KR20220098088A - Semiconductor memory device and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 메모리 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor memory device and a method for manufacturing the same.
소비자가 요구하는 우수한 성능 및 저렴한 가격을 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.In order to meet the high performance and low price demanded by consumers, it is required to increase the density of semiconductor memory devices. In the case of a semiconductor 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.
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 장치의 집적도는 증가하고는 있지만 여전히 제한적이다. 이에 따라, 3차원적으로 배열되는 메모리 셀들을 구비하는 3차원 반도체 장치들이 제안되고 있다.In the case of a two-dimensional or planar semiconductor memory device, the degree of integration is mainly determined by an area occupied by a 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 semiconductor device is increasing, but is still limited. Accordingly, three-dimensional semiconductor devices including memory cells arranged three-dimensionally have been proposed.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 공정 난이도가 향상된 반도체 메모리 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY The technical problem to be solved by the present invention is to provide a semiconductor memory device having improved process difficulty.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 공정 난이도가 향상된 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor memory device with improved process difficulty.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는, 제1 방향으로 인접하는 셀 영역과 연장 영역을 포함하는 기판, 기판 상에 교대로 적층된 복수의 절연층 및 복수의 게이트 전극층을 포함하는 몰드 구조체, 셀 영역에서 기판에 수직하는 방향으로 연장하고, 몰드 구조체를 관통하는 채널 구조체 및 연장 영역에서 기판에 수직하는 방향으로 연장하고, 복수의 게이트 전극층과 연결되는 셀 컨택을 포함하고, 셀 컨택은, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격되는 제1 컨택 및 제2 컨택을 포함하고, 몰드 구조체는 제1 컨택 및 제2 컨택의 사이에서 기판에 수직하는 방향으로 돌출되는 더미 몰드 구조체를 포함한다. A semiconductor memory device according to some embodiments of the present invention for achieving the above technical object includes a substrate including a cell region and an extension region adjacent to each other in a first direction, a plurality of insulating layers alternately stacked on the substrate, and a plurality of A mold structure including a gate electrode layer, extending in a direction perpendicular to the substrate in a cell region, a channel structure penetrating through the mold structure, and a cell contact connected to the plurality of gate electrode layers extending in a direction perpendicular to the substrate in the extension region The cell contact includes a first contact and a second contact spaced apart in a second direction intersecting the first direction, and the mold structure protrudes between the first contact and the second contact in a direction perpendicular to the substrate. and a dummy mold structure that is
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는, 제1 방향으로 인접하는 셀 영역과 연장 영역을 포함하는 기판, 기판 상에 교대로 적층된 복수의 절연층 및 복수의 게이트 전극층을 포함하는 몰드 구조체, 제1 방향으로 연장하고, 몰드 구조체를 절단하는 워드라인 절단 라인 및 연장 영역에서 기판에 수직하는 방향으로 연장하고, 복수의 게이트 전극층과 연결되는 셀 컨택을 포함하고, 셀 컨택은, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격되는 제1 컨택 및 제2 컨택을 포함하고, 제1 컨택 및 제2 컨택의 하부에 배치되는 몰드 구조체는 기판의 상면으로부터 제1 높이를 가지고, 제1 컨택 및 제2 컨택의 사이에서 몰드 구조체는 기판의 상면으로부터 제1 높이보다 높은 제2 높이를 가진다.A semiconductor memory device according to some embodiments of the present invention for achieving the above technical object includes a substrate including a cell region and an extension region adjacent to each other in a first direction, a plurality of insulating layers alternately stacked on the substrate, and a plurality of A mold structure including a gate electrode layer, extending in a first direction, a word line cutting line for cutting the mold structure, and a cell contact extending in a direction perpendicular to the substrate in the extension region, and connected to the plurality of gate electrode layers; The cell contact includes first and second contacts spaced apart from each other in a second direction intersecting the first direction, and the mold structure disposed under the first contact and the second contact has a first height from the upper surface of the substrate. And, between the first contact and the second contact, the mold structure has a second height higher than the first height from the upper surface of the substrate.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법은, 제1 방향으로 인접하는 셀 영역과 연장 영역을 포함하는 기판을 제공하고, 기판 상에 몰드 절연층 및 희생 절연층이 교대로 적층된 프리 몰드 구조체를 형성하고, 연장 영역 상의 프리 몰드 구조체에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격되고, 프리 몰드 구조체의 상면으로부터 기판을 향해 리세스된 복수의 트렌치를 형성하고, 복수의 트렌치와 프리 몰드 구조체 상에 층간 절연막을 형성하고, 셀 영역 상의 프리 몰드 구조체를 관통하는 채널 구조체를 형성하고, 희생 절연층을 제거하고, 몰드 절연층 사이에 게이트 전극층을 형성하고, 복수의 트렌치 내에 게이트 전극층과 연결되는 셀 컨택을 형성하는 것을 포함한다.In a method for manufacturing a semiconductor memory device according to some embodiments of the present invention for achieving the above technical problem, there is provided a substrate including a cell region and an extension region adjacent to each other in a first direction, and a mold insulating layer and a sacrificial layer on the substrate A plurality of trenches forming a pre-mold structure in which insulating layers are alternately stacked, spaced apart from the pre-mold structure on the extension region in a second direction intersecting the first direction, and recessed toward the substrate from the upper surface of the pre-mold structure forming a plurality of trenches and an interlayer insulating film on the pre-mold structure, forming a channel structure penetrating the pre-mold structure on the cell region, removing the sacrificial insulating layer, and forming a gate electrode layer between the mold insulating layers and forming cell contacts connected to the gate electrode layer in the plurality of trenches.
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 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 블록도이다.
도 2는 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 회로도이다.
도 3은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 레이아웃도이다.
도 4는 도 3의 A-A를 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 도 4의 R1 영역을 설명하기 위한 확대도이다.
도 6은 도 3의 B-B를 따라 절단한 단면도이다.
도 7은 도 3의 C-C를 따라 절단한 단면도이다.
도 8은 도 3의 D-D 및 E-E를 따라 절단한 단면도이다.
도 9는 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 도 9의 R1 영역을 설명하기 위한 확대도이다.
도 11은 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 12 내지 도 34는 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계의 도면들이다.
도 35는 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 예시적인 블록도이다.
도 36은 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 예시적인 사시도이다.
도 37은 도 36의 I-I를 따라 절단한 개략적인 단면도이다.1 is an exemplary block diagram illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments.
2 is an exemplary circuit diagram illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments.
3 is an exemplary layout diagram illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments.
4 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 3 .
FIG. 5 is an enlarged view for explaining a region R1 of FIG. 4 .
6 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 3 .
7 is a cross-sectional view taken along CC of FIG. 3 .
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along DD and EE of FIG. 3 .
9 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments.
FIG. 10 is an enlarged view for explaining a region R1 of FIG. 9 .
11 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to another exemplary embodiment.
12 to 34 are diagrams of intermediate steps for describing a method of manufacturing a semiconductor memory device according to some embodiments.
35 is an exemplary block diagram for describing an electronic system according to some embodiments.
36 is an exemplary perspective view for explaining an electronic system according to some embodiments.
37 is a schematic cross-sectional view taken along II of FIG. 36 .
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 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 블록도이다.1 is an exemplary block diagram illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments.
도 1을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 반도체 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 반도체 메모리 장치(10)의 외부로부터 어드레스(ADDR), 커맨드(CMD) 및 제어 신호(CTRL)를 수신할 수 있고, 반도체 메모리 장치(10)의 외부의 장치와 데이터(DATA)를 송수신할 수 있다. 주변 회로(30)는 로우 디코더(33), 페이지 버퍼(35) 및 제어 로직(37)을 포함할 수 있다. 도시되지 않았으나, 주변 회로(30)는 입출력 회로, 반도체 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), 페이지 버퍼(35), 상기 입출력 회로 및 상기 전압 생성 회로 등에 연결될 수 있다. 제어 로직(37)은 반도체 메모리 장치(10)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어 로직(37)은 제어 신호(CTRL)에 응답하여 반도체 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 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 회로도이다.2 is an exemplary circuit diagram illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments.
도 2를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 메모리 셀 어레이(예컨대, 도 1의 20)는 공통 소오스 라인(CSL), 복수의 비트 라인(BL0, BL1, BL2)들 및 복수의 셀 스트링(CSTR)들을 포함한다.Referring to FIG. 2 , a memory cell array (eg, 20 of FIG. 1 ) of a semiconductor memory device according to some embodiments may include a common source line CSL, a plurality of bit lines BL0 , BL1 , and BL2 , and a plurality of cells. strings (CSTRs).
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(WL11~WL1n, WL21~WL2n) 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(WL11~WL1n, WL21~WL2n)은 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)의 게이트 전극으로 사용될 수 있고, 스트링 선택 라인(SSL)은 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 게이트 전극으로 사용될 수 있다.The common source line CSL may be commonly connected to sources of the ground select transistors GST. Also, a ground select line GSL, a plurality of word lines WL11 to WL1n and WL21 to WL2n, and a string select 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, and the word lines WL11 to WL1n and WL21 to WL2n may be used as gate electrodes of the memory cell transistors MCT, and a string The selection 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, 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 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 레이아웃도이다. 도 4는 도 3의 A-A를 따라 절단한 단면도이다. 도 5는 도 4의 R1 영역을 설명하기 위한 확대도이다. 도 6은 도 3의 B-B를 따라 절단한 단면도이다. 도 7은 도 3의 C-C를 따라 절단한 단면도이다. 도 8은 도 3의 D-D 및 E-E를 따라 절단한 단면도이다.3 is an exemplary layout diagram illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 3 . FIG. 5 is an enlarged view for explaining a region R1 of FIG. 4 . 6 is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 3 . 7 is a cross-sectional view taken along line C-C of FIG. 3 . 8 is a cross-sectional view taken along lines D-D and E-E of FIG. 3 .
도 3 내지 도 8을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 메모리 셀 영역(CELL) 및 주변 회로 영역(PERI)을 포함한다.3 to 8 , a semiconductor memory device according to some embodiments includes a memory cell region CELL and a peripheral circuit region PERI.
메모리 셀 영역(CELL)은 셀 기판(100), 절연 기판(101), 몰드 구조체(MS1, MS2), 층간 절연막(140a, 140b), 채널 구조체(CH), 워드라인 절단 라인(WLC), 스트링 분리 구조체(SC), 비트 라인(BL), 셀 컨택(162), 관통 비아(166), 더미 채널 구조체(DCH) 및 소오스 컨택(164)을 포함할 수 있다.The memory cell region CELL includes the
셀 기판(100)은 예를 들어, 실리콘 기판, 게르마늄 기판 혹은 실리콘-게르마늄 기판 등과 같은 반도체 기판을 포함할 수 있다. 또는, 셀 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, 셀 기판(100)은 불순물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 셀 기판(100)은 n형 불순물(예컨대, 인(P), 비소(As) 등)을 포함할 수 있다.The
셀 기판(100)은 셀 영역(CAR) 및 연장 영역(EXT)을 포함할 수 있다.The
셀 영역(CAR)에는 복수의 메모리 셀들을 포함하는 메모리 셀 어레이(예컨대, 도 1의 20)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 셀 영역(CAR)에는 후술되는 채널 구조체(CH), 비트 라인(BL) 및 게이트 전극들(ECL, GSL1, GSL2, WL11~WL1n, WL21~WL2n, SSL1, SSL2) 등이 배치될 수 있다. 이하의 설명에서, 상기 메모리 셀 어레이가 배치되는 셀 기판(100)의 표면은 셀 기판(100)의 상면으로 지칭될 수 있다. 반대로, 셀 기판(100)의 상면과 반대되는 셀 기판(100)의 표면은 셀 기판(100)의 하면으로 지칭될 수 있다.A memory cell array (eg, 20 of FIG. 1 ) including a plurality of memory cells may be formed in the cell region CAR. For example, in the cell region CAR, a channel structure CH, a bit line BL, and gate electrodes ECL, GSL1, GSL2, WL11 to WL1n, WL21 to WL2n, SSL1, SSL2, which will be described later, are disposed in the cell region CAR. can In the following description, the surface of the
연장 영역(EXT)은 셀 영역(CAR)의 주변에 배치될 수 있다. 연장 영역(EXT)에는 후술되는 게이트 전극들(ECL, GSL1, GSL2, WL11~WL1n, WL21~WL2n, SSL1, SSL2)이 계단형으로 적층될 수 있다.The extension area EXT may be disposed around the cell area CAR. Gate electrodes ECL, GSL1, GSL2, WL11 to WL1n, WL21 to WL2n, SSL1, and SSL2, which will be described later, may be stacked in the extension area EXT in a stepwise manner.
몇몇 실시예에서, 셀 기판(100)은 관통 영역(THR)을 더 포함할 수 있다. 관통 영역(THR)은 셀 어레이 영역(CAR) 및 확장 영역(EXT)의 내측에 배치되거나, 셀 어레이 영역(CAR) 및 확장 영역(EXT)의 외측에 배치될 수 있다. 관통 영역(THR)에는 후술되는 관통 비아(166)가 배치될 수 있다.In some embodiments, the
절연 기판(101)은 연장 영역(EXT)의 셀 기판(100) 내에 형성될 수 있다. 절연 기판(101)은 확장 영역(EXT)의 셀 기판(100) 내에 절연 영역을 형성할 수 있다. 절연 기판(101)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 및 실리콘 탄화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 절연 기판(101)은 관통 영역(THR)의 셀 기판(100) 내에 형성될 수도 있다.The insulating
절연 기판(101)의 하면은 셀 기판(100)의 하면과 동일 평면 상에 배치되는 것만이 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 다른 예로, 절연 기판(101)의 하면은 셀 기판(100)의 하면보다 낮을 수도 있다.It is illustrated that the lower surface of the insulating
몰드 구조체(MS1, MS2)는 셀 기판(100)의 전면 상에 형성될 수 있다. 몰드 구조체(MS1, MS2)는 셀 기판(100) 상에 적층되는 복수의 게이트 전극들(ECL, GSL1, GSL2, WL11~WL1n, WL21~WL2n, SSL1, SSL2) 및 복수의 몰드 절연막들(110, 115)을 포함할 수 있다. 각각의 게이트 전극들(ECL, GSL1, GSL2, WL11~WL1n, WL21~WL2n, SSL1, SSL2) 및 각각의 몰드 절연막들(110, 115)은 셀 기판(100)의 전면과 평행하게 연장되는 층상 구조일 수 있다. 게이트 전극들(ECL, GSL1, GSL2, WL11~WL1n, WL21~WL2n, SSL1, SSL2)은 몰드 절연막들(110, 115)에 의해 상호 이격되어 셀 기판(100) 상에 차례로 적층될 수 있다.The mold structures MS1 and MS2 may be formed on the entire surface of the
몇몇 실시예에서, 몰드 구조체(MS1, MS2)는 셀 기판(100) 상에 차례로 적층되는 제1 몰드 구조체(MS1) 및 제2 몰드 구조체(MS2)를 포함할 수 있다.In some embodiments, the mold structures MS1 and MS2 may include a first mold structure MS1 and a second mold structure MS2 that are sequentially stacked on the
제1 몰드 구조체(MS1)는 셀 기판(100) 상에 교대로 적층되는 제1 게이트 전극들(ECL, GSL1, GSL2, WL11~WL1n) 및 제1 몰드 절연막(110)들을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 게이트 전극들(ECL, GSL1, GSL2, WL11~WL1n)은 셀 기판(100) 상에 차례로 적층되는 소거 제어 라인(ECL), 그라운드 선택 라인(GSL1, GSL2) 및 복수의 제1 워드 라인들(WL11~WL1n)을 포함할 수 있다. 그라운드 선택 라인(GSL1, GSL2)은 차례로 적층되는 제1 그라운드 선택 라인(GSL1) 및 제2 그라운드 선택 라인(GSL2)을 포함할 수 있다. 제1 게이트 전극들(ECL, GSL1, GSL2, WL11~WL1n)은 2개의 그라운드 선택 라인(GSL1, GSL2)을 포함하는 것만이 도시되었으나 이는 예시적인 것일 뿐이며, 제1 게이트 전극들(ECL, GSL1, GSL2, WL11~WL1n)은 3개 이상의 그라운드 선택 라인을 포함할 수도 있음은 물론이다. 다른 몇몇 실시예에서, 소거 제어 라인(ECL)은 생략될 수도 있다.The first mold structure MS1 may include first gate electrodes ECL, GSL1, GSL2, WL11 to WL1n and first
제2 몰드 구조체(MS2)는 제1 몰드 구조체(MS1) 상에 교대로 적층되는 제2 게이트 전극들(WL21~WL2n, SSL1, SSL2) 및 제2 몰드 절연막(115)들을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 게이트 전극들(WL21~WL2n, SSL1, SSL2)은 제1 몰드 구조체(MS1) 상에 차례로 적층되는 복수의 제2 워드 라인들(WL21~WL2n) 및 스트링 선택 라인(SSL1, SSL2)을 포함할 수 있다. 스트링 선택 라인(SSL1, SSL2)은 차례로 적층되는 제1 스트링 선택 라인(SSL1) 및 제2 스트링 선택 라인(SSL2)을 포함할 수 있다. 제2 게이트 전극들(WL21~WL2n, SSL1, SSL2)은 2개의 스트링 선택 라인(SSL1, SSL2)을 포함하는 것만이 도시되었으나 이는 예시적인 것일 뿐이며, 제2 게이트 전극들(WL21~WL2n, SSL1, SSL2)은 3개 이상의 스트링 선택 라인을 포함할 수도 있음은 물론이다.The second mold structure MS2 may include second gate electrodes WL21 to WL2n, SSL1 and SSL2 and second
게이트 전극들(ECL, GSL1, GSL2, WL11~WL1n, WL21~WL2n, SSL1, SSL2)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.The gate electrodes ECL, GSL1, GSL2, WL11 to WL1n, WL21 to WL2n, SSL1 and SSL2 are each formed of a conductive material, for example, a metal such as tungsten (W), cobalt (Co), or nickel (Ni) or silicon or silicon. It may include a semiconductor material such as, but is not limited thereto.
몰드 절연막들(110, 115)은 각각 절연 물질, 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Each of the
몰드 구조체(MS1, MS2)는 복수의 더미 몰드 구조체와 복수의 트렌치(T)를 포함할 수 있다. The mold structures MS1 and MS2 may include a plurality of dummy mold structures and a plurality of trenches T.
예를 들어, 도 3 및 8을 참조하면, 몰드 구조체(MS1, MS2)는 제1 더미 몰드 구조체(DM1)와 제2 더미 몰드 구조체(DM2)를 포함할 수 있다. 몰드 구조체(MS1, MS2)는 복수의 제1 트렌치(T1)와 복수의 제2 트렌치(T2)를 포함할 수 있다. 몰드 구조체(MS1, MS2)는 제1 더미 몰드 구조체(DM1) 및 제2 더미 몰드 구조체(DM2)를 포함한 복수의 더미 몰드 구조체를 포함할 수 있다. 몰드 구조체(MS1, MS2)는 복수의 제1 트렌치(T1) 및 복수의 제2 트렌치(T2)를 포함한 복수의 트렌치(T)를 포함할 수 있다. 이하에서는, 제1 더미 몰드 구조체(DM1) 및 제2 더미 몰드 구조체(DM2)와 복수의 제1 트렌치(T1) 및 복수의 제2 트렌치(T2)를 예시로 설명한다.For example, referring to FIGS. 3 and 8 , the mold structures MS1 and MS2 may include a first dummy mold structure DM1 and a second dummy mold structure DM2 . The mold structures MS1 and MS2 may include a plurality of first trenches T1 and a plurality of second trenches T2 . The mold structures MS1 and MS2 may include a plurality of dummy mold structures including a first dummy mold structure DM1 and a second dummy mold structure DM2 . The mold structures MS1 and MS2 may include a plurality of trenches T including a plurality of first trenches T1 and a plurality of second trenches T2 . Hereinafter, the first dummy mold structure DM1 and the second dummy mold structure DM2 , and the plurality of first trenches T1 and the plurality of second trenches T2 will be described as examples.
복수의 제1 트렌치(T1)와 복수의 제2 트렌치(T2)는 몰드 구조체(MS1, MS2)의 상면으로부터 셀 기판(100)의 상면을 향해 리세스될 수 있다. The plurality of first trenches T1 and the plurality of second trenches T2 may be recessed from the top surfaces of the mold structures MS1 and MS2 toward the top surface of the
복수의 제1 트렌치(T1) 내에 제1 패드 영역(PAD1)이 배치될 수 있다. 복수의 제1 트렌치(T1)의 바닥면에 제1 패드 영역(PAD1)이 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 패드 영역(PAD1)은 복수의 제1 트렌치(T1)의 바닥면에 의해 노출된 게이트 전극들(ECL, GSL1, GSL2, WL11~WL1n, WL21~WL2n, SSL1, SSL2)의 일부 영역을 지칭할 수 있다.A first pad area PAD1 may be disposed in the plurality of first trenches T1 . A first pad area PAD1 may be disposed on the bottom surface of the plurality of first trenches T1 . Specifically, the first pad area PAD1 is a portion of the gate electrodes ECL, GSL1, GSL2, WL11 to WL1n, WL21 to WL2n, SSL1 and SSL2 exposed by the bottom surfaces of the plurality of first trenches T1 . area can be referred to.
제1 트렌치(T1) 내에 제1 셀 컨택(162a, 162b)이 배치될 수 있다. 제1 트렌치(T1)의 바닥면 상에 제1 셀 컨택(162a, 162b)이 배치될 수 있다. 제1 셀 컨택(162a, 162b)은 제1 트렌치(T1) 내의 제1 패드 영역(PAD1) 상에 배치될 수 있다. 제1 셀 컨택(162a, 162b)은 제1 트렌치(T1) 내에서 층간 절연막(140a, 140b)에 의해 둘러싸일 수 있다.
제1 셀 컨택(162a, 162b)은 제1 더미 몰드 구조체(DM1)와 제2 방향(Y)으로 중첩할 수 있다. 제1 셀 컨택(162a, 162b)은 제1 트렌치(T1)에 의해 노출된 제1 더미 몰드 구조체(DM1)의 측벽 사이에 배치될 수 있다.The
복수의 제2 트렌치(T2) 내에 제2 패드 영역(PAD2)이 배치될 수 있다. 복수의 제2 트렌치(T2)의 바닥면에 제2 패드 영역(PAD2)이 배치될 수 있다. 구체적으로, 제2 패드 영역(PAD2)은 복수의 제2 트렌치(T2)의 바닥면에 의해 노출된 게이트 전극들(ECL, GSL1, GSL2, WL11~WL1n, WL21~WL2n, SSL1, SSL2)의 일부 영역을 지칭할 수 있다. A second pad area PAD2 may be disposed in the plurality of second trenches T2 . A second pad area PAD2 may be disposed on the bottom surface of the plurality of second trenches T2 . Specifically, the second pad area PAD2 is a portion of the gate electrodes ECL, GSL1, GSL2, WL11 to WL1n, WL21 to WL2n, SSL1 and SSL2 exposed by the bottom surfaces of the plurality of second trenches T2 . area can be referred to.
제2 트렌치(T2) 내에 제2 셀 컨택(162c, 162d)이 배치될 수 있다. 제2 트렌치(T2)의 바닥면 상에 제2 셀 컨택(162c, 162d)이 배치될 수 있다. 제2 셀 컨택(162c, 162d)은 제2 트렌치(T2) 내의 제2 패드 영역(PAD2) 상에 배치될 수 있다. 제2 셀 컨택(162c, 162d)은 제2 트렌치(T2) 내에서 층간 절연막(140a, 140b)에 의해 둘러싸일 수 있다.
제2 셀 컨택(162c, 162d)은 제2 더미 몰드 구조체(DM2)와 제2 방향(Y)으로 중첩할 수 있다. 제2 셀 컨택(162c, 162d)은 제2 트렌치(T2)에 의해 노출된 제2 더미 몰드 구조체(DM2)의 측벽 사이에 배치될 수 있다.The
제1 더미 몰드 구조체(DM1)는 복수의 제1 트렌치(T1) 사이에 배치될 수 있다. 제1 더미 몰드 구조체(DM1)는 복수의 제1 트렌치(T1) 내에 배치된 제1 셀 컨택(162a, 162b) 사이에 배치될 수 있다. 제1 더미 몰드 구조체(DM1)는 제1 셀 컨택(162a, 162b) 사이에서 돌출될 수 있다.The first dummy mold structure DM1 may be disposed between the plurality of first trenches T1 . The first dummy mold structure DM1 may be disposed between the
제1 더미 몰드 구조체(DM1)의 높이(H_DM1)는 제1 셀 컨택(162a, 162b)의 하부에 배치된 몰드 구조체(MS1, MS2)의 높이보다 높을 수 있다. 구체적으로, 제1 셀 컨택(162a, 162b)의 하부에 배치된 몰드 구조체(MS1, MS2)는 제1 패드 영역(PAD1)의 높이(H_PAD1)와 동일할 수 있다. 이 때, 제1 더미 몰드 구조체(DM1)의 높이(H_DM1)는 제1 패드 영역(PAD1)의 높이(H_PAD1)보다 클 수 있다. 이는, 제1 더미 몰드 구조체(DM1)가 제1 셀 컨택(162a, 162b) 사이에서 돌출되는 것으로부터 기인할 수 있다. The height H_DM1 of the first dummy mold structure DM1 may be higher than the height of the mold structures MS1 and MS2 disposed under the
제2 더미 몰드 구조체(DM2)는 복수의 제2 트렌치(T2) 사이에 배치될 수 있다. 제2 더미 몰드 구조체(DM2)는 복수의 제2 트렌치(T2) 내에 배치된 제2 셀 컨택(162c, 162d) 사이에 배치될 수 있다. 제2 더미 몰드 구조체(DM2)는 제2 셀 컨택(162c, 162d) 사이에서 돌출될 수 있다.The second dummy mold structure DM2 may be disposed between the plurality of second trenches T2 . The second dummy mold structure DM2 may be disposed between the
제2 더미 몰드 구조체(DM2)의 높이(H_DM2)는 제2 셀 컨택(162c, 162d)의 하부에 배치된 몰드 구조체(MS1, MS2)의 높이보다 높을 수 있다. 구체적으로, 제2 셀 컨택(162c, 162d)의 하부에 배치된 몰드 구조체(MS1, MS2)는 제2 패드 영역(PAD2)의 높이(H_PAD2)와 동일할 수 있다. 이 때, 제2 더미 몰드 구조체(DM2)의 높이(H_DM2)는 제2 패드 영역(PAD2)의 높이(H_PAD2)보다 클 수 있다. 이는, 제2 더미 몰드 구조체(DM2)가 제2 셀 컨택(162c, 162d) 사이에서 돌출되는 것으로부터 기인할 수 있다.The height H_DM2 of the second dummy mold structure DM2 may be higher than the height of the mold structures MS1 and MS2 disposed under the
도 3 및 도 8을 참조하면, 제2 방향(Y)을 따라 자른 단면도 상에서, 몰드 구조체(MS1, MS2)의 높이는 일정하지 않을 수 있다. 셀 컨택(162)의 하부에 배치된 몰드 구조체(MS1, MS2)의 높이와 셀 컨택(162)의 사이에 배치된 몰드 구조체(MS1, MS2)의 높이는 다를 수 있다. 구체적으로, 셀 컨택(162)의 사이에 배치된 몰드 구조체(MS1, MS2)의 높이는 셀 컨택(162)의 하부에 배치된 몰드 구조체(MS1, MS2)의 높이보다 클 수 있다.3 and 8 , in a cross-sectional view taken along the second direction Y, the heights of the mold structures MS1 and MS2 may not be uniform. The heights of the mold structures MS1 and MS2 disposed under the
도 3 및 도 7을 참조하면, 셀 컨택(162)의 사이에서 제1 방향(X)을 따라 자른 단면도 상에서, 몰드 구조체(MS1, MS2)의 높이는 셀 영역(CAR) 및 연장 영역(EXT)에 걸쳐서 일정할 수 있다. 3 and 7 , in a cross-sectional view taken along the first direction X between the
셀 영역(CAR)으로부터 멀어짐에 따라 복수의 트렌치(T)의 깊이는 증가할 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 8을 참조하면, 제1 트렌치(T1)의 깊이보다 셀 영역(CAR)으로부터 더 멀리 배치되는 제2 트렌치(T2)의 깊이가 더 크다.The depth of the plurality of trenches T may increase as the distance from the cell area CAR increases. For example, referring to FIGS. 3 and 8 , the depth of the second trench T2 disposed farther from the cell area CAR is greater than the depth of the first trench T1 .
셀 영역(CAR)으로부터 멀어짐에 따라 셀 컨택(162)의 하부에 배치된 몰드 구조체(MS1, MS2)의 높이는 감소할 수 있다. 즉, 셀 영역(CAR)으로부터 멀어짐에 따라 셀 컨택(162)의 하부에 배치된 패드 영역(PAD)의 높이가 감소할 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 8을 참조하면, 제1 셀 컨택(162a, 162b)의 하부에 배치된 제1 패드 영역(PAD1)의 높이(H_PAD1)보다 제2 셀 컨택(162c, 162d)의 하부에 배치된 제2 패드 영역(PAD2)의 높이(H_PAD2)가 더 작다.As the distance from the cell area CAR increases, the heights of the mold structures MS1 and MS2 disposed under the
셀 영역(CAR)으로부터 멀어짐에 따라 셀 컨택(162)의 높이는 증가할 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 8을 참조하면, 제1 트렌치(T1) 내의 제1 셀 컨택(162a, 162b)보다 제2 트렌치(T2) 내의 제2 셀 컨택(162c, 162d)의 높이가 더 크다. As the distance from the cell area CAR increases, the height of the
셀 영역(CAR)으로부터의 거리와 무관하게, 더미 몰드 구조체(DM)의 높이는 동일할 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 8을 참조하면, 제1 셀 컨택(162a, 162b)의 사이로 돌출된 제1 더미 구조체(DM1)의 높이(H_DM1)는 제2 셀 컨택(162c, 162d)의 사이로 돌출된 제2 더미 몰드 구조체(DM2)의 높이(H_DM2)와 동일하다.Regardless of the distance from the cell area CAR, the height of the dummy mold structure DM may be the same. For example, referring to FIGS. 3 and 8 , the height H_DM1 of the first dummy structure DM1 protruding between the
연장 영역(EXT)에서 셀 컨택(162)의 하부에 배치된 몰드 구조체(MS1, MS2)는 셀 컨택(162)과 연결되는 패드 영역(PAD)이 노출되도록 일부 제거될 수 있다. 연장 영역(EXT)에서 셀 컨택(162)의 하부에 배치되지 않고, 예를 들어, 셀 컨택(162)의 사이에 배치되는 몰드 구조체(MS1, MS2)는 제거되지 않고, 셀 영역(CAR)과 동일한 높이로 적층될 수 있다.The mold structures MS1 and MS2 disposed under the
층간 절연막(140a, 140b)은 셀 기판(100) 상에 형성되어 몰드 구조체(MS1, MS2)를 덮을 수 있다. 몇몇 실시예에서, 층간 절연막(140a, 140b)은 셀 기판(100) 상에 차례로 적층되는 제1 층간 절연막(140a) 및 제2 층간 절연막(140b)을 포함할 수 있다. 제1 층간 절연막(140a)은 제1 몰드 구조체(MS1)를 덮을 수 있고, 제2 층간 절연막(140b)은 제2 몰드 구조체(MS2)를 덮을 수 있다. 층간 절연막(140a, 140b)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. 예를 들어, 층간 절연막(140a, 140b)은 TetraEthylOrthoSilicate (TEOS)를 포함할 수 있다.The
채널 구조체(CH)는 셀 영역(CAR)의 몰드 구조체(MS1, MS2) 내에 형성될 수 있다. 채널 구조체(CH)는 셀 기판(100)의 상면과 교차하는 수직 방향(이하, 제3 방향(Z))으로 연장되어 몰드 구조체(MS1, MS2)를 관통할 수 있다. 예를 들어, 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, GSL1, GSL2, WL11~WL1n, WL21~WL2n, SSL1, SSL2)과 교차할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 채널 구조체(CH)는 제1 몰드 구조체(MS1)와 제2 몰드 구조체(MS2) 사이에서 절곡부를 가질 수 있다.The channel structure CH may be formed in the mold structures MS1 and MS2 of the cell region CAR. 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 4 및 도 5에 도시된 것처럼, 채널 구조체(CH)는 반도체 패턴(130) 및 정보 저장막(132)을 포함할 수 있다.4 and 5 , the channel structure CH may include a
반도체 패턴(130)은 제3 방향(Z)으로 연장되어 몰드 구조체(MS1, MS2)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, GSL1, GSL2, WL11~WL1n, WL21~WL2n, SSL1, SSL2) 사이에 개재될 수 있다. 예를 들어, 정보 저장막(132)은 반도체 패턴(130)의 외측면을 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, 정보 저장막(132)은 다중막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 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.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
몇몇 실시예에서, 채널 구조체(CH)는 충진 패턴(134)을 더 포함할 수 있다. 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.In some embodiments, the channel structure CH may further include a
몇몇 실시예에서, 채널 구조체(CH)는 채널 패드(136)를 더 포함할 수 있다. 채널 패드(136)는 반도체 패턴(130)의 상부와 접속되도록 형성될 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
몇몇 실시예에서, 복수의 채널 구조체(CH)들은 지그재그(zigzag) 형태로 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 것처럼, 복수의 채널 구조체(CH)들은 셀 기판(100)의 상면과 평행한 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)에서 서로 엇갈리게 배열될 수 있다. 지그재그 형태로 배열된 복수의 채널 구조체(CH)들은 반도체 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. For example, as shown in FIG. 3 , the plurality of channel structures CH may be alternately arranged in a first direction X and a second direction Y parallel to the top surface of the
몇몇 실시예에서, 연장 영역(EXT)의 몰드 구조체(MS1, MS2) 내에 더미 채널 구조체(DCH)가 형성될 수 있다. 더미 채널 구조체(DCH)는 채널 구조체(CH)와 유사한 형상으로 형성되어 연장 영역(EXT)에서 몰드 구조체(MS1, MS2)에 인가되는 스트레스를 경감할 수 있다. 더미 채널 구조체(DCH)는 비트 라인(BL)과 연결되지 않는다.In some embodiments, a dummy channel structure DCH may be formed in the mold structures MS1 and MS2 of the extension area EXT. The dummy channel structure DCH may be formed in a shape similar to that of the channel structure CH to reduce stress applied to the mold structures MS1 and MS2 in the extension area EXT. The dummy channel structure DCH is not connected to the bit line BL.
몇몇 실시예에서, 셀 기판(100) 상에 제1 소오스 구조체(102, 104)가 형성될 수 있다. 제1 소오스 구조체(102, 104)는 셀 기판(100)과 몰드 구조체(MS1, MS2) 사이에 개재될 수 있다. 예를 들어, 제1 소오스 구조체(102, 104)는 셀 기판(100)의 상면을 따라 연장될 수 있다. In some embodiments, the
몇몇 실시예에서, 채널 구조체(CH)는 제1 소오스 구조체(102, 104)를 관통할 수 있다. 예를 들어, 채널 구조체(CH)의 하부는 제1 소오스 구조체(102, 104)를 관통하여 셀 기판(100) 내에 배치될 수 있다.In some embodiments, the channel structure CH may pass through the
소오스층(102)은 셀 기판(100) 상에 형성될 수 있다. 소오스층(102)은 셀 기판(100)과 몰드 구조체(MS1, MS2) 사이에 개재될 수 있다. 예를 들어, 소오스층(102)은 셀 기판(100)의 상면을 따라 컨포멀하게 연장될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 소오스층(102)은 셀 영역(CAR) 상에 형성될 수 있다. 소오스층(102)은 연장 영역(EXT) 상에는 형성되지 않을 수 있다.The
소오스층(102)은 각각의 채널 구조체(CH)들의 반도체 패턴(130)과 접속될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 것처럼, 소오스층(102)은 정보 저장막(132)을 관통하여 반도체 패턴(130)의 측면과 접촉할 수 있다. 이러한 소오스층(102)은 반도체 메모리 장치의 공통 소오스 라인(예컨대, 도 2의 CSL)으로 제공될 수 있다. 소오스층(102)은 도전 물질, 예를 들어, 불순물이 도핑된 폴리 실리콘 또는 금속 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The
몇몇 실시예에서, 반도체 패턴(130)에 인접하는 소오스층(102)의 일부는 정보 저장막(132)을 향해 돌출된 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 반도체 패턴(130)에 인접하는 영역에서, 소오스층(102)이 제3 방향(Z)으로 연장되는 길이는 더 길어질 수 있다. 이를 통해, 소오스층(102)은 반도체 패턴(130)과 보다 넓은 면적으로 접촉할 수 있다.In some embodiments, a portion of the
몇몇 실시예에서, 채널 구조체(CH)는 소오스층(102)을 관통할 수 있다. 예를 들어, 채널 구조체(CH)의 하부는 소오스층(102) 아래에서 셀 기판(100) 내에 배치될 수 있다.In some embodiments, the channel structure CH may penetrate the
도시되지 않았으나, 셀 기판(100)과 소오스층(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
몇몇 실시예에서, 셀 기판(100)은 도전막(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 도전막은 예를 들어, 불순물이 도핑된 폴리 실리콘, 금속 또는 금속 실리사이드(silicide) 등을 포함할 수 있다. 상기 도전막은 다중층으로 형성될 수도 있다. 일례로, 셀 기판(100)은 텅스텐 실리사이드(WSi) 등의 금속 실리사이드를 포함하는 제1 도전막 및 상기 제1 도전막 상에 적층되며 도핑된 폴리 실리콘을 포함하는 제2 도전막을 포함할 수도 있다. 소오스층(102) 및 상기 도전막은 반도체 메모리 장치의 공통 소오스 라인(예컨대, 도 2의 CSL)으로 제공될 수 있다.In some embodiments, the
지지층(104)은 셀 기판(100), 소오스층(102) 및 소오스 희생층(103) 상에 형성될 수 있다. 지지층(104)은 소오스층(102)과 몰드 구조체(MS1, MS2) 사이 및 소오스 희생층(103)과 몰드 구조체(MS1, MS2) 사이에 개재될 수 있다. 예를 들어, 지지층(104)은 셀 기판(100)의 상면, 소오스층(102)의 상면 및 소오스 희생층(103)의 상면을 따라 컨포멀하게 연장될 수 있다.The
지지층(104)은 소오스 희생층(103)에 대해 식각 선택비를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 소오스 희생층(103)은 실리콘 질화막을 포함할 수 있고, 지지층(104)은 폴리 실리콘막을 포함할 수 있다.The
지지층(104)은 소오스층(102)을 형성하기 위한 대체(replacement) 공정에서 몰드 스택의 무너짐 또는 쓰러짐을 방지하기 위한 지지대로 이용될 수 있다. 예를 들어, 소오스층(102) 및/또는 소오스 희생층(103)은 셀 기판(100)의 상면의 일부를 노출시킬 수 있고, 지지층(104)의 일부는 노출된 셀 기판(100)의 상면을 따라 연장되어 셀 기판(100)의 상면과 접촉할 수 있다.The
도시되지 않았으나, 셀 기판(100)과 제1 소오스 구조체(102, 104) 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
소오스 희생층(103)은 셀 기판(100)의 연장 영역(EXT) 상에 형성될 수 있다. 소오스 희생층(103)은 셀 기판(100)과 몰드 구조체(MS1, MS2) 사이에 개재될 수 있다. 예를 들어, 소오스 희생층(103)은 셀 기판(100)의 상면을 따라 컨포멀하게 연장될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 소오스 희생층(103)은 연장 영역(EXT) 상에 형성될 수 있고, 셀 영역(CAR) 상에는 형성되지 않을 수 있다.The source
소오스 희생층(103)은 소오스층(102)과 동일 레벨에 배치될 수 있다. 본 명세서에서, "동일 레벨"에 배치됨이란, 셀 기판(100)의 상면을 기준으로 동일한 높이에 배치되는 것을 의미한다. 예를 들어, 소오스 희생층(103)의 하면은 소오스층(102)의 하면과 동일 높이에 배치될 수 있다.The source
소오스 희생층(103)은 그 일부가 소오스층(102)으로 대체(replacement)된 후 잔존하는 층일 수 있다. 이러한 경우에, 소오스층(102)의 두께는 소오스 희생층(103)의 두께와 동일할 수 있다. 본 명세서에서, "동일"이란, 완전히 동일한 것뿐만 아니라 공정 상의 마진 등으로 인해 발생할 수 있는 미세한 차이를 포함하는 의미이다. 예를 들어, 소오스 희생층(103)의 상면은 소오스층(102)의 상면과 동일 높이에 배치될 수 있다.The source
소오스 희생층(103)은 절연 물질, 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 소오스 희생층(103)은 몰드 절연막들(110, 115)에 대해 식각 선택비를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 각각의 몰드 절연막들(110, 115)은 실리콘 산화막을 포함할 수 있고, 소오스 희생층(103)은 실리콘 질화막을 포함할 수 있다.The source
워드 라인 절단 라인(WLC)은 제1 방향(X)으로 연장되어 셀 영역(CAR) 및 연장 영역(EXT) 상의 몰드 구조체(MS1, MS2)를 절단할 수 있다. 또한, 복수의 워드 라인 절단 라인(WLC)들은 서로 이격되며 제1 방향(X)으로 나란히 연장될 수 있다. 몰드 구조체(MS1, MS2)는 워드 라인 절단 라인(WLC)들에 의해 분할되어 복수의 메모리 셀 블록들(예컨대, 도 1의 BLK1~BLKn)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 인접하는 2개의 워드 라인 절단 라인(WLC)들은 그들 사이에 하나의 메모리 셀 블록을 정의할 수 있다. 워드 라인 절단 라인(WLC)들에 의해 정의되는 각각의 메모리 셀 블록들 내에는 복수의 채널 구조체(CH)들이 배치될 수 있다.The word line cutting line WLC may extend in the first direction X to cut the mold structures MS1 and MS2 on the cell area CAR and the extension area EXT. Also, the plurality of word line cutting lines WLC may be spaced apart from each other and extend side by side in the first direction X. The mold structures MS1 and MS2 may be divided by the word line cutting lines WLC to form a plurality of memory cell blocks (eg, BLK1 to BLKn of FIG. 1 ). For example, two adjacent word line disconnection lines 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 word line cutting lines WLCs.
몇몇 실시예에서, 워드 라인 절단 라인(WLC)은 제1 방향(X)으로 연장되어 소오스층(102) 및 지지층(104)을 절단할 수 있다. 워드 라인 절단 라인(WLC)의 하면은 소오스층(102)의 하면과 동일 평면에 배치되는 것만이 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 다른 예로, 워드 라인 절단 라인(WLC)의 하면은 셀 기판(100)의 상면보다 낮을 수도 있다.In some embodiments, the word line cutting line WLC may extend in the first direction X to cut the
몇몇 실시예에서, 워드 라인 절단 라인(WLC)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 워드 라인 절단 라인(WLC)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In some embodiments, the word line cut line WLC may include an insulating material. For example, the word line cut line WLC may include at least one of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride, but is not limited thereto.
몇몇 실시예에서, 제2 몰드 구조체(MS2) 내에 스트링 분리 구조체(SC)가 형성될 수 있다. 스트링 분리 구조체(SC)는 제1 방향(X)으로 연장되어 스트링 선택 라인(SSL)을 절단할 수 있다. 워드 라인 절단 라인(WLC)들에 의해 정의되는 각각의 메모리 셀 블록들은 스트링 분리 구조체(SC)에 의해 분할되어 복수의 스트링 영역들을 형성할 수 있다. 일례로, 스트링 분리 구조체(SC)는 하나의 메모리 셀 블록 내에 2개의 스트링 영역들을 정의할 수 있다. 스트링 분리 구조체(SC)는 절연 물질, 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In some embodiments, the string separation structure SC may be formed in the second mold structure MS2 . 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 word line cutting lines 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. The string separation structure SC may include an insulating material, for example, at least one of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride, but is not limited thereto.
비트 라인(BL)은 몰드 구조체(MS1, MS2) 상에 형성될 수 있다. 복수의 비트 라인(BL)들은 서로 이격되며 제2 방향(Y)으로 나란히 연장될 수 있다. 각각의 비트 라인(BL)들은 복수의 채널 구조체(CH)들 중 적어도 일부와 접속될 수 있다. 예를 들어, 제2 층간 절연막(140b) 내에 각각의 채널 구조체(CH)들의 상부와 접속되는 비트 라인 컨택(182)이 형성될 수 있다. 비트 라인(BL)은 비트 라인 컨택(182)을 통해 제2 방향(Y)을 따라 배열되는 채널 구조체(CH)들과 전기적으로 연결될 수 있다.The bit line BL may be formed on the mold structures MS1 and MS2. The plurality of bit lines BL may be spaced apart from each other and extend side by side in the second direction Y. Each of the bit lines BL may be connected to at least a portion of the plurality of channel structures CH. For example, a
셀 컨택(162)은 각각의 게이트 전극들(ECL, GSL1, GSL2, WL11~WL1n, WL21~WL2n, SSL1, SSL2)과 접속될 수 있다. 예를 들어, 셀 컨택(162)은 층간 절연막(140a, 140b) 내에서 제3 방향(Z)으로 연장되어 각각의 게이트 전극들(ECL, GSL1, GSL2, WL11~WL1n, WL21~WL2n, SSL1, SSL2)과 접속될 수 있다. The
셀 컨택(162)은 각각의 게이트 전극들(ECL, GSL1, GSL2, WL11~WL1n, WL21~WL2n, SSL1, SSL2)의 패드 영역(PAD)과 연결될 수 있다. 패드 영역(PAD)은 셀 컨택(162)의 하부에 배치되는 각각의 게이트 전극들(ECL, GSL1, GSL2, WL11~WL1n, WL21~WL2n, SSL1, SSL2)의 끝단을 지칭할 수 있다. 즉, 셀 컨택(162)은 패드 영역(PAD) 상에서 제3 방향(Z)으로 연장할 수 있다.The
몇몇 실시예에서, 셀 컨택(162)은 제1 몰드 구조체(MS1)와 제2 몰드 구조체(MS2) 사이에서 절곡부를 가질 수 있다. 셀 컨택(162)은 도전 물질, 예를 들어, 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등의 금속이나 실리콘과 같은 반도체 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In some embodiments, the
소오스 컨택(164)은 제1 소오스 구조체(102, 104)와 접속될 수 있다. 예를 들어, 소오스 컨택(164)은 층간 절연막(140a, 140b) 내에서 제3 방향(Z)으로 연장되어 셀 기판(100)과 접속될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 소오스 컨택(164)은 제1 몰드 구조체(MS1)와 제2 몰드 구조체(MS2) 사이에서 절곡부를 가질 수 있다.The
관통 비아(166)는 관통 영역(THR) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 관통 비아(166)는 관통 영역(THR)의 몰드 구조체(MS1, MS2) 내에서 제3 방향(Z)으로 연장될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 관통 비아(166)는 제1 몰드 구조체(MS1)와 제2 몰드 구조체(MS2) 사이에서 절곡부를 가질 수 있다. 관통 비아(166)는 몰드 구조체(MS1, MS2)를 관통하는 것만이 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 다른 예로, 관통 비아(166)는 몰드 구조체(MS1, MS2) 외측에 배치되어 몰드 구조체(MS1, MS2)를 관통하지 않을 수도 있다.The through via 166 may be disposed in the through region THR. For example, the through via 166 may extend in the third direction Z in the mold structures MS1 and MS2 of the through region THR. In some embodiments, the through via 166 may have a bent portion between the first mold structure MS1 and the second mold structure MS2 . The through-
셀 컨택(162), 소오스 컨택(164) 및 관통 비아(166)는 각각 층간 절연막(140a, 140b) 상의 제1 배선 구조체(180)와 접속될 수 있다. 예를 들어, 제2 층간 절연막(140b) 상에 제1 배선간 절연막(142)이 형성될 수 있다. 제1 배선 구조체(180)는 제1 배선간 절연막(142) 내에 형성될 수 있다. 셀 컨택(162), 소오스 컨택(164) 및 관통 비아(166)는 각각 컨택 비아(184)에 의해 제1 배선 구조체(180)와 연결될 수 있다. 구체적으로 도시되지 않았으나, 제1 배선 구조체(180)는 비트 라인(BL)과 연결될 수도 있다.The
주변 회로 영역(PERI)은 주변 회로 기판(200), 주변 회로 소자(PT) 및 제2 배선 구조체(260)를 포함할 수 있다.The peripheral circuit region PERI may include the
주변 회로 기판(200)은 셀 기판(100) 아래에 배치될 수 있다. 예를 들어, 주변 회로 기판(200)의 상면은 셀 기판(100)의 하면과 대향할 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 반도체 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 상면으로 지칭될 수 있다. 반대로, 주변 회로 기판(200)의 상면과 반대되는 주변 회로 기판(200)의 표면은 주변 회로 기판(200)의 하면으로 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, 셀 기판(100)의 하면은 주변 회로 기판(200)의 상면과 대향할 수 있다. 예를 들어, 주변 회로 기판(200)의 상면 상에 주변 회로 소자(PT)를 덮는 제2 배선간 절연막(240)이 형성될 수 있다.In some embodiments, the lower surface of the
제1 배선 구조체(180)는 관통 비아(166)를 통해 주변 회로 소자(PT)와 접속될 수 있다. 예를 들어, 제2 배선간 절연막(240) 내에 주변 회로 소자(PT)와 접속되는 제2 배선 구조체(260)가 형성될 수 있다. 관통 비아(166)는 제3 방향(Z)으로 연장되어 제1 배선 구조체(180)와 제2 배선 구조체(260)를 연결할 수 있다. 이를 통해, 비트 라인(BL), 각각의 게이트 전극들(ECL, GSL1, GSL2, WL11~WL1n, WL21~WL2n, SSL1, SSL2) 및/또는 제1 소오스 구조체(102, 104)는 주변 회로 소자(PT)와 전기적으로 연결될 수 있다.The
몇몇 실시예에서, 관통 비아(166)는 절연 기판(101)을 관통하여 제1 배선 구조체(180)와 제2 배선 구조체(260)를 연결할 수 있다. 이를 통해, 관통 비아(166)는 셀 기판(100)과 전기적으로 분리될 수 있다.In some embodiments, the through via 166 may pass through the insulating
도 3에서는 연장 영역(EXT)에 형성되는 트렌치(T)가 사각 형상의 단면을 가지는 것으로 도시하였으나, 실시예는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 평면도 상에서 트렌치(T)는 원 형상을 가질 수 있다. 이 때, 원 형상의 트렌치(T)에 의해 노출된 패드 영역(PAD) 상에 셀 컨택(162)이 형성될 수 있다.In FIG. 3 , the trench T formed in the extension area EXT has a rectangular cross-section, but the embodiment is not limited thereto. For example, in a plan view, the trench T may have a circular shape. In this case, the
도 9는 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 도 10은 도 9의 R1 영역을 설명하기 위한 확대도이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 것과 다른 점을 위주로 설명한다.9 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments. FIG. 10 is an enlarged view for explaining a region R1 of FIG. 9 . For convenience of description, points different from those described with reference to FIGS. 1 to 8 will be mainly described.
도 9 및 도 10을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 제2 소오스 구조체(106)를 포함한다.9 and 10 , a semiconductor memory device according to some embodiments includes a
제2 소오스 구조체(106)는 셀 기판(100) 상에 형성될 수 있다. 제2 소오스 구조체(106)의 하부는 셀 기판(100) 내에 배치되는 것만이 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 제2 소오스 구조체(106)는 채널 구조체(CH)의 반도체 패턴(130)과 접속될 수 있다. 예를 들어, 반도체 패턴(130)은 정보 저장막(132)을 관통하여 제2 소오스 구조체(106)의 상면과 접촉할 수 있다. 제2 소오스 구조체(106)는 예를 들어, 셀 기판(100)으로부터 선택적 에피 성장(Selective Epitaxial Growth) 공정에 의해 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The
몇몇 실시예에서, 제2 소오스 구조체(106)의 상면은 게이트 전극들(ECL, GSL1, GSL2, WL11~WL1n, WL21~WL2n, SSL1, SSL2) 중 일부와 교차할 수 있다. 일례로, 제2 소오스 구조체(106)의 상면은 소거 제어 라인(ECL)의 상면보다 높게 형성될 수 있다. 이러한 경우에, 제2 소오스 구조체(106)와 교차하는 게이트 전극(예컨대, 소거 제어 라인(ECL))과 제2 소오스 구조체(106) 사이에 게이트 절연막(110S)이 개재될 수 있다.In some embodiments, a top surface of the
도 11은 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한 것과 다른 점을 위주로 설명한다.11 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to another exemplary embodiment. For convenience of explanation, the points different from those described with reference to FIGS. 1 to 10 will be mainly described.
도 11을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 제1 몰드 구조체(MS1)만을 포함할 수 있다. 즉, 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 싱글 스택(single stack) 구조를 가질 수 있다. 채널 구조체(CH), 셀 컨택(162), 소오스 컨택(164) 및 관통 비아(166)는 절곡부를 가지지 않는다. Referring to FIG. 11 , the semiconductor memory device according to some embodiments may include only a first mold structure MS1 . That is, the semiconductor memory device according to some embodiments may have a single stack structure. The channel structure CH, the
이하에서, 도 1 내지 도 36을 참조하여, 몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor memory device according to some embodiments will be described with reference to FIGS. 1 to 36 .
도 12 내지 도 36은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계의 도면들이다.12 to 36 are diagrams of intermediate steps for explaining a method of manufacturing a semiconductor memory device according to some embodiments.
도 12 및 도 13을 참조하면, 셀 기판(100) 및/또는 절연 기판(101) 상에 교대로 적층되는 제1 몰드 희생막(112) 및 제1 몰드 절연막(110)을 형성한다.12 and 13 , a first mold
제1 몰드 희생막(112)은 제1 몰드 절연막(110)에 대해 식각 선택비를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 제1 몰드 절연막(110)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있고, 제1 몰드 희생막(112)은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.The first mold
몇몇 실시예에서, 제1 몰드 희생막(112) 및 제1 몰드 절연막(110)을 적층하기 전에, 셀 기판(100) 및/또는 절연 기판(101) 상에 소오스 희생막(102p, 103) 및 제2 소오스층(104)이 형성될 수 있다. 소오스 희생막(102p, 103)은 제1 몰드 절연막(110)에 대해 식각 선택비를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 제1 몰드 절연막(110)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있고, 소오스 희생막(102p, 103)은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 제2 소오스층(104)은 불순물이 도핑된 폴리 실리콘 또는 불순물이 도핑되지 않은 폴리 실리콘을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In some embodiments, before laminating the first mold
몇몇 실시예에서, 셀 기판(100) 및/또는 절연 기판(101)은 주변 회로 영역(PERI) 상에 적층될 수 있다. 예를 들어, 주변 회로 기판(200) 상에 주변 회로 소자(PT), 제2 배선 구조체(260) 및 제2 배선간 절연막(240)이 형성될 수 있다. 셀 기판(100) 및/또는 절연 기판(101)은 제2 배선간 절연막(240) 상에 적층될 수 있다.In some embodiments, the
도 14 및 도 15를 참조하면, 하부 트렌치(Ta) 및 프리 하부 더미 몰드 구조체(DMa_P)를 형성한다.14 and 15 , the lower trench Ta and the free lower dummy mold structure DMA_P are formed.
연장 영역(EXT)에서 제1 몰드 희생막(112) 및 제1 몰드 절연막(110)을 관통하는 하부 트렌치(Ta)를 형성할 수 있다. 하부 트렌치(Ta)는 제2 방향(Y)으로 이격될 수 있다. 프리 하부 더미 몰드 구조체(DMa_P)는 하부 트렌치(Ta) 사이에 배치될 수 있다.A lower trench Ta penetrating through the first mold
도 16 및 도 17을 참조하면, 제1 몰드 희생막(112) 및 제1 몰드 절연막(110) 상에 제1 프리 층간 절연막(140a_P)을 형성한다.16 and 17 , a first free interlayer insulating layer 140a_P is formed on the first mold
제1 프리 층간 절연막(140a_P)은 하부 트렌치(Ta)를 채울 수 있다. 제1 프리 층간 절연막(140a_P)은 프리 하부 더미 몰드 구조체(DMa_P) 상에 형성될 수 있다. The first free interlayer insulating layer 140a_P may fill the lower trench Ta. The first free interlayer insulating layer 140a_P may be formed on the free lower dummy mold structure DMA_P.
하부 트렌치(Ta)는 제2 방향(Y)으로 제1 폭(W1)을 가질 수 있다. 즉, 하부 트렌치(Ta)를 사이에 두고 제2 방향(Y)으로 이격되는 복수의 프리 하부 더미 몰드 구조체(DMa_P) 사이의 거리는 제1 폭(W1)일 수 있다. 제1 프리 층간 절연막(140a_P)은 프리 하부 더미 몰드 구조체(DMa_P) 상에서 제1 높이(H1)로 형성될 수 있다. 이 때, 제1 높이(H1)는 제1 폭(W1)보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 높이(H1)는 제1 폭(W1)의 1/2일 수 있다.The lower trench Ta may have a first width W1 in the second direction Y. That is, a distance between the plurality of free lower dummy mold structures DMA_P spaced apart in the second direction Y with the lower trench Ta interposed therebetween may be the first width W1 . The first free interlayer insulating layer 140a_P may be formed at a first height H1 on the free lower dummy mold structure DMA_P. In this case, the first height H1 may be smaller than the first width W1 . For example, the first height H1 may be 1/2 of the first width W1.
하부 트렌치(Ta)는 프리 하부 더미 몰드 구조체(DMa_P)에 의해 둘러싸일 수 있다. 하부 트렌치(Ta) 내에 제1 프리 층간 절연막(140a_P)을 증착할 때, 하부 트렌치(Ta)의 바닥면 뿐만 아니라 하부 트렌치(Ta)의 내측벽에도 제1 프리 층간 절연막(140a_P)을 증착할 수 있다. 즉, 하부 트렌치(Ta)를 정의하는 프리 하부 더미 몰드 구조체(DMa_P)의 측벽 상에도 제1 프리 층간 절연막(140a_P)을 증착할 수 있다. 이에 따라, 하부 트렌치(Ta) 내에 제1 프리 층간 절연막(140a_P)을 채울 수 있다. The lower trench Ta may be surrounded by the free lower dummy mold structure DMA_P. When depositing the first free interlayer insulating film 140a_P in the lower trench Ta, the first free interlayer insulating film 140a_P may be deposited not only on the bottom surface of the lower trench Ta but also on the inner wall of the lower trench Ta. have. That is, the first free interlayer insulating layer 140a_P may also be deposited on the sidewall of the free lower dummy mold structure DMa_P defining the lower trench Ta. Accordingly, the first free interlayer insulating layer 140a_P may be filled in the lower trench Ta.
하부 트렌치(Ta)의 측벽에 제1 프리 층간 절연막(140a_P)을 증착하여 하부 트렌치(Ta)를 채우므로, 프리 하부 더미 몰드 구조체(DMa_P)의 상부에 과도한 양의 제1 프리 층간 절연막(140a_P)을 형성하지 않고도, 제1 프리 층간 절연막(140a_P)을 하부 트렌치(Ta)에 채울 수 있다. Since the first free interlayer insulating layer 140a_P is deposited on the sidewall of the lower trench Ta to fill the lower trench Ta, an excessive amount of the first free interlayer insulating layer 140a_P is formed on the free lower dummy mold structure DMA_P. The first free interlayer insulating layer 140a_P may be filled in the lower trench Ta without forming the first free interlayer insulating layer 140a_P.
도 18 및 도 19를 참조하면, 프리 하부 더미 몰드 구조체(DMa_P)의 상부에 형성된 제1 프리 층간 절연막(140a_P)을 제거한다.18 and 19 , the first free interlayer insulating layer 140a_P formed on the free lower dummy mold structure DMA_P is removed.
하부 트렌치(Ta)의 제2 방향(Y)으로 제1 폭(W1) 보다 작은 제1 높이(H1)로 프리 하부 더미 몰드 구조체(DMa_P)의 상부에 형성되므로, 셀 영역(CAR)과 연장 영역(EXT)에 걸쳐서 프리 하부 더미 몰드 구조체(DMa_P) 상의 제1 프리 층간 절연막(140a_P)을 한 번에 제거할 수 있다.Since the lower trench Ta is formed on top of the pre-lower dummy mold structure DMA_P with a first height H1 smaller than the first width W1 in the second direction Y, the cell region CAR and the extension region The first free interlayer insulating layer 140a_P on the free lower dummy mold structure DMA_P may be removed over EXT.
도 20 및 도 21을 참조하면, 예비 채널(pCH), 예비 셀 컨택(162P), 예비 소오스 컨택(164P) 및 예비 관통 비아(166P)를 형성한다.20 and 21 , a preliminary channel pCH, a
예비 채널(pCH)은 제3 방향(Z)으로 연장되어 몰드 구조체(MS1, MS2)를 관통할 수 있다. 예비 셀 컨택(162P)은 각각의 몰드 희생막들(112, 117)과 접속될 수 있다. 예비 소오스 컨택(164P)은 제1 소오스 구조체(102, 104)와 접속될 수 있다. 예비 관통 비아(166P)는 관통 영역(THR) 내에 배치될 수 있다.The preliminary channel pCH may extend in the third direction Z to pass through the mold structures MS1 and MS2 . The
예비 셀 컨택(162P)은 하부 트렌치(Ta) 내에 형성될 수 있다. 예비 셀 컨택(162P)은 하부 트렌치(Ta)를 채우는 제1 층간 절연막(140a) 내에 형성될 수 있다.The
예비 채널(pCH), 예비 셀 컨택(162P), 예비 소오스 컨택(164P) 및 예비 관통 비아(166P)는 각각 폴리 실리콘(poly Si)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Each of the preliminary channel pCH, the
도 22 및 도 23을 참조하면, 제1 몰드 희생막(112) 및 제1 몰드 절연막(110) 상에 제2 몰드 희생막(117) 및 제2 몰드 절연막(115)을 형성한다.22 and 23 , a second mold
제2 몰드 희생막(117) 및 제2 몰드 절연막(115)은 예비 채널(pCH), 예비 셀 컨택(162P), 예비 소오스 컨택(164P) 및 예비 관통 비아(166P) 상에 형성될 수 있다. The second mold
도 24 및 도 25를 참조하면, 제1 트렌치(T1), 상부 트렌치(Tb) 및 프리 상부 더미 몰드 구조체(DMb_P)를 형성한다.24 and 25 , the first trench T1 , the upper trench Tb and the free upper dummy mold structure DMb_P are formed.
연장 영역(EXT)에서 제2 몰드 희생막(117) 및 제2 몰드 절연막(115)을 관통하는 제1 트렌치(T1)를 형성할 수 있다. 또한, 연장 영역(EXT)에서 제2 몰드 희생막(117) 및 제2 몰드 절연막(115)을 관통하는 상부 트렌치(Tb)를 하부 트렌치(Ta) 상에 형성할 수 있다. 제1 트렌치(T1)는 제2 방향(Y)으로 이격될 수 있다. 상부 트렌치(Tb)는 제2 방향(Y)으로 이격될 수 있다. 프리 상부 더미 몰드 구조체(DMb_P)는 제1 트렌치(T1) 사이 및 상부 트렌치(Tb) 사이에 배치될 수 있다.A first trench T1 passing through the second mold
도 26 및 도 27을 참조하면, 제2 몰드 희생막(117) 및 제2 몰드 절연막(115) 상에 제2 프리 층간 절연막(140b_P)을 형성한다.26 and 27 , a second free interlayer insulating layer 140b_P is formed on the second mold
제2 프리 층간 절연막(140b_P)은 제1 트렌치(T1) 및 상부 트렌치(Tb)를 채울 수 있다. 제2 프리 층간 절연막(140b_P)은 프리 상부 더미 몰드 구조체(DMb_P) 상에 형성될 수 있다. The second free interlayer insulating layer 140b_P may fill the first trench T1 and the upper trench Tb. The second free interlayer insulating layer 140b_P may be formed on the free upper dummy mold structure DMb_P.
제1 트렌치(T1) 및 상부 트렌치(Tb)는 제2 방향(Y)으로 제2 폭(W2)을 가질 수 있다. 즉, 제1 트렌치(T1) 또는 상부 트렌치(Tb)를 사이에 두고 제2 방향(Y)으로 이격되는 복수의 프리 상부 더미 몰드 구조체(DMb_P) 사이의 거리는 제2 폭(W2)일 수 있다. 제2 프리 층간 절연막(140b_P)은 프리 상부 더미 몰드 구조체(DMb_P) 상에서 제2 높이(H2)로 형성될 수 있다. 이 때, 제2 높이(H2)는 제2 폭(W2)보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제2 높이(H2)는 제2 폭(W2)의 1/2일 수 있다.The first trench T1 and the upper trench Tb may have a second width W2 in the second direction Y. That is, a distance between the plurality of free upper dummy mold structures DMb_P spaced apart in the second direction Y with the first trench T1 or the upper trench Tb interposed therebetween may be the second width W2 . The second free interlayer insulating layer 140b_P may be formed at a second height H2 on the free upper dummy mold structure DMb_P. In this case, the second height H2 may be smaller than the second width W2. For example, the second height H2 may be 1/2 of the second width W2.
도 28 내지 도 30을 참조하면, 채널 구조체(CH)를 형성한다.28 to 30 , a channel structure CH is formed.
예를 들어, 예비 채널(pCH)이 선택적으로 제거될 수 있다. 이어서, 예비 채널(pCH)이 제거된 영역을 대체하는 채널 구조체(CH)가 형성될 수 있다.For example, the spare channel (pCH) may be selectively removed. Subsequently, a channel structure CH replacing the region from which the preliminary channel pCH is removed may be formed.
도 31 및 도 32를 참조하면, 워드라인 절단 홀(WLCh)을 형성하고, 복수의 게이트 전극들(ECL, GSL1, GSL2, WL11~WL1n, WL21~WL2n, SSL1, SSL2)을 형성한다.31 and 32 , a word line cutting hole WLCh is formed, and a plurality of gate electrodes ECL, GSL1, GSL2, WL11 to WL1n, WL21 to WL2n, SSL1 and SSL2 are formed.
예를 들어, 워드라인 절단 홀(WLCh)을 이용하여 몰드 희생막들(112, 117)을 제거할 수 있다. 몰드 희생막들(112, 117)은 몰드 절연막들(110, 115)에 대해 식각 선택비를 가지므로 선택적으로 제거될 수 있다. 이어서, 몰드 희생막들(112, 117)이 제거된 영역을 대체하는 게이트 전극들(ECL, GSL1, GSL2, WL11~WL1n, WL21~WL2n, SSL1, SSL2)이 형성될 수 있다.For example, the mold
몇몇 실시예에서, 제1 소오스 구조체(102, 104)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 워드라인 절단 홀(WLCh)을 이용하여 소오스 희생막(102p)을 선택적으로 제거할 수 있다. 이어서, 소오스 희생막(102p)이 제거된 영역을 대체하는 제1 소오스층(102)이 형성될 수 있다.In some embodiments, a
도 33 및 도 34를 참조하면, 워드라인 절단 라인(WLC), 셀 컨택(162), 소오스 컨택(164) 및 관통 비아(166)를 형성한다.33 and 34 , a word line cut line WLC, a
게이트 전극들(ECL, GSL1, GSL2, WL11~WL1n, WL21~WL2n, SSL1, SSL2) 및 제1 소오스 구조체(102, 104)가 형성된 후에, 워드라인 절단 홀(WLCh)은 각각 절연 물질(예컨대, 실리콘 산화물)로 채워질 수 있다.After the gate electrodes ECL, GSL1, GSL2, WL11 to WL1n, WL21 to WL2n, SSL1 and SSL2 and the
예비 셀 컨택(162P), 예비 소오스 컨택(164P) 및 예비 관통 비아(166P)가 선택적으로 제거될 수 있다. 이어서, 예비 셀 컨택(162P), 예비 소오스 컨택(164P) 및 예비 관통 비아(166P)가 제거된 영역을 대체하는 셀 컨택(162), 소오스 컨택(164) 및 관통 비아(166)가 형성될 수 있다.The
셀 컨택(162)은 제1 트렌치(T1) 또는 제2 트렌치(T2) 내에 형성될 수 있다. 제2 트렌치(T2)는 도 25의 상부 트렌치(Tb)와 하부 트렌치(Ta)가 연결되는 트렌치로 정의될 수 있다.The
이어서, 도 3 내지 도 8을 참조하면, 셀 컨택(162), 소오스 컨택(164) 및 관통 비아(166)와 접속되는 제1 배선 구조체(180)를 형성한다. 이를 통해, 도 3 내지 도 8을 이용하여 상술한 반도체 메모리 장치가 제조될 수 있다.Next, referring to FIGS. 3 to 8 , the
도 35는 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 예시적인 블록도이다. 도 36은 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 예시적인 사시도이다. 도 37은 도 36의 I-I를 따라 절단한 개략적인 단면도이다.35 is an exemplary block diagram for describing an electronic system according to some embodiments. 36 is an exemplary perspective view for explaining an electronic system according to some embodiments. FIG. 37 is a schematic cross-sectional view taken along II-I of FIG. 36 .
도 35를 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. 35 , the
반도체 메모리 장치(1100)는 비휘발성 메모리 장치(예를 들어, NAND 플래쉬 메모리 장치)일 수 있으며, 예를 들어, 도 1 내지 도 11을 이용하여 상술한 반도체 메모리 장치일 수 있다. 반도체 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. 제1 연결 배선(1115)은 도 1 내지 도 11을 이용하여 상술한 관통 비아(166)에 대응될 수 있다. 즉, 관통 비아(166)는 각각의 게이트 전극들(ECL, GSL, WL, SSL)과 디코더 회로(1110; 예컨대, 도 1의 로우 디코더(33))를 전기적으로 연결할 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. 제2 연결 배선(1125)은 도 1 내지 도 11을 이용하여 상술한 관통 비아(166)에 대응될 수 있다. 즉, 관통 비아(166)는 비트 라인(BL)들과 페이지 버퍼(1120; 예컨대, 도 1의 페이지 버퍼(35))를 전기적으로 연결할 수 있다.In some embodiments, the bit lines BL may be electrically connected to the
반도체 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 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 트랜지스터들(MCT)에 기록하고자 하는 데이터, 반도체 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 반도체 메모리 장치(1100)를 제어할 수 있다.The
도 36 및 도 37을 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.36 and 37 , 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 35의 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 37과 같이 전자 시스템(2000)의 메인 기판(2001)의 배선 패턴들(2005)에 연결될 수 있다.In some embodiments, the
몇몇 실시예에 따른 전자 시스템에서, 반도체 칩들(2200) 각각은 도 1 내지 도 11을 이용하여 상술한 반도체 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(260)를 포함할 수 있다. 또한, 예시적으로, 메모리 셀 영역(CELL)은 도 3 내지 도 9를 이용하여 상술한 셀 기판(100), 몰드 구조체(MS1, MS2), 채널 구조체(CH), 셀 컨택(162)이 배치되는 트렌치(T), 트렌치(T)의 바닥면에 형성된 패드 영역(PAD) 및 더미 몰드 구조체(DM)를 포함할 수 있다.In the 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: 셀 기판
162: 셀 컨택
PAD: 패드 영역
MS: 몰드 구조체
DM: 더미 몰드 구조체
EXT: 연장 영역100: cell substrate 162: cell contact
PAD: pad area MS: mold structure
DM: dummy mold structure EXT: extension area
Claims (10)
상기 기판 상에 교대로 적층된 복수의 절연층 및 복수의 게이트 전극층을 포함하는 몰드 구조체;
상기 셀 영역에서 상기 기판에 수직하는 방향으로 연장하고, 상기 몰드 구조체를 관통하는 채널 구조체; 및
상기 연장 영역에서 상기 기판에 수직하는 방향으로 연장하고, 상기 복수의 게이트 전극층과 연결되는 셀 컨택을 포함하고,
상기 셀 컨택은, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격되는 제1 컨택 및 제2 컨택을 포함하고,
상기 몰드 구조체는 상기 제1 컨택 및 상기 제2 컨택의 사이에서 상기 기판에 수직하는 방향으로 돌출되는 더미 몰드 구조체를 포함하는, 반도체 메모리 장치.a substrate including a cell region and an extension region adjacent to each other in a first direction;
a mold structure including a plurality of insulating layers and a plurality of gate electrode layers alternately stacked on the substrate;
a channel structure extending in a direction perpendicular to the substrate in the cell region and penetrating the mold structure; and
a cell contact extending in a direction perpendicular to the substrate in the extension region and connected to the plurality of gate electrode layers;
The cell contact includes a first contact and a second contact spaced apart from each other in a second direction intersecting the first direction,
The mold structure includes a dummy mold structure that protrudes in a direction perpendicular to the substrate between the first contact and the second contact.
상기 셀 영역 및 상기 연장 영역에 걸쳐 상기 제1 방향으로 연장하는 워드라인 절단 라인을 더 포함하고,
상기 연장 영역에서 상기 워드라인 절단 라인은 상기 더미 몰드 구조체를 절단하는, 반도체 메모리 장치.The method of claim 1,
a word line cutting line extending in the first direction over the cell region and the extension region;
The word line cutting line in the extension region cuts the dummy mold structure.
상기 제2 방향을 따라 자른 단면도 상에서,
상기 기판의 상면으로부터 상기 몰드 구조체의 높이는 일정하지 않은, 반도체 메모리 장치.The method of claim 1,
On a cross-sectional view taken along the second direction,
The height of the mold structure from the top surface of the substrate is not constant.
상기 제2 방향을 따라 자른 단면도 상에서,
상기 셀 컨택은,
상기 몰드 구조체의 상면으로부터 상기 기판의 상면을 향해 리세스된 트렌치 내에 배치되는, 반도체 메모리 장치.The method of claim 1,
On a cross-sectional view taken along the second direction,
The cell contact is
and disposed in a trench recessed from the top surface of the mold structure toward the top surface of the substrate.
상기 트렌치 내에서 상기 셀 컨택을 둘러싸는 절연막을 더 포함하는, 반도체 메모리 장치.5. The method of claim 4,
and an insulating layer surrounding the cell contact in the trench.
상기 더미 몰드 구조체를 지나도록 상기 제1 방향을 따라 자른 단면도 상에서,
상기 셀 영역 및 상기 연장 영역에 걸쳐 상기 몰드 구조체의 높이는 일정한, 반도체 메모리 장치. The method of claim 1,
On a cross-sectional view taken along the first direction to pass through the dummy mold structure,
The height of the mold structure over the cell region and the extension region is constant.
상기 연장 영역에서,
상기 기판의 상면을 기준으로 상기 더미 몰드 구조체의 높이는, 상기 셀 영역에 배치되는 상기 기판의 상면을 기준으로 상기 몰드 구조체의 높이와 동일한, 반도체 메모리 장치.The method of claim 1,
In the extension area,
A height of the dummy mold structure with respect to a top surface of the substrate is the same as a height of the mold structure with respect to a top surface of the substrate disposed in the cell region.
상기 연장 영역에서 상기 몰드 구조체의 상면으로부터 상기 기판의 상면을 향해 리세스된 트렌치를 더 포함하고,
상기 복수의 게이트 전극층은,
상기 연장 영역 상에서 상기 제1 방향을 따라 계단형으로 적층되어 상면이 노출되는 패드 영역을 포함하고,
상기 셀 컨택은 상기 패드 영역 상에서 상기 기판에 수직하는 방향으로 연장하고,
상기 패드 영역은 상기 트렌치의 바닥면에 배치되는, 반도체 메모리 장치.The method of claim 1,
Further comprising a trench recessed toward the top surface of the substrate from the top surface of the mold structure in the extension region,
The plurality of gate electrode layers,
and a pad region stacked in a step shape along the first direction on the extension region to expose an upper surface,
the cell contact extends in a direction perpendicular to the substrate on the pad area;
The pad region is disposed on a bottom surface of the trench.
상기 기판 상에 교대로 적층된 복수의 절연층 및 복수의 게이트 전극층을 포함하는 몰드 구조체;
상기 제1 방향으로 연장하고, 상기 몰드 구조체를 절단하는 워드라인 절단 라인; 및
상기 연장 영역에서 상기 기판에 수직하는 방향으로 연장하고, 상기 복수의 게이트 전극층과 연결되는 셀 컨택을 포함하고,
상기 셀 컨택은, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격되는 제1 컨택 및 제2 컨택을 포함하고,
상기 제1 컨택 및 상기 제2 컨택의 하부에 배치되는 상기 몰드 구조체는 상기 기판의 상면으로부터 제1 높이를 가지고,
상기 제1 컨택 및 상기 제2 컨택의 사이에서 상기 몰드 구조체는 상기 기판의 상면으로부터 상기 제1 높이보다 높은 제2 높이를 가지는, 반도체 메모리 장치.a substrate including a cell region and an extension region adjacent to each other in a first direction;
a mold structure including a plurality of insulating layers and a plurality of gate electrode layers alternately stacked on the substrate;
a word line cutting line extending in the first direction and cutting the mold structure; and
a cell contact extending in a direction perpendicular to the substrate in the extension region and connected to the plurality of gate electrode layers;
The cell contact includes a first contact and a second contact spaced apart from each other in a second direction intersecting the first direction,
The mold structure disposed under the first contact and the second contact has a first height from an upper surface of the substrate;
The mold structure between the first contact and the second contact has a second height higher than the first height from a top surface of the substrate.
상기 기판 상에 몰드 절연층 및 희생 절연층이 교대로 적층된 프리 몰드 구조체를 형성하고,
상기 연장 영역 상의 상기 프리 몰드 구조체에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격되고, 상기 프리 몰드 구조체의 상면으로부터 상기 기판을 향해 리세스된 복수의 트렌치를 형성하고,
상기 복수의 트렌치와 상기 프리 몰드 구조체 상에 층간 절연막을 형성하고,
상기 셀 영역 상의 프리 몰드 구조체를 관통하는 채널 구조체를 형성하고,
상기 희생 절연층을 제거하고, 상기 몰드 절연층 사이에 게이트 전극층을 형성하고,
상기 복수의 트렌치 내에 상기 게이트 전극층과 연결되는 셀 컨택을 형성하는 것을 포함하는, 반도체 메모리 장치 제조 방법.To provide a substrate comprising a cell region and an extension region adjacent to each other in a first direction,
forming a pre-mold structure in which a mold insulating layer and a sacrificial insulating layer are alternately stacked on the substrate;
forming a plurality of trenches spaced apart in a second direction intersecting the first direction in the pre-mold structure on the extension region and recessed toward the substrate from the upper surface of the pre-mold structure;
forming an interlayer insulating film on the plurality of trenches and the pre-mold structure;
forming a channel structure penetrating the pre-mold structure on the cell region;
removing the sacrificial insulating layer, forming a gate electrode layer between the mold insulating layers;
and forming a cell contact connected to the gate electrode layer in the plurality of trenches.
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