KR20210053824A - Semiconductor memory device and electronic system including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 메모리 장치 및 이를 포함하는 전자 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 적층된 메모리 구조체들을 포함하는 반도체 메모리 장치 및 이를 포함하는 전자 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor memory device and an electronic system including the same. More specifically, the present invention relates to a semiconductor memory device including stacked memory structures and an electronic system including the same.
소비자가 요구하는 우수한 성능 및 저렴한 가격을 충족시키기 위해 반도체 메모리 장치의 집적도를 증가시키는 것이 요구되고 있다. 반도체 메모리 장치의 경우 그 집적도가 제품의 가격을 결정하는 중요한 요인이기 때문에, 특히 증가된 집적도가 요구되고 있다.It is required to increase the degree of integration of semiconductor memory devices in order to meet the excellent performance and low price demanded by consumers. In the case of semiconductor memory devices, since the degree of integration is an important factor in determining the price of a product, an increased degree of integration is particularly required.
2차원 또는 평면적 반도체 메모리 장치의 경우 그 집적도는 단위 메모리 셀이 점유하는 면적에 의해 주로 결정되므로, 미세 패턴 형성 기술의 수준에 크게 영향을 받는다. 그러나, 패턴의 미세화를 위해서는 초고가의 장비들이 필요하기 때문에, 2차원 반도체 메모리 장치의 집적도는 증가하고는 있지만 여전히 제한적이다. 이에 따라, 3차원적으로 배열되는 메모리 셀들을 구비하는 3차원 반도체 메모리 장치들이 제안되고 있다.In the case of a two-dimensional or planar semiconductor memory device, the degree of integration is largely determined by the area occupied by the unit memory cells, and thus is greatly influenced by the level of fine pattern formation technology. However, since ultra-expensive equipment is required for miniaturization of patterns, the degree of integration of the 2D semiconductor memory device is increasing, but still limited. Accordingly, three-dimensional semiconductor memory devices including memory cells arranged three-dimensionally have been proposed.
한편, 전자 산업의 발달로 인하여, 전자 부품의 고기능화, 고속화 및 소형화 요구가 증대되고 있다. 이러한 추세에 대응하여 하나의 패키지 기판에 여러 반도체 칩들이 적층되어 실장된 반도체 패키지가 이용될 수 있다.On the other hand, due to the development of the electronic industry, demands for high functionality, high speed and miniaturization of electronic components are increasing. In response to this trend, a semiconductor package in which several semiconductor chips are stacked and mounted on a single package substrate may be used.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 성능 및 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 performance and reliability.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 성능 및 신뢰성이 향상된 반도체 메모리 장치를 포함하는 전자 시스템을 제공하는 것이다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide an electronic system including a semiconductor memory device having improved performance and reliability.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 면(aspect)에 따른 반도체 메모리 장치는 기판, 기판 상에, 서로 반대되는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 제1 방향으로 적층된 복수의 제1 금속성 라인과, 제1 금속성 라인을 둘러싸는 제1 층간 절연막을 포함하는 제1 메모리 구조체, 제1 메모리 구조체 상에, 서로 반대되는 제3 면 및 제4 면을 포함하고, 제1 방향으로 적층된 복수의 제2 금속성 라인과, 제2 금속성 라인을 둘러싸는 제2 층간 절연막을 포함하는 제2 메모리 구조체, 제1 메모리 구조체를 관통하여 제1 금속성 라인과 교차하는 제1 채널 구조체, 제2 메모리 구조체를 관통하여 제2 금속성 라인과 교차하고, 제1 채널 구조체와 직접 연결되는 제2 채널 구조체, 제1 층간 절연막을 관통하여 제1 금속성 라인과 연결되는 제1 컨택 플러그, 제2 층간 절연막을 관통하여 제2 금속성 라인과 연결되는 제2 컨택 플러그, 및 제1 및 제2 메모리 구조체를 관통하는 절단 라인을 포함하고, 절단 라인은 상기 제1 메모리 구조체를 관통하는 제1 절단 부분과, 제2 메모리 구조체를 관통하는 제2 절단 부분과, 제1 절단 부분 및 제2 절단 부분이 접촉하는 절단 경계면을 포함하고, 절단 경계면에서 멀어짐에 따라, 제1 절단 부분의 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로의 폭 및 제2 절단 부분의 제2 방향으로의 폭은 증가한다.A semiconductor memory device according to an aspect of the present invention for achieving the above technical problem includes a substrate, a first surface and a second surface opposite to each other, and a plurality of second layers stacked in a first direction. A first memory structure including 1 metallic line and a first interlayer insulating layer surrounding the first metallic line, including third and fourth surfaces opposite to each other on the first memory structure, and stacked in a first direction A second memory structure including a plurality of second metallic lines and a second interlayer insulating layer surrounding the second metallic line, a first channel structure passing through the first memory structure and crossing the first metallic line, and a second memory A second channel structure that penetrates through the structure and crosses the second metallic line, is directly connected to the first channel structure, penetrates through the first interlayer insulating layer, and penetrates the first contact plug connected to the first metallic line, and the second interlayer insulating layer. And a second contact plug connected to the second metallic line, and a cutting line passing through the first and second memory structures, wherein the cutting line includes a first cut portion passing through the first memory structure, and a second memory A second cutting portion penetrating the structure, and a cutting boundary surface in which the first cutting portion and the second cutting portion are in contact, and as it is further away from the cutting boundary surface, in a second direction intersecting the first direction of the first cutting portion The width of and the width of the second cut portion in the second direction increase.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 전자 시스템은, 메인 기판, 메인 기판 상의 반도체 메모리 장치, 및 메인 기판 상에서 반도체 메모리 장치와 전기적으로 연결되는 컨트롤러를 포함하고, 반도체 메모리 장치는 기판, 기판 상에, 서로 반대되는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 제1 방향으로 적층된 복수의 제1 금속성 라인과, 제1 금속성 라인을 둘러싸는 제1 층간 절연막을 포함하는 제1 메모리 구조체, 제1 메모리 구조체 상에, 서로 반대되는 제3 면 및 제4 면을 포함하고, 제1 방향으로 적층된 복수의 제2 금속성 라인과, 제2 금속성 라인을 둘러싸는 제2 층간 절연막을 포함하는 제2 메모리 구조체, 제1 메모리 구조체를 관통하여 제1 금속성 라인과 교차하는 제1 채널 구조체, 제2 메모리 구조체를 관통하여 제2 금속성 라인과 교차하고, 제1 채널 구조체와 직접 연결되는 제2 채널 구조체, 제1 층간 절연막을 관통하여 제1 금속성 라인과 연결되는 제1 컨택 플러그, 제2 층간 절연막을 관통하여 제2 금속성 라인과 연결되는 제2 컨택 플러그, 및 제1 및 제2 메모리 구조체를 관통하는 절단 라인을 포함하고, 절단 라인은 상기 제1 메모리 구조체를 관통하는 제1 절단 부분과, 제2 메모리 구조체를 관통하는 제2 절단 부분과, 제1 절단 부분 및 제2 절단 부분이 접촉하는 절단 경계면을 포함하고, 절단 경계면에서 멀어짐에 따라, 제1 절단 부분의 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로의 폭 및 제2 절단 부분의 제2 방향으로의 폭은 증가한다.An electronic system according to an aspect of the present invention for achieving the above technical problem includes a main substrate, a semiconductor memory device on the main substrate, and a controller electrically connected to the semiconductor memory device on the main substrate, and the semiconductor memory device is a substrate , On the substrate, a first memory including a first surface and a second surface opposite to each other, a plurality of first metallic lines stacked in a first direction, and a first interlayer insulating film surrounding the first metallic line The structure includes a plurality of second metallic lines on the first memory structure, including third and fourth surfaces opposite to each other, and stacked in a first direction, and a second interlayer insulating film surrounding the second metallic line A second memory structure that passes through the first memory structure, a first channel structure that crosses the first metallic line, and a second memory structure that passes through the second memory structure and crosses the second metallic line, and is directly connected to the first channel structure. A channel structure, a first contact plug penetrating through the first interlayer insulating layer and connected to the first metallic line, a second contact plug penetrating through the second interlayer insulating layer and connected to the second metallic line, and first and second memory structures. And a cutting line penetrating therethrough, wherein the cutting line includes a first cutting portion penetrating the first memory structure, a second cutting portion penetrating the second memory structure, and the first cutting portion and the second cutting portion contacting each other. A width of the first cut portion in a second direction intersecting with the first direction and a width of the second cut portion in a second direction increases as the cutting boundary surface is included, and as it moves away from the cutting boundary surface.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 발명의 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the description and drawings of the invention.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 회로도이다.
도 2는 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 단면도이다.
도 3은 도 2의 R1 영역을 설명하기 위한 확대도이다.
도 4는 도 2의 S 영역을 설명하기 위한 확대도이다.
도 5는 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 단면도이다.
도 6은 도 5의 R2 영역을 설명하기 위한 확대도이다.
도 7은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 단면도이다.
도 8은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 단면도이다.
도 9는 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 단면도이다.
도 10은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 단면도이다.
도 11은 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 12는 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 13 내지 도 15는 도 12의 I-I'를 따라서 절단한 다양한 개략적인 단면도들이다.
도 16 내지 도 21은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치 제조 방법을 설명하기 위한 중간 도면이다. 1 is an exemplary circuit diagram for describing a semiconductor memory device according to some embodiments.
2 is an exemplary cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments.
FIG. 3 is an enlarged view illustrating an area R1 of FIG. 2.
4 is an enlarged view for explaining the S area of FIG. 2.
5 is an exemplary cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments.
6 is an enlarged view illustrating an area R2 of FIG. 5.
7 is an exemplary cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments.
8 is an exemplary cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments.
9 is an exemplary cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments.
10 is an exemplary cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments.
11 is a schematic block diagram illustrating an electronic system according to some embodiments.
12 is a schematic perspective view illustrating an electronic system according to some embodiments.
13 to 15 are various schematic cross-sectional views taken along line II′ of FIG. 12.
16 to 21 are intermediate views illustrating a method of manufacturing a semiconductor memory device according to some embodiments of the present invention.
이하에서, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명한다.Hereinafter, a semiconductor memory device according to some embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
본 명세서에서, 비록 제1, 제2 등이 다양한 소자나 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자나 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자나 구성요소를 다른 소자나 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자나 구성요소 일 수도 있음은 물론이다.In the present specification, although the first, second, etc. are used to describe various devices or components, it is a matter of course that these devices or components are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one device or component from another device or component. Therefore, it goes without saying that the first device or component mentioned below may be a second device or component within the technical idea of the present invention.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 회로도이다.1 is an exemplary circuit diagram for describing a semiconductor memory device according to some embodiments.
몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 메모리 셀 어레이는 공통 소오스 라인(CSL), 복수의 비트 라인(BL)들 및 복수의 셀 스트링(CSTR)들을 포함할 수 있다.A memory cell array of a semiconductor memory device according to some embodiments may include a common source line CSL, a plurality of bit lines BL, and a plurality of cell strings CSTR.
공통 소오스 라인(CSL)은 제1 방향(X)으로 연장될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 복수의 공통 소오스 라인(CSL)들이 2차원적으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 공통 소오스 라인(CSL)들은 서로 이격되어 각각 제1 방향(X)으로 연장될 수 있다. 공통 소오스 라인(CSL)들에는 전기적으로 동일한 전압이 인가될 수도 있고, 또는 서로 다른 전압이 인가되어 별개로 제어될 수도 있다.The common source line CSL may extend in the first direction X. In some embodiments, a plurality of common source lines CSL may be two-dimensionally arranged. For example, the plurality of common source lines CSL may be spaced apart from each other and extend in the first direction X, respectively. The same voltage may be electrically applied to the common source lines CSL, or different voltages may be applied and controlled separately.
복수의 비트 라인(BL)들은 2차원적으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 비트 라인(BL)들은 서로 이격되어 제1 방향(X)과 교차하는 제2 방향(Y)으로 각각 연장될 수 있다. 각각의 비트 라인(BL)에는 복수의 셀 스트링(CSTR)들이 병렬로 연결될 수 있다. 셀 스트링(CSTR)들은 공통 소오스 라인(CSL)에 공통으로 연결될 수 있다. 즉, 비트 라인(BL)들과 공통 소오스 라인(CSL) 사이에 복수의 셀 스트링(CSTR)들이 배치될 수 있다.The plurality of bit lines BL may be arranged two-dimensionally. For example, the bit lines BL may be spaced apart from each other and extend in a second direction Y crossing the first direction X. A plurality of cell strings CSTR may be connected in parallel to each bit line BL. The cell strings CSTR may be connected in common to the common source line CSL. That is, a plurality of cell strings CSTR may be disposed between the bit lines BL and the common source line CSL.
각각의 셀 스트링(CSTR)은 공통 소오스 라인(CSL)에 접속되는 그라운드 선택 트랜지스터(GST), 비트 라인(BL)에 접속되는 스트링 선택 트랜지스터(SST), 및 그라운드 선택 트랜지스터(GST)와 스트링 선택 트랜지스터(SST) 사이에 배치되는 복수의 메모리 셀 트랜지스터(MCT)들을 포함할 수 있다. 각각의 메모리 셀 트랜지스터(MCT)는 데이터 저장 소자(data storage element)를 포함할 수 있다. 그라운드 선택 트랜지스터(GST), 스트링 선택 트랜지스터(SST) 및 메모리 셀 트랜지스터(MCT)들은 직렬로 연결될 수 있다.Each cell string CSTR includes a ground select transistor GST connected to the common source line CSL, a string select transistor SST connected to the bit line BL, and a ground select transistor GST and a string select transistor. A plurality of memory cell transistors MCTs disposed between (SST) may be included. Each memory cell transistor MCT may include a data storage element. The ground select transistor GST, the string select transistor SST, and the memory cell transistor MCT may be connected in series.
공통 소오스 라인(CSL)은 그라운드 선택 트랜지스터(GST)들의 소오스들에 공통으로 연결될 수 있다. 또한, 공통 소오스 라인(CSL)과 비트 라인(BL) 사이에는 그라운드 선택 라인(GSL), 복수의 워드 라인들(WL1_0~WL2_n, WL3_0~WL4_n) 및 스트링 선택 라인(SSL)이 배치될 수 있다. 그라운드 선택 라인(GSL)은 그라운드 선택 트랜지스터(GST)의 게이트 전극으로 사용될 수 있고, 워드 라인들(WL1_0~WL2_n, WL3_0~WL4_n)은 메모리 셀 트랜지스터(MCT)들의 게이트 전극으로 사용될 수 있고, 스트링 선택 라인(SSL)은 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 게이트 전극으로 사용될 수 있다.The common source line CSL may be commonly connected to sources of the ground select transistors GST. In addition, a ground selection line GSL, a plurality of word lines WL1_0 to WL2_n and WL3_0 to WL4_n, and a string selection line SSL may be disposed between the common source line CSL and the bit line BL. The ground selection line GSL can be used as a gate electrode of the ground selection transistor GST, and the word lines WL1_0 to WL2_n and WL3_0 to WL4_n can be used as a gate electrode of the memory cell transistors MCT, and string selection The line SSL may be used as a gate electrode of the string selection transistor SST.
몇몇 실시예에서, 공통 소오스 라인(CSL)과 그라운드 선택 트랜지스터(GST) 사이에 소거 제어 트랜지스터(ECT)가 배치될 수 있다. 공통 소오스 라인(CSL)은 소거 제어 트랜지스터(ECT)들의 소오스들에 공통으로 연결될 수 있다. 또한, 공통 소오스 라인(CSL)과 그라운드 선택 라인(GSL) 사이에는 소거 제어 라인(ECL)이 배치될 수 있다. 소거 제어 라인(ECL)은 소거 제어 트랜지스터(ECT)의 게이트 전극으로 사용될 수 있다. 소거 제어 트랜지스터(ECT)들은 게이트 유도 드레인 누설(GIDL; Gate Induced Drain Leakage)을 발생시켜 상기 메모리 셀 어레이의 소거 동작을 수행할 수 있다.In some embodiments, the erase control transistor ECT may be disposed between the common source line CSL and the ground select transistor GST. The common source line CSL may be commonly connected to sources of the erase control transistors ECT. Also, an erase control line ECL may be disposed between the common source line CSL and the ground selection line GSL. The erase control line ECL may be used as a gate electrode of the erase control transistor ECT. The erase control transistors ECT may generate a gate induced drain leakage (GIDL) to perform an erase operation of the memory cell array.
도 2는 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 단면도이다. 2 is an exemplary cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments.
도 2를 참고하면, 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는, 제1 메모리 구조체(MS1), 제2 메모리 구조체(MS2), 제3 메모리 구조체(MS3), 제4 메모리 구조체(MS4), 및 페리 구조체(PE)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, a semiconductor memory device according to some embodiments includes a first memory structure MS1, a second memory structure MS2, a third memory structure MS3, a fourth memory structure MS4, and a peripheral memory structure. It may include a structure (PE).
제1 메모리 구조체(MS1), 제2 메모리 구조체(MS2), 제3 메모리 구조체(MS3), 및 제4 메모리 구조체(MS4)는 반도체 메모리 장치의 셀 영역일 수 있다. 페리 구조체(PE)는 반도체 메모리 장치의 주변 회로 영역일 수 있다.The first memory structure MS1, the second memory structure MS2, the third memory structure MS3, and the fourth memory structure MS4 may be cell regions of a semiconductor memory device. The ferry structure PE may be a peripheral circuit area of a semiconductor memory device.
몇몇 실시예에서, 반도체 메모리 장치는 C2C(chip to chip) 구조일 수 있다. C2C 구조는 제1 웨이퍼 상에 셀 영역을 포함하는 상부 칩을 제작하고, 제1 웨이퍼와 다른 제2 웨이퍼 상에 주변 회로 영역을 포함하는 하부 칩을 제작한 후, 상기 상부 칩과 상기 하부 칩을 본딩(bonding) 방식에 의해 서로 연결하는 것을 의미할 수 있다. 일 예로, 상기 본딩 방식은 상부 칩의 최상부 메탈층에 형성된 본딩 메탈과 하부 칩의 최상부 메탈층에 형성된 본딩 메탈을 서로 전기적으로 연결하는 방식을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 본딩 메탈이 구리(Cu)로 형성된 경우, 상기 본딩 방식은 Cu-Cu 본딩 방식일 수 있으며, 상기 본딩 메탈은 알루미늄(Al) 혹은 텅스텐(W)으로도 형성될 수 있다.In some embodiments, the semiconductor memory device may have a chip to chip (C2C) structure. In the C2C structure, an upper chip including a cell region is fabricated on a first wafer, a lower chip including a peripheral circuit region is fabricated on a second wafer different from the first wafer, and then the upper chip and the lower chip are fabricated. It may mean that they are connected to each other by a bonding method. For example, the bonding method may refer to a method of electrically connecting a bonding metal formed on an uppermost metal layer of an upper chip and a bonding metal formed on an uppermost metal layer of a lower chip. For example, when the bonding metal is formed of copper (Cu), the bonding method may be a Cu-Cu bonding method, and the bonding metal may also be formed of aluminum (Al) or tungsten (W).
몇몇 실시예에서, 제1 메모리 구조체(MS1), 제2 메모리 구조체(MS2), 제3 메모리 구조체(MS3), 및 제4 메모리 구조체(MS4)는 적어도 하나의 메모리 블록을 포함하는 메모리 셀 어레이를 제공할 수 있다. In some embodiments, the first memory structure MS1, the second memory structure MS2, the third memory structure MS3, and the fourth memory structure MS4 form a memory cell array including at least one memory block. Can provide.
페리 구조체(PE)는 메모리 셀 어레이의 동작을 제어하는 주변 회로를 제공할 수 있다. 예를 들어, 페리 구조체(PE)는 각각 후술되는 복수의 회로 소자들(PT1~PT3) 및 메탈층을 포함할 수 있다.The ferry structure PE may provide a peripheral circuit that controls the operation of the memory cell array. For example, the ferry structure PE may include a plurality of circuit elements PT1 to PT3, which will be described later, and a metal layer, respectively.
몇몇 실시예에서, 본 발명의 반도체 메모리 장치는 기판(20)을 포함할 수 있다. 기판(20)을 예를 들어, 실리콘 기판, 게르마늄 기판 혹은 실리콘-게르마늄 기판 등과 같은 반도체 기판을 포함할 수 있다. 또는, 기판(20)은 실리콘-온-인슐레이터(Silicon-On-Insulator: SOI) 기판 혹은 게르마늄-온-인슐레이터(Germanium-On-Insulator: GOI) 기판 등을 포함할 수도 있다.In some embodiments, the semiconductor memory device of the present invention may include a
기판(20)은 셀 어레이 영역(CA), 확장 영역(EXT), 및 패드 영역(PAD)을 포함할 수 있다. The
셀 어레이 영역(CA)에는 복수의 메모리 셀들을 포함하는 메모리 셀 어레이가 형성될 수 있다. 메모리 셀 어레이에는 복수의 메모리 셀들 및 각각의 상기 메모리 셀들과 전기적으로 연결되는 복수의 제1 내지 제4 채널 구조체(CH1, CH2, CH3, CH4)들, 복수의 제1 내지 제4 금속성 라인들(WL1_0~WL1_n, WL2_0~WL2_n, WL3_0~WL3_n, WL4_0~WL4_n, SSL, GSL, ECL) 등이 배치될 수 있다. 복수의 금속성 라인(WL1_0~WL1_n, WL2_0~WL2_n, WL3_0~WL3_n, WL4_0~WL4_n)들은 본 발명의 반도체 메모리 장치의 워드 라인일 수 있다. A memory cell array including a plurality of memory cells may be formed in the cell array area CA. The memory cell array includes a plurality of memory cells, a plurality of first to fourth channel structures CH1, CH2, CH3, and CH4 electrically connected to each of the memory cells, and a plurality of first to fourth metallic lines ( WL1_0 to WL1_n, WL2_0 to WL2_n, WL3_0 to WL3_n, WL4_0 to WL4_n, SSL, GSL, ECL), and the like may be disposed. The plurality of metallic lines WL1_0 to WL1_n, WL2_0 to WL2_n, WL3_0 to WL3_n, and WL4_0 to WL4_n may be word lines of the semiconductor memory device of the present invention.
확장 영역(EXT)은 셀 어레이 영역(CA)의 주변에 배치될 수 있다. 확장 영역(EXT)에는 후술되는 복수의 제1 내제 제4 금속성 라인들(ECL, GSL, WL1_0~WL1_n, WL2_0~WL2_n, WL3_0~WL3_n, WL4_0~WL4_n, SSL)이 계단 형태로 적층될 수 있다. The extended area EXT may be disposed around the cell array area CA. In the extended area EXT, a plurality of first internal fourth metallic lines ECL, GSL, WL1_0 to WL1_n, WL2_0 to WL2_n, WL3_0 to WL3_n, WL4_0 to WL4_n, SSL, which will be described later, may be stacked in a step shape.
패드 영역(PAD)은 셀 어레이 영역(CA) 및 확장 영역(EXT) 주변에 배치될 수 있다. 예를 들어, 패드 영역(PAD)은 평면적 관점에서 셀 어레이 영역(CA) 및 확장 영역(EXT)을 둘러쌀 수 있다. 패드 영역(PAD)에는 후술되는 상부 입출력 패드(30a) 및 하부 입출력 패드(30b)가 배치될 수 있다.The pad area PAD may be disposed around the cell array area CA and the extended area EXT. For example, the pad area PAD may surround the cell array area CA and the extended area EXT in a plan view. An upper input/
몇몇 실시예에서, 기판(20) 상에, 제1 메모리 구조체(MS1), 제2 메모리 구조체(MS2), 제3 메모리 구조체(MS3), 및 제4 메모리 구조체(MS4)가 차례로 적층될 수 있다. In some embodiments, a first memory structure MS1, a second memory structure MS2, a third memory structure MS3, and a fourth memory structure MS4 may be sequentially stacked on the
제1 메모리 구조체(MS1)는 복수의 제1 금속성 라인(SSL, WL1_0~WL1_n)들과, 제1 층간 절연막(120)과, 제1 접착막(140)을 포함할 수 있다. 제1 메모리 구조체(MS1)는 서로 반대되는 제1 면(100a) 및 제2 면(100b)을 포함할 수 있다. 제1 면(100a)은 기판(20)과 마주보는 면일 수 있다. 제2 면(100b)은 기판(20)과 반대되는 면일 수 있다.The first memory structure MS1 may include a plurality of first metallic lines SSL and WL1_0 to WL1_n, a first
복수의 제1 금속성 라인(SSL, WL1_0~WL1_n)들은 제1 방향(X)으로 연장될 수 있다. 복수의 제1 금속성 라인(SSL, WL1_0~WL1_n)들은 서로 제3 방향(Z)으로 적층될 수 있다. 제3 방향(Z)은 예를 들어, 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)과 수직인 방향일 수 있다. 복수의 제1 금속성 라인(SSL, WL1_0~WL1_n) 중 기판(20)에 가장 인접한 제1 금속성 라인(SSL)은 스트링 선택 라인(SSL)일 수 있다. 복수의 제1 금속성 라인(SSL, WL1_0~WL1_n)들은 계단 형식으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 금속성 라인(SSL, WL1_0~WL1_n)들의 제1 방향(X)으로의 길이는 제1 메모리 구조체(MS1)의 제1 면(100a)에서 제2 면(100b)을 향함에 따라 길어질 수 있다. 다만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.The plurality of first metallic lines SSL and WL1_0 to WL1_n may extend in the first direction X. The plurality of first metallic lines SSL and WL1_0 to WL1_n may be stacked on each other in the third direction Z. The third direction Z may be, for example, a direction perpendicular to the first direction X and the second direction Y. The first metallic line SSL closest to the
제1 금속성 라인(SSL, WL1_0~WL1_n)들은 예를 들어, 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등의 금속을 포함할 수 있지만, 금속의 종류는 이에 제한되지 않는다.The first metallic lines SSL and WL1_0 to WL1_n may include, for example, a metal such as tungsten (W), cobalt (Co), or nickel (Ni), but the type of the metal is not limited thereto.
제1 층간 절연막(120)은 복수의 제1 금속성 라인(SSL, WL1_0~WL1_n)들을 둘러쌀 수 있다. 복수의 제1 금속성 라인(SSL, WL1_0~WL1_n)들은 제1 층간 절연막(120) 내에 매립될 수 있다. 제1 층간 절연막(120)은 예를 들어, 실리콘 산화물을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.The first
제1 접착막(140)은 제1 메모리 구조체(MS1)의 제2 면(100b) 아래에 배치될 수 있다. 제1 접착막(140)은 복수의 제1 금속성 라인(SSL, WL1_0~WL1_n)들 상에 배치될 수 있다. 제1 접착막(140)은 예를 들어, 실리콘 탄질화물(SiCN)을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.The first
제2 메모리 구조체(MS2)는 제1 메모리 구조체(MS1) 상에 배치될 수 있다. 제2 메모리 구조체(MS2)는 복수의 제2 금속성 라인(WL2_0~WL2_n)들과, 제2 층간 절연막(220)과, 제2 접착막(240)을 포함할 수 있다. 제2 메모리 구조체(MS2)는 서로 반대되는 제3 면(200a) 및 제4 면(200b)을 포함할 수 있다. 제3 면(200a)은 제1 메모리 구조체(MS1)와 마주보는 면일 수 있다. 제4 면(200b)은 제1 메모리 구조체(MS1)와 반대되는 면일 수 있다. The second memory structure MS2 may be disposed on the first memory structure MS1. The second memory structure MS2 may include a plurality of second metallic lines WL2_0 to WL2_n, a second
복수의 제2 금속성 라인(WL2_0~WL2_n)은 제1 방향(X)으로 연장될 수 있다. 복수의 제2 금속성 라인(WL2_0~WL2_n)은 서로 제3 방향(Z)으로 적층될 수 있다. 복수의 제2 금속성 라인(WL2_0~WL2_n)들은 계단 형식으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 제2 금속성 라인(WL2_0~WL2_n)들의 제1 방향(X)으로의 길이는 제2 메모리 구조체(MS2)의 제3 면(200a)에서 제4 면(200b)을 향함에 따라 길어질 수 있다. 다만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.The plurality of second metallic lines WL2_0 to WL2_n may extend in the first direction X. The plurality of second metallic lines WL2_0 to WL2_n may be stacked on each other in the third direction Z. The plurality of second metallic lines WL2_0 to WL2_n may be arranged in a stepped manner. For example, the length of the plurality of second metallic lines WL2_0 to WL2_n in the first direction X is from the
복수의 제2 금속성 라인(WL2_0~WL2_n)들은 예를 들어, 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등의 금속을 포함할 수 있지만, 금속의 종류는 이에 제한되지 않는다.The plurality of second metallic lines WL2_0 to WL2_n may include, for example, a metal such as tungsten (W), cobalt (Co), or nickel (Ni), but the type of the metal is not limited thereto.
제2 층간 절연막(220)은 복수의 제2 금속성 라인(WL2_0~WL2_n)들을 둘러쌀 수 있다. 복수의 제2 금속성 라인(WL2_0~WL2_n)은 제2 층간 절연막(220) 내에 매립될 수 있다. 제2 층간 절연막(220)은 예를 들어, 실리콘 산화막을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.The second
제2 접착막(240)은 제2_1 접착막(241)과 제2_2 접착막(243)을 포함할 수 있다. 제2_1 접착막(241)은 제2 메모리 구조체(MS2)의 제3 면(200a) 상에 배치될 수 있다. 제2_1 접착막(241)은 제1 접착막(140)과 본딩될 수 있다. 제2_2 접착막(243)은 제2 메모리 구조체(MS2)의 제4 면(200b) 아래에 배치될 수 있다. 제2 접착막(240)은 예를 들어, 실리콘 탄질화물(SiCN)을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.The second
제1 메모리 구조체(MS1)의 제2 면(100b)과 제2 메모리 구조체(MS2)의 제3 면(200a)은 서로 본딩될 수 있다. 제2 면(100b)과 제3 면(200a)은 예를 들어, 제1 접착막(140)과 제2_1 접착막(241)을 이용하여 본딩될 수 있다. 즉, 제1 메모리 구조체(MS1)의 제2 면(100b)과 제2 메모리 구조체(MS2)의 제3 면(200a)은 동일한 평면에 위치할 수 있다. The
제3 메모리 구조체(MS3)는 제2 메모리 구조체(MS2) 상에 배치될 수 있다. 제3 메모리 구조체(MS3)는 복수의 제3 금속성 라인(WL3_0~WL3_n)들과, 제3 층간 절연막(320)과, 제3 접착막(340)을 포함할 수 있다. 제3 메모리 구조체(MS3)는 서로 반대되는 제5 면(300a) 및 제6 면(300b)을 포함할 수 있다. 제5 면(300a)은 제2 메모리 구조체(MS2)와 마주보는 면일 수 있다. 제6 면(300b)은 제2 메모리 구조체(MS2)와 반대되는 면일 수 있다. The third memory structure MS3 may be disposed on the second memory structure MS2. The third memory structure MS3 may include a plurality of third metallic lines WL3_0 to WL3_n, a third
복수의 제3 금속성 라인(WL3_0~WL3_n)은 제1 방향(X)으로 연장될 수 있다. 복수의 제3 금속성 라인(WL3_0~WL3_n)은 서로 제3 방향(Z)으로 적층될 수 있다. 복수의 제3 금속성 라인(WL3_0~WL3_n)들은 계단 형식으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 제3 금속성 라인(WL3_0~WL3_n)들의 제1 방향(X)으로의 길이는 제3 메모리 구조체(MS3)의 제5 면(300a)에서 제6 면(300b)을 향함에 따라 감소될 수 있다. 다만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.The plurality of third metallic lines WL3_0 to WL3_n may extend in the first direction X. The plurality of third metallic lines WL3_0 to WL3_n may be stacked on each other in the third direction Z. The plurality of third metallic lines WL3_0 to WL3_n may be arranged in a stepped manner. For example, the length of the plurality of third metallic lines WL3_0 to WL3_n in the first direction X is from the
복수의 제3 금속성 라인(WL3_0~WL3_n)들은 예를 들어, 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등의 금속을 포함할 수 있지만, 금속의 종류는 이에 제한되지 않는다.The plurality of third metallic lines WL3_0 to WL3_n may include, for example, a metal such as tungsten (W), cobalt (Co), or nickel (Ni), but the type of the metal is not limited thereto.
제3 층간 절연막(320)은 복수의 제3 금속성 라인(WL3_0~WL3_n)들을 둘러쌀 수 있다. 복수의 제3 금속성 라인(WL3_0~WL3_n)은 제3 층간 절연막(320) 내에 매립될 수 있다. 제3 층간 절연막(320)은 예를 들어, 실리콘 산화막을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.The third
제3 접착막(340)은 제3_1 접착막(341)과 제3_2 접착막(343)을 포함할 수 있다. 제3_1 접착막(341)은 제3 메모리 구조체(MS3)의 제5 면(300a) 상에 배치될 수 있다. 제3_1 접착막(341)은 제2_2 접착막(243)과 본딩될 수 있다. 제3_2 접착막(343)은 제3 메모리 구조체(MS3)의 제6 면(300b) 아래에 배치될 수 있다. 제3 접착막(340)은 예를 들어 실리콘 탄질화물(SiCN)을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.The third
제2 메모리 구조체(MS2)의 제4 면(200b)과 제3 메모리 구조체(MS3)의 제5 면(300a)은 서로 본딩될 수 있다. 제4 면(200b)과 제5 면(300a)은 예를 들어, 제2_2 접착막(243)과 제3_1 접착막(341)을 이용하여 본딩될 수 있다. 즉, 제2 메모리 구조체(MS2)의 제4 면(200b)과 제3 메모리 구조체(MS3)의 제5 면(200a)은 동일한 평면에 위치할 수 있다. The
제4 메모리 구조체(MS4)는 제3 메모리 구조체(MS3) 상에 배치될 수 있다. 제4 메모리 구조체(MS4)는 복수의 제4 금속성 라인(WL4_0~WL4_n, GSL, ECL)들과, 제4 층간 절연막(420)과, 제4 접착막(440)과, 수평 도전 기판(450)과, 소오스 구조체(410)를 포함할 수 있다. 제4 메모리 구조체(MS4)는 서로 반대되는 제7 면(400a) 및 제8 면(400b)을 포함할 수 있다. 제7 면(400a)은 제3 메모리 구조체(MS3)와 마주보는 면일 수 있다. 제8 면(400b)은 제3 메모리 구조체(MS3)와 반대되는 면일 수 있다. The fourth memory structure MS4 may be disposed on the third memory structure MS3. The fourth memory structure MS4 includes a plurality of fourth metallic lines WL4_0 to WL4_n, GSL, and ECL, a fourth
복수의 제4 금속성 라인(WL4_0~WL4_n, GSL, ECL)은 제1 방향(X)으로 연장될 수 있다. 복수의 제4 금속성 라인(WL4_0~WL4_n, GSL, ECL)은 서로 제3 방향(Z)으로 적층될 수 있다. 복수의 제4 금속성 라인(WL4_0~WL4_n, GSL, ECL)들은 계단 형식으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 제4 금속성 라인(WL4_0~WL4_n, GSL, ECL)들의 제1 방향(X)으로의 길이는 제4 메모리 구조체(MS4)의 제7 면(400a)에서 제8 면(400b)을 향함에 따라 감소될 수 있다. 다만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.The plurality of fourth metallic lines WL4_0 to WL4_n, GSL, and ECL may extend in the first direction X. The plurality of fourth metallic lines WL4_0 to WL4_n, GSL, and ECL may be stacked on each other in the third direction Z. The plurality of fourth metallic lines WL4_0 to WL4_n, GSL, and ECL may be arranged in a stepped manner. For example, the length of the plurality of fourth metallic lines WL4_0 to WL4_n, GSL, and ECL in the first direction X is from the
복수의 제4 금속성 라인(WL4_0~WL4_n, GSL, ECL)들은 예를 들어, 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등의 금속을 포함할 수 있지만, 금속의 종류는 이에 제한되지 않는다.The plurality of fourth metallic lines WL4_0 to WL4_n, GSL, and ECL may include, for example, a metal such as tungsten (W), cobalt (Co), or nickel (Ni), but the type of metal is not limited thereto. Does not.
제4 층간 절연막(420)은 복수의 제4 금속성 라인(WL4_0~WL4_n, GSL, ECL)들을 둘러쌀 수 있다. 복수의 제4 금속성 라인(WL4_0~WL4_n, GSL, ECL)은 제4 층간 절연막(420) 내에 매립될 수 있다. 제4 층간 절연막(420)은 예를 들어, 실리콘 산화막을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.The fourth
제4 접착막(440)은 제4 메모리 구조체(MS4)의 제7 면(400a) 상에 배치될 수 있다. 제4 접착막(440)은 제3_2 접착막(343)과 본딩될 수 있다. 제4 접착막(440)은 예를 들어 실리콘 탄질화물(SiCN)을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.The fourth
제3 메모리 구조체(MS3)의 제6 면(300b)과 제4 메모리 구조체(MS4)의 제7 면(400a)은 서로 본딩될 수 있다. 제6 면(300b)과 제7 면(400a)은 예를 들어, 제3_2 접착막(343)과 제4 접착막(440)을 이용하여 본딩될 수 있다. 즉, 제3 메모리 구조체(MS3)의 제6 면(300b)과 제4 메모리 구조체(MS4)의 제7 면(400a)은 동일한 평면에 위치할 수 있다. The
몇몇 실시예에서, 제1 내지 제4 금속성 라인(SSL, WL1_0~WL1_n, WL2_0~WL2_n, WL3_0~WL3_n, WL4_0~WL4_n, GSL, ECL)은 제2 메모리 구조체(MS2)의 제4 면(200b) 및 제3 메모리 구조체(MS3)의 제5 면(300a)을 기준으로 대칭 구조를 가질 수 있다. 여기서 대칭 구조란, 특정 면을 기준으로 위의 구조, 및 아래의 구조가 완전히 동일한 것을 의미하지 않는다. 대칭 구조란, 특정 면을 기준으로 위의 구조, 및 아래의 구조가 유사한 형상을 가지는 것을 의미한다.In some embodiments, the first to fourth metallic lines SSL, WL1_0 to WL1_n, WL2_0 to WL2_n, WL3_0 to WL3_n, WL4_0 to WL4_n, GSL, and ECL are the
즉, 제1 및 제2 금속성 라인(SSL, WL1_0~WL1_n, WL2_0~WL2_n)은 제1 메모리 구조체(MS1)의 제1 면(100a)에서 제2 메모리 구조체(MS2)의 제4 면(200b)을 향할수록 제1 방향(X)으로의 길이가 점점 증가한다. 제3 및 제4 금속성 라인(WL3_0~WL3_n, WL4_0~WL4_n, GSL, ECL)은 제3 메모리 구조체(MS3)의 제5 면(300a)에서 제4 메모리 구조체(MS4)의 제8 면(400b)을 향할수록 제1 방향(X)으로의 길이가 점점 감소한다. That is, the first and second metallic lines SSL, WL1_0 to WL1_n, and WL2_0 to WL2_n are from the
즉, 본 발명의 반도체 메모리 장치는 미러(mirror) 구조를 가질 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.That is, the semiconductor memory device of the present invention may have a mirror structure. However, the technical idea of the present invention is not limited thereto.
수평 도전 기판(450)은 제4 메모리 구조체(MS4)의 제8 면(400b) 아래에 배치될 수 있다. 수평 도전 기판(450)은 공통 소오스 플레이트일 수 있다. 즉 수평 도전 기판(450)은 도 1의 공통 소오스 라인(CSL)의 역할을 할 수 있다.The horizontal
수평 도전 기판(450)은 도전성의 반도체막, 금속 실리사이드막 및 금속막 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 수평 도전 기판(450)이 도전성의 반도체막을 포함할 경우, 수평 도전 기판(450)은 예를 들어, 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 실리콘 게르마늄(SiGe), 갈륨비소(GaAs), 인듐갈륨비소(InGaAs), 알루미늄갈륨비소(AlGaAs), 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 수평 도전 기판(450)은 단결정, 비정질 및 다결정 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 결정 구조를 가질 수 있다. 수평 도전 기판(450)은 반도체막에 포함된 p형 불순물, n형 불순물 및 탄소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The horizontal
소오스 구조체(410)는 수평 도전 기판(450) 상에 배치될 수 있다. 소오스 구조체(410)는 수평 도전 기판(450)과 제4 채널 구조체(CH4)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 소오스 구조체(410)는 예를 들어, 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 또는 이들의 혼합물과 같은 반도체 물질을 포함할 수 있다.The
몇몇 실시예에서, 본 발명의 반도체 메모리 장치는, 제1 채널 구조체(CH1), 제2 채널 구조체(CH2), 제3 채널 구조체(CH3), 및 제4 채널 구조체(CH4)를 포함할 수 있다. 제1 채널 구조체(CH1), 제2 채널 구조체(CH2), 제3 채널 구조체(CH3), 및 제4 채널 구조체(CH4)는 셀 어레이 영역(CA)에 형성될 수 있다. In some embodiments, the semiconductor memory device of the present invention may include a first channel structure CH1, a second channel structure CH2, a third channel structure CH3, and a fourth channel structure CH4. . The first channel structure CH1, the second channel structure CH2, the third channel structure CH3, and the fourth channel structure CH4 may be formed in the cell array area CA.
제1 채널 구조체(CH1)는 제1 메모리 구조체(MS1)를 제3 방향(Z)으로 관통할 수 있다. 제1 채널 구조체(CH1)는 제1 층간 절연막(120), 제1 금속성 라인(SSL, WL1_0~WL1_n) 및 제1 접착막(140)을 제3 방향(Z)으로 관통할 수 있다. 제1 채널 구조체(CH1)는 테이퍼드(tapered)된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 채널 구조체(CH1)는 제1 메모리 구조체(MS1)의 제1 면(100a)에서 제2 면(100b)을 향함에 따라, 제1 방향(X)으로의 폭이 증가하는 부분을 포함할 수 있다.The first channel structure CH1 may penetrate the first memory structure MS1 in the third direction Z. The first channel structure CH1 may penetrate the first
제2 채널 구조체(CH2)는 제2 메모리 구조체(MS2)를 제3 방향(Z)으로 관통할 수 있다. 제2 채널 구조체(CH2)는 제2 층간 절연막(220), 제2 금속성 라인(WL2_0~WL_n), 및 제2 접착막(240)을 제3 방향(Z)으로 관통할 수 있다. 제2 채널 구조체(CH2)는 제1 채널 구조체(CH1)와 제3 방향(Z)으로 중첩될 수 있다. 제2 채널 구조체(CH2)는 제1 채널 구조체(CH1)와 직접 연결될 수 있다. 제2 채널 구조체(CH2)는 테이퍼드(tapered)된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 채널 구조체(CH2)는 제2 메모리 구조체(MS2)의 제3 면(200a)에서 제4 면(200b)을 향함에 따라 제1 방향(X)으로의 폭이 감소하는 부분을 포함할 수 있다. 즉, 제1 채널 구조체(CH1)와 제2 채널 구조체(CH2)는 제2 면(100b), 및 제3 면(200a)을 기준으로 대칭일 수 있다.The second channel structure CH2 may penetrate the second memory structure MS2 in the third direction Z. The second channel structure CH2 may penetrate the second
제3 채널 구조체(CH3)는 제3 메모리 구조체(MS3)를 제3 방향(Z)으로 관통할 수 있다. 제3 채널 구조체(CH3)는 제3 층간 절연막(320), 제3 금속성 라인(WL3_0~WL3_n), 및 제3 접착막(340)을 제3 방향(Z)으로 관통할 수 있다. 제3 채널 구조체(CH2)는 제1 채널 구조체(CH1) 및 제2 채널 구조체(CH2)와 제3 방향(Z)으로 중첩될 수 있다. 제3 채널 구조체(CH3)는 제2 채널 구조체(CH2)와 직접 연결될 수 있다. 즉, 제3 채널 구조체(CH3)는 제1 채널 구조체(CH1)와 연결될 수 있다. 제3 채널 구조체(CH3)는 테이퍼드(tapered)된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제3 채널 구조체(CH3)는 제3 메모리 구조체(MS3)의 제5 면(300a)에서 제6 면(300b)을 향함에 따라 제1 방향(X)으로의 폭이 감소하는 부분을 포함할 수 있다. The third channel structure CH3 may penetrate the third memory structure MS3 in the third direction Z. The third channel structure CH3 may penetrate the third
제4 채널 구조체(CH4)는 제4 층간 절연막(420), 제4 금속성 라인(WL4_0~WL4_n, GSL, ECL), 및 제4 접착막(440)을 제3 방향(Z)으로 관통할 수 있다. 제4 채널 구조체(CH4)는 소오스 구조체(410)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 채널 구조체(CH2)는 제1 채널 구조체(CH1), 제2 채널 구조체(CH2), 및 제3 채널 구조체(CH3)와 제3 방향(Z)으로 중첩될 수 있다. 제4 채널 구조체(CH4)는 제3 채널 구조체(CH3)와 직접 연결될 수 있다. 즉, 제4 채널 구조체(CH4)는 제1 채널 구조체(CH1), 및 제2 채널 구조체(CH2)와 연결될 수 있다. 제4 채널 구조체(CH3)는 테이퍼드(tapered)된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제4 채널 구조체(CH4)는 제4 메모리 구조체(MS4)의 제7 면(400a)에서 제8 면(400b)을 향함에 따라 제1 방향(X)으로의 폭이 감소하는 부분을 포함할 수 있다. The fourth channel structure CH4 may penetrate the fourth
몇몇 실시예에서, 본 발명의 반도체 메모리 장치는 제1 컨택 플러그(PG1), 제2 컨택 플러그(PG2), 및 제3 컨택 플러그(PG3)를 포함할 수 있다.In some embodiments, the semiconductor memory device of the present invention may include a first contact plug PG1, a second contact plug PG2, and a third contact plug PG3.
제1 컨택 플러그(PG1)는 제1 금속성 라인(WL1_0~WL1_n) 또는 제2 금속성 라인(WL2_0~WL3_n)에 연결될 수 있다. 제1 컨택 플러그(PG1)는 제1 층간 절연막(120) 또는 제2 층간 절연막(220)을 제3 방향(Z)으로 관통할 수 있다. The first contact plug PG1 may be connected to the first metallic lines WL1_0 to WL1_n or the second metallic lines WL2_0 to WL3_n. The first contact plug PG1 may penetrate the first
제2 컨택 플러그(PG2)는 제3 금속성 라인(WL3_0~WL3_n) 또는 제4 금속성 라인(WL4_0~WL4_n)에 연결될 수 있다. 제2 컨택 플러그(PG2)는 제3 층간 절연막(320) 및/또는 제4 층간 절연막(420)을 제3 방향(Z)으로 관통할 수 있다. The second contact plug PG2 may be connected to the third metallic lines WL3_0 to WL3_n or the fourth metallic lines WL4_0 to WL4_n. The second contact plug PG2 may penetrate the third
제2 컨택 플러그(PG2)는 제1 컨택 플러그(PG1)와 제3 방향(Z)으로 중첩될 수 있다. 즉, 제1 컨택 플러그(PG1)와 제2 컨택 플러그(PG2)는 제2 메모리 구조체(MS2)의 제4 면(200b) 및 제3 메모리 구조체(MS3)의 제5 면(300a)을 기준으로 대칭 구조일 수 있다. 다만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.The second contact plug PG2 may overlap the first contact plug PG1 in the third direction Z. That is, the first contact plug PG1 and the second contact plug PG2 are based on the
제3 컨택 플러그(PG3)는 제1 메모리 구조체(MS1)의 제1 면(100a)에서 제4 메모리 구조체(MS4)의 제8 면(400b)까지 연장될 수 있다. 즉, 제3 컨택 플러그(PG3)는 제1 층간 절연막(120), 제2 층간 절연막(220), 제3 층간 절연막(320), 및 제4 층간 절연막(420)을 관통할 수 있다. 제3 컨택 플러그(PG3)는 후술되는 상부 입출력 패드(30a)와 하부 입출력 패드(30b)와 접속될 수 있다.The third contact plug PG3 may extend from the
제1 컨택 플러그(PG1), 제2 컨택 플러그(PG2), 및 제3 컨택 플러그(PG3) 각각은 예를 들어, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등의 금속 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Each of the first contact plug PG1, the second contact plug PG2, and the third contact plug PG3 is, for example, aluminum (Al), copper (Cu), tungsten (W), cobalt (Co), It may include a metal material such as nickel (Ni), but is not limited thereto.
몇몇 실시예에서, 본 발명의 메모리 장치는, 제1 절연막(500), 제1 메탈층(510), 제2 메탈층(520), 및 상부 입출력 패드(30a)를 포함할 수 있다. In some embodiments, the memory device of the present invention may include a first insulating
제1 절연막(500)은 제4 메모리 구조체(MS4) 상에 배치될 수 있다. 제1 절연막(500)은 제4 메모리 구조체(MS4)의 제8 면(400b)을 덮을 수 있다. 제1 절연막(500)은 예를 들어, 실리콘 산화막을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The first insulating
제1 메탈층(510), 및 제2 메탈층(520)은 제1 절연막(500) 내에 매립될 수 있다. 제1 메탈층(510)은 제2 컨택 플러그(PG2) 및 제3 컨택 플러그(PG3)와 접속될 수 있다. 제1 및 제2 메탈층(510, 520)은 제3 컨택 플러그(PG3)와 연결될 수 있다. 제1 메탈층(510), 및 제2 메탈층(520) 각각은 예를 들어, 알루미늄(Al) 또는 텅스텐(W) 등의 금속 물질을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.The
상부 입출력 패드(30a)는 제1 절연막(500) 상에 배치될 수 있다. 상부 입출력 패드(30a)는 패드 영역(PAD)에 형성될 수 있다. 상부 입출력 패드(30a)는 제3 컨택 플러그(PG3)와 접속될 수 있다. 상부 입출력 패드(30a)는 제3 컨택 플러그(PG3)를 통해 후술되는 회로 소자들(PT1~PT3) 중 적어도 하나(예를 들어, 제3 회로 소자(PT3))와 연결될 수 있다. The upper input/
상부 입출력 패드(30a)는 제1 반도체 칩(도 13의 S1) 및 제2 반도체 칩(도 13의 S2)이 배치되는 패키지 기판(도 13의 2100) 등에 제1 반도체 칩(S1) 및 제2 반도체 칩(S2)을 전기적으로 연결하는데 이용될 수 있다.The upper input/
몇몇 실시예에서, 본 발명의 반도체 메모리 장치는, 절단 라인(WLC)을 포함할 수 있다. In some embodiments, the semiconductor memory device of the present invention may include a cut line WLC.
절단 라인(WLC)은 제1 내지 제4 금속성 라인들(SSL, WL1_0~WL1_n, WL2_0~WL2_n, WL3_0~WL3_n, WL4_0~WL4_n, GSL, ECL)을 절단할 수 있다. 절단 라인(WLC)은 제1 절단 부분(WLC_1), 제2 절단 부분(WLC_2) 및 절단 경계면(WLC_IR)을 포함할 수 있다.The cutting line WLC may cut the first to fourth metallic lines SSL, WL1_0 to WL1_n, WL2_0 to WL2_n, WL3_0 to WL3_n, WL4_0 to WL4_n, GSL, and ECL. The cutting line WLC may include a first cutting portion WLC_1, a second cutting portion WLC_2, and a cutting boundary surface WLC_IR.
제1 절단 부분(WLC_1)은 제1 및 제2 금속성 라인(SSL, WL1_0~WL1_n, WL2_0~WL2_n)을 절단할 수 있다. 제1 절단 부분(WLC_1)은 제2 메모리 구조체(MS2) 및 제1 메모리 구조체(MS1)를 관통할 수 있다. 제2 절단 부분(WLC_2)은 제3 및 제4 금속성 라인(WL3_0~WL3_n, WL4_0~WL4_n, GSL, ECL)을 절단할 수 있다. 제2 절단 부분(WLC_2)은 제3 메모리 구조체(MS3) 및 제4 메모리 구조체(MS4)를 관통할 수 있다. The first cut portion WLC_1 may cut the first and second metallic lines SSL, WL1_0 to WL1_n, and WL2_0 to WL2_n. The first cut portion WLC_1 may penetrate through the second memory structure MS2 and the first memory structure MS1. The second cut portion WLC_2 may cut the third and fourth metallic lines WL3_0 to WL3_n, WL4_0 to WL4_n, GSL, and ECL. The second cut portion WLC_2 may penetrate through the third and fourth memory structures MS3 and MS4.
절단 경계면(WLC_IR)은 제1 절단 부분(WLC_1)과 제2 절단 부분(WLC_2)이 만나는 경계면일 수 있다. 절단 경계면(WLC_IR)은 제2 메모리 구조체(MS2)의 제4 면(200b)과 제3 메모리 구조체(MS3)의 제5 면(300a)과 동일 평면에 위치할 수 있다. The cutting boundary surface WLC_IR may be an interface where the first cutting portion WLC_1 and the second cutting portion WLC_2 meet. The cutting boundary surface WLC_IR may be positioned on the same plane as the
절단 라인(WLC)은 도전성 물질을 포함하지 않을 수 있다. 즉, 절단 라인(WLC)은 절연성 물질로만 이뤄질 수 있다. 절단 라인(WLC)은 예를 들어, 산화 계열의 절연 물질을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.The cutting line WLC may not include a conductive material. That is, the cutting line WLC may be made only of an insulating material. The cutting line WLC may include, for example, an oxide-based insulating material, but is not limited thereto.
몇몇 실시예에서, 본 발명의 반도체 메모리 장치는, 제2 절연막(50), 제3 메탈층(60), 및 제4 메탈층(70)을 포함할 수 있다.In some embodiments, the semiconductor memory device of the present invention may include a second insulating
제2 절연막(50)은 제1 메모리 구조체(MS1) 아래에 배치될 수 있다. 제2 절연막(50)은 제1 메모리 구조체(MS1)의 제1 면(100a)을 덮을 수 있다. 제2 절연막(50)은 예를 들어, 실리콘 산화막을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The second insulating
제3 메탈층(60), 및 제4 메탈층(70)은 제2 절연막(50) 내에 매립될 수 있다. 제3 메탈층(60) 및 제4 메탈층(70)은 제1 채널 구조체(CH1), 제1 컨택 플러그(PG1) 및 제3 컨택 플러그(PG3)와 연결될 수 있다. 제3 메탈층(60) 및 제4 메탈층(70)은 예를 들어, 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 텅스텐(W)을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.The
몇몇 실시예에서, 페리 구조체(PE)는 하부 절연막(10), 기판(20), 제3 절연막(40), 제5 메탈층(75), 제6 메탈층(80), 제7 메탈층(90), 제4 컨택 플러그(15), 및 제1 내지 제3 회로 소자(PT1~PT3)를 포함할 수 있다. In some embodiments, the ferri structure PE includes the lower insulating
하부 절연막(10)은 기판(20)의 하면 상에 형성될 수 있다. 하부 절연막(10)은 기판(20)의 하면을 덮을 수 있다. 하부 절연막(10)은 예를 들어, 실리콘 산화막을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. The lower insulating
기판(20)의 상면 상에, 복수의 회로 소자들(PT1~PT3)이 형성될 수 있다. 회로 소자들(PT1~PT3)은 각각의 메모리 셀의 동작을 제어하는 주변 회로(예를 들어, 도 12의 디코더 회로(1110), 페이지 버퍼(1120), 로직 회로(1130) 등)를 제공할 수 있다.A plurality of circuit elements PT1 to PT3 may be formed on the upper surface of the
각각의 회로 소자(PT1~PT3)들은 예를 들어, 트랜지스터를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 각각의 회로 소자들(PT1~PT3)은 트랜지스터 등의 다양한 능동 소자(active element)뿐만 아니라, 커패시터(capacitor), 레지스터(resistor), 인덕터(inductor) 등의 다양한 수동 소자(passive element)를 포함할 수도 있다.Each of the circuit elements PT1 to PT3 may include, for example, a transistor, but is not limited thereto. For example, each of the circuit elements PT1 to PT3 is not only various active elements such as transistors, but also various passive elements such as capacitors, resistors, and inductors. ) May be included.
몇몇 실시예에서, 셀 어레이 영역(CA)에 배치된 제1 내지 제4 채널 구조체(CH1~CH4)는 제1 회로 소자(PT1)와 접속될 수 있다. 확장 영역(EXT)에 배치된 제1 내지 제4 금속성 라인(WL1_0~WL_n, WL2_0~WL2_n, WL3_0~WL3_n, WL4_0~WL4_n, SSL, GSL, ECL)은 제2 회로 소자(PT2)와 접속될 수 있다. 패드 영역(PAD)에 형성된 제3 컨택 플러그(PG3)는 제3 회로 소자(PT3)와 접속될 수 있다. In some embodiments, the first to fourth channel structures CH1 to CH4 disposed in the cell array area CA may be connected to the first circuit element PT1. The first to fourth metallic lines WL1_0 to WL_n, WL2_0 to WL2_n, WL3_0 to WL3_n, WL4_0 to WL4_n, SSL, GSL, ECL disposed in the extended area EXT may be connected to the second circuit element PT2. have. The third contact plug PG3 formed in the pad area PAD may be connected to the third circuit element PT3.
제3 절연막(40)은 기판(20)의 상면 상에 형성될 수 있다. 제3 절연막(40) 내에 제5 메탈층(75), 제6 메탈층(80), 제7 메탈층(90)이 매립될 수 있다. 제3 절연막(40)은 예를 들어, 실리콘 산화막을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.The third insulating
제5 메탈층(75)은 제4 메탈층(70)과 본딩될 수 있다. 제5 메탈층(75)은 상기 본딩 메탈일 수 있다. 제5 메탈층(75)은 제4 메탈층(70)을 통해 제1 내지 제4 채널 구조체(CH1~CH4)와 제1 내지 제3 컨택 플러그(PG1~PG3)와 연결될 수 있다. The
제6 메탈층(80)은 제5 메탈층(75)과 연결될 수 있다. 제6 메탈층(80)은 제5 메탈층(75)과 마찬가지로 제4 메탈층(70)을 통해 제1 내지 제4 채널 구조체(CH1~CH4)와 제1 내지 제3 컨택 플러그(PG1~PG3)와 연결될 수 있다.The
제7 메탈층(90)은 제6 메탈층(80)과 연결될 수 있다. 제7 메탈층(90)은 기판(20)과 연결될 수 있다. 구체적으로, 기판(20) 내에 형성된 소오스/드레인과 연결될 수 있다.The
제5 메탈층(75), 제6 메탈층(80) 및 제7 메탈층(90) 각각은 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 텅스텐(W)으로 형성될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.Each of the
제4 컨택 플러그(15)는 제6 메탈층(80)과 연결될 수 있다. 제4 컨택 플러그(15)는 후술되는 하부 입출력 패드(30b)와 제1 내지 제3 회로 소자들(PT1~PT3)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제4 컨택 플러그(15)는 예를 들어, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등의 금속 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The
몇몇 실시예에서, 하부 절연막(10) 상에 배치되는 하부 입출력 패드(30b)를 더 포함할 수 있다. 하부 입출력 패드(30b)는 패드 영역(PAD)에 형성될 수 있다. 하부 입출력 패드(30b)는 제4 컨택 플러그(15)와 접속될 수 있다. 하부 입출력 패드(30b)는 제4 컨택 플러그(15)를 통해 제1 내지 제3 회로 소자(PT1~PT3) 중 적어도 하나와 연결될 수 있다.In some embodiments, a lower input/
하부 입출력 패드(30b)는 제1 반도체 칩(도 13의 S1) 및 제2 반도체 칩(도 13의 S2)이 배치되는 패키지 기판(도 13의 2100) 등에 제1 반도체 칩(S1) 및 제2 반도체 칩(S2)을 전기적으로 연결하는데 이용될 수 있다.The lower input/
도 3은 도 2의 R1 영역을 설명하기 위한 확대도이다. 도 3을 이용하여 제4 채널 구조체(CH4)에 대하여 자세히 설명한다. 제1 채널 구조체(CH1), 제2 채널 구조체(CH2), 및 제3 채널 구조체(CH3)는 각각 제4 채널 구조체(CH4)와 실질적으로 동일할 수 있다.FIG. 3 is an enlarged view illustrating an area R1 of FIG. 2. The fourth channel structure CH4 will be described in detail with reference to FIG. 3. Each of the first channel structure CH1, the second channel structure CH2, and the third channel structure CH3 may be substantially the same as the fourth channel structure CH4.
도 2 및 도 3을 참고하면, 제4 채널 구조체(CH4)는, 반도체 패턴(430), 충진 패턴(434) 및 정보 저장막(432)을 포함할 수 있다. 2 and 3, the fourth channel structure CH4 may include a
반도체 패턴(430)은 제4 금속성 라인들(ECL, GSL, WL4_0~WL4_n)과, 제4 층간 절연막(420)을 관통할 수 있다. 반도체 패턴(430)은 제4 금속성 라인들(ECL, GSL, WL4_0~WL4_n)과 교차할 수 있다. 반도체 패턴(430)은 컵(cup) 형상인 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 예를 들어, 반도체 패턴(430)은 원통 형상, 사각통 형상, 속이 찬 필러 형상 등 다양한 형상을 가질 수도 있다.The
반도체 패턴(430)은 예를 들어, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 유기 반도체물 및 탄소 나노 구조체 등의 반도체 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The
정보 저장막(432)은 반도체 패턴(430)과 각각의 제4 금속성 라인(ECL, GSL, WL4_0~WL4_n)들 사이에 개재될 수 있다. 예를 들어, 정보 저장막(432)은 반도체 패턴(430)의 측면을 따라 연장될 수 있다.The
정보 저장막(432)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
몇몇 실시예에서, 정보 저장막(432)은 다중막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 정보 저장막(432)은 반도체 패턴(430) 상에 차례로 적층되는 터널 절연막(432a), 전하 저장막(432b) 및 블로킹 절연막(432c)을 포함할 수 있다.In some embodiments, the
터널 절연막(432a)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(432b)은 예를 들어, 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 블로킹 절연막(432c)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 tunnel insulating layer 432a may include, for example, silicon oxide or a high dielectric constant material having a higher dielectric constant than silicon oxide (eg, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), hafnium oxide (HfO 2 )). The
충진 패턴(434)은 컵 형상인 반도체 패턴(430)의 내부를 채우도록 형성될 수 있다. 충진 패턴(434)은 절연 물질, 예를 들어, 실리콘 산화물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The filling
소오스 구조체(410)는 수평 도전 기판(450) 상에 형성될 수 있다. 소오스 구조체(410)는 수평 도전 기판(450)과 소거 제어 라인(ECL) 사이에 개재될 수 있다. 소오스 구조체(410)는 예를 들어, 불순물이 도핑된 폴리 실리콘 또는 금속을 포함할 수 있다.The
몇몇 실시예에서, 제4 채널 구조체(CH4)는 소오스 구조체(410)를 관통하여 수평 도전 기판(450)과 접속될 수 있다. 예를 들어, 제4 채널 구조체(CH4)의 하부는 소오스 구조체(410)를 관통하여 수평 도전 기판(450) 내에 매립될 수 있다. 소오스 구조체(410)는 채널 구조체(CH4)의 반도체 패턴(430)과 접속되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 소오스 구조체(410)는 정보 저장막(432)을 관통하여 반도체 패턴(430)과 접속될 수 있다.In some embodiments, the fourth channel structure CH4 may pass through the
몇몇 실시예에서, 반도체 패턴(430)에 인접하는 소오스 구조체(410)의 일부는 정보 저장막(432)을 향해 돌출된 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 반도체 패턴(430)에 인접하는 영역에서, 소오스 구조체(410)가 제3 방향(Z)으로 연장되는 길이는 더 길어질 수 있다. 이는, 소오스 구조체(410)를 형성하기 위해 정보 저장막(432)의 일부를 제거하는 식각 공정의 특성에 기인할 수 있다.In some embodiments, a portion of the
도 4는 도 2의 S 영역을 설명하기 위한 확대도이다. 도 4를 참고하여 절단 라인(WLC)에 대해 좀 더 자세히 설명한다.4 is an enlarged view for explaining the S area of FIG. 2. The cutting line WLC will be described in more detail with reference to FIG. 4.
도 2 및 도 4를 참고하면, 절단 라인(WLC)은 제1 절단 부분(WLC_1)과, 제2 절단 부분(WLC_2)과, 절단 경계면(WLC_IR)을 포함할 수 있다. 2 and 4, the cutting line WLC may include a first cutting portion WLC_1, a second cutting portion WLC_2, and a cutting boundary surface WLC_IR.
절단 경계면(WLC_IR)은 제1 절단 부분(WLC_1)과 제2 절단 부분(WLC_2)의 경계면일 수 있다. 즉, 절단 경계면(WLC_IR)을 기준으로 절단 경계면(WLC_IR) 상부에 배치된 부분이 제2 절단 부분(WLC_2)이고, 절단 경계면(WLC_IR) 하부에 배치된 부분이 제1 절단 부분(WLC_1)일 수 있다. The cutting boundary surface WLC_IR may be an boundary surface between the first cutting portion WLC_1 and the second cutting portion WLC_2. That is, the portion disposed above the cutting boundary surface WLC_IR based on the cutting boundary surface WLC_IR may be the second cutting portion WLC_2, and the portion disposed below the cutting boundary surface WLC_IR may be the first cutting portion WLC_1. have.
제1 절단 부분(WLC_1)은 제1 방향(X)으로의 제1 폭(W1)을 가질 수 있다. 절단 경계면(WLC_IR)은 제1 방향(X)으로의 제2 폭(W2)을 가질 수 있다. 제2 절단 부분(WLC_2)은 제1 방향(X)으로의 제3 폭(W3)을 가질 수 있다.The first cut portion WLC_1 may have a first width W1 in the first direction X. The cutting boundary surface WLC_IR may have a second width W2 in the first direction X. The second cut portion WLC_2 may have a third width W3 in the first direction X.
절단 경계면(WLC_IR)을 기준으로 절단 경계면(WLC_IR)에서 멀어질수록 제1 절단 부분(WLC_1)의 제1 폭(W1)은 증가할 수 있다. 절단 경계면(WLC_IR)을 기준으로 절단 경계면(WLC_IR)에서 멀어질수록 제2 절단 부분(WLC_2)의 제3 폭(W3)은 증가할 수 있다. 즉, 절단 경계면(WLC_IR)의 제2 폭(W2)은 절단 라인(WLC)의 폭 중에서 가장 작을 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.The first width W1 of the first cutting portion WLC_1 may increase as the distance from the cutting boundary surface WLC_IR increases based on the cutting boundary surface WLC_IR. The third width W3 of the second cutting portion WLC_2 may increase as the distance from the cutting boundary surface WLC_IR increases based on the cutting boundary surface WLC_IR. That is, the second width W2 of the cutting boundary surface WLC_IR may be the smallest among the widths of the cutting line WLC. However, the technical idea of the present invention is not limited thereto.
도 5는 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 단면도이다. 도 6은 도 5의 R2 영역을 설명하기 위한 확대도이다. 설명의 편의상 도 2 및 도 3을 이용하여 설명한 것과 다른 점을 중심으로 설명한다.5 is an exemplary cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments. 6 is an enlarged view illustrating an area R2 of FIG. 5. For convenience of explanation, the description will focus on differences from those described with reference to FIGS. 2 and 3.
도 5 및 도 6을 참고하면, 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는, 소오스 구조체(410)가 배치되지 않을 수 있다. 5 and 6, in the semiconductor memory device according to some embodiments, the
즉, 제4 채널 구조체(CH4)는 반도체 패턴(430)을 이용하여 수평 도전 기판(450)과 직접 연결될 수 있다. 제4 채널 구조체(CH4)는 수평 도전 기판(450)과 직접 접속될 수 있다.That is, the fourth channel structure CH4 may be directly connected to the horizontal
반도체 패턴(430)의 하면은 정보 저장막(432)의 하면과 동일 평면에 위치할 수 있다. 반도체 패턴(430)의 일부가 수평 도전 기판(450) 내로 매립될 수 있다. 이에 따라, 반도체 패턴(430)과 수평 도전 기판(450)은 직접 연결될 수 있다.The lower surface of the
도 7은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 단면도이다. 설명의 편의상 도 2를 이용하여 설명한 것과 다른 점을 중심으로 설명한다.7 is an exemplary cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments. For convenience of explanation, the description will focus on differences from those described with reference to FIG. 2.
도 7을 참고하면, 제1 내지 제4 금속성 라인(SSL, WL1_0~WL1_n, WL2_0~WL2_n, WL3_0~WL3_n, WL4_0~WL4_n, GSL, ECL)은 제1 메모리 구조체(MS1)의 제2 면(100b) 및 제2 메모리 구조체(MS2)의 제3 면(200a)을 기준으로 대칭 구조를 가질 수 있다. Referring to FIG. 7, the first to fourth metallic lines SSL, WL1_0 to WL1_n, WL2_0 to WL2_n, WL3_0 to WL3_n, WL4_0 to WL4_n, GSL, ECL are the
즉, 제1 금속성 라인(SSL, WL1_0~WL1_n)은 제1 메모리 구조체(MS1)의 제1 면(100a)에서 제2 면(100b)을 향할수록 제1 방향(X)으로의 길이가 길어진다. 제2 금속성 라인 내지 제4 금속성 라인(WL2_0~WL2_n, WL3_0~WL3_n, WL4_0~WL4_n, GSL, ECL)은 제2 메모리 구조체(MS2)의 제3 면(200a)에서 제4 메모리 구조체(MS4)의 제8 면(400b)을 향할수록 제1 방향(X)으로의 길이가 감소한다.That is, the length of the first metallic lines SSL, WL1_0 to WL1_n in the first direction X becomes longer as it goes from the
도 8은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 단면도이다. 설명의 편의상 도 2를 이용하여 설명한 것과 다른 점을 중심으로 설명한다.8 is an exemplary cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments. For convenience of explanation, the description will focus on differences from those described with reference to FIG. 2.
도 8을 참고하면, 본 발명의 반도체 메모리 장치는 제1 메모리 구조체(MS1), 제2 메모리 구조체(MS2), 및 제3 메모리 구조체(MS3)만 포함할 수 있다. 즉, 3단 스택(stack)의 메모리 구조체를 가질 수 있다.Referring to FIG. 8, the semiconductor memory device of the present invention may include only a first memory structure MS1, a second memory structure MS2, and a third memory structure MS3. In other words, it can have a memory structure of a three-tier stack.
이 경우, 제3 메모리 구조체(MS3)는 수평 도전 기판(450) 및 소오스 구조체(410)를 포함할 수 있다. 또한, 제3 메모리 구조체(MS3)는 소거 제어 라인(ECL)과 그라운드 선택 라인(GSL)을 포함할 수 있다.In this case, the third memory structure MS3 may include a horizontal
몇몇 실시예에서, 제1 내지 제3 금속성 라인(SSL, WL1_0~WL1_n, WL2_0~WL2_n, WL3_0~WL3_n, ECL, GSL)은 제2 메모리 구조체(MS2)의 제4 면(200b) 및 제3 메모리 구조체(MS3)의 제5 면(300a)을 기준으로 대칭일 수 있다. In some embodiments, the first to third metallic lines SSL, WL1_0 to WL1_n, WL2_0 to WL2_n, WL3_0 to WL3_n, ECL, GSL are the
즉, 제1 및 제2 금속성 라인(SSL, WL1_0~WL1_n, WL2_0~WL2_n)은 제1 메모리 구조체(MS1)의 제1 면(100a)으로부터 제2 메모리 구조체(MS2)의 제4 면(200b)을 향할수록 제1 방향(X)으로의 길이가 점점 증가한다. 제3 금속성 라인(WL3_0~WL3_n, GSL, ECL)은 제3 메모리 구조체(MS3)의 제5 면(300a)에서 제6 면(300b)을 향할수록 제1 방향(X)으로의 길이가 감소한다.That is, the first and second metallic lines SSL, WL1_0 to WL1_n and WL2_0 to WL2_n are from the
도 9는 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 단면도이다. 설명의 편의상 도 2 및 도 8을 이용하여 설명한 것과 다른 점을 중심으로 설명한다.9 is an exemplary cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments. For convenience of explanation, the description will focus on differences from those described with reference to FIGS. 2 and 8.
도 9를 참고하면, 제1 내지 제3 금속성 라인(SSL, WL1_0~WL1_n, WL2_0~WL2_n, WL3_0~WL3_n, GSL, ECL)은 제1 메모리 구조체(MS1)의 제2 면(100b) 및 제2 메모리 구조체(MS2)의 제3 면(200a)을 기준으로 대칭일 수 있다. Referring to FIG. 9, the first to third metallic lines SSL, WL1_0 to WL1_n, WL2_0 to WL2_n, WL3_0 to WL3_n, GSL, ECL, and the
즉, 제1 금속성 라인(SSL, WL1_0~WL1_n)의 제1 방향(X)으로의 길이는 제1 메모리 구조체(MS1)의 제1 면(100a)에서 멀어질수록 증가한다. 제2 금속성 라인 및 제3 금속성 라인(WL2_0~WL2_n, WL3_0~WL3_n, GSL, ECL)의 제1 방향(X)으로의 길이는 제2 메모리 구조체(MS2)의 제3 면(200a)에서 멀어질수록 감소한다.That is, the length of the first metallic lines SSL and WL1_0 to WL1_n in the first direction X increases as the distance from the
몇몇 실시예에서, 절단 경계면(WLC_IR)은 제1 메모리 구조체(MS1)의 제2 면(100b) 및 제2 메모리 구조체(MS2)의 제3 면(200a)과 동일 평면에 위치할 수 있다. In some embodiments, the cutting boundary surface WLC_IR may be disposed on the same plane as the
도 10은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 단면도이다. 설명의 편의상 도 2를 이용하여 설명한 것과 다른 점을 중심으로 설명한다.10 is an exemplary cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments. For convenience of explanation, the description will focus on differences from those described with reference to FIG. 2.
도 10을 참고하면, 본 발명의 반도체 메모리 장치는 제1 메모리 구조체(MS1) 및 제2 메모리 구조체(MS2)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10, the semiconductor memory device of the present invention may include a first memory structure MS1 and a second memory structure MS2.
이 경우, 제2 메모리 구조체(MS2)는 수평 도전 기판(450) 및 소오스 구조체(410)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 메모리 구조체(MS2)는 소거 제어 라인(ECL)과 그라운드 선택 라인(GSL)을 포함할 수 있다.In this case, the second memory structure MS2 may include a horizontal
제1 금속성 라인(SSL, WL1_0~WL1_n) 및 제2 금속성 라인(WL2_0~WL2_n, GSL, ECL)은 제1 메모리 구조체(MS1)의 제2 면(100b) 및 제2 메모리 구조체(MS2)의 제3 면(200a)을 기준으로 대칭일 수 있다. The first metallic lines SSL, WL1_0 to WL1_n and the second metallic lines WL2_0 to WL2_n, GSL, ECL are the
즉 제1 금속성 라인(SSL, WL1_0~WL1_n)은 제1 메모리 구조체(MS1)의 제1 면(100a)에서 멀어질수록 제1 방향(X)으로의 길이가 증가한다. 제2 금속성 라인(WL2_0~WL2_n, GSL, ECL)은 제2 메모리 구조체(MS2)의 제3 면(200a)에서 멀어질수록 제1 방향(X)으로의 길이가 감소한다.That is, the length of the first metallic lines SSL and WL1_0 to WL1_n in the first direction X increases as the distance from the
몇몇 실시예에서, 절단 경계면(WLC_IR)은 제1 메모리 구조체(MS1)의 제2 면(100b) 및 제2 메모리 구조체(MS2)의 제3 면(200a)과 동일 평면에 위치할 수 있다.In some embodiments, the cutting boundary surface WLC_IR may be disposed on the same plane as the
도 11은 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다. 도 12는 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다. 도 13 내지 도 15는 도 12의 I-I'를 따라서 절단한 다양한 개략적인 단면도들이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 10을 이용하여 상술한 것과 중복되는 부분은 간략히 설명하거나 생략한다.11 is a schematic block diagram illustrating an electronic system according to some embodiments. 12 is a schematic perspective view illustrating an electronic system according to some embodiments. 13 to 15 are various schematic cross-sectional views taken along line II′ of FIG. 12. For convenience of description, portions overlapping with those described above with reference to FIGS. 1 to 10 are briefly described or omitted.
도 11를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템(1000)은 반도체 메모리 장치(1100) 및 반도체 메모리 장치(1100)와 전기적으로 연결되는 컨트롤러(1200)를 포함할 수 있다. 전자 시스템(1000)은 하나 또는 복수의 반도체 메모리 장치(1100)들을 포함하는 스토리지 장치(storage device) 또는 스토리지 장치를 포함하는 전자 장치(electronic device)일 수 있다. 예를 들어, 전자 시스템(1000)은 하나 또는 복수의 반도체 메모리 장치(1100)들을 포함하는 SSD 장치(solid state drive device), USB(Universal Serial Bus), 컴퓨팅 시스템, 의료 장치 또는 통신 장치일 수 있다.Referring to FIG. 11, an
반도체 메모리 장치(1100)는 비휘발성 메모리 장치(예를 들어, NAND 플래쉬 메모리 장치)일 수 있으며, 예를 들어, 도 1 내지 도 10을 이용하여 상술한 반도체 메모리 장치일 수 있다.The
반도체 메모리 장치(1100)는 로직 회로(1130)와 전기적으로 연결되는 입출력 패드(1101)를 통해, 컨트롤러(1200)와 통신할 수 있다. 입출력 패드(1101)는 제1 구조물(1100F) 내에서 제2 구조물(1100S)까지 연장되는 입출력 연결 배선(1135)을 통해 로직 회로(1130)와 전기적으로 연결될 수 있다. 입출력 패드(1101)는 예를 들어, 도 1 내지 도 10을 이용하여 상술한 상부 입출력 패드(30a) 및 하부 입출력 패드(30b) 중 적어도 하나일 수 있다. 입출력 연결 배선(1135)은 예를 들어, 도 1 내지 도 10을 이용하여 상술한 제3 컨택 플러그(PG3)일 수 있다.The
컨트롤러(1200)는 프로세서(1210), NAND 컨트롤러(1220), 및 호스트 인터페이스(1230)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전자 시스템(1000)은 복수의 반도체 메모리 장치(1100)들을 포함할 수 있으며, 이 경우, 컨트롤러(1200)는 복수의 반도체 메모리 장치(1100)들을 제어할 수 있다.The
프로세서(1210)는 컨트롤러(1200)를 포함한 전자 시스템(1000) 전반의 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(1210)는 소정의 펌웨어에 따라 동작할 수 있으며, NAND 컨트롤러(1220)를 제어하여 반도체 메모리 장치(1100)에 액세스할 수 있다. NAND 컨트롤러(1220)는 반도체 메모리 장치(1100)와의 통신을 처리하는 NAND 인터페이스(1221)를 포함할 수 있다. NAND 인터페이스(1221)를 통해, 반도체 메모리 장치(1100)를 제어하기 위한 제어 명령, 반도체 메모리 장치(1100)의 메모리 셀 트랜지스터(MCT)들에 기록하고자 하는 데이터, 반도체 메모리 장치(1100)의 메모리 셀 트랜지스터(MCT)들로부터 읽어오고자 하는 데이터 등이 전송될 수 있다. 호스트 인터페이스(1230)는 전자 시스템(1000)과 외부 호스트 사이의 통신 기능을 제공할 수 있다. 호스트 인터페이스(1230)를 통해 외부 호스트로부터 제어 명령을 수신하면, 프로세서(1210)는 제어 명령에 응답하여 반도체 메모리 장치(1100)를 제어할 수 있다.The
도 12을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템(2000)은 메인 기판(2001)과, 메인 기판(2001)에 실장되는 메인 컨트롤러(2002), 하나 이상의 반도체 패키지(2003), 및 DRAM(2004)을 포함할 수 있다. 반도체 패키지(2003) 및 DRAM(2004)은 메인 기판(2001)에 형성되는 배선 패턴들(2005)에 의해 메인 컨트롤러(2002)와 서로 연결될 수 있다.Referring to FIG. 12, an
메인 기판(2001)은 외부 호스트와 결합되는 복수의 핀들을 포함하는 커넥터(2006)를 포함할 수 있다. 커넥터(2006)에서 상기 복수의 핀들의 개수와 배치는, 전자 시스템(2000)과 상기 외부 호스트 사이의 통신 인터페이스에 따라 달라질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전자 시스템(2000)은 USB(Universal Serial Bus), PCI-Express(Peripheral Component Interconnect Express), SATA(Serial Advanced Technology Attachment), UFS(Universal Flash Storage)용 M-Phy 등의 인터페이스들 중 어느 하나에 따라 외부 호스트와 통신할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전자 시스템(2000)은 커넥터(2006)를 통해 외부 호스트로부터 공급받는 전원에 의해 동작할 수 있다. 전자 시스템(2000)은 상기 외부 호스트로부터 공급받는 전원을 메인 컨트롤러(2002) 및 반도체 패키지(2003)에 분배하는 PMIC(Power Management Integrated Circuit)를 더 포함할 수도 있다.The
메인 컨트롤러(2002)는 반도체 패키지(2003)에 데이터를 기록하거나, 반도체 패키지(2003)로부터 데이터를 읽어올 수 있으며, 전자 시스템(2000)의 동작 속도를 개선할 수 있다.The
DRAM(2004)은 데이터 저장 공간인 반도체 패키지(2003)와 외부 호스트의 속도 차이를 완화하기 위한 버퍼 메모리일 수 있다. 전자 시스템(2000)에 포함되는 DRAM(2004)은 일종의 캐시 메모리로도 동작할 수 있으며, 반도체 패키지(2003)에 대한 제어 동작에서 임시로 데이터를 저장하기 위한 공간을 제공할 수도 있다. 전자 시스템(2000)에 DRAM(2004)이 포함되는 경우, 메인 컨트롤러(2002)는 반도체 패키지(2003)를 제어하기 위한 NAND 컨트롤러 외에 DRAM(2004)을 제어하기 위한 DRAM 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.The
반도체 패키지(2003)는 서로 이격된 제1 및 제2 반도체 패키지들(2003a, 2003b)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 반도체 패키지들(2003a, 2003b)은 각각 복수의 반도체 칩들(2200)을 포함하는 반도체 패키지일 수 있다. 제1 및 제2 반도체 패키지들(2003a, 2003b) 각각은, 패키지 기판(2100), 패키지 기판(2100) 상의 반도체 칩들(2200), 반도체 칩들(2200)과 패키지 기판(2100)을 전기적으로 연결하는 연결 구조물들(35a, 35b), 및 패키지 기판(2100) 상에서 반도체 칩들(2200) 및 연결 구조물들(35a, 35b)을 덮는 몰딩층(2500)을 포함할 수 있다.The
패키지 기판(2100)은 패키지 상부 패드들(2130)을 포함하는 인쇄 회로 기판일 수 있다. 반도체 칩들(2200) 각각은 예를 들어, 도 1 내지 도 10을 이용하여 상술한 반도체 메모리 장치일 수 있다.The
몇몇 실시예에서, 연결 구조물들(35a, 35b)은 반도체 칩들(2200)과 패키지 상부 패드들(2130)을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어일 수 있다. 따라서, 각각의 제1 및 제2 반도체 패키지들(2003a, 2003b)에서, 반도체 칩들(2200)은 본딩 와이어 방식으로 서로 전기적으로 연결될 수 있으며, 패키지 기판(2100)의 패키지 상부 패드들(2130)과 전기적으로 연결될 수 있다.In some embodiments, the
몇몇 실시예에서, 메인 컨트롤러(2002)와 반도체 칩들(2200)은 하나의 패키지에 포함될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 메인 기판(2001)과 다른 별도의 인터포저 기판에 메인 컨트롤러(2002)와 반도체 칩들(2200)이 실장되고, 상기 인터포저 기판에 형성되는 배선에 의해 메인 컨트롤러(2002)와 반도체 칩들(2200)이 서로 연결될 수도 있다.In some embodiments, the
도 12 및 도 13을 참조하면, 반도체 패키지(2003)에서, 패키지 기판(2100)은 인쇄 회로 기판일 수 있다. 패키지 기판(2100)은 패키지 기판 바디부(2120), 패키지 기판 바디부(2120)의 상면에 배치되는 패키지 상부 패드들(2130), 패키지 기판 바디부(2120)의 하면에 배치되거나 하면을 통해 노출되는 하부 패드들(2125), 및 패키지 기판 바디부(2120) 내부에서 상부 패드들(2130)과 하부 패드들(2125)을 전기적으로 연결하는 내부 배선들(2135)을 포함할 수 있다. 상부 패드들(2130)은 연결 구조물들(35a, 35b)과 전기적으로 연결될 수 있다. 하부 패드들(2125)은 도전성 연결부들(2800)을 통해 도 12와 같이 전자 시스템(2000)의 메인 기판(2010)의 배선 패턴들(2005)에 연결될 수 있다.12 and 13, in the
반도체 칩들(S1, S2) 각각은 셀 구조체(CE1, CE2) 및 페리 구조체(PE1, PE2)를 포함할 수 있다. 셀 구조체(CE1, CE2)는 예를 들어, 도 1 내지 도 10을 이용하여 상술한 제1 내지 제4 메모리 구조체(MS1~MS4)를 포함할 수 있다. 또한, 도시된 것처럼, 셀 구조체(CE1, CE2)는, 채널 구조체(CH), 절단 라인(WLC), 제3 컨택 플러그(PG3)를 포함할 수 있다. 채널 구조체(CH)는 예를 들어, 도 2를 이용하여 상술한 제1 내지 제4 채널 구조체(CH1~CH4)를 포함할 수 있다. 페리 구조체(PE1, PE2)는 예를 들어, 도 1 내지 도 10을 이용하여 상술한 기판(20)을 포함할 수 있다.Each of the semiconductor chips S1 and S2 may include cell structures CE1 and CE2 and ferri structures PE1 and PE2. The cell structures CE1 and CE2 may include, for example, first to fourth memory structures MS1 to MS4 described above with reference to FIGS. 1 to 10. In addition, as illustrated, the cell structures CE1 and CE2 may include a channel structure CH, a cutting line WLC, and a third contact plug PG3. The channel structure CH may include, for example, the first to fourth channel structures CH1 to CH4 described above with reference to FIG. 2. The ferry structures PE1 and PE2 may include, for example, the
몇몇 실시예에서, 반도체 칩들(S1, S2) 각각은 웨이퍼 본딩 방식으로 접합된 셀 구조체(CE1, CE2) 및 페리 구조체(PE1, PE2)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 셀 구조체(CE1, CE2) 및 페리 구조체(PE1, PE2)는 구리-구리 본딩(Cu to Cu bonding) 공정에 의해 연결될 수 있다.In some embodiments, each of the semiconductor chips S1 and S2 may include cell structures CE1 and CE2 and ferri structures PE1 and PE2 bonded by a wafer bonding method. For example, the cell structures CE1 and CE2 and the ferri structures PE1 and PE2 may be connected by a copper-copper bonding process.
몇몇 실시예에서, 칩 부착막(600)은 패키지 기판(2000) 상에 반도체 칩들(S1, S2)을 부착할 수 있다. 일 예로, 칩 부착막(600)은 패키지 기판(2000) 상에 제2 반도체 칩(S2)을 부착할 수 있다.In some embodiments, the
몇몇 실시예에서, 제1 반도체 칩(S1)은 제2 반도체 칩(S2)에 오버행(overhang) 영역을 형성하며 제2 반도체 칩(S2) 상에 적층될 수 있다. 예를 들어, 적층된 제1 반도체 칩(S1)과 제2 반도체 칩(S2)은 계단 형태일 수 있다. 즉, 제1 반도체 칩(S1)은 제2 반도체 칩(S2)의 일부를 노출시킬 수 있다.In some embodiments, the first semiconductor chip S1 may form an overhang region in the second semiconductor chip S2 and may be stacked on the second semiconductor chip S2. For example, the stacked first semiconductor chip S1 and the second semiconductor chip S2 may have a step shape. That is, the first semiconductor chip S1 may expose a part of the second semiconductor chip S2.
반도체 칩들(S1, S2)은 연결 구조물들(35a, 35b)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있으며, 패키지 기판(2100)의 패키지 상부 패드들(2130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 반도체 칩들(S1, S2)은 각각 상부 본딩 와이어(35a) 또는 하부 본딩 와이어(35b)를 통해 서로 전기적으로 연결되거나, 패키지 기판(2100)의 패키지 상부 패드들(2130)과 전기적으로 연결될 수 있다.The semiconductor chips S1 and S2 may be electrically connected to each other by the
도 12, 도 14 및 도 15를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템(2000)에서, 반도체 칩들(S1, S2, S3)은 각각 오버행 영역을 형성하며 적층될 수 있다.12, 14, and 15, in the
일 예로, 도 14에 도시된 것처럼, 반도체 칩들(S1, S2, S3)은 계단 형태로 적층될 수 있다. 다른 예로, 도 15에 도시된 것처럼, 반도체 칩들(S1, S2, S3)은 지그재그(zigzag) 형태로 적층될 수 있다.For example, as illustrated in FIG. 14, semiconductor chips S1, S2, and S3 may be stacked in a step shape. As another example, as illustrated in FIG. 15, the semiconductor chips S1, S2, and S3 may be stacked in a zigzag shape.
도 16 내지 도 21은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 도면들이다. 이하에서 도 16 내지 도 21을 참고하여 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 제조 방법에 대하여 설명한다.16 to 21 are intermediate views illustrating a method of manufacturing a semiconductor memory device according to some embodiments of the present invention. Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor memory according to some embodiments will be described with reference to FIGS. 16 to 21.
도 16을 참고하면, 제1 기판 구조체(SUB1) 상에 제1 메모리 칩(MC1)이 형성된다. 제1 기판 구조체(SUB1)는 제1 면(100a)을 덮을 수 있다. 제1 메모리 칩(MC1)은 제1 층간 절연막(120), 제1 희생막(160), 및 제1 접착막(140)을 포함한다. 즉, 제1 웨이퍼(SUB1) 상에 제1 층간 절연막(120) 및 제1 희생막(160)이 교차하여 적층된다. 제1 접착막(140)은 제2 면(100b) 아래에 형성된다. 제1 층간 절연막(120)과, 제1 희생막(160)과, 제1 접착막(140)을 관통하는 제1 채널 구조체(CH1)가 형성될 수 있다. Referring to FIG. 16, a first memory chip MC1 is formed on the first substrate structure SUB1. The first substrate structure SUB1 may cover the
제2 기판 구조체(SUB2) 상에, 제2 메모리 칩(MC2)이 형성된다. 제2 기판 구조체(SUB2)는 제4 면(200b)을 덮을 수 있다. 제2 메모리 칩(MC2)은 제2 층간 절연막(220), 제2 희생막(260), 및 제2 접착막(240)을 포함한다. 즉, 제2 웨이퍼(SUB2) 상에 제2 층간 절연막(220) 및 제2 희생막(260)이 순차적으로 적층된다. 제2 접착막(240)은 제2_1 접착막(241)과 제2_2 접착막(243)을 포함한다. A second memory chip MC2 is formed on the second substrate structure SUB2. The second substrate structure SUB2 may cover the
제2_1 접착막(241)은 제3 면(200a) 상에 형성된다. 제2_2 접착막(243)은 제4 면(200b) 아래에 형성된다. 제2 층간 절연막(220)과, 제2 희생막(260)과, 제2_1 접착막(241)과, 제2_2 접착막(243)을 관통하는 제2 채널 구조체(CH2)가 형성될 수 있다. The 2_1
이어서, 제2 면(100b)과 제3 면(200a)이 본딩될 수 있다. 제2 면(100b)과 제3 면(200a)은 제1 접착막(140) 및 제2_1 접착막(241)을 이용하여 본딩될 수 있다. 본딩되는 과정에서, 제1 채널 구조체(CH1)와 제2 채널 구조체(CH2)는 직접 연결될 수 있다.Subsequently, the
도 17을 참고하면, 같은 방법을 이용하여 제2 메모리 칩(MC2) 상에, 제3 메모리 칩(MC3) 및 제4 메모리 칩(MC4)이 차례로 적층될 수 있다. Referring to FIG. 17, a third memory chip MC3 and a fourth memory chip MC4 may be sequentially stacked on the second memory chip MC2 using the same method.
먼저, 제2 기판 구조체(SUB2)가 제거되어 제4 면(200b)이 노출될 수 있다. 이어서, 제4 면(200b) 상에, 제3 메모리 칩(MC3)이 형성될 수 있다. 제3 메모리 칩(MC3)은 제3 층간 절연막(320), 제3 희생막(360), 및 제3 접착막(340)을 포함할 수 있다. 제3 접착막(340)은 제3_1 접착막(341)과 제3_2 접착막(343)을 포함할 수 있다.First, the second substrate structure SUB2 may be removed to expose the
제2 메모리 칩(MC2)과 제3 메모리 칩(MC3)은 본딩될 수 있다. 즉, 제4 면(200b)과 제5 면(300a)이 본딩될 수 있다. 제4 면(200b)과 제5 면(300a)은 제2_2 접착막(243)과 제3_1 접착막(341)을 이용하여 본딩될 수 있다. The second memory chip MC2 and the third memory chip MC3 may be bonded to each other. That is, the
제3 메모리 칩(MC3) 상에, 제4 메모리 칩(MC4)이 형성될 수 있다. 제4 메모리 칩(MC4)은 제4 층간 절연막(420), 제4 희생막(460), 및 제4 접착막(440)을 포함할 수 있다. A fourth memory chip MC4 may be formed on the third memory chip MC3. The fourth memory chip MC4 may include a fourth
제3 메모리 칩(MC3)은 제4 메모리 칩(MC4)과 본딩될 수 있다. 즉, 제6 면(300b) 및 제7 면(400a)은 서로 본딩될 수 있다. 제6 면(300b) 및 제7 면(400a)은 제3_2 접착막(343) 및 제4 접착막(440)을 이용하여 본딩될 수 있다.The third memory chip MC3 may be bonded to the fourth memory chip MC4. That is, the
제8 면(400b) 상에는 제3 기판 구조체(SUB3)가 형성될 수 있다. 제1 내지 제4 채널 구조체(CH1~CH4)는 서로 연결될 수 있다. 제1 채널 구조체(CH1) 및 제2 채널 구조체(CH2)는 직접 연결된다. 제2 채널 구조체(CH2) 및 제3 채널 구조체(CH3)는 직접 연결된다. 제3 채널 구조체(CH3) 및 제4 채널 구조체(CH4)는 직접 연결된다. 즉, 제1 내지 제4 채널 구조체(CH1~CH4)는 서로 연결될 수 있다.A third substrate structure SUB3 may be formed on the
도 18을 참고하면, 제1 기판 구조체(SUB1)를 제거하여 제1 면(100a)이 노출될 수 있다.Referring to FIG. 18, the
이어서, 제1 희생막(160) 및 제2 희생막(260)의 일부를 제거할 수 있다. 제1 희생막(160)과 제2 희생막(260)의 길이는 제4 면(200b)에서 멀어질수록 짧아질 수 있다. 즉, 제1 희생막(160)과 제2 희생막(260)은 계단 구조를 가질 수 있다.Subsequently, a portion of the first
이어서, 제1 희생막(160), 제1 층간 절연막(120), 제2 희생막(260), 및 제2 층간 절연막(220)을 관통하는 제1 절단 부분(WLC_1)이 형성될 수 있다. 제1 절단 부분(WLC_1)은 제1 채널 구조체(CH1) 및 제2 채널 구조체(CH2)와 이격되어 형성될 수 있다.Subsequently, a first cut portion WLC_1 penetrating the first
도 19를 참고하면, 제1 메모리 구조체(MS1), 제2 메모리 구조체(MS2) 및 페리 구조체(PE)가 형성될 수 있다.Referring to FIG. 19, a first memory structure MS1, a second memory structure MS2, and a ferri structure PE may be formed.
먼저, 제1 희생막(160)이 리플레이스먼트 공정을 이용하여 제1 금속성 라인(SSL, WL1_0~WL1_n)으로 치환될 수 있다. 제2 희생막(260)이 리플레이스먼트 공정을 이용하여 제2 금속성 라인(WL2_0~WL2_n)으로 치환될 수 있다. First, the first
이어서, 제1 금속성 라인(SSL, WL1_0~WL1_n) 또는 제2 금속성 라인(WL2_0~WL2_n)과 연결되는 제1 컨택 플러그(PG1)가 형성될 수 있다. 제1 메모리 구조체(MS1)의 제1 면(100a) 상에, 제2 절연막(50)이 형성될 수 있다. 제2 절연막(50) 내에는 복수의 메탈층들이 매립될 수 있다. Subsequently, a first contact plug PG1 connected to the first metallic lines SSL and WL1_0 to WL1_n or the second metallic lines WL2_0 to WL2_n may be formed. A second insulating
이어서, 제2 절연막(50) 상에 페리 구조체(PE)가 형성될 수 있다. 페리 구조체(PE)는 하부 절연막(10), 기판(20), 제3 절연막(40)을 포함한다. 하부 절연막(10) 상에 하부 입출력 패드(30b)가 형성될 수 있다. Subsequently, a ferry structure PE may be formed on the second insulating
제2 절연막(50)과 제3 절연막(40)이 서로 본딩될 수 있다. 구체적으로, 제3 절연막(40) 내의 메탈층과 제2 절연막(50) 내의 메탈층이 서로 본딩될 수 있다. The second insulating
도 20을 참고하면, 제3 기판 구조체(SUB3)가 제거될 수 있다. 제3 기판 구조체(SUB3)가 제거되어 제8 면(400b)이 노출될 수 있다. Referring to FIG. 20, the third substrate structure SUB3 may be removed. The third substrate structure SUB3 may be removed to expose the
도시하진 않았지만, 제3 기판 구조체(SUB3)를 제거한 후, 제4 희생막(460) 및 제3 희생막(360)을 제거할 수 있다.Although not shown, after removing the third substrate structure SUB3, the fourth
도 21을 참고하면, 제3 메모리 구조체(MS3)와 제4 메모리 구조체(MS4)가 형성될 수 있다. Referring to FIG. 21, a third memory structure MS3 and a fourth memory structure MS4 may be formed.
제3 희생막(360)이 리플레이스먼트 공정을 이용하여 제3 금속성 라인(WL3_0~WL3_n)으로 치환될 수 있다. 제4 희생막(460)이 리플레이스먼트 공정을 이용하여 제4 금속성 라인(WL4_0~WL4_n, GSL, ECL)으로 치환될 수 있다.The third
제4 메모리 구조체(MS4), 제3 메모리 구조체(MS3), 제2 메모리 구조체(MS2), 및 제1 메모리 구조체(MS1)를 관통하는 제3 컨택 플러그(PG3)가 형성될 수 있다. 제3 컨택 플러그(PG3)는 하부 입출력 패드(30b)와 접속될 수 있다.The fourth memory structure MS4, the third memory structure MS3, the second memory structure MS2, and a third contact plug PG3 penetrating the first memory structure MS1 may be formed. The third contact plug PG3 may be connected to the lower input/
제3 메모리 구조체(MS3), 및 제4 메모리 구조체(MS4)를 관통하는 제2 절단 부분(WLC_2)이 형성될 수 있다. 제1 절단 부분(WLC_1)과 제2 절단 부분(WLC_2)은 직접 연결될 수 있다.The third memory structure MS3 and a second cut portion WLC_2 penetrating through the fourth memory structure MS4 may be formed. The first cut part WLC_1 and the second cut part WLC_2 may be directly connected.
이어서, 제4 메모리 구조체(MS4) 상에, 제1 절연막(500) 및 상부 입출력 패드(30a)가 형성될 수 있다. 상부 입출력 패드(30a)는 제1 절연막(500) 내의 메탈층들(510, 520)을 통해 제3 컨택 플러그(PG3)와 연결될 수 있다.Subsequently, a first insulating
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, but may be manufactured in various different forms, and those having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It will be understood that the present invention 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 are not limiting.
20: 기판
제1 메모리 구조체: MS1
제2 메모리 구조체: MS2
제3 메모리 구조체: MS2
제4 메모리 구조체: MS4
제1 채널 구조체: CH1
절단 라인: WLC
제1 컨택 플러그: PG1
20: substrate first memory structure: MS1
Second memory structure: MS2 Third memory structure: MS2
Fourth memory structure: MS4 First channel structure: CH1
Cutting line: WLC 1st contact plug: PG1
Claims (10)
상기 기판 상에, 서로 반대되는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 제1 방향으로 적층된 복수의 제1 금속성 라인과, 상기 제1 금속성 라인을 둘러싸는 제1 층간 절연막을 포함하는 제1 메모리 구조체;
상기 제1 메모리 구조체 상에, 서로 반대되는 제3 면 및 제4 면을 포함하고, 상기 제1 방향으로 적층된 복수의 제2 금속성 라인과, 상기 제2 금속성 라인을 둘러싸는 제2 층간 절연막을 포함하는 제2 메모리 구조체;
상기 제1 메모리 구조체를 관통하여 상기 제1 금속성 라인과 교차하는 제1 채널 구조체;
상기 제2 메모리 구조체를 관통하여 상기 제2 금속성 라인과 교차하고, 상기 제1 채널 구조체와 직접 연결되는 제2 채널 구조체;
상기 제1 층간 절연막을 관통하여 상기 제1 금속성 라인과 연결되는 제1 컨택 플러그;
상기 제2 층간 절연막을 관통하여 상기 제2 금속성 라인과 연결되는 제2 컨택 플러그; 및
상기 제1 및 제2 층간 절연막을 관통하는 절단 라인을 포함하고,
상기 절단 라인은 상기 제1 메모리 구조체를 관통하는 제1 절단 부분과, 상기 제2 메모리 구조체를 관통하는 제2 절단 부분과, 상기 제1 절단 부분 및 상기 제2 절단 부분이 접촉하는 절단 경계면을 포함하고,
상기 절단 경계면에서 멀어짐에 따라, 상기 제1 절단 부분의 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로의 폭 및 상기 제2 절단 부분의 상기 제2 방향으로의 폭은 증가하는 반도체 메모리 장치.Board;
On the substrate, a first including a first surface and a second surface opposite to each other, a plurality of first metallic lines stacked in a first direction, and a first interlayer insulating film surrounding the first metallic line Memory structure;
On the first memory structure, a plurality of second metallic lines including third and fourth surfaces opposite to each other, and stacked in the first direction, and a second interlayer insulating layer surrounding the second metallic line are formed on the first memory structure. A second memory structure including;
A first channel structure passing through the first memory structure and crossing the first metallic line;
A second channel structure penetrating the second memory structure, crossing the second metallic line, and directly connected to the first channel structure;
A first contact plug connected to the first metallic line through the first interlayer insulating layer;
A second contact plug connected to the second metallic line through the second interlayer insulating layer; And
A cutting line penetrating the first and second interlayer insulating layers,
The cutting line includes a first cutting portion penetrating the first memory structure, a second cutting portion penetrating the second memory structure, and a cutting boundary surface contacting the first cutting portion and the second cutting portion. and,
A semiconductor memory device that increases a width of the first cut portion in a second direction crossing the first direction and a width of the second cut portion in the second direction as the distance from the cut boundary surface increases.
상기 절단 경계면의 상기 제2 방향으로의 폭은 상기 절단 라인의 상기 제2 방향으로의 폭 중 가장 작은 반도체 메모리 장치.The method of claim 1,
A semiconductor memory device having the smallest width of the cutting boundary in the second direction among the widths of the cutting line in the second direction.
상기 제2 채널 구조체의 상기 제2 방향으로의 폭은 상기 제2 메모리 구조체의 제3 면에서 멀어질수록 감소하는 부분을 포함하고,
상기 제1 채널 구조체의 상기 제2 방향으로의 폭은 상기 제1 메모리 구조체의 제1 면에서 멀어질수록 증가하는 부분을 포함하는 반도체 메모리 장치.The method of claim 1,
A width of the second channel structure in the second direction includes a portion that decreases as it moves away from the third surface of the second memory structure,
And a width of the first channel structure in the second direction increases as a distance from the first surface of the first memory structure increases.
상기 제2 메모리 구조체 상에, 서로 반대되는 제5 면 및 제6 면을 포함하고, 상기 제1 방향으로 적층된 복수의 제3 금속성 라인과, 상기 제3 금속성 라인을 둘러싸는 제3 층간 절연막을 포함하는 제3 메모리 구조체를 더 포함하는 반도체 메모리 장치.The method of claim 1,
On the second memory structure, a plurality of third metallic lines including fifth and sixth surfaces opposite to each other, and stacked in the first direction, and a third interlayer insulating film surrounding the third metallic line are formed on the second memory structure. A semiconductor memory device further comprising a third memory structure comprising a.
상기 제3 메모리 구조체를 관통하여 상기 제3 금속성 라인과 교차하는 제3 채널 구조체를 더 포함하고,
상기 제3 채널 구조체는 상기 제2 채널 구조체와 직접 연결되는 반도체 메모리 장치.The method of claim 4,
Further comprising a third channel structure passing through the third memory structure and crossing the third metallic line,
The third channel structure is directly connected to the second channel structure.
상기 제3 채널 구조체는 상기 제3 메모리 구조체의 제5 면에서 멀어질수록 상기 제2 방향으로의 폭이 감소하는 부분을 포함하는 반도체 메모리 장치.The method of claim 5,
The third channel structure includes a portion in which a width in the second direction decreases as a distance from the fifth surface of the third memory structure decreases.
상기 제2 컨택 플러그는 상기 제3 층간 절연막을 관통하는 반도체 메모리 장치.The method of claim 4,
The second contact plug penetrates the third interlayer insulating layer.
상기 절단 라인은 상기 제3 층간 절연막을 관통하는 반도체 메모리 장치.The method of claim 4,
The cutting line passes through the third interlayer insulating layer.
상기 제1 메모리 구조체의 제1 면에서 상기 제2 메모리 구조체의 제4 면까지 관통하는 제3 컨택 플러그를 더 포함하는 반도체 메모리 장치.The method of claim 1,
The semiconductor memory device further comprising a third contact plug penetrating from the first surface of the first memory structure to the fourth surface of the second memory structure.
상기 메인 기판 상의 반도체 메모리 장치; 및
상기 메인 기판 상에서 상기 반도체 메모리 장치와 전기적으로 연결되는 컨트롤러를 포함하고,
상기 반도체 메모리 장치는, 기판, 상기 기판 상에, 서로 반대되는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 제1 방향으로 적층된 복수의 제1 금속성 라인과, 상기 제1 금속성 라인을 둘러싸는 제1 층간 절연막을 포함하는 제1 메모리 구조체, 상기 제1 메모리 구조체 상에, 서로 반대되는 제3 면 및 제4 면을 포함하고, 상기 제1 방향으로 적층된 복수의 제2 금속성 라인과, 상기 제2 금속성 라인을 둘러싸는 제2 층간 절연막을 포함하는 제2 메모리 구조체, 상기 제1 메모리 구조체를 관통하여 상기 제1 금속성 라인과 교차하는 제1 채널 구조체, 상기 제2 메모리 구조체를 관통하여 상기 제2 금속성 라인과 교차하고, 상기 제1 채널 구조체와 직접 연결되는 제2 채널 구조체, 상기 제1 층간 절연막을 관통하여 상기 제1 금속성 라인과 연결되는 제1 컨택 플러그, 상기 제2 층간 절연막을 관통하여 상기 제2 금속성 라인과 연결되는 제2 컨택 플러그, 및 상기 제1 및 제2 메모리 구조체를 관통하는 절단 라인을 포함하고,
상기 절단 라인은 상기 제1 메모리 구조체를 관통하는 제1 절단 부분과, 상기 제2 메모리 구조체를 관통하는 제2 절단 부분과, 상기 제1 절단 부분 및 상기 제2 절단 부분이 접촉하는 절단 경계면을 포함하고,
상기 절단 경계면에서 멀어짐에 따라, 상기 제1 절단 부분의 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로의 폭 및 상기 제2 절단 부분의 상기 제2 방향으로의 폭은 증가하는 전자 시스템.Main substrate;
A semiconductor memory device on the main substrate; And
A controller electrically connected to the semiconductor memory device on the main substrate,
The semiconductor memory device includes a substrate, a plurality of first metallic lines stacked in a first direction, and including a first surface and a second surface opposite to each other on the substrate, and a first metallic line surrounding the first metallic line. A first memory structure including a first interlayer insulating layer; a plurality of second metallic lines including third and fourth surfaces opposite to each other on the first memory structure, and stacked in the first direction; and 2 A second memory structure including a second interlayer insulating layer surrounding a metallic line, a first channel structure passing through the first memory structure and crossing the first metallic line, and the second memory structure passing through the second memory structure. A second channel structure crossing a metallic line and directly connected to the first channel structure, a first contact plug connected to the first metallic line through the first interlayer insulating film, and the second channel structure through the second interlayer insulating film. A second contact plug connected to a second metallic line, and a cutting line passing through the first and second memory structures,
The cutting line includes a first cutting portion penetrating the first memory structure, a second cutting portion penetrating the second memory structure, and a cutting boundary surface contacting the first cutting portion and the second cutting portion. and,
As the distance from the cutting interface increases, a width of the first cutting portion in a second direction crossing the first direction and a width of the second cutting portion in the second direction increase.
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