be disposed on the first lamination structures ST1, respectively. Each of the stacked structures ST1 and ST2 may have a line shape extending in the second direction D2 from a plan viewpoint. Each of the stacked structures ST1 and ST2 may be arranged along the first direction D1.

상기 적층 구조체들(ST1, ST2) 사이의 상기 기판(100)에 상기 공통 소스 영역들(CSL)이 배치될 수 있다. 상기 기판(100)과 상기 제1 적층 구조체들(ST1) 사이에 하부 절연막(105)이 배치될 수 있다. 상기 하부 절연막(105)은, 일 예로, 실리콘 질화막, 알루미늄 산화막 또는 하프늄 산화막과 같은 고유전막을 포함할 수 있다. 상기 하부 절연막(105)은 상기 절연막들(110)보다 얇은 두께를 가질 수 있다.The common source regions CSL may be disposed on the substrate 100 between the stacked structures ST1 and ST2. A lower insulating layer 105 may be disposed between the substrate 100 and the first stacked structures ST1. The lower insulating layer 105 may include, for example, a high dielectric constant layer such as a silicon nitride layer, an aluminum oxide layer, or a hafnium oxide layer. The lower insulating layer 105 may have a thickness smaller than that of the insulating layers 110.

상기 게이트 전극들(WLb1, WLa1, WLb2, WLa2)은, 상기 제1 방향(D1) 및 상기 제2 방향(D2)에 모두 수직한 제3 방향(D3)을 따라 적층될 수 있다. 상기 게이트 전극들(WLb1, WLa1, WLb2, WLa2)은, 이들 사이에 배치된 상기 절연막들(110)에 의해 서로 수직적으로 분리될 수 있다. 상기 제1 게이트 전극들(WLb1, WLa1)은, 최상단의 제1 상부 게이트 전극(WLa1), 및 상기 제1 상부 게이트 전극(WLa1) 아래의 제1 하부 게이트 전극들(WLb1)을 포함할 수 있다. 최하단의 상기 제1 하부 게이트 전극(WLb1)은 하부 선택 라인(LSL)일 수 있다. 상기 제2 게이트 전극들(WLb2, WLa2)은, 최상단의 제2 상부 게이트 전극(WLa2), 및 상기 제2 상부 게이트 전극(WLa2) 아래의 제2 하부 게이트 전극들(WLb2)을 포함할 수 있다. 상기 제2 상부 게이트 전극(WLa2)은 상부 선택 라인(USL)일 수 있다. 일 예로, 상기 게이트 전극들(WLb1, WLa1, WLb2, WLa2)은 도핑된 실리콘, 금속(예를 들어, 텅스텐), 금속 질화물, 금속 실리사이드들 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 절연막들(110)은 실리콘 산화막을 포함할 수 있다.The gate electrodes WLb1, WLa1, WLb2 and WLa2 may be stacked along a third direction D3 which is perpendicular to the first direction D1 and the second direction D2. The gate electrodes WLb1, WLa1, WLb2, and WLa2 may be vertically separated from each other by the insulating films 110 disposed therebetween. The first gate electrodes WLb1 and WLa1 may include a first upper gate electrode WLa1 at the uppermost stage and first lower gate electrodes WLb1 under the first upper gate electrode WLa1 . The first lower gate electrode WLb1 at the lowermost stage may be a lower select line LSL. The second gate electrodes WLb2 and WLa2 may include a second upper gate electrode WLa2 at the uppermost stage and second lower gate electrodes WLb2 under the second upper gate electrode WLa2 . The second upper gate electrode WLa2 may be an upper select line USL. In one example, the gate electrodes WLb1, WLa1, WLb2, and WLa2 may comprise doped silicon, metal (e.g., tungsten), metal nitride, metal silicides, or combinations thereof. The insulating films 110 may include a silicon oxide film.

상기 하부 선택 라인(LSL)은, 앞서 도 1을 참조하여 설명한 접지 선택 트랜지스터(GST)의 게이트 전극으로 이용될 수 있다. 상기 상부 선택 라인(USL)은, 앞서 도 1을 참조하여 설명한 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 게이트 전극으로 이용될 수 있다. 상기 하부 및 상부 선택 라인들(LSL, USL)을 제외한 상기 게이트 전극들(WLb1, WLa1, WLb2)은, 앞서 도 1을 참조하여 설명한 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)의 워드 라인들로 이용될 수 있다.The lower selection line LSL may be used as the gate electrode of the ground selection transistor GST described above with reference to FIG. The upper selection line USL may be used as a gate electrode of the string selection transistor SST described above with reference to FIG. The gate electrodes WLb1, WLa1 and WLb2 except for the lower and upper select lines LSL and USL may be used as the word lines of the memory cell transistors MCT described with reference to Fig. 1 .

각각의 상기 적층 구조체들(ST1, ST2)은 셀 어레이 영역(CAR), 제1 콘택 영역(CTR1) 및 제2 콘택 영역(CTR2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 콘택 영역들(CTR1, CTR2)은 상기 적층 구조체(ST1, ST2)의 적어도 한 일단에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 제1 콘택 영역(CTR1)은 상기 제1 적층 구조체(ST1)의 일단의 영역일 수 있으며, 상기 제2 콘택 영역(CTR2)은 상기 제2 적층 구조체(ST2)의 일단의 영역일 수 있다. 일 예로, 상기 제2 콘택 영역(CTR2)은 상기 셀 어레이 영역(CAR)과 인접할 수 있다. 상기 제1 콘택 영역(CTR1)은 상기 제2 콘택 영역(CTR2)을 사이에 두고 상기 셀 어레이 영역(CAR)과 이격될 수 있다. 상기 셀 어레이 영역(CAR), 상기 제2 콘택 영역(CTR2), 및 상기 제1 콘택 영역(CTR1)은 상기 제2 방향(D2)으로 나란히 배치될 수 있다.Each of the stacked structures ST1 and ST2 may include a cell array region CAR, a first contact region CTR1, and a second contact region CTR2. The first and second contact regions CTR1 and CTR2 may be disposed at at least one end of the stacked structure ST1 and ST2. The first contact region CTR1 may be a region of one end of the first lamination structure ST1 and the second contact region CTR2 may be a region of a first end of the second lamination structure ST2. have. For example, the second contact region CTR2 may be adjacent to the cell array region CAR. The first contact region CTR1 may be spaced apart from the cell array region CAR via the second contact region CTR2. The cell array area CAR, the second contact area CTR2, and the first contact area CTR1 may be arranged in the second direction D2.

각각의 상기 적층 구조체들(ST1, ST2)은, 이들의 상기 게이트 전극들(WLb1, WLa1, WLb2, WLa2)과 주변 로직 구조체 간의 전기적 연결을 위해, 상기 제1 및 제2 콘택 영역들(CTR1, CTR2)에서 계단식 구조(stepwise structure)를 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 콘택 영역들(CTR1, CTR2)의 수직적 높이는 상기 셀 어레이 영역(CAR)에 인접할수록 점차 증가할 수 있다. 다시 말해, 상기 적층 구조체(ST1, ST2)는 상기 제1 및 제2 콘택 영역들(CTR1, CTR2)에서 경사진 프로파일(sloped profile)을 가질 수 있다. Each of the stacked structures ST1 and ST2 is electrically connected to the first and second contact regions CTR1 and CTR2 for electrical connection between the gate electrodes WLb1, WLa1, WLb2 and WLa2 and the peripheral logic structure. CTR2). ≪ / RTI > That is, the vertical height of the first and second contact regions CTR1 and CTR2 may gradually increase as the cell array region CAR is adjacent to the first and second contact regions CTR1 and CTR2. In other words, the stacked structures ST1 and ST2 may have a sloped profile in the first and second contact regions CTR1 and CTR2.

상기 제1 콘택 영역(CTR1)의 상기 제1 게이트 전극들(WLb1, WLa1)은 상기 기판(100)의 상면으로부터 상기 제3 방향(D3)으로 멀어질수록, 이들의 평면적 면적이 감소될 수 있다. 따라서, 상기 제1 게이트 전극들(WLb1, WLa1) 중 최하단의 상기 하부 선택 라인(LSL)의 면적은 가장 클 수 있다. 상기 제2 콘택 영역(CTR2)의 상기 제2 게이트 전극들(WLb2, WLa2)은 상기 기판(100)의 상면으로부터 상기 제3 방향(D3)으로 멀어질수록, 이들의 평면적 면적이 감소될 수 있다. 따라서, 상기 제2 게이트 전극들(WLb2, WLa2) 중 최상단의 상기 상부 선택 라인(USL)의 면적은 가장 작을 수 있다.As the first gate electrodes WLb1 and WLa1 of the first contact region CTR1 are away from the upper surface of the substrate 100 in the third direction D3, the planar area of the first gate electrodes WLb1 and WLa1 may be reduced . Therefore, the area of the lower selection line LSL of the lowermost one of the first gate electrodes WLb1 and WLa1 may be the largest. As the second gate electrodes WLb2 and WLa2 of the second contact region CTR2 are away from the upper surface of the substrate 100 in the third direction D3, their planar area can be reduced . Therefore, the area of the upper select line USL at the uppermost one of the second gate electrodes WLb2 and WLa2 may be the smallest.

상기 기판(100) 전면에 상기 적층 구조체들(ST1, ST2)을 덮는 제1 층간 절연막(180)이 배치될 수 있다. 상기 제1 층간 절연막(180)은 평탄화된 상면을 가지며, 상기 제1 및 제2 콘택 영역들(CTR1, CTR2)을 덮을 수 있다. 상기 제1 층간 절연막(180) 상에 제2 층간 절연막(190)이 배치될 수 있다.A first interlayer insulating layer 180 may be disposed on the entire surface of the substrate 100 to cover the stacked structures ST1 and ST2. The first interlayer insulating layer 180 has a planarized upper surface and may cover the first and second contact regions CTR1 and CTR2. A second interlayer insulating film 190 may be disposed on the first interlayer insulating film 180.

상기 적층 구조체(ST1, ST2)의 상기 셀 어레이 영역(CAR)을 관통하는 복수개의 채널 구조체들이 배치될 수 있다. 상기 채널 구조체들은, 복수개의 채널 막들(135)을 각각 포함할 수 있다. 구체적으로, 복수개의 채널 홀들(CH)이 상기 적층 구조체(ST1, ST2)의 상기 셀 어레이 영역(CAR)을 관통할 수 있으며, 상기 채널 막들(135)이 각각 상기 채널 홀들(CH)의 내벽을 따라 상기 기판(100)을 향하여 연장될 수 있다. 상기 채널 막들(135)은 상기 기판(100)과 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 채널 막들(135)은 상기 기판(100)의 상면과 직접 접촉할 수 있다. 평면적 관점에서, 상기 채널 막들(135)은 상기 제2 방향(D2)을 따라 배열될 수 있다. 일 예로, 상기 채널 막들(135)은 상기 제2 방향(D2)을 따라 일렬로 배열될 수 있다. 다른 예로, 상기 채널 막들(135)은 상기 제2 방향(D2)을 따라 지그재그 형태로 배열될 수도 있다.A plurality of channel structures passing through the cell array region CAR of the stacked structures ST1 and ST2 may be disposed. The channel structures may include a plurality of channel films 135, respectively. More specifically, a plurality of channel holes CH may pass through the cell array region CAR of the stacked structures ST1 and ST2, and the channel films 135 may pass through the inner walls of the channel holes CH, And may extend toward the substrate 100. The channel layers 135 may be electrically connected to the substrate 100. That is, the channel films 135 may be in direct contact with the upper surface of the substrate 100. From a plan viewpoint, the channel films 135 may be arranged along the second direction D2. For example, the channel films 135 may be arranged in a line along the second direction D2. As another example, the channel films 135 may be arranged in a zigzag manner along the second direction D2.

상기 채널 막들(135)은 상단 및 하단이 오픈된(opened) 파이프 형태 또는 마카로니 형태일 수 있다. 다른 예로, 도시되진 않았지만, 상기 채널 막들(135)은 하단이 닫힌 파이프 형태 또는 마카로니 형태일 수도 있다.The channel films 135 may be in the form of open pipes or macroscopic top and bottom. As another example, although not shown, the channel films 135 may be in the form of a closed pipe or macaroni at the bottom.

상기 채널 막들(135)은 언도프트 상태이거나, 상기 기판(100)과 동일한 도전형을 갖는 불순물로 도핑될 수 있다. 상기 채널 막들(135)은 다결정 구조 또는 단결정 구조를 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 채널 막들(135)은 실리콘을 포함할 수 있다. 상기 채널 막들(135)의 내부는 매립 절연 패턴(150)으로 채워질 수 있다. 일 예로, 상기 매립 절연 패턴(150)은 실리콘 산화막을 포함할 수 있다.The channel films 135 may be in an unselected state or may be doped with an impurity having the same conductivity type as the substrate 100. The channel layers 135 may include a semiconductor material having a polycrystalline structure or a single crystal structure. As an example, the channel films 135 may comprise silicon. The inside of the channel films 135 may be filled with a buried insulating pattern 150. For example, the buried insulation pattern 150 may include a silicon oxide layer.

상기 게이트 전극들(WLb1, WLa1, WLb2, WLa2)과 상기 채널 막들(135) 사이에 게이트 절연막들(145)이 개재될 수 있다. 즉, 각각의 상기 게이트 절연막들(145)은 상기 채널 홀(CH)의 내벽을 직접 덮을 수 있다. 상기 게이트 절연막들(145)은 상기 제3 방향(D3)을 따라 연장될 수 있다. 상기 게이트 절연막들(145)은 상단 및 하단이 오픈된 파이프 형태 또는 마카로니 형태일 수 있다.Gate insulating films 145 may be interposed between the gate electrodes WLb1, WLa1, WLb2, and WLa2 and the channel films 135. [ That is, each of the gate insulating films 145 may directly cover the inner wall of the channel hole CH. The gate insulating films 145 may extend along the third direction D3. The gate insulating films 145 may be formed in a pipe shape or a macaroni shape with open upper and lower ends.

각각의 상기 게이트 절연막들(145)은 하나의 박막 또는 복수의 박막들을 포함할 수 있다. 일 실시예로, 상기 게이트 절연막(145)은 전하 트랩형 플래시 메모리 트랜지스터의 터널 절연막 및 전하 저장막을 포함할 수 있다. 상기 터널 절연막은 상기 전하 저장막보다 큰 밴드 갭을 갖는 물질들 중의 한가지일 수 있다. 예를 들어, 상기 터널 절연막은 알루미늄 산화막 및 하프늄 산화막 등과 같은 고유전막들 중의 하나일 수 있다. 상기 전하 저장막은 실리콘 질화막과 같은 트랩 사이트가 풍부한 절연막, 부유 게이트 전극, 또는 도전성 나노 돗들(conductive nano dots)을 포함하는 절연막 중의 한가지일 수 있다. 상기 터널 절연막은 상기 채널 막(135)과 직접 접촉할 수 있다. 한편, 도시되진 않았지만, 각각의 상기 게이트 전극들(WLb1, WLa1, WLb2, WLa2)과 상기 전하 저장막 사이에 블로킹 절연막이 개재될 수 있다. 상기 블로킹 절연막은 각각의 상기 게이트 전극들(WLb1, WLa1, WLb2, WLa2)과 상기 절연막(110) 사이로 연장될 수 있다. 상기 블로킹 절연막은 상기 터널 절연막보다 작고 상기 전하 저장막보다 큰 밴드 갭을 갖는 물질들 중의 한가지일 수 있다. 예를 들어, 상기 블로킹 절연막은 알루미늄 산화막 및 하프늄 산화막 등과 같은 고유전막들 중의 하나일 수 있다.Each of the gate insulating films 145 may include one thin film or a plurality of thin films. In one embodiment, the gate insulating layer 145 may include a tunnel insulating layer and a charge storage layer of a charge trap type flash memory transistor. The tunnel insulating film may be one of materials having a band gap larger than that of the charge storage film. For example, the tunnel insulating film may be one of high-k films such as an aluminum oxide film and a hafnium oxide film. The charge storage film may be one of an insulating film rich in trap sites such as a silicon nitride film, a floating gate electrode, or an insulating film including conductive nano dots. The tunnel insulating layer may contact the channel layer 135 directly. Although not shown, a blocking insulating film may be interposed between each of the gate electrodes WLb1, WLa1, WLb2 and WLa2 and the charge storage film. The blocking insulating layer may extend between each of the gate electrodes WLb1, WLa1, WLb2, and WLa2 and the insulating layer 110. The blocking insulating layer may be one of materials having a smaller band gap than the tunnel insulating layer and a band gap larger than that of the charge storage layer. For example, the blocking insulating film may be one of high-k films such as an aluminum oxide film and a hafnium oxide film.

다른 실시예로, 각각의 상기 게이트 절연막들(145)은 상기 터널 절연막, 상기 전하 저장막, 및 상기 블로킹 절연막을 포함할 수 있다. 상기 터널 절연막은 상기 채널 막(135)과 직접 접촉할 수 있고, 상기 블로킹 절연막은 상기 게이트 전극들(WLb1, WLa1, WLb2, WLa2)과 직접 접촉할 수 있다. 상기 전하 저장막은 상기 터널 절연막과 상기 블로킹 절연막 사이에 개재될 수 있다. 이때, 상기 게이트 전극들(WLb1, WLa1, WLb2, WLa2)은 상기 절연막들(110)과 직접 접촉할 수 있다.In another embodiment, each of the gate insulating films 145 may include the tunnel insulating film, the charge storage film, and the blocking insulating film. The tunnel insulating layer may directly contact the channel layer 135, and the blocking insulating layer may directly contact the gate electrodes WLb1, WLa1, WLb2, and WLa2. The charge storage film may be interposed between the tunnel insulating film and the blocking insulating film. At this time, the gate electrodes WLb1, WLa1, WLb2, and WLa2 may be in direct contact with the insulating films 110. [

매립 절연막(170)이, 서로 인접하는 상기 적층 구조체들(ST1, ST2) 사이의 트렌치들(TR)을 채울 수 있다. 상기 매립 절연막(170)은 실리콘 산화막을 포함할 수 있다.The buried insulating film 170 can fill the trenches TR between the adjacent stacked structures ST1 and ST2. The buried insulating layer 170 may include a silicon oxide layer.

각각의 상기 채널 막들(135)의 상부는 드레인 영역(DR)을 포함할 수 있다. 상기 채널 막들(135)의 상기 드레인 영역들(DR)과 각각 접촉하는 도전 패드들(160)이 배치될 수 있다. 상기 제2 층간 절연막(190)이 상기 도전 패드들(160)을 덮을 수 있다. 상기 제2 층간 절연막(190)을 관통하여 상기 도전 패드들(160)과 각각 전기적으로 연결되는 비트 라인 플러그들(BPLG)이 배치될 수 있다. 상기 비트 라인 플러그들(BPLG) 상에 비트 라인들(BL)이 배치될 수 있다. 각각의 상기 비트 라인들(BL)은 복수개의 상기 비트 라인 플러그들(BPLG)을 통해 복수개의 상기 도전 패드들(160)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 비트 라인들(BL)은 상기 제1 방향(D1)으로 연장되는 라인 형태일 수 있다.An upper portion of each of the channel films 135 may include a drain region DR. Conductive pads 160 that are in contact with the drain regions DR of the channel films 135 may be disposed. The second interlayer insulating layer 190 may cover the conductive pads 160. Bit line plugs (BPLG) that are electrically connected to the conductive pads 160 through the second interlayer insulating layer 190 may be disposed. The bit lines BL may be disposed on the bit line plugs BPLG. Each of the bit lines BL may be electrically connected to the plurality of conductive pads 160 through a plurality of the bit line plugs BPLG. The bit lines BL may be in the form of a line extending in the first direction D1.

상기 제1 및 제2 콘택 영역들(CTR1, CTR2) 상에, 상기 게이트 전극들(WLb1, WLa1, WLb2, WLa2)과 주변 로직 구조체를 전기적으로 연결하기 위한 배선 구조체가 배치될 수 있다.A wiring structure for electrically connecting the gate electrodes WLb1, WLa1, WLb2, and WLa2 to the peripheral logic structure may be disposed on the first and second contact regions CTR1 and CTR2.

구체적으로 상기 제1 콘택 영역(CTR1) 상에는, 상기 제1 및 제2 층간 절연막들(180, 190)을 관통하여 상기 제1 게이트 전극들(WLb1, WLa1)의 일단들에 각각 접속되는 제1 콘택 플러그들(PLG1)이 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제2 콘택 영역(CTR2) 상에는, 상기 제1 및 제2 층간 절연막들(180, 190)을 관통하여 상기 제2 게이트 전극들(WLb2, WLa2)의 일단들에 각각 접속되는 제2 콘택 플러그들(PLG2)이 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 콘택 플러그들(PLG1, PLG2)은, 상기 셀 어레이 영역(CAR)에 인접할수록 이들의 수직적 길이가 감소될 수 있다. 상기 제1 및 제2 콘택 플러그들(PLG1, PLG2)의 상면들은 공면을 이룰 수 있다.Specifically, the first contact region CTR1 is formed with a first contact hole 171 which is connected to one ends of the first gate electrodes WLb1 and WLa1 through the first and second interlayer insulating films 180 and 190, The plugs PLG1 may be disposed. The second contact region CTR2 is formed with a second contact hole 182 which is connected to one ends of the second gate electrodes WLb2 and WLa2 through the first and second interlayer insulating films 180 and 190, The plugs PLG2 may be disposed. The vertical lengths of the first and second contact plugs PLG1 and PLG2 can be reduced as they are adjacent to the cell array region CAR. The upper surfaces of the first and second contact plugs PLG1 and PLG2 may be coplanar.

이에 더하여, 상기 제1 콘택 영역(CTR1)의 상기 제2 층간 절연막(190) 상에 상기 제1 콘택 플러그들(PLG1)과 전기적으로 연결되는 제1 연결 라인들(CL1)이 배치될 수 있다. 상기 제2 콘택 영역(CTR2)의 상기 제2 층간 절연막(190) 상에 제2 콘택 플러그들(PLG2)과 전기적으로 연결되는 제2 연결 라인들(CL2)이 배치될 수 있다.In addition, first connection lines CL1 electrically connected to the first contact plugs PLG1 may be disposed on the second interlayer insulating film 190 of the first contact region CTR1. Second connection lines CL2 electrically connected to the second contact plugs PLG2 may be disposed on the second interlayer insulating layer 190 of the second contact region CTR2.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 제1 콘택 영역(CTR1)의 상기 제1 상부 게이트 전극(WLa1)의 일단은 제1 측벽(SW1)을 가질 수 있다. 상기 제1 상부 게이트 전극(WLa1)의 상기 일단은, 상기 제1 상부 게이트 전극(WLa1)과 연결되는 상기 제1 콘택 플러그(PLG1)와 인접할 수 있다. 상기 제1 콘택 영역(CTR1)의 상기 제1 하부 게이트 전극들(WLb1)의 일단들은 각각 제2 측벽들(SW2)을 가질 수 있다. 상기 제1 측벽(SW1)은 완만한 경사를 가질 수 있고, 각각의 상기 제2 측벽들(SW2)은 수직한 경사를 가질 수 있다. 따라서, 상기 제1 측벽(SW1)은, 각각의 상기 제2 측벽들(SW2)보다 더 완만한 경사를 가질 수 있다.Referring to FIGS. 3A and 3B, one end of the first upper gate electrode WLa1 of the first contact region CTR1 may have a first sidewall SW1. The one end of the first upper gate electrode WLa1 may be adjacent to the first contact plug PLG1 connected to the first upper gate electrode WLa1. One ends of the first lower gate electrodes WLb1 of the first contact region CTR1 may have second sidewalls SW2, respectively. The first sidewall (SW1) may have a gentle slope, and each of the second sidewalls (SW2) may have a vertical slope. Therefore, the first sidewall (SW1) may have a gentler slope than each of the second sidewalls (SW2).

상기 제2 콘택 영역(CTR2)의 상기 제2 상부 게이트 전극(WLa2)의 일단은 제3 측벽(SW3)을 가질 수 있다. 상기 제1 콘택 영역(CTR1)의 상기 제2 하부 게이트 전극들(WLb2)의 일단들은 각각 제4 측벽들(SW4)을 가질 수 있다. 상기 제3 측벽(SW3)은 완만한 경사를 가질 수 있고, 각각의 상기 제4 측벽들(SW4)은 수직한 경사를 가질 수 있다. 따라서, 상기 제3 측벽(SW3)은, 각각의 상기 제4 측벽들(SW4)보다 더 완만한 경사를 가질 수 있다. 한편, 상기 제3 측벽(SW3)은 상기 제1 측벽(SW1)과 실질적으로 동일한 경사를 가질 수 있다.One end of the second upper gate electrode WLa2 of the second contact region CTR2 may have a third sidewall SW3. One ends of the second bottom gate electrodes WLb2 of the first contact region CTR1 may have fourth sidewalls SW4, respectively. The third sidewall SW3 may have a gentle slope, and each of the fourth sidewalls SW4 may have a vertical slope. Therefore, the third side wall SW3 may have a gentler inclination than each of the fourth side walls SW4. Meanwhile, the third sidewall (SW3) may have substantially the same slope as the first sidewall (SW1).

보다 구체적으로, 도 3b를 다시 참조하면, 상기 제2 콘택 영역(CTR2)에서 상기 제2 상부 게이트 전극(WLa2)은 상기 제2 방향(D2)으로 연장되는 제1 패드부(CTP1)를 가질 수 있으며, 상기 제2 콘택 플러그(PLG2)는 상기 제1 패드부(CTP1)와 직접 연결될 수 있다. 상기 제2 콘택 영역(CTR2)에서 각각의 상기 제2 하부 게이트 전극들(WLb2)은 상기 제2 방향(D2)으로 연장되는 제2 패드부(CTP2)를 가질 수 있으며, 상기 제2 콘택 플러그(PLG2)는 상기 제2 패드부(CTP2)와 직접 연결될 수 있다.3B, the second upper gate electrode WLa2 in the second contact region CTR2 may have a first pad portion CTP1 extending in the second direction D2. And the second contact plug PLG2 may be directly connected to the first pad portion CTP1. Each of the second lower gate electrodes WLb2 in the second contact region CTR2 may have a second pad portion CTP2 extending in the second direction D2, PLG2 may be directly connected to the second pad portion CTP2.

상기 제1 패드부(CTP1)의 상기 제3 측벽(SW3)의 기울기는 제1 각도(θ1)를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 방향(D2)으로의 일 단면의 관점에서, 상기 제3 측벽(SW3)의 상부와 하부를 잇는 제1 선(SWL1)이 제공될 수 있다. 상기 제1 선(SWL1)이 상기 제2 상부 게이트 전극(WLa2) 아래의 상기 절연막(110)의 상면과 이루는 각도가 상기 제1 각도(θ1)일 수 있다. 상기 절연막(110)의 상면은 상기 기판(100)의 상면과 실질적으로 평행할 수 있다. 여기서, 상기 제1 각도(θ1)는 90°보다 작을 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 제1 각도(θ1)는 30° 내지 85°일 수 있다. 한편, 상기 제2 패드부(CTP2)의 상기 제4 측벽(SW4)의 기울기는 실질적으로 수직(약 90°)할 수 있다. The inclination of the third sidewall (SW3) of the first pad portion (CTP1) may have a first angle (? 1). Specifically, in view of one cross section in the second direction D2, a first line SWL1 connecting the upper portion and the lower portion of the third sidewall SW3 may be provided. The angle formed by the first line SWL1 with the upper surface of the insulating film 110 under the second upper gate electrode WLa2 may be the first angle? 1. The upper surface of the insulating layer 110 may be substantially parallel to the upper surface of the substrate 100. Here, the first angle? 1 may be smaller than 90 °, and more specifically, the first angle? 1 may be 30 ° to 85 °. On the other hand, the inclination of the fourth sidewall SW4 of the second pad portion CTP2 may be substantially perpendicular (about 90 degrees).

상기 제1 각도(θ1)가 90°보다 작기 때문에, 상기 제1 패드부(CTP1)의 상기 제2 방향(D2)으로의 폭은, 이의 상부에서 하부로 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다. 일 예로, 상기 제1 패드부(CTP1)의 상부는 상기 제2 방향(D2)으로 제1 길이(W1)를 가질 수 있고, 상기 제1 패드부(CTP1)의 하부는 상기 제2 방향(D2)으로 제2 길이(W2)를 가질 수 있다. 이때, 상기 제2 길이(W2)는 상기 제1 길이(W1)보다 클 수 있다.Since the first angle? 1 is smaller than 90 degrees, the width of the first pad portion CTP1 in the second direction D2 may gradually increase from the upper portion to the lower portion thereof. For example, an upper portion of the first pad portion CTP1 may have a first length W1 in the second direction D2, and a lower portion of the first pad portion CTP1 may have a second length D2 ) And a second length W2. At this time, the second length W2 may be greater than the first length W1.

다른 예로, 도 3c를 참조하면, 상기 제2 패드부(CTP2)의 상기 제4 측벽(SW4)의 기울기는 제2 각도(θ2)를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 방향(D2)으로의 일 단면의 관점에서, 상기 제4 측벽(SW4)의 상부와 하부를 잇는 제2 선(SWL2)이 제공될 수 있다. 상기 제2 선(SWL2)이 상기 제2 하부 게이트 전극(WLb2) 아래의 상기 절연막(110)의 상면과 이루는 각도가 상기 제2 각도(θ2)일 수 있다. 여기서, 상기 제2 각도(θ2)는 상기 제1 각도(θ1)보다 클 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제2 각도(θ2)는 80° 내지 90°일 수 있다. As another example, referring to FIG. 3C, the slope of the fourth sidewall SW4 of the second pad portion CTP2 may have a second angle? 2. Specifically, from the viewpoint of one cross section in the second direction D2, a second line SWL2 connecting the upper portion and the lower portion of the fourth sidewall SW4 may be provided. The angle formed between the second line SWL2 and the upper surface of the insulating film 110 under the second lower gate electrode WLb2 may be the second angle? 2. Here, the second angle? 2 may be larger than the first angle? 1. More specifically, the second angle? 2 may be 80 ° to 90 °.

도시되진 않았지만, 제1 콘택 영역(CTR1)에서 상기 제1 상부 게이트 전극(WLa1)은 제3 패드부를 가질 수 있으며, 각각의 상기 제1 하부 게이트 전극들(WLb1)은 제4 패드부를 가질 수 있다. 상기 제3 패드부 및 상기 제4 패드부의 구조적 특징들은, 앞서 도 3b 및 도 3c를 참조하여 설명한 상기 제1 패드부(CTP1) 및 상기 제2 패드부(CTP2)의 구조적 특징들과 유사할 수 있다.Although not shown, the first upper gate electrode WLa1 in the first contact region CTR1 may have a third pad portion, and each of the first lower gate electrodes WLb1 may have a fourth pad portion . The structural features of the third pad portion and the fourth pad portion may be similar to those of the first pad portion CTP1 and the second pad portion CTP2 described above with reference to FIGS. 3B and 3C have.

도 4 내지 도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 반도체 메모리 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들로서, 도 2의 I-I'선을 따라 자른 단면도들이다. 도 27은 본 발명과의 비교를 위한 3차원 반도체 메모리 소자의 제조방법을 설명하기 위한 것으로, 도 2의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다.FIGS. 4 to 26 are cross-sectional views taken along line I-I 'of FIG. 2, illustrating a method for fabricating a three-dimensional semiconductor memory device according to embodiments of the present invention. 27 is a cross-sectional view taken along line I-I 'of FIG. 2 for explaining a method of manufacturing a three-dimensional semiconductor memory device for comparison with the present invention.

도 2 및 도 4를 참조하면, 기판(100) 상에 희생막들(HLb1, HLa1, HLb2, HLa2) 및 절연막들(110)을 교대로 그리고 반복적으로 증착하여, 적층 구조체(ST1, ST2)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 적층 구조체(ST1, ST2)는, 상기 기판(100) 상의 제1 적층 구조체(ST1), 및 상기 제1 적층 구조체(ST1) 상의 제2 적층 구조체(ST2)를 포함할 수 있다. 상기 제1 적층 구조체(ST1)는 제1 희생막들(HLb1, HLa1)을 포함할 수 있고, 상기 제2 적층 구조체(ST2)는 제2 희생막들(HLb2, HLa2)을 포함할 수 있다.2 and 4, the sacrificial layers HLb1, HLa1, HLb2, and HLa2 and the insulating films 110 are alternately and repeatedly deposited on the substrate 100 to form the stacked structures ST1 and ST2 . Specifically, the stacked structures ST1 and ST2 may include a first stacked structure ST1 on the substrate 100 and a second stacked structure ST2 on the first stacked structure ST1. The first laminated structure ST1 may include first sacrificial layers HLb1 and HLa1 and the second laminated structure ST2 may include second sacrificial layers HLb2 and HLa2.

상기 제1 희생막들(HLb1, HLa1)은 최상단의 제1 상부 희생막(HLa1), 및 상기 제1 상부 희생막(HLa1) 아래의 제1 하부 희생막들(HLb1)을 포함할 수 있다. 상기 제2 희생막들(HLb2, HLa2)은 최상단의 제2 상부 희생막(HLa2), 및 상기 제2 상부 희생막(HLa2) 아래의 제2 하부 희생막들(HLb2)을 포함할 수 있다. The first sacrificial layers HLb1 and HLa1 may include a first upper sacrificial layer HLa1 at the uppermost stage and first lower sacrificial films HLb1 under the first upper sacrificial film HLa1. The second sacrificial layers HLb2 and HLa2 may include a second upper sacrificial layer HLa2 at the uppermost stage and second lower sacrificial films HLb2 under the second upper sacrificial film HLa2.

일 예로, 상기 희생막들(HLb1, HLa1, HLb2, HLa2)은 동일한 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 다른 예로, 상기 희생막들(HLb1, HLa1, HLb2, HLa2) 중 최하단의 상기 제1 하부 희생막(HLb1) 및 최상단의 상기 제2 상부 희생막(HLa2)은 그것들 사이에 위치한 희생막들(HLb1, HLa1, HLb2)에 비해 두껍게 형성될 수 있다. 상기 절연막들(110)은 동일한 두께를 가지거나, 상기 절연막들(110) 중 일부는 두께가 다를 수도 있다.For example, the sacrificial layers (HLb1, HLa1, HLb2, HLa2) may be formed to have the same thickness. As another example, the lower first sacrificial layer HLb1 and the second upper sacrificial layer HLa2 of the sacrificial layers HLb1, HLa1, HLb2, and HLa2 may be formed of sacrificial layers HLb1 , HLa1, HLb2). The insulating films 110 may have the same thickness or a part of the insulating films 110 may have different thicknesses.

상기 희생막들(HLb1, HLa1, HLb2, HLa2) 및 상기 절연막들(110)은 열적 화학기상증착(Thermal CVD), 플라즈마 보강 화학기상증착(Plasma enhanced CVD), 물리적 화학기상증착(physical CVD) 또는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition; ALD) 공정을 이용하여 증착될 수 있다. 상기 희생막들(HLb1, HLa1, HLb2, HLa2)은 실리콘 질화막, 실리콘 산화질화막 또는 실리콘막으로 형성될 수 있다. 상기 희생막들(HLb1, HLa1, HLb2, HLa2)은 다결정 구조 또는 단결정 구조를 포함할 수 있다. 상기 절연막들(110)은 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다.The sacrificial layers HLb1, HLa1, HLb2 and HLa2 and the insulating films 110 may be formed by thermal CVD, plasma enhanced chemical vapor deposition (CVD), physical chemical vapor deposition May be deposited using an Atomic Layer Deposition (ALD) process. The sacrificial layers (HLb1, HLa1, HLb2, HLa2) may be formed of a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or a silicon film. The sacrificial layers (HLb1, HLa1, HLb2, HLa2) may include a polycrystalline structure or a single crystal structure. The insulating films 110 may be formed of a silicon oxide film.

이에 더하여, 상기 기판(100)과 상기 제1 적층 구조체(ST1) 사이에 하부 절연막(105)이 형성될 수 있다. 상기 하부 절연막(105)은 상기 희생막들(HLb1, HLa1, HLb2, HLa2) 및 상기 절연막들(110)에 대하여 높은 선택비를 가지는 물질로 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 하부 절연막(105)은 실리콘 질화막, 알루미늄 산화막 또는 하프늄 산화막과 같은 고유전막을 포함할 수 있다. 상기 하부 절연막(105)은 상기 희생막들(HLb1, HLa1, HLb2, HLa2) 및 상기 절연막들(110)보다 얇은 두께를 가지도록 형성될 수 있다. In addition, a lower insulating layer 105 may be formed between the substrate 100 and the first stacked structure ST1. The lower insulating layer 105 may be formed of a material having a high selectivity to the sacrificial layers HLb1, HLa1, HLb2, HLa2, and the insulating layers 110. [ For example, the lower insulating layer 105 may include a high-k dielectric layer such as a silicon nitride layer, an aluminum oxide layer, or a hafnium oxide layer. The lower insulating layer 105 may be formed to have a thickness smaller than that of the sacrificial layers HLb1, HLa1, HLb2, and HLa2 and the insulating layers 110. [

도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 적층 구조체(ST1, ST2)를 관통하여 상기 기판(100)을 노출하는 채널 홀들(CH)이 형성될 수 있다. 상기 채널 홀들(CH)은, 앞서 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 채널 구조체들(즉, 채널 막들(135))과 동일한 방식으로 배치될 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 5, channel holes CH may be formed to expose the substrate 100 through the stacked structures ST1 and ST2. The channel holes CH may be disposed in the same manner as the channel structures (i.e., the channel films 135) described above with reference to FIGS. 2 and 3.

상기 채널 홀들(CH)을 형성하는 것은, 상기 적층 구조체(ST1, ST2) 상에 상기 채널 홀들(CH)이 형성될 영역을 정의하는 개구부들을 갖는 마스크 패턴을 형성하는 것, 및 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 상기 적층 구조체(ST1, ST2)를 식각하는 것을 포함할 수 있다. 이 후, 상기 마스크 패턴들이 제거될 수 있다. 한편, 상기 식각 공정 동안, 상기 기판(100)의 상면이 과식각될 수 있다. 이에 따라, 도시되진 않았지만, 상기 기판(100)의 상면이 리세스될 수 있다.The formation of the channel holes CH may be performed by forming a mask pattern having openings defining regions in which the channel holes CH are to be formed on the stacked structures ST1 and ST2, And etching the stacked structures ST1 and ST2 with a mask. Thereafter, the mask patterns can be removed. Meanwhile, during the etching process, the upper surface of the substrate 100 may be over-etched. Thus, although not shown, the top surface of the substrate 100 can be recessed.

도 2 및 도 6을 참조하면, 각각의 상기 채널 홀들(CH)의 내벽을 차례로 덮는 게이트 절연막(145) 및 채널 막(135)이 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 게이트 절연막(145)은 터널 절연막 및 전하 저장막을 포함할 수 있다. 다른 예로, 상기 게이트 절연막(145)은 블로킹 절연막을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 블로킹 절연막은 상기 희생막들(HLb1, HLa1, HLb2, HLa2)과 상기 전하 저장막 사이에 개재될 수 있다. 상기 게이트 절연막(145) 및 상기 채널 막(135)은 각각 원자층 증착(ALD) 또는 화학적 기상 증착(CVD)을 이용하여 형성될 수 있다. 이어서, 각각의 상기 채널 홀들(CH)을 완전히 채우는 매립 절연 패턴(150)이 형성될 수 있다. 2 and 6, a gate insulating layer 145 and a channel layer 135 may be formed to sequentially cover the inner wall of each of the channel holes CH. For example, the gate insulating layer 145 may include a tunnel insulating layer and a charge storage layer. As another example, the gate insulating layer 145 may further include a blocking insulating layer. At this time, the blocking insulating film may be interposed between the sacrificial films (HLb1, HLa1, HLb2, HLa2) and the charge storage film. The gate insulating layer 145 and the channel layer 135 may be formed using atomic layer deposition (ALD) or chemical vapor deposition (CVD), respectively. Then, a buried insulation pattern 150 filling the respective channel holes CH may be formed.

도 2 및 도 7을 참조하면, 상기 제2 적층 구조체(ST2) 상에 제1 포토레지스트 패턴(PR1)이 형성될 수 있다. 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)은, 상기 채널 막들(135)이 위치하는 셀 어레이 영역(CAR), 및 상기 셀 어레이 영역(CAR)과 인접하는 제2 콘택 영역(CTR2) 상에 형성될 수 있다. 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)은, 상기 제2 콘택 영역(CTR2)을 사이에 두고 상기 셀 어레이 영역(CAR)과 이격된 제1 콘택 영역(CTR1)을 노출시킬 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 7, a first photoresist pattern PR1 may be formed on the second stack structure ST2. The first photoresist pattern PR1 may be formed on the cell array region CAR where the channel films 135 are located and on the second contact region CTR2 adjacent to the cell array region CAR. have. The first photoresist pattern PR1 may expose a first contact region CTR1 spaced apart from the cell array region CAR via the second contact region CTR2.

구체적으로, 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)을 형성하는 것은, 포토레지스트 조성물을 준비하는 것, 상기 포토레지스트 조성물을 상기 기판(100)의 전면 상에 도포하여 포토레지스트막을 형성하는 것, 및 상기 포토레지스트막을 노광 및 현상하여 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)을 형성하는 것을 포함할 수 있다.Specifically, the first photoresist pattern PR1 is formed by preparing a photoresist composition, applying the photoresist composition on the entire surface of the substrate 100 to form a photoresist film, And then exposing and developing the photoresist film to form the first photoresist pattern PR1.

도 2 및 도 8을 참조하면, 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)을 식각 마스크로 상기 제2 콘택 영역(CTR2)의 최상단의 상기 절연막(110) 및 상기 제2 상부 희생막(HLa2)을 순차적으로 식각할 수 있다. 상기 절연막(110)을 식각하는 공정은 제1 식각 공정일 수 있고, 상기 제2 상부 희생막(HLa2)을 식각하는 공정은 제2 식각 공정일 수 있다. 상기 제1 및 제2 식각 공정들에 대한 구체적인 설명은 후술한다. 식각된 상기 절연막(110) 및 식각된 상기 제2 상부 희생막(HLa2)은, 이들 아래의 다른 절연막(110) 및 제2 하부 희생막(HLb2)을 노출시킬 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 8, the insulating film 110 and the second upper sacrificial layer HLa2 at the uppermost portion of the second contact region CTR2 are sequentially formed using the first photoresist pattern PR1 as an etch mask . ≪ / RTI > The process of etching the insulating layer 110 may be a first etching process, and the process of etching the second upper sacrificial layer HLa2 may be a second etching process. A detailed description of the first and second etching processes will be described later. The etched insulating layer 110 and the etched second upper sacrificial layer HLa2 may expose the lower insulating layer 110 and the second lower sacrificial layer HLb2.

도 2 및 도 9를 참조하면, 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)에 대하여 트리밍(trimming) 공정이 수행될 수 있다. 즉, 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)에 대하여 등방성 식각 공정이 수행될 수 있다. 이로써 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)의 폭 및 높이가 줄어들 수 있다. 구체적으로, 상기 트리밍 공정 동안, 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)의 폭은 제1 길이(T1)만큼 줄어들 수 있고 높이는 제2 길이(T2)만큼 줄어들 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 9, a trimming process may be performed on the first photoresist pattern PR1. That is, an isotropic etching process may be performed on the first photoresist pattern PR1. Thus, the width and height of the first photoresist pattern PR1 can be reduced. Specifically, during the trimming process, the width of the first photoresist pattern PR1 may be reduced by a first length T1 and the height may be reduced by a second length T2.

상기 트리밍 공정은, 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)을 선택적으로 제거할 수 있는 식각액을 이용하여 수행될 수 있다. 이러한 습식 식각의 특성상, 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)의 폭이 줄어드는 길이 보다 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)의 높이가 줄어드는 길이가 더 클 수 있다. 이는, 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)의 상면이 노출되는 면적이 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)의 측벽이 노출되는 면적보다 더 크기 때문이다. 따라서, 상기 트리밍 공정 동안 줄어든 상기 제2 길이(T2)는 상기 제1 길이(T1)보다 클 수 있다.The trimming process may be performed using an etchant capable of selectively removing the first photoresist pattern PR1. The length of the first photoresist pattern PR1 may be greater than the length of the first photoresist pattern PR1 where the width of the first photoresist pattern PR1 is reduced. This is because the area of the top surface of the first photoresist pattern PR1 is larger than the surface area of the sidewalls of the first photoresist pattern PR1. Thus, the reduced second length T2 during the trimming process may be greater than the first length T1.

앞서 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한 단계들은, 상기 제2 콘택 영역(CTR2)의 측벽을 계단식 구조로 형성하기 위한 하나의 사이클을 구성할 수 있다. 즉, 상기 사이클은, 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)을 마스크로 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)에 의해 노출된 적어도 하나의 상기 절연막들(110)을 식각하는 것(제1 식각 공정), 식각된 상기 적어도 하나의 절연막들(110)에 의해 노출된 적어도 하나의 상기 제2 희생막들(HLb2, HLa2)을 식각하는 것(제2 식각 공정), 및 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)을 트리밍하여, 그의 폭 및 높이를 줄이는 것을 포함할 수 있다. 상기 사이클이 반복되는 것을 아래에서 자세히 설명한다.The steps described above with reference to FIGS. 8 and 9 may constitute one cycle for forming the sidewalls of the second contact region CTR2 in a stepped structure. That is, the cycle is performed by etching at least one of the insulating films 110 exposed by the first photoresist pattern PR1 (first etching step) using the first photoresist pattern PR1 as a mask, Etching at least one of the second sacrificial layers HLb2 and HLa2 exposed by the etched at least one insulating film 110 (second etching process), and etching the first photoresist pattern PR1 ) To reduce its width and height. The repetition of the cycle is described in detail below.

도 2 및 도 10을 참조하면, 크기가 한번 줄어든 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)을 식각 마스크로 상기 최상층의 절연막(110)을 식각할 수 있다. 이와 동시에, 상기 제2 상부 희생막(HLa2)에 의해 노출된 그 아래의 절연막(110)이 함께 식각될 수 있다(제1 식각 공정). 이어서, 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)을 식각 마스크로 상기 제2 상부 희생막(HLa2)을 식각할 수 있다. 이와 동시에, 상기 제2 상부 희생막(HLa2)에 의해 노출된 그 아래의 상기 제2 하부 희생막(HLb2)을 함께 식각할 수 있다(제2 식각 공정). 식각된 상기 절연막들(110) 및 식각된 상기 제2 상부 희생막(HLa2) 및 상기 제2 하부 희생막(HLb2)은, 이들 아래의 다른 절연막(110) 및 다른 제2 하부 희생막(HLb2)을 노출시킬 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 10, the uppermost insulating layer 110 may be etched using the first photoresist pattern PR1 reduced in size by an etching mask. At the same time, the underlying insulating layer 110 exposed by the second upper sacrificial layer HLa2 may be etched together (first etching process). Then, the second upper sacrificial layer HLa2 may be etched using the first photoresist pattern PR1 as an etch mask. At the same time, the second lower sacrificial layer HLb2 exposed by the second upper sacrificial layer HLa2 may be etched together (second etching process). The etched insulating films 110 and the etched second upper sacrificial film HLa2 and the second lower sacrificial film HLb2 are etched by using the other insulating film 110 and the other second lower sacrificial film HLb2, .

도 2 및 도 11을 참조하면, 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)에 대하여 트리밍 공정이 다시 수행될 수 있다. 상기 트리밍 공정 동안, 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)의 폭은 상기 제1 길이(T1)만큼 줄어들 수 있고 높이는 상기 제2 길이(T2)만큼 줄어들 수 있다. 이로써, 상기 사이클이 한번 더 반복됨을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 11, the trimming process may be performed again on the first photoresist pattern PR1. During the trimming process, the width of the first photoresist pattern PR1 may be reduced by the first length T1 and the height may be reduced by the second length T2. This confirms that the cycle is repeated once more.

도 2 및 도 12를 참조하면, 상기 사이클이 반복되면서, 상기 제2 적층 구조체(ST2)의 일단(즉, 상기 제2 콘택 영역(CTR2))은 계단식 구조를 가질 수 있다. 이와 함께, 반복된 트리밍 공정으로 인하여 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)의 크기는 작아질 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 12, as the cycle is repeated, one end of the second stacked structure ST2 (i.e., the second contact region CTR2) may have a stepped structure. In addition, the size of the first photoresist pattern PR1 can be reduced due to the repeated trimming process.

한편, 매 사이클마다 수행되는 상기 절연막들(110)에 대한 상기 제1 식각 공정과 상기 제2 희생막들(HLb2, HLa2)에 대한 상기 제2 식각 공정이 반복되면서, 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)에 의해 노출된 상기 절연막들(110)의 상부들이 과식각될 수 있다. 따라서, 노출된 상기 절연막들(110)의 상부들에는 각각 제1 리세스들(RC1)이 형성될 수 있다. Meanwhile, the first etching process for the insulating films 110 performed for each cycle and the second etching process for the second sacrificial films (HLb2, HLa2) are repeated, and the first photoresist pattern The upper portions of the insulating films 110 exposed by the first conductive film PR1 may be over-deflected. Therefore, the first recesses RC1 may be formed on the upper portions of the exposed insulating layers 110, respectively.

도 2 및 도 13을 참조하면, 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)에 대하여 상기 트리밍 공정이 수행될 수 있다. 이후, 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)에 의해 노출된 상기 절연막들(110)을 식각하는 상기 제1 식각 공정(ET1)이 수행될 수 있다. 한편, 상기 제1 리세스들(RC1)에 의해 두께가 더 얇아진 상기 노출된 절연막들(110)은 금방 제거되고, 이들 아래의 상기 제2 하부 희생막들(HLb2)의 상부들까지 과식각될 수 있다. 이로써, 상기 제2 하부 희생막들(HLb2)의 상부들에 각각 제2 리세스들(RC2)이 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 13, the trimming process may be performed on the first photoresist pattern PR1. Thereafter, the first etching process ET1 for etching the insulating films 110 exposed by the first photoresist pattern PR1 may be performed. On the other hand, the exposed insulating films 110, which are made thinner by the first recesses RC1, are immediately removed, and the upper portions of the second lower sacrificial layers HLb2 below them are over- . Thus, second recesses RC2 may be formed on upper portions of the second lower sacrificial layers HLb2, respectively.

도 13의 결과물 상에, 상기 제1 식각 공정(ET1) 이후 그대로 상기 제2 식각 공정(ET2)이 수행될 경우 발생할 수 있는 공정적 문제에 대해 설명한다. 도 2 및 도 27을 참조하면, 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)에 의해 노출된 상기 제2 희생막들(HLb2, HLa2)을 식각하는 상기 제2 식각 공정(ET2)이 수행될 수 있다.A description will now be made of a process problem that may occur when the second etching process ET2 is performed as it is after the first etching process ET1 on the result of FIG. Referring to FIGS. 2 and 27, the second etching process ET2 for etching the second sacrificial films HLb2 and HLa2 exposed by the first photoresist pattern PR1 may be performed.

구체적으로, 상기 제2 식각 공정(ET2)은 상기 제2 희생막들(HLb2, HLa2)을 식각할 수 있는 식각 가스를 이용한 플라즈마 건식 식각을 이용할 수 있다. 일 예로, 상기 제2 희생막들(HLb2, HLa2)이 실리콘 질화막 및/또는 실리콘 산화질화막으로 형성될 경우, 상기 식각 가스는 CH3F, CH2F2, CF4 및 SF6로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 식각 성분을 포함할 수 있다. 상기 식각 성분은 실리콘 질화막 및/또는 실리콘 산화질화막을 식각할 수 있다. 나아가, 상기 식각 성분은 실리콘 질화막보다 물리 화학적인 내성이 낮은 실리콘 산화막(상기 절연막들(110))도 식각할 수 있다. 그러나, 상기 식각 가스 내 상기 식각 성분의 비율을 조절하여, 상기 제2 희생막들(HLb2, HLa2)에 대한 식각 선택비를 높일 수 있다.Specifically, the second etching process ET2 may use plasma dry etching using an etching gas capable of etching the second sacrificial films HLb2 and HLa2. In one embodiment, the second case is formed of a sacrificial layer in (HLb2, HLa2) is silicon nitride and / or silicon oxy-nitride film, the etching gas from the group consisting of CH 3 F, CH 2 F 2, CF 4 and SF 6 And may include at least one etch component selected. The etching component may etch the silicon nitride film and / or the silicon oxynitride film. Further, the etching component can also etch the silicon oxide film (the insulating films 110) having lower physico-chemical resistance than the silicon nitride film. However, it is possible to increase the etch selectivity for the second sacrificial films (HLb2, HLa2) by controlling the ratio of the etching component in the etching gas.

한편, 상기 제2 리세스들(RC2)에 의해 두께가 더 얇아진 상기 노출된 제2 하부 희생막들(HLb2)은 금방 제거되고, 이들 아래의 상기 절연막들(110)까지 모두 제거될 수 있다. 이는, 앞서 설명한 상기 제2 식각 공정(ET2)의 상기 식각 가스가 상기 절연막들(110)도 식각할 수 있기 때문이다. 나아가, 상기 제거된 절연막들(110) 아래의 제2 하부 희생막들(HLb2)의 상부들까지 과식각으로 식각되어, 상기 제2 하부 희생막들(HLb2)의 상부들에 각각 제3 리세스들(RC3)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 콘택 영역(CTR1)의 상기 제1 상부 희생막(HLa1)의 상부에도 상기 제3 리세스(RC3)가 형성될 수 있다.On the other hand, the exposed second lower sacrificial layers HLb2 thinned by the second recesses RC2 can be removed immediately, and all of the insulating films 110 under the exposed second sacrificial layers HLb2 can be removed. This is because the etching gas of the second etching process ET2 described above can etch the insulating films 110 as well. Further, upper portions of the second lower sacrificial layers HLb2 under the removed insulating films 110 are etched at an overgrowth angle to form upper portions of the second lower sacrificial layers HLb2, May be formed. Also, the third recess RC3 may be formed on the first upper sacrificial layer HLa1 of the first contact region CTR1.

즉, 상기 사이클 공정이 그대로 반복된 결과, 상기 제2 하부 희생막들(HLb2)을 보호해야 할 상기 절연막들(110)이 잔류하지 못하고 제거될 수 있다. 그리고 상기 제2 하부 희생막들(HLb2)에 상기 제3 리세스들(RC3)이 형성될 수 있다. 그 결과, 상기 제2 하부 희생막들(HLb2)을 제2 하부 게이트 전극들(WLb2)로 교체할 때, 상기 제2 콘택 영역(CTR2)에서는 상기 제2 하부 게이트 전극들(WLb2)이 제대로 형성되지 못할 수 있다.That is, as a result of repeating the cycle process as it is, the second lower sacrificial layers HLb2 can be removed without remaining the insulating films 110 to be protected. And the third recesses RC3 may be formed in the second lower sacrificial layers HLb2. As a result, when the second lower sacrificial layers HLb2 are replaced with the second lower gate electrodes WLb2, the second bottom gate electrodes WLb2 are properly formed in the second contact region CTR2 It may not be possible.

또한, 상기 사이클 공정이 그대로 반복된 결과, 상기 제1 상부 희생막(HLa1) 상의 상기 절연막(110)이 잔류하지 못하고 제거될 수 있고, 이로써 제1 상부 희생막(HLa1)이 노출될 수 있다. 이 경우, 후술할 다른 사이클 공정이 제대로 수행되지 못해, 상기 제1 콘택 영역(CTR1)에서 계단식 구조가 정상적으로 형성되지 못할 수 있다.As a result of repeating the cycle process as it is, the insulating film 110 on the first upper sacrificial layer HLa1 can be removed without being remained, thereby exposing the first upper sacrificial layer HLa1. In this case, another cycle process, which will be described later, can not be performed properly, and a stepped structure in the first contact region CTR1 may not be normally formed.

앞서 도 27을 참조하여 설명한 공정적 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예들은, 마지막 사이클의 상기 제2 식각 공정(ET2)을 변경된 제2 식각 공정(ET2')으로 대체할 수 있다. 도 2 및 도 14를 참조하면, 도 13의 결과물 상에 상기 변경된 제2 식각 공정(ET2')이 수행될 수 있다. 즉, 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)에 의해 노출된 상기 제2 희생막들(HLb2, HLa2)을 선택적으로 식각할 수 있다.To solve the process problem described above with reference to FIG. 27, embodiments of the present invention may replace the second etching process ET2 of the last cycle with the modified second etching process ET2 '. Referring to FIGS. 2 and 14, the modified second etching process ET2 'may be performed on the result of FIG. That is, the second sacrificial layers HLb2 and HLa2 exposed by the first photoresist pattern PR1 may be selectively etched.

상기 변경된 제2 식각 공정(ET2')은 앞서 도 27을 참조하여 설명한 상기 제2 식각 공정(ET2)과 비교하여, 상기 제2 희생막들(HLb2, HLa2)에 대한 식각률이 더 낮을 수 있다. 구체적으로, 상기 변경된 제2 식각 공정(ET2')은 식각 가스를 이용한 플라즈마 건식 식각을 이용할 수 있으며, 일 예로, 상기 식각 가스는 CH3F, CH2F2, CF4 및 SF6로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 식각 성분을 포함할 수 있다. 다만, 상기 제2 식각 공정(ET2)과 달리, 상기 식각 성분의 비율을 더 낮추고 상기 식각 가스 내의 다른 성분의 비율을 늘려, 상기 제2 희생막들(HLb2, HLa2)에 대한 식각률을 낮출 수 있다. 결과적으로, 상기 변경된 제2 식각 공정(ET2')은 상기 제2 식각 공정(ET2)에 비해 식각 소요 시간이 길어지고 식각 직진성(이방성 식각)이 떨어질 수 있다(식각 효율성의 감소). 그러나, 상기 변경된 제2 식각 공정(ET2')은 상기 제2 식각 공정(ET2)에 비해 실리콘 산화막(상기 절연막들(110))에 대한 식각률이 더욱 낮아지므로, 상기 제2 희생막들(HLb2, HLa2)에 대한 식각 선택비를 높일 수 있다.The modified second etch process ET2 'may have a lower etch rate for the second sacrificial films HLb2 and HLa2 than the second etch process ET2 described above with reference to FIG. In detail, the modified second etching process ET2 'may use a plasma dry etching process using an etching gas. For example, the etching gas may include CH 3 F, CH 2 F 2 , CF 4, and SF 6 At least one etch component selected from < RTI ID = 0.0 > However, unlike the second etching process ET2, the etching rate for the second sacrificial films HLb2 and HLa2 can be lowered by further reducing the etching component ratio and increasing the ratio of other components in the etching gas . As a result, the modified second etch process ET2 'has a longer etch time and a lower etch straightness (anisotropic etch) than the second etch process ET2 (reduction in etch efficiency). However, since the modified second etch process ET2 'has a lower etch rate with respect to the silicon oxide film (the insulating films 110) than the second etch process ET2, the second sacrificial films HLb2, HLa2) can be increased.

상기 변경된 제2 식각 공정(ET2')을 통해, 상기 제2 리세스들(RC2)에 의해 두께가 더 얇아진 상기 노출된 제2 하부 희생막들(HLb2)은 금방 제거되지 못하고 천천히 제거될 수 있다. 또한, 향상된 식각 선택비로 인해 이들 아래의 상기 절연막들(110)이 함께 식각되는 것을 방지할 수 있고, 상기 절연막들(110)은 그대로 잔류할 수 있다.Through the modified second etching process ET2 ', the exposed second lower sacrificial layers HLb2, which are made thinner by the second recesses RC2, can not be removed immediately and can be removed slowly . In addition, due to the improved etch selectivity, it is possible to prevent the underlying insulating films 110 from being etched together, and the insulating films 110 can remain as they are.

상기 변경된 제2 식각 공정(ET2')은 식각 직진성이 떨어지므로, 온전한 두께로 노출되어 있던 상기 제2 상부 희생막(HLa2)은 상기 변경된 제2 식각 공정(ET2') 이후에 완만한 경사를 갖는 제5 측벽(SW5)을 가질 수 있다. 한편, 상기 노출된 제2 하부 희생막들(HLb2)은 상대적으로 얇은 두께를 가지고 있으므로, 상기 변경된 제2 식각 공정(ET2') 이후에도 실질적으로 수직한 기울기를 갖는 제6 측벽들(SW6)을 각각 가질 수 있다. 즉, 상기 제5 측벽(SW5)은, 각각의 상기 제6 측벽들(SW6)보다 더 완만한 경사를 가질 수 있다.Since the modified second etching process ET2 'is inferior in the etching straightness, the second upper sacrificial layer HLa2 which has been exposed to the full thickness has a gentle slope after the modified second etching process ET2' And a fifth side wall SW5. Since the exposed second sacrificial layers HLb2 have a relatively thin thickness, the sixth sidewalls SW6 having a substantially vertical gradient even after the modified second etching process ET2 ' Lt; / RTI > That is, the fifth sidewall SW5 may have a gentler inclination than each of the sixth sidewalls SW6.

결과적으로, 본 발명의 실시예들에 따르면, 마지막 사이클에 상기 변경된 제2 식각 공정(ET2')을 도입함으로써, 앞서 도 27을 참조하여 설명한 공정적 문제들을 해결할 수 있다. 즉, 상기 절연막들(110)이 정상적으로 잔류하면서 이들 아래의 상기 제2 하부 희생막들(HLb2)을 보호하므로, 이후 상기 제2 콘택 영역(CTR2)에 제2 하부 게이트 전극들(WLb2)이 정상적으로 형성될 수 있다. 나아가, 상기 제1 상부 희생막(HLa1)이 노출되는 문제도 해결될 수 있다.As a result, according to the embodiments of the present invention, the process problems described above with reference to FIG. 27 can be solved by introducing the modified second etching process ET2 'in the last cycle. That is, since the second lower sacrificial layers HLb2 are protected while the insulating films 110 are normally left, the second lower gate electrodes WLb2 are normally formed in the second contact region CTR2 . Furthermore, the problem of exposing the first upper sacrificial layer HLa1 can be solved.

도 2 및 도 15를 참조하면, 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)을 제거한 뒤, 상기 적층 구조체(ST1, ST2)를 덮는 포토레지스트막(PL)이 형성될 수 있다. 상기 포토레지스트막(PL)은, 앞서 설명한 상기 포토레지스트 조성물을 상기 기판(100) 전면 상에 도포함으로써 형성될 수 있다. 상기 포토레지스트막(PL)은 균일한 두께로 형성될 수 있으므로, 상기 제2 콘택 영역(CTR2) 상에서 경사질 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 15, after removing the first photoresist pattern PR1, a photoresist film PL covering the stacked structures ST1 and ST2 may be formed. The photoresist film PL may be formed by applying the above-described photoresist composition on the entire surface of the substrate 100. The photoresist film PL may be formed to have a uniform thickness, and thus may be inclined on the second contact region CTR2.

도 2 및 도 16을 참조하면, 상기 포토레지스트막(PL)을 노광 및 현상하여, 제2 포토레지스트 패턴(PR2)이 형성될 수 있다. 상기 제2 포토레지스트 패턴(PR2)은, 상기 셀 어레이 영역(CAR), 상기 제2 콘택 영역(CTR2), 및 상기 제1 콘택 영역(CTR1) 상에 형성될 수 있다. 상기 제2 포토레지스트 패턴(PR2)은, 상기 제1 콘택 영역(CTR1) 밖의 상기 절연막들(110) 및 상기 제1 희생막들(HLb1, HLa1)을 노출시킬 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 16, the second photoresist pattern PR2 may be formed by exposing and developing the photoresist film PL. The second photoresist pattern PR2 may be formed on the cell array region CAR, the second contact region CTR2, and the first contact region CTR1. The second photoresist pattern PR2 may expose the insulating films 110 and the first sacrificial films HLb1 and HLa1 outside the first contact region CTR1.

도 2 및 도 17을 참조하면, 상기 제2 포토레지스트 패턴(PR2)을 식각 마스크로 상기 제1 콘택 영역(CTR1)의 최상단의 상기 절연막(110) 및 상기 제1 상부 희생막(HLa1)을 순차적으로 식각할 수 있다. 식각된 상기 절연막(110) 및 식각된 상기 제1 상부 희생막(HLa1)은, 이들 아래의 다른 절연막(110) 및 다른 제1 하부 희생막(HLb1)을 노출시킬 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 17, the insulating film 110 and the first upper sacrificial layer HLa1 at the uppermost portion of the first contact region CTR1 are sequentially formed using the second photoresist pattern PR2 as an etch mask . ≪ / RTI > The etched insulating layer 110 and the etched first upper sacrificial layer HLa1 may expose the other insulating layer 110 and the first lower sacrificial layer HLb1 under the etched insulating layer 110 and the etched first upper sacrificial layer HLa1.

도 2 및 도 18을 참조하면, 상기 제2 포토레지스트 패턴(PR2)에 대하여 트리밍 공정이 수행될 수 있다. 상기 트리밍 공정 동안, 상기 제2 포토레지스트 패턴(PR2)의 폭은 상기 제1 길이(T1)만큼 줄어들 수 있고 높이는 상기 제2 길이(T2)만큼 줄어들 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 18, a trimming process may be performed on the second photoresist pattern PR2. During the trimming process, the width of the second photoresist pattern PR2 may be reduced by the first length T1 and the height may be reduced by the second length T2.

즉, 앞서 도 17 및 도 18을 참조하여 설명한 단계들은, 앞서 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한 하나의 사이클과 동일할 수 있다. 이어서, 상기 사이클은 반복될 수 있다.That is, the steps described above with reference to FIGS. 17 and 18 may be the same as the one cycle described above with reference to FIGS. 8 and 9. The cycle may then be repeated.

도 2 및 도 19를 참조하면, 크기가 한번 줄어든 상기 제2 포토레지스트 패턴(PR2)을 식각 마스크로 상기 최상층의 절연막(110)을 식각할 수 있다. 이와 동시에, 상기 제1 상부 희생막(HLa1)에 의해 노출된 그 아래의 절연막(110)이 함께 식각될 수 있다(제1 식각 공정). 이어서, 상기 제2 포토레지스트 패턴(PR2)을 식각 마스크로 상기 제1 상부 희생막(HLa1)을 식각할 수 있다. 이와 동시에, 상기 제1 상부 희생막(HLa1)에 의해 노출된 그 아래의 제1 하부 희생막(HLb1)이 함께 식각될 수 있다(제2 식각 공정).Referring to FIGS. 2 and 19, the uppermost insulating layer 110 may be etched using the second photoresist pattern PR2 reduced in size by an etching mask. At the same time, the lower insulating layer 110 exposed by the first upper sacrificial layer HLa1 may be etched together (first etching process). Then, the first upper sacrificial layer HLa1 may be etched using the second photoresist pattern PR2 as an etching mask. At the same time, the first lower sacrificial layer HLb1 exposed by the first upper sacrificial layer HLa1 may be etched together (second etching process).

도 2 및 도 20을 참조하면, 상기 제2 포토레지스트 패턴(PR2)에 대하여 트리밍 공정이 다시 수행될 수 있다. 이로써, 상기 사이클이 한번 더 반복됨을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 20, the trimming process may be performed again on the second photoresist pattern PR2. This confirms that the cycle is repeated once more.

도 2 및 도 21을 참조하면, 상기 사이클이 반복되면서, 상기 제1 적층 구조체(ST1)의 일단(즉, 상기 제1 콘택 영역(CTR1))은 계단식 구조를 가질 수 있다. 이와 함께, 반복된 트리밍 공정으로 인하여 상기 제2 포토레지스트 패턴(PR2)의 크기는 작아질 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 21, as the cycle is repeated, one end of the first stacked structure ST1 (i.e., the first contact region CTR1) may have a stepped structure. In addition, the size of the second photoresist pattern PR2 can be reduced due to the repeated trimming process.

한편, 앞서 도 12를 참조하여 설명한 바와 같이, 매 사이클마다 상기 제1 식각 공정과 상기 제2 식각 공정이 반복되면서, 상기 제2 포토레지스트 패턴(PR2)에 의해 노출된 상기 절연막들(110)의 상부가 과식각될 수 있다. 따라서, 노출된 상기 절연막들(110)의 상부들에는 각각 상기 제1 리세스들(RC1)이 형성될 수 있다. 12, the first etch process and the second etch process are repeated for each cycle, and the second photoresist pattern PR2 is etched to expose portions of the insulating films 110 exposed by the second photoresist pattern PR2, The upper portion may be over-angled. Accordingly, the first recesses RC1 may be formed on the upper portions of the exposed insulating layers 110, respectively.

도 2 및 도 22를 참조하면, 상기 제2 포토레지스트 패턴(PR2)에 대하여 상기 트리밍 공정이 수행될 수 있다. 이후, 상기 제2 포토레지스트 패턴(PR2)에 의해 노출된 상기 절연막들(110)을 식각하는 상기 제1 식각 공정(ET1)이 수행될 수 있다. 한편, 앞서 도 13을 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 제1 하부 희생막들(HLb1)의 상부들까지 과식각되어, 이들에 각각 상기 제2 리세스들(RC2)이 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 22, the trimming process may be performed on the second photoresist pattern PR2. Thereafter, the first etching process ET1 for etching the insulating films 110 exposed by the second photoresist pattern PR2 may be performed. As described above with reference to FIG. 13, the upper portions of the first lower sacrificial layers HLb1 are hyperfaded to form the second recesses RC2, respectively.

도 2 및 도 23을 참조하면, 상기 변경된 제2 식각 공정(ET2')을 수행하여, 상기 제2 포토레지스트 패턴(PR2)에 의해 노출된 상기 제1 희생막들(HLb1, HLa1)이 선택적으로 식각될 수 있다. 상기 변경된 제2 식각 공정(ET2')은 앞서 도 14를 참조하여 설명한 것과 동일할 수 있다.2 and 23, the modified second etch process ET2 'may be performed to selectively expose the first sacrificial layers HLb1 and HLa1 exposed by the second photoresist pattern PR2, Can be etched. The modified second etching process ET2 'may be the same as that described above with reference to FIG.

상기 제1 상부 희생막(HLa1)은 상기 변경된 제2 식각 공정(ET2') 이후에 완만한 경사를 갖는 제7 측벽(SW7)을 가질 수 있다. 한편, 상기 노출된 제1 하부 희생막들(HLb1)은 상대적으로 얇은 두께를 가지고 있으므로, 상기 변경된 제2 식각 공정(ET2') 이후에도 실질적으로 수직한 기울기를 갖는 제8 측벽들(SW8)을 각각 가질 수 있다. 즉, 상기 제7 측벽(SW7)은, 각각의 상기 제8 측벽들(SW8)보다 더 완만한 경사를 가질 수 있다.The first upper sacrificial layer HLa1 may have a seventh sidewall SW7 having a gentle slope after the modified second etching process ET2 '. Since the exposed first sacrificial layers HLb1 have a relatively thin thickness, the eighth sidewall SW8 having a substantially vertical gradient even after the modified second etching process ET2 ' Lt; / RTI > That is, the seventh sidewall (SW7) may have a gentler inclination than each of the eighth sidewalls (SW8).

도 2 및 도 24를 참조하면, 상기 제2 포토레지스트 패턴(PR2)을 제거한 뒤, 상기 기판(100) 상에 상기 적층 구조체(ST1, ST2)를 덮는 제1 층간 절연막(180)이 형성될 수 있다. 상기 제1 층간 절연막(180)은 상기 제1 및 제2 콘택 영역들(CTR1, CTR2)을 덮도록 형성될 수 있다. 상기 제1 층간 절연막(180)을 평탄화하여, 상기 제2 적층 구조체(ST2)의 상면을 노출시킬 수 있다.2 and 24, after removing the second photoresist pattern PR2, a first interlayer insulating film 180 may be formed on the substrate 100 to cover the stacked structures ST1 and ST2. have. The first interlayer insulating layer 180 may be formed to cover the first and second contact regions CTR1 and CTR2. The first interlayer insulating film 180 may be planarized to expose the upper surface of the second laminated structure ST2.

이어서, 상기 적층 구조체(ST1, ST2)를 패터닝하여, 인접하는 채널 홀들(CH) 사이에 상기 기판(100)을 노출시키는 트렌치들(TR)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 트렌치들(TR)을 형성하는 것은, 상기 적층 구조체(ST1, ST2) 상에 상기 트렌치들(TR)이 형성될 평면적 위치를 정의하는 마스크 패턴들을 형성하는 것, 및 상기 마스크 패턴들을 식각 마스크로 상기 적층 구조체(ST1, ST2)를 식각하는 것을 포함할 수 있다. The stacked structures ST1 and ST2 may be patterned to form trenches TR exposing the substrate 100 between adjacent channel holes CH. Specifically, forming the trenches TR may include forming mask patterns defining a planar position on which the trenches TR are to be formed on the stacked structures ST1 and ST2, And etching the stacked structures ST1 and ST2 with an etch mask.

상기 트렌치들(TR)은 상기 희생막들(HLb1, HLa1, HLb2, HLa2) 및 상기 절연막들(110)의 측벽들을 노출시키도록 형성될 수 있다. 수직적 깊이에 있어서, 상기 트렌치들(TR)은 상기 하부 절연막(105)의 측벽을 노출시키도록 형성될 수 있다. 또한, 도시되진 않았지만, 상기 트렌치들(TR)은 이방성 식각 공정에 의해 상기 기판(100)으로부터의 수직적 거리에 따라 다른 폭을 가질 수 있다. The trenches TR may be formed to expose the sacrificial layers HLb1, HLa1, HLb2, and HLa2 and the sidewalls of the insulating layers 110. Referring to FIG. In the vertical depth, the trenches TR may be formed to expose the sidewalls of the lower insulating layer 105. Also, although not shown, the trenches TR may have different widths depending on the vertical distance from the substrate 100 by an anisotropic etching process.

상기 트렌치들(TR)이 형성됨에 따라, 상기 적층 구조체(ST1, ST2)는 복수개로 나뉘어질 수 있다. 각각의 상기 적층 구조체들(ST1, ST2)은 제2 방향(D2)으로 연장되는 라인 형태를 가질 수 있다. 하나의 상기 적층 구조체(ST1, ST2)는 복수의 상기 채널 막들(135)에 의해 관통될 수 있다.As the trenches TR are formed, the stacked structures ST1 and ST2 can be divided into a plurality of stacked structures ST1 and ST2. Each of the stacked structures ST1 and ST2 may have a line shape extending in the second direction D2. One of the stacked structures ST1 and ST2 may be penetrated by a plurality of the channel films 135. [

도 2 및 도 25를 참조하면, 상기 트렌치들(TR)에 의하여 노출된 상기 희생막들(HLb1, HLa1, HLb2, HLa2)을 선택적으로 제거하여 리세스 영역들(155)이 형성될 수 있다. 상기 리세스 영역들(155)은 상기 희생막들(HLb1, HLa1, HLb2, HLa2)이 제거된 영역들에 해당될 수 있다. 상기 희생막들(HLb1, HLa1, HLb2, HLa2)이 실리콘 질화막 또는 실리콘 산질화막을 포함하는 경우, 상기 희생막들(HLb1, HLa1, HLb2, HLa2)의 제거 공정은 인산을 포함하는 식각 용액을 사용하여 수행될 수 있다. 상기 리세스 영역들(155)에 의하여 상기 게이트 절연막(145)의 측벽의 일부들이 노출될 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 25, the sacrificial layers HLb1, HLa1, HLb2, and HLa2 exposed by the trenches TR may be selectively removed to form the recessed regions 155. Referring to FIG. The recessed regions 155 may correspond to areas where the sacrificial layers HLb1, HLa1, HLb2, and HLa2 are removed. When the sacrificial films HLb1, HLa1, HLb2, and HLa2 include a silicon nitride film or a silicon oxynitride film, the sacrificial films HLb1, HLa1, HLb2, and HLa2 are removed using an etching solution containing phosphoric acid . ≪ / RTI > Portions of the sidewalls of the gate insulating layer 145 may be exposed by the recessed regions 155.

한편, 상기 리세스 영역들(155)에 의해 노출되는 상기 제1 층간 절연막(180)은 제9 측벽들(SW9) 및 제10 측벽들(SW10)을 가질 수 있다. 상기 제9 측벽들(SW9)은 상기 제2 상부 희생막(HLa2)의 상기 제5 측벽(SW5), 및 상기 제1 상부 희생막(HLa1)의 상기 제7 측벽(SW7)에 각각 대응하여 형성된 것이므로, 상기 제9 측벽들(SW9)은 경사진 측벽들일 수 있다. 상기 제10 측벽들(SW10)은 상기 제2 하부 희생막들(HLb2)의 상기 제6 측벽들(SW6), 및 상기 제1 하부 희생막들(HLb1)의 상기 제8 측벽들(SW8)에 각각 대응하여 형성된 것이므로, 상기 제10 측벽들(SW10)은 수직한 측벽들일 수 있다.Meanwhile, the first interlayer insulating layer 180 exposed by the recessed regions 155 may have ninth sidewalls SW9 and tenth sidewalls SW10. The ninth sidewall SW9 is formed corresponding to the fifth sidewall SW5 of the second upper sacrificial film HLa2 and the seventh sidewall SW7 of the first upper sacrificial film HLa1 , The ninth sidewalls SW9 may be inclined sidewalls. The tenth sidewalls SW10 are connected to the sixth sidewalls SW6 of the second lower sacrificial layers HLb2 and the eighth sidewalls SW8 of the first lower sacrificial layers HLb1 The tenth sidewalls SW10 may be vertical sidewalls.

도 2 및 도 26을 참조하면, 상기 리세스 영역들(155)을 채우는 게이트 전극들(WLb1, WLa1, WLb2, WLa2)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 게이트 전극들(WLb1, WLa1, WLb2, WLa2)을 형성하는 것은, 상기 리세스 영역들(155)을 채우는 도전막을 형성한 뒤, 상기 리세스 영역들(155) 외부에 형성된 상기 도전막을 제거하는 것을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 26, gate electrodes WLb1, WLa1, WLb2, and WLa2 filling the recessed regions 155 may be formed. The formation of the gate electrodes WLb1, WLa1, WLb2 and WLa2 may be performed by forming a conductive film filling the recessed regions 155, And removing the membrane.

제1 상부 게이트 전극(WLa1)은 완만한 경사를 갖는 제1 측벽(SW1)을 가질 수 있고, 제2 상부 게이트 전극(WLa2)은 완만한 경사를 갖는 제3 측벽(SW3)을 가질 수 있다. 제1 하부 게이트 전극들(WLb1)은 수직한 제2 측벽들(SW2)을 각각 가질 수 있고, 제2 하부 게이트 전극들(WLb2)은 수직한 제4 측벽들(SW4)을 각각 가질 수 있다. 상기 제1 및 제3 측벽들(SW1, SW3)은 상기 제9 측벽들(SW9)에 각각 대응하여 형성될 수 있고, 상기 제2 및 제4 측벽들(SW2, SW4)은 상기 제10 측벽들(SW10)에 각각 대응하여 형성될 수 있다.The first upper gate electrode WLa1 may have a first sidewall SW1 having a gentle inclination and the second upper gate electrode WLa2 may have a third sidewall SW3 having a gentle inclination. The first bottom gate electrodes WLb1 may each have vertical second sidewalls SW2 and the second bottom gate electrodes WLb2 may have vertical fourth sidewalls SW4. The first and third sidewalls SW1 and SW3 may be formed corresponding to the ninth sidewall SW9 and the second and fourth sidewalls SW2 and SW4 may be formed corresponding to the tenth sidewalls SW9, (SW10), respectively.

상기 게이트 전극들(WLb1, WLa1, WLb2, WLa2)이 형성된 후, 상기 기판(100)에 공통 소스 영역들(CSL)이 형성될 수 있다. 상기 공통 소스 영역들(CSL)은 이온 주입 공정을 통해 형성될 수 있고, 상기 트렌치들(TR)에 의해 노출된 상기 기판(100) 내에 형성될 수 있다. 상기 공통 소스 영역들(CSL)은 상기 기판(100)과 PN 접합을 구성할 수 있다. 이어서, 이온 주입 공정을 통해 상기 채널 막들(135)의 상부에 드레인 영역들(DR)이 각각 형성될 수 있다.After the gate electrodes WLb1, WLa1, WLb2, and WLa2 are formed, common source regions CSL may be formed in the substrate 100. [ The common source regions CSL may be formed through an ion implantation process and may be formed in the substrate 100 exposed by the trenches TR. The common source regions CSL may form a PN junction with the substrate 100. Then, drain regions DR may be respectively formed on the channel films 135 through an ion implantation process.

만약, 상기 게이트 절연막(145)이 터널 절연막 및 전하 저장막을 포함할 경우, 상기 게이트 전극들(WLb1, WLa1, WLb2, WLa2)을 형성하기 이전에 상기 리세스 영역들(155)의 일부를 채우는 블로킹 절연막(미도시)을 추가로 형성할 수 있다. 이후, 상기 블로킹 절연막 상에 상기 리세스 영역들(155)을 완전히 채우는 상기 게이트 전극들(WLb1, WLa1, WLb2, WLa2)이 형성될 수 있다.If the gate insulating layer 145 includes a tunnel insulating layer and a charge storage layer, the blocking layer 155 filling the recessed regions 155 before forming the gate electrodes WLb1, WLa1, WLb2, An insulating film (not shown) may be additionally formed. Then, the gate electrodes WLb1, WLa1, WLb2, and WLa2 that completely fill the recessed regions 155 may be formed on the blocking insulating film.

도 2 및 도 3a를 다시 참조하면, 상기 트렌치들(TR)을 채우는 매립 절연막(170)이 형성될 수 있다. 상기 매립 절연막(170)은 실리콘 산화막을 포함할 수 있다.Referring again to FIGS. 2 and 3A, a buried insulating film 170 filling the trenches TR may be formed. The buried insulating layer 170 may include a silicon oxide layer.

상기 채널 막들(135)의 상면과 접하는 도전 패드들(160)이 각각 형성될 수 있다. 이어서, 상기 매립 절연막(170), 상기 도전 패드들(160) 및 상기 제1 층간 절연막(180)을 덮는 제2 층간 절연막(190)이 형성될 수 있다. 상기 제2 층간 절연막(190)을 관통하여, 상기 도전 패드들(160)과 접하는 비트 라인 플러그들(BPLG)이 형성될 수 있다. And conductive pads 160 that are in contact with the upper surfaces of the channel films 135 may be formed. A second interlayer insulating layer 190 may be formed to cover the buried insulating layer 170, the conductive pads 160, and the first interlayer insulating layer 180. Bit line plugs (BPLG) that penetrate the second interlayer insulating layer 190 and are in contact with the conductive pads 160 may be formed.

한편, 상기 제2 층간 절연막(190)을 관통하여, 상기 제1 콘택 영역(CTR1)의 상기 제1 게이트 전극들(WLb1, WLa1)과 각각 접속되는 제1 콘택 플러그들(PLG1)이 형성될 수 있다. 상기 제2 층간 절연막(190)을 관통하여, 상기 제2 콘택 영역(CTR2)의 상기 제2 게이트 전극들(WLb2, WLa2)과 각각 접속되는 제2 콘택 플러그들(PLG2)이 형성될 수 있다.On the other hand, first contact plugs PLG1 that are respectively connected to the first gate electrodes WLb1 and WLa1 of the first contact region CTR1 may be formed through the second interlayer insulating film 190 have. Second contact plugs PLG2 may be formed through the second interlayer insulating film 190 and connected to the second gate electrodes WLb2 and WLa2 of the second contact region CTR2.

상기 제2 층간 절연막(190) 상에, 제1 방향(D1)으로 연장되는 비트 라인들(BL)이 형성될 수 있다. 각각의 상기 비트 라인들(BL)은 복수개의 상기 비트 라인 플러그들(BPLG)을 서로 연결시킬 수 있다. 이에 더하여, 상기 제2 층간 절연막(190) 상에, 상기 제1 및 제2 콘택 플러그들(PLG1, PLG2)와 각각 접하는 제1 및 제2 연결 라인들(CL1, CL2)이 형성될 수 있다.On the second interlayer insulating film 190, bit lines BL extending in a first direction D1 may be formed. Each of the bit lines BL may connect a plurality of the bit line plugs BPLG to each other. In addition, first and second connection lines CL1 and CL2 that are in contact with the first and second contact plugs PLG1 and PLG2 may be formed on the second interlayer insulating layer 190, respectively.

Claims (19)

기판 상에 교대로 그리고 반복적으로 적층된 제1 절연막들 및 제1 게이트 전극들을 포함하는 제1 적층 구조체, 상기 제1 적층 구조체는 제1 영역, 및 이와 일 방향으로 이격된 제2 영역을 갖고; 및
상기 제1 적층 구조체의 상기 제1 영역 내에서 수직하게 연장되는 채널 구조체를 포함하되,
상기 제2 영역은 계단식 구조를 갖고,
상기 제2 영역에서, 적어도 하나의 상기 제1 게이트 전극들의 일단은 제1 측벽을 포함하며,
상기 제2 영역에서, 다른 상기 제1 게이트 전극들 각각의 일단은, 상기 제1 측벽보다 더 급한 경사를 갖는 제2 측벽을 포함하는 반도체 소자.
A first lamination structure including first insulating films and first gate electrodes alternately and repeatedly stacked on a substrate, the first lamination structure having a first region and a second region spaced apart in one direction; And
And a channel structure vertically extending within the first region of the first laminate structure,
Wherein the second region has a stepped structure,
In the second region, at least one end of the first gate electrodes includes a first sidewall,
And in the second region, one end of each of the other first gate electrodes includes a second sidewall having a slope that is steeper than the first sidewall.
제1항에 있어서,
상기 일 방향으로의 일 단면의 관점에서, 제1 선(line)과, 상기 적어도 하나의 제1 게이트 전극들 아래의 상기 제1 절연막의 상면은 제1 각도를 이루고,
상기 일 방향으로의 일 단면의 관점에서, 제2 선과, 각각의 상기 다른 제1 게이트 전극들 아래의 상기 제1 절연막의 상면은 제2 각도를 이루며,
상기 제1 선은, 상기 제1 측벽의 상부와 하부를 잇는 선이고,
상기 제2 선은, 상기 제2 측벽의 상부와 하부를 잇는 선이며,
상기 제2 각도는 상기 제1 각도보다 큰 반도체 소자.
The method according to claim 1,
A first line and an upper surface of the first insulating film below the at least one first gate electrodes form a first angle,
The second line and the upper surface of the first insulating film below each of the different first gate electrodes form a second angle from the viewpoint of one cross section in one direction,
The first line is a line connecting the upper portion and the lower portion of the first sidewall,
The second line is a line connecting the upper portion and the lower portion of the second sidewall,
Wherein the second angle is larger than the first angle.
제2항에 있어서,
상기 제1 각도는 30° 내지 85°인 반도체 소자.
3. The method of claim 2,
Wherein the first angle is 30 DEG to 85 DEG.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제1 게이트 전극들은, 최상단의 제1 상부 게이트 전극을 포함하고,
상기 다른 제1 게이트 전극들은, 상기 제1 상부 게이트 전극 아래의 제1 하부 게이트 전극들을 포함하는 반도체 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the at least one first gate electrodes comprise a top first top gate electrode,
And the other first gate electrodes comprise first bottom gate electrodes under the first top gate electrode.
제1항에 있어서,
상기 제2 영역에서, 상기 적어도 하나의 제1 게이트 전극들은 상기 일 방향으로 연장되는 제1 패드부를 포함하고,
상기 제1 패드부의 상기 일 방향으로의 길이는, 상기 제1 패드부의 상부에서 하부로 갈수록 점진적으로 증가하는 반도체 소자.
The method according to claim 1,
In the second region, the at least one first gate electrodes include a first pad portion extending in the one direction,
Wherein a length of the first pad portion in the one direction is gradually increased from an upper portion to a lower portion of the first pad portion.
제5항에 있어서,
상기 제2 영역에서, 상기 다른 제1 게이트 전극들은 상기 일 방향으로 연장되는 제2 패드부들을 각각 포함하고,
상기 제1 절연막들을 관통하여, 상기 제1 및 제2 패드부들에 각각 연결되는 콘택 플러그들을 더 포함하는 반도체 소자.
6. The method of claim 5,
In the second region, the first gate electrodes each include second pad portions extending in one direction,
And contact plugs penetrating the first insulating films and connected to the first and second pad portions, respectively.
제1항에 있어서,
상기 제1 적층 구조체 상에 교대로 그리고 반복적으로 적층된 제2 절연막들 및 제2 게이트 전극들을 포함하는 제2 적층 구조체를 더 포함하되,
상기 제2 적층 구조체는 제3 영역, 및 이와 상기 일 방향으로 이격된 제4 영역을 포함하고,
상기 채널 구조체는, 상기 제2 적층 구조체의 상기 제3 영역 내로 수직하게 더 연장되며,
상기 제4 영역은 계단식 구조를 갖고,
상기 제4 영역에서, 적어도 하나의 상기 제2 게이트 전극들의 일단은 제3 측벽을 포함하며,
상기 제4 영역에서, 다른 상기 제2 게이트 전극들 각각의 일단은, 상기 제3 측벽보다 더 급한 경사를 갖는 제4 측벽을 포함하는 반도체 소자
The method according to claim 1,
And a second stacked structure including second insulating films and second gate electrodes alternately and repeatedly stacked on the first stacked structure,
Wherein the second laminated structure includes a third region and a fourth region spaced apart from the first region,
Wherein the channel structure further extends vertically into the third region of the second laminate structure,
The fourth region has a stepped structure,
In the fourth region, at least one end of the second gate electrodes includes a third sidewall,
Wherein one end of each of the other second gate electrodes in the fourth region includes a fourth sidewall having a tilt faster than the third sidewall,
제7항에 있어서,
상기 제3 측벽은 상기 제1 측벽과 실질적으로 동일한 경사를 갖는 반도체 소자.
8. The method of claim 7,
And the third sidewall has an inclination substantially equal to the first sidewall.
제7항에 있어서,
상기 제1 게이트 전극들의 개수와 상기 제2 게이트 전극들의 개수는 동일한 반도체 소자.
8. The method of claim 7,
Wherein the number of the first gate electrodes is equal to the number of the second gate electrodes.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제2 게이트 전극들은, 최상단의 제2 상부 게이트 전극을 포함하고,
상기 다른 제2 게이트 전극들은, 상기 제2 상부 게이트 전극 아래의 제2 하부 게이트 전극들을 포함하는 반도체 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the at least one second gate electrodes comprise a top second top gate electrode,
And the second different gate electrodes include second lower gate electrodes under the second upper gate electrode.
제1항에 있어서,
상기 제1 게이트 전극들과 상기 채널 구조체 사이에 개재된 게이트 절연막을 더 포함하는 반도체 소자.
The method according to claim 1,
And a gate insulating film interposed between the first gate electrodes and the channel structure.
제1항에 있어서,
상기 제1 적층 구조체는 복수개로 제공되고,
복수개의 상기 제1 적층 구조체들은 상기 일 방향으로 서로 평행하게 연장되는 반도체 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the first laminated structure is provided in plurality,
And the plurality of first laminated structures extend parallel to each other in the one direction.
기판 상에 교대로 그리고 반복적으로 적층된 절연막들 및 게이트 전극들을 포함하는 적층 구조체, 상기 적층 구조체는 셀 어레이 영역, 및 이와 일 방향으로 이격된 콘택 영역을 갖고; 및
상기 적층 구조체의 상기 셀 어레이 영역을 관통하여 상기 기판과 연결되는 채널 구조체를 포함하되,
상기 콘택 영역에서, 적어도 하나의 상기 게이트 전극들은 상기 일 방향으로 연장되는 제1 패드부를 갖고,
상기 제1 패드부의 상기 일 방향으로의 길이는, 상기 제1 패드부의 상부에서 하부로 갈수록 점진적으로 증가하는 반도체 소자.
A lamination structure including insulating films and gate electrodes alternately and repeatedly stacked on a substrate, the lamination structure having a cell array region and a contact region spaced apart in one direction; And
And a channel structure that is connected to the substrate through the cell array region of the laminated structure,
In the contact region, at least one of the gate electrodes has a first pad portion extending in the one direction,
Wherein a length of the first pad portion in the one direction is gradually increased from an upper portion to a lower portion of the first pad portion.
제13항에 있어서,
상기 일 방향으로의 일 단면의 관점에서, 제1 선과, 상기 제1 패드부 아래의 상기 절연막의 상면은 제1 각도를 이루고,
상기 제1 선은, 상기 제1 패드부의 일단의 제1 측벽의 상부와 하부를 잇는 선이며,
상기 제1 각도는 30° 내지 85°인 반도체 소자.
14. The method of claim 13,
The first line and the upper surface of the insulating film below the first pad portion form a first angle from the viewpoint of one cross section in one direction,
The first line is a line connecting an upper portion and a lower portion of a first sidewall of one end of the first pad portion,
Wherein the first angle is 30 DEG to 85 DEG.
제13항에 있어서,
상기 적어도 하나의 게이트 전극들은 최상단의 게이트 전극을 포함하는 반도체 소자.
14. The method of claim 13,
Wherein the at least one gate electrode comprises a top gate electrode.
제13항에 있어서,
상기 콘택 영역에서, 상기 적어도 하나의 게이트 전극들을 제외한 다른 상기 게이트 전극들은 각각 제2 패드부들을 갖고,
상기 제1 패드부의 일단의 제1 측벽은, 각각의 상기 제2 패드부들의 일단의 제2 측벽보다 더 완만한 경사를 갖는 반도체 소자.
14. The method of claim 13,
In the contact region, the gate electrodes other than the at least one gate electrode each have second pad portions,
Wherein the first sidewall of the one end of the first pad portion has a gentler slope than the second sidewall of the one end of each of the second pad portions.
제13항에 있어서,
상기 적어도 하나의 게이트 전극들은 두 개 이상이고,
상기 적어도 하나의 게이트 전극들 사이에 복수개의 다른 상기 게이트 전극들이 개재된 반도체 소자.
14. The method of claim 13,
Wherein the at least one gate electrode comprises two or more,
And a plurality of other gate electrodes are interposed between the at least one gate electrode.
제13항에 있어서,
상기 콘택 영역은 계단식 구조를 갖는 반도체 소자.
14. The method of claim 13,
Wherein the contact region has a stepped structure.
제13항에 있어서,
상기 채널 구조체와 상기 게이트 전극들 사이에 순차적으로 개재된 터널 절연막, 전하 저장막, 및 블로킹 절연막을 더 포함하는 반도체 소자.
14. The method of claim 13,
Further comprising a tunnel insulating film, a charge storage film, and a blocking insulating film sequentially interposed between the channel structure and the gate electrodes.
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