KR20220050852A - Non-volatile memory device and electronic system including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비휘발성 메모리 장치 및 이를 포함하는 전자 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a non-volatile memory device and an electronic system including the same.
소비자가 요구하는 우수한 성능 및 저렴한 가격을 충족시키기 위해 비휘발성 메모리 장치의 집적도를 증가시키는 것이 요구되고 있다. 비휘발성 메모리 장치의 경우 그 집적도가 제품의 가격을 결정하는 중요한 요인이기 때문에, 특히 증가된 집적도가 요구되고 있다.In order to meet the excellent performance and low price demanded by consumers, it is required to increase the density of the non-volatile memory device. In the case of a non-volatile memory device, since the degree of integration is an important factor determining the price of a product, an increased degree of integration is particularly required.
한편, 2차원 또는 평면적 비휘발성 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 비휘발성 메모리 장치의 집적도는 증가하고는 있지만 여전히 제한적이다. 이에 따라, 3차원적으로 배열되는 메모리 셀들을 구비하는 3차원 비휘발성 메모리 장치들이 제안되고 있다.On the other hand, in the case of a two-dimensional or planar nonvolatile memory device, the degree of integration is largely determined by the area occupied by the unit memory cell, and thus is greatly affected by the level of fine pattern forming technology. However, since ultra-expensive equipment is required for pattern miniaturization, the degree of integration of the 2D nonvolatile memory device is increasing, but is still limited. Accordingly, three-dimensional nonvolatile memory devices including three-dimensionally arranged memory cells have been proposed.
본 발명이 해결하려는 과제는, 소자 성능 및 신뢰성을 개선할 수 있는 비휘발성 메모리 장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a nonvolatile memory device capable of improving device performance and reliability.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 소자 성능 및 신뢰성을 개선할 수 있는 전자 시스템을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an electronic system capable of improving device 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 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 비휘발성 메모리 장치는, 기판, 기판 상에, 교대로 적층되고, 제1 방향으로 연장되는 복수의 게이트 전극들 및 복수의 몰드 절연막들을 포함하는 몰드 구조체, 및 몰드 구조체를 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 관통하는 트렌치 내에 배치되는 채널 구조체를 포함하고, 채널 구조체는 트렌치의 측벽 상에 순차적으로 제공되는 블로킹 절연막, 전하 저장막, 및 터널 절연막을 포함하고, 블로킹 절연막은 게이트 전극과 접촉하는 제1 부분과, 몰드 절연막과 접촉하는 제2 부분을 포함하며, 블로킹 절연막의 제1 부분의 제1 방향으로의 폭은 블로킹 절연막의 제2 부분의 제1 방향으로의 폭보다 크고, 전하 저장막의 제1 방향으로의 폭 및 터널 절연막의 제1 방향으로의 폭은 채널 구조체의 바닥면에서 채널 구조체의 상면을 향함에 따라 일정하다.A nonvolatile memory device according to some embodiments of the present invention for achieving the above technical object includes a plurality of gate electrodes and a plurality of mold insulating layers that are alternately stacked on a substrate and extend in a first direction and a channel structure disposed in a trench penetrating the mold structure in a second direction perpendicular to the first direction, wherein the channel structure includes a blocking insulating film sequentially provided on sidewalls of the trench, a charge storage film, and a tunnel insulating film, wherein the blocking insulating film includes a first portion in contact with the gate electrode and a second portion in contact with the mold insulating film, wherein a width of the first portion of the blocking insulating film in the first direction is the second portion of the blocking insulating film The portion is larger than the width in the first direction, and the width in the first direction of the charge storage layer and the width in the first direction of the tunnel insulating layer are constant from the bottom surface of the channel structure toward the top surface of the channel structure.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템은, 메인 기판, 메인 기판 상의 비휘발성 메모리 장치, 및 메인 기판 상에, 비휘발성 메모리 장치와 전기적으로 연결되는 컨트롤러를 포함하고, 비휘발성 메모리 장치는, 기판, 기판 상에, 교대로 적층되고, 제1 방향으로 연장되는 복수의 게이트 전극들 및 복수의 몰드 절연막들을 포함하는 몰드 구조체, 및 몰드 구조체를 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 관통하는 트렌치 내에 배치되는 채널 구조체를 포함하고, 채널 구조체는 트렌치의 측벽 상에 순차적으로 제공되는 블로킹 절연막, 전하 저장막, 및 터널 절연막을 포함하고, 블로킹 절연막은 게이트 전극과 접촉하는 제1 부분과, 몰드 절연막과 접촉하는 제2 부분을 포함하며, 블로킹 절연막의 제1 부분의 제1 방향으로의 폭은 블로킹 절연막의 제2 부분의 제1 방향으로의 폭보다 크고, 전하 저장막의 제1 방향으로의 폭 및 터널 절연막의 제1 방향으로의 폭은 채널 구조체의 바닥면에서 채널 구조체의 상면을 향함에 따라 일정하다. An electronic system according to some embodiments of the present invention for achieving the above technical object includes a main board, a nonvolatile memory device on the main board, and a controller on the main board, electrically connected to the nonvolatile memory device, A non-volatile memory device includes: a substrate; a channel structure disposed in a trench penetrating in two directions, wherein the channel structure includes a blocking insulating film, a charge storage film, and a tunnel insulating film sequentially provided on sidewalls of the trench, wherein the blocking insulating film is a first contacting gate electrode a first portion and a second portion in contact with the mold insulating film, wherein a width of the first portion of the blocking insulating film in a first direction is greater than a width of the second portion of the blocking insulating film in the first direction, The width in one direction and the width in the first direction of the tunnel insulating layer are constant from the bottom surface of the channel structure toward the top surface of the channel structure.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 발명의 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the description and drawings.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 블록도이다.
도 2는 몇몇 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 회로도이다.
도 3은 몇몇 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 단면도이다.
도 4는 도 3의 P 영역을 확대한 확대도이다.
도 5는 몇몇 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 몇몇 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 단면도들이다.
도 9 내지 도 15는 도 4의 단면을 가지는 비휘발성 메모리 장치를 제조하는 과정을 순차적으로 나타내는 도면들이다.
도 16은 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 예시적인 블록도이다.
도 17은 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 예시적인 사시도이다.
도 18은 도 17의 I-I 선을 따라 절단한 개략적인 단면도이다. 1 is an exemplary block diagram illustrating a nonvolatile memory device according to some embodiments.
2 is an exemplary circuit diagram illustrating a nonvolatile memory device according to some embodiments.
3 is an exemplary cross-sectional view illustrating a nonvolatile memory device according to some embodiments.
FIG. 4 is an enlarged view of an area P of FIG. 3 .
5 is a diagram for describing a nonvolatile memory device according to some exemplary embodiments.
6 to 8 are exemplary cross-sectional views for describing a nonvolatile memory device according to some embodiments.
9 to 15 are views sequentially illustrating a process of manufacturing the nonvolatile memory device having the cross section of FIG. 4 .
16 is an exemplary block diagram for describing an electronic system according to some embodiments.
17 is an exemplary perspective view for explaining an electronic system according to some embodiments.
18 is a schematic cross-sectional view taken along line II of FIG. 17 .
이하에서, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 예시적인 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치를 설명한다.Hereinafter, a nonvolatile memory device according to example embodiments will be described with reference to FIGS. 1 to 8 .
도 1은 몇몇 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 블록도이다.1 is an exemplary block diagram illustrating a nonvolatile memory device according to some embodiments.
도 1을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치(10)는 메모리 셀 어레이(20) 및 주변 회로(30)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , a
메모리 셀 어레이(20)는 복수의 메모리 셀 블록들(BLK1~BLKn)을 포함할 수 있다. 각각의 메모리 셀 블록들(BLK1~BLKn)은 복수의 메모리 셀들을 포함할 수 있다. 메모리 셀 어레이(20)는 비트 라인(BL), 워드 라인(WL), 적어도 하나의 스트링 선택 라인(SSL) 및 적어도 하나의 그라운드 선택 라인(GSL)을 통해 주변 회로(30)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 메모리 셀 블록들(BLK1~BLKn)은 워드 라인(WL), 스트링 선택 라인(SSL) 및 그라운드 선택 라인(GSL)을 통해 로우 디코더(33)에 연결될 수 있다. 또한, 메모리 셀 블록들(BLK1~BLKn)은 비트 라인(BL)을 통해 페이지 버퍼(35)에 연결될 수 있다.The
주변 회로(30)는 비휘발성 메모리 장치(10)의 외부로부터 어드레스(ADDR), 커맨드(CMD) 및 제어 신호(CTRL)를 수신할 수 있고, 비휘발성 메모리 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. 도시되지 않았으나, 주변 회로(30)는 입출력 회로, 비휘발성 메모리 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 수도 있다.The
제어 로직(37)은 로우 디코더(33), 상기 입출력 회로 및 상기 전압 생성 회로에 연결될 수 있다. 제어 로직(37)은 비휘발성 메모리 장치(10)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어 로직(37)은 제어 신호(CTRL)에 응답하여 비휘발성 메모리 장치(10) 내에서 사용되는 각종 내부 제어 신호들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제어 로직(37)은 프로그램(program) 동작 또는 소거(erase) 동작 등의 메모리 동작 수행 시 워드 라인(WL) 및 비트 라인(BL)으로 제공되는 전압 레벨을 조절할 수 있다.The
로우 디코더(33)는 어드레스(ADDR)에 응답하여 복수의 메모리 셀 블록들(BLK1~BLKn) 중 적어도 하나를 선택할 수 있으며, 선택된 메모리 셀 블록들(BLK1~BLKn)의 적어도 하나의 워드 라인(WL), 적어도 하나의 스트링 선택 라인(SSL) 및 적어도 하나의 그라운드 선택 라인(GSL)을 선택할 수 있다. 또한, 로우 디코더(33)는 선택된 메모리 셀 블록들(BLK1~BLKn)의 워드 라인(WL)에 메모리 동작 수행을 위한 전압을 전달할 수 있다.The
페이지 버퍼(35)는 비트 라인(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 동작 수행 시, 페이지 버퍼(35)는 기입 드라이버로 동작하여 메모리 셀 어레이(20)에 저장하고자 하는 데이터(DATA)에 따른 전압을 비트 라인(BL)에 인가할 수 있다. 한편, 독출 동작 수행 시, 페이지 버퍼(35)는 감지 증폭기로 동작하여 메모리 셀 어레이(20)에 저장된 데이터(DATA)를 감지할 수 있다.The
도 2는 몇몇 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 회로도이다.2 is an exemplary circuit diagram illustrating a nonvolatile memory device according to some embodiments.
도 2를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 메모리 셀 어레이(예컨대, 도 1의 20)는 공통 소오스 라인(CSL), 복수의 비트 라인(BL)들 및 복수의 셀 스트링(CSTR)들을 포함한다.Referring to FIG. 2 , a memory cell array (eg, 20 in FIG. 1 ) of a nonvolatile 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. ) are included.
공통 소오스 라인(CSL)은 제1 방향(X)으로 연장될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 복수의 공통 소오스 라인(CSL)들은 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, the 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 to be separately controlled.
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)들에는 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 two-dimensionally arranged. For example, the bit lines BL may be spaced apart from each other to extend in the second direction Y crossing the first direction X, respectively. A plurality of cell strings CSTR may be connected in parallel to each of the bit lines BL. The cell strings CSTR may be commonly connected to the common source line CSL. That is, a plurality of cell strings CSTR may be disposed between the bit lines BL and the common source line CSL.
각각의 셀 스트링(CSTR)들은 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 트랜지스터들(MCT)을 포함할 수 있다. 각각의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)은 데이터 저장 소자(data storage element)를 포함할 수 있다. 그라운드 선택 트랜지스터(GST), 스트링 선택 트랜지스터(SST) 및 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)은 직렬로 연결될 수 있다.Each of the cell strings CSTR includes a ground select transistor GST connected to the common source line CSL, a string select transistor SST connected to the bit line BL, a ground select transistor GST, and a string select transistor GST connected to the bit line BL. SST) may include a plurality of memory cell transistors MCT. Each of the memory cell transistors MCT may include a data storage element. The ground select transistor GST, the string select transistor SST, and the memory cell transistors 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~WLn) 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~WLn)은 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)의 게이트 전극으로 사용될 수 있고, 스트링 선택 라인(SSL)은 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 게이트 전극으로 사용될 수 있다.The common source line CSL may be commonly connected to sources of the ground select transistors GST. Also, a ground selection line GSL, a plurality of word lines WL1 to WLn, and a string selection line SSL may be disposed between the common source line CSL and the bit line BL. The ground select line GSL may be used as a gate electrode of the ground select transistor GST, the word lines WL1 to WLn may be used as gate electrodes of the memory cell transistors MCT, and the string select line SSL ) may be used as a gate electrode of the string select 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, an 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 3은 몇몇 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 단면도이다. 도 4는 도 3의 P 영역을 확대한 확대도이다.3 is an exemplary cross-sectional view illustrating a nonvolatile memory device according to some embodiments. FIG. 4 is an enlarged view of an area P of FIG. 3 .
도 3 및 도 4를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치는 메모리 셀 영역(CELL) 및 주변 회로 영역(PERI)을 포함한다.3 and 4 , a nonvolatile memory device according to some embodiments includes a memory cell area CELL and a peripheral circuit area PERI.
메모리 셀 영역(CELL)은 기판(100), 몰드 구조체(MS), 층간 절연막(120), 채널 구조체(CH), 및 블록 분리 영역(WLC)을 포함할 수 있다.The memory cell region CELL may include a
기판(100)은 예를 들어, 실리콘 기판, 게르마늄 기판 혹은 실리콘-게르마늄 기판 등과 같은 반도체 기판을 포함할 수 있다. 또는, 기판(100)은 실리콘-온-인슐레이터(Silicon-On-Insulator: SOI) 기판 혹은 게르마늄-온-인슐레이터(Germanium-On-Insulator: GOI) 기판 등을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 기판(100)은 불순물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(100)은 n형 불순물(예컨대, 인(P), 비소(As) 등)을 포함할 수 있다.The
기판(100) 상에, 복수의 메모리 셀들을 포함하는 메모리 셀 어레이(예컨대, 도 1의 20)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 기판(100) 상에, 후술되는 채널 구조체(CH), 비트 라인(BL) 및 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL) 등이 배치될 수 있다. 기판(100)은 서로 대향하는 상면과 하면을 포함할 수 있다. 기판(100)의 상면 상에, 채널 구조체(CH) 등이 형성될 수 있다. 기판(100)의 상면은 기판(100)의 전면(front side)으로 지칭될 수 있다. 반대로, 기판(100)의 하면은 기판(100)의 후면(back side)으로 지칭될 수 있다.A memory cell array (eg, 20 of FIG. 1 ) including a plurality of memory cells may be provided on the
몰드 구조체(MS)는 기판(100)의 전면(예컨대, 상면) 상에 제공될 수 있다. 몰드 구조체(MS)는 기판(100) 상에 교대로 적층되는 복수의 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL) 및 복수의 몰드 절연막(110)들을 포함할 수 있다. 각각의 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL) 및 각각의 몰드 절연막(110)들은 기판(100)의 상면과 평행하게 연장되는 층상 구조일 수 있다. 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)은 몰드 절연막(110)들에 의해 상호 이격되어 기판(100) 상에 차례로 적층될 수 있다.The mold structure MS may be provided on the front surface (eg, the upper surface) of the
도시되진 않았지만, 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)은 계단형으로 적층될 수 있다. 예를 들어, 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)은 제1 방향(X)에서 서로 다른 길이로 연장되어 단차를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)은 제2 방향(Y)에서 단차를 가질 수도 있다. Although not shown, the gate electrodes ECL, GSL, WL1 to WLn, and SSL may be stacked in a step shape. For example, the gate electrodes ECL, GSL, WL1 to WLn, and SSL may extend to have different lengths in the first direction X to have a step difference. In some embodiments, the gate electrodes ECL, GSL, WL1 to WLn, and SSL may have a step difference in the second direction Y.
몇몇 실시예에서, 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)은 기판(100) 상에 차례로 적층되는 소거 제어 라인(ECL), 그라운드 선택 라인(GSL) 및 복수의 워드 라인들(WL1~WLn)을 포함할 수 있다. 다른 몇몇 실시예에서, 소거 제어 라인(ECL)은 생략될 수도 있다.In some embodiments, the gate electrodes ECL, GSL, WL1 to WLn, and SSL may include an erase control line ECL, a ground selection line GSL, and a plurality of word lines WL1 sequentially stacked on the
도시되진 않았지만, 몰드 절연막(110)들은 계단형으로 적층될 수 있다. 예를 들어, 몰드 절연막(110)들은 제1 방향(X)에서 서로 다른 길이로 연장되어 단차를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 몰드 절연막(110)들은 제2 방향(Y)에서 단차를 가질 수도 있다. Although not shown, the
게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)은 각각 도전 물질, 예를 들어, 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등의 금속이나 실리콘과 같은 반도체 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 일례로, 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)은 각각 텅스텐(W)을 포함할 수 있다. 도시된 것과 달리 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)은 다중막일 수 있다. 예를 들어, 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)이 다중막일 경우, 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)은 게이트 전극 배리어막과, 게이트 전극 필링막을 포함할 수 있다. 게이트 전극 배리어막은 예를 들어, 티타늄 질화물(TiN)을 포함하고, 게이트 전극 필링막은 텅스텐(W)을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. Each of the gate electrodes ECL, GSL, WL1 to WLn, and SSL may include a conductive material, for example, a metal such as tungsten (W), cobalt (Co), nickel (Ni), or a semiconductor material such as silicon. However, the present invention is not limited thereto. For example, each of the gate electrodes ECL, GSL, WL1 to WLn, and SSL may include tungsten (W). Unlike the drawings, the gate electrodes ECL, GSL, WL1 to WLn, and SSL may be multilayered. For example, when the gate electrodes ECL, GSL, WL1 to WLn, and SSL are multi-layered, the gate electrodes ECL, GSL, WL1 to WLn, SSL may include a gate electrode barrier layer and a gate electrode filling layer. can The gate electrode barrier layer may include, for example, titanium nitride (TiN), and the gate electrode filling layer may include tungsten (W), but is not limited thereto.
몰드 절연막(110)은 절연 물질, 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 일례로, 몰드 절연막(110)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.The
층간 절연막(120)은 기판(100) 상에 제공될 수 있다. 층간 절연막(120)은 몰드 구조체(MS)를 덮을 수 있다. 층간 절연막(120)은 산화물 계열의 절연 물질을 포함할 수 있다. 층간 절연막(120)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물 및 실리콘 산화물보다 유전율이 작은 저유전율(low-k) 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The interlayer insulating
채널 구조체(CH)는 몰드 구조체(MS) 내에 제공될 수 있다. 채널 구조체(CH)는 기판(100)의 상면과 교차하는 수직 방향(이하, 제3 방향(Z))으로 연장되어 몰드 구조체(MS)를 관통할 수 있다. 예를 들어, 몰드 구조체(MS)를 제3 방향(Z)으로 관통하는 트렌치가 형성될 수 있다. 상기 트렌치 내에 채널 구조체(CH)가 제공될 수 있다. 채널 구조체(CH)는 제3 방향(Z)으로 연장되는 필러(pillar) 모양(예컨대, 원기둥 모양)일 수 있다. 이에 따라, 채널 구조체(CH)는 각각의 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)과 교차할 수 있다. The channel structure CH may be provided in the mold structure MS. The channel structure CH may extend in a vertical direction (hereinafter, referred to as a third direction Z) intersecting the upper surface of the
도 4에서, 채널 구조체(CH)는 반도체 패턴(130), 정보 저장막(132) 및 충진 패턴(134)을 포함할 수 있다.In FIG. 4 , the channel structure CH may include a
반도체 패턴(130)은 제3 방향(Z)으로 연장되어 몰드 구조체(MS)를 관통할 수 있다. 반도체 패턴(130)은 컵(cup) 형상인 것만이 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 예를 들어, 반도체 패턴(130)은 원통 형상, 사각통 형상, 속이 찬 필러 형상 등 다양한 형상을 가질 수도 있다. 반도체 패턴(130)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(132)은 반도체 패턴(130)과 각각의 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL) 사이에 개재될 수 있다. 예를 들어, 정보 저장막(132)은 반도체 패턴(130)의 외측면을 따라 연장될 수 있다. 정보 저장막(132)은 트렌치의 측벽을 따라 연장될 수 있다. 정보 저장막(132)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, 복수의 채널 구조체(CH)들은 지그재그(zigzag) 형태로 배열될 수 있다. 지그재그 형태로 배열된 복수의 채널 구조체(CH)들은 비휘발성 메모리 장치의 집적도를 보다 향상시킬 수 있다. 몇몇 실시예에서, 복수의 채널 구조체(CH)들은 벌집(honeycomb) 형태로 배열될 수 있다.In some embodiments, the plurality of channel structures CH may be arranged in a zigzag shape. The plurality of channel structures CH arranged in a zigzag shape may further improve the degree of integration of the nonvolatile memory device. In some embodiments, the plurality of channel structures CH may be arranged in a honeycomb shape.
몇몇 실시예에서, 정보 저장막(132)은 다중막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 것처럼, 정보 저장막(132)은 반도체 패턴(130)의 외측면 상에 차례로 적층되는 터널 절연막(132a), 전하 저장막(132b) 및 블로킹 절연막(132c)을 포함할 수 있다. 블로킹 절연막(132c), 전하 저장막(132b), 및 터널 절연막(132a)은 트렌치의 측벽 상에 순차적으로 적층될 수 있다. In some embodiments, the
터널 절연막(132a)은 예를 들어, 실리콘 산화물 또는 실리콘 산화물보다 높은 유전율을 갖는 고유전율 물질(예컨대, 알루미늄 산화물(Al2O3), 하프늄 산화물(HfO2))을 포함할 수 있다. 전하 저장막(132b)은 예를 들어, 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 블로킹 절연막(132c)은 예를 들어, 실리콘 산화물 또는 실리콘 산화물보다 높은 유전율을 갖는 고유전율 물질(예컨대, 알루미늄 산화물(Al2O3), 하프늄 산화물(HfO2))을 포함할 수 있다.The
충진 패턴(134)은 컵 형상인 반도체 패턴(130)의 내부를 채우도록 형성될 수 있다. 충진 패턴(134)은 절연 물질, 예를 들어, 실리콘 산화물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The filling
몇몇 실시예에서, 채널 구조체(CH)는 채널 패드(136)를 더 포함할 수 있다. 채널 패드(136)는 반도체 패턴(130)과 접속되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 채널 패드(136)는 층간 절연막(120) 내에 형성되어 반도체 패턴(130)의 상부와 접속될 수 있다. 채널 패드(136)는 예를 들어, 불순물이 도핑된 폴리 실리콘을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In some embodiments, the channel structure CH may further include a
이하에서, 도 4를 참조하여, 몇몇 실시예에 따른 정보 저장막(132)과 반도체 패턴(130)에 대해 보다 자세히 설명한다. Hereinafter, the
도 4를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 블로킹 절연막(132c)은 배흘림기둥 구조를 가질 수 있다. "배흘림기둥 구조"란 기둥의 중간 부분의 직경이 크고 중간 부분에서 위와 아래로 갈수록 직경이 점차 감소하는 구조를 의미한다. Referring to FIG. 4 , the blocking insulating
예를 들어, 블로킹 절연막(132c)은 게이트 전극(WLk, WLk-1)과 제2 방향(Y)으로 오버랩되는 제1 부분(132c_1)과, 몰드 절연막(110)과 제2 방향(Y)으로 오버랩되는 제2 부분(132c_2)을 포함할 수 있다. 블로킹 절연막의 제1 부분(132c_1)과 제2 부분(132c_2)은 서로 교대로 적층될 수 있다. 블로킹 절연막(132c)의 제1 부분(132c_1)의 제2 방향(Y)으로의 폭(W1)은 블로킹 절연막(132c)의 제2 부분(132c_2)의 제2 방향(Y)으로의 폭(W2)보다 크다. 블로킹 절연막(132c)은 제1 부분(132c_1)의 폭이 크고, 제2 부분(132c_2)의 폭이 작은 배흘림기둥 구조를 가질 수 있다. For example, the blocking insulating
몇몇 실시예에서, 블로킹 절연막(132c)의 제1 부분(132c_1)은 게이트 전극(WLk, WLk-1)과 접촉하는 제1 면(SUR1), 및 전하 저장막(132b)과 접촉하는 제2 면(SUR2)을 포함할 수 있다. 제1 면(SUR1)은 게이트 전극(WLk, WLk-1)에 대해 볼록할 수 있다. 제2 면(SUR2)은 게이트 전극(WLk, WLk-1)에 대해 오목할 수 있다. 블로킹 절연막(132c)의 제1 부분(132c_1)의 제2 방향(Y)으로의 폭(W1)은 블로킹 절연막(132c)의 제1 부분(132c_1)의 하부에서 상부를 향함에 따라 점진적으로 증가하다가 감소할 수 있다. In some embodiments, the first portion 132c_1 of the blocking insulating
몇몇 실시예에서, 게이트 전극(WLk, WLk-1)의 상면과 제1 면(SUR1)이 이루는 각도(θ1)는 45° 이상이고, 90° 보다 작을 수 있다. 게이트 전극(WLk, WLk-1)의 상면과 제1 면(SUR1)이 이루는 각도(θ1)는 게이트 전극(WLk, WLk-1)의 상면과 제1 면(SUR1)이 만나는 지점에서 제1 면(SUR1)의 접선과 게이트 전극(WLk, WLk-1)의 상면이 이루는 각도일 수 있다. In some embodiments, the angle θ1 between the upper surfaces of the gate electrodes WLk and WLk-1 and the first surface SUR1 may be greater than or equal to 45° and less than or equal to 90°. The angle θ1 between the top surfaces of the gate electrodes WLk and WLk-1 and the first surface SUR1 is the first surface at the point where the top surfaces of the gate electrodes WLk and WLk-1 and the first surface SUR1 meet. It may be an angle formed by the tangent of SUR1 and the upper surfaces of the gate electrodes WLk and WLk-1.
몇몇 실시예에서, 블로킹 절연막(132c)의 제2 부분(132c_2)은 전하 저장막(132b)과 접촉하는 제6 면(SUR6)을 포함할 수 있다. 제6 면(SUR6)은 직선일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 제6 면(SUR6)과 제2 면(SUR2)이 이루는 각도(θ2)는 180° 보다 작을 수 있다. 제6 면(SUR6)과 제2 면(SUR2)이 이루는 각도는 제6 면(SUR6)과 제2 면(SUR2)이 만나는 지점에서, 제6 면(SUR6)과 제2 면(SUR2)의 접선이 이루는 각도일 수 있다. In some embodiments, the second portion 132c_2 of the blocking insulating
몇몇 실시예에서, 전하 저장막(132b)은 블로킹 절연막(132c)의 프로파일을 따라 배치될 수 있다. 예를 들어, 전하 저장막(132b)의 제2 방향(Y)으로의 폭은 채널 구조체(CH)의 바닥면에서 채널 구조체(CH)의 상면을 향함에 따라 일정할 수 있다. In some embodiments, the
몇몇 실시예에서, 전하 저장막(132b)은 블로킹 절연막(132c)의 제1 부분(132c_1)과 제2 방향(Y)으로 중첩되는 제1 부분(132b_1)과 블로킹 절연막(132c)의 제2 부분(132c_2)과 제2 방향(Y)으로 중첩되는 제2 부분(132b_2)을 포함할 수 있다. In some embodiments, the
전하 저장막(132b)의 제1 부분(132b_1)은 블로킹 절연막(132c)과 접촉하는 제2 면(SUR2)과 터널 절연막(132a)과 접촉하는 제3 면(SUR3)을 포함할 수 있다. 제2 면(SUR2) 및 제3 면(SUR3)은 각각 게이트 전극(WLk, WLk-1)에 대해 오목할 수 있다. The first portion 132b_1 of the
몇몇 실시예에서, 터널 절연막(132a)은 전하 저장막(132b)의 프로파일을 따라 배치될 수 있다. 예를 들어, 터널 절연막(132a)의 제2 방향(Y)으로의 폭은 채널 구조체(CH)의 바닥면에서 채널 구조체(CH)의 상면을 향함에 따라 일정할 수 있다. 터널 절연막(132a)은 블로킹 절연막(132c)의 제1 부분(132c_1)과 제2 방향(Y)으로 중첩되는 제1 부분(132a_1)과 블로킹 절연막(132c)의 제2 부분(132c_2)과 제2 방향(Y)으로 중첩되는 제2 부분(132a_2)을 포함할 수 있다. In some embodiments, the
터널 절연막(132a)의 제1 부분(132a_1)은 전하 저장막(132b)과 접촉하는 제3 면(SUR3)과 반도체 패턴(130)과 접촉하는 제4 면(SUR4)을 포함할 수 있다. 제3 면(SUR3) 및 제4 면(SUR4)은 각각 게이트 전극(WLk, WLk-1)에 대해 오목할 수 있다. The first portion 132a_1 of the
몇몇 실시예에서, 반도체 패턴(130)은 터널 절연막(132a)의 프로파일을 따라 배치될 수 있다. 예를 들어, 반도체 패턴(130)의 제2 방향(Y)으로의 폭은 채널 구조체(CH)의 바닥면에서 채널 구조체(CH)의 상면을 향함에 따라 일정할 수 있다. 반도체 패턴(130)은 블로킹 절연막(132c)의 제1 부분(132c_1)과 제2 방향(Y)으로 중첩되는 제1 부분(130_1)과 블로킹 절연막(132c)의 제2 부분(132c_2)과 제2 방향(Y)으로 중첩되는 제2 부분(130_2)을 포함할 수 있다. In some embodiments, the
반도체 패턴(130)의 제1 부분(130_1)은 터널 절연막(132a)과 접촉하는 제4 면(SUR4)과 충진 패턴(134)과 접촉하는 제5 면(SUR5)을 포함할 수 있다. 제4 면(SUR4) 및 제5 면(SUR5)은 각각 게이트 전극(WLk, WLk-1)에 대해 오목할 수 있다. The first portion 130_1 of the
즉, 일부 실시예들에 따른 블로킹 절연막(132c)은 배흘림기둥 구조를 갖는다. 이에 따라, 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)과 접촉하는 블로킹 절연막(132c)의 두께는 몰드 절연막(110)과 접촉하는 블로킹 절연막(132c)의 두께보다 크다. 이 경우, 전하 저장막(132b)에 저장되는 전하의 리텐션(retention)이 개선될 수 있다. 이에 따라 신뢰성이 향상된 비휘발성 메모리 장치가 제조될 수 있다. That is, the blocking insulating
다시 도 3을 참조하면, 기판(100) 상에 소오스 층(102) 및 소오스 지지층(104)이 순차적으로 형성될 수 있다. 소오스 층(102), 및 소오스 지지층(104)은 기판(100)과 몰드 구조체(MS) 사이에 개재될 수 있다. 예를 들어, 소오스 층(102), 및 소오스 지지층(104)은 기판(100)의 상면을 따라 연장될 수 있다. Referring back to FIG. 3 , the
몇몇 실시예에서, 소오스 층(102)은 채널 구조체(CH)의 반도체 패턴(130)과 접속되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 소오스 층(102)은 정보 저장막(132)을 관통하여 반도체 패턴(130)과 접촉할 수 있다. 이러한 소오스 층(102)은 비휘발성 메모리 장치의 공통 소오스 라인(예컨대, 도 2의 CSL)으로 제공될 수 있다. 소오스 층(102)은 예를 들어, 불순물이 도핑된 폴리 실리콘 또는 금속을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In some embodiments, the
몇몇 실시예에서, 채널 구조체(CH)는 소오스 층(102), 및 소오스 지지층(104)을 관통할 수 있다. 예를 들어, 채널 구조체(CH)의 하부는 소오스 층(102), 및 소오스 지지층(104)을 관통하여 기판(100) 내에 매립될 수 있다. In some embodiments, the channel structure CH may penetrate the
몇몇 실시예에서, 소오스 지지층(104)은 소오스 층(102)을 형성하기 위한 대체(replacement) 공정에서 몰드 스택의 무너짐 또는 쓰러짐을 방지하기 위한 지지층으로 이용될 수 있다.In some embodiments, the
도시되지 않았으나, 기판(100)과 소오스 층(102) 사이에 베이스 절연막이 개재될 수도 있다. 상기 베이스 절연막은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Although not shown, a base insulating layer may be interposed between the
블록 분리 영역(WLC)은 제1 방향(X)으로 연장되어 몰드 구조체(MS)를 절단할 수 있다. 몰드 구조체(MS)는 복수의 블록 분리 영역(WLC)들에 의해 절단되어 복수의 메모리 셀 블록들(예컨대, 도 1의 BLK1~BLKn)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 인접하는 2개의 블록 분리 영역(WLC)들은 그들 사이에 하나의 메모리 셀 블록을 정의할 수 있다. 블록 분리 영역(WLC)들에 의해 정의되는 각각의 메모리 셀 블록들 내에는 복수의 채널 구조체(CH)들이 배치될 수 있다.The block separation region WLC may extend in the first direction X to cut the mold structure MS. The mold structure MS may be cut by the plurality of block isolation regions WLC to form a plurality of memory cell blocks (eg, BLK1 to BLKn of FIG. 1 ). For example, two adjacent block separation regions WLC may define one memory cell block therebetween. A plurality of channel structures CH may be disposed in each of the memory cell blocks defined by the block isolation regions WLCs.
몇몇 실시예에서, 블록 분리 영역(WLC)은 제1 방향(X)으로 연장되어 소오스 층(102), 및 소오스 지지층(104)을 절단할 수 있다. 블록 분리 영역(WLC)의 하면은 소오스 층(102)의 하면과 공면 상에 배치되는 것만이 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 다른 예로, 블록 분리 영역(WLC)의 하면은 소오스 층(102)의 하면보다 낮을 수도 있다.In some embodiments, the block isolation region WLC may extend in the first direction X to cut the
몇몇 실시예에서, 블록 분리 영역(WLC)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 물질은 블록 분리 영역(WLC)을 채울 수 있다. 상기 절연 물질은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In some embodiments, the block isolation region WLC may include an insulating material. For example, the insulating material may fill the block isolation region WLC. The insulating material may include, for example, at least one of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride, but is not limited thereto.
몇몇 실시예에서, 몰드 구조체(MS) 내에 스트링 분리 구조체(SC)가 제공될 수 있다. 스트링 분리 구조체(SC)는 제1 방향(X)으로 연장되어 스트링 선택 라인(SSL)을 절단할 수 있다. 블록 분리 영역(WLC)들에 의해 정의되는 각각의 메모리 셀 블록들은 스트링 분리 구조체(SC)에 의해 분할되어 복수의 스트링 영역들을 형성할 수 있다. 예를 들어, 스트링 분리 구조체(SC)는 하나의 메모리 셀 블록 내에 2개의 스트링 영역들을 정의할 수 있다.In some embodiments, the string separation structure SC may be provided in the mold structure MS. The string separation structure SC may extend in the first direction X to cut the string selection line SSL. Each of the memory cell blocks defined by the block separation regions WLC may be divided by the string separation structure SC to form a plurality of string regions. For example, the string separation structure SC may define two string regions in one memory cell block.
몇몇 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치는 비트 라인(BL)과 제1 배선간 절연막(140)을 더 포함할 수 있다. The nonvolatile memory device according to some embodiments may further include an insulating
비트 라인(BL)은 몰드 구조체(MS) 및 층간 절연막(120) 상에 형성될 수 있다. 비트 라인(BL)은 제2 방향(Y)으로 연장되어 블록 분리 영역(WLC)과 교차할 수 있다. 또한, 비트 라인(BL)은 제2 방향(Y)으로 연장되어 제2 방향(Y)을 따라 배열되는 복수의 채널 구조체(CH)들과 접속될 수 있다. 예를 들어, 층간 절연막(120) 내에 각각의 채널 구조체(CH)들의 상부와 접속되는 비트 라인 컨택(162)이 형성될 수 있다. 비트 라인(BL)은 비트 라인 컨택(162)을 통해 채널 구조체(CH)들과 전기적으로 연결될 수 있다. The bit line BL may be formed on the mold structure MS and the interlayer insulating
비트 라인(BL) 상에 제1 배선간 절연막(140)이 제공될 수 있다. 도시되진 않았지만, 제1 배선간 절연막(140) 내에 복수의 배선 패턴들이 형성될 수 있다. The first inter-wiring insulating
주변 회로 영역(PERI)은 주변 회로 기판(200), 주변 회로 소자(PT), 제2 배선간 절연막(220), 배선 구조체들(241, 242), 및 배선 컨택들(231, 232)을 포함할 수 있다. The peripheral circuit region PERI includes the
주변 회로 기판(200)은 기판(100) 아래에 배치될 수 있다. 예를 들어, 주변 회로 기판(200)의 상면은 기판(100)의 하면과 대향될 수 있다. 주변 회로 기판(200)은 예를 들어, 실리콘 기판, 게르마늄 기판 혹은 실리콘-게르마늄 기판 등과 같은 반도체 기판을 포함할 수 있다. 또는, 주변 회로 기판(200)은 실리콘-온-인슐레이터(SOI; Silicon-On-Insulator) 기판 혹은 게르마늄-온-인슐레이터(GOI; Germanium-On-Insulator) 기판 등을 포함할 수도 있다.The
주변 회로 소자(PT)는 주변 회로 기판(200) 상에 형성될 수 있다. 주변 회로 소자(PT)는 비휘발성 메모리 장치의 동작을 제어하는 주변 회로(예컨대, 도 1의 30)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 주변 회로 소자(PT)는 제어 로직(예컨대, 도 1의 37), 로우 디코더(예컨대, 도 1의 33) 및 페이지 버퍼(예컨대, 도 1의 35) 등을 포함할 수 있다. 이하의 설명에서, 주변 회로 소자(PT)가 배치되는 주변 회로 기판(200)의 표면은 주변 회로 기판(200)의 전면(front side)으로 지칭될 수 있다. 반대로, 주변 회로 기판(200)의 전면과 반대되는 주변 회로 기판(200)의 표면은 주변 회로 기판(200)의 후면(back side)으로 지칭될 수 있다.The peripheral circuit element PT may be formed on the
주변 회로 소자(PT)는 예를 들어, 트랜지스터를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 주변 회로 소자(PT)는 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.The peripheral circuit element PT may include, for example, a transistor, but is not limited thereto. For example, the peripheral circuit element PT may include not only various active elements such as transistors, but also various passive elements such as capacitors, resistors, and inductors. may be
몇몇 실시예에서, 기판(100)의 후면은 주변 회로 기판(200)의 전면과 대향될 수 있다. 예를 들어, 주변 회로 기판(200)의 전면 상에 주변 회로 소자(PT)를 덮는 제2 배선간 절연막(220)이 형성될 수 있다. In some embodiments, the rear surface of the
몇몇 실시예에서, 제2 배선간 절연막(220) 내에 주변 회로 소자(PT)와 접속되는 배선 구조체(241, 242)가 형성될 수 있다. 배선 구조체(241, 242)들은 배선 컨택(231, 232)을 통해 서로 연결될 수 있다. 또한, 배선 구조체(241, 242)들은 배선 컨택(231, 232)을 통해 주변 회로 소자(PT)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 통해, 비트 라인(BL), 각각의 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL) 및/또는 소오스 층(102)은 주변 회로 소자(PT)와 전기적으로 연결될 수 있다. In some embodiments,
주변 회로 소자(PT)들은 주변 소자 분리막(205)에 의해 분리될 수 있다. 예를 들어, 주변 회로 기판(200) 내에 주변 소자 분리막(205)이 제공될 수 있다. 주변 소자 분리막(205)은 얕은 소자 분리(shallow trench isolation; STI)막일 수 있다. 주변 소자 분리막(205)은 주변 회로 소자(PT)들의 활성 영역을 정의할 수 있다. 주변 소자 분리막(205)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 주변 소자 분리막(205)은 예를 들어, 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 및 실리콘 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The peripheral circuit elements PT may be separated by the peripheral
도 5는 몇몇 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치를 설명하기 위한 도면이다. 참고적으로 도 5는 도 3의 P 영역을 확대한 도면일 수 있다. 설명의 편의상 도 3 및 도 4를 이용하여 설명한 것과 다른 점을 중심으로 설명한다. 5 is a diagram for describing a nonvolatile memory device according to some exemplary embodiments. For reference, FIG. 5 may be an enlarged view of area P of FIG. 3 . For convenience of explanation, the description will be focused on points different from those described with reference to FIGS. 3 and 4 .
도 5를 참조하면, 게이트 전극(WLk, WLk-1)의 상면과 제1 면(SUR1)이 이루는 각도(θ1)는 0° 보다 크고, 45° 보다 작을 수 있다. 게이트 전극(WLk, WLk-1)의 상면과 제1 면(SUR1)이 이루는 각도(θ1)는 게이트 전극(WLk, WLk-1)의 상면과 제1 면(SUR1)이 만나는 지점에서 제1 면(SUR1)의 접선과 게이트 전극(WLk, WLk-1)의 상면이 이루는 각도 수 있다. Referring to FIG. 5 , an angle θ1 between the top surfaces of the gate electrodes WLk and WLk-1 and the first surface SUR1 may be greater than 0° and smaller than 45°. The angle θ1 between the top surfaces of the gate electrodes WLk and WLk-1 and the first surface SUR1 is the first surface at the point where the top surfaces of the gate electrodes WLk and WLk-1 and the first surface SUR1 meet. The angle between the tangent of SUR1 and the upper surfaces of the gate electrodes WL k and WL k-1 may be an angle.
이 경우에도, 블로킹 절연막(132c)은 배흘림기둥 구조를 가질 수 있다. 전하 저장막(132b)은 블로킹 절연막(132c)의 프로파일을 따라 연장될 수 있다. 터널 절연막(132a)은 전하 저장막(132b)의 프로파일을 따라 연장될 수 있다. 반도체 패턴(130)은 터널 절연막(132a)의 프로파일을 따라 연장될 수 있다. Even in this case, the blocking insulating
도 6 내지 도 8은 몇몇 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 단면도들이다. 설명의 편의상 도 1 내지 도 4를 이용하여 설명한 것과 다른 점을 중심으로 설명한다. 6 to 8 are exemplary cross-sectional views for describing a nonvolatile memory device according to some embodiments. For convenience of description, the points different from those described with reference to FIGS. 1 to 4 will be mainly described.
먼저, 도 6을 참조하면, 소오스 층(102)은 반도체 패턴(130)과 접속될 수 있다. 소오스 층(102)은 정보 저장막(132)의 바닥면 및 반도체 패턴(130)의 바닥면과 접촉할 수 있다. 소오스 층(102)은 반도체 패턴(130)의 측벽을 노출시키지 않을 수 있다. 소오스 층(102)은 반도체 패턴(130)의 바닥면을 노출시킬 수 있다. 이 경우, 소오스 지지층(도 3의 104)은 제공되지 않을 수 있다. First, referring to FIG. 6 , the
몇몇 실시예에서, 소오스 층(102) 하부에, 금속 실리사이드층(106)이 제공될 수 있다. 금속 실리사이드층(106)은 소오스 층(102)과 제2 배선간 절연막(220) 사이에 제공될 수 있다. 이와 달리, 금속 실리사이드층(106)은 제공되지 않을 수 있다. In some embodiments, under the
도 7을 참조하면, 몰드 구조체(MS)는 하부 몰드 구조체(MS1)와 상부 몰드 구조체(MS2)를 포함할 수 있다. 층간 절연막(120)은 하부 층간 절연막(120a)과 상부 층간 절연막(120b)을 포함할 수 있다. 몰드 절연막(110)은 하부 몰드 절연막(112)과 상부 몰드 절연막(114)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 7 , the mold structure MS may include a lower mold structure MS1 and an upper mold structure MS2 . The interlayer insulating
일부 실시예에서, 상부 몰드 구조체(MS2)는 하부 몰드 구조체(MS1) 상에 제공될 수 있다. 하부 몰드 구조체(MS1)는 하부 게이트 전극들(ECL, GSL, WL11~WL1n)과 하부 몰드 절연막(112)이 교대로 적층되어 구성될 수 있다. 상부 몰드 구조체(MS2)는 상부 게이트 전극들(WL21~WL2n, SSL)과 상부 몰드 절연막(114)이 교대로 적층되어 구성될 수 있다. 채널 구조체(CH)는 상부 몰드 구조체(MS2)와 하부 몰드 구조체(MS1)를 제3 방향(Z)으로 관통할 수 있다. In some embodiments, the upper mold structure MS2 may be provided on the lower mold structure MS1 . The lower mold structure MS1 may be configured by alternately stacking lower gate electrodes ECL, GSL, and WL11 to WL1n and a lower
몇몇 실시예에서, 하부 층간 절연막(120a)은 하부 게이트 전극(WL1n)과 상부 몰드 절연막(114) 사이에 제공될 수 있다. 상부 층간 절연막(120b)은 상부 게이트 전극(SSL)과 비트 라인(BL) 사이에 제공될 수 있다. In some embodiments, the lower
도 8을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치에서, 기판(100)의 전면은 주변 회로 기판(200)의 전면과 마주본다. Referring to FIG. 8 , in the nonvolatile memory device according to some embodiments, the front surface of the
예를 들어, 몇몇 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치는 C2C(chip to chip) 구조일 수 있다. C2C 구조는 제1 웨이퍼(예컨대, 기판(100)) 상에 메모리 셀 영역(CELL)을 포함하는 상부 칩을 제작하고, 상기 제1 웨이퍼와 다른 제2 웨이퍼(예컨대, 주변 회로 기판(200)) 상에 주변 회로 영역(PERI)을 포함하는 하부 칩을 제작한 후, 상기 상부 칩과 상기 하부 칩을 본딩(bonding) 방식에 의해 서로 연결하는 것을 의미한다.For example, the nonvolatile memory device according to some embodiments may have a chip to chip (C2C) structure. In the C2C structure, an upper chip including a memory cell region CELL is fabricated on a first wafer (eg, the substrate 100 ), and a second wafer different from the first wafer (eg, the peripheral circuit board 200 ) This means that the upper chip and the lower chip are connected to each other by a bonding method after manufacturing the lower chip including the peripheral circuit region PERI thereon.
일례로, 상기 본딩 방식은, 상기 상부 칩의 최상부 금속층에 형성된 제1 본딩 금속(190)과 상기 하부 칩의 최상부 금속층에 형성된 제2 본딩 금속(290)을 서로 전기적으로 연결하는 방식을 의미할 수 있다. 예컨대, 제1 본딩 금속(190) 및 제2 본딩 금속(290)이 구리(Cu)로 형성된 경우, 상기 본딩 방식은 Cu-Cu 본딩 방식일 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것일 뿐이며, 제1 본딩 금속(190) 및 제2 본딩 금속(290)은 알루미늄(Al) 또는 텅스텐(W) 등 다른 다양한 금속으로 형성될 수도 있음은 물론이다.For example, the bonding method may refer to a method of electrically connecting the
제1 본딩 금속(190)과 제2 본딩 금속(290)이 접속됨에 따라, 비트 라인(BL)은 주변 회로 소자(PT)와 접속될 수 있다. 예를 들어, 제1 본딩 금속(190)은 제1 본딩 컨택(185)을 통해 비트 라인(BL)과 연결될 수 있다. 제2 본딩 금속(290)과 배선 구조체들(241, 242)은 제2 본딩 컨택(285)을 통해 서로 연결될 수 있다. 이를 통해, 각각의 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL) 및/또는 소오스 층(102)은 주변 회로 소자(PT)와 전기적으로 연결될 수 있다.As the
이하에서, 도 9 내지 도 15를 참조하여, 예시적인 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치 제조 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to example embodiments will be described with reference to FIGS. 9 to 15 .
도 9 내지 도 15는 도 4의 단면을 가지는 비휘발성 메모리 장치를 제조하는 과정을 순차적으로 나타내는 도면들이다. 9 to 15 are views sequentially illustrating a process of manufacturing the nonvolatile memory device having the cross section of FIG. 4 .
도 9를 참조하면, 몰드 절연막(110)과 몰드 희생막(MSL)이 제공될 수 있다. 몰드 절연막(110)과 몰드 희생막(MSL)은 교대로 적층될 수 있다.Referring to FIG. 9 , a
몰드 절연막(110)은 산화물 계열의 절연물질을 포함할 수 있다. 몰드 희생막(MSL)은 몰드 절연막(110)에 대해 식각 선택비를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 몰드 희생막(MSL)은 질화물 계열의 절연 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 몰드 희생막(MSL)은 실리콘 질화물(SiN)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The
도 10을 참조하면, 트렌치(TR)가 형성될 수 있다. 트렌치(TR)는 몰드 절연막(110)과 몰드 희생막(MSL)을 관통할 수 있다. 트렌치(TR)는 트렌치(TR)의 상부에서 트렌치(TR)의 하부를 향함에 따라 폭이 점진적으로 감소할 수 있다. 이는 트렌치(TR)를 형성하기 위한 식각 공정 특성에 기인할 수 있다. Referring to FIG. 10 , a trench TR may be formed. The trench TR may pass through the
도 11을 참조하면, 트렌치(TR)의 측벽을 따라 제1 희생막(SL1)이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 11 , a first sacrificial layer SL1 may be formed along the sidewall of the trench TR.
먼저, 트렌치(TR)의 측벽을 따라 질화물 계열의 절연물질이 형성될 수 있다. 이어서, 산화공정을 통해 제1 희생막(SL1)을 형성할 수 있다. 제1 희생막(SL1)은 산화물 계열의 절연 물질을 포함할 수 있다. First, a nitride-based insulating material may be formed along the sidewall of the trench TR. Subsequently, a first sacrificial layer SL1 may be formed through an oxidation process. The first sacrificial layer SL1 may include an oxide-based insulating material.
도 12를 참조하면, 제1 희생막(SL1) 상에 제2 희생막(SL2)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제2 희생막(SL2)은 폴리실리콘(poly Si)을 포함할 수 있다. 제2 희생막(SL2)은 제1 희생막(SL1)의 프로파일을 따라 형성될 수 있다. Referring to FIG. 12 , a second sacrificial layer SL2 may be formed on the first sacrificial layer SL1 . For example, the second sacrificial layer SL2 may include polysilicon (poly Si). The second sacrificial layer SL2 may be formed along the profile of the first sacrificial layer SL1 .
도 13을 참조하면, 산화 공정을 수행하여 블로킹 절연막(132c)이 형성될 수 있다. 제1 희생막(SL1)과 제2 희생막(SL2)이 산화되는 속도는 다를 수 있다. 이에 따라, 블로킹 절연막(132c)은 배흘림기둥 구조를 가질 수 있다. Referring to FIG. 13 , a blocking insulating
블로킹 절연막(132c)은 몰드 희생막(MSL)과 오버랩되는 제1 부분(132c_1)과 몰드 절연막(110)과 오버랩되는 제2 부분(132c_2)을 포함할 수 있다. 블로킹 절연막(132c)의 제1 부분(132c_1)의 폭(W1)은 블로킹 절연막(132c)의 제2 부분(132c_2)의 폭(W2)보다 크다. The blocking insulating
도 14를 참조하면, 블로킹 절연막(132c)의 프로파일을 따라 전하 저장막(132b)이 형성될 수 있다. 전하 저장막(132b)은 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition; ALD)을 통해 형성될 수 있다. 이로 인해 전하 저장막(132b)은 컨포멀(conformally)하게 형성될 수 있다. 전하 저장막(132b)의 폭은 일정할 수 있다. Referring to FIG. 14 , a
이어서, 전하 저장막(132b)의 프로파일을 따라 터널 절연막(132a)이 형성될 수 있다. 터널 절연막(132a)은 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition; ALD)을 통해 형성될 수 있다. 이로 인해 터널 절연막(132a)은 컨포멀(conformally)하게 형성될 수 있다. 터널 절연막(132a)의 폭은 일정할 수 있다. Subsequently, a
이어서, 터널 절연막(132a)의 프로파일을 따라 반도체 패턴(130)이 형성될 수 있다. 반도체 패턴(130)은 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition; ALD)을 통해 형성될 수 있다. 이로 인해 반도체 패턴(130)은 컨포멀(conformally)하게 형성될 수 있다. 반도체 패턴(130)의 폭은 일정할 수 있다. Subsequently, the
이어서, 블로킹 절연막(132c), 전하 저장막(132b), 터널 절연막(132a), 및 반도체 패턴(130)을 채우고 남은 트렌치(TR)를 채우는 충진 패턴(134)이 형성될 수 있다. 블로킹 절연막(132c), 전하 저장막(132b), 터널 절연막(132a), 반도체 패턴(130) 및 충진 패턴(134)은 채널 구조체(CH)를 구성할 수 있다. Subsequently, the blocking insulating
도 15를 참조하면, 게이트 전극(WLk, WLk-1)이 형성될 수 있다. 게이트 전극(WLk, WLk-1)은 리플레이스먼트 공정을 통해 형성될 수 있다. 먼저, 몰드 희생막(MSL)이 제거되고, 몰드 희생막(MSL)이 제거된 공간에 게이트 전극(WLk, WLk-1)이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 15 , gate electrodes WLk and WLk-1 may be formed. The gate electrodes WLk and WLk-1 may be formed through a replacement process. First, the mold sacrificial layer MSL is removed, and gate electrodes WLk and WLk - 1 may be formed in a space where the mold sacrificial layer MSL is removed.
이하에서, 도 1 내지 도 8, 및 도 16 내지 도 18을 참조하여, 예시적인 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치를 포함하는 전자 시스템을 설명한다.Hereinafter, an electronic system including a nonvolatile memory device according to example embodiments will be described with reference to FIGS. 1 to 8 and FIGS. 16 to 18 .
도 16은 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 예시적인 블록도이다. 도 17은 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 예시적인 사시도이다. 도 18은 도 17의 I-I 선을 따라서 절단한 개략적인 단면도이다.16 is an exemplary block diagram for describing an electronic system according to some embodiments. 17 is an exemplary perspective view for explaining an electronic system according to some embodiments. 18 is a schematic cross-sectional view taken along line I-I of FIG. 17 .
도 16을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템(1000)은 비휘발성 메모리 장치(1100) 및 비휘발성 메모리 장치(1100)와 전기적으로 연결되는 컨트롤러(1200)를 포함할 수 있다. 전자 시스템(1000)은 하나 또는 복수의 비휘발성 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 비휘발성 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. 16 , the
비휘발성 메모리 장치(1100)는 예를 들어, NAND 플래쉬 메모리 장치일 수 있으며, 예를 들어, 도 1 내지 도 8을 이용하여 상술한 비휘발성 메모리 장치일 수 있다. 비휘발성 메모리 장치(1100)는 제1 구조물(1100F) 및 제1 구조물(1100F) 상의 제2 구조물(1100S)을 포함할 수 있다.The
제1 구조물(1100F)은 디코더 회로(1110; 예컨대, 도 1의 로우 디코더(33)), 페이지 버퍼(1120; 예컨대, 도 1의 페이지 버퍼(35)) 및 로직 회로(1130; 예컨대, 도 1의 제어 로직(37))를 포함하는 주변 회로 구조물일 수 있다.The
제2 구조물(1100S)은 도 2를 이용하여 상술한 공통 소오스 라인(CSL), 복수의 비트 라인(BL)들 및 복수의 셀 스트링(CSTR)들을 포함할 수 있다. 셀 스트링(CSTR)들은 워드 라인(WL), 적어도 하나의 스트링 선택 라인(SSL) 및 적어도 하나의 그라운드 선택 라인(GSL)을 통해 디코더 회로(1110)에 연결될 수 있다. 또한, 셀 스트링(CSTR)들은 비트 라인(BL)들을 통해 페이지 버퍼(1120)에 연결될 수 있다.The
몇몇 실시예에서, 공통 소오스 라인(CSL) 및 셀 스트링(CSTR)들은, 제1 구조물(1100F)로부터 제2 구조물(1100S)까지 연장되는 제1 연결 배선(1115)들을 통해 디코더 회로(1110)와 전기적으로 연결될 수 있다. In some embodiments, the common source line CSL and the cell strings CSTR are connected to the
몇몇 실시예에서, 비트 라인(BL)들은 제1 구조물(1100F)로부터 제2 구조물(1100S)까지 연장되는 제2 연결 배선(1125)들을 통해 페이지 버퍼(1120)와 전기적으로 연결될 수 있다. In some embodiments, the bit lines BL may be electrically connected to the
비휘발성 메모리 장치(1100)는 로직 회로(1130; 예컨대, 도 1의 제어 로직(37))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.The
컨트롤러(1200)는 프로세서(1210), NAND 컨트롤러(1220) 및 호스트 인터페이스(1230)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전자 시스템(1000)은 복수의 비휘발성 메모리 장치(1100)들을 포함할 수 있으며, 이 경우, 컨트롤러(1200)는 복수의 비휘발성 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 비휘발성 메모리 장치(1100)에 액세스할 수 있다. NAND 컨트롤러(1220)는 비휘발성 메모리 장치(1100)와의 통신을 처리하는 NAND 인터페이스(1221)를 포함할 수 있다. NAND 인터페이스(1221)를 통해, 비휘발성 메모리 장치(1100)를 제어하기 위한 제어 명령, 비휘발성 메모리 장치(1100)의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)에 기록하고자 하는 데이터, 비휘발성 메모리 장치(1100)의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)로부터 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 비휘발성 메모리 장치(1100)를 제어할 수 있다.The
도 16 내지 도 18을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템은 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.16 to 18 , an electronic system according to some embodiments includes a
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 반도체 패키지(2003a) 및 제2 반도체 패키지(2003b)를 포함할 수 있다. 제1 반도체 패키지(2003a) 및 제2 반도체 패키지(2003b)는 각각 복수의 반도체 칩들(2200)을 포함하는 반도체 패키지일 수 있다. 제1 반도체 패키지(2003a) 및 제2 반도체 패키지(2003b)는 각각, 패키지 기판(2100), 패키지 기판(2100) 상의 반도체 칩들(2200), 반도체 칩들(2200) 각각의 하부면에 배치되는 접착층들(2300), 반도체 칩들(2200)과 패키지 기판(2100)을 전기적으로 연결하는 연결 구조물(2400), 및 패키지 기판(2100) 상에서 반도체 칩들(2200) 및 연결 구조물(2400)을 덮는 몰딩층(2500)을 포함할 수 있다.The
패키지 기판(2100)은 패키지 상부 패드들(2130)을 포함하는 인쇄 회로 기판일 수 있다. 각각의 반도체 칩(2200)은 입출력 패드(2210)를 포함할 수 있다. 입출력 패드(2210)는 도 16의 입출력 패드(1101)에 해당할 수 있다.The
몇몇 실시예에서, 연결 구조물(2400)은 입출력 패드(2210)와 패키지 상부 패드들(2130)을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어일 수 있다. 따라서, 각각의 제1 반도체 패키지(2003a) 및 제2 반도체 패키지(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. 몇몇 실시예에서, 각각의 제1 반도체 패키지(2003a) 및 제2 반도체 패키지(2003b)에서, 반도체 칩들(2200)은 본딩 와이어 방식의 연결 구조물(2400) 대신에, 관통 전극(Through Silicon Via, TSV)을 포함하는 연결 구조물에 의하여 서로 전기적으로 연결될 수도 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
몇몇 실시예에서, 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(2400)과 전기적으로 연결될 수 있다. 하부 패드들(2125)은 도전성 연결부들(2800)을 통해 도 17과 같이 전자 시스템(2000)의 메인 기판(2001)의 배선 패턴들(2005)에 연결될 수 있다.In some embodiments, the
도 17 및 도 18을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템에서, 반도체 칩들(2200) 각각은 도 1 내지 도 8을 이용하여 상술한 비휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 칩들(2200) 각각은 주변 회로 영역(PERI) 및 주변 회로 영역(PERI) 상에 적층되는 메모리 셀 영역(CELL)을 포함할 수 있다. 예시적으로, 주변 회로 영역(PERI)은 도 3 내지 8을 이용하여 상술한 주변 회로 기판(200) 및 제2 배선 구조체(241, 242)를 포함할 수 있다. 또한, 예시적으로, 메모리 셀 영역(CELL)은 도 3 내지 도 8을 이용하여 상술한 기판(100), 몰드 구조체(MS), 채널 구조체(CH), 블록 분리 영역(WLC), 및 비트 라인(BL)을 포함할 수 있다.17 and 18 , in an electronic system according to some embodiments, each of 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.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, 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: 기판
102: 소오스 층
104: 소오스 지지층
110: 몰드 절연막
120: 층간 절연막
140: 제1 배선간 절연막
CH: 채널 구조체
136: 채널 패드
BL: 비트 라인
162: 비트 라인 컨택
200: 주변 회로 기판
PT: 주변 회로 소자
205: 주변 소자 분리막100: substrate 102: source layer
104: source support layer 110: mold insulating film
120: interlayer insulating film 140: first inter-wiring insulating film
CH: channel structure 136: channel pad
BL: bit line 162: bit line contact
200: peripheral circuit board PT: peripheral circuit element
205: peripheral element isolation film
Claims (10)
상기 기판 상에, 교대로 적층되고, 제1 방향으로 연장되는 복수의 게이트 전극들 및 복수의 몰드 절연막들을 포함하는 몰드 구조체; 및
상기 몰드 구조체를 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 관통하는 트렌치 내에 배치되는 채널 구조체를 포함하고,
상기 채널 구조체는 상기 트렌치의 측벽 상에 순차적으로 제공되는 블로킹 절연막, 전하 저장막, 및 터널 절연막을 포함하고,
상기 블로킹 절연막은 상기 게이트 전극과 접촉하는 제1 부분과, 상기 몰드 절연막과 접촉하는 제2 부분을 포함하며,
상기 블로킹 절연막의 제1 부분의 상기 제1 방향으로의 폭은 상기 블로킹 절연막의 상기 제2 부분의 상기 제1 방향으로의 폭보다 크고,
상기 전하 저장막의 상기 제1 방향으로의 폭 및 상기 터널 절연막의 상기 제1 방향으로의 폭은 상기 채널 구조체의 바닥면에서 상기 채널 구조체의 상면을 향함에 따라 일정한, 비휘발성 메모리 장치. Board;
a mold structure that is alternately stacked on the substrate and includes a plurality of gate electrodes and a plurality of mold insulating layers extending in a first direction; and
and a channel structure disposed in a trench penetrating the mold structure in a second direction perpendicular to the first direction,
The channel structure includes a blocking insulating film, a charge storage film, and a tunnel insulating film sequentially provided on the sidewall of the trench,
The blocking insulating layer includes a first portion in contact with the gate electrode and a second portion in contact with the mold insulating layer,
a width of the first portion of the blocking insulating film in the first direction is greater than a width of the second portion of the blocking insulating film in the first direction;
and a width of the charge storage layer in the first direction and a width of the tunnel insulating layer in the first direction are constant from a bottom surface of the channel structure toward a top surface of the channel structure.
상기 채널 구조체는 상기 터널 절연막 상의 반도체 패턴을 포함하고,
상기 반도체 패턴의 상기 제1 방향으로의 폭은 상기 채널 구조체의 바닥면에서 상기 채널 구조체의 상면을 향함에 따라 일정한, 비휘발성 메모리 장치. The method of claim 1,
The channel structure includes a semiconductor pattern on the tunnel insulating layer,
A width of the semiconductor pattern in the first direction is constant from a bottom surface of the channel structure toward an upper surface of the channel structure.
상기 블로킹 절연막의 제1 부분은 상기 게이트 전극과 접촉하는 제1 면, 및 상기 전하 저장막과 접촉하는 제2 면을 포함하고,
상기 제1 면과 상기 게이트 전극의 상면이 이루는 각도는 45° 이상이고, 90° 보다 작은, 비휘발성 메모리 장치. The method of claim 1,
The first portion of the blocking insulating film includes a first surface in contact with the gate electrode, and a second surface in contact with the charge storage film,
An angle between the first surface and the upper surface of the gate electrode is greater than or equal to 45° and less than 90°.
상기 블로킹 절연막의 제2 부분은 상기 전하 저장막과 접촉하는 제6 면을 포함하고,
상기 제2 면과 상기 제6 면이 이루는 각도는 180° 보다 작은, 비휘발성 메모리 장치. 4. The method of claim 3,
The second portion of the blocking insulating film includes a sixth surface in contact with the charge storage film,
and an angle between the second surface and the sixth surface is less than 180°.
상기 제1 면은 상기 게이트 전극에 대해 볼록하고, 상기 제2 면은 상기 게이트 전극에 대해 오목한, 비휘발성 메모리 장치. 4. The method of claim 3,
wherein the first side is convex with respect to the gate electrode and the second side is concave with respect to the gate electrode.
상기 전하 저장막은 상기 블로킹 절연막의 제1 부분과 상기 제1 방향으로 오버랩되는 제1 부분, 및 상기 블로킹 절연막의 제2 부분과 상기 제1 방향으로 오버랩되는 제2 부분을 포함하고,
상기 전하 저장막의 제1 부분은 상기 블로킹 절연막과 접촉하는 제2 면, 및 상기 터널 절연막과 접촉하는 제3 면을 포함하고,
상기 제2 면 및 상기 제3 면은 각각 상기 게이트 전극에 대해 오목한, 비휘발성 메모리 장치. The method of claim 1,
The charge storage film includes a first portion overlapping the first portion of the blocking insulating film in the first direction, and a second portion overlapping the second portion of the blocking insulating film in the first direction,
The first portion of the charge storage film includes a second surface in contact with the blocking insulating film, and a third surface in contact with the tunnel insulating film,
and the second surface and the third surface are each concave with respect to the gate electrode.
상기 채널 구조체는 상기 터널 절연막 상의 반도체 패턴을 포함하고,
상기 터널 절연막은 상기 블로킹 절연막의 제1 부분과 상기 제1 방향으로 오버랩되는 제1 부분, 및 상기 블로킹 절연막의 제2 부분과 상기 제1 방향으로 오버랩되는 제2 부분을 포함하고,
상기 제3 면은 상기 터널 절연막의 제1 부분과 접촉하고,
상기 터널 절연막의 제1 부분은 상기 반도체 패턴과 접촉하는 제4 면을 포함하고,
상기 제4 면은 상기 게이트 전극에 대해 오목한, 비휘발성 메모리 장치. 7. The method of claim 6,
The channel structure includes a semiconductor pattern on the tunnel insulating layer,
The tunnel insulating film includes a first portion overlapping the first portion of the blocking insulating film in the first direction, and a second portion overlapping the second portion of the blocking insulating film in the first direction,
the third surface is in contact with the first portion of the tunnel insulating film;
The first portion of the tunnel insulating layer includes a fourth surface in contact with the semiconductor pattern,
and the fourth side is concave with respect to the gate electrode.
상기 블로킹 절연막의 제1 부분은 상기 게이트 전극과 접촉하는 제1 면을 포함하고,
상기 제1 면과 상기 게이트 전극의 상면이 이루는 각도는 0° 보다 크고, 45° 보다 작은, 비휘발성 메모리 장치. The method of claim 1,
The first portion of the blocking insulating film includes a first surface in contact with the gate electrode,
An angle between the first surface and the upper surface of the gate electrode is greater than 0° and less than 45°.
상기 채널 구조체와 접속되는 비트 라인을 더 포함하는, 비휘발성 메모리 장치. The method of claim 1,
and a bit line connected to the channel structure.
상기 메인 기판 상의 비휘발성 메모리 장치; 및
상기 메인 기판 상에, 상기 비휘발성 메모리 장치와 전기적으로 연결되는 컨트롤러를 포함하고,
상기 비휘발성 메모리 장치는,
기판;
상기 기판 상에, 교대로 적층되고, 제1 방향으로 연장되는 복수의 게이트 전극들 및 복수의 몰드 절연막들을 포함하는 몰드 구조체; 및
상기 몰드 구조체를 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 관통하는 트렌치 내에 배치되는 채널 구조체를 포함하고,
상기 채널 구조체는 상기 트렌치의 측벽 상에 순차적으로 제공되는 블로킹 절연막, 전하 저장막, 및 터널 절연막을 포함하고,
상기 블로킹 절연막은 상기 게이트 전극과 접촉하는 제1 부분과, 상기 몰드 절연막과 접촉하는 제2 부분을 포함하며,
상기 블로킹 절연막의 제1 부분의 상기 제1 방향으로의 폭은 상기 블로킹 절연막의 상기 제2 부분의 상기 제1 방향으로의 폭보다 크고,
상기 전하 저장막의 상기 제1 방향으로의 폭 및 상기 터널 절연막의 상기 제1 방향으로의 폭은 상기 채널 구조체의 바닥면에서 상기 채널 구조체의 상면을 향함에 따라 일정한, 전자 시스템. main board;
a nonvolatile memory device on the main board; and
a controller electrically connected to the nonvolatile memory device on the main board;
The non-volatile memory device comprises:
Board;
a mold structure stacked alternately on the substrate and including a plurality of gate electrodes and a plurality of mold insulating layers extending in a first direction; and
and a channel structure disposed in a trench penetrating the mold structure in a second direction perpendicular to the first direction,
The channel structure includes a blocking insulating film, a charge storage film, and a tunnel insulating film sequentially provided on the sidewall of the trench,
The blocking insulating layer includes a first portion in contact with the gate electrode and a second portion in contact with the mold insulating layer,
a width of the first portion of the blocking insulating film in the first direction is greater than a width of the second portion of the blocking insulating film in the first direction;
and a width of the charge storage layer in the first direction and a width of the tunnel insulating layer in the first direction are constant from a bottom surface of the channel structure toward a top surface of the channel structure.
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