KR20180033952A - Three dimensional flash memory for increasing cell current and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a 3D flash memory for increasing a cell current includes: at least one channel layer made of a III-V group compound including Ga, As, and P; a plurality of electrode layers vertically stacked on the at least one channel layer; a plurality of oxide-nitride-oxide (ONO) 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, alternatively arranged with the plurality of electrode layers and vertically stacked with respect to the at least one channel layer. The ratio of Ga, As and P included in the III-V group compound is controlled to have higher mobility than the mobility of Poly-Si or Si and temperature resistance of a predetermined temperature or higher. Accordingly, the present invention can improve a threshold voltage distribution of the plurality of electrode layers.

Description

셀 전류를 증가시키는 3차원 플래시 메모리 및 그 제조 방법{THREE DIMENSIONAL FLASH MEMORY FOR INCREASING CELL CURRENT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a three-dimensional flash memory for increasing a cell current and a method for manufacturing the same,

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 interlayer insulating layers 211 and horizontal structures 250 alternately on a substrate 200 And repeatedly formed electrode structures 215 are arranged and manufactured. The interlayer insulating layers 211 and the horizontal structures 250 may extend in the first direction. The interlayer insulating layers 211 may be a silicon oxide layer and the lowermost interlayer insulating layer 211a of the interlayer insulating layers 211 may have a thickness smaller than that of the remaining interlayer insulating layers 211. [ Each of the horizontal structures 250 may include first and second blocking insulating films 242 and 243 and an electrode layer 245. A plurality of electrode structures 215 may be provided and the plurality of electrode structures 215 may be disposed facing each other in a second direction crossing the first direction. The first and second directions may correspond to the x-axis and the y-axis, respectively, of Fig. Between the plurality of electrode structures 215, the trenches 240 that separate them may extend in the first direction. Highly doped impurity regions may be formed in the substrate 200 exposed by the trenches 240 so that the common source line CSL may be disposed. Although not shown, separate insulating films for filling the trenches 240 can be further disposed.

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.Vertical structures 230 passing through the electrode structure 215 may be disposed. In one example, the vertical structures 230 may be arranged in a matrix form aligned along the first and second directions, from a plan viewpoint. As another example, the vertical structures 230 may be arranged in a zigzag fashion in a first direction, aligned in a second direction. Each of the vertical structures 230 may include a protective film 224, a charge storage film 225, a tunnel insulating film 226, and a channel layer 227. In one example, the channel layer 227 may be disposed in a hollow tubular form therein, in which case a buried film 228 filling the interior of the channel layer 227 may be further disposed. A drain region D may be disposed on the channel layer 227 and a conductive pattern 229 may be formed on the drain region D to be connected to the bit line BL. The bit line BL may extend in a direction that intersects the horizontal electrodes 250, for example, in a second direction. In one example, the vertical structures 230 aligned in the second direction may be connected to one bit line BL.

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 charge storage film 225 and the tunnel insulating film 226 included in the first and second blocking insulating films 242 and 243 and the vertical structures 230 included in the horizontal structures 250 are formed in the three- And an ONO (Oxide-Nitride-Oxide) layer, which is an information storage element. That is, some of the information storage elements may be included in the vertical structures 230 and some of the information storage elements may be included in the horizontal structures 250. The charge storage film 225 and the tunnel insulating film 226 in the information storage element are included in the vertical structures 230 and the first and second blocking insulating films 242 and 243 are formed in the horizontal structures 250. [ .

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.Epitaxial patterns 222 may be disposed between the substrate 200 and the vertical structures 230. The epitaxial patterns 222 connect the substrate 200 and the vertical structures 230. The epitaxial patterns 222 may be in contact with at least one layer of horizontal structures 250. That is, the epitaxial patterns 222 may be arranged to be in contact with the lowermost horizontal structure 250a. According to another embodiment, the epitaxial patterns 222 may be arranged to contact a plurality of layers, for example two layers of horizontal structures 250. On the other hand, when the epitaxial patterns 222 are disposed so as to be in contact with the lowermost horizontal structure 250a, the lowermost horizontal structure 250a may be arranged thicker than the remaining horizontal structures 250a. The lowermost horizontal structure 250a contacting the epitaxial patterns 222 may correspond to the ground selection line GSL of the cell array of the three-dimensional flash memory described with reference to FIG. 1, and the vertical structures 230 ) May correspond to a plurality of word lines WL0-WL3.

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 epitaxial patterns 222 has a recessed sidewall 222a. Accordingly, the lowermost horizontal structure 250a contacting the epitaxial patterns 222 is disposed along the profile of the recessed sidewall 222a. That is, the lowermost horizontal structure 250a may be disposed inwardly convexly along the recessed sidewalls 222a of the epitaxial patterns 222. In other words,

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 channel layer 227 increases as the number of stages stacked vertically increases. This is because the decrease of the cell current and the threshold voltage dispersion of the electrode layer 245 Resulting in deterioration. Particularly, since the existing three-dimensional flash memory forms the channel layer 227 with Poly-Si or Si having a low mobility, the cell current is reduced and the threshold voltage dispersion is severely degraded.

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-dimensional flash memory 300 according to an exemplary embodiment includes at least one channel layer 310, a plurality of electrode layers 320, a plurality of ONO layers 330, and a plurality of interlayer insulating layers (340).

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-dimensional flash memory 300, the horizontal direction 301 refers to the second direction of the y-axis described with reference to FIG. 2, and the vertical direction 302 refers to the direction of the z-axis perpendicular to the x- . The three-dimensional flash memory 300 corresponds to the electrode structure in which the vertical structures are arranged in the conventional three-dimensional flash memory described with reference to FIG. 2 (the structure is different). Accordingly, the three-dimensional flash memory 300 can also be applied to the structure described with reference to FIG.

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 channel layer 310 is formed of a Group 3-5 compound comprising at least one element of Ga, As, or P. At this time, at least one channel layer 310 may be formed to be long in the vertical direction 302.

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 channel layer 310 may be formed in a hollow tube shape. In this case, a buried layer 311 filling the inside of the at least one channel layer 310 is further disposed . Also, a drain region may be disposed above the at least one channel layer 310, and a conductive pattern may be formed on the drain region to be connected to the bit line. In this case, the bit line may extend in the horizontal direction 301. Accordingly, when a plurality of at least one channel layer 310 is provided and aligned in the horizontal direction 301, a plurality of channel layers may be connected to a common bit line.

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 channel layer 310 is adjusted to have a temperature tolerance of a predetermined temperature or higher, and the poly-Si or poly-Si used as the material of the channel layer in the conventional three- Si < / RTI > mobility. For example, the proportion of Group 3 to 5 elements such as As and P is such that when the Group 3-5 compound forming at least one channel layer 310 is a single crystal compound, at least one channel layer 310 is 700 ° C and adjusted to have a more temperature-resistant and 1000cm 2 / Vs or more mobility, at least one case of a group III-V compound to form a channel layer 310, a poly crystal compound, at least 700 ° C temperature resistant and 100cm 2 / Vs. ≪ / RTI > More specifically, at least one channel layer 310 formed of a Group 3-5 compound, such as GaAs x P y , has a temperature resistance of greater than or equal to 700 ° C and a resistivity of greater than 1000 cm 2 / Vs or more so as to have a mobility is the number of elements in As and P are each controlled within 100 (particularly 50), when the group III-V compound is a poly-crystal compound, 700 ° C or more temperature-resistant and 100cm 2 The number of elements of As and P can be adjusted within 100 (in particular, 50), respectively, so as to have a mobility of more than / Vs. Accordingly, the three-dimensional flash memory 300 including at least one channel layer 310 is resistant to temperature tolerance and can have high mobility.

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 electrode layers 320 are stacked vertically (for example, in the horizontal direction 301) with respect to at least one channel layer 310 formed in the vertical direction 302, and the plurality of interlayer insulating layers 340 (For example, in the horizontal direction 301) with respect to the at least one channel layer 310, as in the case of the plurality of electrode layers 320. That is, the plurality of electrode layers 320 and the plurality of interlayer insulating layers 340 may be alternately arranged and extend in the horizontal direction 301.

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 interlayer insulating layers 340 may be a silicon oxide film or a silicon nitride film, and the thicknesses thereof may all be the same or different from each other. For example, the plurality of interlayer insulating layers 340 may be formed to have a thicker thickness as it goes down to the lower portion of the stack.

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 electrode layers 320 may be formed of a conductive material. Like the plurality of interlayer insulating layers 340, the respective electrode layers 320 may have the same thickness or may be different from each other.

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 interlayer insulating layers 340 are directly connected to the at least one channel layer 310, but the plurality of electrode layers 320 are formed by the plurality of ONO layers 330 in at least one channel layer 310). In other words, each of the plurality of ONO layers 330 has a shape surrounding each of the plurality of electrode layers 320 (one surface of each of the plurality of electrode layers 320 is exposed to the outside, and the other surfaces are not exposed to the outside Covering shape).

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 protective oxide film 331 serving as a protection, a nitride film 332 serving as a charge storage, and a tunnel oxide film 333. The plurality of ONO layers 330 may be connected to each of the plurality of electrode layers 320 and the at least one channel layer 310 to trap the charge to store data.

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-dimensional flash memory 300 according to an exemplary embodiment includes at least one channel layer 310 formed of a 3-5 group compound, thereby increasing the cell current, Can be improved. Therefore, the reliability of the three-dimensional flash memory 300 can be improved.

또한, 적어도 하나의 채널층(310)은 스택 구조로 형성될 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 4를 참조하여 기재하기로 한다.Also, at least one channel layer 310 may be formed in a stacked structure. A detailed description thereof will be described with reference to FIG.

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-dimensional flash memory 400 according to another embodiment includes at least one channel layer 410, a plurality of electrode layers 420, A plurality of ONO layers 430, and a plurality of interlayer insulating layers 440. However, the three-dimensional flash memory 400 differs from the three-dimensional flash memory described in FIG. 3 in that it includes at least one channel layer 410 formed in a stacked structure.

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 channel layer 410 includes a first channel layer 411 formed to have a thickness less than a predetermined thickness, and a second channel 411 formed at a thickness greater than a predetermined thickness and surrounded by the first channel layer 411. [ Layer 412. < / RTI >

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 first channel layer 411 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 412. For example, the first channel layer 411 may be formed of a Group 3-5 compound GaP including Ga and P, and the second channel layer 412 may be formed of a Group 3-5 compound GaAs including Ga and As , Ga, As, and P, which is a group III-V compound GaAsP. More specifically, the first channel layer 411 may be formed of a Group 3-5 compound of GaP having a temperature resistance between 800 ° C and 850 ° C, and the second channel layer 412 may be formed of a 600 ° C group of GaAs having a temperature resistance of C or a group 3-5 group of GaAsP. Here, the ratio (number of elements) of the Group 3-5 element (Ga, As, P) forming each of the first channel layer 411 and the second channel layer 412 can be adaptively adjusted , The number of As and the number of elements of P are controlled within 100 (in particular, 50), respectively).

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 first channel layer 411 has a higher temperature resistance than the second channel layer 412, and thus can serve as a protective layer for preventing the second channel layer 412 from being melted and deposited on the side surface.

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 electrode layers 420, the plurality of ONO layers 430, and the plurality of interlayer insulating layers 440 includes a plurality of electrode layers included in the three-dimensional flash memory described with reference to FIG. 3, Layers and a plurality of interlayer insulating layers, respectively.

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-dimensional flash memory 400 according to another embodiment includes at least one channel layer 410 formed to have a stack structure of the first channel layer 411 and the second channel layer 412 It is possible to increase the cell current and improve the threshold voltage dispersion of the plurality of electrode layers 420 while preventing the second channel layer 412 from melting and sideways deposition. Therefore, the reliability of the three-dimensional flash memory 400 can be further improved.

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-dimensional flash memory 400 may have a structure for preventing at least one channel layer 410 from being melted and deposited on the upper portion. A detailed description thereof will be described with reference to Fig.

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-dimensional flash memory 500 according to another embodiment includes at least one channel layer 510, a plurality of electrode layers 520 A plurality of ONO layers 530, and a plurality of interlayer insulating layers 540. However, the three-dimensional flash memory 500 differs from the three-dimensional flash memory described in FIG. 3 in that it further includes at least one capping layer 550 covering the top of the at least one channel layer 510.

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 capping layer 550 may be formed on the at least one channel layer 510 to cover the at least one channel layer 510 so that the channel layer 510 is not exposed to the outside. Accordingly, the at least one capping layer 550 may serve as a protective layer for preventing the at least one channel layer 510 from being melted and deposited on the upper portion.

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 capping layer 550 may be formed of a conductive material (e.g., a Group 3-5 compound GaAs x P y including Ga, As, and P). In this case, the drain region in which the conductive pattern is formed to be connected to the bit line may be disposed on at least one capping layer 550. The at least one channel layer 510 may be connected to the bit line via at least one capping layer 550, which is a conductive material.

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 electrode layers 520, the plurality of ONO layers 530, and the plurality of interlayer insulating layers 540 includes a plurality of electrode layers included in the three-dimensional flash memory described with reference to Fig. 3, Layers and a plurality of interlayer insulating layers, respectively.

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-dimensional flash memory 500 according to another embodiment includes at least one capping layer 550 to improve the cell current and improve the threshold voltage dispersion of the plurality of electrode layers 520 At the same time, it is possible to prevent the at least one channel layer 510 from being melted and being deposited on the upper part. Therefore, the reliability of the three-dimensional flash memory 500 can be further improved.

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 capping layer 550 may be applied to a three-dimensional flash memory having at least one channel layer of the stack structure described with reference to FIG. In this case, the three-dimensional flash memory can prevent both of the case where at least one channel layer is melted and deposited on the upper and side surfaces.

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 substrate 610, a plurality of interlayer insulating layers 621 and a plurality of sacrificial layers 622 are alternately arranged The mold structure 620 is prepared.

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 substrate 610 may be at least one of materials having semiconductor properties, insulating materials, a semiconductor covered by an insulating material, or a conductor. For example, the substrate 610 may be a silicon wafer, and in such a case, a well region (not shown in the figure) in which an impurity of the first conductivity type is doped may be formed in the substrate 610.

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 interlayer insulating layers 621 included in the mold structure 620 may be a silicon oxide film or a silicon nitride film and may have the same thickness or different from each other. Likewise, the plurality of sacrificial layers 622 included in the mold structure 620 may have the same thickness or different from each other. At this time, the plurality of sacrificial layers 622 may be formed of various materials having an etch selectivity ratio with respect to the plurality of interlayer insulating layers 621. Thus, in the process of etching the plurality of sacrificial layers 622, the etching of the plurality of interlayer insulating layers 621 is minimized, and only the plurality of sacrificial layers 622 can be selectively etched.

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 interlayer insulating layers 621 and the plurality of sacrificial layers 622 are alternately arranged may be variously modified, and various methods such as a chemical vapor deposition method may be used have.

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 mold structure 620 is prepared on the substrate 610, the three-dimensional flash memory manufacturing apparatus creates at least one hole 710 through the mold structure 620 to expose the substrate 610. For example, the three-dimensional flash memory fabrication apparatus may include anisotropically etching a plurality of interlayer insulating layers 621 and a plurality of sacrificial layers 622 included in the mold structure 620 to expose an upper surface of the substrate 610 At least one hole 710 may be formed.

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 channel layer 810 with at least one hole in the hole 710 as a group III-V compound containing at least one element of Ga, As, or P.

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 channel layer 810. For example, a three-dimensional flash memory manufacturing apparatus is a case where a group 3-5 compound forming at least one channel layer 810 is a single crystal compound. 3 at least one channel layer 810 is 700 ° C or more so as to have a temperature resistance and mobility than 1000cm 2 / Vs by regulating the ratio of the group III-V elements such as As and P for Ga, such as GaAs x P y At least one channel layer 810 may be formed of a Group 5 compound. As another example, a three-dimensional flash memory manufacturing apparatus is a case where a group 3-5 compound forming at least one channel layer 810 is a polycrystalline compound. 3 at least one channel layer 810 is 700 ° C or more and temperature resistance so as to have at least 100cm 2 / Vs and the mobility adjusting the ratio of the group III-V elements such as As and P for Ga, such as GaAs x P y At least one channel layer 810 may be formed of a Group 5 compound.

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 channel layer 810 so as to completely fill at least one hole 710, the three-dimensional flash memory device may be configured such that the inside of the at least one channel layer 810 is hollow tube- Can be formed. In this case, the three-dimensional flash memory fabrication apparatus can dispose the buried layer 820 in the at least one channel layer 810. However, at least one channel layer 810 may be formed so as to completely fill the at least one hole 710, without being limited thereto or limited thereto.

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 channel layer 810 in a stack structure. A detailed description thereof will be described with reference to Figs. 11A to 11B.

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 channel layer 810 is formed in at least one hole 710, the three-dimensional flash memory manufacturing apparatus forms a vertical trench separating the mold structure 620 into a plurality of It is possible. Such a process can be performed in the case of manufacturing a three-dimensional flash memory corresponding to the electrode structure described with reference to FIG. 2, but it may be optionally omitted.

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 sacrificial layers 622 to form a plurality of trenches 910 extending vertically to the at least one channel layer 810. At this time, the three-dimensional flash memory manufacturing apparatus selectively removes only a plurality of sacrificial layers 622 among a plurality of interlayer insulating layers 621 and a plurality of sacrificial layers 622 included in the mold structure 620 Various methods can be used. For example, a three-dimensional flash memory manufacturing apparatus can selectively remove a plurality of sacrificial layers 622 by using an etching solution. This removal process may be performed until a plurality of trenches 910 are formed in which at least one channel layer 810 is exposed to the side.

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 ONO layers 1020 surrounding the plurality of electrode layers 1010 in the plurality of trenches 910, respectively. Here, each of the plurality of ONO layers 1020 may include a protective oxide film 1021 serving as a protection, a nitride film 1022 serving as a charge storage, and a tunnel oxide film 1023.

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 ONO layers 1020 that are formed so as to surround each of the plurality of electrode layers 1010, and then a plurality of ONO layers (not shown) prepared in the plurality of trenches 910 1020 (which surround each of the plurality of electrode layers 1010).

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 ONO layers 1020 in a plurality of trenches 910, respectively, and forming a plurality of electrode layers 1010 on the plurality of ONO layers 1020 You may. A detailed description thereof will be described with reference to Figs. 12A to 12B.

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 first channel layer 1130 having a predetermined thickness less than a preset thickness in at least one hole 1120 formed in a mold structure 1110, By forming the channel layer 1140 in order, at least one channel layer 1130 and 1140 can be formed.

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 first channel layer 1130 with a Group III-V compound containing Ga and P along at least one hole 1120, The second channel layer 1140 may be deposited on the first channel layer 1130 with a Group 3-5 compound including Ga and As, or a Group 3-5 compound including Ga, As, and P. [

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 first channel layer 1130 with a group III-V compound having a temperature resistance higher than that of the group III-V compound forming the second channel layer 1140.

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 first channel layer 1130 by adjusting the ratio of the Group 3-5 elements so as to have a temperature tolerance of a predetermined temperature or more, The second channel layer 1140 may be formed by adjusting the ratio of the Group 3-5 elements so as to have higher mobility than the mobility of Poly-Si or Si used. Accordingly, the first channel layer 1130 can prevent the second channel layer 1140 from being melted and deposited on the side surface.

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 second channel layer 1140 has a hollow tube shape inside the second channel layer 1140, instead of filling the at least one hole 1120 completely. . In this case, the three-dimensional flash memory device may dispose the buried layer 1150 in the second channel layer 1140. However, the second channel layer 1140 may be formed so as to completely fill the at least one hole 1120 without limitation or limitation.

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 tunnel oxide film 1220, a nitride film 1230, and a protective oxide film 1240 sequentially in conformity with a plurality of trenches 1210, A plurality of ONO layers 1250 may be deposited within the plurality of trenches 1210, respectively.

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 electrode layers 1260 with a conductive material on the plurality of ONO layers 1250, respectively. At this time, the three-dimensional flash memory fabrication apparatus may form a plurality of electrode layers 1260 such that a plurality of ONO layers 1250 completely fill the plurality of deposited trenches 1210, respectively.

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 capping layer 1320 covering at least one channel layer 1310 so as to cover at least one channel layer 1310 without being exposed to the outside, Or may be formed of a conductive material.

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 capping layer 1320 after the process of generating the plurality of ONO layers described with reference to FIG. 10, but is not limited thereto, After forming the at least one channel layer 1310 as described above, at least one capping layer 1320 may be formed immediately after the step of forming the plurality of trenches described with reference to FIG. 9, (1320).

이와 같은 적어도 하나의 캡핑층(1320)은 적어도 하나의 채널층(1310)이 녹아서 상부로 석출되는 것을 방지할 수 있다.The at least one capping layer 1320 may prevent the at least one channel layer 1310 from being melted and deposited on the top.

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)

셀 전류를 증가시키는 3차원 플래시 메모리에 있어서,
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.
제1항에 있어서,
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.
제1항에 있어서,
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.
제3항에 있어서,
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.
제1항에 있어서,
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.
제5항에 있어서,
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.
셀 전류를 증가시키는 3차원 플래시 메모리에 있어서,
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.
셀 전류를 증가시키는 3차원 플래시 메모리에 있어서,
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.
셀 전류를 증가시키는 3차원 플래시 메모리의 제조 방법에 있어서,
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.
제9항에 있어서,
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.
제9항에 있어서,
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.
제11항에 있어서,
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.
제9항에 있어서,
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.
제9항에 있어서,
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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