KR20200085243A - Semiconductor memory device and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 메모리 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor memory device and a method for manufacturing the same.
소비자가 요구하는 우수한 성능 및 저렴한 가격을 만족시키기 위해, 반도체 메모리 장치의 집적도가 증가하고 있다. 2차원 또는 평면형 반도체 메모리 장치의 경우, 단위 메모리 셀이 점유하는 면적에 의해서 집적도가 결정된다. 따라서, 최근에는 단위 메모리 셀을 수직으로 배치하는 3차원 반도체 메모리 장치가 개발되고 있다.In order to satisfy the excellent performance and low price required by consumers, the degree of integration of semiconductor memory devices is increasing. In the case of a two-dimensional or planar semiconductor memory device, the degree of integration is determined by the area occupied by the unit memory cells. Accordingly, recently, a three-dimensional semiconductor memory device in which unit memory cells are vertically arranged has been developed.
또한 반도체 소자의 집적도 향상을 위하여, 반도체 메모리 장치 내에 수직으로 쌓아 올리는 워드 라인의 층수가 높아지고 있다. 이에 따라 복수의 스택 구조를 쌓는 멀티 스택 구조체에 대한 연구가 진행되고 있다.In addition, in order to improve the degree of integration of semiconductor devices, the number of word lines stacked vertically in the semiconductor memory device is increasing. Accordingly, research is being conducted on a multi-stack structure stacking a plurality of stack structures.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 제품 신뢰성이 향상된 반도체 메모리 장치를 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a semiconductor memory device with improved product reliability.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 제품 신뢰성이 향상된 반도체 메모리 장치를 제조할 수 있는 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor memory device capable of manufacturing a semiconductor memory device with improved product reliability.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는, 기판 상에, 복수의 제1 도전성막이 적층된 제1 적층 구조체, 제1 적층 구조체 상에, 복수의 제2 도전성막이 적층된 제2 적층 구조체, 제1 적층 구조체 및 제2 적층 구조체를 관통하고, 채널막을 포함하는 제1 채널 구조체, 및 제1 적층 구조체를 관통하고 제2 적층 구조체를 비관통하되, 금속층을 포함하는 희생 채널 구조체를 포함하고, 제1 적층 구조체는 서로 다른 제1 및 제2 영역을 포함하고, 제1 채널 구조체는 제1 영역에 배치되고, 희생 채널 구조체는 제2 영역에 배치된다.A semiconductor memory device according to some embodiments of the present invention for achieving the above technical problem, a first stacked structure on which a plurality of first conductive films are stacked on a substrate, and a plurality of second conductors on a first stacked structure The second stacked structure, the first stacked structure and the second stacked structure, in which the film is stacked, penetrates the first channel structure including the channel film, and penetrates the first stacked structure and penetrates the second stacked structure, but not through the metal layer. It includes a sacrificial channel structure, the first stacked structure includes different first and second regions, the first channel structure is disposed in the first region, and the sacrificial channel structure is disposed in the second region.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법은, 제1 절연막 및 제1 희생막이 교대로 적층된 제1 적층 구조체에, 제1 적층 구조체를 관통하는 제1 채널홀을 형성하고, 제1 채널홀 내에 금속층 및 금속층을 감싸는 채널 희생층을 포함하는 희생 채널 구조체를 형성하되, 금속층의 상면은 채널 희생층의 상면과 동일 평면 상에 배치되고, 제1 적층 구조체 상에 제2 절연막 및 제2 희생막이 교대로 적층된 제2 적층 구조체를 형성하고, 희생 채널 구조체 상에, 제2 적층 구조체를 관통하는 제2 채널홀을 형성하고, 제2 채널홀 내에, 제2 채널홀을 채우는 채널 구조체를 형성하고, 채널 구조체와 이격되고, 제1 적층 구조체 및 제2 적층 구조체를 관통하는 제1 트렌치를 형성하고, 제1 트렌치에 의해 노출된 제1 희생막 및 제2 희생막을 제거하여 제2 트렌치를 형성하고, 제2 트렌치에 도전성막을 형성하는 것을 포함한다.A method of manufacturing a semiconductor memory device in accordance with some embodiments of the present invention for achieving the above technical problem, a first insulating film and a first sacrificial film alternately stacked on the first stacked structure, the first through the first stacked structure A channel hole is formed and a sacrificial channel structure including a metal layer and a channel sacrificial layer surrounding the metal layer is formed in the first channel hole, wherein the top surface of the metal layer is disposed on the same plane as the top surface of the channel sacrificial layer, and the first stacked structure A second stacked structure in which a second insulating film and a second sacrificial film are alternately stacked is formed on the second channel hole, and a second channel hole passing through the second stacked structure is formed on the sacrificial channel structure. Forming a channel structure filling the two channel holes, forming a first trench spaced apart from the channel structure, penetrating the first and second stacked structures, and the first sacrificial film and the second exposed by the first trench And removing the sacrificial film to form a second trench, and forming a conductive film in the second trench.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 회로도이다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치에 포함된 복수의 적층 구조체 중 하나를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2의 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 3의 S영역의 확대도이다.
도 5는 도 2의 B-B'를 따라 절단한 단면도이다.
도 6은 도 2의 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.
도 7은 도 2의 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.
도 8은 도 2의 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.
도 9 내지 도 15는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 중간 단계 도면들이다.
도 16은 본 발명의 몇몇 다른 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 중간 단계 도면이다.
도 17은 본 발명의 몇몇 다른 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 중간 단계 도면이다.1 is an exemplary circuit diagram for describing a semiconductor memory device in accordance with some embodiments of the present invention.
2 is a plan view illustrating one of a plurality of stacked structures included in a semiconductor memory device according to some embodiments of the present invention.
3 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 2.
4 is an enlarged view of region S of FIG. 3.
5 is a cross-sectional view taken along line B-B' of FIG. 2.
6 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 2.
7 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 2.
8 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 2.
9 to 15 are intermediate stage diagrams for describing a semiconductor memory device in accordance with some embodiments of the present invention.
16 is an intermediate step diagram illustrating a semiconductor memory device in accordance with some other embodiments of the present invention.
17 is an intermediate step diagram illustrating a semiconductor memory device in accordance with some other embodiments of the present invention.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 회로도이다.1 is an exemplary circuit diagram for describing a semiconductor memory device in accordance with some embodiments of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치의 메모리 셀 어레이는 공통 소오스 라인(CSL), 적층 구조체(ST), 복수의 비트 라인들(BL) 및 복수의 셀 스트링들(CSTR)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a memory cell array of a semiconductor memory device according to some embodiments of the present invention includes a common source line (CSL), a stacked structure (ST), a plurality of bit lines (BL), and a plurality of cell strings (CSTR).
적층 구조체(ST)는 제1 적층 구조체(ST1) 및 제1 적층 구조체(ST1) 상에 배치되는 제2 적층 구조체(ST2)를 포함할 수 있다. 제1 적층 구조체(ST1)는 접지 선택 라인(GSL) 및 복수의 하부 워드라인들(WL11 내지 WL1n, DWL1)을 포함할 수 있다. 제2 적층 구조체(ST2)는 복수의 상부 워드라인들(DWL2, WL21 내지 WL2n) 및 스트링 선택 라인(SSL)을 포함할 수 있다. 본 도면에서는 2개의 적층 구조체(ST1, ST2)를 도시하였지만 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며 3개 이상의 적층 구조체를 포함할 수 있다.The stacked structure ST may include a first stacked structure ST1 and a second stacked structure ST2 disposed on the first stacked structure ST1. The first stacked structure ST1 may include a ground selection line GSL and a plurality of lower word lines WL11 to WL1n and DWL1. The second stacked structure ST2 may include a plurality of upper word lines DWL2, WL21 to WL2n, and a string selection line SSL. Although two stacked structures ST1 and ST2 are shown in this figure, the present invention is not limited thereto, and may include three or more stacked structures.
비트 라인들(BL) 각각에 복수의 셀 스트링들(CSTR)이 병렬로 연결될 수 있다. 복수의 셀 스트링들(CSTR)은 공통 소오스 라인(CSL)에 공통으로 연결될 수 있다. 즉, 비트 라인들(BL)과 하나의 공통 소오스 라인(CSL) 사이에 복수의 셀 스트링들(CSTR)이 배치될 수 있다. 복수의 공통 소오스 라인들(CSL)은 2차원적으로 배열될 수 있다. 공통 소오스 라인들(CSL)에는 전기적으로 동일한 전압이 인가될 수도 있고, 또는 서로 다른 전압이 인가되어 별개로 제어될 수도 있다.A plurality of cell strings CSTR may be connected to each of the bit lines BL in parallel. The plurality of cell strings CSTR may be commonly connected to the common source line CSL. That is, a plurality of cell strings CSTR may be disposed between the bit lines BL and one common source line CSL. The plurality of common source lines CSL may be arranged two-dimensionally. The same voltage may be applied to the common source lines CSL or may be controlled separately by applying different voltages.
각각의 셀 스트링들(CSTR)은 예를 들어, 공통 소오스 라인(CSL)에 접속되는 접지 선택 트랜지스터(GST), 복수의 비트 라인들(BL) 각각에 접속되는 스트링 선택 트랜지스터(SST), 및 접지 선택 트랜지스터(GST)와 스트링 선택 트랜지스터(SST) 사이에 배치되는 복수의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)을 포함할 수 있다. 즉, 접지 선택 트랜지스터(GST), 스트링 선택 트랜지스터(SST) 및 메모리 셀 트랜지스터(MCT)들은 직렬로 연결될 수 있다. 각각의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)은 데이터 저장 소자(data storage element)를 포함할 수 있다. Each cell string CSTR includes, for example, a ground select transistor GST connected to a common source line CSL, a string select transistor SST connected to each of a plurality of bit lines BL, and ground. A plurality of memory cell transistors MCT disposed between the selection transistor GST and the string selection transistor SST may be included. That is, the ground selection transistor GST, the string selection transistor SST, and the memory cell transistors MCT may be connected in series. Each of the memory cell transistors MTC may include a data storage element.
또한 각각의 셀 스트링들(CSTR)은 스트링 선택 트랜지스터(SST)와 메모리 셀 트랜지스터(MCT) 사이에 연결된 더미 셀 트랜지스터들(DMCT1, DMCT2)을 더 포함할 수 있다. 본 도면에서 도시되지 않았으나, 더미 셀 트랜지스터들(DMCT1, DMCT2)은 접지 선택 트랜지스터(GST)와 메모리 셀 트랜지스터(MCT) 사이에도 연결될 수 있다. 또한 공통 소오스 라인(CSL)과 접지 선택 라인(GSL) 사이에 연결된 GIDL(Gate Induced Drain Leakage) 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.In addition, each cell string CSTR may further include dummy cell transistors DMCT1 and DMCT2 connected between the string select transistor SST and the memory cell transistor MCT. Although not shown in the figure, the dummy cell transistors DMCT1 and DMCT2 may be connected between the ground select transistor GST and the memory cell transistor MCT. In addition, a gate induced drain leakage (GIDL) transistor connected between the common source line CSL and the ground selection line GSL may be further included.
공통 소오스 라인(CSL)은 접지 선택 트랜지스터들(GST)의 소오스들에 공통으로 연결될 수 있다. 또한, 공통 소오스 라인(CSL)과 비트 라인들(BL) 각각의 사이에는 복수의 게이트 전극들(예를 들어, 접지 선택 라인(GSL), 복수의 워드 라인들(WL1-WLn) 및 스트링 선택 라인(SSL))이 배치될 수 있다. The common source line CSL may be commonly connected to the sources of the ground selection transistors GST. Further, a plurality of gate electrodes (eg, a ground selection line GSL), a plurality of word lines WL1-WLn, and a string selection line between each of the common source line CSL and the bit lines BL. (SSL)).
접지 선택 라인(GSL)은 접지 선택 트랜지스터(GST)의 게이트 전극으로 사용될 수 있고, 복수의 워드 라인들(WL11 - WL1n, DWL1, DLW2, WL21 - WL2n)은 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)의 게이트 전극으로 사용될 수 있고, 스트링 선택 라인(SSL)은 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 게이트 전극으로 사용될 수 있다.The ground select line GSL may be used as the gate electrode of the ground select transistor GST, and the plurality of word lines WL11-WL1n, DWL1, DLW2, WL21-WL2n may be gate electrodes of the memory cell transistors MCT. The string select line SSL may be used as a gate electrode of the string select transistor SST.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치에 포함된 복수의 적층 구조체 중 하나를 나타내는 평면도이다. 도 3은 도 2의 A-A'를 따라 절단한 단면도이다. 도 4는 도 3의 S영역의 확대도이다. 도 5는 도 2의 B-B'를 따라 절단한 단면도이다. 2 is a plan view illustrating one of a plurality of stacked structures included in a semiconductor memory device according to some embodiments of the present invention. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 2. 4 is an enlarged view of region S of FIG. 3. 5 is a cross-sectional view taken along line B-B' of FIG. 2.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치는 기판(100), 공통 소오스 플레이트(110), 지지 반도체 층(120), 적층 구조체(ST), 희생 채널 구조체(SCS), 채널 구조체(CS1, CS2) 및 비트라인(193)을 포함할 수 있다.2 to 5, a semiconductor memory device according to some embodiments of the present invention includes a
기판(100)은 벌크 실리콘 또는 SOI(silicon-on-insulator)일 수 있다. 이와 달리, 기판(100)은 실리콘 기판일 수도 있고, 또는 다른 물질, 예를 들어, 실리콘게르마늄, SGOI(silicon germanium on insulator), 안티몬화 인듐, 납 텔루르 화합물, 인듐 비소, 인듐 인화물, 갈륨 비소 또는 안티몬화 갈륨을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
공통 소오스 플레이트(110)는 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 공통 소오스 플레이트(110)는 도 1의 공통 소오스 라인(CSL)의 역할을 할 수 있다.The
공통 소오스 플레이트(110)는 도전성의 반도체막, 금속 실리사이드막 및 금속막 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 공통 소오스 플레이트(110)가 도전성의 반도체막을 포함할 경우, 공통 소오스 플레이트(110)는 예를 들어, 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 실리콘 게르마늄(SiGe), 갈륨비소(GaAs), 인듐갈륨비소(InGaAs), 알루미늄갈륨비소(AlGaAs), 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 공통 소오스 플레이트(110)는 단결정, 비정질 및 다결정 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 결정 구조를 가질 수 있다. 공통 소오스 플레이트(110)는 반도체막에 포함된 p형 불순물, n형 불순물 및 탄소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
적층 구조체(ST)는 공통 소오스 플레이트(110) 상에 배치될 수 있다. 적층 구조체(ST)는 제1 적층 구조체(ST1) 및 제1 적층 구조체(ST1) 상에 배치된 제2 적층 구조체(ST2)를 포함할 수 있다. 적층 구조체(ST)는 셀 영역(CR), 셀 영역(CR)으로부터 제1 방향(DR2)으로 연장되는 제1 셀 컨택 영역(CNR1) 및 셀 영역(CR)으로부터 제2 방향(DR2)으로 연장되는 제2 셀 컨택 영역(CNR2)을 포함할 수 있다.The stacked structure ST may be disposed on the
제1 적층 구조체(ST1)는 제3 방향(DR3)으로 적층된 복수의 제1 도전성막(GSL, WL11 - WL1n, DWL1) 및 복수의 제1 절연막(132)을 포함할 수 있다. 복수의 제1 도전성막(GSL, WL11 - WL1n, DWL1) 및 복수의 제1 절연막(132)은 제3 방향(DR3)으로 교대로 적층될 수 있다. 복수의 제1 도전성막(GSL, WL11-WL1n, DWL1)은 접지 선택 라인(GSL), 복수의 제1 워드 라인(WL11-WL1n) 및 제1 더미 워드 라인(DWL1)을 포함할 수 있다. 접지 선택 라인(GSL), 복수의 제1 워드 라인(WL11 - WL1n) 및 제1 더미 워드 라인(DWL1)은 기판(100) 상에 순차적으로 적층될 수 있다. The first stacked structure ST1 may include a plurality of first conductive films GSL, WL11-WL1n, and DWL1 stacked in the third direction DR3 and a plurality of first insulating
제2 적층 구조체(ST2)는 복수의 제1 절연막(132) 중 최상부에 배치된 제1 절연막(132) 상에 배치될 수 있다. 복수의 제1 절연막(132) 중 최상부에 배치된 제1 절연막(132)은 계단형의 제1 도전성막(GSL, WL11-WL1n, DWL1)을 덮을 수 있다. 복수의 제1 절연막(132) 중 최상부에 배치된 제1 절연막(132)의 두께는 다른 제1 절연막(132)의 두께보다 두꺼울 수 있다. The second stacked structure ST2 may be disposed on the first insulating
제2 적층 구조체(ST2)는 제3 방향(DR3)으로 적층된 복수의 제2 도전성막(DWL2, WL21-WL2n, SSL) 및 복수의 제2 절연막(162)을 포함할 수 있다. 복수의 제2 도전성막(DWL2, WL21-WL2n, SSL) 및 복수의 제2 절연막(162)은 제3 방향(DR3)으로 교대로 적층될 수 있다. 복수의 제2 도전성막(DWL2, WL21-WL2n, SSL)은 제2 더미 워드 라인(DWL2), 복수의 제2 워드 라인(WL21-WL2n) 및 스트링 선택 라인(SSL)을 포함할 수 있다. 제2 더미 워드 라인(DWL2), 복수의 제2 워드 라인(WL21-WL2n) 및 스트링 선택 라인(SSL)은 기판(100) 상에 순차적으로 적층될 수 있다.The second stacked structure ST2 may include a plurality of second conductive films DWL2, WL21-WL2n, and SSL stacked in the third direction DR3 and a plurality of second insulating
도면에서는 1개의 제1 더미 워드 라인(DWL1) 및 1개의 제2 더미 워드 라인(DWL2)을 도시하였지만, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며, 복수의 더미 워드 라인을 더 포함할 수 있다. 또는 도 1의 셀 스트링(CSTR)이 더미 셀 트랜지스터(DMCT1, DMCT2)를 포함하지 않는 경우, 제1 및 제2 더미 워드 라인(DWL1, DWL2)은 제1 및 제2 워드 라인(WL11-WL1n, WL21-WL2n)일 수 있다.Although one first dummy word line DWL1 and one second dummy word line DWL2 are illustrated in the drawing, the present invention is not limited thereto, and may further include a plurality of dummy word lines. Alternatively, when the cell string CSTR of FIG. 1 does not include the dummy cell transistors DMCT1 and DMCT2, the first and second dummy word lines DWL1 and DWL2 are the first and second word lines WL11 to WL1n, WL21-WL2n).
제1 및 제2 도전성막(GSL, WL11-WL1n, DWL1, DWL2, WL21-WL2n, SSL)은 예를 들어, 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등의 금속을 포함할 수 있지만, 금속의 종류는 이에 제한되지 않는다. 도면에서는, 제1 및 제2 도전성막(GSL, WL1 -WL1n, DWL1, DWL2, WL21-WL2n, SSL)은 단일막으로 형성되는 것으로 도시되었지만, 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 이에 제한되는 것은 아니다. 금속성 라인(GSL, WL0 - WLn, DWL)은 배리어 도전막을 더 포함할 수 있다. 배리어 도전막은 금속, 금속 질화물, 금속 탄질화물 및 2차원 물질(Two-dimensional(2D) material) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 2차원 물질은 금속성 물질 및/또는 반도체성 물질일 수 있다. 2차원 물질(2D material)은 2차원 동소체(allotrope) 또는 2차원 화합물(compound)을 포함할 수 있다. The first and second conductive films (GSL, WL11-WL1n, DWL1, DWL2, WL21-WL2n, SSL) may include metals such as tungsten (W), cobalt (Co), nickel (Ni), for example. However, the type of metal is not limited thereto. In the drawings, the first and second conductive films (GSL, WL1 -WL1n, DWL1, DWL2, WL21-WL2n, and SSL) are shown as being formed as a single film, but are for convenience of description and are not limited thereto. . The metallic lines (GSL, WL 0 -WL n , DWL) may further include a barrier conductive layer. The barrier conductive layer may include at least one of metal, metal nitride, metal carbonitride, and two-dimensional (2D) material. For example, the two-dimensional material can be a metallic material and/or a semiconducting material. The 2D material may include a 2D allotrope or a 2D compound.
제1 및 제2 도전성막(GSL, WL11-WL1n, DWL1, DWL2, WL21-WL2n, SSL)은 계단형으로 적층될 수 있다. 제1 및 제2 도전성막(GSL, WL11-WL1n, DWL1, DWL2, WL21-WL2n, SSL)은 제1 방향(DR2) 및 제2 방향(DR2)에서 계단형으로 적층될 수 있다. The first and second conductive layers GSL, WL11-WL1n, DWL1, DWL2, WL21-WL2n, and SSL may be stacked in a stepwise fashion. The first and second conductive layers GSL, WL11-WL1n, DWL1, DWL2, WL21-WL2n, and SSL may be stacked in a stepwise manner in the first direction DR2 and the second direction DR2.
제1 및 제2 절연막(132, 162)은 예를 들어, 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 산질화물(SiON), FOX(Flowable Oxide), TOSZ(Tonen SilaZene), USG(Undoped Silica Glass), BSG(Borosilica Glass), PSG(PhosphoSilica Glass), BPSG(BoroPhosphoSilica Glass), PETEOS(Plasma Enhanced Tetra Ethyl Ortho Silicate), FSG(Fluoride Silicate Glass), CDO(Carbon Doped silicon Oxide), Xerogel, Aerogel, Amorphous Fluorinated Carbon, OSG(Organo Silicate Glass), Parylene, BCB(bis-benzocyclobutenes), SiLK, polyimide, porous polymeric material 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.The first and second insulating
도면에 도시된 바와 달리, 제1 및 제2 도전성막(GSL, WL11-WL1n, DWL1, DWL2, WL21-WL2n, SSL)과 희생 채널 구조체(SCS), 제1 및 제2 정보 저장 패턴(170, 180) 사이에 수평 절연 패턴이 더 배치될 수 있다. 수평 절연 패턴은 예를 들어, 실리콘 산화물 또는 고유전율 물질(예를 들어, 알루미늄 산화물(Al2O3), 하프늄 산화물(HfO2))을 포함할 수 있다.As shown in the figure, the first and second conductive layers (GSL, WL11-WL1n, DWL1, DWL2, WL21-WL2n, SSL) and the sacrificial channel structure (SCS), the first and second
적층 구조체(ST)는 전극 분리 영역(ESR)을 포함할 수 있다. 전극 분리 영역(ESR)은 제2 방향(DR2)으로 연장될 수 있다. 전극 분리 영역(ESR)의 적어도 일부의 제2 방향(DR2)으로의 길이는 적층 구조체(ST)의 제2 방향(DR2)으로의 폭보다 작을 수 있다. 예를 들어, 전극 분리 영역(ESR)은 셀 영역(CR)을 제1 방향(DR1)으로 분리할 수 있다.The stacked structure ST may include an electrode separation region ESR. The electrode separation area ESR may extend in the second direction DR2. The length of at least a portion of the electrode separation region ESR in the second direction DR2 may be smaller than the width of the stacked structure ST in the second direction DR2. For example, the electrode separation area ESR may separate the cell area CR in the first direction DR1.
전극 분리 영역(ESR)은 제1 및 제2 층간 절연막(166, 186), 적층 구조체(ST) 및 지지 반도체 층(120)을 관통할 수 있다. 전극 분리 영역(ESR)은 제3 방향(DR3)으로 연장되어 적층 구조체(ST) 및 지지 반도체 층(120)을 절단할 수 있다. 제1 트렌치(T1)는 제1 및 제2 도전성막(GSL, WL11 - WL1n, DWL1, DWL2, WL21-WL2n, SSL) 및 제1 및 제2 절연막(132, 162)을 절단할 수 있다.The electrode isolation region ESR may pass through the first and second
전극 분리 영역(ESR)은 제1 트렌치(T1)를 채울 수 있다. 전극 분리 영역(ESR)은 예를 들어, 제1 트렌치(T1)를 채우는 절연 물질을 포함할 수 있다. 전극 분리 영역(ESR)은 예를 들어, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.The electrode separation region ESR may fill the first trench T1. The electrode separation region ESR may include, for example, an insulating material filling the first trench T1. The electrode separation region ESR may include, for example, silicon oxide.
또는 도시된 바와 달리, 전극 분리 영역(ESR)은 제1 트렌치(T1)의 측벽을 따라 형성되는 라이너와, 제1 트렌치(T1)를 채우는 라이너 상의 필링막을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 라이너는 절연 물질을 포함할 수 있고, 필링막은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 또는 라이너는 도전성 물질을 포함할 수 있고, 필링막은 절연 물질을 포함할 수 있다.Alternatively, as illustrated, the electrode separation area ESR may include a liner formed along a sidewall of the first trench T1 and a peeling film on the liner filling the first trench T1. For example, the liner can include an insulating material, and the peeling film can include a conductive material. Alternatively, the liner may include a conductive material, and the peeling film may include an insulating material.
도 3을 참조하면, 셀 영역(CR)은 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)을 포함할 수 있다. 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)은 서로 인접한 영역이거나, 서로 이격된 영역일 수 있다. 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)이 셀 영역(CR) 상에 형성되는 점 외 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)의 위치는 아무런 제한이 없다. Referring to FIG. 3, the cell region CR may include a first region R1 and a second region R2. The first region R1 and the second region R2 may be regions adjacent to each other or regions separated from each other. The positions of the first region R1 and the second region R2 are not limited except that the first region R1 and the second region R2 are formed on the cell region CR.
제1 영역(R1)은 제2 영역(R2) 외의 영역을 의미할 수 있다. 제2 영역(R2)은 필요에 따라 정의된 영역일 수 있다. 제2 영역(R2)은 예를 들어, 추후 설명할 채널 구조체(CS1, CS2)의 정렬을 위한 가이드 영역을 의미할 수 있다.The first area R1 may mean an area other than the second area R2. The second region R2 may be a region defined as needed. The second area R2 may mean, for example, a guide area for alignment of the channel structures CS1 and CS2 to be described later.
제1 영역(R1)의 제1 및 제2 적층 구조체(ST1, ST2)는 제1 채널 구조체(CS1)를 포함할 수 있다. The first and second stacked structures ST1 and ST2 of the first region R1 may include the first channel structure CS1.
제1 채널 구조체(CS1)는 제1 층간 절연막(166)과 제1 및 제2 적층 구조체(ST1, ST2)를 관통할 수 있다. 제1 채널 구조체(CS1)는 제3 방향(DR3)으로 연장될 수 있다. 제1 채널 구조체(CS1)는 제1 및 제3 채널홀(CH1, CH3)를 채울 수 있다. The first channel structure CS1 may penetrate the first
제1 채널 구조체(CS1)는 제1 정보 저장 패턴(170), 제1 채널막(174), 제1 채널 필링막(175) 및 비트 라인 패드(177)를 포함할 수 있다. The first channel structure CS1 may include a first
제1 정보 저장 패턴(170)은 제1 및 제3 채널홀(CH1, CH3) 상에 배치될 수 있다. 제1 정보 저장 패턴(170)은 제1 및 제3 채널홀(CH1, CH3)의 측면 및 바닥면을 따라 연장될 수 있다. The first
제1 정보 저장 패턴(170)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 및 실리콘 산화물보다 유전율이 큰 고유전율 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 고유전율 물질은 예를 들어, 알루미늄 산화물(aluminum oxide), 하프늄 산화물(hafnium oxide), 란타늄 산화물(lanthanum oxide), 탄탈륨 산화물(tantalum oxide), 티타늄 산화물(titanium oxide), 란타늄 하프늄 산화물(lanthanum hafnium oxide), 란타늄 알루미늄 산화물(lanthanum aluminum oxide), 디스프로슘 스칸듐 산화물(dysprosium scandium oxide) 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The first
또는 제1 정보 저장 패턴(170)은 복수의 막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 정보 저장 패턴(170)은 제1 및 제3 채널홀(CH1, CH3) 상에 차례로 적층되는 블로킹 절연막(171), 전하 저장막(172) 및 터널 절연막(173)이 순차적으로 배치될 수 있다. Alternatively, the first
블로킹 절연막(171)은 예를 들어, 실리콘 산화물 또는 실리콘 산화물보다 높은 유전율을 갖는 고유전율 물질(예를 들어, 알루미늄 산화물(Al2O3), 하프늄 산화물(HfO2))을 포함할 수 있다. 전하 저장막(172)은 예를 들어, 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 터널 절연막(173)은 예를 들어, 실리콘 산화물 또는 실리콘 산화물보다 높은 유전율을 갖는 고유전율 물질(예를 들어, 알루미늄 산화물(Al2O3), 하프늄 산화물(HfO2))을 포함할 수 있다.The blocking insulating
제1 채널막(174)은 제1 정보 저장 패턴(170) 상에 배치될 수 있다. 제1 채널막(174)은 제1 정보 저장 패턴(170)의 측면 및 바닥면을 따라 연장될 수 있다. 제1 채널막(174)은 공통 소오스 플레이트(110)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 채널막(174) 중 메모리 셀의 채널 영역으로 사용되는 제1 채널막(174)은 공통 소오스 플레이트(110)와 전기적으로 연결될 수 있다.The
제1 채널막(174)은 예를 들어, 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 또는 이들의 혼합물과 같은 반도체 물질을 포함할 수 있다. 또는 제1 채널막(174)은 금속 산화물 반도체 물질을 포함할 수 있다.The
제1 채널 필링막(175)은 제1 채널막(174) 상에 배치될 수 있다. 제1 채널 필링막(175)은 제1 채널막(174)의 측면과 바닥면을 따라 연장될 수 있다. 제1 채널 필링막(175)은 제1 및 제3 채널홀(CH1, CH3)을 채울 수 있다. 제1 채널 필링막(175)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The first
비트 라인 패드(177)는 제1 채널 필링막(175) 상에 배치될 수 있다. 비트 라인 패드(177)는 도전성 물질을 포함할 수 있다. 비트 라인 패드(177)는 예를 들어, n형 불순물이 도핑된 반도체 물질을 포함할 수 있다.The
한편, 블로킹 절연막(171), 전하 저장막(172) 및 터널 절연막(173)은 제1 채널 구조체(CS1)의 하부에서 분리될 수 있다. 지지 반도체 층(120)은 분리된 블로킹 절연막(171), 전하 저장막(172) 및 터널 절연막(173) 사이에 배치될 수 있다. 지지 반도체 층(120)은 공통 소오스 플레이트(110)와 제1 채널막(174)을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 지지 반도체 층(120)은 예를 들어, 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 또는 이들의 혼합물과 같은 반도체 물질을 포함할 수 있다.Meanwhile, the blocking insulating
또는 본 도면에 도시된 바와 달리, 지지 반도체 층(120)이 배치되지 않은 경우, 블로킹 절연막(171), 전하 저장막(172) 및 터널 절연막(173)은 제1 채널 구조체(CS1)의 바닥면에서 분리될 수 있다. 즉, 제1 채널막(174)의 측벽이 노출되지 않고, 제1 채널막(174)의 바닥면이 노출될 수 있다. 제1 채널막(174)은 노출된 제1 채널막(174)의 바닥면을 통해 공통 소오스 플레이트(110)와 전기적으로 연결될 수 있다.Alternatively, as shown in the figure, when the supporting
제2 영역(R2)의 제1 및 제2 적층 구조체(ST1, ST2)는 희생 채널 구조체(SCS) 및 제2 채널 구조체(CS2)를 포함할 수 있다. The first and second stacked structures ST1 and ST2 of the second region R2 may include the sacrificial channel structure SCS and the second channel structure CS2.
희생 채널 구조체(SCS)는 제1 적층 구조체(ST1)를 관통할 수 있다. 희생 채널 구조체(SCS)는 제3 방향(DR3)으로 연장될 수 있다. 희생 채널 구조체(SCS)는 제2 채널홀(CH2)을 채울 수 있다.The sacrificial channel structure SCS may penetrate the first stacked structure ST1. The sacrificial channel structure SCS may extend in the third direction DR3. The sacrificial channel structure SCS may fill the second channel hole CH2.
희생 채널 구조체(CSC)는 제1 채널 희생층(141), 제2 채널 희생층(143), 접착층(151) 및 금속층(153)을 포함할 수 있다.The sacrificial channel structure CSC may include a first channel
제1 채널 희생층(141)은 제2 채널홀(CH2) 내에 배치될 수 있다. 제1 채널 희생층(141)은 제2 채널홀(CH2)의 적어도 일부를 채울 수 있다. 제2 채널 희생층(143)은 제1 채널 희생층(141) 상에 배치될 수 있다. 제2 채널 희생층(143)은 제2 채널홀(CH2)의 측면과 제1 채널 희생층(141)의 상면을 따라 컨포멀하게 형성될 수 있다. The first channel
제2 채널 희생층(143)은 예를 들어, 제1 채널 희생층(141)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 채널 희생층(141, 143)은 예를 들어, 폴리 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The second channel
접착층(151)은 제2 채널 희생층(143)의 프로파일을 따라 형성될 수 있다. 접착층(151)은 예를 들어, 티타늄(Ti)을 포함할 수 있다.The
금속층(153)은 접착층(151) 상에 배치될 수 있다. 금속층(153)은 제2 채널홀(CH2)을 채울 수 있다. 금속층(153)은 예를 들어, 희생 채널 구조체(SCS)의 중앙에 배치될 수 있다. 금속층(153)의 제1 방향(DR1)으로의 폭은 예를 들어, 희생 채널 구조체(SCS)의 상부의 제1 방향(DR1)으로의 폭의 약 1/3배일 수 있다. 예를 들어, 금속층(153)의 제1 방향(DR1)으로의 폭은 약 40nm일 수 있고, 희생 채널 구조체(SCS)의 상부의 제1 방향(DR1)으로의 폭은 약 120nm일 수 있다.The
금속층(153)은 금속 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 텅스텐(W)을 포함할 수 있다.The
제2 채널 구조체(CS2)는 제1 층간 절연막(166) 및 제2 적층 구조체(ST2)를 관통할 수 있다. 제2 채널 구조체(CS2)는 제3 방향(DR3)으로 연장될 수 있다. 제2 채널 구조체(CS2)는 제4 채널홀(CH4)을 채울 수 있다. 제2 채널 구조체(CS2)는 희생 채널 구조체(SCS) 상에 배치될 수 있다. 제2 채널 구조체(CS2)의 일부는 희생 채널 구조체(SCS)의 상부 내에 배치될 수 있다.The second channel structure CS2 may penetrate the first
제2 채널 구조체(CS2)는 제2 정보 저장 패턴(180), 제2 채널막(184), 제2 채널 필링막(185) 및 캡핑막(187)을 포함할 수 있다. The second channel structure CS2 may include a second
제2 정보 저장 패턴(180)은 제4 채널홀(CH4) 상에 배치될 수 있다. 제2 정보 저장 패턴(180)은 제4 채널홀(CH4)의 측면 및 바닥면을 따라 연장될 수 있다. 제2 정보 저장 패턴(180)은 제1 정보 저장 패턴(170)과 달리 분리되지 않고, 제4 채널홀(CH4) 상에 컨포멀하게 형성될 수 있다. 따라서 제2 채널막(184)은 공통 소오스 플레이트(110)와 전기적으로 연결되지 않을 수 있다.The second
제2 채널막(180)은 제2 정보 저장 패턴(180) 상에 배치될 수 있다. 제2 채널막(180)은 제2 정보 저장 패턴(180)의 측면 및 바닥면을 따라 연장될 수 있다. 제2 채널 필링막(185)은 제2 채널막(180) 상에 배치될 수 있다. 제2 채널 필링막(185)은 제4 채널홀(CH4)을 채울 수 있다. The
이 외, 제2 정보 저장 패턴(180), 제2 채널막(184), 제2 채널 필링막(185) 및 캡핑막(187) 각각은 제1 정보 저장 패턴(170), 제1 채널막(174), 제1 채널 필링막(175) 및 비트 라인 패드(177)와 유사 또는 동일한 특성을 가질 수 있다.In addition, each of the second
또한 도 5를 참조하면, 제2 셀 컨택 영역(CNR2)은 희생 채널 구조체(SCS)와 희생 채널 구조체(SCS) 상의 제2 채널 구조체(CS2)를 포함할 수 있다.In addition, referring to FIG. 5, the second cell contact region CNR2 may include a sacrificial channel structure SCS and a second channel structure CS2 on the sacrificial channel structure SCS.
제1 층간 절연막(166)은 제1 적층 구조체(ST1) 상에 배치될 수 있다. 제1 층간 절연막(166)은 제2 적층 구조체(ST2)의 계단 부분을 덮을 수 있다. 제2 및 제3 층간 절연막(186, 196)은 제1 층간 절연막(166) 상에 차례로 배치될 수 있다. The first
제1 내지 제3 층간 절연막(166, 186, 196)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물 및 저유전율 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.The first to third
비트 라인(BL)은 제3 층간 절연막(196) 상에 배치될 수 있다. 비트 라인(BL)은 제1 방향(DR1)으로 길게 연장될 수 있다. 비트 라인(BL)은 제1 채널막(174) 중 적어도 하나와 전기적으로 연결될 수 있다. 비트 라인(BL)은 제2 및 제3 층간 절연막(186, 196)을 관통하는 비트 라인 컨택(191)을 통해 비트 라인 패드(177)와 전기적으로 연결될 수 있다.The bit line BL may be disposed on the third
셀 컨택(195)은 제2 셀 컨택 영역(CNR2)에서 제1 및/또는 제2 적층 구조체(ST2)를 관통할 수 있다. 접지 선택 라인(GSL), 제1 및 제2 워드 라인(GSL, WL11-WL1n, WL21-WL2n), 스트링 선택 라인(SSL)은 셀 컨택(195)을 통해 워드 라인 배선(197)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 및 제2 더미 워드 라인(DWL1, DWL2)은 셀 컨택(195)과 연결은 되지만, 워드 라인 배선(197)과 연결되지 않을 수 있다.The
셀 컨택(195), 비트 라인(BL) 및 워드 라인 배선(197)은 예를 들어, 도전성 물질을 포함할 수 있다.The
도 6은 도 2의 A-A'를 따라 절단한 단면도이다. 설명의 편의를 위해 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한 것과 다른 점을 중심으로 설명한다.6 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 2. For convenience of description, description will be made focusing on differences from those described with reference to FIGS. 2 to 5.
도 6을 참조하면, 본 발명의 몇몇 다른 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치에서 제1 더미 워드 라인(DWL1)은 제1 적층 구조체(ST1)의 최상부에 배치될 수 있다. 제2 적층 구조체(ST2)는 제1 더미 워드 라인(DWL1) 상에 배치될 수 있다. 제1 도전성막(GSL, WL11 - WL1n, DWL1)과 제2 도전성막(DWL2, WL21-WL2n, SSL)은 제3 방향(DR3)으로 연속하여 배치될 수 있다.Referring to FIG. 6, in a semiconductor memory device according to some other embodiments of the present invention, a first dummy word line DWL1 may be disposed on the top of the first stacked structure ST1. The second stacked structure ST2 may be disposed on the first dummy word line DWL1. The first conductive layers GSL, WL11-WL1n, and DWL1 and the second conductive layers DWL2, WL21-WL2n, and SSL may be continuously arranged in the third direction DR3.
도 7은 도 2의 A-A'를 따라 절단한 단면도이다. 설명의 편의를 위해 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한 것과 다른 점을 중심으로 설명한다.7 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 2. For convenience of description, description will be made focusing on differences from those described with reference to FIGS. 2 to 5.
도 7을 참조하면, 본 발명의 몇몇 다른 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치에서, 제3 및 제4 채널홀(CH3, CH4) 각각의 중심은 제1 및 제2 채널홀(CH1, CH2) 각각의 중심과 정렬되지 않을 수 있다. 제3 및 제4 채널홀(CH3, CH4) 각각의 중심은 각각 제1 및 제2 채널홀(CH1, CH2) 각각의 중심과 어긋나게 배치될 수 있다. Referring to FIG. 7, in a semiconductor memory device according to some other embodiments of the present invention, a center of each of the third and fourth channel holes CH3 and CH4 is a first and second channel hole CH1 and CH2, respectively. May not be aligned with the center of. The center of each of the third and fourth channel holes CH3 and CH4 may be disposed to be offset from the center of each of the first and second channel holes CH1 and CH2, respectively.
제2 채널홀(CH2)의 바닥면(CH2_bs)은 희생 채널 구조체(SCS) 내에 배치될 수 있다. 제2 채널홀(CH2)의 바닥면(CH2_bs)과 연결된 제2 채널 구조체(CS2)의 양측벽의 적어도 일부는 희생 채널 구조체(SCS) 내에 배치될 수 있다.The bottom surface CH2_bs of the second channel hole CH2 may be disposed in the sacrificial channel structure SCS. At least a portion of both side walls of the second channel structure CS2 connected to the bottom surface CH2_bs of the second channel hole CH2 may be disposed in the sacrificial channel structure SCS.
도 8은 도 2의 A-A'를 따라 절단한 단면도이다. 설명의 편의를 위해 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한 것과 다른 점을 중심으로 설명한다.8 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 2. For convenience of description, description will be made focusing on differences from those described with reference to FIGS. 2 to 5.
도 8을 참조하면, 본 발명의 몇몇 다른 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치는 주변 로직 구조체(PS)와 셀 어레이 구조체(CS)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, a semiconductor memory device according to some other exemplary embodiments of the present invention may include a peripheral logic structure PS and a cell array structure CS.
주변 로직 구조체(PS)는 주변 회로(PTR)와, 하부 연결 배선체(PW)와, 주변 로직 절연막(101)을 포함할 수 있다.The peripheral logic structure PS may include a peripheral circuit PTR, a lower connection wiring body PW, and a peripheral
주변 회로(PTR)는 기판(100) 상에 형성될 수 있다. 주변 회로(PTR)는 셀 어레이 구조체(CS)를 동작시키는 회로들일 수 있다. The peripheral circuit PTR may be formed on the
주변 로직 절연막(101)은 기판(100) 상에 형성될 수 있다. 주변 로직 절연막(101)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 및 저유전율 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The peripheral
하부 연결 배선체(102)는 주변 로직 절연막(101) 내에 형성될 수 있다. 하부 연결 배선체(102)는 주변 회로(PTR)와 연결될 수 있다.The lower
셀 어레이 구조체(CS)는 주변 로직 구조체(PS) 상에 배치될 수 있다. 셀 어레이 구조체(CS)는 제1 및 제2 적층 구조체(ST1, ST2), 전극 분리 영역(ESR) 및 비트 라인(BL)을 포함할 수 있다. The cell array structure CS may be disposed on the peripheral logic structure PS. The cell array structure CS may include first and second stacked structures ST1 and ST2, an electrode separation area ESR, and a bit line BL.
공통 소오스 플레이트(110)는 주변 로직 구조체(PS)의 상면을 따라 연장될 수 있다. The
도 9 내지 도 15는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 중간 단계 도면들이다.9 to 15 are intermediate stage diagrams for describing a semiconductor memory device in accordance with some embodiments of the present invention.
도 9를 참조하면, 기판(100) 상에 공통 소오스 플레이트(110) 및 프리 지지 반도체 층(120a)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 9, a
프리 지지 반도체 층(120a) 상에, 제1 희생막(GSLa, WL11a-WL1na, DWL1a) 및 제1 절연막(132)이 교대로 적층된 제1 프리 적층 구조체(ST1a)가 형성될 수 있다. 제1 절연막(132)은 제1 프리 적층 구조체(ST1a)의 최상부에 배치될 수 있다.A first pre-stacked structure ST1a in which the first sacrificial films GSLa, WL11a-WL1na, and DWL1a and the first insulating
이어서, 프리 지지 반도체 층(120a) 및 제1 프리 적층 구조체(ST1a)를 제3 방향(DR3)으로 관통하는 제1 및 제2 채널홀(CH1, CH2)이 형성될 수 있다. 제1 및 제2 채널홀(CH1, CH2)을 제1 방향(DR1)으로 이격될 수 있다. 제1 및 제2 채널홀(CH1, CH2)은 공통 소오스 플레이트(110) 내부로 연장될 수 있다.Subsequently, first and second channel holes CH1 and CH2 penetrating the
이어서, 제1 및 제2 채널홀(CH1, CH2) 내에 제1 채널 희생층(141)이 형성될 수 있다. 제1 채널 희생층(141)의 상부가 식각되어, 제1 채널 희생층(141)은 제1 및 제2 채널홀(CH1, CH2)의 일부를 채울 수 있다. Subsequently, the first channel
도 10을 참조하면, 제1 채널 희생층(141) 상에 제2 채널 희생층(143)이 형성될 수 있다. 제2 채널 희생층(143)은 제1 채널 희생층(141) 상에 컨포멀하게 형성될 수 있다. 이에 따라 제2 채널 희생층(143)은 리세스(R)를 정의할 수 있다.Referring to FIG. 10, a second channel
도 11을 참조하면, 제2 채널 희생층(143) 상에 접착층(151)이 형성될 수 있다. 접착층(151)은 제2 채널 희생층(143) 상에 컨포멀하게 형성될 수 있다.Referring to FIG. 11, an
금속층(153)은 접착층(151) 상에 형성될 수 있다. 금속층(153)은 리세스(R)를 채울 수 있다. 금속층(153)은 제1 및 제2 채널홀(CH1, CH2)을 채울 수 있다.The
도 12를 참조하면, 평탄화 공정에 의해 제2 채널 희생층(143), 접착층(151) 및 금속층(153)이 식각될 수 있다. 제2 채널 희생층(143), 접착층(151) 및 금속층(153)의 상면은 제1 프리 적층 구조체(ST1a)의 상면과 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 영역(R1)의 제1 채널홀(CH1) 및 제2 영역(R2)의 제2 채널홀(CH2) 내에 각각 희생 채널 구조체(SCS', SCS)가 형성될 수 있다.Referring to FIG. 12, the second channel
도 13을 참조하면, 제1 프리 적층 구조체(ST1a) 상에, 제2 희생막(DWL2a, WL21a-WL2na, SSLa) 및 제2 절연막(162)이 교대로 적층된 제2 프리 적층 구조체(ST2a)가 형성될 수 있다. 제2 프리 적층 구조체(ST2a) 상에, 제1 층간 절연막(166)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 13, a second pre-stack structure ST2a in which second sacrificial films DWL2a, WL21a-WL2na, and SSLa and a second
이어서, 제1 층간 절연막(166), 제2 프리 적층 구조체(ST2a)를 관통하는 제3 및 제4 채널홀(CH4)이 형성될 수 있다. 제3 및 제4 채널홀(CH4)은 제1 방향(DR1)으로 이격될 수 있다. Subsequently, third and fourth channel holes CH4 penetrating the first
제3 및 제4 채널홀(CH3, CH4)은 각각 제1 및 제2 채널홀(CH1, CH2) 내에 형성된 희생 채널 구조체(SCS', SCS) 상에 형성될 수 있다. 제3 및 제4 채널홀(CH3, CH4)은 각각 제1 및 제2 채널홀(CH1, CH2) 내에 형성된 희생 채널 구조체(SCS', SCS) 내부로 연장될 수 있다. 제3 및 제4 채널홀(CH3, CH4)의 바닥면(CH3_bs, CH4_bs)은 각각 제1 및 제2 채널홀(CH1, CH2) 내에 형성된 희생 채널 구조체(SCS', SCS) 내에 각각 배치될 수 있다.The third and fourth channel holes CH3 and CH4 may be formed on the sacrificial channel structures SCS' and SCS formed in the first and second channel holes CH1 and CH2, respectively. The third and fourth channel holes CH3 and CH4 may extend into the sacrificial channel structures SCS' and SCS formed in the first and second channel holes CH1 and CH2, respectively. The bottom surfaces CH3_bs and CH4_bs of the third and fourth channel holes CH3 and CH4 may be disposed in the sacrificial channel structures SCS' and SCS respectively formed in the first and second channel holes CH1 and CH2, respectively. have.
본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 제3 및 제4 채널홀(CH4)은 예를 들어, 건식 식각에 의해 형성될 수 있다. 이 때, 건식 식각 공정에서 사용되는 이온(10)은 피뢰침 현상에 의해 금속층(153)으로 모일 수 있다. 이에 따라 제3 및 제4 채널홀(CH4) 각각은 제1 및 제2 채널홀(CH1, CH2) 상에 각각 정렬될 수 있다.The third and fourth channel holes CH4 according to some embodiments of the present invention may be formed by, for example, dry etching. At this time, the
도 14를 참조하면, 제1 채널홀(CH1) 내의 희생 채널 구조체(SCS')가 제거될 수 있다. Referring to FIG. 14, the sacrificial channel structure SCS' in the first channel hole CH1 may be removed.
도 15를 참조하면, 제1 채널홀(CH1) 및 희생 채널 구조체(SCS')가 제거된 제2 채널홀(CH2) 내부에 제1 정보 저장 패턴(170), 제1 채널막(174), 제1 채널 필링막(175) 및 비트 라인 패드(177)가 형성될 수 있다. 제4 채널홀(CH4) 내부에 제2 정보 저장 패턴(180), 제2 채널막(180), 제2 채널 필링막(185) 및 캡핑막(187)이 형성될 수 있다. 이에 따라 제1 및 제2 채널홀(CH1, CH2)에 제1 채널 구조체(CS1)가 형성될 수 있고, 제4 채널홀(CH4) 내에 제2 채널 구조체(CS2)가 형성될 수 있다.Referring to FIG. 15, a first
이어서, 제1 층간 절연막(166) 상에, 비트 라인 패드(177) 및 캡핑막(187)을 덮는 제2 층간 절연막(186)이 형성될 수 있다.Subsequently, a second
이어서, 제1 및 제2 층간 절연막(186)을 통과하는 제1 트렌치(T1)가 형성될 수 있다. 제1 트렌치(T1)는 제1 및 제2 프리 적층 구조체(ST1a, ST2a)를 절단할 수 있다. 제1 트렌치(T1)는 프리 지지 반도체 층(120a)과 제1 및 제2 희생막(GSLa, WL11a-WL1na, DWL1a, DWL2a, WL21a-WL2na, SSLa)을 노출시킬 수 있다.Subsequently, a first trench T1 passing through the first and second
이어서 도 3을 참조하면, 제1 트렌치(T1)에 의해 노출된 프리 지지 반도체 층(120a)이 제거될 수 있다. Next, referring to FIG. 3, the
예를 들어, 프리 지지 반도체 층(120a)이 제거되는 동안, 제1 정보 저장 패턴(170)의 일부가 제거되어, 제1 채널막(174)이 노출될 수 있다. 또는 프리 지지 반도체 층(120a)이 제거된 후, 제1 정보 저장 패턴(170)의 일부가 제거되어, 제1 채널막(174)이 노출될 수 있다.For example, while the
프리 지지 반도체 층(120a)이 제거된 공간에, 지지 반도체 층(120)이 형성될 수 있다.The
또한 제1 트렌치(T1)에 의해 노출된 제1 및 제2 희생막(GSLa, WL11a-WL1na, DWL1a, DWL2a, WL21a-WL2na, SSLa)이 제거될 수 있다. 제1 및 제2 희생막(GSLa, WL11a-WL1na, DWL1a, DWL2a, WL21a-WL2na, SSLa)이 제거된 공간 각각에, 제1 및 제2 도전성막(GSL, WL11 - WL1n, DWL1, DWL2, WL21-WL2n, SSL)이 형성될 수 있다. 즉, 제1 트렌치(T1)를 이용한 대체 금속 게이트(Replacement metal gate) 공정을 통해, 제1 및 제2 희생막(GSLa, WL11a-WL1na, DWL1a, DWL2a, WL21a-WL2na, SSLa)이 제1 및 제2 도전성막(GSL, WL11 - WL1n, DWL1, DWL2, WL21-WL2n, SSL)으로 교체될 수 있다. 이에 따라 제1 및 제2 적층 구조체(ST1, ST2)가 형성될 수 있다.In addition, the first and second sacrificial films GSLa, WL11a-WL1na, DWL1a, DWL2a, WL21a-WL2na, and SSLa exposed by the first trench T1 may be removed. First and second conductive films GSL, WL11-WL1n, DWL1, DWL2, WL21 in the spaces in which the first and second sacrificial films GSLa, WL11a-WL1na, DWL1a, DWL2a, WL21a-WL2na, and SSLa are removed, respectively. -WL2n, SSL) may be formed. That is, the first and second sacrificial films (GSLa, WL11a-WL1na, DWL1a, DWL2a, WL21a-WL2na, SSLa) are first and second through a replacement metal gate process using the first trench T1. The second conductive layer (GSL, WL11-WL1n, DWL1, DWL2, WL21-WL2n, SSL) may be replaced. Accordingly, the first and second stacked structures ST1 and ST2 may be formed.
이어서, 제2 층간 절연막(186) 및 전극 분리 영역(ESR) 상에, 비트 라인 컨택(191) 및 제3 층간 절연막(196)이 형성될 수 있다. 제3 층간 절연막(196) 상에 비트 라인(BL)이 형성될 수 있다.Subsequently, a
본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치는 금속층(153)에 의해 제3 및 제4 채널홀(CH3, CH4)은 각각 제1 및 제2 채널홀(CH1, CH2)와 정렬될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 적층 구조체(ST1, ST2)의 미스 얼라인으로 인한 더미 워드 라인의 수를 감소시킬 수 있다. In the semiconductor memory device according to some embodiments of the present invention, the third and fourth channel holes CH3 and CH4 may be aligned with the first and second channel holes CH1 and CH2 by the
또한 제1 및 제2 적층 구조체(ST1, ST2)의 접합부는 제1 및 제2 적층 구조체(ST1, ST2)의 미스 얼라인을 고려한 높이를 가질 수 있다. 하지만, 본 발명의 몇몇 다른 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치는 금속층(153)에 의해 제1 및 제2 적층 구조체가 정렬되므로 미스 얼라인에 따른 제1 및 제2 적층 구조체의 접합부의 높이를 감소시킬 수 있다. In addition, the junctions of the first and second stacked structures ST1 and ST2 may have a height in consideration of the misalignment of the first and second stacked structures ST1 and ST2. However, in the semiconductor memory device according to some other embodiments of the present invention, since the first and second stacked structures are aligned by the
도 16은 본 발명의 몇몇 다른 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 중간 단계 도면이다. 설명의 편의를 위해 도 9를 참조하여 설명한 것과 다른 점을 중심으로 설명한다.16 is an intermediate step diagram illustrating a semiconductor memory device in accordance with some other embodiments of the present invention. For convenience of description, description will be made focusing on differences from those described with reference to FIG. 9.
도 16을 참조하면, 프리 지지 반도체 층(120a) 상에, 제1 희생막(GSLa, WL11a-WL1na, DWL1a) 및 제1 절연막(132)이 교대로 적층된 제1 프리 적층 구조체(ST1a)가 형성될 수 있다. 제1 희생막(GSLa, WL11a-WL1na, DWL1a) 및 제1 절연막(132)은 연속적으로 적층될 수 있다. 제1 희생막(DWL1a)은 제1 프리 적층 구조체(ST1a)의 최상부에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 16, a first pre-stacked structure ST1a in which first sacrificial films GSLa, WL11a-WL1na, and DWL1a and a first insulating
이어서 도 10 내지 도 15를 참조하여 설명한 제조 방법에 의해 도 6을 에 도시된 본 발명의 몇몇 다른 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치가 제조될 수 있다.Subsequently, a semiconductor memory device according to some other embodiments of the present invention illustrated in FIG. 6 may be manufactured by the manufacturing method described with reference to FIGS. 10 to 15.
도 17은 본 발명의 몇몇 다른 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 중간 단계 도면이다. 설명의 편의를 위해 도 9 내지 도 13을 참조하여 설명한 것과 다른 점을 중심으로 설명한다.17 is an intermediate step diagram illustrating a semiconductor memory device in accordance with some other embodiments of the present invention. For convenience of description, description will be made focusing on differences from those described with reference to FIGS. 9 to 13.
도 17을 참조하면, 제3 및 제4 채널홀(CH3, CH4)은 각각 제1 및 제2 채널홀(CH1, CH2) 내 형성된 희생 채널 구조체(SCS', SCS) 상에 형성될 수 있다. 이 때, 건식 식각 공정에서 사용되는 이온(10)은 피뢰침 현상에 의해 금속층(153)으로 모일 수 있다. 즉, 제3 및 제4 채널홀(CH3, CH4)의 바닥면(CH3_bs, CH4_bs)은 각각 제1 및 제2 채널홀(CH1, CH2) 내 형성된 희생 채널 구조체(SCS', SCS) 내에 배치될 수 있다. 따라서 제3 및 제4 채널홀(CH3, CH4)의 하부는 각각 제1 및 제2 채널홀(CH1, CH2) 내 형성된 희생 채널 구조체(SCS', SCS) 상에 정렬될 수 있다.Referring to FIG. 17, the third and fourth channel holes CH3 and CH4 may be formed on the sacrificial channel structures SCS' and SCS formed in the first and second channel holes CH1 and CH2, respectively. At this time, the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments and may be manufactured in various different forms, and having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It will be understood that a person can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
100: 기판
110: 공통 소오스 플레이트
120: 지지 반도체 층
132, 162: 제1 및 제2 절연막
141, 143: 제1 및 제2 채널 희생층
151: 접착층
153: 금속층
166, 186, 196: 제1 내지 제3 층간 절연막
170, 180: 제1 및 제2 정보 저장 패턴
174, 184: 제1 및 제2 채널막
175, 185: 제1 및 제2 채널 필링막
177: 비트 라인 패드
187: 캡핑막
191: 비트 라인 컨택
195:셀 컨택
197: 워드 라인 배선
ST1, ST2: 제1 및 제2 적층 구조체
ESR: 전극 분리 영역
GSL, WL11 - WL1n, DWL1: 제1 도전성막
DWL2, WL21-WL2n, SSL: 제2 도전성막
CS1, CS2: 제1 및 제2 채널 구조체
CSC: 희생 채널 구조체
BL: 비트라인100: substrate 110: common source plate
120:
141, 143: first and second channel sacrificial layer
151: adhesive layer 153: metal layer
166, 186, 196: first to third interlayer insulating films
170, 180: first and second information storage pattern
174, 184: first and
177: bit line pad 187: capping film
191: bit line contact 195: cell contact
197: Word line wiring
ST1, ST2: First and second laminated structures
ESR: electrode separation area
GSL, WL11-WL1n, DWL1: first conductive film
DWL2, WL21-WL2n, SSL: Second conductive film
CS1, CS2: first and second channel structures
CSC: sacrificial channel structure BL: bit line
Claims (10)
상기 제1 적층 구조체 상에, 복수의 제2 도전성막이 적층된 제2 적층 구조체;
상기 제1 및 제2 적층 구조체를 관통하고, 채널막을 포함하는 제1 채널 구조체; 및
상기 제1 적층 구조체를 관통하고 상기 제2 적층 구조체를 비관통하되, 금속층을 포함하는 희생 채널 구조체를 포함하고,
상기 제1 적층 구조체는 서로 다른 제1 및 제2 영역을 포함하고,
상기 제1 채널 구조체는 상기 제1 영역에 배치되고,
상기 희생 채널 구조체는 상기 제2 영역에 배치되는 반도체 메모리 장치.A first stacked structure on which a plurality of first conductive films are stacked on a substrate;
A second stacked structure on which a plurality of second conductive films are stacked on the first stacked structure;
A first channel structure penetrating the first and second stacked structures and including a channel film; And
Passing through the first stacked structure and non-penetrating the second stacked structure, including a sacrificial channel structure including a metal layer,
The first stacked structure includes different first and second regions,
The first channel structure is disposed in the first region,
The sacrificial channel structure is a semiconductor memory device disposed in the second region.
상기 희생 채널 구조체는,
상기 제1 적층 구조체를 관통하는 채널홀의 프로파일을 따라 배치된 채널 희생층과, 상기 채널 희생층 상에 배치된 접착층을 포함하고,
상기 금속층은 상기 접착층 상에 배치되어 상기 채널홀을 채우는 반도체 메모리 장치.According to claim 1,
The sacrificial channel structure,
A channel sacrificial layer disposed along the profile of the channel hole passing through the first stacked structure, and an adhesive layer disposed on the channel sacrificial layer,
The metal layer is disposed on the adhesive layer to fill the channel hole.
상기 제2 적층 구조체를 관통하고, 상기 희생 채널 구조체 상에 배치되는 제2 채널 구조체를 더 포함하고,
상기 제2 채널 구조체의 바닥면은 상기 희생 채널 구조체 내에 배치되는 반도체 메모리 장치.According to claim 1,
Further comprising a second channel structure passing through the second stacked structure, and disposed on the sacrificial channel structure,
The bottom surface of the second channel structure is a semiconductor memory device disposed in the sacrificial channel structure.
상기 제1 채널홀 내에 금속층 및 상기 금속층을 감싸는 채널 희생층을 포함하는 희생 채널 구조체를 형성하되, 상기 금속층의 상면은 상기 채널 희생층의 상면과 동일 평면 상에 배치되고,
상기 제1 적층 구조체 상에 제2 절연막 및 제2 희생막이 교대로 적층된 제2 적층 구조체를 형성하고,
상기 희생 채널 구조체 상에, 상기 제2 적층 구조체를 관통하는 제2 채널홀을 형성하고,
상기 제2 채널홀 내에, 상기 제2 채널홀을 채우는 채널 구조체를 형성하고,
상기 채널 구조체와 이격되고, 상기 제1 적층 구조체 및 상기 제2 적층 구조체를 관통하는 제1 트렌치를 형성하고,
상기 제1 트렌치에 의해 노출된 상기 제1 희생막 및 상기 제2 희생막을 제거하여 제2 트렌치를 형성하고,
상기 제2 트렌치에 도전성막을 형성하는 것을 포함하는 반도체 메모리 장치의 제조 방법.A first channel hole penetrating the first stacked structure is formed in a first stacked structure in which a first insulating film and a first sacrificial film are alternately stacked,
A sacrificial channel structure including a metal layer and a channel sacrificial layer surrounding the metal layer is formed in the first channel hole, wherein the top surface of the metal layer is disposed on the same plane as the top surface of the channel sacrificial layer,
On the first stacked structure, a second stacked structure in which a second insulating film and a second sacrificial film are alternately stacked,
On the sacrificial channel structure, a second channel hole penetrating the second stacked structure is formed,
A channel structure filling the second channel hole is formed in the second channel hole,
Forming a first trench spaced apart from the channel structure and penetrating the first stacked structure and the second stacked structure,
Removing the first sacrificial layer and the second sacrificial layer exposed by the first trench to form a second trench,
A method of manufacturing a semiconductor memory device, comprising forming a conductive film in the second trench.
상기 채널 희생층은 제1 채널 희생층 및 제2 채널 희생층을 포함하고,
상기 채널 희생층을 형성하는 것은,
상기 제1 채널홀 내에 상기 제1 채널홀의 적어도 일부를 채우는 상기 제1 채널 희생층을 형성하고,
상기 제1 채널 희생층 상에, 리세스를 정의하는 제2 채널 희생층을 형성하되, 상기 리세스의 적어도 일부는 상기 제1 채널홀 내에 배치되고,
상기 리세스를 채우는 상기 금속층을 형성하는 것을 포함하는 반도체 메모리 장치의 제조 방법.The method of claim 4,
The channel sacrificial layer includes a first channel sacrificial layer and a second channel sacrificial layer,
Forming the channel sacrificial layer,
Forming the first channel sacrificial layer filling at least a portion of the first channel hole in the first channel hole,
A second channel sacrificial layer defining a recess is formed on the first channel sacrificial layer, wherein at least a part of the recess is disposed in the first channel hole,
And forming the metal layer filling the recess.
상기 금속층을 형성하는 것은,
상기 리세스의 프로파일을 따라 접착층을 형성하는 것을 더 포함하는 반도체 메모리 장치의 제조 방법.The method of claim 5,
Forming the metal layer,
A method of manufacturing a semiconductor memory device further comprising forming an adhesive layer along the profile of the recess.
상기 제1 적층 구조체는 셀 영역과 셀 연장 영역을 포함하고,
상기 제1 트렌치를 형성하는 동안, 상기 희생 채널 구조체는 상기 셀 연장 영역에 남아 있는 반도체 메모리 장치의 제조 방법.The method of claim 4,
The first stacked structure includes a cell region and a cell extension region,
During the formation of the first trench, the sacrificial channel structure remains in the cell extension region.
상기 제2 채널홀의 일부는 상기 희생 채널 구조체 내로 연장되는 반도체 메모리 장치의 제조 방법.The method of claim 4,
A method of manufacturing a semiconductor memory device in which a portion of the second channel hole extends into the sacrificial channel structure.
상기 채널 구조체를 형성하는 것은,
상기 제1 채널홀 내에 형성된 상기 금속층 및 상기 채널 희생층을 제거하고,
상기 제1 및 상기 제2 채널홀 내에, 상기 제1 및 제2 채널홀을 채우는 상기 채널 구조체를 형성하는 것을 포함하는 반도체 메모리 장치의 제조 방법.The method of claim 4,
Forming the channel structure,
The metal layer and the channel sacrificial layer formed in the first channel hole are removed,
And forming the channel structure filling the first and second channel holes in the first and second channel holes.
기판과 상기 제1 적층 구조체 사이에, 공통 소오스 플레이트를 형성하는 것을 더 포함하고,
상기 제1 채널홀의 일부는 상기 공통 소오스 플레이트 내로 연장되고,
상기 채널 구조체는 상기 공통 소오스 플레이트와 전기적으로 연결되는 반도체 메모리 장치의 제조 방법.The method of claim 4,
Between the substrate and the first stacked structure, further comprising forming a common source plate,
A portion of the first channel hole extends into the common source plate,
The channel structure is a method of manufacturing a semiconductor memory device that is electrically connected to the common source plate.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination |