KR20180033952A - Three dimensional flash memory for increasing cell current and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
아래의 실시예들은 3차원 플래시 메모리 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 3차원 플래시 메모리에서 채널층의 길이가 길어지며 감소되는 셀 전류를 증가시키고, 복수의 전극층들의 문턱 전압 산포를 개선하는 기술이다.The present invention relates to a three-dimensional flash memory and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a three-dimensional flash memory and a method of manufacturing the same. More particularly, It is a technology to improve.
플래시 메모리 소자는 전기적으로 소거가능하며 프로그램 가능한 판독 전용 메모리(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory; EEPROM)로서, 그 메모리는, 예를 들어, 컴퓨터, 디지털 카메라, MP3 플레이어, 게임 시스템, 메모리 스틱(Memory stick) 등에 공통적으로 이용될 수 있다. 이러한, 플래시 메모리 소자는 F-N 터널링(Fowler-Nordheimtunneling) 또는 열전자 주입(Hot electron injection)에 의해 전기적으로 데이터의 입출력을 제어한다.A flash memory device is an electrically erasable programmable read only memory (EEPROM), which may be, for example, a computer, a digital camera, an MP3 player, a game system, a memory stick ) And the like. Such a flash memory device electrically controls data input / output by F-N tunneling (Fowler-Nordheim tunneling) or hot electron injection (Hot electron injection).
구체적으로, 기존의 3차원 플래시 메모리의 셀 어레이를 나타낸 도 1을 참조하면, 3차원 플래시 메모리의 셀 어레이는 공통 소스 라인(CSL), 비트 라인(BL) 및 공통 소스 라인(CSL)과 비트라인(BL) 사이에 배치되는 복수 개의 셀 스트링들(CSTR)을 포함할 수 있다.1, a cell array of a three-dimensional flash memory includes a common source line CSL, a bit line BL and a common source line CSL, And a plurality of cell strings CSTR disposed between the cell strings BL.
비트 라인들은 2차원적으로 배열되고, 그 각각에는 복수 개의 셀 스트링들(CSTR)이 병렬로 연결된다. 셀 스트링들(CSTR)은 공통 소스 라인(CSL)에 공통으로 연결될 수 있다. 즉, 복수의 비트 라인들과 하나의 공통 소스 라인(CSL) 사이에 복수의 셀 스트링들(CSTR)이 배치될 수 있다. 이 때, 공통 소스 라인들(CSL)은 복수 개일 수 있으며, 복수 개의 공통 소스 라인들(CSL)이 2차원적으로 배열될 수 있다. 여기서, 복수 개의 공통 소스 라인들(CSL)에는 전기적으로 동일한 전압이 인가될 수 있으며, 또는 복수 개의 공통 소스 라인들(CSL) 각각이 전기적으로 제어될 수도 있다.The bit lines are arranged two-dimensionally, and a plurality of cell strings CSTR are connected in parallel to each of the bit strings. The cell strings CSTR may be connected in common to the common source line CSL. That is, a plurality of cell strings CSTR may be disposed between the plurality of bit lines and one common source line CSL. At this time, a plurality of common source lines (CSL) may be provided, and a plurality of common source lines (CSL) may be arranged two-dimensionally. Here, electrically same voltage may be applied to the plurality of common source lines CSL, or each of the plurality of common source lines CSL may be electrically controlled.
셀 스트링들(CSTR) 각각은 공통 소스 라인(CSL)에 접속하는 접지 선택 트랜지스터(GST), 비트라인(BL)에 접속하는 스트링 선택 트랜지스터(SST), 및 접지 및 스트링 선택 트랜지스터들(GST, SST) 사이에 배치되는 복수 개의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)로 구성될 수 있다. 그리고, 접지 선택 트랜지스터(GST), 스트링 선택 트랜지스터(SST) 및 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 CSL, a string selection transistor SST connected to the bit line BL, and ground and string selection transistors GST and SST And a plurality of memory cell transistors MCT arranged between the plurality of memory cell transistors MCT. The ground selection transistor GST, the string selection transistor SST, and the memory cell transistors MCT may be connected in series.
공통 소스 라인(CSL)은 접지 선택 트랜지스터들(GST)의 소스들에 공통으로 연결될 수 있다. 이에 더하여, 공통 소스 라인(CSL)과 비트 라인(BL) 사이에 배치되는, 접지 선택 라인(GSL), 복수 개의 워드라인들(WL0-WL3) 및 복수개의 스트링 선택 라인들(SSL)이 접지 선택 트랜지스터(GST), 메모리 셀 트랜지스터들(MCT) 및 스트링 선택 트랜지스터들(SST)의 전극층들로서 각각 사용될 수 있다. 또한, 메모리 셀 트랜지스터들(MCT) 각각은 메모리 요소(memory element)를 포함한다.The common source line CSL may be connected in common to the sources of the ground selection transistors GST. In addition, a ground selection line GSL, a plurality of word lines WL0-WL3 and a plurality of string selection lines SSL, which are disposed between the common source line CSL and the bit line BL, As the electrode layers of the transistor GST, the memory cell transistors MCT and the string selection transistors SST, respectively. In addition, each of the memory cell transistors MCT includes a memory element.
한편, 기존의 3차원 플래시 메모리는 소비자가 요구하는 우수한 성능 및 저렴한 가격을 충족시키기 위해, 수직적으로 셀을 적층함으로써, 집적도를 증가시키고 있다.On the other hand, existing three-dimensional flash memories increase the degree of integration by vertically stacking cells in order to satisfy excellent performance and low price required by consumers.
예를 들어, 기존의 3차원 플래시 메모리의 구조를 나타낸 도 2를 참조하면, 기존의 3차원 플래시 메모리는 기판(200) 상에 층간 절연층들(211) 및 수평 구조체들(250)이 교대로 반복적으로 형성된 전극 구조체(215)가 배치되어 제조된다. 층간 절연층들(211) 및 수평 구조체들(250)은 제1 방향으로 연장될 수 있다. 층간 절연층들(211)은 일례로 실리콘 산화막일 수 있으며, 층간 절연층들(211) 중 최하부의 층간 절연층(211a)은 나머지 층간 절연층들(211)보다 얇은 두께를 가질 수 있다. 수평 구조체들(250) 각각은 제1 및 제2 블로킹 절연막들(242,243) 및 전극층(245)을 포함할 수 있다. 전극 구조체(215)는 복수 개로 제공되며, 복수 개의 전극 구조체들(215)은 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 서로 마주보며 배치될 수 있다. 제1 및 제2 방향은 각각 도 2의 x축 및 y축에 해당할 수 있다. 복수 개의 전극 구조체들(215) 사이에는 이들을 이격시키는 트렌치들(240)이 제1 방향으로 연장될 수 있다. 트렌치들(240)에 의해 노출된 기판(200) 내에는 고농도로 도핑된 불순물 영역들이 형성되어 공통 소스 라인(CSL)이 배치될 수 있다. 도시하지 않았으나, 트렌치들(240)을 채우는 분리 절연막들이 더 배치될 수 있다.For example, referring to FIG. 2 showing the structure of a conventional three-dimensional flash memory, an existing three-dimensional flash memory includes
전극 구조체(215)를 관통하는 수직 구조체들(230)이 배치될 수 있다. 일례로, 수직 구조체들(230)은 평면적 관점에서, 제1 및 제2 방향을 따라 정렬되어 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 다른 예로, 수직 구조체들(230)은 제2 방향으로 정렬되되, 제1 방향으로 지그재그 형태로 배치될 수도 있다. 수직 구조체들(230) 각각은 보호막(224), 전하 저장막(225), 터널 절연막(226), 및 채널층(227)을 포함할 수 있다. 일례로, 채널층(227)은 그 내부의 속이 빈 튜브형으로 배치될 수 있으며, 이 경우 채널층(227)의 내부를 채우는 매립막(228)이 더 배치될 수 있다. 채널층(227)의 상부에는 드레인 영역(D)이 배치되고, 드레인 영역(D) 상에 도전 패턴(229)이 형성되어, 비트 라인(BL)과 연결될 수 있다. 비트 라인(BL)은 수평 전극들(250)과 교차하는 방향, 예를 들어 제2 방향으로 연장될 수 있다. 일례로, 제2 방향으로 정렬된 수직 구조체들(230)은 하나의 비트 라인(BL)에 연결될 수 있다.
수평 구조체들(250)에 포함된 제1 및 제2 블로킹 절연막들(242, 243) 및 수직 구조체들(230)에 포함된 전하 저장막(225) 및 터널 절연막(226)은 3차원 플래시 메모리의 정보 저장 요소인 ONO(Oxide-Nitride-Oxide)층으로 정의될 수 있다. 즉, 정보 저장 요소 중 일부는 수직 구조체들(230)에 포함되고, 나머지 일부는 수평 구조체들(250)에 포함될 수 있다. 일례로, 정보 저장 요소 중 전하 저장막(225) 및 터널 절연막(226)은 수직 구조체들(230)에 포함되고, 제1 및 제2 블로킹 절연막들(242, 243)은 수평 구조체들(250)에 포함될 수 있다.The
기판(200) 및 수직 구조체들(230) 사이에 에피택시얼 패턴들(222)이 배치될 수 있다. 에피택시얼 패턴들(222)은 기판(200)과 수직 구조체들(230)을 연결한다. 에피택시얼 패턴들(222)은 적어도 한 층의 수평 구조체들(250)과 접할 수 있다. 즉, 에피택시얼 패턴들(222)은 최하부의 수평 구조체(250a)와 접하도록 배치될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 에피택시얼 패턴들(222)은 복수 개의 층, 예를 들어 두 개의 층의 수평 구조체들(250)과 접하도록 배치될 수도 있다. 한편, 에피택시얼 패턴들(222)이 최하부의 수평 구조체(250a)와 접하도록 배치되는 경우, 최하부의 수평 구조체(250a)는 나머지 수평 구조체들(250)보다 두껍게 배치될 수 있다. 에피택시얼 패턴들(222)에 접하는 최하부의 수평 구조체(250a)는 도 1을 참조하여 기재한 3차원 플래시 메모리의 셀 어레이의 접지 선택 라인(GSL)에 해당할 수 있으며, 수직 구조체들(230)에 접하는 나머지 수평 구조체들(250)은 복수 개의 워드 라인들(WL0-WL3)에 해당할 수 있다.
에피택시얼 패턴들(222) 각각은 리세스된 측벽(222a)을 갖는다. 그에 따라, 에피택시얼 패턴들(222)에 접하는 최하부의 수평 구조체(250a)는 리세스된 측벽(222a)의 프로파일을 따라 배치된다. 즉, 최하부의 수평 구조체(250a)는 에피택시얼 패턴들(222)의 리세스된 측벽(222a)을 따라 안쪽으로 볼록한 형태로 배치될 수 있다.Each of the
이와 같은 구조를 갖는 기존의 3차원 플래시 메모리는 수직적으로 적층되는 단수가 증가됨에 따라, 채널층(227)의 길이가 증가되게 되고, 이는, 셀 전류의 감소 및 전극층(245)의 문턱 전압 산포가 열화되는 문제점을 야기시킨다. 특히, 기존의 3차원 플래시 메모리는 모빌리티(Mobility)가 낮은 Poly-Si 또는 Si로 채널층(227)을 형성하기 때문에, 셀 전류가 감소되고 문턱 전압 산포가 열화되는 정도가 심하게 된다.In the conventional three-dimensional flash memory having such a structure, the length of the
이에, 아래의 실시예들은 3차원 플래시 메모리에서 채널층의 길이가 길어짐에 따라 감소되는 셀 전류를 증가시키고, 복수의 전극층들의 문턱 전압 산포를 개선하는 기술을 제안한다.Therefore, the following embodiments propose a technique for increasing the cell current which is decreased as the length of the channel layer becomes longer in the three-dimensional flash memory and improving the threshold voltage dispersion of the plurality of electrode layers.
일실시예들은 채널층의 길이가 길어짐에 따라 감소되는 셀 전류를 증가시키고, 복수의 전극층들의 문턱 전압 산포를 개선하는, 3차원 플래시 메모리 및 그 제조 방법을 제공한다.Embodiments provide a three-dimensional flash memory and method of fabricating the same that increase the cell current as the length of the channel layer increases and improve the threshold voltage dispersion of the plurality of electrode layers.
구체적으로, 일실시예들은 Poly-Si 또는 Si보다 모빌리티가 높은 3-5족 화합물로 채널층을 형성하고, 물리적인 구조를 변경함으로써, 셀 전류를 증가시키고 문턱 전압 산포를 개선하는, 3차원 플래시 메모리 및 그 제조 방법을 제공한다.Specifically, one embodiment includes a three-dimensional flash memory device that increases the cell current and improves threshold voltage dispersion by forming a channel layer of a Group 3-5 compound with higher mobility than Poly-Si or Si, Memory and a method of manufacturing the same.
일실시예에 따르면, 셀 전류를 증가시키는 3차원 플래시 메모리는 Ga, As 및 P를 포함하는 3-5족 화합물로 형성되는 적어도 하나의 채널층; 상기 적어도 하나의 채널층에 대해 수직적으로 적층되는 복수의 전극층들; 상기 복수의 전극층들과 상기 적어도 하나의 채널층 사이를 연결하도록 형성되는 복수의 ONO(Oxide-Nitride-Oxide)층들; 및 상기 적어도 하나의 채널층과 연결되고, 상기 복수의 전극층들과 교대로 배치되며, 상기 적어도 하나의 채널층에 대해 수직적으로 적층되는 복수의 층간 절연층들을 포함하고, 상기 3-5족 화합물에 포함되는 Ga, As 및 P의 비율은 미리 설정된 온도 이상의 온도 내성 및 Poly-Si 또는 Si의 모빌리티(Mobility)보다 높은 모빌리티를 갖도록 조절된다.According to one embodiment, a three-dimensional flash memory for increasing cell current comprises at least one channel layer formed of a Group 3-5 compound including Ga, As, and P; A plurality of electrode layers vertically stacked on the at least one channel layer; A plurality of ONO (Oxide-Nitride-Oxide) layers formed to connect between the plurality of electrode layers and the at least one channel layer; And a plurality of interlayer insulating layers connected to the at least one channel layer and alternately arranged with the plurality of electrode layers and stacked vertically with respect to the at least one channel layer, The proportion of Ga, As and P contained is adjusted to have a temperature resistance higher than a preset temperature and a mobility higher than that of Poly-Si or Si.
상기 3-5족 화합물에 포함되는 Ga, As 및 P의 비율은 상기 3-5족 화합물이 싱글 크리스탈 화합물인 경우, 700°C 이상의 온도 내성 및 1000cm2/V-s 이상의 모빌리티를 갖도록 조절되고, 상기 3-5족 화합물이 폴리 크리스탈 화합물인 경우, 700°C 이상의 온도 내성 및 100cm2/V-s 이상의 모빌리티를 갖도록 조절될 수 있다.The ratio of Ga, As and P contained in the 3-5 group compound is adjusted to have a temperature resistance of 700 ° C or more and a mobility of 1000 cm 2 / Vs or more when the 3-5 group compound is a single crystal compound, -5 group compound is a polycrystalline compound, it can be adjusted to have a temperature resistance of 700 ° C or higher and a mobility of 100 cm 2 / Vs or more.
상기 적어도 하나의 채널층 각각은 미리 설정된 두께 미만으로 형성되는 제1 채널층; 및 상기 제1 채널층에 의해 둘러 쌓인 채, 미리 설정된 두께 이상으로 형성되는 제2 채널층을 포함하고, 상기 제1 채널층은 상기 제2 채널층을 형성하는 3-5족 화합물보다 높은 온도 내성을 갖는 3-5족 화합물로 형성될 수 있다.Each of said at least one channel layer being formed with a thickness less than a predetermined thickness; And a second channel layer surrounded by the first channel layer and formed over a predetermined thickness, wherein the first channel layer has a higher temperature tolerance than a group 3-5 compound forming the second channel layer Lt; RTI ID = 0.0 > 3-5 < / RTI >
상기 제1 채널층은 Ga 및 P를 포함하는 3-5족 화합물로 형성되고, 상기 제2 채널층은 Ga 및 As를 포함하는 3-5족 화합물 또는 Ga, As 및 P를 포함하는 3-5족 화합물로 형성될 수 있다.Wherein the first channel layer is formed of a Group 3-5 compound comprising Ga and P and the second channel layer is formed of a Group 3-5 compound comprising Ga and As or a Group 3-5 compound comprising Ga, Group compound.
상기 3차원 플래시 메모리는 상기 적어도 하나의 채널층이 외부에 노출되지 않도록 상기 적어도 하나의 채널층의 상부를 덮는 적어도 하나의 캡핑(Capping)층을 더 포함할 수 있다.The three-dimensional flash memory may further include at least one capping layer covering an upper portion of the at least one channel layer so that the at least one channel layer is not exposed to the outside.
상기 적어도 하나의 캡핑층은 컨덕터로 형성될 수 있다.The at least one capping layer may be formed of a conductor.
일실시예에 따르면, 셀 전류를 증가시키는 3차원 플래시 메모리는 3-5족 화합물로 형성되는 적어도 하나의 채널층; 상기 적어도 하나의 채널층에 대해 수직적으로 적층되는 복수의 전극층들; 상기 복수의 전극층들과 상기 적어도 하나의 채널층 사이를 연결하도록 형성되는 복수의 ONO(Oxide-Nitride-Oxide)층들; 및 상기 적어도 하나의 채널층과 연결되고, 상기 복수의 전극층들과 교대로 배치되며, 상기 적어도 하나의 채널층에 대해 수직적으로 적층되는 복수의 층간 절연층들을 포함하고, 상기 3-5족 화합물에 포함되는 3-5족 원소들의 비율은 미리 설정된 온도 이상의 온도 내성 및 Poly-Si 또는 Si의 모빌리티(Mobility)보다 높은 모빌리티를 갖도록 조절된다.According to one embodiment, a three-dimensional flash memory that increases cell current includes at least one channel layer formed of a Group 3-5 compound; A plurality of electrode layers vertically stacked on the at least one channel layer; A plurality of ONO (Oxide-Nitride-Oxide) layers formed to connect between the plurality of electrode layers and the at least one channel layer; And a plurality of interlayer insulating layers connected to the at least one channel layer and alternately arranged with the plurality of electrode layers and stacked vertically with respect to the at least one channel layer, The proportion of the Group 3-5 elements involved is adjusted to have a temperature tolerance above a predetermined temperature and a higher mobility than the Poly-Si or Si mobility.
일실시예에 따르면, 셀 전류를 증가시키는 3차원 플래시 메모리는 Ga, As 및 P를 포함하는 3-5족 화합물로 형성되는 적어도 하나의 채널층; 상기 적어도 하나의 채널층에 대해 수직적으로 적층되는 복수의 전극층들; 상기 복수의 전극층들과 상기 적어도 하나의 채널층 사이를 연결하도록 형성되는 복수의 ONO(Oxide-Nitride-Oxide)층들; 상기 적어도 하나의 채널층과 연결되고, 상기 복수의 전극층들과 교대로 배치되며, 상기 적어도 하나의 채널층에 대해 수직적으로 적층되는 복수의 층간 절연층들; 및 상기 적어도 하나의 채널층이 외부에 노출되지 않도록 상기 적어도 하나의 채널층의 상부를 덮는 적어도 하나의 캡핑(Capping)층을 포함하고, 상기 3-5족 화합물에 포함되는 Ga, As 및 P의 비율은 미리 설정된 온도 이상의 온도 내성 및 Poly-Si 또는 Si의 모빌리티(Mobility)보다 높은 모빌리티를 갖도록 조절된다.According to one embodiment, a three-dimensional flash memory for increasing cell current comprises at least one channel layer formed of a Group 3-5 compound including Ga, As, and P; A plurality of electrode layers vertically stacked on the at least one channel layer; A plurality of ONO (Oxide-Nitride-Oxide) layers formed to connect between the plurality of electrode layers and the at least one channel layer; A plurality of interlayer insulating layers connected to the at least one channel layer and alternately arranged with the plurality of electrode layers, the interlayer insulating layers vertically stacked on the at least one channel layer; And at least one capping layer covering an upper portion of the at least one channel layer so that the at least one channel layer is not exposed to the outside, wherein Ga, As, and P contained in the 3-5 group compound The ratio is adjusted to have a temperature tolerance above a predetermined temperature and a higher mobility than the Poly-Si or Si mobility.
일실시예에 따르면, 셀 전류를 증가시키는 3차원 플래시 메모리의 제조 방법은 기판 상에, 복수의 층간 절연층들 및 복수의 희생층들이 교대로 배치되는 몰드 구조체를 준비하는 단계; 상기 몰드 구조체를 관통하여 상기 기판을 노출시키는 적어도 하나의 홀을 생성하는 단계; 상기 적어도 하나의 홀 내에 Ga, As 및 P를 포함하는 3-5족 화합물로 적어도 하나의 채널층을 형성하는 단계; 상기 복수의 희생층들을 제거하여 상기 적어도 하나의 채널층에 대해 수직적으로 연장된 복수의 트렌치들을 형성하는 단계; 및 상기 복수의 트렌치들 내에, 복수의 전극층들을 각각 둘러싸는 복수의 ONO(Oxide-Nitride-Oxide)층들을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 3-5족 화합물에 포함되는 Ga, As 및 P의 비율은 미리 설정된 온도 이상의 온도 내성 및 Poly-Si 또는 Si의 모빌리티(Mobility)보다 높은 모빌리티를 갖도록 조절된다.According to one embodiment, a method of fabricating a three-dimensional flash memory for increasing cell current comprises the steps of: preparing a mold structure on a substrate, in which a plurality of interlayer insulating layers and a plurality of sacrificial layers are alternately arranged; Creating at least one hole through the mold structure to expose the substrate; Forming at least one channel layer of a Group 3-5 compound comprising Ga, As and P in the at least one hole; Removing the plurality of sacrificial layers to form a plurality of vertically extending trenches with respect to the at least one channel layer; And forming a plurality of ONO (Oxide-Nitride-Oxide) layers surrounding each of the plurality of electrode layers in the plurality of trenches, wherein the ratio of Ga, As, and P contained in the 3-5 group compound Is adjusted to have a temperature resistance higher than a predetermined temperature and a mobility higher than that of Poly-Si or Si.
상기 3-5족 화합물에 포함되는 Ga, As 및 P의 비율은 상기 3-5족 화합물이 싱글 크리스탈 화합물인 경우, 700°C 이상의 온도 내성 및 1000cm2/V-s 이상의 모빌리티를 갖도록 조절되고, 상기 3-5족 화합물이 폴리 크리스탈 화합물인 경우, 700°C 이상의 온도 내성 및 100cm2/V-s 이상의 모빌리티를 갖도록 조절될 수 있다.The ratio of Ga, As and P contained in the 3-5 group compound is adjusted to have a temperature resistance of 700 ° C or more and a mobility of 1000 cm 2 / Vs or more when the 3-5 group compound is a single crystal compound, -5 group compound is a polycrystalline compound, it can be adjusted to have a temperature resistance of 700 ° C or higher and a mobility of 100 cm 2 / Vs or more.
상기 적어도 하나의 홀 내에 3-5족 화합물로 적어도 하나의 채널층을 형성하는 단계는 상기 적어도 하나의 홀 각각 내에, 미리 설정된 두께 미만의 제1 채널층 및 미리 설정된 두께 이상의 제2 채널층을 차례대로 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 채널층은 상기 제2 채널층을 형성하는 3-5족 화합물보다 높은 온도 내성을 갖는 3-5족 화합물로 형성될 수 있다.The step of forming at least one channel layer of a Group 3-5 compound in the at least one hole may include forming a first channel layer of less than a predetermined thickness and a second channel layer of a predetermined thickness or more in each of the at least one hole And the first channel layer may be formed of a Group 3-5 compound having a higher temperature resistance than the Group 3-5 compounds forming the second channel layer.
상기 적어도 하나의 홀 내에, 미리 설정된 두께 미만의 제1 채널층 및 미리 설정된 두께 이상의 제2 채널층을 차례대로 형성하는 단계는 Ga 및 P를 포함하는 3-5족 화합물로 상기 제1 채널층을 형성하고, Ga 및 As를 포함하는 3-5족 화합물 또는 Ga, As 및 P를 포함하는 3-5족 화합물로 상기 제2 채널층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The step of sequentially forming a first channel layer below a predetermined thickness and a second channel layer above a predetermined thickness in said at least one hole in turn comprises depositing a first channel layer of Group 3-5 compound comprising Ga and P And forming the second channel layer with a Group 3 to 5 compound including Ga and As or a Group 3 to 5 compound including Ga, As, and P. [
상기 3차원 플래시 메모리의 제조 방법은 상기 적어도 하나의 채널층이 외부에 노출되지 않도록 상기 적어도 하나의 채널층의 상부를 덮는 적어도 하나의 캡핑(Capping)층을 컨덕터로 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing a three-dimensional flash memory may further include forming at least one capping layer as a conductor covering the top of the at least one channel layer so that the at least one channel layer is not exposed to the outside have.
상기 복수의 트렌치들 내에, 복수의 전극층들을 각각 둘러싸는 복수의 ONO층들을 생성하는 단계는 상기 복수의 트렌치들 내에, 복수의 ONO층들을 각각 증착하는 단계; 및 상기 복수의 ONO층들이 각각 증착된 상기 복수의 트렌치들 내에 상기 복수의 전극층들을 각각 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein creating a plurality of ONO layers within each of the plurality of trenches, each of the plurality of ONO layers surrounding the plurality of electrode layers, comprises: depositing a plurality of ONO layers, respectively, in the plurality of trenches; And forming the plurality of electrode layers in the plurality of trenches, in which the plurality of ONO layers are each deposited, respectively.
일실시예들은 채널층의 길이가 길어짐에 따라 감소되는 셀 전류를 증가시키고, 복수의 전극층들의 문턱 전압 산포를 개선하는, 3차원 플래시 메모리 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.One embodiment can provide a three-dimensional flash memory and a method of manufacturing the same that increase a cell current that decreases as a channel layer becomes longer and improve threshold voltage dispersion of a plurality of electrode layers.
구체적으로, 일실시예들은 Poly-Si 또는 Si보다 모빌리티가 높은 3-5족 화합물로 채널층을 형성하고, 물리적인 구조를 변경함으로써, 셀 전류를 증가시키고 문턱 전압 산포를 개선하는, 3차원 플래시 메모리 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.Specifically, one embodiment includes a three-dimensional flash memory device that increases the cell current and improves threshold voltage dispersion by forming a channel layer of a Group 3-5 compound with higher mobility than Poly-Si or Si, Memory and a method of manufacturing the same.
따라서, 일실시예들은 집적도 및 신뢰성을 향상시킨 3차원 메모리 소자 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.Accordingly, one embodiment can provide a three-dimensional memory device that improves integration and reliability and a method of manufacturing the same.
도 1은 기존의 3차원 플래시 메모리의 셀 어레이를 나타낸 간략 회로도이다.
도 2는 기존의 3차원 플래시 메모리의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 3은 일실시예에 따른 3차원 플래시 메모리의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 4는 다른 일실시예에 따른 3차원 플래시 메모리의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 5는 또 다른 일실시예에 따른 3차원 플래시 메모리의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 6 내지 10은 일실시예에 따른 3차원 플래시 메모리의 제조 방법을 나타낸 단면도이다.
도 11a 내지 11b는 도 8에 도시된 적어도 하나의 채널층을 형성하는 공정의 다른 일실시예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 12a 내지 12b는 도 10에 도시된 복수의 ONO층들을 생성하는 공정을 구체적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 13은 도 6 내지 10에 도시된 3차원 플래시 메모리의 제조 방법에서 추가적으로 적어도 하나의 캡핑층을 형성하는 공정을 설명하기 위한 단면도이다.FIG. 1 is a simplified circuit diagram showing a cell array of a conventional three-dimensional flash memory.
2 is a perspective view illustrating a structure of a conventional three-dimensional flash memory.
3 is a cross-sectional view illustrating a structure of a three-dimensional flash memory according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating a structure of a three-dimensional flash memory according to another embodiment.
5 is a cross-sectional view illustrating a structure of a three-dimensional flash memory according to another embodiment of the present invention.
6 to 10 are cross-sectional views illustrating a method of fabricating a three-dimensional flash memory according to an embodiment.
11A to 11B are cross-sectional views for explaining another embodiment of a process of forming at least one channel layer shown in FIG.
12A to 12B are cross-sectional views for specifically illustrating a process of generating a plurality of ONO layers shown in FIG.
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a process of forming at least one capping layer in the method of manufacturing the three-dimensional flash memory shown in FIGS. 6 to 10. FIG.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to or limited by the embodiments. In addition, the same reference numerals shown in the drawings denote the same members.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Also, terminologies used herein are terms used to properly represent preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the user, intent of the operator, or custom in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification.
도 3은 일실시예에 따른 3차원 플래시 메모리의 구조를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a structure of a three-dimensional flash memory according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 일실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(300)는 적어도 하나의 채널층(310), 복수의 전극층들(320), 복수의 ONO층들(330) 및 복수의 층간 절연층들(340)을 포함한다.3, a three-
이하, 3차원 플래시 메모리(300)에서, 수평 방향(301)은 도 2를 참조하여 기재된 y축의 제2 방향을 의미하고, 수직 방향(302)은 x축 및 y축에 대해 수직인 z축의 방향을 의미한다. 또한, 3차원 플래시 메모리(300)는 도 2를 참조하여 기재된 기존의 3차원 플래시 메모리에서 수직 구조체들이 배치된 전극 구조체에 해당한다(구조는 상이함). 따라서, 3차원 플래시 메모리(300)는 도 2를 참조하여 설명된 구조에 적용되는 경우 역시 가능하다.Hereinafter, in the three-
적어도 하나의 채널층(310)은 Ga, As 또는 P 중 적어도 하나의 원소를 포함하는 3-5족 화합물로 형성된다. 이 때, 적어도 하나의 채널층(310)은 수직 방향(302)으로 길게 형성될 수 있다.At least one
또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 적어도 하나의 채널층(310)의 내부는 속이 빈 튜브형으로 형성될 수 있으며, 이 경우, 적어도 하나의 채널층(310)의 내부를 채우는 매립층(311)이 더 배치될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 채널층(310)의 상부에는 드레인 영역이 배치될 수 있고, 드레인 영역 상에 도전 패턴이 형성되어, 비트 라인과 연결될 수 있다. 이러한 경우, 비트 라인은 수평 방향(301)으로 연장될 수 있다. 이에, 적어도 하나의 채널층(310)이 복수 개 구비되어, 수평 방향(301)으로 정렬되는 경우, 복수의 채널층들은 공통의 비트 라인으로 연결될 수 있다.In addition, although not shown in the drawing, the inside of the at least one
특히, 적어도 하나의 채널층(310)을 형성하는 3-5족 원소들의 비율은 미리 설정된 온도 이상의 온도 내성을 갖도록 조절되고, 기존의 3차원 플래시 메모리에서 채널층의 소재로 사용하는 Poly-Si 또는 Si의 모빌리티보다 높은 모빌리티를 갖도록 조절된다. 예를 들어, As 및 P와 같은 3-5족 원소들의 비율은 적어도 하나의 채널층(310)을 형성하는 3-5족 화합물이 싱글 크리스탈 화합물인 경우, 적어도 하나의 채널층(310)이 700°C 이상의 온도 내성 및 1000cm2/V-s 이상의 모빌리티를 갖도록 조절되고, 적어도 하나의 채널층(310)을 형성하는 3-5족 화합물이 폴리 크리스탈 화합물인 경우, 700°C 이상의 온도 내성 및 100cm2/V-s 이상의 모빌리티를 갖도록 조절될 수 있다. 더 구체적인 예를 들면, GaAsxPy와 같은 3-5족 화합물로 형성되는 적어도 하나의 채널층(310)은 상기 3-5족 화합물이 싱글 크리스탈 화합물인 경우, 700°C 이상의 온도 내성 및 1000cm2/V-s 이상의 모빌리티를 갖도록 As 및 P의 원소 개수가 각각 100개(특히, 50개) 내에서 조절되고, 상기 3-5족 화합물이 폴리 크리스탈 화합물인 경우, 700°C 이상의 온도 내성 및 100cm2/V-s 이상의 모빌리티를 갖도록 As 및 P의 원소 개수가 각각 100개(특히, 50개) 내에서 조절될 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 채널층(310)을 포함하는 3차원 플래시 메모리(300)는 온도 내성에 강하며, 높은 모빌리티를 가질 수 있다.Particularly, the ratio of the Group 3 to 5 elements forming at least one
복수의 전극층들(320)은 수직 방향(302)으로 형성되는 적어도 하나의 채널층(310)에 대해 수직적으로(예컨대, 수평 방향(301)으로) 적층되고, 복수의 층간 절연층들(340)은 복수의 전극층들(320)과 마찬가지로, 적어도 하나의 채널층(310)에 대해 수직적으로(예컨대, 수평 방향(301)으로) 적층된다. 즉, 복수의 전극층들(320)과 복수의 층간 절연층들(340)은 교대로 배치되어 수평 방향(301)으로 연장될 수 있다.The plurality of
여기서, 복수의 층간 절연층들(340)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막일 수 있으며, 각각의 두께가 모두 동일하거나, 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 복수의 층간 절연층들(340)은 적층 하부로 내려갈수록 더 두꺼운 두께를 갖도록 형성될 수 있다.Here, the plurality of
복수의 전극층들(320)은 도전성 물질로 형성될 수 있으며, 복수의 층간 절연층들(340)과 마찬가지로, 각각의 두께가 모두 동일하거나, 서로 상이할 수 있다.The plurality of
이 때, 복수의 층간 절연층들(340)은 적어도 하나의 채널층(310)과 직접적으로 연결되나, 복수의 전극층들(320)은 복수의 ONO층들(330)에 의해 적어도 하나의 채널층(310)과 연결될 수 있다. 다시 말해, 복수의 ONO층들(330) 각각은 복수의 전극층들(320) 각각을 둘러싸는 형상(복수의 전극층들(320) 각각의 한 면을 외부로 노출시키고, 나머지 면들은 외부로 노출되지 않도록 덮는 형상)으로 생성될 수 있다.In this case, the plurality of
복수의 ONO층들(330) 각각은 보호 역할을 하는 보호 산화막(331), 전하 저장의 역할을 하는 질화막(332) 및 터널 산화막(333)을 포함할 수 있다. 이와 같은 복수의 ONO층들(330)은 복수의 전극층들(320) 각각 및 적어도 하나의 채널층(310)과 연결되어 전하를 트래핑함으로써, 데이터를 저장할 수 있다.Each of the plurality of ONO layers 330 may include a
상술한 바와 같이, 일실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(300)는 3-5족 화합물로 형성되는 적어도 하나의 채널층(310)을 포함함으로써, 셀 전류를 증가시키고 복수의 전극층들(320)의 문턱 전압 산포를 개선시킬 수 있다. 따라서, 3차원 플래시 메모리(300)의 신뢰성이 향상될 수 있다.As described above, the three-
또한, 적어도 하나의 채널층(310)은 스택 구조로 형성될 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 4를 참조하여 기재하기로 한다.Also, at least one
도 4는 다른 일실시예에 따른 3차원 플래시 메모리의 구조를 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a structure of a three-dimensional flash memory according to another embodiment.
도 4를 참조하면, 다른 일실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(400)는 도 3을 참조하여 설명한 3차원 플래시 메모리와 동일하게, 적어도 하나의 채널층(410), 복수의 전극층들(420), 복수의 ONO층들(430) 및 복수의 층간 절연층들(440)을 포함한다. 그러나, 3차원 플래시 메모리(400)는 스택 구조로 형성되는 적어도 하나의 채널층(410)을 포함한다는 점에서, 도 3에 기재된 3차원 플래시 메모리와 상이하다.Referring to FIG. 4, the three-
구체적으로, 적어도 하나의 채널층(410) 각각은 미리 설정된 두께 미만으로 형성되는 제1 채널층(411) 및 제1 채널층(411)에 의해 둘러 쌓인 채 미리 설정된 두께 이상으로 형성되는 제2 채널층(412)을 포함한다.Specifically, each of the at least one
이 때, 제1 채널층(411)은 제2 채널층(412)을 형성하는 3-5족 화합물보다 높은 온도 내성을 갖는 3-5족 화합물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 채널층(411)은 Ga 및 P를 포함하는 3-5족 화합물 GaP로 형성될 수 있고, 제2 채널층(412)은 Ga 및 As를 포함하는 3-5족 화합물 GaAs나, Ga, As 및 P를 포함하는 3-5족 화합물 GaAsP로 형성될 수 있다. 더 구체적인 예를 들면, 제1 채널층(411)은 800°C 내지 850°C 사이의 온도 내성을 갖는 GaP의 3-5족 화합물로 형성될 수 있고, 제2 채널층(412)은 600°C의 온도 내성을 갖는 GaAs의 3-5족 화합물 또는 GaAsP의 3-5족 화합물로 형성될 수 있다. 여기서, 제1 채널층(411) 및 제2 채널층(412) 각각을 형성하는 3-5족 원소들(Ga, As, P)의 비율(원소 개수)은 적응적으로 조절될 수 있다(예컨대, As 및 P의 원소 개수가 각각 100개(특히, 50개) 내에서 조절됨).In this case, the
이에, 제1 채널층(411)은 제2 채널층(412)보다 온도 내성이 우수하기 때문에, 제2 채널층(412)이 녹아서 측면으로 석출되는 것을 방지하는 보호막의 역할을 수행할 수 있다.Therefore, the
복수의 전극층들(420), 복수의 ONO층들(430) 및 복수의 층간 절연층들(440) 각각의 구조는 도 3을 참조하여 설명한 3차원 플래시 메모리에 포함되는 복수의 전극층들, 복수의 ONO층들 및 복수의 층간 절연층들 각각과 동일하므로 생략하기로 한다.The structure of each of the plurality of
상술한 바와 같이, 다른 일실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(400)는 제1 채널층(411) 및 제2 채널층(412)의 스택 구조를 갖도록 형성되는 적어도 하나의 채널층(410)을 포함함으로써, 셀 전류를 증가시키고 복수의 전극층들(420)의 문턱 전압 산포를 개선시키는 동시에, 제2 채널층(412)이 녹아서 측면으로 석출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 3차원 플래시 메모리(400)의 신뢰성이 더욱 향상될 수 있다.As described above, the three-
또한, 3차원 플래시 메모리(400)는 적어도 하나의 채널층(410)이 녹아서 상부로 석출되는 것을 방지하는 구조를 가질 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 5를 참조하여 기재하기로 한다.In addition, the three-
도 5는 또 다른 일실시예에 따른 3차원 플래시 메모리의 구조를 나타낸 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a structure of a three-dimensional flash memory according to another embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 또 다른 일실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(500)는 도 3을 참조하여 설명한 3차원 플래시 메모리와 동일하게, 적어도 하나의 채널층(510), 복수의 전극층들(520), 복수의 ONO층들(530) 및 복수의 층간 절연층들(540)을 포함한다. 그러나, 3차원 플래시 메모리(500)는 적어도 하나의 채널층(510)의 상부를 덮는 적어도 하나의 캡핑층(550)을 더 포함한다는 점에서, 도 3에 기재된 3차원 플래시 메모리와 상이하다.Referring to FIG. 5, a three-
구체적으로, 적어도 하나의 채널층(510)의 상부에는 적어도 하나의 채널층(510)이 외부에 노출되지 않도록 덮는 적어도 하나의 캡핑층(550)이 형성될 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 캡핑층(550)은 적어도 하나의 채널층(510)이 녹아서 상부로 석출되는 것을 방지하는 보호막의 역할을 수행할 수 있다.In detail, at least one
여기서, 적어도 하나의 캡핑층(550)은 도전성 물질인 컨덕터(예컨대, Ga, As 및 P를 포함하는 3-5족 화합물 GaAsxPy)로 형성될 수 있다. 이러한 경우, 비트 라인과 연결되도록 도전 패턴이 형성된 드레인 영역은 적어도 하나의 캡핑층(550)의 상부에 배치될 수 있다. 이에, 적어도 하나의 채널층(510)은 도전성 물질인 적어도 하나의 캡핑층(550)을 통하여 비트 라인과 연결될 수 있다.Here, the at least one
복수의 전극층들(520), 복수의 ONO층들(530) 및 복수의 층간 절연층들(540) 각각의 구조는 도 3을 참조하여 설명한 3차원 플래시 메모리에 포함되는 복수의 전극층들, 복수의 ONO층들 및 복수의 층간 절연층들 각각과 동일하므로 생략하기로 한다.The structure of each of the plurality of
상술한 바와 같이, 또 다른 일실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(500)는 적어도 하나의 캡핑층(550)을 포함함으로써, 셀 전류를 증가시키고 복수의 전극층들(520)의 문턱 전압 산포를 개선시키는 동시에, 적어도 하나의 채널층(510)이 녹아서 상부로 석출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 3차원 플래시 메모리(500)의 신뢰성이 더욱 향상될 수 있다.As described above, the three-
또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 적어도 하나의 캡핑층(550)은 도 4를 참조하여 설명한 스택 구조의 적어도 하나의 채널층을 갖는 3차원 플래시 메모리에 적용될 수도 있다. 이러한 경우, 3차원 플래시 메모리는 적어도 하나의 채널층이 녹아서 상부 및 측면으로 석출되는 경우 모두를 방지할 수 있다.Also, although not shown in the figure, at least one
이하, 도 6 내지 10을 참조하여, 도 3 내지 5에 기재된 3차원 플래시 메모리의 제조 방법에 대해 구체적으로 설명한다. 또한, 이하, 3차원 플래시 메모리의 구성부가 형성된다는 것과 생성된다는 것은 화학적 방식 또는 물리적 방식 등 다양한 방식을 통하여 구성부가 만들어진다는 것을 의미한다.Hereinafter, with reference to Figs. 6 to 10, a method of manufacturing the three-dimensional flash memory shown in Figs. 3 to 5 will be described in detail. Hereinafter, the constituent parts of the three-dimensional flash memory are formed and created means that the constituent parts are made through various methods such as a chemical method or a physical method.
도 6 내지 10은 일실시예에 따른 3차원 플래시 메모리의 제조 방법을 나타낸 단면도이다.6 to 10 are cross-sectional views illustrating a method of fabricating a three-dimensional flash memory according to an embodiment.
도 6 내지 10을 참조하면, 일실시예에 따른 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 기판(610) 상에, 복수의 층간 절연층들(621) 및 복수의 희생층들(622)이 교대로 배치되는 몰드 구조체(620)를 준비한다.6 to 10, a three-dimensional flash memory manufacturing apparatus according to an embodiment includes a
여기서, 기판(610)은 반도체 특성을 갖는 물질들, 절연성 물질들, 절연성 물질에 의해 덮인 반도체 또는 도전체 중 적어도 하나일 수 있다. 예를 들어, 기판(610)은 실리콘 웨이퍼일 수 있고, 이러한 경우, 기판(610) 내에 제1 도전형의 불순물이 도핑된 웰 영역(도면에 도시되지 않음)이 형성될 수도 있다.Here, the
몰드 구조체(620)에 포함되는 복수의 층간 절연층들(621)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막일 수 있으며, 각각의 두께가 모두 동일하거나, 서로 상이할 수 있다. 마찬가지로, 몰드 구조체(620)에 포함되는 복수의 희생층들(622)은 각각의 두께가 모두 동일하거나, 서로 상이할 수 있다. 이 때, 복수의 희생층들(622)은 복수의 층간 절연층들(621)에 대해 식각 선택비를 갖는 다양한 물질로 형성될 수 있다. 따라서, 복수의 희생층들(622)이 식각되는 과정에서, 복수의 층간 절연층들(621)의 식각이 최소화되며, 복수의 희생층들(622)만이 선택적으로 식각될 수 있다.The plurality of
이와 같은 복수의 층간 절연층들(621) 및 복수의 희생층들(622)이 교대로 배치되는 적층 층수는 다양하게 변형될 수 있으며, 적층되는 방식 역시 화학적 기상 증착 방법 등 다양한 방식이 이용될 수 있다.The number of stacked layers in which the plurality of
기판(610) 상에 몰드 구조체(620)가 준비되면, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 몰드 구조체(620)를 관통하여 기판(610)을 노출시키는 적어도 하나의 홀(710)을 생성한다. 예를 들어, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 몰드 구조체(620)에 포함되는 복수의 층간 절연층들(621) 및 복수의 희생층들(622)을 이방성 식각하여 기판(610)의 상부면을 노출시키는 적어도 하나의 홀(710)을 생성할 수 있다.When the
이어서, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 적어도 하나의 홀(710) 내에 Ga, As 또는 P 중 적어도 하나의 원소를 포함하는 3-5족 화합물로 적어도 하나의 채널층(810)을 형성한다.Next, the three-dimensional flash memory fabrication apparatus forms at least one
여기서, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 미리 설정된 온도 이상의 온도 내성을 갖고, 기존의 3차원 플래시 메모리에서 채널층의 소재로 사용하는 Poly-Si 또는 Si의 모빌리티보다 높은 모빌리티를 갖도록 3-5족 원소들의 비율을 조절하여 적어도 하나의 채널층(810)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 적어도 하나의 채널층(810)을 형성하는 3-5족 화합물이 싱글 크리스탈 화합물인 경우. 적어도 하나의 채널층(810)이 700°C 이상의 온도 내성 및 1000cm2/V-s 이상의 모빌리티를 갖도록 Ga에 대해 As 및 P와 같은 3-5족 원소들의 비율을 조절하여 GaAsxPy와 같은 3-5족 화합물로 적어도 하나의 채널층(810)을 형성할 수 있다. 다른 예를 들면, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 적어도 하나의 채널층(810)을 형성하는 3-5족 화합물이 폴리 크리스탈 화합물인 경우. 적어도 하나의 채널층(810)이 700°C 이상의 온도 내성 및 100cm2/V-s 이상의 모빌리티를 갖도록 Ga에 대해 As 및 P와 같은 3-5족 원소들의 비율을 조절하여 GaAsxPy와 같은 3-5족 화합물로 적어도 하나의 채널층(810)을 형성할 수 있다.Here, the three-dimensional flash memory manufacturing apparatus has a temperature tolerance higher than a preset temperature, and has a higher mobility than the poly-Si or Si mobility used as a channel layer material in a conventional three-dimensional flash memory. The ratio can be adjusted to form at least one
또한, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 적어도 하나의 채널층(810)이 적어도 하나의 홀(710) 내를 완전히 채우도록 형성하는 대신에, 적어도 하나의 채널층(810)의 내부가 속이 빈 튜브 형상을 갖도록 형성할 수 있다. 이러한 경우, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 적어도 하나의 채널층(810)의 내부에 매립층(820)을 배치할 수 있다. 그러나 이에 제한되거나 한정되지 않고, 적어도 하나의 채널층(810)은 적어도 하나의 홀(710) 내를 완전히 채우도록 형성될 수도 있다.In addition, instead of forming at least one
또한, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 적어도 하나의 채널층(810)을 스택 구조로 형성할 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 11a 내지 11b를 참조하여 기재하기로 한다.Also, the three-dimensional flash memory manufacturing apparatus may form at least one
또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 적어도 하나의 홀(710) 내에 적어도 하나의 채널층(810)이 형성되면, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 몰드 구조체(620)를 복수 개로 분리시키는 수직 트렌치를 형성할 수도 있다. 이러한 공정은 도 2를 참조하여 기재한 전극 구조체에 해당되는 3차원 플래시 메모리를 제조하고자 하는 경우 수행될 수 있으나, 선택적으로 생략될 수도 있다.Although not shown in the drawing, when at least one
그 다음, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 복수의 희생층들(622)을 제거하여 적어도 하나의 채널층(810)에 대해 수직적으로 연장된 복수의 트렌치들(910)을 형성한다. 이 때, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 몰드 구조체(620)에 포함되는 복수의 층간 절연층들(621) 및 복수의 희생층들(622) 중 복수의 희생층들(622)만을 선택적으로 제거하는 다양한 방식을 이용할 수 있다. 예를 들어, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 식각 용액을 사용함으로써, 복수의 희생층들(622)만을 선택적으로 제거할 수 있다. 이러한 제거 공정은 적어도 하나의 채널층(810)이 측면에 노출되는 복수의 트렌치들(910)이 형성될 때까지 수행될 수 있다.The three dimensional flash memory fabrication apparatus then removes the plurality of
그 후, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 복수의 트렌치들(910) 내에, 복수의 전극층들(1010)을 각각 둘러싸는 복수의 ONO층들(1020)을 생성한다. 여기서, 복수의 ONO층들(1020) 각각은 보호 역할을 하는 보호 산화막(1021), 전하 저장의 역할을 하는 질화막(1022) 및 터널 산화막(1023)을 포함할 수 있다.Thereafter, the three-dimensional flash memory fabrication apparatus creates a plurality of
예를 들어, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 복수의 전극층들(1010) 각각을 둘러싸도록 생성된 복수의 ONO층들(1020)을 미리 준비한 뒤, 복수의 트렌치들(910) 내에 준비된 복수의 ONO층들(1020)(복수의 전극층들(1010) 각각을 둘러싸고 있음)을 각각 삽입할 수 있다.For example, the three-dimensional flash memory fabrication apparatus may previously prepare a plurality of
다른 예를 들면, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 복수의 트렌치들(910) 내에 복수의 ONO층들(1020)을 각각 증착하고, 복수의 ONO층들(1020) 위에 복수의 전극층들(1010)을 각각 형성할 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 12a 내지 12b를 참조하여 기재하기로 한다.In another example, a three-dimensional flash memory fabrication apparatus includes depositing a plurality of
도 11a 내지 11b는 도 8에 도시된 채널층을 형성하는 공정의 다른 일실시예를 설명하기 위한 단면도이다.11A to 11B are cross-sectional views for explaining another embodiment of the process of forming the channel layer shown in FIG.
도 11a 내지 11b를 참조하면, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 몰드 구조체(1110)에 생성된 적어도 하나의 홀(1120) 내에 미리 설정된 두께 미만의 제1 채널층(1130) 및 미리 설정된 두께 이상의 제2 채널층(1140)을 차례대로 형성함으로써, 적어도 하나의 채널층(1130, 1140)을 형성할 수 있다.11A to 11B, a three-dimensional flash memory manufacturing apparatus includes a
구체적으로, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 적어도 하나의 홀(1120)을 따라 Ga 및 P를 포함하는 3-5족 화합물로 제1 채널층(1130)을 컨포멀하게 증착한 뒤, 제1 채널층(1130) 위에 Ga 및 As를 포함하는 3-5족 화합물 또는 Ga, As 및 P를 포함하는 3-5족 화합물로 제2 채널층(1140)을 증착할 수 있다.Specifically, the 3D flash memory fabrication apparatus conformally deposits a
이 때, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 제2 채널층(1140)을 형성하는 3-5족 화합물보다 높은 온도 내성을 갖는 3-5족 화합물로 제1 채널층(1130)을 형성할 수 있다.In this case, the 3D flash memory device may form the
즉, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 미리 설정된 온도 이상의 온도 내성을 갖도록 3-5족 원소들의 비율을 조절하여 제1 채널층(1130)을 형성하고, 기존의 3차원 플래시 메모리에서 채널층의 소재로 사용하는 Poly- Si 또는 Si의 모빌리티보다 높은 모빌리티를 갖도록 3-5족 원소들의 비율을 조절하여 제2 채널층(1140)을 형성할 수 있다. 따라서, 제1 채널층(1130)은 제2 채널층(1140)이 녹아서 측면으로 석출되는 것을 방지할 수 있다.That is, the three-dimensional flash memory manufacturing apparatus forms the
마찬가지로, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 제2 채널층(1140)이 적어도 하나의 홀(1120) 내를 완전히 채우도록 형성하는 대신에, 제2 채널층(1140)의 내부가 속이 빈 튜브 형상을 갖도록 형성할 수 있다. 이러한 경우, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 제2 채널층(1140)의 내부에 매립층(1150)을 배치할 수 있다. 그러나 이에 제한되거나 한정되지 않고, 제2 채널층(1140)은 적어도 하나의 홀(1120) 내를 완전히 채우도록 형성될 수도 있다.Similarly, the three-dimensional flash memory fabrication apparatus may be configured such that the
도 12a 내지 12b는 도 10에 도시된 복수의 ONO층들을 생성하는 공정을 구체적으로 설명하기 위한 단면도이다.12A to 12B are cross-sectional views for specifically illustrating a process of generating a plurality of ONO layers shown in FIG.
도 12a 내지 12b를 참조하면, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 복수의 트렌치들(1210)을 따라 터널 산화막(1220), 질화막(1230) 및 보호 산화막(1240)을 차례대로 컨포멀하게 각각 증착함으로써, 복수의 ONO층들(1250)을 복수의 트렌치들(1210) 내에 각각 증착할 수 있다.12A to 12B, a three-dimensional flash memory manufacturing apparatus conformally deposits a
이어서, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 복수의 ONO층들(1250) 위에 도전성 물질로 복수의 전극층들(1260)을 각각 형성할 수 있다. 이 때, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 복수의 ONO층들(1250)이 각각 증착된 복수의 트렌치들(1210) 내를 완전히 채우도록 복수의 전극층들(1260)을 각각 형성할 수 있다.Next, the three-dimensional flash memory device may form a plurality of
도 13은 도 6 내지 10에 도시된 3차원 플래시 메모리의 제조 방법에서 추가적으로 적어도 하나의 캡핑층을 형성하는 공정을 설명하기 위한 단면도이다.FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a process of forming at least one capping layer in the method of manufacturing the three-dimensional flash memory shown in FIGS. 6 to 10. FIG.
도 13을 참조하면, 3차원 플래시 메모리 제조 장치는 추가적으로 적어도 하나의 채널층(1310)의 상부에 적어도 하나의 채널층(1310)이 외부에 노출되지 않도록 덮는 적어도 하나의 캡핑층(1320)을 도전성 물질인 컨덕더로 형성할 수도 있다.13, the apparatus for fabricating a three-dimensional flash memory further comprises at least one
여기서, 3차원 플래시 메모리 제조 장치가 도 10을 참조하여 설명한 복수의 ONO층들을 생성하는 공정 이후에 적어도 하나의 캡핑층(1320)을 형성하는 것으로 설명하나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 도 8을 참조하여 설명한 적어도 하나의 채널층(1310)을 형성하는 공정 이후, 바로 적어도 하나의 캡핑층(1320)을 형성하거나, 도 9를 참조하여 설명한 복수의 트렌치들을 형성하는 공정 이후에 적어도 하나의 캡핑층(1320)을 형성할 수도 있다.Here, it is described that the three-dimensional flash memory manufacturing apparatus forms at least one
이와 같은 적어도 하나의 캡핑층(1320)은 적어도 하나의 채널층(1310)이 녹아서 상부로 석출되는 것을 방지할 수 있다.The at least one
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
Claims (14)
Ga, As 및 P를 포함하는 3-5족 화합물로 형성되는 적어도 하나의 채널층;
상기 적어도 하나의 채널층에 대해 수직적으로 적층되는 복수의 전극층들;
상기 복수의 전극층들과 상기 적어도 하나의 채널층 사이를 연결하도록 형성되는 복수의 ONO(Oxide-Nitride-Oxide)층들; 및
상기 적어도 하나의 채널층과 연결되고, 상기 복수의 전극층들과 교대로 배치되며, 상기 적어도 하나의 채널층에 대해 수직적으로 적층되는 복수의 층간 절연층들
을 포함하고,
상기 3-5족 화합물에 포함되는 Ga, As 및 P의 비율은
미리 설정된 온도 이상의 온도 내성 및 Poly-Si 또는 Si의 모빌리티(Mobility)보다 높은 모빌리티를 갖도록 조절되는, 3차원 플래시 메모리.In a three-dimensional flash memory for increasing cell current,
At least one channel layer formed of a Group 3-5 compound including Ga, As, and P;
A plurality of electrode layers vertically stacked on the at least one channel layer;
A plurality of ONO (Oxide-Nitride-Oxide) layers formed to connect between the plurality of electrode layers and the at least one channel layer; And
A plurality of interlayer insulating layers connected to the at least one channel layer and alternately arranged with the plurality of electrode layers, the interlayer insulating layers vertically stacked on the at least one channel layer,
/ RTI >
The ratio of Ga, As, and P contained in the 3-5 group compound
And is adjusted to have a temperature tolerance of a predetermined temperature or higher and a mobility higher than the mobility of Poly-Si or Si.
상기 3-5족 화합물에 포함되는 Ga, As 및 P의 비율은
상기 3-5족 화합물이 싱글 크리스탈 화합물인 경우, 700°C 이상의 온도 내성 및 1000cm2/V-s 이상의 모빌리티를 갖도록 조절되고, 상기 3-5족 화합물이 폴리 크리스탈 화합물인 경우, 700°C 이상의 온도 내성 및 100cm2/V-s 이상의 모빌리티를 갖도록 조절되는, 3차원 플래시 메모리.The method according to claim 1,
The ratio of Ga, As, and P contained in the 3-5 group compound
When the Group 3-5 compound is a single crystal compound, it is adjusted to have a temperature resistance of 700 ° C or higher and a mobility of 1000 cm 2 / Vs or more. When the Group 3-5 compound is a polycrystalline compound, And a mobility of 100 cm 2 / Vs or more.
상기 적어도 하나의 채널층 각각은
미리 설정된 두께 미만으로 형성되는 제1 채널층; 및
상기 제1 채널층에 의해 둘러 쌓인 채, 미리 설정된 두께 이상으로 형성되는 제2 채널층
을 포함하고,
상기 제1 채널층은
상기 제2 채널층을 형성하는 3-5족 화합물보다 높은 온도 내성을 갖는 3-5족 화합물로 형성되는, 3차원 플래시 메모리.The method according to claim 1,
Each of the at least one channel layer
A first channel layer formed below a predetermined thickness; And
The second channel layer being surrounded by the first channel layer,
/ RTI >
The first channel layer
Group compound having a temperature resistance higher than that of the 3-5 group compound forming the second channel layer.
상기 제1 채널층은
Ga 및 P를 포함하는 3-5족 화합물로 형성되고,
상기 제2 채널층은
Ga 및 As를 포함하는 3-5족 화합물 또는 Ga, As 및 P를 포함하는 3-5족 화합물로 형성되는, 3차원 플래시 메모리.The method of claim 3,
The first channel layer
Ga, and P,
The second channel layer
Group 3 to 5 compounds including Ga and As or Group 3 to 5 compounds including Ga, As, and P.
상기 적어도 하나의 채널층이 외부에 노출되지 않도록 상기 적어도 하나의 채널층의 상부를 덮는 적어도 하나의 캡핑(Capping)층
을 더 포함하는 3차원 플래시 메모리.The method according to claim 1,
At least one capping layer covering the top of the at least one channel layer so that the at least one channel layer is not exposed to the outside,
Dimensional flash memory.
상기 적어도 하나의 캡핑층은
컨덕터로 형성되는, 3차원 플래시 메모리.6. The method of claim 5,
The at least one capping layer
A three-dimensional flash memory, formed from a conductor.
3-5족 화합물로 형성되는 적어도 하나의 채널층;
상기 적어도 하나의 채널층에 대해 수직적으로 적층되는 복수의 전극층들;
상기 복수의 전극층들과 상기 적어도 하나의 채널층 사이를 연결하도록 형성되는 복수의 ONO(Oxide-Nitride-Oxide)층들; 및
상기 적어도 하나의 채널층과 연결되고, 상기 복수의 전극층들과 교대로 배치되며, 상기 적어도 하나의 채널층에 대해 수직적으로 적층되는 복수의 층간 절연층들
을 포함하고,
상기 3-5족 화합물에 포함되는 3-5족 원소들의 비율은
미리 설정된 온도 이상의 온도 내성 및 Poly-Si 또는 Si의 모빌리티(Mobility)보다 높은 모빌리티를 갖도록 조절되는, 3차원 플래시 메모리.In a three-dimensional flash memory for increasing cell current,
At least one channel layer formed of a Group 3-5 compound;
A plurality of electrode layers vertically stacked on the at least one channel layer;
A plurality of ONO (Oxide-Nitride-Oxide) layers formed to connect between the plurality of electrode layers and the at least one channel layer; And
A plurality of interlayer insulating layers connected to the at least one channel layer and alternately arranged with the plurality of electrode layers, the interlayer insulating layers vertically stacked on the at least one channel layer,
/ RTI >
The ratio of the Group 3-5 elements contained in the 3-5 group compound
And is adjusted to have a temperature tolerance of a predetermined temperature or higher and a mobility higher than the mobility of Poly-Si or Si.
Ga, As 및 P를 포함하는 3-5족 화합물로 형성되는 적어도 하나의 채널층;
상기 적어도 하나의 채널층에 대해 수직적으로 적층되는 복수의 전극층들;
상기 복수의 전극층들과 상기 적어도 하나의 채널층 사이를 연결하도록 형성되는 복수의 ONO(Oxide-Nitride-Oxide)층들;
상기 적어도 하나의 채널층과 연결되고, 상기 복수의 전극층들과 교대로 배치되며, 상기 적어도 하나의 채널층에 대해 수직적으로 적층되는 복수의 층간 절연층들; 및
상기 적어도 하나의 채널층이 외부에 노출되지 않도록 상기 적어도 하나의 채널층의 상부를 덮는 적어도 하나의 캡핑(Capping)층
을 포함하고,
상기 3-5족 화합물에 포함되는 Ga, As 및 P의 비율은
미리 설정된 온도 이상의 온도 내성 및 Poly-Si 또는 Si의 모빌리티(Mobility)보다 높은 모빌리티를 갖도록 조절되는, 3차원 플래시 메모리.In a three-dimensional flash memory for increasing cell current,
At least one channel layer formed of a Group 3-5 compound including Ga, As, and P;
A plurality of electrode layers vertically stacked on the at least one channel layer;
A plurality of ONO (Oxide-Nitride-Oxide) layers formed to connect between the plurality of electrode layers and the at least one channel layer;
A plurality of interlayer insulating layers connected to the at least one channel layer and alternately arranged with the plurality of electrode layers, the interlayer insulating layers vertically stacked on the at least one channel layer; And
At least one capping layer covering the top of the at least one channel layer so that the at least one channel layer is not exposed to the outside,
/ RTI >
The ratio of Ga, As, and P contained in the 3-5 group compound
And is adjusted to have a temperature tolerance of a predetermined temperature or higher and a mobility higher than the mobility of Poly-Si or Si.
기판 상에, 복수의 층간 절연층들 및 복수의 희생층들이 교대로 배치되는 몰드 구조체를 준비하는 단계;
상기 몰드 구조체를 관통하여 상기 기판을 노출시키는 적어도 하나의 홀을 생성하는 단계;
상기 적어도 하나의 홀 내에 Ga, As 및 P를 포함하는 3-5족 화합물로 적어도 하나의 채널층을 형성하는 단계;
상기 복수의 희생층들을 제거하여 상기 적어도 하나의 채널층에 대해 수직적으로 연장된 복수의 트렌치들을 형성하는 단계; 및
상기 복수의 트렌치들 내에, 복수의 전극층들을 각각 둘러싸는 복수의 ONO(Oxide-Nitride-Oxide)층들을 생성하는 단계
를 포함하고,
상기 3-5족 화합물에 포함되는 Ga, As 및 P의 비율은
미리 설정된 온도 이상의 온도 내성 및 Poly-Si 또는 Si의 모빌리티(Mobility)보다 높은 모빌리티를 갖도록 조절되는, 3차원 플래시 메모리의 제조 방법.A method of manufacturing a three-dimensional flash memory for increasing a cell current,
Preparing a mold structure on a substrate, in which a plurality of interlayer insulating layers and a plurality of sacrificial layers are alternately arranged;
Creating at least one hole through the mold structure to expose the substrate;
Forming at least one channel layer of a Group 3-5 compound comprising Ga, As and P in the at least one hole;
Removing the plurality of sacrificial layers to form a plurality of vertically extending trenches with respect to the at least one channel layer; And
Forming a plurality of ONO (Oxide-Nitride-Oxide) layers in the plurality of trenches, each of the plurality of ONO layers surrounding the plurality of electrode layers
Lt; / RTI >
The ratio of Ga, As, and P contained in the 3-5 group compound
The temperature resistance being higher than a predetermined temperature, and the mobility being higher than the mobility of Poly-Si or Si.
상기 3-5족 화합물에 포함되는 Ga, As 및 P의 비율은
상기 3-5족 화합물이 싱글 크리스탈 화합물인 경우, 700°C 이상의 온도 내성 및 1000cm2/V-s 이상의 모빌리티를 갖도록 조절되고, 상기 3-5족 화합물이 폴리 크리스탈 화합물인 경우, 700°C 이상의 온도 내성 및 100cm2/V-s 이상의 모빌리티를 갖도록 조절되는, 3차원 플래시 메모리의 제조 방법.10. The method of claim 9,
The ratio of Ga, As, and P contained in the 3-5 group compound
When the Group 3-5 compound is a single crystal compound, it is adjusted to have a temperature resistance of 700 ° C or higher and a mobility of 1000 cm 2 / Vs or more. When the Group 3-5 compound is a polycrystalline compound, And a mobility of 100 cm 2 / Vs or more.
상기 적어도 하나의 홀 내에 3-5족 화합물로 적어도 하나의 채널층을 형성하는 단계는
상기 적어도 하나의 홀 각각 내에, 미리 설정된 두께 미만의 제1 채널층 및 미리 설정된 두께 이상의 제2 채널층을 차례대로 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 제1 채널층은
상기 제2 채널층을 형성하는 3-5족 화합물보다 높은 온도 내성을 갖는 3-5족 화합물로 형성되는, 3차원 플래시 메모리의 제조 방법.10. The method of claim 9,
The step of forming at least one channel layer as a Group 3-5 compound in the at least one hole
Forming sequentially a first channel layer below a predetermined thickness and a second channel layer above a predetermined thickness in each of said at least one hole,
Lt; / RTI >
The first channel layer
Group compound having a temperature resistance higher than that of the 3-5 group compound forming the second channel layer.
상기 적어도 하나의 홀 내에, 미리 설정된 두께 미만의 제1 채널층 및 미리 설정된 두께 이상의 제2 채널층을 차례대로 형성하는 단계는
Ga 및 P를 포함하는 3-5족 화합물로 상기 제1 채널층을 형성하고, Ga 및 As를 포함하는 3-5족 화합물 또는 Ga, As 및 P를 포함하는 3-5족 화합물로 상기 제2 채널층을 형성하는 단계
를 포함하는 3차원 플래시 메모리의 제조 방법.12. The method of claim 11,
The step of sequentially forming a first channel layer below a predetermined thickness and a second channel layer above a predetermined thickness in said at least one hole,
Group compound comprising Ga and P, forming a first channel layer with a Group 3-5 compound including Ga and P, forming a Group 3-5 compound including Ga and As or a Group 3-5 compound including Ga, As, and P, Forming a channel layer
Dimensional flash memory.
상기 적어도 하나의 채널층이 외부에 노출되지 않도록 상기 적어도 하나의 채널층의 상부를 덮는 적어도 하나의 캡핑(Capping)층을 컨덕터로 형성하는 단계
를 더 포함하는 3차원 플래시 메모리의 제조 방법.10. The method of claim 9,
Forming at least one capping layer in the conductor to cover the top of the at least one channel layer so that the at least one channel layer is not exposed to the outside
Dimensional flash memory.
상기 복수의 트렌치들 내에, 복수의 전극층들을 각각 둘러싸는 복수의 ONO층들을 생성하는 단계는
상기 복수의 트렌치들 내에, 복수의 ONO층들을 각각 증착하는 단계; 및
상기 복수의 ONO층들이 각각 증착된 상기 복수의 트렌치들 내에 상기 복수의 전극층들을 각각 형성하는 단계
를 포함하는 3차원 플래시 메모리의 제조 방법.10. The method of claim 9,
Wherein creating a plurality of ONO layers within each of the plurality of trenches, each of the plurality of ONO layers surrounding the plurality of electrode layers
Depositing a plurality of ONO layers, respectively, in the plurality of trenches; And
Forming the plurality of electrode layers in the plurality of trenches in which the plurality of ONO layers are respectively deposited,
Dimensional flash memory.
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