KR20230093394A - Semiconductor memory device and electronic system including the same - Google Patents
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Abstract
소자 성능 및 신뢰성을 개선할 수 있는 반도체 메모리 장치를 제공한다. 반도체 메모리 장치는 셀 영역 및 셀 영역 주변의 정렬 영역을 포함하는 기판, 셀 영역 상에 복수의 제1 게이트 전극들을 포함하는 제1 몰드 구조체와, 정렬 영역 상의 제1 적층 구조체를 포함하는 제1 스택, 제1 몰드 구조체 상에 복수의 제2 게이트 전극들을 포함하는 제2 몰드 구조체와, 제1 적층 구조체 상의 제2 적층 구조체를 포함하는 제2 스택, 기판의 상면과 교차하는 수직 방향으로 연장되어, 제1 몰드 구조체 및 제2 몰드 구조체를 관통하는 채널 구조체, 수직 방향으로 연장되어, 제1 적층 구조체를 관통하며, 제1 원소를 포함하는 제1 정렬 패턴, 제1 정렬 패턴의 상면을 덮고, 제1 원소 및 제1 원소와 다른 제2 원소를 포함하는 제1 라이너막 및 제2 적층 구조체 내에, 수직 방향에서 제1 정렬 패턴과 중첩하는 제2 정렬 패턴을 포함한다.A semiconductor memory device capable of improving device performance and reliability is provided. A semiconductor memory device includes a first stack including a substrate including a cell region and an alignment region around the cell region, a first mold structure including a plurality of first gate electrodes on the cell region, and a first stack structure on the alignment region. , a second mold structure including a plurality of second gate electrodes on the first mold structure, and a second stack including the second stack structure on the first stack structure, extending in a vertical direction intersecting the top surface of the substrate, A channel structure penetrating the first mold structure and the second mold structure, extending in a vertical direction, penetrating the first stacked structure, and covering a first alignment pattern including a first element and an upper surface of the first alignment pattern; A second alignment pattern overlapping the first alignment pattern in a vertical direction is included in the first liner film including the first element and a second element different from the first element, and the second laminated structure.
Description
본 발명은 반도체 메모리 장치 및 그를 포함하는 전자 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 3차원적으로 배열되는 메모리 셀들을 포함하는 반도체 메모리 장치 및 이를 포함하는 전자 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor memory device and an electronic system including the same. More specifically, the present invention relates to a semiconductor memory device including three-dimensionally arranged memory cells and an electronic system including the same.
소비자가 요구하는 우수한 성능 및 저렴한 가격을 충족시키기 위해 반도체 메모리 장치의 집적도를 증가시키는 것이 요구되고 있다. 반도체 메모리 장치의 경우 그 집적도가 제품의 가격을 결정하는 중요한 요인이기 때문에, 특히 증가된 집적도가 요구되고 있다.It is required to increase the degree of integration of semiconductor memory devices in order to meet the excellent performance and low price demanded by consumers. In the case of a semiconductor memory device, since the degree of integration is an important factor in determining the price of a product, an increased degree of integration is particularly required.
2차원 또는 평면적 반도체 메모리 장치의 경우 그 집적도는 단위 메모리 셀이 점유하는 면적에 의해 주로 결정되므로, 미세 패턴 형성 기술의 수준에 크게 영향을 받는다. 그러나, 패턴의 미세화를 위해서는 초고가의 장비들이 필요하기 때문에, 2차원 반도체 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, since the degree of integration is mainly determined by the area occupied by a unit memory cell, it is greatly affected by the level of fine pattern formation technology. However, since ultra-expensive equipment is required for miniaturization of the pattern, although the degree of integration of the 2D semiconductor device is increasing, it is still limited. Accordingly, three-dimensional semiconductor devices having three-dimensionally arranged memory cells have been proposed.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 소자 성능 및 신뢰성을 개선할 수 있는 반도체 메모리 장치를 제공하는 것이다.A technical problem to be solved by the present invention is to provide a semiconductor memory device capable of improving device performance and reliability.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 소자 성능 및 신뢰성을 개선할 수 있는 반도체 메모리 장치를 포함하는 전자 시스템을 제공하는 것이다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide an electronic system including a semiconductor memory device capable of improving device performance and reliability.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 셀 영역 및 셀 영역 주변의 정렬 영역을 포함하는 기판, 셀 영역 상에 복수의 제1 게이트 전극들을 포함하는 제1 몰드 구조체와, 정렬 영역 상의 제1 적층 구조체를 포함하는 제1 스택, 제1 몰드 구조체 상에 복수의 제2 게이트 전극들을 포함하는 제2 몰드 구조체와, 제1 적층 구조체 상의 제2 적층 구조체를 포함하는 제2 스택, 기판의 상면과 교차하는 수직 방향으로 연장되어, 제1 몰드 구조체 및 제2 몰드 구조체를 관통하는 채널 구조체, 수직 방향으로 연장되어, 제1 적층 구조체를 관통하며, 제1 원소를 포함하는 제1 정렬 패턴, 제1 정렬 패턴의 상면을 덮고, 제1 원소 및 제1 원소와 다른 제2 원소를 포함하는 제1 라이너막 및 제2 적층 구조체 내에, 수직 방향에서 제1 정렬 패턴과 중첩하는 제2 정렬 패턴을 포함한다.A semiconductor memory device according to some embodiments for achieving the above technical problem provides a substrate including a cell region and an alignment region around the cell region, a first mold structure including a plurality of first gate electrodes on the cell region, and alignment. A first stack including a first stacked structure on a region, a second mold structure including a plurality of second gate electrodes on a first mold structure, and a second stack including a second stacked structure on the first stacked structure; A channel structure extending in a vertical direction intersecting the upper surface of the substrate and penetrating the first mold structure and the second mold structure; A second alignment overlapping the first alignment pattern in the vertical direction within the pattern, the first liner film covering the upper surface of the first alignment pattern and including a first element and a second element different from the first element, and the second laminated structure contains the pattern.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템은 메인 기판, 메인 기판 상에, 주변 회로 구조체 및 주변 회로 구조체 상에 적층되는 셀 구조체를 포함하는 반도체 메모리 장치 및 메인 기판 상에, 반도체 메모리 장치와 전기적으로 연결되는 컨트롤러를 포함하되, 셀 구조체는, 셀 영역 및 셀 영역 주변의 정렬 영역을 포함하는 기판과, 셀 영역 상에 복수의 제1 게이트 전극들을 포함하는 제1 몰드 구조체와, 정렬 영역 상의 제1 적층 구조체를 포함하는 제1 스택과, 제1 몰드 구조체 상에 복수의 제2 게이트 전극들을 포함하는 제2 몰드 구조체와, 제1 적층 구조체 상의 제2 적층 구조체를 포함하는 제2 스택과, 기판의 상면과 교차하는 수직 방향으로 연장되어, 제1 몰드 구조체 및 제2 몰드 구조체를 관통하는 채널 구조체와, 수직 방향으로 연장되어, 제1 적층 구조체를 관통하며, 제1 원소를 포함하는 제1 정렬 패턴과, 정렬 패턴의 상면을 덮고, 제1 원소 및 제1 원소와 다른 제2 원소를 포함하는 제1 라이너막과, 제2 적층 구조체 내에, 수직 방향에서 제1 정렬 패턴과 중첩하는 제2 정렬 패턴을 포함한다.An electronic system according to some embodiments for achieving the other technical problem is a semiconductor memory device including a main substrate, a peripheral circuit structure on the main substrate, and a cell structure stacked on the peripheral circuit structure, and a semiconductor on the main substrate. A controller electrically connected to the memory device, wherein the cell structure includes: a substrate including a cell region and an alignment region around the cell region; a first mold structure including a plurality of first gate electrodes on the cell region; A first stack including the first stacked structure on the alignment area, a second mold structure including a plurality of second gate electrodes on the first mold structure, and a second stack including the second stacked structure on the first mold structure. A stack; a channel structure extending in a vertical direction crossing the upper surface of the substrate and penetrating the first mold structure and the second mold structure; extending in a vertical direction and penetrating the first laminated structure; A first alignment pattern that forms a layer, a first liner film covering an upper surface of the alignment pattern and including a first element and a second element different from the first element, and overlapping the first alignment pattern in the vertical direction within the second laminated structure. It includes a second alignment pattern that
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.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 개략적인 레이아웃도이다.
도 4는 도 3의 A-A를 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 도 4의 Q1 영역을 설명하기 위한 확대도이다.
도 6은 도 4의 Q2 영역을 설명하기 위한 확대도이다.
도 7은 도 4의 R1 영역을 설명하기 위한 확대도이다.
도 8은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 8의 R1 영역을 설명하기 위한 확대도이다.
도 10은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 11 내지 도 21은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면들이다.
도 22는 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 예시적인 블록도이다.
도 23은 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 예시적인 사시도이다.
도 24는 도 23의 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 a schematic 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 Q1 of FIG. 4 .
FIG. 6 is an enlarged view for explaining a region Q2 of FIG. 4 .
FIG. 7 is an enlarged view for explaining the R1 region of FIG. 4 .
8 is a diagram for describing a semiconductor memory device according to some embodiments.
FIG. 9 is an enlarged view for explaining the R1 region of FIG. 8 .
10 is a diagram for describing a semiconductor memory device according to some embodiments.
11 to 21 are intermediate diagrams for explaining a method of manufacturing a semiconductor memory device according to some embodiments.
22 is an exemplary block diagram for describing an electronic system in accordance with some embodiments.
23 is an exemplary perspective view for describing an electronic system according to some embodiments.
FIG. 24 is a schematic cross-sectional view taken along line II of FIG. 23 .
본 명세서에서, 비록 제1, 제2 등이 다양한 소자나 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자나 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자나 구성요소를 다른 소자나 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자나 구성요소 일 수도 있음은 물론이다.In this specification, although first, second, etc. are used to describe various elements or components, these elements or components are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one element or component from another. Accordingly, it goes without saying that the first element or component mentioned below may also be the second element or component within the technical spirit of the present invention.
이하에서, 도 1 내지 도 7을 참조하여, 예시적인 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치를 설명한다.Hereinafter, a semiconductor memory device according to example embodiments will be described with reference to FIGS. 1 to 7 .
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 제어 로직(37), 로우 디코더(33) 및 페이지 버퍼(35)를 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), 상기 입출력 회로 및 상기 전압 생성 회로에 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 라인에 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(BL)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 includes a common source line (CSL), a plurality of bit lines (BL), and a plurality of cell strings (CSTR). include them
복수의 비트 라인(BL)들은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)을 포함하는 평면에서 2차원적으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 비트 라인(BL)들은 각각 제2 방향(Y)으로 연장되며, 서로 이격되어 제1 방향(X)을 따라 배열될 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 in a plane including the first direction X and the second direction Y. For example, each of the bit lines BL may extend in the second direction Y and may be spaced apart from each other and arranged along the first direction X. A plurality of cell strings CSTR may be connected in parallel to each bit line BL. The cell strings CSTR may be 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, and the ground select transistor GST and the string select transistor ( It may include a plurality of memory cell transistors MCT disposed between the SSTs. 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, the word lines WL11 to WL1n and WL21 to WL2n may be used as gate electrodes of the memory cell transistors MCT, and the string The selection line SSL may be used as a gate electrode of the string selection transistor SST.
도 3은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 개략적인 레이아웃도이다. 도 4는 도 3의 A-A를 따라 절단한 단면도이다. 도 5는 도 4의 Q1 영역을 설명하기 위한 확대도이다. 도 6은 도 4의 Q2 영역을 설명하기 위한 확대도이다. 도 7은 도 4의 R1 영역을 설명하기 위한 확대도이다.3 is a schematic 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 Q1 of FIG. 4 . FIG. 6 is an enlarged view for explaining a region Q2 of FIG. 4 . FIG. 7 is an enlarged view for explaining the R1 region of FIG. 4 .
도 3 내지 도 7을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 셀 구조체(CELL) 및 주변 회로 구조체(PERI)를 포함한다.Referring to FIGS. 3 to 7 , a semiconductor memory device according to some embodiments includes a cell structure (CELL) and a peripheral circuit structure (PERI).
셀 구조체(CELL)는 셀 기판(100), 몰드 구조체(MS1, MS2), 적층 구조체(SS1, SS2), 정렬 패턴(AP1, AP2), 층간 절연막(140a, 140b), 채널 구조체(CS), 워드 라인 절단 영역(WC), 비트 라인(BL), 게이트 컨택(162) 및 셀 배선 구조체(180)를 포함할 수 있다.The cell structure CELL includes a
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 어레이 영역(CAR) 및 확장 영역(EXT)을 포함할 수 있다.The
셀 어레이 영역(CAR)에는 복수의 메모리 셀들을 포함하는 메모리 셀 어레이(예컨대, 도 1의 20)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 셀 어레이 영역(CAR)에는 후술되는 채널 구조체(CS), 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 전면(front side)으로 지칭될 수 있다. 반대로, 셀 기판(100)의 전면과 반대되는 셀 기판(100)의 표면은 셀 기판(100)의 후면(back side)으로 지칭될 수 있다.A memory cell array (eg, 20 in FIG. 1 ) including a plurality of memory cells may be formed in the cell array area CAR. For example, a channel structure CS, a bit line BL, and gate electrodes ECL, GSL1, GSL2, WL11 to WL1n, WL21 to WL2n, SSL1, SSL2, etc. described below are disposed in the cell array region CAR. It can be. In the following description, the surface of the
확장 영역(EXT)은 셀 어레이 영역(CAR)의 주변에 배치될 수 있다. 확장 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 array area CAR. In the extension region EXT, gate electrodes ECL, GSL1, GSL2, WL11 to WL1n, WL21 to WL2n, SSL1, and SSL2, which will be described later, may be stacked in a stepwise manner.
몇몇 실시예에서, 셀 기판(100)은 관통 영역(THR) 및 정렬 영역(AKR)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. 정렬 영역(AKR)은 셀 어레이 영역(CAR) 주변에 배치될 수 있다. 정렬 영역(AKR)은 확장 영역(EXT) 및 관통 영역(THR)의 외측에 배치될 수 있다.In some embodiments, the
몇몇 실시예에서, 정렬 영역(AKR)은 스크라이브 레인 영역에 배치될 수 있다. 일 예로, 상기 스크라이브 레인 영역은 셀 어레이 영역(CAR)의 주변에 배치될 수 있다. 다른 예로, 상기 스크라이브 레인 영역은 셀 어레이 영역(CAR), 확장 영역(EXT), 관통 영역(THR)의 주위에 배치될 수 있다.In some embodiments, the alignment area (AKR) may be disposed in the scribe lane area. For example, the scribe lane area may be arranged around a cell array area (CAR). As another example, the scribe lane area may be arranged around the cell array area (CAR), the extension area (EXT), and the through area (THR).
절연 기판(101)은 확장 영역(EXT)의 셀 기판(100) 내에 형성될 수 있다. 절연 기판(101)은 정렬 영역(AKR)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 정렬 영역(AKR)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 공면 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 shown that only 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 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
몇몇 실시예들에서, 제1 몰드 구조체(MS1) 상에 보호층(120)을 더 포함할 수 있다. 보호층(120)은 제1 몰드 구조체(MS1)와 제2 몰드 구조체(MS2) 사이에 배치될 수 있다. 보호층(120)은 제1 몰드 구조체(MS1)를 덮을 수 있다. 보호층(120)은 예를 들어, TEOS(tetraethyl orthosilicate)를 포함할 수 있다.In some embodiments, a
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 made of a conductive material such as metal such as tungsten (W), cobalt (Co), or nickel (Ni) 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
몇몇 실시예에서, 관통 영역(THR)의 몰드 구조체(MS1, MS2)는 셀 기판(100) 및/또는 절연 기판(101) 상에 교대로 적층되는 복수의 몰드 희생막들(112, 117) 및 복수의 몰드 절연막들(110, 115)을 포함할 수 있다. 각각의 몰드 희생막들(112, 117) 및 각각의 몰드 절연막들(110, 115)은 셀 기판(100)의 상면과 평행하게 연장되는 층상 구조일 수 있다. 몰드 희생막들(112, 117)은 몰드 절연막들(110, 115)에 의해 상호 이격되어 셀 기판(100) 상에 차례로 적층될 수 있다.In some embodiments, the mold structures MS1 and MS2 of the through region THR may include a plurality of mold
몇몇 실시예에서, 관통 영역(THR)의 제1 몰드 구조체(MS1)는 셀 기판(100) 상에 교대로 적층되는 제1 몰드 희생막(112)들 및 제1 몰드 절연막(110)들을 포함할 수 있고, 관통 영역(THR)의 제2 몰드 구조체(MS2)는 제1 몰드 구조체(MS1) 상에 교대로 적층되는 제2 몰드 희생막(117)들 및 제2 몰드 절연막(115)들을 포함할 수 있다.In some embodiments, the first mold structure MS1 of the through region THR may include first mold
몰드 희생막들(112, 117)은 각각 절연 물질, 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 몰드 희생막들(112, 117)은 몰드 절연막들(110, 115)에 대해 식각 선택비를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 몰드 절연막들(110, 115)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있고, 몰드 희생막들(112, 117)은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.Each of the mold
도시되지는 않았지만, 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.Although not shown, the
채널 구조체(CS)는 셀 어레이 영역(CAR)의 몰드 구조체(MS1, MS2) 내에 형성될 수 있다. 채널 구조체(CS)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(CS)는 제3 방향(Z)으로 연장되는 필러(pillar) 모양(예컨대, 원기둥 모양)일 수 있다. 이에 따라, 채널 구조체(CS)는 각각의 게이트 전극들(ECL, GSL1, GSL2, WL11~WL1n, WL21~WL2n, SSL1, SSL2)과 교차할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 채널 구조체(CS)는 제1 몰드 구조체(MS1)와 제2 몰드 구조체(MS2) 사이에서 절곡부를 가질 수 있다.The channel structure CS may be formed in the mold structures MS1 and MS2 of the cell array region CAR. The channel structure CS may extend in a vertical direction crossing the top surface of the cell substrate 100 (hereinafter referred to as a third direction Z) and pass through the mold structures MS1 and MS2 . For example, the channel structure CS may have a pillar shape (eg, a cylindrical shape) extending in the third direction Z. Accordingly, the channel structure CS may cross each of the gate electrodes ECL, GSL1, GSL2, WL11 to WL1n, WL21 to WL2n, SSL1, and SSL2. In some embodiments, the channel structure CS may have a bent portion between the first mold structure MS1 and the second mold structure MS2.
채널 구조체(CS)는 제1 채널 구조체(CS1)와 제2 채널 구조체(CS2)를 포함할 수 있다. 제1 채널 구조체(CS1)는 제1 몰드 구조체(MS1)을 관통할 수 있다. 제2 채널 구조체(CS2)는 제2 몰드 구조체(MS2)를 관통할 수 있다. 제1 채널 구조체(CS1)의 상면과 제2 채널 구조체(CS2)의 하면은 연결될 수 있다. 제1 채널 구조체(CS1)의 상면의 폭은 제2 채널 구조체(CS2)의 상면의 폭보다 클 수 있다. 다르게 표현하면, 제1 채널 구조체(CS1)의 최상부의 지름은 제2 채널 구조체(CS2)의 최하부의 지름보다 클 수 있다. 여기서, 제1 채널 구조체(CS1)의 최상부는 제2 채널 구조체(CS2)의 최하부와 연결된다.The channel structure CS may include a first channel structure CS1 and a second channel structure CS2. The first channel structure CS1 may pass through the first mold structure MS1. The second channel structure CS2 may pass through the second mold structure MS2. An upper surface of the first channel structure CS1 and a lower surface of the second channel structure CS2 may be connected. The width of the upper surface of the first channel structure CS1 may be greater than that of the upper surface of the second channel structure CS2. In other words, the uppermost diameter of the first channel structure CS1 may be greater than the lowermost diameter of the second channel structure CS2. Here, the uppermost part of the first channel structure CS1 is connected to the lowermost part of the second channel structure CS2.
도 5 및 도 7에 도시된 것처럼, 채널 구조체(CS)는 반도체 패턴(130) 및 정보 저장막(132)을 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 5 and 7 , the channel structure CS 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(CS)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 CS may further include a
몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치는 제1 라이너막(121)을 더 포함할 수 있다. 제1 라이너막(121)은 보호층(120) 내에 배치될 수 있다. 제1 라이너막(121)은 제1 채널 구조체(CS1)의 상면 상에 배치될 수 있다. 제1 라이너막(121)은 제2 채널 구조체(CS2)의 최하부를 둘러쌀 수 있다. 다르게 표현하면, 제1 라이너막(121)은 제2 채널 구조체(CS2)중 제1 채널 구조체(CS1)와 연결되는 부분을 둘러쌀 수 있다. 제1 라이너막(121)은 제2 채널 구조체(CS2)를 둘러싸는 도넛 모양일 수 있다. 제1 라이너막(121)의 외경은 제1 채널 구조체(CS1)의 상면과 동일할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.A semiconductor memory device according to some embodiments may further include a
제1 라이너막(121)은 탄소(carbon)를 포함한 화합물 일 수 있다. 제1 라이너막(121)은 예를 들어, 실리콘 카바이드(SiC)를 포함할 수 있다. 제1 라이너막(121)은 후술할 제2 라이너막(122)과 동일한 물질을 포함할 수 있다.The
몇몇 실시예에서, 채널 구조체(CS)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 CS may further include a
몇몇 실시예에서, 복수의 채널 구조체(CS)들은 지그재그(zigzag) 형태로 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 것처럼, 복수의 채널 구조체(CS)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(CS)들은 반도체 메모리 장치의 집적도를 보다 향상시킬 수 있다. 몇몇 실시예에서, 복수의 채널 구조체(CS)들은 벌집(honeycomb) 형태로 배열될 수 있다.In some embodiments, the plurality of channel structures CS may be arranged in a zigzag shape. For example, as shown in FIG. 3 , the plurality of channel structures CS may be alternately arranged in the first direction X and the second direction Y, which are parallel to the upper surface of the
몇몇 실시예에서, 확장 영역(EXT)의 몰드 구조체(MS1, MS2) 내에 더미 채널 구조체(DCH)가 형성될 수 있다. 더미 채널 구조체(DCH)는 채널 구조체(CS)와 유사한 형상으로 형성되어 확장 영역(EXT)에서 몰드 구조체(MS1, MS2)에 인가되는 스트레스를 경감할 수 있다.In some embodiments, the 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 CS to reduce stress applied to the mold structures MS1 and MS2 in the extension region EXT.
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. 제1 소오스 구조체(102, 104)는 채널 구조체(CS)의 반도체 패턴(130)과 접속되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 것처럼, 제1 소오스 구조체(102, 104)는 정보 저장막(132)을 관통하여 반도체 패턴(130)과 접촉할 수 있다. 이러한 제1 소오스 구조체(102, 104)는 반도체 메모리 장치의 공통 소오스 라인(예컨대, 도 2의 CSL)으로 제공될 수 있다. 제1 소오스 구조체(102, 104)는 예를 들어, 불순물이 도핑된 폴리 실리콘 또는 금속을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In some embodiments,
몇몇 실시예에서, 채널 구조체(CS)는 제1 소오스 구조체(102, 104)를 관통할 수 있다. 예를 들어, 채널 구조체(CS)의 하부는 제1 소오스 구조체(102, 104)를 관통하여 셀 기판(100) 내에 배치될 수 있다.In some embodiments, the channel structure CS may pass through the
몇몇 실시예에서, 제1 소오스 구조체(102, 104)는 다중막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 소오스 구조체(102, 104)는 셀 기판(100) 상에 차례로 적층되는 제1 소오스층(102) 및 제2 소오스층(104)을 포함할 수 있다. 제1 소오스층(102) 및 제2 소오스층(104)은 각각 불순물이 도핑된 폴리 실리콘 또는 불순물이 도핑되지 않은 폴리 실리콘을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 소오스층(102)은 반도체 패턴(130)과 접촉하여 반도체 메모리 장치의 공통 소오스 라인(예컨대, 도 2의 CSL)으로 제공될 수 있다. 제2 소오스층(104)은 제1 소오스층(102)을 형성하기 위한 대체(replacement) 공정에서 몰드 스택의 무너짐 또는 쓰러짐을 방지하기 위한 지지층으로 이용될 수 있다.In some embodiments, 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
몇몇 실시예에서, 제1 소오스 구조체(102, 104)는 절연 기판(101)이 형성되는 확장 영역(EXT) 내에 형성되지 않을 수 있다. 절연 기판(101)의 상면은 제1 소오스 구조체(102, 104)의 상면과 공면 상에 배치되는 것만이 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 다른 예로, 절연 기판(101)의 상면은 제1 소오스 구조체(102, 104)의 상면보다 높을 수도 있다.In some embodiments, the
몇몇 실시예에서, 셀 기판(100)의 일부 상에 소오스 희생막(103)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 소오스 희생막(103)은 확장 영역(EXT)의 셀 기판(100)의 일부 상에 형성될 수 있다. 소오스 희생막(103)은 몰드 절연막들(110, 115)에 대해 식각 선택비를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 몰드 절연막들(110, 115)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있고, 소오스 희생막(103)은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 소오스 희생막(103)은 제1 소오스 구조체(102, 104)의 제조 과정에서 그 일부가 제1 소오스층(102)으로 대체(replacement)된 후 잔존하는 층일 수 있다.In some embodiments, a source
블록 분리 영역(WCf), 제1 부분 분리 영역(WC1) 및 제2 부분 분리 영역(WC2)은 각각 제1 방향(X)으로 연장되어 몰드 구조체(MS1, MS2)를 절단할 수 있다. 블록 분리 영역(WCf)은 몰드 구조체(MS1, MS2)를 완전히 절단할 수 있다. 예를 들어, 블록 분리 영역(WCf)은 제1 방향(X)으로 연속적으로 연장될 수 있다. 부분 분리 영역(WC)은 각각 몰드 구조체(MS1, MS2)를 부분적으로 절단할 수 있다. Each of the block separation region WCf, the first partial separation region WC1, and the second partial separation region WC2 may extend in the first direction X to cut the mold structures MS1 and MS2. The block separation region WCf may completely cut the mold structures MS1 and MS2. For example, the block separation area WCf may continuously extend in the first direction X. The partial isolation region WC may partially cut the mold structures MS1 and MS2, respectively.
몰드 구조체(MS1, MS2)는 제2 방향(Y)을 따라 배열되는 블록 분리 영역(WCf) 및/또는 부분 분리 영역(WC)에 의해 분할되어 복수의 메모리 셀 블록들(예컨대, 도 1의 BLK1~BLKn)을 형성할 수 있다. 일례로, 도 3에 도시된 것처럼, 인접하는 2개의 블록 분리 영역(WCf)들 사이에 1열의 부분 분리 영역(WC)들이 형성될 수 있다. 상기 1열의 부분 분리 영역(WC)들은 2개의 블록 분리 영역(WCf)들 사이의 몰드 구조체(MS1, MS2)를 분리함으로써 2개의 메모리 셀 블록들(예컨대, 제1 셀 블록(BLK1) 및 제2 셀 블록(BLK2))을 정의할 수 있다.The mold structures MS1 and MS2 are divided by block isolation regions WCf and/or partial isolation regions WC arranged along the second direction Y to form a plurality of memory cell blocks (eg, BLK1 in FIG. 1 ). ~BLKn) can be formed. For example, as shown in FIG. 3 , one row of partial separation regions WC may be formed between two adjacent block separation regions WCf. The first row of partial isolation regions WC is separated into two memory cell blocks (eg, a first cell block BLK1 and a second cell block BLK1) by separating the mold structures MS1 and MS2 between the two block isolation regions WCf. A cell block BLK2) may be defined.
인접하는 2개의 블록 분리 영역(WCf)들 사이에 1열의 부분 분리 영역(WC)들이 배치되는 것만이 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 다른 예로, 인접하는 2개의 블록 분리 영역(WCf)들 사이에 2열 이상의 제1 부분 분리 영역(WC1)들이 배치될 수도 있다.It is shown that only one row of partial separation regions WC are disposed between two adjacent block separation regions WCf, but this is only exemplary. As another example, two or more rows of first partial separation regions WC1 may be disposed between two adjacent block separation regions WCf.
스트링 분리 구조체(SC)는 제1 방향(X)으로 연장되어 스트링 선택 라인(SSL1, SSL2)을 절단할 수 있다. 예를 들어, 제1 셀 블록(BLK1) 내에 형성되는 스트링 분리 구조체(SC)는 스트링 선택 라인(SSL1, SSL2)을 각각 제1 구역(I) 및 제2 구역(II)으로 분할할 수 있다. 이에 따라, 제1 구역(I)의 제1 스트링 선택 라인(SSL1)과 제2 구역(II)의 제1 스트링 선택 라인(SSL1)은 분리되어 별개로 제어될 수 있고, 제1 구역(I)의 제2 스트링 선택 라인(SSL2)과 제2 구역(II)의 제2 스트링 선택 라인(SSL2)은 분리되어 별개로 제어될 수 있다.The string separation structure SC may extend in the first direction X and cut the string selection lines SSL1 and SSL2. For example, the string separation structure SC formed in the first cell block BLK1 may divide the string selection lines SSL1 and SSL2 into a first region I and a second region II, respectively. Accordingly, the first string selection line SSL1 of the first region I and the first string selection line SSL1 of the second region II may be separated and separately controlled, and the first region I The second string selection line SSL2 of the second region II and the second string selection line SSL2 of the second region II may be separated and separately controlled.
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.The string isolation structure SC may include an insulating material such as 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. 비트 라인(BL)은 제2 방향(Y)으로 연장되어 블록 분리 영역(WCf)과 교차할 수 있다. 또한, 비트 라인(BL)은 제2 방향(Y)으로 연장되어 제2 방향(Y)을 따라 배열되는 복수의 채널 구조체(CS)들과 접속될 수 있다. 예를 들어, 제2 층간 절연막(140b) 내에 각각의 채널 구조체(CS)들의 상부와 접속되는 비트 라인 컨택(182)이 형성될 수 있다. 비트 라인(BL)은 비트 라인 컨택(182)을 통해 채널 구조체(CS)들과 전기적으로 연결될 수 있다.The bit line BL may be formed on the mold structures MS1 and MS2. The bit line BL may extend in the second direction Y and cross the block separation region WCf. Also, the bit line BL may extend in the second direction Y and be connected to a plurality of channel structures CS arranged along the second direction Y. 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. 몇몇 실시예에서, 셀 컨택(162)은 제1 몰드 구조체(MS1)와 제2 몰드 구조체(MS2) 사이에서 절곡부를 가질 수 있다.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 area THR. For example, the through via 166 may extend in the third direction Z within the mold structures MS1 and MS2 of the through area 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 . Although the through via 166 is shown only penetrating the mold structures MS1 and MS2, this is only exemplary. As another example, the through-via 166 may be disposed outside the mold structures MS1 and MS2 and may not penetrate the mold structures MS1 and MS2 .
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)은 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
정렬 영역(AKR)은 셀 어레이 영역(CAR)의 주변에 배치될 수 있다. 정렬 영역(AKR)에는 후술되는 제1 적층 구조체(SS1), 제2 적층 구조체(SS2)가 적층될 수 있다. 정렬 영역(AKR)은 셀 기판(100) 상에 정렬 패턴(AP1, AP2)이 배치되는 영역으로 정의될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 정렬 영역(AKR)은 스크라이브 레인 영역에 배치되고, 상기 스크라이브 레인 영역은 셀 기판(100)의 주변에 배치될 수 있다.The alignment area AKR may be disposed around the cell array area CAR. A first stacked structure SS1 and a second stacked structure SS2 described below may be stacked in the alignment area AKR. The alignment area AKR may be defined as an area where the alignment patterns AP1 and AP2 are disposed on the
몇몇 실시예에서, 정렬 영역(AKR)의 제1 적층 구조체(SS1)는 셀 기판(100) 및/또는 절연 기판(101) 상에 교대로 적층되는 복수의 제1 몰드 희생막들(112) 및 복수의 제1 몰드 절연막들(110)을 포함할 수 있다. 제1 몰드 희생막(112) 및 제1 몰드 절연막(110)은 셀 기판(100)의 상면과 평행하게 연장되는 층상 구조일 수 있다. 제1 몰드 희생막(112)은 제1 몰드 절연막(110)에 의해 상호 이격되어 셀 기판(100) 및/또는 절연 기판(101) 상에 차례로 적층될 수 있다.In some embodiments, the first stacked structure SS1 of the alignment area AKR includes a plurality of first mold
제2 적층 구조체(SS2)는 제1 적층 구조체(SS1) 상에 교대로 적층되는 복수의 제2 몰드 희생막들(117) 및 복수의 제2 몰드 절연막들(115)를 포함할 수 있다. 제2 적층 구조체(SS2)는 제2 정렬 패턴(AP2)을 포함할 수 있다. The second stack structure SS2 may include a plurality of second mold
셀 기판(100) 상에 제1 스택(ST1) 및 제2 스택(ST2)이 순차적으로 형성될 수 있다. 제1 스택(ST1)은 제1 몰드 구조체(MS1)와 제1 적층 구조체(SS1)를 포함할 수 있다. 제2 스택(ST2)은 제2 몰드 구조체(MS2)와 제2 적층 구조체(SS2)를 포함할 수 있다. 제1 스택(ST1)과 제2 스택(ST2)은 채널 구조체(CS)로 구분될 수 있다. 구체적으로, 제1 스택(ST1)은 제1 채널 구조체(CS1)가 형성되는 부분이고, 제2 스택(ST2)은 제2 채널 구조체(CS2)가 형성되는 부분일 수 있다. 또한, 제1 스택(ST1)은 제1 정렬 패턴(AP1)이 형성되는 부분이고, 제2 스택(ST2)은 제2 정렬 패턴(AP2)이 형성되는 부분일 수 있다.A first stack ST1 and a second stack ST2 may be sequentially formed on the
이하에서, 도 4 및 도 6을 참고하며 정렬 영역(AKR) 내에 정렬 패턴(AP1, AP2)에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the alignment patterns AP1 and AP2 in the alignment area AKR will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 6 .
제1 정렬 패턴(AP1)은 정렬 영역(AKR) 내에 형성될 수 있다. 제1 정렬 패턴(AP1)은 셀 기판(100)의 상면과 수직한 방향으로 연장되어, 제1 적층 구조체(SS1)를 관통할 수 있다. 제1 정렬 패턴(AP1)은 절연 기판(101)의 상면을 관통할 수 있다. 즉, 제1 정렬 패턴(AP1)의 일단은 절연 기판(101)의 내부에 배치될 수 있다. 제1 정렬 패턴(AP1)의 다른 일단은 제1 적층 구조체(SS1)의 상면보다 돌출될 수 있다.The first alignment pattern AP1 may be formed in the alignment area AKR. The first alignment pattern AP1 may extend in a direction perpendicular to the upper surface of the
구체적으로, 제1 적층 구조체(SS1)의 최상부에 제1 몰드 희생막(112)이 배치될 수 있다. 최상부 제1 몰드 희생막(112) 아래에 최상부 최상부 제1 몰드 절연막(110)이 배치될 수 있다. 제1 정렬 패턴(AP1)의 상부는 최상부 제1 몰드 절연막(110) 보다 돌출될 수 있다. 제1 정렬 패턴(AP1)의 상면은 최상부 제1 몰드 절연막(110)의 상면보다 높게 배치될 수 있다. 제1 몰드 희생막(112)은 개구부를 포함할 수 있다. 상기 개구부는 제1 정렬 패턴(AP1)의 상부를 노출시킬 수 있다.Specifically, the first mold
보호층(120)은 제1 적층 구조체(SS1)의 상면 상에 배치될 수 있다. 보호층(120)은 제1 적층 구조체(SS1)의 최상부 제1 몰드 희생막(112)의 상면을 따라 형성될 수 있다. 보호층(120)은 최상부 제1 몰드 희생막(112)과 마찬가지로 개구부를 포함할 수 있다. 상기 개구부는 제1 정렬 패턴(AP1)의 상부를 노출시킬 수 있다.The
제2 라이너막(122)은 제1 적층 구조체(SS1) 상에 배치될 수 있다. 제2 라이너막(122)은 제1 적층 구조체(SS1)와 제2 적층 구조체(SS2) 사이에 배치될 수 있다. 제2 라이너막(122)은 최상부 제1 몰드 절연막(110)의 개구부 내에 배치될 수 있다. 제2 라이너막(122)은 제1 정렬 패턴(AP1)의 상면을 덮을 수 있다. 제2 라이너막(122)은 제1 정렬 패턴(AP1)의 상부에 배치될 수 있다. 제2 라이너막(122)은 제1 정렬 패턴(AP1)의 돌출된 부분을 따라 형성될 수 있다. 다르게 표현하면, 제2 라이너막(122)은 제1 정렬 패턴(AP1)의 돌출된 부분을 덮을 수 있다.The
제3 라이너막(123)은 제1 적층 구조체(SS1) 상에 배치될 수 있다. 제3 라이너막(123)은 제1 적층 구조체(SS1)와 제2 적층 구조체(SS2) 사이에 배치될 수 있다. 제3 라이너막(123)은 최상부 제1 몰드 절연막(110)의 개구부 내에 배치될 수 있다. 제3 라이너막(123)은 최상부 제1 몰드 희생막(112)의 상면을 따라 형성될 수 있다. 즉, 제3 라이너막(123)은 상기 개구부에 의해 노출된 최상부 제1 몰드 희생막(112)의 상면을 덮을 수 있다.The
제1 정렬 패턴(AP1)은 제1 원소(E1)를 포함할 수 있다. 제2 라이너막(122)은 제1 원소(E1) 및 제2 원소(E2)를 포함할 수 있다. 제1 원소(E1)은 제2 원소(E2)와 다르다. 제3 라이너막(123)은 제2 원소(E2)를 포함할 수 있다.The first alignment pattern AP1 may include the first element E1. The
몇몇 실시예에서, 제1 원소(E1)는 탄소(carbon)를 포함할 수 있다. 제2 원소(E2)는 실리콘(silicon)을 포함할 수 있다. 제1 정렬 패턴(AP1)은 예를 들어, 비정질 탄소 레이어(amorphous carbon layer)를 포함할 수 있다. 제2 라이너막(122)은 예를 들어, 실리콘 카바이드(SiC)를 포함할 수 있다.In some embodiments, the first element E1 may include carbon. The second element E2 may include silicon. The first alignment pattern AP1 may include, for example, an amorphous carbon layer. The
정렬 영역(AKR)에서, 제2 적층 구조체(SS2)는 제2 정렬 패턴(AP2)을 포함할 수 있다. 제2 적층 구조체(SS2)는 제1 적층 구조체(SS1) 및 제1 정렬 패턴(AP1) 상에 배치될 수 있다. 제2 적층 구조체(SS2)는 보호층(120), 제2 라이너막(122) 및 제3 라이너막(123) 상에 배치될 수 있다. 제2 적층 구조체(SS2)의 일부는 제1 적층 구조체(SS1)의 개구부에 배치될 수 있다.In the alignment area AKR, the second stacked structure SS2 may include the second alignment pattern AP2. The second stacked structure SS2 may be disposed on the first stacked structure SS1 and the first alignment pattern AP1. The second stacked structure SS2 may be disposed on the
제2 정렬 패턴(AP2)은 제2 적층 구조체(SS1) 내에 제1 정렬 패턴(AP1)의 길이 방향으로 돌출된 부분일 수 있다. 여기서, 제1 정렬 패턴(AP1)의 길이 방향은 제1 정렬 패턴(AP1)이 연장되는 방향이다. 후술하겠지만, 제2 적층 구조체(SS2)는 제1 적층 구조체(SS1) 상에 적층될 수 있다. 제1 정렬 패턴(AP1)은 제1 적층 구조체(SS1)의 상면 보다 돌출되므로, 제2 적층 구조체(SS2)의 형성과정에서 제2 정렬 패턴(AP2)이 형성될 수 있다. 제2 정렬 패턴(AP2)은 돌출된 제1 정렬 패턴(AP1)의 모양에 따라 볼록한 형상을 포함할 수 있다. 제2 정렬 패턴(AP2)은 제1 정렬 패턴(AP1)과 길이 방향으로 중첩되는 부분에 형성될 수 있다. 즉, 제2 적층 구조체(SS2) 내에서 제1 정렬 패턴(AP1)과 길이 방향으로 중첩되는 부분은 다른 부분에 비해 돌출될 수 있다.The second alignment pattern AP2 may be a portion protruding in the length direction of the first alignment pattern AP1 in the second stacked structure SS1 . Here, the length direction of the first alignment pattern AP1 is the direction in which the first alignment pattern AP1 extends. As will be described later, the second stacked structure SS2 may be stacked on the first stacked structure SS1. Since the first alignment pattern AP1 protrudes from the upper surface of the first stack structure SS1 , the second alignment pattern AP2 may be formed during the formation of the second stack structure SS2 . The second alignment pattern AP2 may have a convex shape according to the shape of the protruding first alignment pattern AP1. The second alignment pattern AP2 may be formed at a portion overlapping the first alignment pattern AP1 in the longitudinal direction. That is, a portion overlapping the first alignment pattern AP1 in the longitudinal direction within the second stacked structure SS2 may protrude compared to other portions.
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 area 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 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, 셀 기판(100)의 후면은 주변 회로 기판(200)의 전면과 대향할 수 있다. 예를 들어, 주변 회로 기판(200)의 전면 상에 주변 회로 소자(PT)를 덮는 제2 배선간 절연막(240)이 형성될 수 있다. 셀 기판(100) 및/또는 절연 기판(101)은 제2 배선간 절연막(240)의 상면 상에 적층될 수 있다.In some embodiments, the rear 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 8은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 9는 도 8의 R1 영역을 설명하기 위한 확대도이다. 설명의 편의상 도 1 내지 도 7에서 설명한 점과 다른 점을 중심으로 설명한다.8 is a diagram for describing a semiconductor memory device according to some embodiments. FIG. 9 is an enlarged view for explaining the R1 region of FIG. 8 . For convenience of description, the description will focus on points different from those described in FIGS. 1 to 7 .
도 8 및 도 9를 참고하면, 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 제2 소오스 구조체(106)를 포함한다.Referring to FIGS. 8 and 9 , 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(CS)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, an upper surface of the
도 10은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 도면이다. 설명의 편의상 도 1 내지 도 7에서 설명한 점과 다른 점을 중심으로 설명한다.10 is a diagram for describing a semiconductor memory device according to some embodiments. For convenience of description, the description will focus on points different from those described in FIGS. 1 to 7 .
도 10을 참고하면, 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치에서, 셀 기판(100)의 전면은 주변 회로 기판(200)의 전면과 대향한다.Referring to FIG. 10 , in the semiconductor memory device according to some embodiments, the front surface of the
예를 들어, 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 C2C(chip to chip) 구조일 수 있다. C2C 구조는 제1 웨이퍼(예컨대, 셀 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, a semiconductor 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, cell substrate 100), and a second wafer (eg, peripheral circuit board 200) different from the first wafer is fabricated. ) on the peripheral circuit area PERI, and then connecting the upper chip and the lower chip to each other by a bonding method.
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 본딩됨에 따라, 제1 배선 구조체(180)는 제2 배선 구조체(260)와 연결될 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.As the
도 11 내지 도 21은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면들이다. 도 14는 도 13의 Q2 영역을 설명하기 위한 확대도이다. 도 18은 도 17의 Q2 영역을 설명하기 위한 확대도이다.11 to 21 are intermediate diagrams for explaining a method of manufacturing a semiconductor memory device according to some embodiments. FIG. 14 is an enlarged view for explaining a region Q2 of FIG. 13 . FIG. 18 is an enlarged view for explaining a region Q2 of FIG. 17 .
도 11을 참고하면, 셀 기판(100) 및/또는 절연 기판(101) 상에 제1 적층 구조체(SS1), 제1 채널 홀(CH1) 및 정렬 패턴 홀(APH)을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 11 , a first stacked structure SS1 , a first channel hole CH1 , and an alignment pattern hole APH may be formed on the
제1 적층 구조체(SS1)는 교대로 적층되는 복수의 제1 몰드 절연막(110) 및 복수의 제1 몰드 희생막(112)을 포함할 수 있다. 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 stack structure SS1 may include a plurality of first
몇몇 실시예에서, 셀 어레이 영역(CAR)의 제1 적층 구조체(SS1)를 적층되기 전에, 셀 기판(100) 및/또는 절연 기판(101) 상에 소오스 희생막(302) 및 제2 소오스층(104)이 형성될 수 있다. 소오스 희생막(302)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(302)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, the source
몇몇 실시예에서, 정렬 영역(AKR)의 제1 적층 구조체(SS1)은 절연 기판(101) 상에 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 정렬 영역(AKR)의 제1 적층 구조체(SS1)는 셀 기판(100) 상에 형성될 수 있다. 이 경우, 셀 기판(100)은 셀 어레이 영역(CAR)과 마찬가지로, 소오스 희생막(302) 및 제2 소오스층(104)을 포함할 수 있다.In some embodiments, the first stacked structure SS1 of the alignment area AKR may be formed on the insulating
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
제1 채널 홀(CH1)은 셀 어레이 영역(CAR)의 제1 적층 구조체(SS1) 내에 형성될 수 있다. 제1 채널 홀(CH1)은 셀 기판(100)의 상면과 수직한 방향으로 연장되어, 제1 적층 구조체(SS1)를 관통할 수 있다. 제1 채널 홀(CH1)은 셀 기판(100)을 노출시킬 수 있다. 정렬 패턴 홀(APH)은 정렬 영역(AKR)의 제1 적층 구조체(SS1) 내에 형성될 수 있다. 정렬 패턴 홀(APH)은 셀 기판(100)의 상면과 수직한 방향으로 연장되어, 제1 적층 구조체(SS1)를 관통할 수 있다. 정렬 패턴 홀(APH)은 절연 기판(101)을 노출시킬 수 있다.The first channel hole CH1 may be formed in the first stacked structure SS1 of the cell array region CAR. The first channel hole CH1 may extend in a direction perpendicular to the upper surface of the
몇몇 실시예에서, 제1 채널 홀(CH1)과 정렬 패턴 홀(APH)은 동일 레벨에서 형성될 수 있다. 여기서, "동일 레벨"이라 함은 동일한 제조 공정에 의해 형성되는 것을 의미한다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.In some embodiments, the first channel hole CH1 and the alignment pattern hole APH may be formed at the same level. Here, "same level" means formed by the same manufacturing process. However, it is not limited thereto.
도 12를 참고하면, 제1 적층 구조체(SS1) 상에 제1 희생 패턴(SP1), 제1 정렬 패턴(AP1) 및 보호층(120)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 12 , a first sacrificial pattern SP1 , a first alignment pattern AP1 , and a
제1 희생 패턴(SP1)은 제1 채널 홀(CH1)을 채울 수 있다. 제1 정렬 패턴(AP1)은 정렬 패턴 홀(APH)을 채울 수 있다. 제1 희생 패턴(SP1)과 제1 정렬 패턴(AP1)은 동일 레벨에서 형성될 수 있다. 제1 희생 패턴(SP1) 및 제1 정렬 패턴(AP1) 각각은 제1 원소(E1)를 포함할 수 있다. 제1 원소(E1)은 예를 들어, 탄소(carbon)를 포함할 수 있다.The first sacrificial pattern SP1 may fill the first channel hole CH1. The first alignment pattern AP1 may fill the alignment pattern hole APH. The first sacrificial pattern SP1 and the first alignment pattern AP1 may be formed at the same level. Each of the first sacrificial pattern SP1 and the first alignment pattern AP1 may include the first element E1. The first element E1 may include, for example, carbon.
몇몇 실시예에서, 보호층(120) 제1 적층 구조체(SS1) 상에 형성될 수 있다. 보호층(120)은 제1 적층 구조체(SS1)를 덮을 수 있다. 보호층(120)은 제1 희생 패턴(SP1) 및 제1 정렬 패턴(AP1)상에 형성될 수 있다.In some embodiments, the
도 13 및 14를 참고하면, 제1 처리 공정(S1)에 의해 프리 라이너막(122P)이 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 13 and 14 , a
제1 처리 공정(S1)은 예를 들어, 열 처리(thermal) 공정 또는 플라즈마(plasma) 공정일 수 있다. 제1 처리 공정(S1)으로 제1 희생 패턴(SP1) 및 제1 정렬 패턴(AP1)의 상면 상에 실리콘(Si)이 제공될 수 있다. 그 결과, 제1 처리 공정(S1)으로 제1 희생 패턴(SP1)의 상면 및 제1 정렬 패턴(AP1)의 상면에 프리 라이너막(122P)이 형성될 수 있다. 프리 라이너막(122P)은 예를 들어, 실리콘 카바이드(SiC)를 포함할 수 있다.The first treatment process S1 may be, for example, a thermal process or a plasma process. Silicon (Si) may be provided on top surfaces of the first sacrificial pattern SP1 and the first alignment pattern AP1 through the first treatment process S1 . As a result, the
도 15를 참고하면, 보호층(120) 상에 마스크 층(120M)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 15 , a
마스크 층(120M)은 셀 어레이 영역(CAR)에서 보호층(120)의 상면을 덮을 수 있다. 마스크 층(120M)은 정렬 영역(AKR)에서 보호층(120)의 일부를 노출시킬 수 있다. 노출된 보호층(120)은 제1 정렬 패턴(AP1)과 중첩되는 부분일 수 있다. 마스크 층(120M)은 예를 들어, 포토 레지스트 물질을 포함할 수 있다. 포토 레지스트 물질이 보호층(120) 상에 형성되고, 포토 공정을 거쳐 마스크 층(120M)이 형성될 수 있다. The
몇몇 실시예에서, 보호층(120)이 형성되는 공정 및 제1 처리 공정(S1)은 생략될 수 있다. 예를 들어, 제1 희생 패턴(SP1) 및 제1 정렬 패턴(AP1)이 형성된 후, 제1 적층 구조체(SS1) 상에 마스크 층(120M)이 형성될 수 있다.In some embodiments, the process of forming the
도 16을 참고하면, 정렬 영역(AKR)의 제1 적층 구조체(SS1) 상에 개구부가 형성될 수 있다.Referring to FIG. 16 , an opening may be formed on the first stacked structure SS1 of the alignment area AKR.
구체적으로, 마스크 층(120M)을 시각 마스크로 이용하여, 정렬 영역(AKR)의 제1 적층 구조체(SS1) 및 보호층(120) 상에 식각 공정이 수행될 수 있다. 상기 식각 공정으로, 보호층(120) 및 제1 적층 구조체(SS1) 상에 개구부가 형성될 수 있다. 상기 개구부는 제1 정렬 패턴(AP1), 프리 라이너막(122P), 최상부 제1 몰드 희생막(112)을 노출시킬 수 있다.In detail, an etching process may be performed on the first stacked structure SS1 and the
도 17 및 18을 참고하면, 제2 처리 공정(S2)이 수행되어 제2 라이너막(122) 및 제3 라이너막(123)이 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 17 and 18 , a second treatment process ( S2 ) may be performed to form a
제2 처리 공정(S2)으로 제1 희생 패턴(SP1) 및 제1 정렬 패턴(AP1) 상에 실리콘(Si) 이온이 공급될 수 있다. 제2 처리 공정(S2)은 예를 들어, 실리콘 이온 주입(ion implantation) 공정을 포함할 수 있다. 제2 처리 공정(S2)에 이어서, 열처리 공정이 수행될 수 있다. 그 결과, 제2 라이너막(122) 및 제3 라이너막(123)이 형성될 수 있다.Silicon (Si) ions may be supplied on the first sacrificial pattern SP1 and the first alignment pattern AP1 in the second treatment process S2 . The second treatment process S2 may include, for example, a silicon ion implantation process. After the second treatment process ( S2 ), a heat treatment process may be performed. As a result, the
제2 라이너막(122)은 돌출된 제1 정렬 패턴(AP1)의 상부를 따라 형성될 수 있다. 제2 라이너막(122)은 제1 정렬 패턴(AP1)의 노출된 부분을 완전히 덮을 수 있다. 제3 라이너막(123)은 최상부 제1 몰드 희생막(112)의 상면을 따라 형성될 수 있다. 제3 라이너막(123)은 개구부에 의해 노출된 최상부 제1 몰드 희생막(112)의 상면을 덮을 수 있다.The
제2 라이너막(122)은 예를 들어, 실리콘 카바이드(SiC)를 포함할 수 있고, 제3 라이너막(123)은 실리콘 질화물(SiN)을 포함할 수 있다.The
도 19를 참고하면, 마스크 층(120M)이 제거되고, 보호층(120)의 노출될 수 있다.Referring to FIG. 19 , the
구체적으로, 마스크 층(120M)은 애싱(ashing) 공정 또는 스트립(strip) 공정에 의해 제거될 수 있다. 마스크 층(120M)은 예를 들어, 비정질 카본 레이어(amorphous carbon layer)를 포함할 수 있다. 마스크 층(120M)이 제거될 때, 제2 라이너막(122)은 제1 정렬 패턴(AP1)을 보호할 수 있다. 즉, 제1 정렬 패턴(AP1)은 마스크 층(120M)을 제거하는 공정에서 제거되지 않을 수 있다.Specifically, the
도 20을 참고하면, 제1 적층 구조체(SS1) 상에 제2 적층 구조체(SS2)가 형성될 수 있다.Referring to FIG. 20 , a second stacked structure SS2 may be formed on the first stacked structure SS1 .
제2 적층 구조체(SS2)는 교대로 적층되는 복수의 제2 몰드 절연막(115)과 복수의 제2 몰드 희생막(117)을 포함할 수 있다. 정렬 영역(AKR)에서, 제2 적층 구조체(SS2)는 제1 적층 구조체(SS1) 및 제1 정렬 패턴(AP1) 상에 적층될 수 있다. 제2 적층 구조체(SS2) 내에 제2 정렬 패턴(AP2)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 정렬 패턴(AP1)의 돌출된 부분을 따라서, 제2 적층 구조체(SS2)의 각 층이 상측으로 돌출된 형상으로 적층된다. 그 결과, 제1 정렬 패턴(AP1)와 중첩되는 부분에서, 볼록한 형상을 갖는 제2 정렬 패턴(AP2)이 형성될 수 있다. 정렬 패턴(AP1, AP2)은 제2 스택(ST2)의 제2 채널 홀(CH2)을 형성하는 과정에서, 얼라인 키(align key)로 사용될 수 있다.The second stacked structure SS2 may include a plurality of second
도 21을 참고하면, 제2 적층 구조체(SS2) 내에 채널 홀(CH)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 21 , a channel hole CH may be formed in the second stacked structure SS2 .
구체적으로, 셀 어레이 영역(CAR)의 제2 적층 구조체(SS2) 상에 제2 채널 홀(CH2)이 형성될 수 있다. 이때, 제2 정렬 패턴(AP2)을 얼라인 키로 사용하여, 제2 채널 홀(CH2)이 형성되는 위치를 얼라인 할 수 있다. 제2 채널 홀(CH2)은 제1 채널 홀(CH1)과 연결될 수 있다. 제2 채널 홀(CH2)은 제1 채널 홀(CH1) 상에 배치된 프리 라이너막(122P)을 관통할 수 있다. 그 결과, 제1 라이너막(121)으로 형성될 수 있다. 제2 채널 홀(CH2)은 제1 희생 패턴(SP1)을 노출시킬 수 있다. 제1 희생 패턴(SP1)은 제거될 수 있다.Specifically, the second channel hole CH2 may be formed on the second stacked structure SS2 of the cell array region CAR. At this time, the position where the second channel hole CH2 is formed may be aligned by using the second alignment pattern AP2 as an align key. The second channel hole CH2 may be connected to the first channel hole CH1. The second channel hole CH2 may pass through the
이어서, 채널 구조체(CS), 몰드 구조체(MS1, MS2) 및 배선 구조체(180)가 형성될 수 있다.Subsequently, the channel structure CS, the mold structures MS1 and MS2, and the
몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치에서, 제1 채널 홀(CH1)과 제2 채널 홀(CH2)의 정렬이 어긋나는 경우, 소자 불량이 발생할 수 있다. 제2 채널 홀(CH2)은 제1 채널 홀(CH1)과 중첩되도록 형성되어야 한다. 이를 위해, 정렬 영역(AKR)에서 정렬 패턴(AP1, AP2)이 사용될 수 있다.In the semiconductor memory device according to some embodiments, when the first channel hole CH1 and the second channel hole CH2 are out of alignment, a device defect may occur. The second channel hole CH2 should overlap the first channel hole CH1. To this end, alignment patterns AP1 and AP2 may be used in the alignment area AKR.
도시된 것과 달리, 제2 라이너막(122)이 없는 경우, 마스크 층(120M)을 제거할 때, 제1 정렬 패턴(AP1)의 상부가 노출될 수 있다. 이 경우, 마스크 층(120M)을 제거할 때, 마스크 층(120M)과 함께 제1 정렬 패턴(AP1)의 일부가 제거될 수 있다. 제1 정렬 패턴(AP1)의 돌출된 부분이 제거되어, 제1 적층 구조체(SS1)의 상면과 제1 정렬 패턴(AP1) 간의 단차가 유실될 수 있다. 제1 정렬 패턴(AP1)의 단차가 없는 경우에, 제2 적층 구조체(SS2)를 적층하여도 제2 정렬 패턴(AP2)이 형성되지 않을 수 있다.Unlike the illustration, when the
그러나, 몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치에서, 제2 라이너막(122)은 제1 정렬 패턴(AP1)의 상부를 덮을 수 있다. 그 결과, 제2 라이너막(122)은 마스크 층(120M)이 제거될 때, 제1 정렬 패턴(AP1)을 보호할 수 있다. 즉, 제1 정렬 패턴(AP1)의 상부의 단차는 유지되고, 제2 정렬 패턴(AP2)이 형성될 수 있다.However, in a semiconductor memory device according to some embodiments, the
이하에서, 도 1 내지 도 7, 도 11 내지 도 21을 참조하여, 예시적인 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치를 포함하는 전자 시스템을 설명한다.Hereinafter, an electronic system including a semiconductor memory device according to example embodiments will be described with reference to FIGS. 1 to 7 and 11 to 21 .
도 22는 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 예시적인 블록도이다. 도 23은 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 예시적인 사시도이다. 도 24는 도 23의 I-I를 따라 절단한 개략적인 단면도이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 21을 이용하여 상술한 것과 중복되는 부분은 간략히 설명하거나 생략한다.22 is an exemplary block diagram for describing an electronic system in accordance with some embodiments. 23 is an exemplary perspective view for describing an electronic system according to some embodiments. 24 is a schematic cross-sectional view taken along line II of FIG. 23; For convenience of description, parts overlapping with those described above with reference to FIGS. 1 to 21 are briefly described or omitted.
도 22를 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. 22 , an
반도체 메모리 장치(1100)는 비휘발성 메모리 장치(예를 들어, NAND 플래쉬 메모리 장치)일 수 있으며, 예를 들어, 도 1 내지 도 10을 이용하여 상술한 반도체 메모리 장치일 수 있다. 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 12를 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 string (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 10을 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 23 및 도 24를 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.23 and 24, 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 22의 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 22와 같이 전자 시스템(2000)의 메인 기판(2001)의 배선 패턴들(2005)에 연결될 수 있다.In some embodiments,
몇몇 실시예에 따른 전자 시스템에서, 반도체 칩들(2200) 각각은 도 1 내지 도 7을 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 7을 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 7을 이용하여 상술한 셀 기판(100), 몰드 구조체(MS1, MS2), 채널 구조체(CS), 적층 구조체(SS1, SS2), 정렬 패턴(AP1, AP2) 및 비트 라인(BL)을 포함할 수 있다.In an electronic system according to some embodiments, each of the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 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 with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art can realize that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. you will be able to understand Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting.
100: 셀 기판
101: 절연 기판
110: 제1 몰드 절연막
112: 제1 몰드 희생막
115: 제2 몰드 절연막
117: 제2 몰드 희생막
120: 보호층
121: 제1 라이너막
122: 제2 라이너막
123: 제3 라이너막
AP1: 제1 정렬 패턴
AP2: 제2 정렬 패턴
MS1: 제1 몰드 구조체
MS2: 제2 몰드 구조체
SS1: 제1 적층 구조체
SS2: 제2 적층 구조체
ST1: 제1 스택
ST2: 제2 스택100: cell substrate 101: insulating substrate
110: first mold insulating film 112: first mold sacrificial film
115: second mold insulating film 117: second mold sacrificial film
120: protective layer 121: first liner film
122: second liner film 123: third liner film
AP1: first alignment pattern AP2: second alignment pattern
MS1: first mold structure MS2: second mold structure
SS1: First laminated structure SS2: Second laminated structure
ST1: first stack ST2: second stack
Claims (10)
상기 셀 영역 상에 복수의 제1 게이트 전극들을 포함하는 제1 몰드 구조체와, 상기 정렬 영역 상의 제1 적층 구조체를 포함하는 제1 스택;
상기 제1 몰드 구조체 상에 복수의 제2 게이트 전극들을 포함하는 제2 몰드 구조체와, 상기 제1 적층 구조체 상의 제2 적층 구조체를 포함하는 제2 스택;
상기 기판의 상면과 교차하는 수직 방향으로 연장되어, 상기 제1 몰드 구조체 및 상기 제2 몰드 구조체를 관통하는 채널 구조체;
상기 수직 방향으로 연장되어, 상기 제1 적층 구조체를 관통하며, 제1 원소를 포함하는 제1 정렬 패턴;
상기 제1 정렬 패턴의 상면을 덮고, 상기 제1 원소 및 상기 제1 원소와 다른 제2 원소를 포함하는 제1 라이너막; 및
상기 제2 적층 구조체 내에, 상기 수직 방향에서 상기 제1 정렬 패턴과 중첩하는 제2 정렬 패턴을 포함하는, 반도체 메모리 장치.a substrate including a cell region and an alignment region around the cell region;
a first stack including a first mold structure including a plurality of first gate electrodes on the cell region and a first laminated structure on the alignment region;
a second stack including a second mold structure including a plurality of second gate electrodes on the first mold structure and a second stack structure on the first stack structure;
a channel structure extending in a vertical direction intersecting the upper surface of the substrate and penetrating the first mold structure and the second mold structure;
a first alignment pattern extending in the vertical direction, penetrating the first laminated structure, and including a first element;
a first liner film covering an upper surface of the first alignment pattern and including the first element and a second element different from the first element; and
and a second alignment pattern overlapping the first alignment pattern in the vertical direction in the second stacked structure.
상기 제1 원소는 탄소(carbon)을 포함하는, 반도체 메모리 장치.According to claim 1,
The semiconductor memory device of claim 1 , wherein the first element includes carbon.
상기 제2 원소는 실리콘(Si)을 포함하는, 반도체 메모리 장치.According to claim 2,
The second element includes silicon (Si), the semiconductor memory device.
상기 제1 적층 구조체와 상기 제2 적층 구조체 사이에 배치되고, 상기 제1 정렬 패턴과 상기 수직 방향으로 비중첩되는 보호층을 더 포함하는, 반도체 메모리 장치.According to claim 1,
The semiconductor memory device of claim 1, further comprising a protective layer disposed between the first stacked structure and the second stacked structure and non-overlapping with the first alignment pattern in the vertical direction.
상기 제1 정렬 패턴의 상부는 상기 제1 적층 구조체의 상면 보다 돌출되고,
상기 제1 라이너막은 돌출된 상기 제1 정렬 패턴의 상부 따라 연장되는, 반도체 메모리 장치.According to claim 1,
An upper portion of the first alignment pattern protrudes from an upper surface of the first stacked structure,
The semiconductor memory device of claim 1 , wherein the first liner layer extends along an upper portion of the protruding first alignment pattern.
상기 채널 구조체는 상기 제1 몰드 구조체를 관통하는 제1 채널 구조체와, 상기 제2 몰드 구조체를 관통하는 제2 채널 구조체를 포함하고,
상기 제1 채널 구조체의 상면은 상기 제2 채널 구조체의 하면과 연결되고,
상기 제1 채널 구조체의 상면 상에 배치되고, 상기 제2 채널 구조체의 최하부를 둘러싸는 제2 라이너막을` 더 포함하는, 반도체 메모리 장치.According to claim 1,
The channel structure includes a first channel structure penetrating the first mold structure and a second channel structure penetrating the second mold structure,
The upper surface of the first channel structure is connected to the lower surface of the second channel structure,
and a second liner film disposed on an upper surface of the first channel structure and surrounding a lowermost portion of the second channel structure.
상기 제2 라이너막과 상기 제1 라이너막은 동일한 물질을 포함하는, 반도체 메모리 장치.According to claim 6,
The semiconductor memory device of claim 1 , wherein the second liner layer and the first liner layer include the same material.
상기 제1 적층 구조체는 교대로 적층된 희생막과 절연막을 포함하고,
상기 제1 적층 구조체는 상기 제1 정렬 패턴과, 최상부 희생막을 노출시키는 개구부를 포함하고,
노출된 상기 최상부 희생막의 상면을 따라 형성되는 제3 라이너막을 더 포함하고,
상기 제3 라이너막은 상기 제2 원소를 포함하는, 반도체 메모리 장치.According to claim 1,
The first stacked structure includes a sacrificial film and an insulating film that are alternately stacked,
The first stacked structure includes an opening exposing the first alignment pattern and an uppermost sacrificial layer;
Further comprising a third liner film formed along the exposed top surface of the uppermost sacrificial film,
The semiconductor memory device of claim 1 , wherein the third liner layer includes the second element.
상기 메인 기판 상에, 주변 회로 구조체 및 상기 주변 회로 구조체 상에 적층되는 셀 구조체를 포함하는 반도체 메모리 장치; 및
상기 메인 기판 상에, 상기 반도체 메모리 장치와 전기적으로 연결되는 컨트롤러를 포함하되,
상기 셀 구조체는,
셀 영역 및 상기 셀 영역 주변의 정렬 영역을 포함하는 기판과,
상기 셀 영역 상에 복수의 제1 게이트 전극들을 포함하는 제1 몰드 구조체와, 상기 정렬 영역 상의 제1 적층 구조체를 포함하는 제1 스택과,
상기 제1 몰드 구조체 상에 복수의 제2 게이트 전극들을 포함하는 제2 몰드 구조체와, 상기 제1 적층 구조체 상의 제2 적층 구조체를 포함하는 제2 스택과,
상기 기판의 상면과 교차하는 수직 방향으로 연장되어, 상기 제1 몰드 구조체 및 상기 제2 몰드 구조체를 관통하는 채널 구조체와,
상기 수직 방향으로 연장되어, 상기 제1 적층 구조체를 관통하며, 제1 원소를 포함하는 제1 정렬 패턴과,
상기 제1 정렬 패턴의 상면을 덮고, 상기 제1 원소 및 상기 제1 원소와 다른 제2 원소를 포함하는 제1 라이너막과,
상기 제2 적층 구조체 내에, 상기 수직 방향에서 상기 제1 정렬 패턴과 중첩하는 제2 정렬 패턴을 포함하는, 전자 시스템.main board;
a semiconductor memory device including a peripheral circuit structure and a cell structure stacked on the peripheral circuit structure on the main substrate; and
A controller electrically connected to the semiconductor memory device on the main substrate;
The cell structure,
A substrate including a cell region and an alignment region around the cell region;
a first stack including a first mold structure including a plurality of first gate electrodes on the cell region and a first stack structure on the alignment region;
a second mold structure including a plurality of second gate electrodes on the first mold structure and a second stack including a second stack structure on the first stack structure;
a channel structure extending in a vertical direction crossing the upper surface of the substrate and penetrating the first mold structure and the second mold structure;
A first alignment pattern extending in the vertical direction, penetrating the first laminated structure, and including a first element;
a first liner film covering an upper surface of the first alignment pattern and including the first element and a second element different from the first element;
and a second alignment pattern overlapping the first alignment pattern in the vertical direction within the second laminated structure.
상기 제1 원소는 탄소(carbon)을 포함하고,
상기 제2 원소는 실리콘(Si)을 포함하는, 전자 시스템.
According to claim 9,
The first element includes carbon,
The electronic system of claim 1 , wherein the second element includes silicon (Si).
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KR1020230074230A KR20230093394A (en) | 2023-06-09 | 2023-06-09 | Semiconductor memory device and electronic system including the same |
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