KR20190010403A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
Semiconductor device and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR20190010403A KR20190010403A KR1020180015195A KR20180015195A KR20190010403A KR 20190010403 A KR20190010403 A KR 20190010403A KR 1020180015195 A KR1020180015195 A KR 1020180015195A KR 20180015195 A KR20180015195 A KR 20180015195A KR 20190010403 A KR20190010403 A KR 20190010403A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- channel
- film
- films
- source
- select line
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 18
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 44
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 35
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 12
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 6
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 346
- 239000000463 material Substances 0.000 description 59
- 102100037478 Glutathione S-transferase A2 Human genes 0.000 description 32
- 101001026115 Homo sapiens Glutathione S-transferase A2 Proteins 0.000 description 32
- 101000906005 Fasciola hepatica Glutathione S-transferase class-mu 26 kDa isozyme 1 Proteins 0.000 description 31
- 102100036534 Glutathione S-transferase Mu 1 Human genes 0.000 description 31
- 101000851788 Homo sapiens Eukaryotic peptide chain release factor GTP-binding subunit ERF3A Proteins 0.000 description 31
- 101001071694 Homo sapiens Glutathione S-transferase Mu 1 Proteins 0.000 description 31
- 101000984653 Homo sapiens Large subunit GTPase 1 homolog Proteins 0.000 description 28
- 102100027113 Large subunit GTPase 1 homolog Human genes 0.000 description 28
- 101100212791 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) YBL068W-A gene Proteins 0.000 description 26
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 19
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 17
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 16
- 102100027627 Follicle-stimulating hormone receptor Human genes 0.000 description 12
- 101000862396 Homo sapiens Follicle-stimulating hormone receptor Proteins 0.000 description 12
- 101001039035 Homo sapiens Lutropin-choriogonadotropic hormone receptor Proteins 0.000 description 12
- 102100040788 Lutropin-choriogonadotropic hormone receptor Human genes 0.000 description 12
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 11
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 9
- 101150108487 pst2 gene Proteins 0.000 description 9
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 9
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 6
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 3
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012782 phase change material Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 tungsten nitride Chemical class 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B41/00—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
- H10B41/20—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels
-
- H01L27/11551—
-
- H01L27/11524—
-
- H01L27/11529—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66825—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a floating gate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7841—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with floating body, e.g. programmable transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B41/00—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
- H10B41/30—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region
- H10B41/35—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region with a cell select transistor, e.g. NAND
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B41/00—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
- H10B41/40—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the peripheral circuit region
- H10B41/41—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the peripheral circuit region of a memory region comprising a cell select transistor, e.g. NAND
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 반도체 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 3차원 반도체 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a three-dimensional semiconductor device and a manufacturing method thereof.
반도체 장치는 데이터를 저장할 수 있는 메모리 셀 트랜지스터들을 포함한다. 3차원 반도체 장치는 서로 다른 제1 내지 제3 방향으로 배열된 메모리 셀 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 3차원 반도체 장치는 메모리 셀 트랜지스터들에 접근하기 위해 셀렉트 라인들 및 워드 라인들 등의 배선들을 포함한다.A semiconductor device includes memory cell transistors capable of storing data. The three-dimensional semiconductor device may include memory cell transistors arranged in different first to third directions. The three-dimensional semiconductor device includes wirings such as select lines and word lines to access memory cell transistors.
본 발명의 실시 예는 셀 어레이 영역의 면적을 줄일 수 있는 반도체 장치 및 그 제조방법을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a semiconductor device capable of reducing the area of a cell array region and a method of manufacturing the same.
본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장치는 소스 영역과 비트 라인들 사이에 연결된 제1 채널막들 및 제2 채널막들; 상기 소스 영역과 상기 비트 라인들 사이에서 서로 이격되어 적층되고, 각각이 상기 제1 및 제2 채널막들을 감싸도록 연장된 워드 라인들; 상기 워드 라인들과 상기 소스 영역 사이에서 상기 제1 채널막들을 감싸는 제1 소스 셀렉트 라인; 상기 워드 라인들과 상기 소스 영역 사이에서 상기 제2 채널막들을 감싸고, 상기 제1 소스 셀렉트 라인으로부터 이격되어 배치된 제2 소스 셀렉트 라인; 및 상기 비트 라인들과 상기 워드 라인들 사이에 배치되고, 상기 제1 및 제2 소스 셀렉트 라인들에 중첩되도록 연장된 드레인 셀렉트 라인을 포함할 수 있다.A semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes first channel films and second channel films connected between a source region and bit lines; Word lines extending between the source region and the bit lines and spaced apart from each other and extending to surround the first and second channel films, respectively; A first source select line surrounding the first channel layers between the word lines and the source region; A second source select line surrounding the second channel films between the word lines and the source region and spaced apart from the first source select line; And a drain select line disposed between the bit lines and the word lines and extending to overlap the first and second source select lines.
본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장치는 각각이 하부로부터 상부를 향하여 연장되고, 상기 하부에 가까워질수록 폭이 좁아지는 역사다리꼴의 종단면 구조를 갖는 제1 채널막 및 제2 채널막; 상기 하부로부터 상기 상부를 향하여 적층되고, 서로 이격되고, 각각이 상기 제1 채널막 및 상기 제2 채널막을 감싸도록 연장된 워드 라인들; 상기 워드 라인들보다 상기 하부를 향하여 돌출된 상기 제1 채널막의 일부를 감싸는 제1 하부 셀렉트 그룹; 및 상기 워드 라인들보다 상기 하부를 향하여 돌출된 상기 제2 채널막의 일부를 감싸는 제2 하부 셀렉트 그룹을 포함할 수 있다.The semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a first channel layer and a second channel layer, each of the first channel layer and the second channel layer having an inverted trapezoidal longitudinal sectional structure extending from a lower portion to an upper portion and having a width narrower toward the lower portion; Word lines stacked from the bottom toward the top and spaced apart from each other and extending to surround the first channel film and the second channel film, respectively; A first lower select group surrounding a portion of the first channel film protruding from the word lines toward the lower portion; And a second lower select group surrounding a part of the second channel film protruding downward from the word lines.
본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장치의 제조방법은 제1 적층체를 형성하는 단계; 상기 제1 적층체를 제1 패턴들로 분리하는 분리 절연막들을 형성하는 단계; 상기 제1 패턴들 및 상기 분리 절연막들 상에 제2 적층체를 형성하는 단계; 및 상기 제2 적층체가 제2 패턴들로 분리되고 상기 제1 패턴들 각각이 제3 패턴들로 분리되도록 상기 제2 적층체로부터 상기 제1 패턴들 각각을 관통하고, 상기 분리 절연막들 중 어느 하나를 사이에 두고 마주하는 슬릿들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.A method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes: forming a first laminate; Forming separation insulating films for separating the first laminate into first patterns; Forming a second laminate on the first patterns and the isolation insulating films; And one of the first insulating layers, the second insulating layer, and the second insulating layer, the second laminate being divided into second patterns and each of the first patterns being divided into third patterns, And forming slits which face each other with a gap therebetween.
본 발명에 따르면, 셀렉트 라인들의 분리 영역을 채널막의 프로파일을 고려하여 설계함으로서, 수평적인 면적 증가없이 셀렉트 라인들을 안정적으로 분리할 수 있다. 이로써, 본 발명은 3차원 반도체 장치의 셀 어레이 영역 면적을 줄일 수 있다.According to the present invention, the select lines can be stably separated without increasing the horizontal area by designing the isolation region of the select lines in consideration of the profile of the channel film. Thus, the present invention can reduce the area of the cell array region of the three-dimensional semiconductor device.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 장치의 개략적인 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장치를 나타내는 사시도이다.
도 3a 내지 도 3c는 다층 메모리 패턴의 다양한 구조를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장치의 제조방법을 개략적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 5a 내지 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장치의 제조방법을 단계적으로 설명하기 위한 도면들이다.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장치 및 그 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 13a 내지 도 13d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장치 및 그 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a schematic circuit diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view illustrating a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
3A to 3C are cross-sectional views illustrating various structures of a multi-layer memory pattern.
4 is a flowchart for schematically explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
5A to 11 are views for explaining a step-by-step description of a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
12A to 12C are cross-sectional views illustrating a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention.
13A to 13D are cross-sectional views illustrating a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention.
14 is a block diagram showing a configuration of a memory system according to an embodiment of the present invention.
15 is a block diagram illustrating a configuration of a computing system according to an embodiment of the present invention.
이하에서는, 본 발명의 가장 바람직한 실시예가 설명된다. 도면에 있어서, 두께와 간격은 설명의 편의를 위하여 표현된 것이며, 실제 물리적 두께에 비해 과장되어 도시될 수 있다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지와 무관한 공지의 구성은 생략될 수 있다. 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.Hereinafter, the most preferred embodiment of the present invention will be described. In the drawings, the thickness and the spacing are expressed for convenience of explanation, and can be exaggerated relative to the actual physical thickness. In describing the present invention, known configurations irrespective of the gist of the present invention may be omitted. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of each drawing, only the same constituent elements have the same number as possible even if they are displayed on different drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 장치의 개략적인 회로도이다. 도 1은 낸드 플래시 메모리 장치의 회로도를 예시적으로 도시한 것이다.1 is a schematic circuit diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 illustrates an exemplary circuit diagram of a NAND flash memory device.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 장치는 서로 다른 제1 내지 제3 방향들(I 내지 Ⅲ)을 따라 배열된 다수의 메모리 셀들을 포함하여 3차원 구조를 갖는 메모리 셀 어레이(100)를 포함한다. 메모리 셀 어레이(100)는 다수의 메모리 스트링들(SR11, SR12, SR21, SR22)을 포함한다. 메모리 스트링들(SR11, SR12, SR21, SR22)은 비트 라인들(BL1, BL2)과 소스영역(SA) 사이에 연결될 수 있다. 도 1은 특정 게이트 그룹(GL)에 연결된 4개의 메모리 스트링들(SR11, SR12, SR21, SR22)을 예시하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 다수의 게이트 그룹들이 제2 방향(Ⅱ) 이격되어 배치되고, 게이트 그룹들 각각은 4개 이상의 다수의 메모리 스트링들의 동작을 제어할 수 있다.Referring to FIG. 1, a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a memory cell array having a three-dimensional structure including a plurality of memory cells arranged along first through third directions I through III 100). The
메모리 스트링들(SR11, SR12, SR21, SR22)은 서로 다른 비트 라인들(BL1, BL2)에 연결된 비트 그룹들(BG)로 구분될 수 있다. 비트 그룹들(BG) 각각을 구성하는 메모리 스트링들은 동일한 비트 라인에 의해 제어된다.The memory strings SR11, SR12, SR21 and SR22 may be divided into bit groups BG connected to different bit lines BL1 and BL2. The memory strings constituting each of the bit groups BG are controlled by the same bit line.
비트 라인들(BL1, BL2)은 제2 방향(Ⅱ)을 따라 연장되고, 서로 나란하게 배열될 수 있다. 비트 라인들(BL1, BL2)은 제3 방향(Ⅲ)을 따라 교대로 배치된 제1 비트 라인(BL1) 및 제2 비트 라인(BL2)을 포함할 수 있다. 도 1은 한 쌍의 제1 비트 라인(BL1)과 제2 비트 라인(BL2)을 예시하고 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 다수의 제1 비트 라인들 및 다수의 제2 비트 라인들이 제3 방향(Ⅲ)을 따라 하나씩 교대로 배치될 수 있다.The bit lines BL1 and BL2 extend along the second direction II and can be arranged in parallel with each other. The bit lines BL1 and BL2 may include a first bit line BL1 and a second bit line BL2 arranged alternately along the third direction III. 1 illustrates a pair of the first bit line BL1 and the second bit line BL2, the present invention is not limited thereto. For example, a plurality of first bit lines and a plurality of second bit lines may be alternately arranged one by one along the third direction (III).
메모리 스트링들(SR11, SR12, SR21, SR22)은 집적도 향상을 위해 지그재그형으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 제1 비트 라인(BL1)에 연결된 비트 그룹(BG)과 제2 비트 라인(BL2)에 연결된 비트 그룹(BG)이 지그재그로 배치될 수 있다.The memory strings SR11, SR12, SR21, and SR22 may be arranged in a zigzag fashion for improved integration. For example, a bit group BG connected to the first bit line BL1 and a bit group BG connected to the second bit line BL2 can be arranged in a zigzag manner.
메모리 스트링들(SR11, SR12, SR21, SR22) 각각은 직렬로 연결된 소스 셀렉트 트랜지스터(SSTa 또는 SSTb), 다수의 메모리 셀 트랜지스터들(MC1 내지 MCn; n은 2이상의 자연수), 및 드레인 셀렉트 트랜지스터(DSTa 또는 DSTb)를 포함할 수 있다. 메모리 스트링들(SR11, SR12, SR21, SR22) 각각은 하나의 소스 셀렉트 트랜지스터(SSTa) 또는 직렬로 연결된 2개 이상의 소스 셀렉트 트랜지스터들(SSTa, SSTb)을 포함할 수 있다. 메모리 스트링들(SR11, SR12, SR21, SR22) 각각은 하나의 드레인 셀렉트 트랜지스터(DSTa) 또는 직렬로 연결된 2개 이상의 드레인 셀렉트 트랜지스터들(DSTa, DSTb)을 포함할 수 있다. 도 1은 메모리 스트링들(SR11, SR12, SR21, SR22) 각각이 2개의 소스 셀렉트 트랜지스터들(SSTa, SSTb) 및 2개의 드레인 셀렉트 트랜지스터들(DSTa, DSTb)을 포함하는 경우를 도시하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 이하, 설명의 편의를 위해, 2개의 소스 셀렉트 트랜지스터들 중 하나는 하부 소스 셀렉트 트랜지스터(SSTa)로 기술하고, 하부 소스 셀렉트 트랜지스터(SSTa)에 제1 방향(I)으로 이웃한 나머지 하나는 상부 소스 셀렉트 트랜지스터(SSTb)로 기술한다. 마찬가지로, 2개의 드레인 셀렉트 트랜지스터들 중 하나는 하부 드레인 셀렉트 트랜지스터(DSTb)로 기술하고, 하부 드레인 셀렉트 트랜지스터(DSTb)에 제1 방향(I)으로 이웃한 나머지 하나는 상부 드레인 셀렉트 트랜지스터(DSTa)로 기술한다.Each of the memory strings SR11, SR12, SR21 and SR22 includes a source select transistor SSTa or SSTb connected in series, a plurality of memory cell transistors MC1 through MCn (n is a natural number of 2 or more), and a drain select transistor DSTa Or DSTb). Each of the memory strings SR11, SR12, SR21 and SR22 may include one source select transistor SSTa or two or more source select transistors SSTa and SSTb connected in series. Each of the memory strings SR11, SR12, SR21 and SR22 may include one drain select transistor DSTa or two or more drain select transistors DSTa and DSTb connected in series. 1 shows a case where each of the memory strings SR11, SR12, SR21 and SR22 includes two source select transistors SSTa and SSTb and two drain select transistors DSTa and DSTb, Are not limited thereto. Hereinafter, for convenience of description, one of the two source select transistors is referred to as a lower source select transistor (SSTa), and the other one adjacent to the lower source select transistor (SSTa) in the first direction (I) Select transistor SSTb. Likewise, one of the two drain select transistors is referred to as a lower drain select transistor DSTb, and the other one adjacent to the lower drain select transistor DSTb in the first direction I is an upper drain select transistor DSTa .
하부 및 상부 소스 셀렉트 트랜지스터들(SSTa 및 SSTb), 다수의 메모리 셀 트랜지스터들(MC1 내지 MCn), 및 하부 및 상부 드레인 셀렉트 트랜지스터들(DSTb 및 DSTa)은 제1 방향(I)을 따라 연장된 채널막에 의해 직렬로 연결되어 하나의 메모리 스트링(SR11, SR12, SR21 또는 SR22)을 형성할 수 있다. 하나의 채널막은 제1 및 제2 비트 라인들(BL1, BL2) 중 그에 상응하는 하나의 비트 라인과, 소스 영역(SA)에 연결될 수 있다.The lower and upper source select transistors SSTa and SSTb, the plurality of memory cell transistors MC1 to MCn, and the lower and upper drain select transistors DSTb and DSTa are connected to a channel extending along the first direction I, Can be connected in series by a membrane to form one memory string SR11, SR12, SR21 or SR22. One channel film may be connected to one bit line corresponding to one of the first and second bit lines BL1 and BL2 and the source region SA.
메모리 스트링들(SR11, SR12, SR21, SR22)은 게이트 그룹(GL)에 연결될 수 있다. 게이트 그룹(GL)은 상부 셀렉트 그룹(USG), 워드 라인들(WL1 내지 WLn), 제1 하부 셀렉트 그룹(LSG1), 및 제2 하부 셀렉트 그룹(LSG2)을 포함할 수 있다. 워드 라인들(WL1 내지 WLn) 각각은 수평방향으로 연장될 수 있다. 수평방향은 제2 방향(Ⅱ) 및 제3 방향(Ⅲ)에 나란하고 제1 방향(I)에 수직 교차된다. 워드 라인들(WL1 내지 WLn)은 메모리 셀 트랜지스터들(MC1 내지 MCn)의 게이트들에 각각 연결된다.The memory strings SR11, SR12, SR21, and SR22 may be connected to the gate group GL. The gate group GL may include an upper select group USG, word lines WL1 to WLn, a first lower select group LSG1, and a second lower select group LSG2. Each of the word lines WL1 to WLn may extend in the horizontal direction. The horizontal direction is perpendicular to the first direction I and parallel to the second direction II and the third direction III. The word lines WL1 to WLn are connected to the gates of the memory cell transistors MC1 to MCn, respectively.
도 1은 워드 라인들(WL1 내지 WLn) 각각에 공통으로 연결된 제1 내지 제4 행의 메모리 스트링들(SR11, SR12, SR21, SR22)을 도시하고 있다. 도 1은 각 행을 구성하는 하나의 메모리 스트링만을 예시하고 있으나, 각 행은 다수의 메모리 스트링들을 포함한다. 각 행을 구성하는 메모리 스트링들은 제3 방향(Ⅲ)을 따라 교대로 배치된 제1 비트 라인들 및 제2 비트 라인들에 연결되고, 제3 방향(Ⅲ)을 따라 일렬로 배치된다. 제1 내지 제4 행의 메모리 스트링들(SR11, SR12, SR21, SR22)은 지그재그로 배치될 수 있다. 제1 및 제3 행의 메모리 스트링들(SR11, SR21)은 제1 비트 라인(BL1)에 연결되고, 제2 및 제4 행의 메모리 스트링들(SR12, SR22)은 제2 비트 라인(BL2)에 연결된다.1 shows memory strings SR11, SR12, SR21 and SR22 of first to fourth rows connected in common to word lines WL1 to WLn, respectively. Although FIG. 1 illustrates only one memory string constituting each row, each row includes a plurality of memory strings. The memory strings constituting each row are connected to the first bit lines and the second bit lines alternately arranged along the third direction (III), and are arranged in a line along the third direction (III). The memory strings SR11, SR12, SR21, SR22 of the first to fourth rows may be arranged in a zigzag manner. The memory strings SR11 and SR21 of the first and third rows are connected to the first bit line BL1 and the memory strings SR12 and SR22 of the second and fourth rows are connected to the second bit line BL2, Lt; / RTI >
제1 내지 제4 행의 메모리 스트링들(SR11, SR12, SR21, SR22)은 수평 방향으로 연장된 상부 셀렉트 그룹(USG)에 공통으로 연결될 수 있다. 상부 셀렉트 그룹(USG)은 한층 이상의 드레인 셀렉트 라인들(DSLa, DSLb)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상부 셀렉트 그룹(USG)은 상부 드레인 셀렉트 라인(DSLa) 및 하부 드레인 셀렉트 라인(DSLb)을 포함할 수 있다. 상부 드레인 셀렉트 라인(DSLa) 및 하부 드레인 셀렉트 라인(DSLb)은 서로 평행하게 연장된다. 상부 드레인 셀렉트 라인(DSLa)은 제1 내지 제4 행의 메모리 스트링들(SR11, SR12, SR21, SR22) 각각에 포함된 상부 드레인 셀렉트 트랜지스터(DSTa)의 게이트에 연결된다. 하부 드레인 셀렉트 라인(DSLb)은 제1 내지 제4 행의 메모리 스트링들(SR11, SR12, SR21, SR22) 각각에 포함된 하부 드레인 셀렉트 트랜지스터(DSTb)의 게이트에 연결된다.The memory strings SR11, SR12, SR21, SR22 of the first to fourth rows may be connected in common to the horizontally extending upper select group USG. The upper select group USG may include one or more drain select lines DSLa and DSLb. For example, the upper select group USG may include an upper drain select line DSLa and a lower drain select line DSLb. The upper drain select line DSLa and the lower drain select line DSLb extend in parallel with each other. The upper drain select line DSLa is connected to the gate of the upper drain select transistor DSTa included in each of the memory strings SR11, SR12, SR21 and SR22 of the first to fourth rows. The lower drain select line DSLb is connected to the gate of the lower drain select transistor DSTb included in each of the memory strings SR11, SR12, SR21, SR22 of the first to fourth rows.
제1 하부 셀렉트 그룹(LSG1) 및 제2 하부 셀렉트 그룹(LSG2)은 전기적 및 구조적으로 서로 분리되고, 동일한 층에 배치될 수 있다. 제1 내지 제4행의 메모리 스트링들(SR11, SR12, SR21, SR22)은 제1 하부 셀렉트 그룹(LSG1)에 연결되거나, 제2 하부 셀렉트 그룹(LSG2)에 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 및 제2행의 메모리 스트링들(SR11, SR12)은 제1 하부 셀렉트 그룹(LSG1)에 연결되고, 제3 및 제4행의 메모리 스트링들(SR21, SR22)은 제2 하부 셀렉트 그룹(LSG2)에 연결될 수 있다.The first lower select group LSG1 and the second lower select group LSG2 may be electrically and structurally separated from each other and disposed on the same layer. The memory strings SR11, SR12, SR21 and SR22 of the first to fourth rows may be connected to the first lower select group LSG1 or may be connected to the second lower select group LSG2. More specifically, the memory strings SR11 and SR12 of the first and second rows are connected to the first lower select group LSG1, and the memory strings SR21 and SR22 of the third and fourth rows are connected to the second And can be connected to the lower select group LSG2.
제1 하부 셀렉트 그룹(LSG1)은 한층 이상의 소스 셀렉트 라인들(SSL1a, SSL1b)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 하부 셀렉트 그룹(LSG1)은 제1 하부 소스 셀렉트 라인(SSL1a) 및 제1 상부 소스 셀렉트 셀렉트 라인(SSL1b)을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제2 하부 셀렉트 그룹(LSG2)은 한층 이상의 소스 셀렉트 라인들(SSL2a, SSL2b)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 하부 셀렉트 그룹(LSG2)은 제2 하부 소스 셀렉트 셀렉트 라인(SSL2a) 및 제2 상부 소스 셀렉트 라인(SSL2b)을 포함할 수 있다.The first lower select group LSG1 may include more than one source select lines SSL1a and SSL1b. For example, the first lower select group LSG1 may include a first lower source select line SSL1a and a first upper source select select line SSL1b. Likewise, the second lower select group LSG2 may include more than one source select line SSL2a, SSL2b. For example, the second lower select group LSG2 may include a second lower source select select line SSL2a and a second upper source select line SSL2b.
제1 하부 소스 셀렉트 라인(SSL1a)은 제1 및 제2행의 메모리 스트링들(SR11, SR12) 각각에 포함된 하부 소스 셀렉트 트랜지스터(SSTa)의 게이트에 연결된다. 제1 상부 소스 셀렉트 라인(SSL1b)은 제1 및 제2행의 메모리 스트링들(SR11, SR12) 각각에 포함된 상부 소스 셀렉트 트랜지스터(SSTb)의 게이트에 연결된다. 제2 하부 소스 셀렉트 라인(SSL2a)은 제3 및 제4행의 메모리 스트링들(SR21, SR22) 각각에 포함된 하부 소스 셀렉트 트랜지스터(SSTa)의 게이트에 연결된다. 제2 상부 소스 셀렉트 라인(SSL2b)은 제3 및 제4행의 메모리 스트링들(SR21, SR22) 각각에 포함된 상부 소스 셀렉트 트랜지스터(SSTb)의 게이트에 연결된다.The first lower source select line SSL1a is connected to the gate of the lower source select transistor SSTa included in each of the memory strings SR11 and SR12 of the first and second rows. The first upper source select line SSL1b is connected to the gate of the upper source select transistor SSTb included in each of the memory strings SR11 and SR12 of the first and second rows. The second lower source select line SSL2a is connected to the gate of the lower source select transistor SSTa included in each of the memory strings SR21 and SR22 of the third and fourth rows. The second upper source select line SSL2b is connected to the gate of the upper source select transistor SSTb included in each of the memory strings SR21 and SR22 of the third and fourth rows.
상술한 회로에 따르면, 상부 셀렉트 그룹(USG)은 제1 내지 제4 행의 메모리 스트링들(SR11, SR12, SR21, SR22)과 제1 및 제2 비트 라인들(BL1, BL2) 사이의 전기적 연결을 제어할 수 있다. 제1 하부 셀렉트 그룹(LSG1)은 제1 및 제2행의 메모리 스트링들(SR11, SR12)과 소스 영역(SA) 사이의 전기적 연결을 제어할 수 있다. 제2 하부 셀렉트 그룹(LSG2)은 제3 및 제4행의 메모리 스트링들(SR21, SR22)과 소스 영역(SA) 사이의 전기적 연결을 제어할 수 있다. 이로써, 제1 내지 제4 행의 메모리 스트링들(SR11, SR12, SR21, SR22) 각각을 개별적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 하나의 상부 셀렉트 그룹을 선택하고, 하나의 비트 라인을 선택하고, 제1 및 제2 하부 셀렉트 그룹 중 어느 하나를 선택하면, 제1 내지 제4 행의 메모리 스트링들(SR11, SR12, SR21, SR22) 중 하나가 선택될 수 있다.According to the circuit described above, the upper select group USG has an electrical connection between the first to fourth row memory strings SR11, SR12, SR21, SR22 and the first and second bit lines BL1, BL2 Can be controlled. The first lower select group LSG1 may control the electrical connection between the memory strings SR11, SR12 of the first and second rows and the source region SA. The second lower select group LSG2 can control the electrical connection between the memory strings SR21, SR22 of the third and fourth rows and the source region SA. Thus, the memory strings SR11, SR12, SR21 and SR22 of the first to fourth rows can be individually controlled. For example, when one upper select group is selected, one bit line is selected, and one of the first and second lower select groups is selected, the memory strings SR11 and SR12 of the first to fourth rows , SR21, SR22) can be selected.
상술한 게이트 그룹(GL)은 서로 이웃한 슬릿들 사이에 배치될 수 있으며, 2개의 게이트 그룹이 하나의 메모리 블록을 구성할 수 있다. 이하, 도 2를 참조하여, 2개의 게이트 그룹을 포함하는 메모리 블록의 구조에 대해 설명한다.The above-described gate group GL may be disposed between neighboring slits, and two gate groups may constitute one memory block. Hereinafter, with reference to FIG. 2, a structure of a memory block including two gate groups will be described.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장치를 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 회로를 구성하는 반도체 장치의 구조를 설명하기 위한 사시도이다.2 is a perspective view illustrating a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 2 is a perspective view for explaining a structure of a semiconductor device constituting the circuit shown in FIG.
도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 제1 내지 제4 행의 메모리 스트링들(SR11, SR12, SR21, SR22)은 제1 게이트 적층체(GST1) 및 채널막들(CH1, CH2)을 통해 구성되거나, 제2 게이트 적층체(GST2) 및 채널막들(CH1, CH2)을 통해 구성될 수 있다. 제1 게이트 적층체(GST1) 및 제2 게이트 적층체(GST2)는 하나의 메모리 블록을 구성할 수 있다. 제1 게이트 적층체(GST1) 및 제2 게이트 적층체(GST2)는 슬릿들(SI) 중 하나에 의해 서로 분리될 수 있다. 도 2는 한 쌍의 제1 게이트 적층체(GST1) 및 제2 게이트 적층체(GST2)를 포함하는 메모리 블록을 예시하고 있으나, 다수의 메모리 블록들이 제2 방향(Ⅱ)을 따라 배열될 수 있다. 슬릿들(SI) 중 몇몇은 메모리 블록들 간 경계에 인접한 게이트 적층체들 사이를 분리하기 위해 배치될 수 있다.Referring to FIG. 2, the memory strings SR11, SR12, SR21 and SR22 of the first to fourth rows shown in FIG. 1 are connected through the first gate stacked structure GST1 and the channel films CH1 and CH2 Or may be constituted through the second gate stacked structure GST2 and the channel films CH1 and CH2. The first gate stacked structure GST1 and the second gate stacked structure GST2 can constitute one memory block. The first gate stacked structure GST1 and the second gate stacked structure GST2 can be separated from each other by one of the slits SI. Although FIG. 2 illustrates a memory block including a pair of first gate stacks GST1 and a second gate stack GST2, a plurality of memory blocks may be arranged along a second direction II . Some of the slits SI may be arranged to separate between the gate stacks adjacent to the boundary between the memory blocks.
제1 및 제2 게이트 적층체들(GST1 및 GST2)은 소스 영역(SA)과 제1 및 제2 비트 라인들(BL1, BL2) 사이에 배치된다. 소스 영역(SA)은 제2 방향(Ⅱ) 및 제3 방향(Ⅲ)을 따라 확장될 수 있다. 소스 영역(SA)은 제1 도전형의 불순물을 포함하는 적어도 하나의 도프트 실리콘막으로 형성될 수 있다. 제1 도전형의 불순물은 n형 불순물일 수 있다. 슬릿들(SI)은 소스 영역(SA)까지 연장될 수 있다. 소스 영역(SA)은 소스 컨택 라인들(SCL)에 연결된다. 소스 컨택 라인들(SCL)은 슬릿들(SI) 내부에 각각 배치된다.The first and second gate stacks GST1 and GST2 are disposed between the source region SA and the first and second bit lines BL1 and BL2. The source region SA may extend along the second direction II and the third direction III. The source region SA may be formed of at least one doped silicon film containing an impurity of the first conductivity type. The impurity of the first conductivity type may be an n-type impurity. The slits SI can extend to the source region SA. The source region SA is connected to the source contact lines SCL. Source contact lines SCL are disposed within the slits SI, respectively.
제1 및 제2 게이트 적층체들(GST1 및 GST2) 각각은 서로 이웃한 소스 컨택 라인들(SCL) 사이에 배치된다. 제1 및 제2 게이트 적층체들(GST1 및 GST2) 각각은 셀 플러그들(PL)에 의해 관통될 수 있다. 셀 플러그들(PL) 각각은 채널막(CH1 또는 CH2), 다층 메모리 패턴(ML) 및 캡핑패턴(CAP)을 포함할 수 있다. 셀 플러그들(PL)은 제1 그룹(GR1)과 제2 그룹(GR2)으로 구분될 수 있다. 제1 그룹(GR1)은 제1 하부 셀렉트 그룹(LSG1)에 의해 에워싸이는 셀 플러그들(PL)을 포함한다. 제2 그룹(GR2)은 제2 하부 셀렉트 그룹(LSG2)에 의해 에워싸이는 셀 플러그들(PL)을 포함한다.Each of the first and second gate stacks GST1 and GST2 is disposed between neighboring source contact lines SCL. Each of the first and second gate stacks GST1 and GST2 may be penetrated by the cell plugs PL. Each of the cell plugs PL may include a channel film CH1 or CH2, a multilayer memory pattern ML, and a capping pattern CAP. The cell plugs PL may be divided into a first group GR1 and a second group GR2. The first group GR1 includes cell plugs PL surrounded by the first lower select group LSG1. The second group GR2 includes the cell plugs PL surrounded by the second lower select group LSG2.
채널막들(CH1, CH2)은 제1 그룹(GR1)을 구성하는 제1 채널막들(CH1)과 제2 그룹(GR2)을 구성하는 제2 채널막들(CH2)로 구분된다. 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2) 각각은 제1 게이트 적층체(GST) 또는 제2 게이트 적층체(GST2)를 관통하여 소스 영역(SA)에 접촉된다. 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2) 각각은 반도체막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2) 각각은 실리콘막으로 형성될 수 있다.The channel films CH1 and CH2 are divided into a first channel layer CH1 constituting the first group GR1 and a second channel layer CH2 constituting the second group GR2. Each of the first and second channel films CH1 and CH2 is in contact with the source region SA through the first gate stacked structure GST or the second gate stacked structure GST2. Each of the first and second channel films CH1 and CH2 may be formed of a semiconductor film. For example, each of the first and second channel films CH1 and CH2 may be formed of a silicon film.
제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2) 각각은 제1 게이트 적층체(GST) 또는 제2 게이트 적층체(GST2)를 관통하는 홀(H) 내부에 배치된다. 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2) 각각은 코어 절연막(CO)을 감싸도록 홀(H)의 표면을 따라 증착된 박막일 수 있다. 코어 절연막(CO)은 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2) 각각보다 낮은 높이로 형성될 수 있다. 이 경우, 셀 플러그들(PL) 각각은 캡핑 패턴(CAP)을 더 포함할 수 있다. 캡핑 패턴(CAP)은 코어 절연막(CO), 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2) 각각의 상단에 의해 정의되는 홀의 상단 중심부를 채우도록 코어 절연막(CO) 상에 형성될 수 있다. 캡핑 패턴(CAP)은 그에 대응되는 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2) 중 하나에 직접 접촉될 수 있다. 캡핑 패턴(CAP)은 제1 도전형의 불순물이 도핑된 반도체막으로 형성될 수 있다. 제1 도전형의 불순물은 n 타입 불순물일 수 있다. 보다 구체적으로, 캡핑 패턴(CAP)은 n형 불순물이 도핑된 도프트 실리콘막일 수 있다. 캡핑 패턴(CAP)은 드레인 정션으로 이용될 수 있다.Each of the first and second channel films CH1 and CH2 is disposed in a hole H penetrating the first gate stacked structure GST or the second gate stacked structure GST2. Each of the first and second channel films CH1 and CH2 may be a thin film deposited along the surface of the hole H so as to surround the core insulating film CO. The core insulating film CO may be formed to have a height lower than that of each of the first and second channel films CH1 and CH2. In this case, each of the cell plugs PL may further include a capping pattern CAP. The capping pattern CAP may be formed on the core insulating film CO so as to fill the top central portion of the hole defined by the top of each of the core insulating film CO and the first and second channel films CH1 and CH2. The capping pattern CAP may be directly in contact with one of the corresponding first and second channel films CH1 and CH2. The capping pattern CAP may be formed of a semiconductor film doped with an impurity of the first conductivity type. The impurity of the first conductivity type may be an n-type impurity. More specifically, the capping pattern (CAP) may be a doped silicon film doped with an n-type impurity. The capping pattern CAP can be used as a drain junction.
한편, 도면에 도시되진 않았으나, 캡핑 패턴(CAP) 및 코어 절연막(CO)은 생략될 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2) 각각은 다층 메모리 패턴(ML)에 의해 정의되는 홀(H)의 중심 영역을 완전히 채우도록 형성될 수 있다.On the other hand, although not shown in the figure, the capping pattern (CAP) and the core insulating film (CO) may be omitted. In this case, each of the first and second channel films CH1 and CH2 may be formed to completely fill the central region of the hole H defined by the multi-layer memory pattern ML.
다층 메모리 패턴(ML)은 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2) 각각의 측벽을 감싼다. 다층 메모리 패턴(ML)은 그에 대응하는 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2) 중 어느 하나와 제1 또는 제2 게이트 적층체(GST1 또는 GST2) 사이의 계면을 따라 연장될 수 있다. 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2) 각각은 다층 메모리 패턴(ML)보다 소스 영역(SA)을 향해 돌출되어 소스 영역(SA)에 직접 접촉될 수 있다.The multilayer memory pattern ML surrounds the sidewalls of each of the first and second channel films CH1 and CH2. The multilayer memory pattern ML may extend along the interface between any one of the first and second channel films CH1 and CH2 and the first or second gate stack GST1 or GST2 corresponding thereto. Each of the first and second channel films CH1 and CH2 may protrude toward the source region SA rather than the multilayer memory pattern ML and directly contact the source region SA.
상부 셀렉트 그룹(USG)과 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2) 사이에 배치된 각 다층 메모리 패턴(ML)의 일부와 제1 하부 셀렉트 그룹(LSG1)과 제1 채널막들(CH1) 사이에 배치된 각 다층 메모리 패턴(ML)의 일부와 제2 하부 셀렉트 그룹(LSG1)과 제2 채널막들(CH2) 사이에 배치된 각 다층 메모리 패턴(ML)의 일부는 게이트 절연막으로서 이용될 수 있다.A part of each multilayer memory pattern ML disposed between the upper select group USG and the first and second channel films CH1 and CH2 and the first lower select group LSG1 and the first channel films CH1 And a part of each of the multilayer memory patterns ML disposed between the second lower select group LSG1 and the second channel films CH2 is used as a gate insulating film .
제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2) 각각은, 제조 공정의 특성상 소스 영역(SA)에 인접한 하부에 가까워질수록 폭이 좁아지는 역사다리꼴의 종단면 구조를 갖는다. 다시 말해, 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2) 각각의 하단 폭(W1)은 상단 폭(W2)에 비해 좁게 형성된다. 이로 인하여, 서로 이웃한 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2) 간 이격 거리는 소스 영역(SA)에 가까워질수록 커진다.Each of the first and second channel films CH1 and CH2 has an inverted trapezoidal longitudinal sectional structure in which the width becomes narrower toward the lower portion adjacent to the source region SA due to the characteristics of the manufacturing process. In other words, the lower end width W1 of each of the first and second channel films CH1 and CH2 is narrower than the upper end width W2. As a result, the distance between the adjacent first and second channel films CH1 and CH2 gets larger toward the source region SA.
제1 및 제2 게이트 적층체들(GST1 및 GST2) 각각은 제1 방향(I)으로 서로 이격되어 적층된 워드 라인들(WL1 내지 WLn)을 포함한다. 워드 라인들(WL1 내지 WLn) 각각은 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2)을 공통으로 감싸도록 제2 및 제3 방향들(Ⅱ 및 Ⅲ)을 따라 수평 방향으로 연장될 수 있다. 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2)은 워드 라인들(WL1 내지 WLn)보다 소스 영역(SA)이 배치된 하부를 향하여 돌출된다. 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2)은 제1 및 제2 비트 라인들(BL1, BL2)이 배치된 상부 방향을 향하여 워드 라인들(WL1 내지 WLn)보다 돌출된다.Each of the first and second gate stacks GST1 and GST2 includes the word lines WL1 to WLn which are stacked and isolated from each other in the first direction I. Each of the word lines WL1 to WLn may extend in the horizontal direction along the second and third directions II and III so as to commonly surround the first and second channel films CH1 and CH2. The first and second channel films CH1 and CH2 are protruded toward the bottom where the source region SA is disposed than the word lines WL1 to WLn. The first and second channel films CH1 and CH2 protrude from the word lines WL1 to WLn toward the upper direction in which the first and second bit lines BL1 and BL2 are disposed.
제1 및 제2 게이트 적층체들(GST1 및 GST2) 각각은 워드 라인들(WL1 내지 WLn)과 제1 및 제2 비트 라인들(BL1, BL2) 사이에 배치된 상부 셀렉트 그룹(USG)을 포함한다. 상부 셀렉트 그룹(USG)은 워드 라인들(WL1 내지 WLn) 보다 돌출된 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2)의 일부들을 공통으로 감싸도록 제2 및 제3 방향들(Ⅱ 및 Ⅲ)을 따라 수평 방향으로 연장될 수 있다.Each of the first and second gate stacks GST1 and GST2 includes an upper select group USG disposed between the word lines WL1 to WLn and the first and second bit lines BL1 and BL2. do. The upper select group USG includes second and third directions II and III to commonly surround portions of the first and second channel films CH1 and CH2 protruding from the word lines WL1 to WLn, In the horizontal direction.
제1 및 제2 게이트 적층체들(GST1 및 GST2) 각각은 워드 라인들(WL1 내지 WLn)과 소스 영역(SA) 사이에 배치된 제1 하부 셀렉트 그룹(LSG1)과 제2 하부 셀렉트 그룹(LSG2)를 포함한다. 제1 하부 셀렉트 그룹(LSG1)과 제2 하부 셀렉트 그룹(LSG2)은 동일층에 배치된다. 보다 구체적으로, 제1 하부 셀렉트 그룹(LSG1)의 제1 하부 소스 셀렉트 라인(SSL1a)과 제2 하부 셀렉트 그룹(LSG2)의 제2 하부 소스 셀렉트 라인(SSL2a)이 서로 동일한 층에 배치되고, 제1 하부 셀렉트 그룹(LSG1)의 제1 상부 소스 셀렉트 라인(SSL1b)과 제2 하부 셀렉트 그룹(LSG2)의 제2 상부 소스 셀렉트 라인(SSL2b)이 서로 동일한 층에 배치된다. 제1 하부 셀렉트 그룹(LSG1)은 워드 라인들(WL1 내지 WLn)보다 하부를 향하여 돌출된 제1 채널막들(CH1)의 일부들을 감싸고, 제2 하부 셀렉트 그룹(LSG2)은 워드 라인들(WL1 내지 WLn)보다 하부를 향하여 돌출된 제2 채널막들(CH2)의 일부들을 감싼다.Each of the first and second gate stacks GST1 and GST2 includes a first lower select group LSG1 and a second lower select group LSG2 disposed between the word lines WL1 to WLn and the source region SA, ). The first lower select group LSG1 and the second lower select group LSG2 are disposed on the same layer. More specifically, the first lower source select line SSL1a of the first lower select group LSG1 and the second lower source select line SSL2a of the second lower select group LSG2 are arranged in the same layer, The first upper source select line SSL1b of the first lower select group LSG1 and the second upper source select line SSL2b of the second lower select group LSG2 are disposed on the same layer. The first lower select group LSG1 surrounds portions of the first channel films CH1 protruding downward from the word lines WL1 to WLn and the second lower select group LSG2 surrounds the word lines WL1 To WLn) of the second channel films (CH2) projecting downward.
상부 셀렉트 그룹(USG)의 상부 드레인 셀렉트 라인(DSLa) 및 하부 드레인 셀렉트 라인(DSLb)은 제1 및 제2 하부 셀렉트 그룹들(LSG1 및 LSG2)에 중첩되도록 연장된다. 워드 라인들(WL1 내지 WLn)은 제1 및 제2 하부 셀렉트 그룹들(LSG1 및 LSG2)에 중첩되도록 연장된다.The upper drain select line DSLa and the lower drain select line DSLb of the upper select group USG extend to overlap the first and second lower select groups LSG1 and LSG2. The word lines WL1 to WLn are extended to overlap the first and second lower select groups LSG1 and LSG2.
제1 및 제2 게이트 적층체들(GST1 및 GST2) 각각은 제1 및 제2 하부 셀렉트 그룹(LSG1 및 LSG2)과 소스 영역(SA) 사이에 배치된 게이트 절연막(GI)을 더 포함할 수 있다. 제1 및 제2 게이트 적층체들(GST1 및 GST2) 각각은 상부 드레인 셀렉트 라인(DSLa), 하부 드레인 셀렉트 라인(DSLb), 워드 라인들(WL1 내지 WLn), 상부 소스 셀렉트 라인들(SSL1b, SSL2b) 및 하부 소스 셀렉트 라인들(SSL1a, SSL1b) 사이에 배치된 층간 절연막들(ILD)을 더 포함할 수 있다.Each of the first and second gate stacks GST1 and GST2 may further include a gate insulating film GI disposed between the first and second lower select groups LSG1 and LSG2 and the source region SA . Each of the first and second gate stacks GST1 and GST2 includes an upper drain select line DSLa, a lower drain select line DSLb, word lines WL1 to WLn, upper source select lines SSL1b and SSL2b And interlayer insulating films ILD disposed between the lower source select lines SSL1a and SSL1b.
게이트 절연막(GI) 및 층간 절연막들(ILD) 각각은 수평 방향으로 연장될 수 있다. 게이트 절연막(GI) 및 층간 절연막들(ILD)은 산화막으로 형성될 수 있다.Each of the gate insulating film GI and the interlayer insulating films ILD may extend in the horizontal direction. The gate insulating film GI and the interlayer insulating films ILD may be formed of an oxide film.
제1 및 제2 게이트 적층체들(GST1 및 GST2) 각각은 제1 하부 셀렉트 그룹(LSG1) 및 제2 하부 셀렉트 그룹(LSG2) 사이에 배치된 분리 절연막(SID)을 더 포함할 수 있다. 분리 절연막(SID)에 의해 제1 하부 셀렉트 그룹(LSG1) 및 제2 하부 셀렉트 그룹(LSG2)이 서로 분리될 수 있다. 분리 절연막(SID)은 상부 소스 셀렉트 라인들(SSL1b, SSL2b) 및 하부 소스 셀렉트 라인들(SSL1a, SSL1b) 사이의 층간 절연막(ILD)을 관통할 수 있다. 분리 절연막(SID)은 워드 라인들(WL1 내지 WLn) 및 상부 셀렉트 그룹(USG)으로 덮인다.Each of the first and second gate stacks GST1 and GST2 may further include an isolation insulating film SID disposed between the first lower select group LSG1 and the second lower select group LSG2. The first lower select group LSG1 and the second lower select group LSG2 can be separated from each other by the isolation insulating film SID. The isolation insulating film SID may penetrate the interlayer insulating film ILD between the upper source select lines SSL1b and SSL2b and the lower source select lines SSL1a and SSL1b. The isolation insulating film SID is covered with the word lines WL1 to WLn and the upper select group USG.
분리 절연막(SID)은 서로 이웃한 슬릿들(SI) 사이의 워드 라인들(WL1 내지 WLn) 및 상부 셀렉트 그룹(USG)을 관통하지 않고, 서로 이웃한 슬릿들(SI) 사이의 제1 하부 셀렉트 그룹(LSG1) 및 제2 하부 셀렉트 그룹(LSG2) 사이를 분리한다. 이에 따라, 제1 하부 셀렉트 그룹(LSG1) 및 제2 하부 셀렉트 그룹(LSG2) 각각의 폭은 워드 라인들(WL1 내지 WLn) 및 상부 셀렉트 그룹(USG) 각각의 폭보다 좁게 형성된다.The isolation insulating film SID does not penetrate the word lines WL1 to WLn and the upper select group USG between the adjacent slits SI but the first lower select between the adjacent slits SI Group LSG1 and the second lower select group LSG2. Thus, the widths of the first lower select group LSG1 and the second lower select group LSG2 are each narrower than the widths of the word lines WL1 to WLn and the upper select group USG, respectively.
상술하였듯, 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2)은 제조 공정의 특성상 역사다리꼴 형상을 갖는다. 이에 따라, 상부를 향할수록 서로 이웃한 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2) 사이의 이격 거리가 좁아진다. 반대로, 하부를 향할수록 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2)의 사이의 이격 거리가 넓어진다.As described above, the first and second channel films CH1 and CH2 have an inverted trapezoidal shape due to the nature of the manufacturing process. As a result, the distance between the first and second channel films CH1 and CH2 adjacent to each other becomes narrower toward the upper side. Conversely, as the distance between the first and second channel films CH1 and CH2 increases toward the bottom, the distance between the first and second channel films CH1 and CH2 increases.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상대적으로 좁은 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2)의 상단들 사이의 이격 공간은 분리 절연막(SID)에 의해 2개의 공간으로 분리되지 않고, 상부 셀렉트 그룹(USG)으로 채워진다. 즉, 상부 셀렉트 그룹(USG)은 슬릿들(SI) 사이에서 분리하지 않고, 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2)을 공통으로 감싸도록 연장된 형태로 형성된다. 따라서, 본 발명은 슬릿들(SI) 사이에서 상부 셀렉트 그룹(USG)을 2개의 그룹으로 분리하기 위한 공간을 확보하기 위해, 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2) 사이의 이격거리를 넓히지 않아도 된다. 그 결과, 본 발명은 반도체 장치의 집적도를 높일 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the spacing space between the upper ends of the relatively narrow first and second channel films (CH1, CH2) is not separated into two spaces by the separating insulating film (SID) (USG). That is, the upper select group USG is formed so as to extend so as to commonly surround the first and second channel films CH1 and CH2 without separating between the slits SI. Therefore, in order to secure a space for separating the upper select group (USG) into two groups among the slits SI, the present invention is characterized in that the separation distance between the first and second channel films (CH1, CH2) You do not have to expand. As a result, the present invention can increase the degree of integration of the semiconductor device.
제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2)의 하단들 사이의 하단 이격 공간은 상대적으로 넓으므로 분리 절연막(SID)을 배치할 수 있는 면적을 갖는다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 별도의 수평공간을 확장하지 않고, 분리 절연막(SID)의 배치면적을 갖는 하단 이격 공간에 분리 절연막(SID)이 배치된다. 이로써, 본 발명은 반도체 장치의 집적도를 높일 수 있다. 분리 절연막(SID)은 제1 채널막들(CH1)을 감싸는 제1 하부 셀렉트 그룹(LSG1)과 제2 채널막들(CH2)을 감싸는 제2 하부 셀렉트 그룹(LSG2)을 전기적으로 분리한다. 이로써, 본 발명은 제1 또는 제2 게이트 적층체(GST1, GST2)와 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2)에 의해 정의되는 메모리 스트링들 중 어느 하나의 메모리 스트링을 선택하여 프로그램등의 동작을 수행할 수 있다.The bottom spacing space between the lower ends of the first and second channel films CH1 and CH2 is relatively wide and thus has an area capable of disposing the isolation insulating film SID. According to the embodiment of the present invention, the isolation insulating film (SID) is disposed in the lower spacing space having the arrangement area of the isolation insulating film (SID) without expanding the horizontal space. Thus, the present invention can increase the degree of integration of the semiconductor device. The isolation insulating film SID electrically isolates the first lower select group LSG1 surrounding the first channel films CH1 and the second lower select group LSG2 surrounding the second channel films CH2. Thus, the present invention selects a memory string of any one of the memory strings defined by the first or second gate stacked structure (GST1, GST2) and the first and second channel films (CH1, CH2) Can be performed.
제1 채널막들(CH1) 및 제2 채널막들(CH2)은 구조적으로 소스 영역(SA)에 공통으로 접촉될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 전기적으로 분리된 제1 하부 셀렉트 그룹(LSG1)과 제2 하부 셀렉트 그룹(LSG2)에 인가되는 신호를 제어하여 메모리 블록의 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2)을 분할된 그룹으로 소스 영역(SA)에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 이로써, 본 발명은 디스터브를 개선하여 반도체 장치의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The first channel films CH1 and the second channel films CH2 can be structurally contacted to the source region SA in common. According to the embodiment of the present invention, the signals applied to the first lower select group LSG1 and the second lower select group LSG2 that are electrically separated are controlled so that the first and second channel films CH1, CH2) may be electrically connected to the source region SA in a divided group. Thus, the present invention can improve the reliability of the semiconductor device by improving the disturbance.
워드 라인들(WL1 내지 WLn) 및 상부 셀렉트 그룹(USG)은 동일한 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2)을 감싸므로, 워드 라인들(WL1 내지 WLn) 각각이 감싸는 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2)의 총 개수는 상부 셀렉트 그룹(USG)이 감싸는 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2)의 총 개수와 동일하다. 제1 하부 셀렉트 그룹(LSG1)이 감싸는 제1 채널막들(CH1)의 총 개수와 제2 하부 셀렉트 그룹(LSG2)이 감싸는 제2 채널막들(CH2)의 총 개수는 동일할 수 있다. 이에 따라, 워드 라인들(WL1 내지 WLn) 각각이 감싸는 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2)의 총 개수는 제1 하부 셀렉트 그룹(LSG1)이 감싸는 제1 채널막들(CH1)의 총 개수의 두배이거나, 제2 하부 셀렉트 그룹(LSG2)이 감싸는 제2 채널막들(CH2)의 총 개수의 두배일 수 있다.The word lines WL1 to WLn and the upper select group USG surround the same first and second channel films CH1 and CH2 so that the first and second word lines WL1 to WLn, The total number of channel films CH1 and CH2 is equal to the total number of the first and second channel films CH1 and CH2 wrapped by the upper select group USG. The total number of the first channel films CH1 wrapped by the first lower select group LSG1 may be the same as the total number of the second channel films CH2 wrapped by the second lower select group LSG2. Accordingly, the total number of the first and second channel films CH1 and CH2 surrounded by the word lines WL1 to WLn is greater than the total number of the first channel films CH1 to which the first lower select group LSG1 wraps The second lower select group LSG2 may be twice the total number of the first lower select group LSG2 or twice the total number of the second channel films CH2 wrapped by the second lower select group LSG2.
제1 및 제2 비트 라인들(BL1, BL2) 각각은 제1 채널막들(CH1) 중 적어도 어느 하나와 제2 채널막들(CH2) 중 적어도 어느 하나에 공통으로 연결된다.Each of the first and second bit lines BL1 and BL2 is commonly connected to at least one of the first channel films CH1 and the second channel films CH2.
워드 라인들(WL1 내지 WLn), 드레인 셀렉트 라인들(DSLa, DSLb), 및 소스 셀렉트 라인들(SSL1a, SSL2a, SSL1b, SSL2b)을 포함하는 게이트 그룹은 도프트 실리콘, 실리사이드, 및 금속 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 저저항 배선을 위해, 게이트 그룹은 텅스텐 등과 같이 저항이 낮은 금속을 포함할 수 있다. 도면에 도시되진 않았으나, 워드 라인들(WL1 내지 WLn), 드레인 셀렉트 라인들(DSLa, DSLb), 및 소스 셀렉트 라인들(SSL1a, SSL2a, SSL1b, SSL2b) 각각과 다층 메모리 패턴(ML) 사이의 계면에 이들의 직접적인 접촉을 방지하는 베리어막이 더 형성될 수 있다. 베리어막은 티타늄 질화막, 텅스텐 질화막, 탄탈륨 질화막 등을 포함할 수 있다.The gate group including the word lines WL1 to WLn, the drain select lines DSLa and DSLb and the source select lines SSL1a, SSL2a, SSL1b and SSL2b is a gate group including at least either a doped silicon, a silicide, Can be formed. For low resistance wiring, the gate group may include a low resistance metal such as tungsten. Although not shown in the figure, the interface between the word lines WL1 to WLn, the drain select lines DSLa and DSLb, and the source select lines SSL1a, SSL2a, SSL1b, and SSL2b and the multi- A barrier film may be further formed to prevent direct contact of the barrier ribs. The barrier film may include a titanium nitride film, a tungsten nitride film, a tantalum nitride film, and the like.
제1 및 제2 게이트 적층체들(GST1, GST2)과 소스 컨택 라인들(SCL) 사이에 스페이서 절연막들(SPD)이 배치되어 제1 및 제2 게이트 적층체들(GST1, GST2)이 소스 컨택 라인들(SCL)로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 슬릿들(SI), 스페이서 절연막들(SPD) 및 소스 컨택 라인들(SCL)은 제3 방향(Ⅲ)을 따라 연장될 수 있다.The spacer insulating films SPD are disposed between the first and second gate stacks GST1 and GST2 and the source contact lines SCL so that the first and second gate stacks GST1 and GST2 are connected to the source contact Can be electrically isolated from the lines SCL. The slits SI, the spacer insulating films SPD and the source contact lines SCL may extend along the third direction III.
소스 컨택 라인들(SCL)은 도면에 도시되지 않은 주변 회로로부터 인가되는 공통 소스 전압을 소스 영역(SA)에 전송할 수 있도록 도전물로 형성된다.The source contact lines SCL are formed of a conductive material so as to transmit a common source voltage applied from a peripheral circuit not shown in the figure to the source region SA.
제1 및 제2 게이트 적층체들(GST1 및 GST2)은 상부 절연막(UD)으로 덮일 수 있다. 슬릿들(SI), 스페이서 절연막들(SPD) 및 소스 컨택 라인들(SCL)은 상부 절연막(UD)을 더 관통할 수 있다.The first and second gate stacks GST1 and GST2 may be covered with an upper insulating film UD. The slits SI, the spacer insulating films SPD, and the source contact lines SCL may further penetrate the upper insulating film UD.
제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2)은 제1 및 제2 컨택 플러그들(CT1, CT2)을 경유하여 제1 및 제2 비트 라인들(BL1 및 BL2)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 및 제2 컨택 플러그들(CT1)은 제1 비트 라인들(BL1)에 연결된 제1 컨택 플러그들(CT1) 및 제2 비트 라인들(BL2)에 연결된 제2 컨택 플러그들(CT2)로 구분될 수 있다. 제1 및 제2 컨택 플러그들(CT1, CT2)은 상부 절연막(UD)을 관통하여 캡핑패턴(CAP)에 접촉될 수 있다. 캡핑패턴(CAP)은 제1 및 제2 컨택 플러그들(CT1, CT2)과 제1 및 제2 채널막들(CH1, CH2) 간 접촉 저항을 줄일 수 있다.The first and second channel films CH1 and CH2 may be electrically connected to the first and second bit lines BL1 and BL2 via the first and second contact plugs CT1 and CT2. The first and second contact plugs CT1 are connected to the first contact plugs CT1 connected to the first bit lines BL1 and the second contact plugs CT2 connected to the second bit lines BL2 Can be distinguished. The first and second contact plugs CT1 and CT2 may be in contact with the capping pattern CAP through the upper insulating film UD. The capping pattern CAP can reduce the contact resistance between the first and second contact plugs CT1 and CT2 and the first and second channel films CH1 and CH2.
도 3a 내지 도 3c는 다층 메모리 패턴의 다양한 구조를 설명하기 위한 단면도들이다. 도 3a는 도 2에 도시된 A영역을 확대한 단면도이고, 도 3b 및 도 3c는 도 3a에 도시된 실시 예의 변형예들이다.3A to 3C are cross-sectional views illustrating various structures of a multi-layer memory pattern. FIG. 3A is an enlarged cross-sectional view of the region A shown in FIG. 2, and FIGS. 3B and 3C are modifications of the embodiment shown in FIG. 3A.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 다층 메모리 패턴(ML)은 채널막(CH1)을 감싸는 터널 절연막(TI), 터널 절연막(TI)을 감싸는 데이터 저장막(DL), 및 데이터 저장막(DL)을 감싸는 블로킹 절연막(BI 또는 BI1)을 포함할 수 있다. 데이터 저장막(DL)은 워드 라인들(도 2의 WL1 내지 WLn)과 채널막(CH1) 사이의 전압 차이에 의해 유발되는 파울러 노드 하임 터널링을 이용하여 변경되는 데이터를 저장할 수 있다. 이를 위해, 데이터 저장막(DL)은 다양한 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어 전하 트랩이 가능한 질화막으로 형성될 수 있다. 이외에도, 데이터 저장막(DL)은 실리콘, 상변화 물질, 나노닷 등을 포함할 수 있다. 블로킹 절연막(BI 또는 BI1)은 전하 차단이 가능한 산화막을 포함할 수 있다. 터널 절연막(TI)을 전하 터널링이 가능한 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다.3A to 3C, the multilayer memory pattern ML includes a tunnel insulating film TI surrounding the channel film CH1, a data storage film DL surrounding the tunnel insulating film TI, and a data storage film DL. (BI or BI1). The data storage layer DL may store data that is changed using Fowler node height tunneling caused by a voltage difference between the word lines (WL1 to WLn in FIG. 2) and the channel layer CH1. For this, the data storage layer (DL) may be formed of various materials, for example, a nitride film capable of charge trapping. In addition, the data storage layer (DL) may include silicon, phase change materials, nanodots, and the like. The blocking insulating film BI or BI1 may include an oxide film capable of charge blocking. The tunnel insulating film TI may be formed of a silicon oxide film capable of charge tunneling.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 다층 메모리 패턴(ML)은 게이트 적층체(GST1)를 관통하는 홀(H)의 표면을 따라 연장될 수 있다.Referring to FIGS. 3A and 3B, the multi-layer memory pattern ML may extend along the surface of the hole H through the gate stack GST1.
도 3b를 참조하면, 반도체 장치는 제2 블로킹 절연막(BI2)을 더 포함할 수 있다. 제2 블로킹 절연막(BI2)은 다층 메모리 패턴(ML)에 포함된 제1 블로킹 절연막(BI1)과 다른 물질로 형성될 수 있다. 제2 블로킹 절연막(BI2)은 제1 블로킹 절연막(BI1) 보다 유전상수가 큰 절연물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 블로킹 절연막(BI1)은 실리콘 산화막으로 형성되고, 제2 블로킹 절연막(BI2)은 금속 산화물로 형성될 수 있다. 제2 블로킹 절연막(BI2)을 위한 금속 산화물로서 Al2O3가 이용될 수 있다. 제2 블로킹 절연막(BI2)은 층간 절연막들(ILD)과 게이트 그룹(GL)의 도전 패턴(예를 들어, DSLa) 사이의 계면들과, 게이트 그룹(GL)의 도전 패턴(예를 들어, DSLa)과 다층 메모리 패턴(ML) 사이의 계면을 따라 연장될 수 있다.Referring to FIG. 3B, the semiconductor device may further include a second blocking insulating film BI2. The second blocking insulating film BI2 may be formed of a material different from the first blocking insulating film BI1 included in the multi-layer memory pattern ML. The second blocking insulating film BI2 may be formed of an insulating material having a dielectric constant larger than that of the first blocking insulating film BI1. For example, the first blocking insulating film BI1 may be formed of a silicon oxide film, and the second blocking insulating film BI2 may be formed of a metal oxide film. Al 2 O 3 may be used as the metal oxide for the second blocking insulating film BI 2 . The second blocking insulating film BI2 is formed on the interfacial surfaces between the interlayer insulating films ILD and the conductive pattern (for example, DSLa) of the gate group GL and the conductive pattern of the gate group GL (for example, DSLa ) And the multi-layer memory pattern ML.
도 3c를 참조하면, 다층 메모리 패턴(ML)은 채널막(CH1)과 게이트 그룹(GL)의 도전 패턴(예를 들어, DSLa) 사이의 계면과 층간 절연막들(ILD)과 게이트 그룹(GL)의 도전 패턴(예를 들어, DSLa) 사이의 계면들을 따라 연장될 수 있다.Referring to FIG. 3C, the multilayer memory pattern ML has a structure in which the interface between the channel film CH1 and the conductive pattern (for example, DSLa) of the gate group GL, the interlayer insulating films ILD and the gate group GL, Of the conductive pattern (e. G., DSLa). ≪ / RTI >
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장치의 제조방법을 개략적으로 설명하기 위한 순서도이다. 도 5a 내지 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장치의 제조방법을 단계적으로 설명하기 위한 도면들이다.4 is a flowchart for schematically explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 5A to 11 are views for explaining a step-by-step description of a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 반도체 장치는 ST1 단계 내지 ST11 단계를 순차로 실시함으로써 형성될 수 있다. ST1 단계 내지 ST11 단계는 반도체 장치를 구동하기 위한 구동회로를 포함하는 기판 상에서 실시될 수 있다. 이하, 도 5a 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장치의 제조방법을 보다 구체적으로 설명한다.Referring to FIG. 4, the semiconductor device may be formed by sequentially performing ST1 to ST11. Steps ST1 to ST11 may be performed on a substrate including a driving circuit for driving a semiconductor device. Hereinafter, with reference to FIGS. 5A to 11, a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.
도 4를 참조하면, 구동 회로가 형성된 기판 상에 소스 영역 및 게이트 절연막을 순차로 형성한 후, 제1 적층체를 제1 패턴들로 분리하는 ST1 단계를 실시할 수 있다. 도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 ST1 단계를 설명하기 위한 단면도들이다.Referring to FIG. 4, after the source region and the gate insulating layer are sequentially formed on the substrate on which the driver circuit is formed, the ST1 step of separating the first stacked body into the first patterns may be performed. 5A and 5B are cross-sectional views for explaining the ST1 step shown in FIG.
도 5a를 참조하면, 소스 영역(101)은 제1 도전형 불순물을 포함하는 도프트 실리콘막일 수 있다. 제1 도전형의 불순물은 n형 불순물일 수 있다. 소스 영역(101)은 제1 도전형과 다른 제2 도전형의 불순물을 포함하는 웰 구조(미도시) 상에 형성될 수 있다. 도면에 도시되진 않았으나, 웰 구조는 기판(미도시) 상에 형성될 수 있다. 기판과 웰 구조 사이에는 구동 회로를 구성하는 트랜지스터들 및 구동 회로를 덮는 절연막, 구동 회로에 연결된 컨택 플러그들 및 라우팅 배선들이 배치될 수 있다. 상기에서 제2 도전형의 불순물은 p형 불순물일 수 있다.Referring to FIG. 5A, the
게이트 절연막(103)은 소스 영역(101) 상에 배치되고, 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다.The
제1 적층체(PST1)는 게이트 절연막(103) 상에 형성된다. 제1 적층체(PST1)는 적어도 한 층의 제1 물질막(111) 및 적어도 한 층의 제2 물질막(113)을 포함할 수 있다. 제1 물질막(111) 및 제2 물질막(113)은 교대로 적층된다. 도 2에 예시된 바와 같이 제1 및 제2 하부 셀렉트 그룹들 각각을 상부 소스 셀렉트 라인 및 하부 소스 셀렉트 라인을 포함하는 구조로 형성하고자 하는 경우, 제1 적층체(PST1)는 두 층의 제1 물질막들(111)과 제1 물질막들(111) 사이에 배치된 제2 물질막(113)을 포함할 수 있다. 본 발명의 제1 적층체(PST1)의 구조는 이에 한정되지 않으며, 한 층씩 교대로 적층된 다수의 제1 물질막들(111) 및 다수의 제2 물질막들(113)을 포함할 수 있다.The first stacked body PST1 is formed on the
제1 물질막(111)은 제2 물질막(113)과 다른 물질로 형성된다. 제1의 경우, 제1 물질막(111)은 희생용 절연물로 형성되고, 제2 물질막(113)은 층간 절연막을 위한 절연물로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 물질막들(111)은 실리콘 질화막으로 형성되고, 제2 물질막들(113)은 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다. 제2의 경우, 제1 물질막(111)은 게이트 그룹을 위한 도전물로 형성되고, 제2 물질막(113)은 층간 절연막을 위한 절연물로 될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 물질막(111)은 도프트 실리콘막, 금속 실리사이드막, 및 금속막 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 제2 물질막(113)은 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다. 제3 의 경우, 제1 물질막(111)은 게이트 그룹을 위한 도전물로 형성되고, 제2 물질막(113)은 희생용 도전물로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 물질막(111)은 도프트 실리콘막으로 형성되고, 제2 물질막(113)은 언도프트 실리콘막으로 형성될 수 있다.The
ST1 단계는 제1 적층체(PST1) 상에 마스크 패턴(115)을 형성하는 단계 및 마스크 패턴(115)을 식각 베리어로 이용한 식각 공정으로 제1 적층체(PST1)를 제1 패턴들(P1)로 분리하는 단계를 포함할 수 있다.Step ST1 is a step of forming the first stacked body PST1 in the first patterns P1 by forming the
마스크 패턴(115)은 포토리소그래피 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 마스크 패턴(115)을 식각 베리어로 이용한 식각 공정을 통해 제1 적층체(PST1)를 식각함으로써, 제1 슬릿들(117)이 형성된다. 제1 슬릿들(117)은 제1 적층체(PST1)를 관통하고, 제1 적층체(PST1)를 제1 패턴들(P1)로 분리한다.The
도 5b를 참조하면, ST1 단계는 제1 슬릿들(117)을 채우는 분리 절연막들(119)을 형성하는 단계를 포함한다. 분리 절연막들(119)을 형성하는 단계는 제1 슬릿들(117)이 완전히 채워지도록 절연막을 형성하는 단계, 절연막을 평탄화하여 분리 절연막들(119)을 정의하는 단계를 포함할 수 있다. 마스크 패턴(115)은 분리 절연막들(119)을 형성하기 위한 평탄화 공정을 진행하는 과정에서 제거되거나, 별도의 제거 공정을 통해 제거될 수 있다. 이로써, 제1 패턴들(P1)이 노출될 수 있다.Referring to FIG. 5B, step ST1 includes forming
도 4를 참조하면, ST1 단계 이후, 제2 적층체를 형성하는 ST3 단계를 실시할 수 있다. 도 6은 도 4에 도시된 ST3 단계를 설명하기 위한 단면도이다.Referring to FIG. 4, after step ST1, step ST3 of forming a second laminate may be performed. 6 is a cross-sectional view for explaining the step ST3 shown in FIG.
도 6을 참조하면, 제2 적층체(PST2)는 제1 패턴들(P1) 및 분리 절연막들(119) 상에 형성된다. 제2 적층체(PST2)는 제1 패턴들(P1) 및 분리 절연막들(119)을 덮도록 연장된다. 한 층씩 교대로 적층된 제3 물질막들(121) 및 제4 물질막들(123)을 포함할 수 있다. 제4 물질막(123)은 제3 물질막(121)과 다른 물질로 형성된다. 제3 물질막(121)은 제2 물질막(113)과 동일한 물질로 형성되고, 제4 물질막(123)은 제1 물질막(111)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 6, a second stacked body PST2 is formed on the first patterns P1 and the
도 4를 참조하면, ST3 단계 이 후, 셀 플러그를 형성하는 ST5 단계를 실시할 수 있다. 이하, 도 7, 도 8a 및 도 8b를 참조하여 ST5 단계 및 이를 통해 형성된 셀 플러그에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Referring to FIG. 4, after step ST3, step ST5 of forming a cell plug may be performed. Hereinafter, the step ST5 and the cell plug formed thereby will be described in more detail with reference to FIGS. 7, 8A and 8B.
도 7은 도 4에 도시된 ST5 단계를 통해 형성된 셀 플러그들의 배열을 설명하기 위한 평면도이다.7 is a plan view for explaining the arrangement of the cell plugs formed through step ST5 shown in FIG.
도 7을 참조하면, ST5 단계를 통해 셀 플러그들(PL)이 형성될 수 있다. 셀 플러그들(PL) 각각은 다층 메모리 패턴(133), 채널막(135) 및 캡핑패턴(139)을 포함할 수 있다. 다층 메모리 패턴(133)은 도 3a에서 상술한 바와 같이 블로킹 절연막, 데이터 저장막 및 터널 절연막을 포함할 수 있다. 다층 메모리 패턴(133)은 채널막(135)의 측벽을 감싸도록 형성될 수 있다. 채널막(135)에 의해 정의된 중심 영역 내에 캡핑패턴(139)이 배치될 수 있다.Referring to FIG. 7, the cell plugs PL may be formed through ST5. Each of the cell plugs PL may include a
셀 플러그들(PL)은 제2 방향(Ⅱ)을 따라 교대로 배치되는 제1 대그룹(LGR1) 및 제2 대그룹(LGR2)으로 구분될 수 있다. 제1 대그룹(LGR1) 및 제2 대그룹(LGR2) 각각의 셀 플러그들(PL)은 분리 절연막(119)을 기준으로 분리 절연막(119) 양측에 배치된 제1 그룹(GR1) 및 제2 그룹(GR2)으로 구분될 수 있다.The cell plugs PL may be divided into a first large group LGR1 and a second large group LGR2 arranged alternately along the second direction II. The cell plugs PL of the first large group LGR1 and the second large group LGR2 are connected to the first group GR1 and the second group GR2 arranged on both sides of the
제1 대그룹(LGR1)의 제1 그룹(GR1)과 제2 대그룹(LGR2)의 제1 그룹(GR1) 각각은 제1 셀 플러그들(PL1) 및 제2 셀 플러그들(PL2)을 포함할 수 있다. 제2 대그룹(LGR2)의 제2 그룹(GR2)과 제2 대그룹(LGR2)의 제2 그룹(GR2) 각각은 제3 셀 플러그들(PL3) 및 제4 셀 플러그들(PL4)을 포함할 수 있다.The first group GR1 of the first large group LGR1 and the first group GR1 of the second large group LGR2 may each include a first cell plug PL1 and a second cell plug PL2 have. The second group GR2 of the second major group LGR2 and the second group GR2 of the second major group LGR2 may each include third cell plugs PL3 and fourth cell plugs PL4 have.
제1 셀 플러그들(PL1)은 제3 방향(Ⅲ)으로 일렬로 배치될 수 있다. 제2 셀 플러그들(PL2)은 제3 방향(Ⅲ)으로 일렬로 배치될 수 있다. 제1 셀 플러그들(PL1) 및 제2 셀 플러들(PL2)은 지그재그로 배치될 수 있다. 제3 셀 플러그들(PL3)은 제3 방향(Ⅲ)으로 일렬로 배치될 수 있다. 제4 셀 플러그들(PL4)은 제3 방향(Ⅲ)으로 일렬로 배치될 수 있다. 제3 셀 플러그들(PL3) 및 제4 셀 플러들(PL4)은 지그재그로 배치될 수 있다. 제2 셀 플러그들(PL2) 및 제3 셀 플러그들(PL3)은 분리 절연막(119)에 인접하게 배치되며, 제1 셀 플러그들(PL1) 및 제4 셀 플러그들(PL4) 사이에 배치된다.The first cell plugs PL1 may be arranged in a line in the third direction III. And the second cell plugs PL2 may be arranged in a line in the third direction III. The first cell plugs PL1 and the second cell plugs PL2 may be arranged in a staggered manner. And the third cell plugs PL3 may be arranged in a line in the third direction III. And the fourth cell plugs PL4 may be arranged in a line in the third direction III. The third cell plugs PL3 and the fourth cell plugs PL4 may be arranged in a zigzag manner. The second cell plugs PL2 and third cell plugs PL3 are disposed adjacent to the
도 8a 및 도 8b는 도 7에 도시된 선 "X-X'"를 따라 절취한 공정 단면도들이다.8A and 8B are process cross-sectional views taken along the line "X-X '" shown in Fig.
도 8a를 참조하면, ST5 단계는 제2 적층체(PST2), 제1 패턴들(P1) 및 게이트 절연막(103)을 관통하는 홀들(131)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 홀들(131)은 소스 영역(101)을 노출하도록 형성된다.Referring to FIG. 8A, the step ST5 may include forming
홀들(131)은 도 7에 도시된 셀 플러그들(PL)이 배치될 공간을 정의한다. 이하, 설명의 편의를 위해 홀들(131) 각각에서 소스 영역(101)에 가까운 부분을 하부로 정의하고, 하부에 비해 소스 영역(101)으로부터 더 멀리 떨어진 부분을 상부로 정의한다. 홀들(131)을 형성하기 위한 식각 공정의 특성 상, 홀들(131) 각각에서 하부의 폭(W1)은 상부의 폭(W2)에 비해 좁게 형성된다. 이로 인하여, 홀들(131) 각각은 역사다리꼴 형상의 종단면 구조를 가질 수 있으며, 홀들(131)의 하부들 사이의 간격(W3)은 상부들 사이의 간격(W4)에 비해 넓다. 즉, 서로 이웃한 홀들(131) 사이에 잔류되는 제1 패턴(P1)의 폭(W3)이 서로 이웃한 홀들(131) 사이에 잔류되는 제2 적층체(PST2)의 폭(W4)에 비해 넓다.The
본 발명의 실시 예에 따른 분리 절연막(119)은 홀들(131)의 상부들에 비해 상대적으로 넓은 간격으로 이격된 홀들(131)의 하부들 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라, 홀들(131)을 사이의 간격을 최소화하더라도, 분리 절연막(119)의 배치 공간을 충분히 확보할 수 있다.The
도 8b를 참조하면, ST5 단계는 홀들(131) 각각의 표면 상에 다층 메모리막을 형성하는 단계 및 다층 메모리막을 에치-백 등의 식각 공정으로 식각하여 소스 영역(101)을 노출하는 다층 메모리 패턴(133)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 다층 메모리막은 블로킹 절연막, 데이터 저장막 및 터널 절연막을 순차로 적층하여 형성될 수 있다.8B, step ST5 includes forming a multi-layer memory film on the surface of each of the
ST5 단계는 다층 메모리 패턴(133) 상에 채널막(135)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 채널막(135)은 홀들(131) 각각의 내부에 형성된다. 채널막(135)은 홀들(131) 각각의 내부를 완전히 채우도록 형성되거나, 홀들(131) 각각의 중심영역을 개구하도록 형성될 수 있다.Step ST5 may include forming a
채널막(135)에 의해 홀들(131) 각각의 중심 영역이 개구된 경우, ST5 단계는 홀들(131) 각각의 중심 영역을 코어 절연막(137)으로 채우는 단계를 더 포함할 수 있다.If the central region of each of the
ST5 단계는 코어 절연막(137) 상에 캡핑 패턴(139)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이를 위해, 코어 절연막(137)의 상단을 리세스하여 홀들(131) 각각의 상단을 개구시킬 수 있다. 이로써, 코어 절연막(137)의 높이는 홀들(131) 각각의 높이 및 채널막(135)의 높이보다 낮게 형성될 수 있다. 이 후, 높이가 낮아진 코어 절연막(137) 상에 홀들(131) 각각의 상단을 채우는 캡핑 패턴(139)을 형성할 수 있다. 캡핑 패턴(139)은 제1 도전형의 불순물을 포함하는 도프트 실리콘막으로 형성될 수 있다.Step ST5 may further include the step of forming a
상술한 공정을 통해 셀 플러그들(PL)이 형성될 수 있다. 셀 플러그들(PL)은 도 7에서 상술한 바와 같이 제1 대그룹(LGR1) 및 제2 대그룹(LGR2)으로 구분될 수 있다. 셀 플러그들(PL)의 채널막들(135)은 소스 영역(101)에 직접 접촉될 수 있다. 셀 플러그들(PL)의 채널막들(135) 각각은 제1 패턴들(P1)을 관통하는 하부와 제2 적층체(PST2)를 관통하는 상부를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따르면 채널막들(135) 각각의 하부는 상부에 비해 좁게 형성될 수 있다. 즉, 채널막들(135)의 하부들 사이의 간격은 채널막들(135) 상부들 사이의 간격에 비해 넓게 형성될 수 있다.The cell plugs PL can be formed through the above-described processes. The cell plugs PL may be divided into a first large group LGR1 and a second large group LGR2 as described above with reference to FIG. The
도 4를 참조하면, ST5 단계 이후, 제1 패턴 및 제2 적층체를 이용하여 게이트 적층체를 형성하는 ST7 단계를 실시할 수 있다. 이어서, 게이트 적층체로부터 절연되고 소스 영역에 연결된 소스 컨택 라인을 형성하는 ST9 단계를 실시할 수 있다.Referring to FIG. 4, after step ST5, step ST7 of forming a gate stacked body using the first pattern and the second stacked body may be performed. Then, ST9 may be performed to form a source contact line that is insulated from the gate stack and connected to the source region.
도 9a 내지 도 9c는 도 4에 도시된 ST7 및 ST9 단계를 설명하기 위한 공정 단계별 단면도들이다. 도 9a 내지 도 9c는 도 7에 도시된 선 "X-X'" 방향을 따라 절취한 단면도들이다.FIGS. 9A to 9C are cross-sectional views illustrating steps ST7 and ST9 shown in FIG. Figs. 9A to 9C are cross-sectional views taken along the line "X-X" "
도 9a를 참조하면, ST7 단계는 제3 및 제4 물질막들(121, 123), 제1 및 제2 물질막(111, 113)과 게이트 절연막(103)을 관통하는 슬릿들(143)을 형성한다. 슬릿들(143) 각각은 제1 대그룹(LGR1) 및 제2 대그룹(LGR2) 사이에 배치된다. 슬릿(143)은 제3 방향을 따라 연장된다. 분리 절연막들(119)은 서로 이웃한 슬릿들(143) 사이에 배치된다.9A, step ST7 is a step of forming
도면에 도시하진 않았으나, 슬릿들(143)을 형성하기 전, 제1 내지 제4 물질막들(111, 113, 121, 123)의 적어도 일측은 계단형으로 패터닝될 수 있다. 계단형으로 패터닝된 제1 내지 제4 물질막들(111, 113, 121, 123)은 제1 상부 절연막(141)으로 덮일 수 있으며, 제1 상부 절연막(141)은 슬릿(143)에 의해 관통된다.Although not shown in the drawing, at least one side of the first to
제3 및 제4 물질막들(121, 123)을 포함하는 제2 적층체는 슬릿들(143)에 의해 제2 패턴들(P2)로 분리될 수 있다. 서로 이웃한 분리 절연막들(119) 사이의 제1 패턴은 각 슬릿(143)에 의해 제3 패턴들(P3)로 분리될 수 있다. 제3 패턴들(P3) 각각은 분리 절연막(119) 및 슬릿(143) 사이에 잔류되는 제1 및 제2 물질막(111, 113)에 의해 정의된다. The second stack including the third and
슬릿들(143)은 게이트 절연막(103)을 관통하여 소스 영역(101)을 노출시킬 수 있다. 슬릿들(143)에 의해 제1 내지 제4 물질막들(111, 113, 121, 123) 각각의 측벽이 노출된다.The
제1 및 제4 물질막들(111, 123)이 희생용 절연물로 형성되고, 제2 및 제3 물질막들(113, 121)이 층간 절연막으로 형성된 제1의 경우, ST7 단계는 도 9b에서 후술되는 공정을 더 포함할 수 있다.In the first case where the first and
제1 및 제4 물질막들(111, 123)이 게이트 그룹을 위한 도전물로 형성되고, 제2 및 제3 물질막들(113, 121)이 층간 절연막으로 형성된 제2의 경우, 도 9b에서 후술되는 공정이 생략되고, 도 9c에서 후술되는 ST9 단계를 실시할 수 있다.In the second case where the first and
도면에 도시하진 않았으나, 제1 및 제4 물질막들(111, 123)이 게이트 그룹을 위한 도전물로 형성되고, 제2 및 제3 물질막들(113, 121)이 희생용 도전물로 형성된 제3의 경우, 제2 및 제3 물질막들(113, 121)을 층간 절연막들로 대체하는 공정을 실시한 후, 도 9c에서 후술되는 ST9 단계를 실시할 수 있다.Although not shown in the drawing, the first and
도 9b를 참조하면, 상술한 제1의 경우, ST7 단계는 제1 및 제4 물질막들(111, 123)을 게이트 그룹을 위한 도전 패턴들(151)로 대체하는 리플레이스 단계를 포함할 수 있다. 리플레이스 단계는 제1 및 제4 물질막들(111, 123)을 슬릿들(143)을 통해 선택적으로 제거하여, 수평 공간들을 개구하는 단계를 포함할 수 있다. 수평 공간들은 제2 및 제3 물질막들(113, 121)과 게이트 절연막(103)을 포함하는 절연막들 사이에 정의된다. 이어서, 리플레이스 단계는 수평 공간들이 채워지도록 도전막을 형성하는 단계 및 슬릿들(143) 내부에 형성된 도전막의 일부를 제거하여 도전막을 도전 패턴들(151)로 분리하는 단계를 포함할 수 있다. 도전막을 형성하기 전, 수평 공간들 각각의 표면을 따라 제2 블로킹 절연막을 더 형성할 수 있다.Referring to FIG. 9B, in the above-described first case, step ST7 may include a replacing step of replacing the first and
상술한 바와 같이 다양한 공정들을 실시하여 슬릿(143)에 의해 분리된 제1 게이트 적층체(GST1) 및 제2 게이트 적층체(GST2)가 정의될 수 있다. 제1 게이트 적층체(GST1)는 제1 대그룹(LGR1)의 셀 플러그들을 감싸고, 제2 게이트 적층체(GST2)는 제2 대그룹(LGR2)의 셀 플러그들을 감싼다.The first gate stacked structure GST1 and the second gate stacked structure GST2 separated by the
도 9c를 참조하면, ST7 단계 이후 실시되는 ST9 단계는 각 슬릿(143)의 측벽들 상에 스페이서 절연막들(161)을 형성하는 단계 및 스페이서 절연막들(161) 사이의 슬릿(143) 내부를 채우는 소스 컨택 라인(163)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9C, step ST9 performed after step ST7 includes steps of forming
슬릿(143)의 측벽들 상에 스페이서 절연막들(161)을 형성하는 단계는 슬릿(143)의 표면을 따라 절연막을 증착하는 단계 및 슬릿(143)의 바닥면을 통해 소스 영역(101)이 노출되도록 절연막을 식각하는 단계를 포함할 수 있다.The step of forming the
소스 컨택 라인(163)은 도프트 실리콘막, 금속 실리사이드막, 및 금속막 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 소스 컨택 라인(163)은 소스 영역(101)에 직접 접촉될 수 있다. 소스 컨택 라인(163)은 제3 방향을 따라 연장된다.The
도 4를 참조하면, ST9 단계 이후, 셀 플러그들에 연결된 비트 라인을 형성하는 ST11 단계를 실시할 수 있다. 이하, 도 10 및 도 11을 참조하여 ST9 단계 및 이를 통해 형성된 비트 라인들에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Referring to FIG. 4, after step ST9, step ST11 of forming a bit line connected to the cell plugs may be performed. Hereinafter, the bit lines formed in step ST9 and the bit lines formed in the step ST9 will be described in more detail with reference to FIGS. 10 and 11. FIG.
도 10은 도 4에 도시된 ST11 단계를 통해 형성된 비트 라인들의 배열을 설명하기 위한 평면도이다.10 is a plan view for explaining the arrangement of bit lines formed through step ST11 shown in FIG.
도 10을 참조하면, 슬릿들(143) 및 분리 절연막들(119)은 제3 방향(Ⅲ)을 따라 연장되고, 제2 방향(Ⅱ)을 따라 교대로 배치될 수 있다. 슬릿들(143)에 의해 분리된 제1 게이트 적층체(GST1) 및 제2 게이트 적층체(GST2) 상에 ST11 단계를 통해 제1 및 제2 비트 라인들(BL1, BL2)이 형성될 수 있다.10, the
제1 및 제2 비트 라인들(BL1, BL2)은 제3 방향(Ⅲ)을 따라 교대로 배치될 수 있다. 제1 및 제2 비트 라인들(BL1, BL2) 각각은 제2 방향(Ⅱ)을 따라 연장될 수 있다.The first and second bit lines BL1 and BL2 may be alternately arranged along the third direction III. Each of the first and second bit lines BL1 and BL2 may extend along the second direction II.
제1 및 제2 비트 라인들(BL1, BL2)은 제1 및 제2 컨택 플러그들(CT1, CT2)을 경유하여 셀 플러그들의 채널막들에 연결될 수 있다. 제1 컨택 플러그들(CT1)은 제1 비트 라인들(BL1) 아래에 연결되고, 제2 컨택 플러그들(CT2)은 제2 비트 라인들(BL2) 아래에 연결된다.The first and second bit lines BL1 and BL2 may be connected to the channel films of the cell plugs via the first and second contact plugs CT1 and CT2. The first contact plugs CT1 are connected under the first bit lines BL1 and the second contact plugs CT2 are connected under the second bit lines BL2.
제1 및 제2 컨택 플러그들(CT1, CT2)은 제1 게이트 적층체(GST1)를 관통하는 채널막들에 연결된 제1 대그룹과, 제2 게이트 적층체(GST2)를 관통하는 채널막들에 연결된 제2 대그룹으로 구분될 수 있다. The first and second contact plugs CT1 and CT2 are connected to the first large group connected to the channel films passing through the first gate stacked structure GST1 and the first large group connected to the channel films passing through the second gate stacked structure GST2 And can be divided into a second large group connected.
도 11은 도 10에 도시된 선 "X-X'"를 따라 절취한 공정 단면도들이다.11 is a process sectional view taken along the line "X-X '" shown in Fig.
도 11을 참조하면, ST11 단계는 소스 컨택 라인(163)에 의해 관통되는 제1 상부 절연막(141)을 덮는 제2 상부 절연막(171)을 형성하는 단계, 제1 및 제2 상부 절연막들(141 및 171)을 관통하여 캡핑패턴(139) 및 채널막들(135)에 연결된 제1 및 제2 컨택 플러그들(CT1, CT2)을 형성하는 단계, 및 제1 및 제2 컨택 플러그들(CT1, CT2)에 연결된 제1 및 제2 비트 라인들(BL1, BL2)을 제2 상부 절연막(141) 상에 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 컨택 플러그들(CT1, CT2) 및 제1 및 제2 비트 라인들(BL1, BL2)은 전기적 신호 전달을 위한 패턴들이므로, 도전물로 형성된다.11, the step ST11 includes forming a second upper insulating
제1 및 제2 컨택 플러그들(CT1, CT2)은 제1 게이트 적층체(GST1)에 연결된 셀 플러그들(PL)의 동작에 연관된 제1 대그룹(LGR1)과 제2 게이트 적층체(GST2)에 연결된 셀 플러그들(PL)의 동작에 연관된 제2 대그룹(LGR2)으로 구분될 수 있다.The first and second contact plugs CT1 and CT2 are connected to the first large group LGR1 and the second gate stack GST2 associated with the operation of the cell plugs PL connected to the first gate stack GST1 And a second large group LGR2 associated with the operation of the connected cell plugs PL.
제1 대그룹(LGR1) 및 제2 대그룹(LGR2) 각각은 제1 하부 셀렉트 그룹(LSG1)에 연결된 셀 플러그들(PL)의 동작에 연관된 제1 그룹(GR1)의 제1 및 제2 컨택 플러그들과 제2 하부 셀렉트 그룹(LSG2)에 연결된 셀 플러그들(PL)의 동작에 연관된 제2 그룹(GR2)의 제1 및 제2 컨택 플러그들을 포함할 수 있다.Each of the first large group LGR1 and the second large group LGR2 includes first and second contact plugs of a first group GR1 associated with the operation of the cell plugs PL connected to the first lower select group LSG1. And first and second contact plugs of a second group GR2 associated with operation of the cell plugs PL coupled to the second lower select group LSG2.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장치 및 그 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.12A to 12C are cross-sectional views illustrating a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention.
도 12a를 참조하면, 도 4에 도시된 ST1 단계를 실시하기 전, 소스 영역(201) 상에 보호막(203) 및 소스 희생막(205)을 형성할 수 있다. 소스 영역(201)은 제1 도전형 불순물을 포함하는 도프트 실리콘막으로 형성될 수 있다. 보호막(203)은 산화막으로 형성될 수 있다. 소스 희생막(205)은 언도프트 실리콘막으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 12A, the protective film 203 and the source sacrificial film 205 may be formed on the
이어서, 도 4에서 상술한 ST1 단계로부터 ST7 단계를 실시할 수 있다. ST1 단계로부터 ST7 단계는 도 5a 내지 도 9b에서 상술한 바와 공정들을 이용하여 진행될 수 있다.Then, ST1 to ST7 described above in Fig. 4 can be performed. Steps ST1 to ST7 may be performed using the processes described above with reference to FIGS. 5A to 9B.
ST1 단계로부터 ST7 단계를 수행함에 따라, 각각이 셀 플러그들(PL)을 감싸고 슬릿(243)에 의해 서로 분리된 제1 게이트 적층체(GST1) 및 제2 게이트 적층체(GST2)가 희생 소스막(205) 상에 형성될 수 있다. 제1 게이트 적층체(GST1) 및 제2 게이트 적층체(GST2)는 슬릿(243)에 의해 관통되는 제1 상부 절연막(241)으로 덮일 수 있다.The first gate stacked structure GST1 and the second gate stacked structure GST2, which surround the cell plugs PL and are separated from each other by the
셀 플러그들(PL)은 제1 게이트 적층체(GST1) 및 제2 게이트 적층체(GST2)을 관통하여 소스 영역(201) 내부로 연장된 홀들(231) 내부에 형성된다. 셀 플러그들(PL1) 각각은 다층 메모리막(233), 채널막(235), 코어 절연막(237), 및 캡핑 패턴(239)을 포함할 수 있다. 다층 메모리막(233)은 순차로 적층된 블로킹 절연막, 데이터 저장막 및 터널 절연막을 포함할 수 있다. 다층 메모리막(233)은 홀들(231) 각각의 표면을 따라 형성되고 홀들(231) 하부를 통해 노출된 소스 영역(201)을 덮도록 연장된다. 채널막(235)은 다층 메모리막(233)의 표면 상에 형성된다. 코어 절연막(237)은 채널막(235)에 의해 개구된 홀들(231) 각각의 중심영역을 채우고, 캡핑 패턴(239)은 코어 절연막(237) 상에서 개구된 홀들(231) 각각의 중심영역을 채운다.Cell plugs PL are formed within
이어서, 슬릿(243)의 측벽들 상에 스페이서 절연막들(261)을 형성할 수 있다.Next, the
도 12b를 참조하면, 도 4에 도시된 ST9 단계를 실시하기 전, 슬릿(243)을 통해 노출된 희생 소스막을 제거하는 단계 및 희생 소스막 제거로 노출된 다층 메모리막의 일부를 제거하여 채널막(235)의 측벽을 노출하는 단계를 더 실시할 수 있다. 이로써, 다층 메모리막을 제1 다층 메모리 패턴(233A) 및 제2 다층 메모리 패턴(233B)으로 분리하고, 채널막(235)의 측벽을 노출하는 수평 공간(HSP)이 제1 및 제2 게이트 적층체들(GST1 및 GST2)과 소스 영역(201) 사이에서 개구될 수 있다. 수평 공간(HSP)을 개구하는 과정에서 보호막이 제거되어 소스 영역(201)이 노출될 수 있다.Referring to FIG. 12B, before the step ST9 shown in FIG. 4 is performed, the sacrificial source film exposed through the
도 12c를 참조하면, 도 4에 도시된 ST9 단계를 실시하기 전, 수평 공간(HSP)을 통해 노출된 채널막(235)의 측벽 및 소스 영역(201)에 직접 접촉된 컨택 소스막(262)을 수평 공간(HSP) 내부에 형성할 수 있다. 컨택 소스막(262)은 실리콘막으로 형성될 수 있다. 컨택 소스막(262)은 소스 영역(201)으로부터 확산된 제1 도전형의 불순물을 포함할 수 있다. 구체적으로 컨택 소스막(262)은 제1 도전형 불순물을 포함하는 도프트 실리콘막일 수 있다.Referring to FIG. 12C, a
컨택 소스막(262)은 선택적 성장 방식(예를 들어, SEG: Selective Epitaxial Growth) 또는 비선택적 증착 방식(예를 들어, CVD: chemical vapor deposition)을이용하여 형성될 수 있다.The
컨택 소스막(262)을 형성한 후, 슬릿 내부를 채우는 소스 컨택 라인(263)을 형성한다. 소스 컨택 라인(263)은 컨택 소스막(262)에 접촉될 수 있다.After the
이 후, 도 10 및 도 11에서 상술한 공정들을 이용하여, 제2 상부 절연막(271), 제1 및 제2 컨택 플러그들(CT1, CT2)과 제1 및 제2 비트 라인들(BL1, BL2)을 형성할 수 있다.Thereafter, the second upper insulating
도 13a 내지 도 13d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장치 및 그 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.13A to 13D are cross-sectional views illustrating a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention.
도 13a를 참조하면, 도 5a에서 상술한 바와 동일한 공정들 및 물질막들을 이용하여, 소스 영역(301), 제1 게이트 절연막(303), 제1 적층체(PST1)를 형성할 수 있다. 이어서, 하부 플러그들(LPC)을 형성할 수 있다. 하부 플러그들(LPC)은 제1 적층체(PST1)를 관통하고, 소스 영역(301)에 접촉된다. 하부 플러그들(LPC) 각각의 측벽은 제2 게이트 절연막(GI)으로 둘러싸인다. 하부 플러그들(LPC) 각각은 소스 셀렉트 트랜지스터의 채널막으로 이용될 수 있다.Referring to FIG. 13A, a
하부 플러그들(LPC)을 형성하는 단계는 제1 적층체(PST1)의 제1 물질막(311) 및 제2 물질막(313)을 관통하고 소스 영역(301)을 노출하는 하부홀들(LH)을 형성하는 단계, 하부홀들(LH) 각각의 측벽 상에 제2 게이트 절연막(GI)을 형성하는 단계, 하부홀들(LH) 내부를 제1 반도체막으로 채우는 단계를 포함할 수 있다. 제1 반도체막은 실리콘막으로 형성될 수 있다. 제1 반도체막은 언도프트 실리콘막 및 도프트 실리콘막 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 도프트 실리콘막 내부에는 n형 도펀트가 분포될 수 있다. 제2 게이트 절연막(GI)은 실리콘 산화막 등의 절연물로 형성될 수 있다.The step of forming the lower plugs LPC includes the step of forming the lower holes LH through the
이 후, 도 5a에서 상술한 바와 동일한 공정을 이용하여 슬릿(317)을 형성하고, 슬릿(317)을 통해 제1 적층체(PST1)를 제1 패턴들(P1)로 분리한다. 이 후, 도 5b에서 상술한 바와 동일한 공정을 이용하여 슬릿(317) 내부에 분리 절연막(319)을 형성한다.5A, the
하부홀들(LH), 제2 게이트 절연막(GI), 및 하부 플러그들(LPC)은 슬릿(317) 형성 공정 이전에 형성되거나, 분리 절연막(319) 형성공정 이후 형성될 수 있다. 분리 절연막(319)을 사이에 두고 서로 이웃한 하부홀들(LH)은 분리 절연막(319)이 배치될 공간을 고려하여 제1 간격(D1)으로 이격될 수 있다. 하부 플러그들(LPC)은 제2 적층체 형성 전, 하부홀들(LH) 내부에 배치된다. 하부홀들(LH)은 낮은 높이로 형성된 제1 적층체(PST1)만을 식각하여 형성되므로, 식각 공정 동안 하부홀들(LH) 각각의 폭이 과도하게 넓어지지 않는다. 따라서, 하부홀들(LH) 사이에 분리 절연막(319)이 배치될 공간이 충분히 확보될 수 있다.The lower holes LH, the second gate insulating film GI and the lower plugs LPC may be formed before the step of forming the
도 13b를 참조하면, 제1 패턴들(P1), 하부 플러그들(LPC) 및 분리 절연막(319) 상에 제2 적층체(PST2)를 형성한다. 제2 적층체(PST2)는 도 6에서 상술한 바와 동일한 공정 및 동일한 물질막들로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 13B, a second stacked body PST2 is formed on the first patterns P1, the lower plugs LPC, and the
이어서, 제2 적층체(PST2)를 관통하는 상부홀들(331)을 형성한다. 상부홀들(331)은 하부 플러그들(LPC)을 노출한다. 상부홀들(331)은 후속에서 형성될 셀 플러그들(PL)이 배치될 공간을 정의한다. 상부홀들(331) 각각의 내경은 도 8a에서 상술한 바와 같이 제조공정의 특성 상, 하부 플러그들(LPC)에 가까워질수록 좁아질 수 있다. 이로 인하여, 상부홀들(331)은 역사다리꼴 형상의 종단면 구조를 가질 수 있다. 또한, 분리 절연막들(319) 상에 정렬되는 상부홀들(131) 사이의 제2 간격(D2)은 제1 간격(D1)에 비해 좁아질 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 분리 절연막들(319)은 제2 간격(D2) 내에 배치되지 않아도 되므로, 반도체 장치의 제조공정 난이도를 낮출 수 있다.Then,
하부 플러그들(LPC)의 배열과 상부홀들(331)의 배열은 도 7에 도시된 셀 플러그들(PL)의 배열과 동일할 수 있다.The arrangement of the lower plugs LPC and the arrangement of the
도 13c를 참조하면, 상부홀들(331) 내부에 셀 플러그들(PL)을 형성한다. 셀 플러그들(PL) 각각은 다층 메모리 패턴(333), 채널막으로 이용되는 제2 반도체막(335) 및 캡핑패턴(339)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 13C, cell plugs PL are formed in the
다층 메모리 패턴(333)은 도 3a에서 상술한 바와 같이 블로킹 절연막, 데이터 저장막 및 터널 절연막을 포함할 수 있다. 다층 메모리 패턴(333)은 제2 반도체막(335)의 측벽을 감싼다.The
제2 반도체막(335)은 상부홀들(331)의 중심영역에 배치된 코어 절연막(337)을 감싸고, 다층 메모리 패턴(333)을 관통한다. 제2 반도체막(335)은 그에 대응하는 상부홀(331)의 표면을 따라 형성되고, 그에 대응하는 하부 플러그(LPC)에 연결된다.The
셀 플러그들(PL)은 도 8b에서 상술한 바와 동일한 물질막들 및 동일한 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 셀 플러그들(PL) 및 하부 플러그들(LPC)은 도 7에서 상술한 바와 같이 제1 대그룹(LGR1) 및 제2 대그룹(LGR2)으로 구분될 수 있다. 제1 대그룹(LGR1) 및 제2 대그룹(LGR1) 각각의 하부 플러그들(LP)은 제1 그룹(LG1)과 제2 그룹(LG2)으로 분리될 수 있다. 분리 절연막들(319) 각각은 제1 그룹(LR1)과 제2 그룹(LG2)의 경계를 따라 연장된다.The cell plugs PL may be formed using the same material films and the same process as described above in Fig. 8B. The cell plugs PL and the lower plugs LPC can be divided into a first large group LGR1 and a second large group LGR2 as described above with reference to FIG. The lower plugs LP of each of the first large group LGR1 and the second large group LGR1 may be divided into a first group LG1 and a second group LG2. Each of the
도 13d를 참조하면, 도 9a 및 도 9b에서 상술한 바와 동일한 공정을 이용하여, 슬릿(343)에 의해 분리되는 게이트 적층체들(GST1, GST2)를 형성한다.Referring to FIG. 13D, gate stacks GST1 and GST2 separated by a
게이트 적층체들(GST1, GST2) 각각은 도 2에서 상술한 바와 같이, 드레인 셀렉트 라인들(DSLa, DSLb), 워드 라인들(WL1 내지 WLn), 제1 소스 셀렉트 라인들(SSL1a, SSL1b) 및 제2 소스 셀렉트 라인들(SSL2a, SSL2b)을 포함한다.Each of the gate stacks GST1 and GST2 includes the drain select lines DSLa and DSLb, the word lines WL1 to WLn, the first source select lines SSL1a and SSL1b, And second source select lines SSL2a and SSL2b.
슬릿(343)은 제1 대그룹(LGR1) 및 제2 대그룹(LGR2) 사이에 배치되고, 소스 영역(301)을 노출한다.The
이어서, 도 9c에서 상술한 공정을 이용하여 슬릿(343)의 측벽 상에 스페이서 절연막(361)을 형성하고, 슬릿(143) 내부에서 스페이서 절연막(361) 상에 소스 영역(301)에 연결된 소스 컨택 라인(163)을 형성한다.9C, a
상술한 공정에 따르면, 제1 소스 셀렉트 라인들(SSL1a, SSL1b)을 관통하는 하부 플러그(LPC)와, 그에 연결되어 워드 라인들(WL1 내지 WLn) 및 드레인 셀렉트 라인들(DSLa, DSLb)을 관통하는 제2 반도체막(335)은 제1 채널막(CH1)을 구성할 수 있다. 또한, 제2 소스 셀렉트 라인들(SSL2a, SSL2b)을 관통하는 하부 플러그(LPC)와, 그에 연결되고 워드 라인들(WL1 내지 WLn) 및 드레인 셀렉트 라인들(DSLa, DSLb)을 관통하는 제2 반도체막(335)은 제2 채널막(CH2)을 구성할 수 있다.According to the above-described process, the lower plug LPC passing through the first source select lines SSL1a and SSL1b and the word lines WL1 to WLn and the drain select lines DSLa and DSLb connected therewith The
소스 컨택 라인(163)을 형성한 후, 도 10 및 도 11에서 상술한 공정들을 실시할 수 있다.After forming the
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.14 is a block diagram showing a configuration of a memory system according to an embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템(1100)은 메모리 소자(1120)와 메모리 컨트롤러(1110)를 포함한다.Referring to FIG. 14, a
메모리 소자(1120)는 도 1에서 상술한 회로를 구성하고, 도 2에서 상술한 구조를 포함할 수 있다. 또는 메모리 소자(1120)는 도 12c에 도시된 구조를 포함할 수 있다. 또는 메모리 소자(1120)는 도 13d에 도시된 구조를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 메모리 소자(1120)는 상부 셀렉트 그룹 및 워드 라인들에 의해 공유되는 제1 그룹 및 제2 그룹의 메모리 스트링들을 포함할 수 있다. 제1 그룹의 메모리 스트링들 및 제2 그룹의 메모리 스트링들은 서로 분리된 제1 하부 셀렉트 그룹 및 제2 하부 셀렉트 그룹에 의해 제어된다. 제1 하부 셀렉트 그룹 및 제2 하부 셀렉트 그룹은 상부 셀렉트 그룹에 의해 둘러싸인 채널막들의 상단들에 비해 상대적으로 좁은 폭을 갖는 채널막들의 하단들을 감싸도록 형성된다. 메모리 소자(1120)는 복수의 플래시 메모리 칩들로 구성된 멀티-칩 패키지일 수 있다.The
메모리 컨트롤러(1110)는 메모리 소자(1120)를 제어하도록 구성되며, SRAM(Static Random Access Memory)(1111), CPU(1112), 호스트 인터페이스(1113), ECC(Error Correction Code)(1114), 메모리 인터페이스(1115)를 포함할 수 있다. SRAM(1111)은 CPU(1112)의 동작 메모리로 사용되고, CPU(1112)는 메모리 컨트롤러(1110)의 데이터 교환을 위한 제반 제어 동작을 수행하고, 호스트 인터페이스(1113)는 메모리 시스템(1100)과 접속되는 호스트의 데이터 교환 프로토콜을 구비한다. 또한, ECC(1114)는 메모리 소자(1120)로부터 리드된 데이터에 포함된 에러를 검출 및 정정하고, 메모리 인터페이스(1115)는 메모리 소자(1120)와의 인터페이싱을 수행한다. 이 밖에도 메모리 컨트롤러(1110)는 호스트와의 인터페이싱을 위한 코드 데이터를 저장하는 ROM(Read Only Memory) 등을 더 포함할 수 있다.The
상술한 메모리 시스템(1100)은 메모리 소자(1120)와 컨트롤러(1110)가 결합된 메모리 카드 또는 SSD(Solid State Disk)일 수 있다. 예를 들어, 메모리 시스템(1100)이 SSD인 경우, 메모리 컨트롤러(1110)는 USB(Universal Serial Bus), MMC(MultiMedia Card), PCI-E(Peripheral Component Interconnection-Express), SATA(Serial Advanced Technology Attachment), PATA(Parallel Advanced Technology Attachment), SCSI(Small Computer Small Interface), ESDI(Enhanced Small Disk Interface), IDE(Integrated Drive Electronics) 등과 같은 다양한 인터페이스 프로토콜들 중 하나를 통해 외부(예를 들어, 호스트)와 통신할 수 있다.The
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.14 is a block diagram illustrating a configuration of a computing system according to an embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템(1200)은 시스템 버스(1260)에 전기적으로 연결된 CPU(1220), RAM(Random Access Memory: 1230), 유저 인터페이스(1240), 모뎀(1250), 메모리 시스템(1210)을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 시스템(1200)이 모바일 장치인 경우, 컴퓨팅 시스템(1200)에 동작 전압을 공급하기 위한 베터리가 더 포함될 수 있으며, 응용 칩셋, 카메라 이미지 프로세서(CIS), 모바일 디렘 등이 더 포함될 수 있다.14, a
메모리 시스템(1210)은 도 13을 참조하여 설명한 바와 같이, 메모리 소자(1212), 메모리 컨트롤러(1211)로 구성될 수 있다.The
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예들에 따라 구체적으로 기록되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.It is to be noted that the technical spirit of the present invention has been specifically described in accordance with the above-described preferred embodiments, but it is to be understood that the above-described embodiments are intended to be illustrative and not restrictive. In addition, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various embodiments are possible within the technical scope of the present invention.
SA, 101, 201, 301: 소스 영역
BL1, BL2: 비트 라인
CH1, CH2, 135, 235, LPC, 335: 채널막
WL1 내지 WLn: 워드 라인
SSL1a, SSL1b: 제1 소스 셀렉트 라인
SSL2a, SSL2b: 제2 소스 셀렉트 라인
SID, 119, 319: 분리 절연막
DSLa, DSLb: 드레인 셀렉트 라인
SCL, 163, 263, 363: 소스 컨택 라인
LSG1: 제1 하부 셀렉트 그룹
LSG2: 제2 하부 셀렉트 그룹
USG: 상부 셀렉트 그룹
PST1: 제1 적층체
PST2: 제2 적층체
P1: 제1 패턴
P2: 제2 패턴
P3: 제3 패턴
SI, 161, 261, 361: 슬릿
151: 도전 패턴
GST1, GST2: 게이트 적층체SA, 101, 201, 301: source regions BL1, BL2: bit lines
CH1, CH2, 135, 235, LPC, 335: channel film
WL1 to WLn: word line SSL1a, SSL1b: first source select line
SSL2a, SSL2b: second source select line SID, 119, 319:
DSLa, DSLb: drain select line SCL, 163, 263, 363: source contact line
LSG1: first lower select group LSG2: second lower select group
USG: upper select group PST1: first laminate
PST2: second laminate P1: first pattern
P2: second pattern P3: third pattern
SI, 161, 261, 361: Slit
151: conductive patterns GST1 and GST2: gate stacked structure
Claims (22)
상기 소스 영역과 상기 비트 라인들 사이에서 서로 이격되어 적층되고, 각각이 상기 제1 및 제2 채널막들을 감싸도록 연장된 워드 라인들;
상기 워드 라인들과 상기 소스 영역 사이에서 상기 제1 채널막들을 감싸는 제1 소스 셀렉트 라인;
상기 워드 라인들과 상기 소스 영역 사이에서 상기 제2 채널막들을 감싸고, 상기 제1 소스 셀렉트 라인으로부터 이격되어 배치된 제2 소스 셀렉트 라인; 및
상기 비트 라인들과 상기 워드 라인들 사이에 배치되고, 상기 제1 및 제2 소스 셀렉트 라인들에 중첩되도록 연장된 드레인 셀렉트 라인을 포함하는 반도체 장치.First channel films and second channel films connected between the source region and the bit lines;
Word lines extending between the source region and the bit lines and spaced apart from each other and extending to surround the first and second channel films, respectively;
A first source select line surrounding the first channel layers between the word lines and the source region;
A second source select line surrounding the second channel films between the word lines and the source region and spaced apart from the first source select line; And
And a drain select line disposed between the bit lines and the word lines and extending to overlap the first and second source select lines.
상기 제1 소스 셀렉트 라인과 상기 제2 소스 셀렉트 라인은 동일한 층에 배치된 반도체 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first source select line and the second source select line are disposed in the same layer.
상기 워드 라인들 각각이 감싸는 상기 제1 및 제2 채널막들의 총 개수는,
상기 드레인 셀렉트 라인이 감싸는 상기 제1 및 상기 제2 채널막들의 총 개수와 동일하고,
상기 제1 소스 셀렉트 라인이 감싸는 상기 제1 채널막들의 총 개수의 두배 또는 상기 제2 소스 셀렉트 라인이 감싸는 상기 제2 채널막들의 총 개수의 두배인 반도체 장치.The method according to claim 1,
Wherein a total number of the first and second channel films enclosed by the word lines,
The channel select lines being equal to the total number of the first and second channel films enclosed by the drain select line,
Wherein the second source select line is twice the total number of the first channel films enclosed by the first source select line or twice the total number of the second channel films enclosed by the second source select line.
서로 이웃한 상기 제1 및 제2 채널막들 사이의 이격 거리는 상기 소스 영역에 가까워질수록 커지는 반도체 장치.The method according to claim 1,
And the spacing distance between the adjacent first and second channel films increases toward the source region.
상기 제1 소스 셀렉트 라인을 상기 제2 소스 셀렉트 라인으로부터 분리하고, 상기 워드 라인들로 덮이는 분리 절연막을 더 포함하는 반도체 장치.The method according to claim 1,
And a separation insulating film for separating the first source select line from the second source select line and covering the word line.
상기 제1 채널막들 중 적어도 하나와 상기 제2 채널막들 중 적어도 하나는 상기 비트 라인들 중 어느 하나에 공통으로 연결된 반도체 장치.The method according to claim 1,
Wherein at least one of the first channel films and the second channel films are commonly connected to any one of the bit lines.
상기 제1 소스 셀렉트 라인과 상기 제2 소스 셀렉트 라인 각각은
상기 워드 라인들 및 상기 드레인 셀렉트 라인 각각보다 좁은 폭으로 형성된 반도체 장치.The method according to claim 1,
Each of the first source select line and the second source select line
And the drain select line has a width narrower than that of each of the word lines and the drain select line.
상기 소스 영역에 연결된 소스 컨택 라인들을 더 포함하고,
상기 워드 라인들, 상기 드레인 셀렉트 라인 및 상기 제1 및 제2 소스 셀렉트 라인들은 서로 이웃한 상기 소스 컨택 라인들 사이에 배치된 반도체 장치.The method according to claim 1,
Further comprising source contact lines coupled to the source region,
Wherein the word lines, the drain select line, and the first and second source select lines are disposed between adjacent source contact lines.
상기 제1 채널막들 및 제2 채널막들 각각은
상기 제1 소스 셀렉트 라인 또는 상기 제2 소스 셀렉트 라인을 관통하는 하부홀 내부를 채우는 제1 반도체막; 및
상기 워드 라인들을 관통하고, 상기 제1 반도체막에 가까워질수록 내경이 좁아지는 상부홀의 표면을 따라 형성되고, 상기 제1 반도체막에 연결된 제2 반도체막을 포함하는 반도체 장치.The method according to claim 1,
Each of the first channel films and the second channel films
A first semiconductor film filling a lower hole passing through the first source select line or the second source select line; And
And a second semiconductor film formed along the surface of the upper hole, the second semiconductor film being connected to the first semiconductor film, the second semiconductor film penetrating the word lines and becoming closer to the first semiconductor film.
상기 하부로부터 상기 상부를 향하여 적층되고, 서로 이격되고, 각각이 상기 제1 채널막 및 상기 제2 채널막을 감싸도록 연장된 워드 라인들;
상기 워드 라인들보다 상기 하부를 향하여 돌출된 상기 제1 채널막의 일부를 감싸는 제1 하부 셀렉트 그룹; 및
상기 워드 라인들보다 상기 하부를 향하여 돌출된 상기 제2 채널막의 일부를 감싸는 제2 하부 셀렉트 그룹을 포함하는 반도체 장치.A first channel layer and a second channel layer each having an inverted trapezoidal longitudinal sectional structure extending from a lower portion to an upper portion and having a width narrower toward the lower portion;
Word lines stacked from the bottom toward the top and spaced apart from each other and extending to surround the first channel film and the second channel film, respectively;
A first lower select group surrounding a portion of the first channel film protruding from the word lines toward the lower portion; And
And a second lower select group which surrounds a part of the second channel film protruding toward the lower side than the word lines.
상기 워드 라인들보다 상기 상부를 향하여 돌출된 상기 제1 채널막의 일부와 상기 제2 채널막의 일부를 감싸도록 연장된 상부 셀렉트 그룹을 포함하는 반도체 장치.11. The method of claim 10,
And an upper select group extending to cover a part of the first channel film protruding upward from the word lines and a part of the second channel film.
상기 제1 채널막과 상기 제2 채널막에 공통으로 연결된 비트 라인을 더 포함하는 반도체 장치.11. The method of claim 10,
And a bit line commonly connected to the first channel film and the second channel film.
상기 제1 채널막과 상기 제2 채널막에 공통으로 연결된 소스 영역을 더 포함하는 반도체 장치.11. The method of claim 10,
And a source region connected in common to the first channel film and the second channel film.
상기 제1 하부 셀렉트 그룹 및 상기 제2 하부 셀렉트 그룹 사이에 배치되고, 상기 워드 라인들로 덮이는 분리 절연막을 더 포함하는 반도체 장치.11. The method of claim 10,
And an isolation insulating film disposed between the first lower select group and the second lower select group and covering the word lines.
상기 제1 적층체를 제1 패턴들로 분리하는 분리 절연막들을 형성하는 단계;
상기 제1 패턴들 및 상기 분리 절연막들 상에 제2 적층체를 형성하는 단계; 및
상기 제2 적층체가 제2 패턴들로 분리되고 상기 제1 패턴들 각각이 제3 패턴들로 분리되도록 상기 제2 적층체로부터 상기 제1 패턴들 각각을 관통하고, 상기 분리 절연막들 중 어느 하나를 사이에 두고 마주하는 슬릿들을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 제조방법.Forming a first laminate;
Forming separation insulating films for separating the first laminate into first patterns;
Forming a second laminate on the first patterns and the isolation insulating films; And
The second laminate is divided into second patterns and each of the first patterns passes through the first patterns from the second laminate so that each of the first patterns is separated into third patterns, And forming slits which face each other.
상기 슬릿들 및 상기 분리 절연막들은 일 방향을 따라 교대로 배치된 반도체 장치의 제조방법.16. The method of claim 15,
Wherein the slits and the isolation insulating films are alternately arranged along one direction.
상기 슬릿들을 형성하는 단계 이전,
상기 제2 적층체로부터 상기 제1 패턴들을 관통하는 채널막들을 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 장치의 제조방법.16. The method of claim 15,
Before forming the slits,
And forming channel films through the first patterns from the second laminate.
상기 채널막들 각각은 상기 제1 패턴 중 어느 하나를 관통하는 하부와, 상기 제2 적층체를 관통하고 상기 하부에 비해 넓은 폭을 갖는 상부를 포함하는 반도체 장치의 제조방법.18. The method of claim 17,
Wherein each of the channel films includes a lower portion passing through any one of the first patterns and an upper portion passing through the second stacked body and having a wider width than the lower portion.
상기 제1 패턴들을 관통하는 상기 채널막들의 상부들 사이의 간격은 상기 제2 적층체를 관통하는 상기 채널막들의 하부들 사이의 간격보다 넓은 반도체 장치의 제조방법.18. The method of claim 17,
Wherein an interval between upper portions of the channel films passing through the first patterns is larger than an interval between lower portions of the channel films passing through the second stack.
상기 제1 적층체와 상기 제2 적층체 각각은 층간 절연막 및 희생막의 적층구조를 포함하고,
상기 슬릿을 통해 상기 제1 및 제2 적층체의 상기 희생막을 도전패턴으로 대체하는 단계를 더 포함하는 반도체 장치의 제조방법. 16. The method of claim 15,
Wherein each of the first laminate and the second laminate includes a laminated structure of an interlayer insulating film and a sacrificial film,
And replacing the sacrificial film of the first and second stacks with a conductive pattern through the slit.
상기 제1 적층체는 소스 영역 상에 형성되고,
상기 슬릿 내부에 상기 소스 영역에 연결된 소스 컨택 라인을 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 장치의 제조방법.16. The method of claim 15,
The first laminate is formed on the source region,
And forming a source contact line connected to the source region within the slit.
상기 제2 적층체를 형성하는 단계 이전,
상기 제1 적층체를 관통하는 하부홀들을 형성하는 단계; 및
상기 하부홀들 각각을 제1 반도체막으로 채우는 단계를 더 포함하고,
상기 제2 적층체를 형성하는 단계 이 후,
상기 제2 적층체를 관통하여 상기 제1 반도체막을 노출하고, 상기 제1 반도체막에 가까워질수록 내경이 좁아지는 상부홀들을 형성하는 단계; 및
상기 상부홀들 각각 내부에 상기 제1 반도체막에 연결된 제2 반도체막을 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 장치의 제조방법.16. The method of claim 15,
Before the step of forming the second laminate,
Forming lower holes passing through the first laminate; And
Filling each of the lower holes with a first semiconductor film,
After the step of forming the second laminate,
Exposing the first semiconductor film through the second layered body and forming upper holes whose inner diameter becomes narrower toward the first semiconductor film; And
And forming a second semiconductor film connected to the first semiconductor film in each of the upper holes.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15/953,969 US10332908B2 (en) | 2017-07-21 | 2018-04-16 | Three-dimensional semiconductor device |
CN201810438550.XA CN109285789B (en) | 2017-07-21 | 2018-05-09 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
US16/394,867 US10522563B2 (en) | 2017-07-21 | 2019-04-25 | Manufacturing method of three-dimensional semiconductor device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170092484 | 2017-07-21 | ||
KR20170092484 | 2017-07-21 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20190010403A true KR20190010403A (en) | 2019-01-30 |
KR102550602B1 KR102550602B1 (en) | 2023-07-04 |
Family
ID=65277021
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020180015195A KR102550602B1 (en) | 2017-07-21 | 2018-02-07 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102550602B1 (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111883512A (en) * | 2019-05-03 | 2020-11-03 | 爱思开海力士有限公司 | Semiconductor device, and memory device and system including the same |
CN112242402A (en) * | 2019-07-19 | 2021-01-19 | 爱思开海力士有限公司 | Semiconductor memory device |
CN113497055A (en) * | 2020-04-07 | 2021-10-12 | 爱思开海力士有限公司 | Semiconductor memory device and method of manufacturing the same |
CN114171531A (en) * | 2020-09-10 | 2022-03-11 | 爱思开海力士有限公司 | Semiconductor memory device and method of manufacturing the same |
KR20220101784A (en) * | 2021-01-12 | 2022-07-19 | 한양대학교 산학협력단 | 3 dimensional flash memory for improving contact resistance of igzo channel |
US11411022B2 (en) | 2020-01-15 | 2022-08-09 | SK Hynix Inc. | Semiconductor memory device and manufacturing method of the semiconductor memory device |
US11495611B2 (en) | 2020-04-17 | 2022-11-08 | SK Hynix Inc. | Semiconductor memory device |
US11508747B2 (en) | 2019-11-21 | 2022-11-22 | SK Hynix Inc. | Semiconductor memory device |
US12075619B2 (en) | 2020-08-31 | 2024-08-27 | SK Hynix Inc. | Three-dimensional semiconductor device with connection pattern that contacts vertical channel and source channel |
CN113497055B (en) * | 2020-04-07 | 2024-10-25 | 爱思开海力士有限公司 | Semiconductor memory device and method for manufacturing the same |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20100036520A (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-08 | 삼성전자주식회사 | 3-dimensional semiconductor device |
KR20140063147A (en) * | 2012-11-16 | 2014-05-27 | 에스케이하이닉스 주식회사 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
KR20160020210A (en) * | 2014-08-13 | 2016-02-23 | 에스케이하이닉스 주식회사 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US20160079267A1 (en) * | 2014-09-12 | 2016-03-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor memory device and method for manufacturing same |
KR20170027924A (en) * | 2015-09-02 | 2017-03-13 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor memory device |
US20170207226A1 (en) * | 2016-01-18 | 2017-07-20 | SK Hynix Inc. | Semiconductor device |
-
2018
- 2018-02-07 KR KR1020180015195A patent/KR102550602B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20100036520A (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-08 | 삼성전자주식회사 | 3-dimensional semiconductor device |
KR20140063147A (en) * | 2012-11-16 | 2014-05-27 | 에스케이하이닉스 주식회사 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
KR20160020210A (en) * | 2014-08-13 | 2016-02-23 | 에스케이하이닉스 주식회사 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US20160079267A1 (en) * | 2014-09-12 | 2016-03-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor memory device and method for manufacturing same |
KR20170027924A (en) * | 2015-09-02 | 2017-03-13 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor memory device |
US20170207226A1 (en) * | 2016-01-18 | 2017-07-20 | SK Hynix Inc. | Semiconductor device |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111883512A (en) * | 2019-05-03 | 2020-11-03 | 爱思开海力士有限公司 | Semiconductor device, and memory device and system including the same |
CN112242402A (en) * | 2019-07-19 | 2021-01-19 | 爱思开海力士有限公司 | Semiconductor memory device |
CN112242402B (en) * | 2019-07-19 | 2024-04-30 | 爱思开海力士有限公司 | Semiconductor memory device with a memory cell having a memory cell with a memory cell having a memory cell |
US11508747B2 (en) | 2019-11-21 | 2022-11-22 | SK Hynix Inc. | Semiconductor memory device |
US11812615B2 (en) | 2020-01-15 | 2023-11-07 | SK Hynix Inc. | Semiconductor memory device and manufacturing method of the semiconductor memory device |
US11411022B2 (en) | 2020-01-15 | 2022-08-09 | SK Hynix Inc. | Semiconductor memory device and manufacturing method of the semiconductor memory device |
CN113497055A (en) * | 2020-04-07 | 2021-10-12 | 爱思开海力士有限公司 | Semiconductor memory device and method of manufacturing the same |
CN113497055B (en) * | 2020-04-07 | 2024-10-25 | 爱思开海力士有限公司 | Semiconductor memory device and method for manufacturing the same |
US11495611B2 (en) | 2020-04-17 | 2022-11-08 | SK Hynix Inc. | Semiconductor memory device |
US12075619B2 (en) | 2020-08-31 | 2024-08-27 | SK Hynix Inc. | Three-dimensional semiconductor device with connection pattern that contacts vertical channel and source channel |
US11626419B2 (en) | 2020-09-10 | 2023-04-11 | SK Hynix Inc. | Semiconductor memory device |
CN114171531A (en) * | 2020-09-10 | 2022-03-11 | 爱思开海力士有限公司 | Semiconductor memory device and method of manufacturing the same |
KR20220101784A (en) * | 2021-01-12 | 2022-07-19 | 한양대학교 산학협력단 | 3 dimensional flash memory for improving contact resistance of igzo channel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102550602B1 (en) | 2023-07-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10644014B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
KR102550602B1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
KR102581032B1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
KR102579108B1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
KR102650424B1 (en) | Semiconductor memory device | |
KR102592894B1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
KR102635442B1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US10522563B2 (en) | Manufacturing method of three-dimensional semiconductor device | |
KR20190041283A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
KR20170053478A (en) | Semiconductor device and manufacturing method of the same | |
KR102608833B1 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
US11889685B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
KR102618309B1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
KR20190029318A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US10868036B2 (en) | Method of manufacturing a semiconductor device | |
KR20190013025A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US20230107126A1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of the semiconductor device | |
KR20200060156A (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
KR20190056118A (en) | Semiconductor device and manufacturing method of the same | |
US20240015965A1 (en) | Semiconductor memory device and manufacturing method of semiconductor memory device | |
US20230225127A1 (en) | Semiconductor device | |
KR102720424B1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of the same | |
KR20170087809A (en) | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |