KR20210148009A - Semiconductor device and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same.
데이터 저장을 필요로 하는 전자 시스템에서 고용량의 데이터를 저장할 수 있는 반도체 장치가 요구되고 있다. 이에 따라, 반도체 장치의 데이터 저장 용량을 증가시킬 수 있는 방안이 연구되고 있다. 예를 들어, 반도체 장치의 데이터 저장 용량을 증가시키기 위한 방법 중 하나로써, 2차원적으로 배열되는 메모리 셀들 대신에 3차원적으로 배열되는 메모리 셀들을 포함하는 반도체 장치가 제안되고 있다.In an electronic system that requires data storage, a semiconductor device capable of storing high-capacity data is in demand. Accordingly, a method for increasing the data storage capacity of a semiconductor device is being studied. For example, as a method for increasing the data storage capacity of a semiconductor device, a semiconductor device including memory cells arranged three-dimensionally instead of two-dimensionally arranged memory cells has been proposed.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 신뢰성이 향상된 반도체 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY The technical problem to be solved by the present invention is to provide a semiconductor device with improved reliability.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 신뢰성이 향상된 반도체 장치를 제조할 수 있는 반도체 장치 제조 방법을 제공하는 것이다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of manufacturing a semiconductor device with improved 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 장치는, 기판, 기판 상에 제1 방향으로 교대로 적층된 복수의 게이트 전극을 포함하는 적층 구조체, 기판과 적층 구조체 사이에 배치되고, 제1 식각 정지홀을 포함하는 소오스 도전층, 적층 구조체를 관통하고, 제1 식각 정지홀과 연결된 제1 채널 홀 및 제1 채널 홀 내에서 제1 채널 홀의 프로파일을 따라 순차적으로 형성된 채널 절연막, 채널막 및 채널 필링막을 포함하는 제1 채널 구조체를 포함하고, 채널 절연막의 일부는 제1 식각 정지홀 내에 배치된다.A semiconductor device according to some embodiments of the present invention for achieving the above technical object includes a substrate, a stacked structure including a plurality of gate electrodes alternately stacked on the substrate in a first direction, and disposed between the substrate and the stacked structure, , a source conductive layer including a first etch stop hole, a first channel hole passing through the stacked structure, connected to the first etch stop hole, and a channel insulating film sequentially formed along the profile of the first channel hole in the first channel hole, It includes a first channel structure including a channel layer and a channel filling layer, and a portion of the channel insulating layer is disposed in the first etch stop hole.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치 제조 방법은, 기판 상에 소오스 도전층을 형성하고, 소오스 도전층에 식각 정지홀을 형성하고, 식각 정지홀 내에 금속을 채우고, 소오스 도전층 상에 몰드 절연층 및 희생 절연층이 교대로 적층된 몰드 구조체를 형성하고, 몰드 구조체를 관통하는 수직 채널홀을 식각 정지홀 상에 형성하고, 식각 정지홀 내의 금속을 제거하고, 수직 채널홀 및 식각 정지홀 내에 채널 절연막을 형성하는 것을 포함한다.In a semiconductor device manufacturing method according to some embodiments of the present invention for achieving the above technical problem, a source conductive layer is formed on a substrate, an etch stop hole is formed in the source conductive layer, a metal is filled in the etch stop hole, A mold structure in which a mold insulating layer and a sacrificial insulating layer are alternately stacked on the source conductive layer is formed, a vertical channel hole passing through the mold structure is formed on the etch stop hole, the metal in the etch stop hole is removed, and the vertical channel hole passing through the mold structure is formed. and forming a channel insulating layer in the channel hole and the etch stop hole.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
도 1은 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치를 간략히 나타내는 사시도이다.
도 3은 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치에 포함된 복수의 메모리 셀 블록들 중 하나의 메모리 셀 블록을 나타내는 회로도이다.
도 4는 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치에 포함된 적층 구조체 중 하나의 적층 구조체를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4의 B 부분을 나타낸 확대도이다.
도 6 및 도 7은 도 4의 A-A를 절단한 단면도이다.
도 8 및 도 9는 도 6의 P 부분을 나타낸 확대도이다.
도 10은 도 8의 Q 부분을 나타낸 확대도이다.
도 11 내지 도 13은 도 10의 R 부분을 나타낸 확대도이다.
도 14 내지 도 22는 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.1 is a block diagram illustrating a semiconductor device according to some example embodiments.
2 is a perspective view schematically illustrating a semiconductor device according to some example embodiments.
3 is a circuit diagram illustrating one memory cell block among a plurality of memory cell blocks included in a semiconductor device according to some embodiments.
4 is a plan view illustrating one stacked structure among stacked structures included in a semiconductor device according to some embodiments.
FIG. 5 is an enlarged view illustrating part B of FIG. 4 .
6 and 7 are cross-sectional views taken along line AA of FIG. 4 .
8 and 9 are enlarged views illustrating a portion P of FIG. 6 .
10 is an enlarged view illustrating a portion Q of FIG. 8 .
11 to 13 are enlarged views illustrating a portion R of FIG. 10 .
14 to 22 are diagrams for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to some embodiments.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예들에 대해 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the technical spirit of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치를 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치(10)는 메모리 셀 어레이(20)와 주변 회로(30)를 포함할 수 있다.1 is a block diagram illustrating a semiconductor device according to some example embodiments. Referring to FIG. 1 , a
메모리 셀 어레이(20)는 복수의 메모리 셀 블록들(BLK1 내지 BLKn)을 포함할 수 있다. 각각의 메모리 셀 블록들(BLK1 내지 BLKn)은 복수의 메모리 셀들을 포함할 수 있다. 메모리 셀 블록들(BLK1 내지 BLKn)은 비트 라인들(BL), 워드 라인들(WL), 적어도 하나의 스트링 선택 라인(SSL) 및 적어도 하나의 접지 선택 라인(GSL)을 통해 주변 회로(30)에 연결될 수 있다. The
구체적으로, 메모리 셀 블록들(BLK1 내지 BLKn)은 워드 라인들(WL), 적어도 하나의 스트링 선택 라인(SSL) 및 적어도 하나의 접지 선택 라인(GSL)을 통해 로우 디코더(33)에 연결될 수 있다. 또한, 메모리 셀 블록들(BLK1 내지 BLKn)은 비트 라인들(BL)을 통해 페이지 버퍼(35)에 연결될 수 있다.Specifically, the memory cell blocks BLK1 to BLKn may be connected to the
주변 회로(30)는 반도체 장치(10)의 외부로부터 어드레스(ADDR), 커맨드(CMD) 및 제어 신호(CTRL)를 수신할 수 있고, 반도체 장치(10)의 외부의 장치와 데이터(DATA)를 송수신할 수 있다. 주변 회로(30)는 제어 로직(37), 로우 디코더(33) 및 페이지 버퍼(35)를 포함할 수 있다. The
도시되지 않았으나, 주변 회로(30)는 입출력 회로, 반도체 장치(10)의 동작에 필요한 다양한 전압들을 생성하는 전압 생성 회로, 및 메모리 셀 어레이(20)로부터 독출된 데이터(DATA)의 오류를 정정하기 위한 오류 정정 회로 등 다양한 서브 회로들을 더 포함할 수 있다.Although not shown, the
제어 로직(37)은 로우 디코더(33), 상기 전압 발생기 및 상기 입출력 회로에 연결될 수 있다. 제어 로직(37)은 반도체 장치(10)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어 로직(37)은 제어 신호(CTRL)에 응답하여 반도체 장치(10) 내에서 사용되는 각종 내부 제어신호들을 생성할 수 있다. The
예를 들어, 제어 로직(37)은 프로그램(program) 동작 또는 소거(erase) 동작 등의 메모리 동작 수행 시 워드 라인들(WL) 및 비트 라인들(BL)로 제공되는 전압 레벨을 조절할 수 있다.For example, the
로우 디코더(33)는 어드레스(ADDR)에 응답하여 복수의 메모리 셀 블록들(BLK1 내지 BLKn) 중 적어도 하나를 선택할 수 있으며, 선택된 메모리 셀 블록(BLK1 내지 BLKn)의 적어도 하나의 워드 라인(WL), 적어도 하나의 스트링 선택 라인(SSL) 및 적어도 하나의 접지 선택 라인(GSL)을 선택할 수 있다. 로우 디코더(33)는 선택된 메모리 셀 블록(BLK1 내지 BLKn)의 워드 라인(WL)에 메모리 동작 수행을 위한 전압을 전달할 수 있다.The
페이지 버퍼(35)는 비트 라인들(BL)을 통해 메모리 셀 어레이(20)에 연결될 수 있다. 페이지 버퍼(35)는 기입 드라이버(writer driver) 또는 감지 증폭기(sense amplifier)로 동작할 수 있다. 구체적으로, 프로그램 동작시, 페이지 버퍼(35)는 기입 드라이버로 동작하여 메모리 셀 어레이(20)에 저장하고자 하는 데이터(DATA)에 따른 전압을 비트 라인들(BL)에 인가할 수 있다. 한편, 독출 동작 시, 페이지 버퍼(35)는 감지 증폭기로 동작하여 메모리 셀 어레이(20)에 저장된 데이터(DATA)를 감지할 수 있다.The
도 2는 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치를 간략히 나타내는 사시도이다. 도 2를 참조하면, 몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치는 주변 로직 구조체(PS) 및 셀 적층 구조체(ST)를 포함할 수 있다. 2 is a perspective view schematically illustrating a semiconductor device according to some example embodiments. Referring to FIG. 2 , a semiconductor memory device according to some embodiments may include a peripheral logic structure PS and a cell stack structure ST.
셀 적층 구조체(ST)는 주변 로직 구조체(PS) 상에 적층될 수 있다. 즉, 주변 로직 구조체(PS)와 셀 적층 구조체(ST)는 평면적 관점에서 오버랩될 수 있다. 몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치는 COP(Cell Over Peri) 구조를 가질 수 있다. 다만, 본원의 기술적 사상은 COP 구조에 한정되지 않고, 도 2와 달리 주변 로직 구조체(PS)가 평면적 관점에서 오버랩되지 않을 수도 있다.The cell stack structure ST may be stacked on the peripheral logic structure PS. That is, the peripheral logic structure PS and the cell stack structure ST may overlap in a plan view. The semiconductor memory device according to some embodiments may have a COP (Cell Over Peri) structure. However, the technical idea of the present application is not limited to the COP structure, and unlike FIG. 2 , the peripheral logic structures PS may not overlap in a plan view.
예를 들어, 셀 적층 구조체(ST)는 도 1의 메모리 셀 어레이(20)를 포함할 수 있다. 주변 로직 구조체(PS)는 도 1의 주변 회로(30)를 포함할 수 있다. For example, the cell stack structure ST may include the
셀 적층 구조체(ST)는 주변 로직 구조체(PS) 상에 배치되는 복수의 메모리 셀 블록들(BLK1 내지 BLKn)을 포함할 수 있다. The cell stack structure ST may include a plurality of memory cell blocks BLK1 to BLKn disposed on the peripheral logic structure PS.
도 3은 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치에 포함된 복수의 메모리 셀 블록들 중 하나의 메모리 셀 블록을 나타내는 회로도이다.3 is a circuit diagram illustrating one memory cell block among a plurality of memory cell blocks included in a semiconductor device according to some embodiments.
도 3을 참조하면, 몇몇 실시예들에 따른 메모리 셀 블록은 공통 소오스 라인(CSL), 복수의 비트 라인들(BL) 및 공통 소오스 라인(CSL)과 비트 라인들(BL) 사이에 배치되는 복수의 셀 스트링들(CSTR)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , a memory cell block according to some embodiments may include a common source line CSL, a plurality of bit lines BL, and a plurality of common source lines CSL and bit lines BL disposed between the common source line CSL and the bit lines BL. may include cell strings (CSTR) of
비트 라인들(BL0-BL2) 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, 복수의 비트 라인들(BL0-BL2)과 하나의 공통 소오스 라인(CSL) 사이에 복수의 셀 스트링들(CSTR)이 배치될 수 있다. 공통 소오스 라인(CSL)은 복수로 2차원적으로 배열될 수 있다. 여기서, 공통 소오스 라인(CSL)에는 전기적으로 동일한 전압이 인가될 수 있거나, 또는 공통 소오스 라인(CSL) 각각이 전기적으로 제어될 수도 있다.A plurality of cell strings CSTR may be connected in parallel to each of the bit lines BL0 - BL2 . The plurality of cell strings CSTR may be commonly connected to a common source line CSL. That is, a plurality of cell strings CSTR may be disposed between the plurality of bit lines BL0 - BL2 and one common source line CSL. A plurality of common source lines CSL may be two-dimensionally arranged. Here, the same voltage may be applied to the common source line CSL, or each of the common source lines CSL may be electrically controlled.
예를 들어, 셀 스트링들(CSTR) 각각은 직렬 연결된 스트링 선택 트랜지스터들(SST), 직렬 연결된 메모리 셀들(MCT), 접지 선택 트랜지스터(GST)로 구성될 수 있다. 또한, 메모리 셀들(MCT) 각각은 데이터 저장 요소(data storage element)를 포함한다. For example, each of the cell strings CSTR may include series-connected string select transistors SST, series-connected memory cells MCT, and a ground select transistor GST. In addition, each of the memory cells MCT includes a data storage element.
일 예로, 각각의 셀 스트링들(CSTR)은 비트 라인(BL0-BL2)과 직렬로 연결된 스트링 선택 트랜지스터(SST)를 포함할 수 있다. 접지 선택 트랜지스터(GST)는 공통 소오스 라인(CSL)에 접속될 수 있다. 메모리 셀들(MCT)은 스트링 선택 트랜지스터(SST)와 접지 선택 트랜지스터(GST) 사이에 직렬 연결될 수 있다.For example, each of the cell strings CSTR may include a string selection transistor SST connected in series with the bit lines BL0 - BL2. The ground select transistor GST may be connected to the common source line CSL. The memory cells MCT may be connected in series between the string select transistor SST and the ground select transistor GST.
나아가, 각각의 셀 스트링들(CSTR)은 스트링 선택 트랜지스터(SST)와 메모리 셀(MCT) 사이에 연결된 더미 셀(DMCT)을 더 포함할 수 있다. Furthermore, each of the cell strings CSTR may further include a dummy cell DMCT connected between the string select transistor SST and the memory cell MCT.
도면에는 도시하지 않았으나, 더미 셀(DMCT)은 접지 선택 트랜지스터(GST)와 메모리 셀(MCT) 사이에도 연결될 수 있다. 다른 예로, 각각의 셀 스트링들(CSTR)에서 접지 선택 트랜지스터(GST)는 직렬 연결된 복수 개의 모스(MOS) 트랜지스터들로 구성될 수도 있다. 또 다른 예로, 각각의 셀 스트링들(CSTR)은 직렬 연결된 복수의 스트링 선택 트랜지스터를 포함할 수도 있다. 또 다른 예로, 각각의 셀 스트링들(CSTR)은 비트 라인(BL0-BL2)과 스트링 선택 트랜지스터(SST) 사이에 배치되는 소거 제어 트랜지스터를 더 포함할 수 있다. 소거 제어 트랜지스터는 스트링 선택 트랜지스터(SST)와 직렬로 연결될 수 있다. Although not shown in the drawing, the dummy cell DMCT may also be connected between the ground selection transistor GST and the memory cell MCT. As another example, the ground selection transistor GST in each of the cell strings CSTR may be configured of a plurality of MOS transistors connected in series. As another example, each of the cell strings CSTR may include a plurality of string selection transistors connected in series. As another example, each of the cell strings CSTR may further include an erase control transistor disposed between the bit lines BL0 - BL2 and the string select transistor SST. The erase control transistor may be connected in series with the string select transistor SST.
몇몇 실시예들에 따르면, 스트링 선택 트랜지스터(SST)는 스트링 선택 라인(SSL)에 의해 제어될 수 있다. 메모리 셀들(MCT)은 복수 개의 워드 라인들(WL0-WLn)에 의해 제어될 수 있으며, 더미 셀들(DMCT)은 더미 워드 라인(DWL)에 의해 제어될 수 있다. 또한, 접지 선택 트랜지스터(GST)는 접지 선택 라인(GSL)에 의해 제어될 수 있다. 공통 소오스 라인(CSL)은 접지 선택 트랜지스터들(GST)의 소오스들에 공통으로 연결될 수 있다.According to some embodiments, the string select transistor SST may be controlled by the string select line SSL. The memory cells MCT may be controlled by a plurality of word lines WL0 - WLn, and the dummy cells DMCT may be controlled by a dummy word line DWL. Also, the ground select transistor GST may be controlled by the ground select line GSL. The common source line CSL may be commonly connected to sources of the ground select transistors GST.
하나의 셀 스트링(CSTR)은 공통 소오스 라인들(CSL)로부터의 거리가 서로 다른 복수개의 메모리 셀들(MCT)로 구성될 수 있다. 그리고, 공통 소오스 라인들(CSL)과 비트 라인들(BL0-BL2) 사이에는 복수 개의 워드 라인들(WL0-WLn, DWL)이 배치될 수 있다. One cell string CSTR may include a plurality of memory cells MCT having different distances from the common source lines CSL. In addition, a plurality of word lines WL0 - WLn and DWL may be disposed between the common source lines CSL and the bit lines BL0 - BL2 .
공통 소오스 라인들(CSL)로부터 실질적으로 동일한 거리에 배치되는, 메모리 셀들(MCT)의 게이트 전극들은 워드 라인들(WL0-WLn, DWL) 중의 하나에 공통으로 연결되어 등전위 상태에 있을 수 있다. 이와 달리, 메모리 셀들(MCT)의 게이트 전극들이 공통 소오스 라인들(CSL)로부터 실질적으로 동일한 레벨에 배치되더라도, 서로 다른 행 또는 열에 배치되는 게이트 전극들이 독립적으로 제어될 수 있다.Gate electrodes of the memory cells MCT, which are disposed at substantially the same distance from the common source lines CSL, may be in an equipotential state by being commonly connected to one of the word lines WLO-WLn and DWL. Alternatively, although the gate electrodes of the memory cells MCT are disposed at substantially the same level from the common source lines CSL, the gate electrodes disposed in different rows or columns may be independently controlled.
접지 선택 라인들(GSL0-GSL2) 및 스트링 선택 라인들(SSL)은 예를 들어, 워드 라인들(WL0-WLn, DWL)과 같은 방향으로 연장될 수 있다. 공통 소오스 라인들(CSL)로부터 실질적으로 동일한 레벨에 배치되는 접지 선택 라인들(GSL0-GSL2) 및 스트링 선택 라인(SSL)은 전기적으로 서로 분리될 수 있다.The ground selection lines GSL0 - GSL2 and the string selection lines SSL may extend in the same direction as the word lines WL0 - WLn and DWL, for example. The ground selection lines GSL0 - GSL2 and the string selection line SSL disposed at substantially the same level from the common source lines CSL may be electrically separated from each other.
도면에 도시되지 않았지만, 셀 스트링(CSTR)이 소거 제어 트랜지스터를 포함할 경우, 소거 제어 트랜지스터들은 공통의 소거 제어 라인에 의해 제어될 수 있다. 소거 제어 트랜지스터들은 메모리 셀 어레이의 소거 동작시 게이트 유도 드레인 누설(GIDL; Gate Induced Drain Leakage)을 발생시킨다. 즉, 소거 제어 트랜지스터들은 GIDL 트랜지스터일 수 있다.Although not shown in the drawings, when the cell string CSTR includes an erase control transistor, the erase control transistors may be controlled by a common erase control line. The erase control transistors generate gate induced drain leakage (GIDL) during an erase operation of the memory cell array. That is, the erase control transistors may be GIDL transistors.
도 4는 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치에 포함된 적층 구조체 중 하나의 적층 구조체를 나타내는 평면도이다. 도 5는 도 4의 B 부분을 나타낸 확대도이다. 도 6 및 도 7은 도 4의 A-A를 절단한 단면도이다. 도 8 및 도 9는 도 6의 P 부분을 나타낸 확대도이다. 도 10은 도 8의 Q 부분을 나타낸 확대도이다. 도 11 내지 도 13은 도 10의 R 부분을 나타낸 확대도이다.4 is a plan view illustrating one stacked structure among stacked structures included in a semiconductor device according to some embodiments. FIG. 5 is an enlarged view illustrating part B of FIG. 4 . 6 and 7 are cross-sectional views taken along line A-A of FIG. 4 . 8 and 9 are enlarged views illustrating a portion P of FIG. 6 . 10 is an enlarged view illustrating a portion Q of FIG. 8 . 11 to 13 are enlarged views illustrating a portion R of FIG. 10 .
참고적으로, 도 5는 채널 홀(CH)의 최하부의 단면과 식각 정지홀(330)의 최상부의 단면을 도시한다.For reference, FIG. 5 illustrates a cross-section of a lowermost portion of the channel hole CH and a cross-section of an uppermost portion of the
도 4, 도 6 및 도 7을 참조하면, 셀 적층 구조체(ST)는 셀 영역(CR)으로부터 제1 방향(X)으로 연장되는 제2 셀 연장 영역(CER2)을 포함할 수 있다. 또한, 셀 적층 구조체(ST)는 셀 영역(CR)과, 셀 영역(CR)로부터 제2 방향(Y)으로 연장되는 제1 셀 연장 영역(CER1)을 포함할 수 있다.4, 6, and 7 , the cell stack structure ST may include a second cell extension area CER2 extending in the first direction X from the cell area CR. Also, the cell stack structure ST may include a cell region CR and a first cell extension region CER1 extending from the cell region CR in the second direction Y.
복수의 전극 분리 영역(ESR)은 셀 적층 구조체(ST)에 배치될 수 있다. 각각의 전극 분리 영역(ESR)은 제1 방향(X)으로 연장될 수 있다. 인접하는 전극 분리 영역(ESR) 사이에, 셀 적층 구조체(ST)를 관통하는 복수의 채널 구조체(CS)가 배치될 수 있다.The plurality of electrode separation regions ESR may be disposed in the cell stack structure ST. Each electrode separation region ESR may extend in the first direction X. A plurality of channel structures CS passing through the cell stack structure ST may be disposed between the adjacent electrode separation regions ESR.
셀 적층 구조체(ST)는 제3 방향(Z)으로 적층된 금속층인 복수의 게이트 전극층(210) 및 복수의 절연층(250)을 포함할 수 있다. 복수의 게이트 전극층(210)은 상기 복수의 절연층(250) 사이에 배치될 수 있다. 복수의 게이트 전극층(210) 및 복수의 절연층(250)은 상기 기판(101) 상에 교대로 그리고 반복적으로 적층될 수 있다.The cell stack structure ST may include a plurality of gate electrode layers 210 that are metal layers stacked in the third direction Z and a plurality of insulating
도 5를 참조하면, 채널 홀(CH)과 식각 정지홀(330)은 중첩될 수 있다. 채널 홀(CH)은 식각 정지홀(330) 상에 배치될 수 있다. 채널 홀(CH)의 최상부의 단면과 식각 정지홀(330)의 최상부의 단면은 동일할 수 있다. 채널 홀(CH)의 최하부의 단면은 식각 정지홀(330)의 최상부의 단면보다 작을 수 있다. Referring to FIG. 5 , the channel hole CH and the
도 6 내지 도 11을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 반도체 장치는 주변 회로 영역(PERI) 및 셀 영역(CELL)을 포함할 수 있다.6 to 11 , the semiconductor device according to some embodiments may include a peripheral circuit region PERI and a cell region CELL.
주변 회로 영역(PERI)은 제1 기판(100), 층간 절연막(150), 제1 기판(100)에 형성되는 복수의 회로 소자들(TR1, TR2, TR3, 220a, 220b), 복수의 회로 소자들(TR1, TR2, TR3, 220a, 220b) 각각과 연결되는 제1 메탈층(244, 230a, 230b), 제1 메탈층(244, 230a, 230b) 상에 형성되는 제2 메탈층(240, 240a, 240b)를 포함할 수 있다. 주변 회로 영역(PERI)은 도 1의 주변 회로(30)와, 도 2의 주변 로직 구조체(PS)를 포함할 수 있다.The peripheral circuit region PERI includes the
몇몇 실시예에서, 제1 내지 제3 회로 소자들(TR1, TR2, TR3)은 주변 회로 영역(PERI)에서 디코더 회로를 제공할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제4 회로 소자(220a)는 주변 회로 영역(PERI)에서 로직 회로를 제공할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제5 회로 소자(220b)는 주변 회로 영역(PERI)에서 페이지 버퍼를 제공할 수 있다.In some embodiments, the first to third circuit elements TR1 , TR2 , and TR3 may provide a decoder circuit in the peripheral circuit region PERI. In some embodiments, the
도 6 및 도 7에서는 제1 메탈층(244, 230a, 230b)과 제2 메탈층(240, 240a, 204b)만 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 제2 메탈층(240, 240a, 240b) 상에 적어도 하나 이상의 메탈층이 더 형성될 수도 있다. 제2 메탈층(240, 240a, 240b)의 상부에 형성되는 하나 이상의 메탈층 중 적어도 일부는 알루미늄 등으로 형성될 수 있다.6 and 7, only the
몇몇 실시예에서, 제1 메탈층(244, 230a, 230b)과 제2 메탈층(240, 240a, 240b)은 텅스텐 또는 상대적으로 저항이 낮은 구리로 형성될 수 있다.In some embodiments, the
층간 절연막(150)은 복수의 회로 소자들(TR1, TR2, TR3, 220a, 220b), 제1 메탈층(244, 230a, 230b) 및 제2 메탈층(240, 240a, 240b)을 커버하도록 제1 기판(100) 상에 배치될 수 있다.The interlayer insulating
셀 영역(CELL)은 적어도 하나의 메모리 블록을 제공할 수 있다. 셀 영역(CELL)은 주변 회로 영역(PERI) 상에 배치될 수 있다. 셀 영역(CELL)은 소오스 도전층(310), 지지층(320), 적층 구조체(200), 채널 구조체(CS)를 포함할 수 있다. The cell region CELL may provide at least one memory block. The cell region CELL may be disposed on the peripheral circuit region PERI. The cell region CELL may include a source
소오스 도전층(310)은 기판 상에 배치될 수 있다. 소오스 도전층(310)은 공통 소오스 플레이트일 수 있다. 소오스 도전층(310)은 공통 소오스 라인(도 3의 CSL)의 역할을 할 수 있다.The source
소오스 도전층(310)은 도전성의 반도체막, 금속 실리사이드막 및 금속막 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 소오스 도전층(310)은 도전성의 반도체막을 포함할 경우, 소오스 도전층(310)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. 소오스 도전층(310)은 단결정, 비정질 및 다결정 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 결정 구조를 가질 수 있다. 소오스 도전층(310)은 반도체막에 포함된 p형 불순물, n형 불순물 및 탄소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The source
소오스 도전층(310)은 식각 정지홀(330)과 더미 식각 정지막(335)을 포함할 수 있다. 식각 정지홀(330)과 더미 식각 정지막(335)은 소오스 도전층(310)의 상면으로부터 하면을 향해 만입된 리세스를 포함할 수 있다. 식각 정지홀(330)과 더미 식각 정지막(335)의 최상면은 소오스 도전층(310)의 상면과 동일할 수 있다. 식각 정지홀(330)은 채널 홀(CH)과 연결될 수 있다. The source
식각 정지홀(330)은 채널 홀(CH)로부터 연장된 채널 절연막(110) 또는 채널막(120)을 포함할 수 있다. The
더미 식각 정지막(335)은 채널 홀(CH)과 접촉하지 않을 수 있다. 더미 식각 정지막(335)은 금속 물질을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서 더미 식각 정지막(335)은 텅스텐(W)을 포함할 수 있다.The dummy
도 6 내지 도 10에서 식각 정지홀(330)의 측면이 경사지지 않고, 소오스 도전층(310)의 상면과 수직하는 것으로 도시하였으나, 실시예는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 식각 정지홀(330)의 측면은 채널 홀(CH)의 측면과 같이 기울기를 가질 수 있다. 즉, 식각 정지홀(330)의 상부의 폭이 식각 정지홀(330)의 하부의 폭보다 클 수 있다.Although the side surface of the
지지층(320)은 소오스 도전층(310) 상에 배치될 수 있다. 지지층(320)은 식각 정지홀(330)과 더미 식각 정지막(335) 상에 배치될 수 있다. 지지층(320)은 예를 들어, 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 또는 이들의 혼합물과 같은 반도체 물질을 포함할 수 있다.The
적층 구조체(200)는 교대로 적층된 복수의 게이트 전극층(210) 및 복수의 절연층(250)을 포함할 수 있다.The
지지층(320) 상에는, 지지층(320)의 상면과 교차하는 제3 방향(Z)을 따라 복수의 워드 라인들이 적층될 수 있다. 복수의 워드라인들은 복수의 게이트 전극층(210)에 해당할 수 있다. 워드 라인들의 상부 및 하부 각각에는 스트링 선택 라인과 접지 선택 라인이 배치될 수 있다.A plurality of word lines may be stacked on the
도 9를 참조하면, 채널 홀(CH)은 제3 방향(Z)으로 연장되어 워드 라인들, 스트링 선택라인들 및 접지 선택라인을 관통할 수 있다. 채널 홀(CH)은 제3 방향(Z)으로 적층 구조체(200)를 관통할 수 있다. 제1 채널 홀(CH1)은 제3 방향(Z)으로 적층 구조체(200)와 지지층(320)을 관통하여 소오스 도전층(310) 내의 식각 정지홀(330)과 연결될 수 있다. 제2 채널 홀(CH2)은 적층 구조체(200)를 완전히 관통하지 않고, 식각 정지홀(330)과 연결되지 않을 수 있다. 제2 채널 홀(CH2)은 더미 식각 정지막(335)과 중첩될 수 있다. 제2 채널 홀(CH2)은 더미 식각 정지막(335) 상에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 9 , the channel hole CH may extend in the third direction Z to pass through the word lines, the string selection lines, and the ground selection line. The channel hole CH may pass through the
채널 홀(CH)은 도 6에 도시된 바와 같이, 멀티 스택(multi stack)으로 형성될 수 있고, 도 7에 도시된 바와 같이, 단일 스택(single stack)으로 형성될 수 있다.The channel hole CH may be formed as a multi-stack as shown in FIG. 6 or as a single stack as shown in FIG. 7 .
채널 구조체(CS)는 제1 메탈층(350c) 및 제2 메탈층(360c)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 메탈층(350c)은 비트 라인 컨택일 수 있고, 제2 메탈층(360c)은 비트 라인일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 메탈층(360c)은 소오스 도전층(310)의 상면에 평행한 일 방향(예를 들어, 제2 방향(Y))을 따라 연장될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 메탈층(360c)은 주변 회로 영역(PERI)에서 페이지 버퍼를 제공하는 제5 회로 소자(230b)와 전기적으로 연결될 수 있다.The channel structure CS may be electrically connected to the
채널 구조체(CS)는 소오스 도전층(310)에 배치된 식각 정지홀(330) 상에 배치될 수 있다. 채널 구조체(CS)는 소오스 도전층(310)에 배치된 식각 정지홀(330)과 연결될 수 있다.The channel structure CS may be disposed on the
채널 구조체(CS)는 채널 홀(CH) 내에 배치될 수 있다. 채널 구조체(CS)는 적층 구조체(200)를 관통할 수 있다. 채널 구조체(CS)는 제3 방향(Z)으로 연장될 수 있다. 채널 구조체(CS)는 채널 홀(CH)의 프로파일을 따라 순차적으로 형성된 채널 절연막(110), 채널 절연막(110) 상의 채널막(120) 및 채널막(120) 상에 채널 홀(CH)을 채우는 채널 필링막(130)을 포함할 수 있다.The channel structure CS may be disposed in the channel hole CH. The channel structure CS may penetrate the
채널막(120)은 적층 구조체(200)를 관통하여 복수의 게이트층(LCL1 ~ LCLN, UCL1 ~ UCLN)과 교차할 수 있다. 채널막(120)은 컵(cup) 형상인 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 예를 들어, 채널막(120)은 원통 형상, 사각통 형상, 속이 찬 필러 형상 등 다양한 형상을 가질 수도 있다. 채널막(120)은 지지층(320)과 연결될 수 있다. 채널막(120)의 측면의 하단이 노출되어 지지층(320)과 접촉할 수 있다.The
채널막(120)은 예를 들어, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 유기 반도체물 및 탄소 나노 구조체 등의 반도체 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The
채널 절연막(110)은 채널막(120)과 복수의 게이트층(LCL1 ~ LCLN, UCL1 ~ UCLN) 사이에 개재될 수 있다. 채널 절연막(110)은 채널막(120)의 측면을 따라 연장될 수 있다. The
채널 절연막(110)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, 채널 절연막(110)은 복수의 막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 채널 절연막(110)은 채널 홀(CH)의 프로파일을 따라 순차적으로 배치되는 블로킹 절연막(111), 전하 저장막(112) 및 터널 절연막(113)을 포함할 수 있다.In some embodiments, the
블로킹 절연막(111)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(112)은 예를 들어, 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 터널 절연막(113)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
블로킹 절연막(111), 전하 저장막(112) 및 터널 절연막(113)은 채널 구조체(CS)의 하부에서 분리될 수 있다. 지지층(320)은 분리된 블로킹 절연막(111), 전하 저장막(112) 및 터널 절연막(113) 사이에 배치될 수 있다. 지지층(320)은 소오스 도전층(310)과 채널막(120)을 전기적으로 연결할 수 있다.The blocking insulating
채널 필링막(130)은 채널막(120)의 내부를 채우도록 형성될 수 있다. 채널막(120)은 채널 필링막(130)의 측면 및 바닥면을 따라 연장될 수 있다. 채널 필링막(130)은 예를 들어, 실리콘 산화물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The
채널 절연막(110)은 채널 홀(CH)의 프로파일을 따라 제3 방향(Z)으로 연장되고, 식각 정지홀(330)까지 연장될 수 있다. 채널 절연막(110)의 일부는 식각 정지홀(330) 내에 배치될 수 있다. The
구체적으로, 블로킹 절연막(111)은 채널 홀(CH) 내에 배치되는 상부 블로킹 절연막(111a)과 식각 정지홀(330) 내에 배치되는 하부 블로킹 절연막(111b)을 포함할 수 있다. 전하 저장막(112)은 채널 홀(CH) 내에 배치되는 상부 전하 저장막(112a)과 식각 정지홀(330) 내에 배치되는 하부 전하 저장막(112b)을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 터널 절연막(113)은 채널 홀(CH) 내에 배치되는 상부 터널 절연막(113a)과 식각 정지홀(330) 내에 배치되는 하부 터널 절연막(113b)을 포함할 수 있다.Specifically, the blocking insulating
하부 블로킹 절연막(111b)은 식각 정지홀(330) 내에서 식각 정지홀(330)의 프로파일을 따라 형성될 수 있다. 하부 전하 저장막(112b)은 하부 블로킹 절연막(111b) 상에 형성될 수 있다. 즉, 하부 블로킹 절연막(111b)과 하부 전하 저장막(112b)은 식각 정지홀(330)의 프로파일을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.The lower
하부 터널 절연막(113b)은 하부 전하 저장막(112b) 상에 배치되고, 식각 정지홀(330)의 내부를 채울 수 있다. 하부 터널 절연막(113b)은 채널막(120) 하부에 배치될 수 있다. The lower
채널막(120)은 채널 홀(CH)과 채널 절연막(110)의 프로파일을 따라 제3 방향(Z)으로 연장되고, 식각 정지홀(330)까지 연장될 수 있다. 채널 절연막(110)의 일부는 식각 정지홀(330) 내에 배치될 수 있다. 채널막(120)은 지지층(320)을 관통하고, 채널막(120)의 하단이 식각 정지홀(330) 내에 배치될 수 있다. 채널막(120)은 식각 정지홀(330) 내의 하부 터널 절연막(113b)과 접촉할 수 있다.The
채널 필링막(130)은 식각 정지홀(330)까지 연장되지 않을 수 있다. 예를 들어, 채널 필링막(130)의 하면은 식각 정지홀(330)의 상면과 동일 평면 상에 있을 수 있다. 다른 예를 들어, 채널 필링막(130)의 하면은 식각 정지홀(330)의 상면보다 상부에 배치될 수 있다.The
몇몇 실시예에서, 채널 홀(CH)의 최상부의 단면은 식각 정지홀(330)의 최상부의 단면과 동일할 수 있다. 구체적으로, 채널 홀(CH)의 최상부의 제1 방향(X)으로의 폭인 제1 폭(W1)은 식각 정지홀(330)의 최상부의 제1 방향(X)으로의 폭인 제2 폭(W2)과 동일할 수 있다. 다만 실시예는 이에 한정되지 않으며, 제1 폭(W1)과 제2 폭(W2)은 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 폭(W1)이 제2 폭(W2)보다 작을 수 있다.In some embodiments, a cross-section of an uppermost portion of the channel hole CH may be the same as a cross-section of an uppermost portion of the
몇몇 실시예에서, 채널 홀(CH)의 최하부의 단면은 식각 정지홀(330)의 최상부의 단면보다 작을 수 있다. 구체적으로, 채널 홀(CH)의 최하부의 제1 방향(X)으로의 폭인 제3 폭(W3)은 식각 정지홀(330)의 최상부의 제1 방향(X)으로의 폭인 제2 폭(W2)보다 작을 수 있다. 채널 홀(CH)의 최하부의 제1 방향(X)으로의 폭인 제3 폭(W3)은 지지층(320)의 상면과 접촉하는 채널 홀(CH)의 제1 방향(X)의 폭을 지칭할 수 있다. 식각 정지홀(330)의 최상부의 제1 방향(X)으로의 폭인 제2 폭(W2)은 지지층(320)의 하면과 접촉하는 식각 정지홀(330)의 제1 방향(X)의 폭을 지칭할 수 있다.In some embodiments, a cross-section of a lowermost portion of the channel hole CH may be smaller than a cross-section of an uppermost portion of the
도 12를 참조하면, 식각 정지홀(330) 내부에 에어 갭(337)이 배치될 수 있다. 하부 블로킹 절연막(111b), 하부 전하 저장막(112b) 및 하부 터널 절연막(113b)이 식각 정지홀(330)의 프로파일을 따라 순차적으로 형성되고, 에어 갭(337)이 하부 터널 절연막(113b) 상에 형성될 수 있다. 에어 갭(337)은 하부 터널 절연막(113b)이 하부 전하 저장막(112b)의 프로파일을 따라 컨포멀하게 형성되고, 식각 정지홀(330)을 완전히 채우지 않는 경우 형성될 수 있다.Referring to FIG. 12 , an
에어 갭(337)은 채널막(120)과 연결되지 않을 수 있다. 채널막(120)은 지지층(320)을 관통하고 식각 정지홀(330)까지 연장되고, 하부 터널 절연막(113b)과 연결될 수 있다. 채널막(120)은 하부 터널 절연막(113b)까지 연장되고, 에어 갭(337)까지는 연장되지 않을 수 있다. The
도 13을 참조하면, 제2 지지층(322)이 식각 정지홀(330)을 관통할 수 있다. 구체적으로, 제2 지지층(322)은 소오스 도전층(310) 상에 배치되지 않고, 식각 정지홀(330)의 하부의 소오스 도전층(310)으로부터 식각 정지홀(330) 내부로 연장될 수 있다. 제2 지지층(322)은 소오스 도전층(310)으로부터 선택적 에피 성장(SEG; Selective Epitaxial Growth) 공정에 의해 형성될 수 있다.Referring to FIG. 13 , the
제2 지지층(322)은 식각 정지홀(330) 내의 하부 블로킹 절연막(111b), 하부 전하 저장막(112b) 및 하부 터널 절연막(113b)을 관통하고, 채널막(120)과 연결될 수 있다. 식각 정지홀(330) 내에서, 제2 지지층(322)은 하부 블로킹 절연막(111b), 하부 전하 저장막(112b) 및 하부 터널 절연막(113b)에 의해 둘러싸일 수 있다. The
식각 정지홀(330)은 적층 구조체(200)의 하부에 배치될 수 있다. 식각 정지홀(330)의 상면은 소오스 도전층(310)의 상면과 동일할 수 있다. 식각 정지홀(330)의 상면은 적층 구조체(200)의 하면과 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 소오스 도전층(310)의 상면에서 식각 정지홀(330)의 제1 방향(X)으로의 제2 폭(W2)은, 소오스 도전층(310)의 상면에서 채널 홀(CH)의 제1 방향(X)으로의 제4 폭(W4)보다 클 수 있다. The
도 14 내지 도 22는 몇몇 실시예들에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.14 to 22 are diagrams for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to some embodiments.
도 14 및 도 15를 참조하면, 소오스 도전층(310)을 형성하고, 소오스 도전층(310) 상에 마스크를 형성할 수 있다. 소오스 도전층(310) 상에 형성한 마스크를 이용하여 식각 정지홀(330)을 형성할 수 있다. 식각 정지홀(330)은 소오스 도전층(310)의 상면으로부터 만입된 리세스 구조를 가질 수 있다.14 and 15 , a source
도 16을 참조하면, 식각 정지홀(330)과 소오스 도전층(310) 상에 예비 식각 정지막(330p)을 형성할 수 있다. 예비 식각 정지막(330p)은 금속 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 예비 식각 정지막(330p)은 텅스텐을 포함할 수 있다. 예비 식각 정지막(330p)은 식각 정지홀(330)을 채울 수 있다.Referring to FIG. 16 , a preliminary
도 17을 참조하면, 소오스 도전층(310) 상에 형성된 예비 식각 정지막(330p)을 제거하여 식각 정지홀(330) 내에 배치된 식각 정지막(335a)을 형성하고, 소오스 도전층(310) 상에 대체 절연막(320p)을 형성할 수 있다. 이어서, 대체 절연막(320p) 상에 복수의 절연층(250)과 복수의 희생층(210a)이 교대로 배치된 하부 몰드 구조체(200a)를 형성할 수 있다. Referring to FIG. 17 , the preliminary
도 18을 참조하면, 하부 몰드 구조체(200a) 내에 식각 정지막(335a)과 중첩되도록 채널 홀(CH)이 형성되고, 채널 홀(CH)을 채우는 희생막(110a)이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 18 , a channel hole CH is formed to overlap the
도 19를 참조하면, 하부 몰드 구조체(200a) 상에 복수의 절연층(250a)과 복수의 희생층(210a)이 교대로 배치된 상부 몰드 구조체(200b)가 형성될 수 있다. Referring to FIG. 19 , an
도 20을 참조하면, 하부 몰드 구조체(200a)를 관통하는 채널 홀과 중첩되도록 상부 몰드 구조체(200b) 내에 채널 홀을 형성하고, 하부 몰드 구조체(200a)를 관통하는 채널 홀 내의 희생막(110a)과 식각 정지홀(330) 내의 식각 정지막(335a)이 제거될 수 있다. 희생막(110a)이 제거됨에 따라 하부 몰드 구조체(200a)를 관통하는 채널 홀과 상부 몰드 구조체(200b)를 관통하는 채널 홀이 연결된 채널 홀(CH)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 20 , a channel hole is formed in the
도 8과 도 21을 참조하면, 채널 홀(CH)과 식각 정지홀(330)의 프로파일을 따라 연장되는 채널 절연막(110)과, 채널 절연막(110) 상의 채널막(120)과, 채널막(120) 상의 채널 필링막(130)을 형성함으로써, 채널 구조체(CS)가 형성될 수 있다.8 and 21 , the
도 22를 참조하면, 대체 절연막(320p)이 제거되고, 대체 절연막(320p)이 제거된 공간에 지지층(320)이 형성될 수 있다. 이 때, 채널 구조체(CS)의 하부의 채널 절연막(110)이 제거되어 채널막(120)이 노출될 수 있다. 채널 구조체(CS)의 하부의 채널 절연막(110)이 제거되고 채널막(120)이 노출된 부분은 하부 폴리층이 형성되고, 하부의 채널 절연막(110)이 제거되지 않고 채널막(120)이 노출되지 않은 부분은 상부 지지층이 형성될 수 있다. 채널 절연막(110)이 제거된 공간에 형성된 하부 폴리층을 포함하는 지지층(320)은 채널막(120)과 소오스 도전층(310)을 전기적으로 연결할 수 있다.Referring to FIG. 22 , the
이어서, 제1 몰드 구조체(200a)와 제2 몰드 구조체(200b)의 복수의 희생층(210a)이 제거될 수 있다. 복수의 희생층(210a)이 제거된 공간에 게이트 전극층(210)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 대체 금속 게이트(Replacement metal gate) 공정을 통해, 제1 몰드 구조체(200a)와 제2 몰드 구조체(200b)의 복수의 희생층(210a)이 게이트 전극층(210)으로 교체되고, 적층 구조체(200)가 형성될 수 있다.Subsequently, the plurality of
도 18 내지 도 22에서 5개의 채널 홀(CH)이 모두 하부 몰드 구조체(200a)를 관통하여 식각 정지막(335a)과 연결되고, 5개의 식각 정지막(335a)을 제거함으로써 5개의 식각 정지홀(330)이 형성되는 것으로 도시하였으나 실시예는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 하나 이상의 채널 홀(CH)이 하부 몰드 구조체(200a)를 완전히 관통하지 않고, 식각 정지막(335a)과 연결되지 않는 경우, 채널 홀(CH)과 연결되지 않은 식각 정지막(335a)은 제거되지 않을 수 있다. 이에 따라, 도 9와 같이, 더미 식각 정지막(335)이 형성될 수 있다.18 to 22 , all of the five channel holes CH pass through 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, but may be manufactured in various different forms, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied 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: 제1 기판
110: 채널 절연막
310: 소오스 도전층
320: 지지층
330: 식각 정지홀
335: 더미 식각 정지막
CH: 채널 홀
100: first substrate 110: channel insulating film
310: source conductive layer 320: support layer
330: etch stop hole 335: dummy etch stop film
CH: channel hole
Claims (10)
상기 기판 상에 제1 방향으로 교대로 적층된 복수의 게이트 전극을 포함하는 적층 구조체;
상기 기판과 상기 적층 구조체 사이에 배치되고, 제1 식각 정지홀을 포함하는 소오스 도전층;
상기 적층 구조체를 관통하고, 상기 제1 식각 정지홀과 연결된 제1 채널 홀; 및
상기 제1 채널 홀 내에서 상기 제1 채널 홀의 프로파일을 따라 순차적으로 형성된 채널 절연막, 채널막 및 채널 필링막을 포함하는 제1 채널 구조체를 포함하고,
상기 채널 절연막의 일부는 상기 제1 식각 정지홀 내에 배치된, 반도체 장치.Board;
a stacked structure including a plurality of gate electrodes alternately stacked on the substrate in a first direction;
a source conductive layer disposed between the substrate and the stacked structure and including a first etch stop hole;
a first channel hole passing through the stack structure and connected to the first etch stop hole; and
and a first channel structure including a channel insulating film, a channel film, and a channel filling film sequentially formed in the first channel hole along a profile of the first channel hole,
A portion of the channel insulating layer is disposed in the first etch stop hole.
상기 제1 식각 정지홀은 상기 채널 절연막 상에 형성된 에어갭을 더 포함하는, 반도체 장치.The method of claim 1,
The first etch stop hole further includes an air gap formed on the channel insulating layer.
상기 제1 채널 홀의 최상면의 제2 방향으로의 폭과, 상기 제1 식각 정지홀의 최상면의 제2 방향으로의 폭은 동일한, 반도체 장치.The method of claim 1,
The width of the top surface of the first channel hole in the second direction and the width of the top surface of the first etch stop hole in the second direction are the same.
상기 소오스 도전층의 상면에서, 상기 제1 식각 정지홀의 제2 방향으로의 폭은,
상기 소오스 도전층의 상면에서, 상기 제1 채널 홀의 상기 제2 방향으로의 폭보다 큰, 반도체 장치.The method of claim 1,
On the upper surface of the source conductive layer, the width of the first etch stop hole in the second direction is,
On the upper surface of the source conductive layer, a width of the first channel hole in the second direction is larger than that of the semiconductor device.
상기 채널 절연막은,
블로킹층과, 상기 블로킹층 상의 전하 저장층과, 상기 전하 저장층 상의 터널 절연층을 포함하는, 반도체 장치.The method of claim 1,
The channel insulating film,
A semiconductor device comprising: a blocking layer; a charge storage layer on the blocking layer; and a tunnel insulating layer on the charge storage layer.
상기 제1 식각 정지홀 내에서,
상기 블로킹층 및 상기 전하 저장층은 상기 제1 식각 정지홀의 프로파일을 따라 순차적으로 배치되고,
상기 터널 절연층은 상기 전하 저장층 상에서 상기 제1 식각 정지홀을 채우는, 반도체 장치.6. The method of claim 5,
In the first etch stop hole,
The blocking layer and the charge storage layer are sequentially disposed along the profile of the first etch stop hole,
The tunnel insulating layer fills the first etch stop hole on the charge storage layer.
상기 소오스 도전층과 상기 적층 구조체 사이에 배치되고, 상기 채널 절연막을 관통하여 상기 채널막과 직접 접촉하는 지지층을 더 포함하는, 반도체 장치.The method of claim 1,
The semiconductor device of claim 1, further comprising a support layer disposed between the source conductive layer and the stacked structure and in direct contact with the channel layer through the channel insulating layer.
상기 소오스 도전층은 제2 식각 정지홀을 더 포함하고,
상기 제2 식각 정지홀 상에, 상기 제2 식각 정지홀과 접하지 않는 제2 채널 홀을 더 포함하고,
상기 제2 식각 정지홀은 금속 물질을 포함하는, 반도체 장치.The method of claim 1,
The source conductive layer further includes a second etch stop hole,
On the second etch stop hole, further comprising a second channel hole not in contact with the second etch stop hole,
The second etch stop hole includes a metal material.
상기 소오스 도전층에 식각 정지홀을 형성하고,
상기 식각 정지홀 내에 금속을 채우고,
상기 소오스 도전층 상에 몰드 절연층 및 희생 절연층이 교대로 적층된 몰드 구조체를 형성하고,
상기 몰드 구조체를 관통하는 수직 채널홀을 상기 식각 정지홀 상에 형성하고,
상기 식각 정지홀 내의 상기 금속을 제거하고,
상기 수직 채널홀 및 상기 식각 정지홀 내에 채널 절연막을 형성하는 것을 포함하는, 반도체 장치 제조 방법.forming a source conductive layer on the substrate;
forming an etch stop hole in the source conductive layer;
Filling the metal in the etch stop hole,
forming a mold structure in which a mold insulating layer and a sacrificial insulating layer are alternately stacked on the source conductive layer;
A vertical channel hole passing through the mold structure is formed on the etch stop hole,
removing the metal in the etch stop hole,
and forming a channel insulating layer in the vertical channel hole and the etch stop hole.
상기 소오스 도전층의 상면에서, 상기 식각 정지홀의 폭은,
상기 소오스 도전층의 상면에서, 상기 수직 채널홀의 폭보다 큰, 반도체 장치 제조 방법.10. The method of claim 9,
On the upper surface of the source conductive layer, the width of the etch stop hole is,
On the upper surface of the source conductive layer, the width of the vertical channel hole is larger than the semiconductor device manufacturing method.
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---|---|---|---|
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