KR20240050250A - Semiconductor memory device, method for fabricating the same and electronic system including the same - Google Patents
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Abstract
반도체 메모리 장치, 그의 제조 방법 및 그를 포함하는 전자 시스템이 제공된다. 상기 반도체 메모리 장치는, 셀 기판, 셀 기판 상에 교대로 적층된 복수의 게이트 전극을 포함하는 몰드 구조체, 몰드 구조체를 관통하는 채널 구조체, 몰드 구조체 상의 스트링 선택 라인, 스트링 선택 라인을 관통하여 채널 구조체와 접촉하는 스트링 선택 채널 구조체, 몰드 구조체를 관통하는 아킹 방지 컨택, 아킹 방지 컨택과 복수의 게이트 전극 사이의 절연 패턴, 및 스트링 선택 라인을 관통하여 아킹 방지 컨택과 접촉하는 아킹 방지 절연 패턴을 포함한다.A semiconductor memory device, a manufacturing method thereof, and an electronic system including the same are provided. The semiconductor memory device includes a cell substrate, a mold structure including a plurality of gate electrodes alternately stacked on the cell substrate, a channel structure penetrating the mold structure, a string selection line on the mold structure, and a channel structure penetrating the string selection line. It includes a string selection channel structure in contact with a string selection channel structure, an anti-arcing contact penetrating the mold structure, an insulating pattern between the anti-arcing contact and a plurality of gate electrodes, and an anti-arcing insulating pattern penetrating the string selection line and in contact with the anti-arcing contact. .
Description
본 발명은 반도체 메모리 장치, 그의 제조 방법 및 그를 포함하는 전자 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a semiconductor memory device, a manufacturing method thereof, 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.There is a need to increase the integration of semiconductor memory devices to meet the excellent performance and low prices demanded by consumers. In the case of semiconductor memory devices, since the degree of integration is an important factor in determining the price of the product, an increased degree of integration is particularly required.
한편, 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.Meanwhile, in the case of two-dimensional or two-dimensional semiconductor memory devices, the degree of integration is mainly determined by the area occupied by a unit memory cell, and is therefore greatly affected by the level of fine pattern formation technology. However, because ultra-expensive equipment is required for pattern miniaturization, the integration of two-dimensional semiconductor devices 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 전기적 특성 및 신뢰성이 개선된 반도체 메모리 장치를 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a semiconductor memory device with improved electrical characteristics and reliability.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 전기적 특성 및 신뢰성이 개선된 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 electrical characteristics and reliability.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 전기적 특성 및 신뢰성이 개선된 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 with improved electrical characteristics 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 description below.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는, 셀 기판, 셀 기판 상에 교대로 적층된 복수의 게이트 전극을 포함하는 몰드 구조체, 몰드 구조체를 관통하는 채널 구조체, 몰드 구조체 상의 스트링 선택 라인, 스트링 선택 라인을 관통하여 채널 구조체와 접촉하는 스트링 선택 채널 구조체, 몰드 구조체를 관통하는 아킹 방지 컨택, 아킹 방지 컨택과 복수의 게이트 전극 사이의 절연 패턴, 및 스트링 선택 라인을 관통하여 아킹 방지 컨택과 접촉하는 아킹 방지 절연 패턴을 포함한다.A semiconductor memory device according to some embodiments of the present invention for achieving the above technical problem includes a cell substrate, a mold structure including a plurality of gate electrodes alternately stacked on the cell substrate, a channel structure penetrating the mold structure, and a mold. A string selection line on the structure, a string selection channel structure penetrating the string selection line and in contact with the channel structure, an anti-arcing contact penetrating the mold structure, an insulating pattern between the anti-arcing contact and a plurality of gate electrodes, and a string selection channel structure penetrating the string selection line. and includes an anti-arc insulating pattern in contact with the anti-arc contact.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는, 셀 어레이 영역 및 확장 영역을 포함하는 셀 기판, 셀 어레이 영역 상에 차례로 적층되고, 확장 영역 상에서 계단형으로 적층되어 상면이 노출되는 연결 영역을 각각 포함하는 복수의 게이트 전극을 포함하는 몰드 구조체, 셀 어레이 영역 상에, 몰드 구조체를 관통하는 채널 구조체, 몰드 구조체 상의 스트링 선택 라인, 스트링 선택 라인을 관통하여 채널 구조체와 전기적으로 연결되는 스트링 선택 채널 구조체, 셀 어레이 영역 상에, 몰드 구조체를 관통하고, 채널 구조체와 다른 구조를 갖는 아킹 방지 컨택, 및 아킹 방지 컨택과 복수의 게이트 전극 사이의 절연 패턴을 포함한다.A semiconductor memory device according to some embodiments of the present invention for achieving the above technical problem includes a cell substrate including a cell array region and an expansion region, stacked sequentially on the cell array region, and stacked in a step shape on the expansion region to form a top surface. A mold structure including a plurality of gate electrodes each including the exposed connection area, a channel structure penetrating the mold structure on the cell array area, a string selection line on the mold structure, and an electrical connection with the channel structure passing through the string selection line. A string selection channel structure connected to the cell array area, an anti-arc contact that penetrates the mold structure and has a structure different from the channel structure, and an insulating pattern between the anti-arc contact and the plurality of gate electrodes.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템은, 메인 기판, 메인 기판 상의 반도체 메모리 장치, 및 메인 기판 상에, 반도체 메모리 장치와 전기적으로 연결되는 컨트롤러를 포함하되, 반도체 메모리 장치는, 셀 어레이 영역 및 확장 영역을 포함하는 셀 기판, 셀 어레이 영역 상에 차례로 적층되고 확장 영역 상에서 계단형으로 적층되어 상면이 노출되는 연결 영역을 각각 포함하는 복수의 게이트 전극을 포함하는 몰드 구조체, 셀 어레이 영역 상에, 몰드 구조체를 관통하는 채널 구조체, 몰드 구조체 상의 스트링 선택 라인, 스트링 선택 라인을 관통하여 채널 구조체와 접촉하는 스트링 선택 채널 구조체, 셀 어레이 영역 상에, 몰드 구조체를 관통하는 아킹 방지 컨택, 아킹 방지 컨택과 복수의 게이트 전극 사이의 절연 패턴, 스트링 선택 라인을 관통하여 아킹 방지 컨택과 접촉하는 아킹 방지 절연 패턴, 및 확장 영역 상에, 연결 영역과 전기적으로 연결되는 복수의 셀 컨택을 포함한다.An electronic system according to some embodiments of the present invention for achieving the above technical problem includes a main board, a semiconductor memory device on the main board, and a controller electrically connected to the semiconductor memory device on the main board, including a semiconductor memory device. The device is a mold structure including a cell substrate including a cell array region and an expansion region, a plurality of gate electrodes each including a connection region that is stacked sequentially on the cell array region and in a stepwise manner on the expansion region to expose the top surface. , on the cell array area, a channel structure penetrating the mold structure, a string selection line on the mold structure, a string selection channel structure penetrating the string selection line and in contact with the channel structure, on the cell array area, an arcing through the mold structure. An anti-arc contact, an insulating pattern between the anti-arc contact and a plurality of gate electrodes, an anti-arc insulating pattern penetrating the string selection line and in contact with the anti-arc contact, and on the expansion area, a plurality of cell contacts electrically connected to the connection area. Includes.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법은, 기판 상에, 차례로 적층되는 복수의 게이트 전극을 포함하는 몰드 구조체를 형성하고, 몰드 구조체를 관통하는 채널 구조체 및 아킹 방지 컨택을 형성하되, 아킹 방지 컨택은 기판과 접촉하고, 몰드 구조체 상에, 스트링 선택 라인을 형성하고, 스트링 선택 라인을 관통하여 아킹 방지 컨택과 접촉하고, 도전 물질을 포함하는 아킹 방지 희생막을 형성하고, 아킹 방지 희생막을 형성한 후, 채널 구조체 상에 스트링 선택 라인을 관통하는 스트링 선택 채널 구조체를 형성하고, 아킹 방지 희생막을 제거하여 아킹 방지 컨택의 적어도 일부를 노출시키는 홀을 형성하고, 홀을 채우는 아킹 방지 절연 패턴을 형성하는 것을 포함한다.A method of manufacturing a semiconductor memory device according to some embodiments of the present invention for achieving the above technical problem includes forming a mold structure including a plurality of gate electrodes sequentially stacked on a substrate, and forming a channel structure penetrating the mold structure. and forming an anti-arcing contact, wherein the anti-arcing contact contacts the substrate, forms a string selection line on the mold structure, penetrates the string selection line and contacts the anti-arcing contact, and includes an anti-arcing sacrificial material. After forming the film and forming the anti-arcing sacrificial film, forming a string selection channel structure penetrating the string selection line on the channel structure, removing the anti-arcing sacrificial film to form a hole exposing at least a portion of the anti-arcing contact, and forming an anti-arcing insulating pattern that fills the hole.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific 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 I-I를 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 도 4의 Q1 영역의 확대도이다.
도 6은 도 4의 A 영역의 확대도이다.
도 7은 도 4의 B 영역의 확대도이다.
도 8은 도 4의 C 영역의 확대도이다.
도 9는 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 다른 예시적인 단면도이다.
도 10은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 다른 예시적인 단면도이다.
도 11은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 다른 예시적인 단면도이다.
도 12는 도 11의 Q2 영역의 확대도이다.
도 13은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 다른 예시적인 단면도이다.
도 14는 도 13의 Q3 영역의 확대도이다.
도 15는 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 다른 예시적인 단면도이다.
도 16은 도 15의 Q4 영역의 확대도이다.
도 17 내지 도 28은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 도면들이다.
도 29 내지 도 31은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 다른 중간 도면들이다.
도 32는 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 예시적인 블록도이다.
도 33은 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 예시적인 사시도이다.
도 34는 도 33의 II-II 선을 따라 절단한 개략적인 단면도이다. 1 is an exemplary block diagram illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments.
FIG. 2 is an example circuit diagram for explaining a semiconductor memory device according to some embodiments.
FIG. 3 is an example layout diagram for explaining a semiconductor memory device according to some embodiments.
Figure 4 is a cross-sectional view taken along II of Figure 3.
Figure 5 is an enlarged view of area Q1 in Figure 4.
Figure 6 is an enlarged view of area A of Figure 4.
Figure 7 is an enlarged view of area B in Figure 4.
Figure 8 is an enlarged view of area C in Figure 4.
FIG. 9 is another example cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments.
FIG. 10 is another example cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments.
FIG. 11 is another example cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments.
FIG. 12 is an enlarged view of area Q2 of FIG. 11.
FIG. 13 is another example cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments.
FIG. 14 is an enlarged view of area Q3 in FIG. 13.
FIG. 15 is another example cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments.
FIG. 16 is an enlarged view of area Q4 in FIG. 15.
17 to 28 are intermediate drawings for explaining a method of manufacturing a semiconductor memory device according to some embodiments.
29 to 31 are other intermediate drawings for explaining a method of manufacturing a semiconductor memory device according to some embodiments.
32 is an example block diagram for explaining an electronic system according to some embodiments.
Figure 33 is an example perspective view for explaining an electronic system according to some embodiments.
FIG. 34 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 33.
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. 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.FIG. 2 is an example circuit diagram for explaining 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) 및 복수의 셀 스트링(CSTR)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the memory cell array (e.g., 20 in 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). Includes.
공통 소오스 라인(CSL)은 제1 방향(X)으로 연장될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 복수의 공통 소오스 라인(CSL)은 2차원적으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 공통 소오스 라인(CSL)은 서로 이격되어 각각 제1 방향(X)으로 연장될 수 있다. 공통 소오스 라인(CSL)에는 전기적으로 동일한 전압이 인가될 수도 있고, 또는 서로 다른 전압이 인가되어 별개로 제어될 수도 있다.The common source line (CSL) may extend in the first direction (X). In some embodiments, a plurality of common source lines (CSL) may be arranged two-dimensionally. For example, the plurality of common source lines (CSL) may be spaced apart from each other and each extend in the first direction (X). The same electrical voltage may be applied to the common source line (CSL), or different voltages may be applied and controlled separately.
복수의 비트 라인(BL)은 2차원적으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 비트 라인(BL)은 서로 이격되어 제1 방향(X)과 교차하는 제2 방향(Y)으로 각각 연장될 수 있다. 각각의 비트 라인(BL)에는 복수의 셀 스트링(CSTR)이 병렬로 연결될 수 있다. 셀 스트링(CSTR)은 공통 소오스 라인(CSL)에 공통으로 연결될 수 있다. 즉, 비트 라인(BL)과 공통 소오스 라인(CSL) 사이에 복수의 셀 스트링(CSTR)이 배치될 수 있다.A plurality of bit lines BL may be arranged two-dimensionally. For example, the bit lines BL may be spaced apart from each other and extend in the second direction Y intersecting the first direction X. A plurality of cell strings (CSTR) may be connected in parallel to each bit line (BL). The cell string (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 line (BL) and the common source line (CSL).
각각의 셀 스트링(CSTR)은 공통 소오스 라인(CSL)에 접속되는 그라운드 선택 트랜지스터(GST), 비트 라인(BL)에 접속되는 스트링 선택 트랜지스터(SST) 및 그라운드 선택 트랜지스터(GST)와 스트링 선택 트랜지스터(SST) 사이에 배치되는 복수의 메모리 셀 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 cell string (CSTR) includes a ground select transistor (GST) connected to the common source line (CSL), a string select transistor (SST) connected to the bit line (BL), a ground select transistor (GST), and a string select transistor ( It may include a plurality of memory cell transistors (MCT) disposed between (SST). Each memory cell transistor (MCT) may include a data storage element. The ground select transistor (GST), string select transistor (SST), and memory cell transistors (MCT) may be connected in series.
공통 소오스 라인(CSL)은 그라운드 선택 트랜지스터(GST)의 소오스들에 공통으로 연결될 수 있다. 또한, 공통 소오스 라인(CSL)과 비트 라인(BL) 사이에는 그라운드 선택 라인(GSL), 복수의 워드 라인들(WL1~WLn) 및 스트링 선택 라인(SSL)이 배치될 수 있다. 그라운드 선택 라인(GSL)은 그라운드 선택 트랜지스터(GST)의 게이트 전극으로 사용될 수 있고, 워드 라인들(WL1~WLn)은 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)의 게이트 전극으로 사용될 수 있고, 스트링 선택 라인(SSL)은 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 게이트 전극으로 사용될 수 있다.The common source line (CSL) may be commonly connected to the sources of the ground select transistor (GST). Additionally, a ground select line (GSL), a plurality of word lines (WL1 to WLn), 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) can be used as the gate electrode of the ground select transistor (GST), the word lines (WL1 to WLn) can be used as the gate electrode of the memory cell transistors (MCT), and the string select line (SSL) ) can be used as the gate electrode of a string select transistor (SST).
몇몇 실시예에서, 공통 소오스 라인(CSL)과 그라운드 선택 트랜지스터(GST) 사이에 소거 제어 트랜지스터(ECT)가 배치될 수 있다. 공통 소오스 라인(CSL)은 소거 제어 트랜지스터(ECT)의 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)는 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 the sources of the erase control transistor (ECT). Additionally, an erase control line (ECL) may be disposed between the common source line (CSL) and the ground select line (GSL). The erase control line (ECL) can be used as the gate electrode of the erase control transistor (ECT). The erase control transistor (ECT) may generate 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 I-I를 따라 절단한 단면도이다. 도 5는 도 4의 Q1 영역의 확대도이다. 도 6은 도 4의 A 영역의 확대도이다. 도 7은 도 4의 B 영역의 확대도이다. 도 8은 도 4의 C 영역의 확대도이다.FIG. 3 is an example layout diagram for explaining a semiconductor memory device according to some embodiments. Figure 4 is a cross-sectional view taken along line II of Figure 3. Figure 5 is an enlarged view of area Q1 in Figure 4. Figure 6 is an enlarged view of area A of Figure 4. Figure 7 is an enlarged view of area B in Figure 4. Figure 8 is an enlarged view of area C in Figure 4.
도 3 및 도 4를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 메모리 셀 구조체(CELL) 및 주변 회로 구조체(PERI)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 4 , a semiconductor memory device according to some embodiments may include a memory cell structure (CELL) and a peripheral circuit structure (PERI).
메모리 셀 구조체(CELL)는 셀 기판(101, 102), 몰드 구조체(MS), 제1 내지 제7 층간 절연막(141~147), 채널 구조체(CH), 워드 라인 절단 구조체(WLC), 스트링 선택 라인(SSL), 스트링 분리 구조체(SLC), 스트링 선택 채널 구조체(SCH), 아킹 방지 컨택(120), 아킹 방지 절연 패턴(155), 제1 절연 패턴(112), 제2 절연 패턴(114), 셀 컨택(170), 소오스 컨택(174), 입출력 컨택(176), 제1 금속 패턴(186a, 186b, 186c, 186d), 제1 배선간 절연막(190), 제1 본딩 비아(192) 및 제1 본딩 금속(194)을 포함할 수 있다. The memory cell structure (CELL) includes
셀 기판(101, 102)은 셀 어레이 영역(CA), 확장 영역(EXT) 및 패드 영역(PA)을 포함할 수 있다. The
셀 어레이 영역(CA) 상에는 복수의 메모리 셀들을 포함하는 메모리 셀 어레이(예컨대, 도 1의 20)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 셀 어레이 영역(CA) 상에는 후술되는 채널 구조체(CH), 제1 금속 패턴(186a), 게이트 전극들(GSL, WL1~WLn, ECL), 및 스트링 선택 라인(SSL) 등이 배치될 수 있다. 이하의 설명에서, 상기 메모리 셀 어레이가 배치되는 셀 기판(101, 102)의 표면은 셀 기판(101, 102)의 전면(front side)으로 지칭될 수 있다. 반대로, 셀 기판(101, 102)의 전면과 반대되는 셀 기판(101, 102)의 표면은 셀 기판(101, 102)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 disposed on the cell array area CA. For example, a channel structure (CH), a
확장 영역(EXT)은 셀 어레이 영역(CA)의 주변에 배치될 수 있다. 확장 영역(EXT)은 예를 들어 평면적 관점에서 셀 어레이 영역(CA)을 둘러쌀 수 있다. 확장 영역(EXT) 상에는 후술되는 게이트 전극들(GSL, WL1~WLn, ECL)이 계단형으로 적층될 수 있다. The expansion area EXT may be arranged around the cell array area CA. For example, the extended area (EXT) may surround the cell array area (CA) from a plan view. On the extended area EXT, gate electrodes GSL, WL1 to WLn, and ECL, which will be described later, may be stacked in a stepped shape.
패드 영역(PA)은 예를 들어 확장 영역(EXT)의 외측에 정의될 수 배치될 수 있다. 패드 영역(PA)은 예를 들어 평면적 관점에서 확장 영역(EXT)을 둘러쌀 수 있다. 패드 영역(PA) 상에는 후술되는 소오스 컨택(174) 및 입출력 컨택(176) 등이 배치될 수 있다.For example, the pad area PA may be defined and placed outside the extended area EXT. For example, the pad area PA may surround the extension area EXT from a plan view. A
몇몇 실시예에서, 셀 기판(101, 102)은 절연층(101)과 소오스층(102)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 절연층(101)은 확장 영역(EXT) 및 패드 영역(PA)에 제공될 수 있고, 소오스층(102)은 셀 어레이 영역(CA) 및 패드 영역(PA)에 제공될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 소오스층(102)은 셀 어레이 영역(CA) 상에 형성될 수 있고, 확장 영역(EXT) 상에는 형성되지 않을 수 있다.In some embodiments, the
소오스층(102)은 도전 물질, 예를 들어, 불순물이 도핑된 폴리 실리콘 또는 금속 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 소오스층(102)은 반도체 메모리 장치의 공통 소오스 라인(예컨대, 도 2의 CSL)으로 제공될 수 있다.The
소오스층(102)의 하면은 예를 들어, 평평할 수 있다. 또 다른 예를 들어 소오스층(102)은 채널 구조체(CH)의 하면을 따라 형성되어, 소오스층(102)은 몰드 절연막(110)을 따라 연장되는 연장부와 연장부로부터 제1 절연막(108)을 향해 돌출되는 돌출부를 포함할 수 있다. 채널 구조체(CH)는 상기 돌출부와 제3 방향(Z)으로 중첩될 수 있다.For example, the lower surface of the
절연층(101)은 소오스층(102)의 주변에 형성될 수 있다. 절연층(101)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 및 실리콘 탄화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The insulating
몰드 구조체(MS)는 셀 기판(101, 102)의 전면 상에 배치될 수 있다. 몰드 구조체(MS)는 셀 기판(101, 102) 상에 적층되는 복수의 게이트 전극(GSL, WL1~WLn, ECL) 및 복수의 몰드 절연막(110)을 포함할 수 있다. 각각의 게이트 전극(GSL, WL1~WLn, ECL) 및 각각의 몰드 절연막(110)은 셀 기판(101, 102)의 전면과 평행하게 연장되는 층상 구조일 수 있다. 게이트 전극(GSL, WL1~WLn, ECL)은 몰드 절연막(110)에 의해 상호 이격되어 셀 기판(101, 102) 상에 차례로 적층될 수 있다. The mold structure MS may be disposed on the front surface of the
게이트 전극(GSL, WL1~WLn, ECL)은 확장 영역(EXT) 상에서 계단형으로 적층될 수 있다. 예를 들어, 게이트 전극(GSL, WL1~WLn, ECL)은 제1 방향(X)에서 서로 다른 길이로 연장되어 단차를 가질 수 있다. 이에 따라, 각각의 게이트 전극(GSL, WL1~WLn, ECL)은 확장 영역(EXT) 상에서 그 상면이 노출되는 연결 영역(CR)을 포함할 수 있다. 연결 영역(CR)은 각각의 게이트 전극(GSL, WL1~WLn, ECL)의 단부에 배치될 수 있다. 게이트 전극(GSL, WL1~WLn, ECL)은 제2 방향(Y)에서도 서로 다른 길이로 연장되어 단차를 가질 수 있다.The gate electrodes (GSL, WL1 to WLn, ECL) may be stacked in a step shape on the extended area (EXT). For example, the gate electrodes (GSL, WL1 to WLn, ECL) may extend to different lengths in the first direction (X) and have a step difference. Accordingly, each of the gate electrodes (GSL, WL1 to WLn, and ECL) may include a connection region (CR) whose upper surface is exposed on the extended region (EXT). The connection region CR may be disposed at an end of each gate electrode (GSL, WL1 to WLn, and ECL). The gate electrodes (GSL, WL1 to WLn, ECL) may extend to different lengths in the second direction (Y) and have a step difference.
예를 들어, 연결 영역(CR)에서 게이트 전극(GSL, WL1~WLn, ECL)의 두께는 연결 영역(CR)이 아닌 영역에서 게이트 전극(GSL, WL1~WLn, ECL)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 이하에서 두께는 제3 방향(Z)을 기준으로 할 수 있다. 제3 방향(Z)을 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)과 교차할 수 있다. 제3 방향(Z)은 셀 기판(101, 102)의 전면에 수직인 방향일 수 있다. 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)은 셀 기판(101, 102)의 전면에 나란한 방향일 수 있다. 이하에서, 상면, 하면, 상부 및 하부는 제3 방향(Z)을 기준으로 한다. For example, the thickness of the gate electrodes (GSL, WL1 to WLn, ECL) in the connection region (CR) may be thicker than the thickness of the gate electrodes (GSL, WL1 to WLn, ECL) in regions other than the connection region (CR). . Hereinafter, the thickness may be based on the third direction (Z). The third direction (Z) may intersect the first direction (X) and the second direction (Y). The third direction (Z) may be a direction perpendicular to the front surfaces of the
몇몇 실시예에서, 게이트 전극(GSL, WL1~WLn, ECL)은 셀 기판(101, 102) 상에 차례로 적층되는 그라운드 선택 라인(GSL), 워드 라인들(WL1~WLn) 및 소거 제어 라인(ECL)을 포함할 수 있다. 그라운드 선택 라인(GSL), 워드 라인(WL1~WLn) 및 소거 제어 라인(ECL)의 개수 및 배치 등은 예시적인 것일 뿐이며, 도시된 것에 제한되지 않는다. 다른 몇몇 실시예에서, 소거 제어 라인(ECL)은 생략될 수도 있다. 다른 몇몇 실시예에서, 더미 워드 라인을 더 포함할 수도 있다.In some embodiments, the gate electrodes (GSL, WL1 to WLn, ECL) are a ground select line (GSL), word lines (WL1 to WLn), and an erase control line (ECL) that are sequentially stacked on the
게이트 전극(GSL, WL1~WLn, ECL)은 각각 도전 물질, 예를 들어, 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등의 금속이나 실리콘과 같은 반도체 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 일례로, 각각의 게이트 전극(GSL, WL1~WLn, ECL)은 텅스텐(W)을 포함할 수 있다. 게이트 전극(GSL, WL1~WLn, ECL)은 예를 들어, 다중막일 수 있다. 예를 들어, 게이트 전극(GSL, WL1~WLn, ECL)이 다중막일 경우, 게이트 전극(GSL, WL1~WLn, ECL)은 게이트 전극 배리어막과, 게이트 전극 필링막을 포함할 수 있다.The gate electrodes (GSL, WL1 to WLn, ECL) may each contain a conductive material, for example, a metal such as tungsten (W), cobalt (Co), nickel (Ni), or a semiconductor material such as silicon. It is not limited. For example, each gate electrode (GSL, WL1 to WLn, ECL) may include tungsten (W). The gate electrodes (GSL, WL1 to WLn, ECL) may be, for example, a multilayer. For example, when the gate electrodes (GSL, WL1 to WLn, ECL) are multilayers, the gate electrodes (GSL, WL1 to WLn, ECL) may include a gate electrode barrier film and a gate electrode filling film.
몰드 절연막(110)은 게이트 전극(GSL, WL1~WLn, ECL)과 교대로 적층될 수 있다. 몰드 절연막(110)은 확장 영역(EXT) 상에서 계단형으로 적층될 수 있다. 예를 들어, 몰드 절연막(110)은 제1 방향(X)에서 서로 다른 길이로 연장되어 단차를 가질 수 있다. 몰드 절연막(110)은 제2 방향(Y)에서도 서로 다른 길이로 연장되어 단차를 가질 수 있다.The
몰드 절연막(110)은 절연 물질, 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 일례로, 몰드 절연막(110)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.The
제1 층간 절연막(141)은 셀 기판(101, 102) 상에 배치되어 몰드 구조체(MS)를 덮을 수 있다. The first
채널 구조체(CH)는 셀 어레이 영역(CA) 상에 배치될 수 있다. 복수의 채널 구조체(CH)는 각각 제3 방향(Z)으로 연장되어 몰드 구조체(MS)를 관통할 수 있다. 일례로, 채널 구조체(CH)는 제3 방향(Z)으로 연장되는 필라(pillar) 모양(예컨대, 원기둥 모양)의 구조체일 수 있다. 이에 따라, 채널 구조체(CH)는 각각의 게이트 전극들(GSL, WL1~WLn, ECL)과 교차할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 채널 구조체(CH)의 폭은 셀 기판(101, 102)을 향함에 따라 감소할 수 있다.The channel structure (CH) may be disposed on the cell array area (CA). Each of the plurality of channel structures (CH) may extend in the third direction (Z) and penetrate the mold structure (MS). For example, the channel structure CH may be a pillar-shaped (eg, cylindrical) structure extending in the third direction (Z). Accordingly, the channel structure CH may intersect each of the gate electrodes GSL, WL1 to WLn, and ECL. In some embodiments, the width of the channel structure (CH) may decrease toward the
도 5에 도시된 바와 같이, 채널 구조체(CH)는 제1 채널 패턴(130) 및 제1 채널 절연 패턴(132)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 5, the channel structure CH may include a
제1 채널 패턴(130)은 제3 방향(Z)으로 연장되어 몰드 구조체(MS)를 관통할 수 있다. 제1 채널 패턴(130)은 예를 들어 컵(cup) 형상일 수 있다. 또 다른 예를 들어, 제1 채널 패턴(130)은 원통 형상, 사각통 형상, 속이 찬 필러 형상 등 다양한 형상을 가질 수도 있다. 제1 채널 절연 패턴(132)은 제1 채널 패턴(130)과 각각의 게이트 전극들(GSL, WL1~WLn, ECL) 사이에 개재될 수 있다. 예를 들어, 제1 채널 절연 패턴(132)은 제1 채널 패턴(130)의 외측면의 적어도 일부를 따라 연장될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 채널 절연 패턴(132)은 다중막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 것처럼, 제1 채널 절연 패턴(132)은 제1 채널 패턴(130)의 외측면 상에 차례로 적층되는 터널 절연막(132a), 전하 저장막(132b) 및 블로킹 절연막(132c)을 포함할 수 있다.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 제1 충진 패턴(134)을 더 포함할 수 있다. 제1 충진 패턴(134)은 컵 형상인 제1 채널 패턴(130)의 내부를 채울 수 있다. 제1 채널 패턴(130)은 제1 충진 패턴(134)의 외측벽을 감쌀 수 있다.In some embodiments, the channel structure CH may further include a
소오스층(102)은 각각의 채널 구조체(CH)의 제1 채널 패턴(130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 채널 패턴(130)의 일부는 소오스층(102) 내 배치될 수 있다. 제1 채널 패턴(130)의 하면(130ls)은 소오스층(102) 내 배치될 수 있다. 제1 채널 절연 패턴(132)은 제1 채널 패턴(130)의 측면의 일부를 따라 연장될 수 있다. 제1 채널 절연 패턴(132)은 제1 채널 패턴(130)의 하부를 노출시킬 수 있다. 제1 채널 절연 패턴(132)은 제1 채널 패턴(130)의 하면(130ls) 및 제1 채널 패턴(130)의 측면의 일부를 노출시킬 수 있다. 제1 채널 패턴(130)의 하면(130ls)은 제1 채널 패턴(130)의 하면(132ls)보다 하측에 배치될 수 있다. 제1 채널 패턴(130)의 하면(130ls)은 소오스층(102)과 접촉할 수 있다. 제1 채널 패턴(130)의 측면의 일부는 소오스층(102)과 접촉할 수 있다. The
예를 들어, 제1 채널 패턴(130)의 하면(132ls)은 평평할 수 있다. 또 예를 들어 제1 채널 패턴(130)의 하면(132ls)은 단차를 가질 수 있다. 예를 들어, 터널 절연막(132a)의 하면은 전하 저장막(132b)의 하면보다 하측에 배치될 수 있고, 전하 저장막(132b)의 하면은 블로킹 절연막(132c)의 하면보다 하측에 배치될 수 있다.For example, the lower surface 132ls of the
몇몇 실시예에서, 채널 구조체(CH)는 제1 채널 패드(136)를 더 포함할 수 있다. 제1 채널 패드(136)는 제1 채널 패턴(130)과 전기적으로 연결될 수 있다.In some embodiments, the channel structure (CH) may further include a
몇몇 실시예에서, 복수의 채널 구조체(CH)는 지그재그(zigzag) 형태 또는 벌집(honeycomb) 형태로 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 것처럼, 복수의 채널 구조체(CH)는 셀 기판(101, 102)의 상면과 평행한 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)에서 서로 엇갈리게 배열될 수 있다. 이러한 채널 구조체(CH)는 반도체 메모리 장치의 집적도를 보다 향상시킬 수 있다. 채널 구조체(CH)의 개수 및 배치 등은 예시적인 것일 뿐이며, 도시된 것에 제한되지 않는다.In some embodiments, the plurality of channel structures CH may be arranged in a zigzag shape or a honeycomb shape. For example, as shown in FIG. 3, a plurality of channel structures (CH) may be arranged to stagger each other in the first direction (X) and the second direction (Y) parallel to the upper surfaces of the
몇몇 실시예에서, 확장 영역(EXT)의 몰드 구조체(MS) 내에 더미 채널 구조체(DCH)가 배치될 수 있다. 더미 채널 구조체(DCH)는 예를 들어 채널 구조체(CH)와 유사한 형상을 가질 수 있다.In some embodiments, a dummy channel structure (DCH) may be disposed within the mold structure (MS) of the expansion area (EXT). For example, the dummy channel structure (DCH) may have a shape similar to the channel structure (CH).
도 6을 참조하면, 몇몇 실시예에서, 채널 구조체(CH)는 서로 연결된 제1 채널(CHa) 및 제2 채널(CHb)을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 채널 구조체(CH)는 제1 채널(CHa)에 대한 공정 및 제2 채널(CHb)에 대한 공정을 통해 형성될 수 있다. 제1 채널(CHa)은 채널 구조체(CH)의 하부일 수 있고, 제 제2 채널(CHb)은 채널 구조체(CH)의 상부일 수 있다. 제1 채널(CHa)과 제2 채널(CHb)의 경계에서, 제1 채널(CHa)의 폭은 제2 채널(CHb)의 폭보다 클 수 있다. 채널 구조체(CH)는 제1 채널(CHa)과 제2 채널(CHb)의 경계에서 절곡부를 가질 수 있다. Referring to FIG. 6, in some embodiments, the channel structure (CH) may include a first channel (CHa) and a second channel (CHb) connected to each other. For example, the channel structure CH may be formed through a process for the first channel (CHa) and a process for the second channel (CHb). The first channel (CHa) may be at the bottom of the channel structure (CH), and the second channel (CHb) may be at the top of the channel structure (CH). At the boundary between the first channel (CHa) and the second channel (CHb), the width of the first channel (CHa) may be larger than the width of the second channel (CHb). The channel structure CH may have a bent portion at the boundary between the first channel CHa and the second channel CHb.
또한, 제1 채널(CHa) 및 제2 채널(CHb)의 경계 부근에 위치하는 워드 라인은 더미 워드 라인일 수 있다. 예를 들어, 제1 채널(CHa) 및 제2 채널(CHb)의 경계를 형성하는 워드 라인(WLk, k는 n보다 작은 자연수) 및 워드 라인(WL(k+1))은 더미 워드 라인일 수 있다. 이 경우, 더미 워드 라인에 연결된 메모리 셀들에는 데이터가 저장되지 않을 수 있다. 또는, 더미 워드 라인에 연결된 메모리 셀들에 대응하는 페이지들(page)의 개수는 일반적인 워드 라인에 연결된 메모리 셀들에 대응하는 페이지들의 개수보다 적을 수 있다. 더미 워드 라인에 인가되는 전압 레벨은 일반적인 워드 라인에 인가되는 전압 레벨과 다를 수 있다.Additionally, a word line located near the boundary of the first channel (CHa) and the second channel (CHb) may be a dummy word line. For example, the word line (WLk, k is a natural number smaller than n) and the word line (WL(k+1)) that form the boundary of the first channel (CHa) and the second channel (CHb) are dummy word lines. You can. In this case, data may not be stored in memory cells connected to the dummy word line. Alternatively, the number of pages corresponding to memory cells connected to a dummy word line may be less than the number of pages corresponding to memory cells connected to a general word line. The voltage level applied to the dummy word line may be different from the voltage level applied to the general word line.
다시 도 3 내지 도 5를 참조하면, 워드 라인 절단 구조체(WLC)는 제1 방향(X)으로 연장되어 셀 어레이 영역(CA) 및 확장 영역(EXT) 상의 몰드 구조체(MS)를 절단할 수 있다. 또한, 복수의 워드 라인 절단 구조체(WLC)는 서로 이격되며 제1 방향(X)으로 나란히 연장될 수 있다. 몰드 구조체(MS)는 워드 라인 절단 구조체(WLC)에 의해 분할되어 복수의 메모리 셀 블록(예컨대, 도 1의 BLK1~BLKn)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 인접하는 2개의 워드 라인 절단 구조체(WLC)는 그들 사이에 하나의 메모리 셀 블록을 정의할 수 있다. 워드 라인 절단 구조체(WLC)에 의해 정의되는 각각의 메모리 셀 블록들 내에는 복수의 채널 구조체(CH)가 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 워드 라인 절단 구조체(WLC)의 폭은 셀 기판(101, 102)을 향함에 따라 감소할 수 있다.Referring again to FIGS. 3 to 5, the word line cutting structure (WLC) extends in the first direction (X) to cut the mold structure (MS) on the cell array area (CA) and the extended area (EXT). . Additionally, the plurality of word line cutting structures (WLC) may be spaced apart from each other and extend side by side in the first direction (X). The mold structure MS may be divided by the word line cutting structure WLC to form a plurality of memory cell blocks (eg, BLK1 to BLKn in FIG. 1). For example, two adjacent word line truncation structures (WLCs) may define a block of memory cells between them. A plurality of channel structures (CH) may be disposed within each memory cell block defined by a word line truncation structure (WLC). In some embodiments, the width of the word line truncation structure (WLC) may decrease toward the
워드 라인 절단 구조체(WLC)는 제1 방향(X)으로 연장되어 소오스층(102)을 절단할 수 있다. 워드 라인 절단 구조체(WLC)의 하면은 예를 들어 소오스층(102)의 상면보다 낮을 수 있다. 또 다른 예를 들어 워드 라인 절단 구조체(WLC)의 하면은 소오스층(102)의 하면과 실질적으로 동일 평면 상에 배치될 수도 있다.The word line cutting structure (WLC) may extend in the first direction (X) to cut the
몇몇 실시예에서, 워드 라인 절단 구조체(WLC)는 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 워드 라인 절단 구조체(WLC)는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In some embodiments, the word line truncation structure (WLC) may include an insulating material. For example, the word line truncation structure (WLC) may include at least one of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride.
제2 층간 절연막(142) 및 제3 층간 절연막(143)은 몰드 구조체(MS) 상에 배치될 수 있다. 제2 층간 절연막(142)은 제1 층간 절연막(141) 상에 배치될 수 있고, 제3 층간 절연막(143)은 제2 층간 절연막(142) 상에 배치될 수 있다. The second
스트링 선택 라인(SSL) 및 제4 층간 절연막(144)은 몰드 구조체(MS) 상에 배치될 수 있다. 스트링 선택 라인(SSL) 및 제4 층간 절연막(144)은 제3 층간 절연막(143) 상에 배치될 수 있다. 제4 층간 절연막(144)은 스트링 선택 라인(SSL)이 배치되지 않은 제3 층간 절연막(143) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어 스트링 선택 라인(SSL)은 셀 어레이 영역(CA)에 제공될 수 있고, 제4 층간 절연막(144)은 셀 어레이 영역(CA), 확장 영역(EXT) 및 패드 영역(PA)에 제공될 수 있다. 스트링 선택 라인(SSL)의 단부는 예를 들어 셀 어레이 영역(CA)에 제공될 수 있다. 또 예를 들어 스트링 선택 라인(SSL)의 단부는 스트링 선택 라인(SSL)과 가장 인접한 제1 스터드(180c) 사이의 확장 영역(EXT)에 배치될 수도 있다.The string selection line (SSL) and the fourth
스트링 선택 라인(SSL)은 게이트 전극들(GSL, WL1~WLn, ECL)과 계단형으로 적층될 수 있다. 예를 들어, 스트링 선택 라인(SSL)은 제1 방향(X)에서 서로 다른 길이로 연장되어 단차를 가질 수 있다. 스트링 선택 라인(SSL)은 제2 방향(Y)에서도 서로 다른 길이로 연장되어 단차를 가질 수 있다.The string selection line (SSL) may be stacked with the gate electrodes (GSL, WL1 to WLn, ECL) in a step shape. For example, the string selection line (SSL) may extend to different lengths in the first direction (X) and have a step difference. The string selection line (SSL) may extend to different lengths and have a step difference in the second direction (Y).
예를 들어, 스트링 선택 라인(SSL)의 두께는 각각의 게이트 전극(GSL, WL1~WLn, ECL)의 두께보다 두꺼울 수 있다. For example, the thickness of the string selection line (SSL) may be thicker than the thickness of each gate electrode (GSL, WL1 to WLn, and ECL).
스트링 선택 라인(SSL)은 도전 물질을 포함할 수 있다. 스트링 선택 라인(SSL)은 다결정 실리콘 또는 단결정 실리콘과 같은 반도체 물질을 포함할 수 있으며, 상기 반도체 물질은 도핑되지 않은 물질이거나, p형 또는 n형 불순물을 포함하는 물질일 수 있다. 스트링 선택 라인(SSL)은 예를 들어 폴리 실리콘을 포함할 수 있다.The string select line (SSL) may include a conductive material. The string select line (SSL) may include a semiconductor material such as polycrystalline silicon or single crystal silicon, and the semiconductor material may be an undoped material or a material containing p-type or n-type impurities. The string select line (SSL) may include polysilicon, for example.
스트링 분리 구조체(SLC)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 방향(X)으로 연장되어 셀 어레이 영역(CA) 상의 스트링 선택 라인(SSL)을 분리할 수 있다. 또한 복수의 스트링 분리 구조체(SLC)는 서로 이격되며 제1 방향(X)으로 나란히 연장될 수 있다. 워드 라인 절단 구조체(WLC)에 의해 정의되는 메모리 셀 블록은 스트링 분리 구조체(SLC)에 의해 분할되어 복수의 스트링 영역을 형성할 수 있다. 일례로, 스트링 분리 구조체(SLC)는 하나의 메모리 셀 블록 내에 8개의 스트링 영역을 정의할 수 있다. 워드 라인 절단 구조체(WLC)와 최인접하는 스트링 분리 구조체(SLC)의 적어도 일부는 워드 라인 절단 구조체(WLC)와 제3 방향(Z)으로 중첩될 수 있다. 또는 워드 라인 절단 구조체(WLC)와 최인접하는 스트링 분리 구조체(SLC)는 워드 라인 절단 구조체(WLC)와 제3 방향(Z)으로 중첩되지 않을 수도 있다.As shown in FIG. 3 , the string separation structure (SLC) extends in the first direction (X) to separate the string selection line (SSL) on the cell array area (CA). Additionally, the plurality of string separation structures (SLC) may be spaced apart from each other and extend side by side in the first direction (X). A memory cell block defined by a word line truncation structure (WLC) may be divided by a string separation structure (SLC) to form a plurality of string areas. For example, the string separation structure (SLC) can define eight string areas within one memory cell block. At least a portion of the string separation structure (SLC) closest to the word line cutting structure (WLC) may overlap the word line cutting structure (WLC) in the third direction (Z). Alternatively, the string separation structure (SLC) closest to the word line cutting structure (WLC) may not overlap the word line cutting structure (WLC) in the third direction (Z).
스트링 분리 구조체(SLC)는 스트링 선택 라인(SSL)을 관통할 수 있다. 스트링 분리 구조체(SLC)는 예를 들어, 제3 층간 절연막(143)을 더 관통할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 스트링 분리 구조체(SLC)의 폭은 셀 기판(101, 102)을 향함에 따라 감소할 수 있다.The string separation structure (SLC) may pass through the string selection line (SSL). For example, the string separation structure (SLC) may further penetrate the third
스트링 분리 구조체(SLC)는 절연 물질, 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The string isolation structure (SLC) may include an insulating material, for example, at least one of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride.
스트링 선택 채널 구조체(SCH)는 셀 어레이 영역(CA) 상에 배치될 수 있다. 스트링 선택 채널 구조체(SCH)는 제3 방향(Z)으로 연장되어 스트링 선택 라인(SSL)을 관통할 수 있다. 스트링 선택 채널 구조체(SCH)는 스트링 선택 라인(SSL)을 관통하여 채널 구조체(CH) 상에 배치될 수 있다. 제5 층간 절연막(145)은 스트링 선택 라인(SSL) 및 제4 층간 절연막(144) 상에 배치될 수 있다. 스트링 선택 채널 구조체(SCH)는 제5 층간 절연막(145), 스트링 선택 라인(SSL), 제3 층간 절연막(143) 및 제2 층간 절연막(142)을 관통할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 스트링 선택 채널 구조체(SCH)의 폭은 셀 기판(101, 102)을 향함에 따라 감소할 수 있다.The string selection channel structure (SCH) may be placed on the cell array area (CA). The string selection channel structure (SCH) may extend in the third direction (Z) and pass through the string selection line (SSL). The string selection channel structure (SCH) may be disposed on the channel structure (CH) through the string selection line (SSL). The fifth
스트링 선택 채널 구조체(SCH)는 제2 채널 패턴(160), 제2 채널 절연 패턴(162), 제2 충진 패턴(164) 및 제2 채널 패드(166)를 포함할 수 있다. The string selection channel structure (SCH) may include a
제2 채널 패턴(160)은 제3 방향(Z)으로 연장되어 스트링 선택 라인(SSL)을 관통할 수 있다. 제2 채널 패턴(160)은 채널 구조체(CH)의 제1 채널 패턴(130) 및 제1 채널 패드(136)와 접촉할 수 있다. 이에 따라 스트링 선택 채널 구조체(SCH)는 채널 구조체(CH)와 전기적으로 연결될 수 있다. The
몇몇 실시예에서, 제2 층간 절연막(142) 내 제2 채널 패턴(160)은 제2 층간 절연막(142)을 향해 돌출된 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 채널 패턴(160)은 몰드 구조체(MS)에 가까워질수록 폭이 감소하는 컵 형상을 갖되, 제2 층간 절연막(142) 내에서 폭이 증가할 수 있다.In some embodiments, the
제1 채널 패턴(130) 및 제2 채널 패턴(160)은 각각 예를 들어, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 유기 반도체물 및 탄소 나노 구조체 등의 반도체 물질을 포함할 수 있다. The
제2 채널 절연 패턴(162)은 제2 채널 패턴(160)과 스트링 선택 라인(SSL) 사이에 개재될 수 있다. 예를 들어, 제2 채널 절연 패턴(162)은 제3 층간 절연막(143), 스트링 선택 라인(SSL) 및 제5 층간 절연막(145) 내 제2 채널 패턴(160)의 외측벽을 따라 연장될 수 있다. 제1 채널 절연 패턴(132) 및 제2 채널 절연 패턴(162)은 각각 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 second
제2 충진 패턴(164)은 제2 채널 패턴(160)의 내부를 채울 수 있다. 제2 채널 패턴(160)은 제2 충진 패턴(164)의 외측벽을 감쌀 수 있다. 제1 충진 패턴(134) 및 제2 충진 패턴(164)은 각각 절연 물질, 예를 들어, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.The
제2 채널 패드(166)는 제2 채널 패턴(160)의 상부와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 채널 패드(136) 및 제2 채널 패드(166)는 각각 예를 들어, 불순물이 도핑된 폴리 실리콘을 포함할 수 있다.The
몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 스트링 선택 채널 구조체(SCH)는 워드 라인 절단 구조체(WLC)와 중첩되지 않는 스트링 분리 구조체(SLC)로부터 멀어지는 방향으로 시프트(shift)될 수 있다. 예를 들어, 채널 구조체(CH)의 중심(C1)을 기준으로, 스트링 선택 채널 구조체(SCH)의 중심(C2)은 워드 라인 절단 구조체(WLC)와 제3 방향(Z)으로 중첩되지 않는 스트링 분리 구조체(SLC)로부터 멀어지는 방향으로 시프트될 수 있다. 이에 따라 스트링 분리 구조체(SLC)가 형성되는 영역이 확보될 수 있다. 예를 들어 채널 구조체(CH)의 중심(C1)을 기준으로, 스트링 선택 채널 구조체(SCH)의 중심(C2)이 시프트된 양은 각각의 스트링 선택 채널 구조체(SCH) 별로 다를 수도 있다. 또 다른 예를 들어, 서로 이웃하는 스트링 분리 구조체(SLC) 사이에 배치된 스트링 선택 채널 구조체(SCH) 중 스트링 분리 구조체(SLC)와 최인접한 스트링 선택 채널 구조체(SCH)만 스트링 분리 구조체(SLC)로부터 멀어지는 방향으로 시프트될 수도 있다.In some embodiments, at least one string select channel structure (SCH) may be shifted away from the string separation structure (SLC) that does not overlap the word line truncation structure (WLC). For example, based on the center (C1) of the channel structure (CH), the center (C2) of the string selection channel structure (SCH) is a string that does not overlap the word line cut structure (WLC) in the third direction (Z). It can be shifted in a direction away from the separation structure (SLC). Accordingly, the area where the string separation structure (SLC) is formed can be secured. For example, the amount by which the center (C2) of the string selection channel structure (SCH) is shifted based on the center (C1) of the channel structure (CH) may be different for each string selection channel structure (SCH). For another example, among the string selection channel structures (SCH) placed between neighboring string separation structures (SLC), only the string selection channel structure (SCH) closest to the string separation structure (SLC) is used as a string separation structure (SLC). It may also be shifted in a direction away from.
아킹 방지 컨택(120)은 셀 어레이 영역(CA) 상에 배치될 수 있다. 아킹 방지 컨택(120)은 제3 방향(Z)으로 연장되어 몰드 구조체(MS)를 관통할 수 있다. 일례로, 채널 구조체(CH)는 제3 방향(Z)으로 연장되는 필라(pillar) 모양(예컨대, 원기둥 모양)의 구조체일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 아킹 방지 컨택(120)의 폭은 셀 기판(101, 102)을 향함에 따라 감소할 수 있다.The arcing
아킹 방지 컨택(120)은 셀 기판(101, 102)의 일부를 절단할 수 있다. 아킹 방지 컨택(120)의 하면은 예를 들어 셀 기판(101, 102)의 전면보다 낮을 수 있다. 아킹 방지 컨택(120)의 하면은 셀 기판(101, 102) 내 배치될 수 있다. 아킹 방지 컨택(120)의 하면은 셀 기판(101, 102)과 접촉할 수 있다. The arcing
예를 들어, 아킹 방지 컨택(120)은 소오스층(102)과 제3 방향(Z)으로 중첩될 수 있다. 아킹 방지 컨택(120)은 소오스층(102)과 접촉할 수 있다. 아킹 방지 컨택(120)은 소오스층(102)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또 다른 예를 들어, 아킹 방지 컨택(120)은 절연층(101)과 제3 방향(Z)으로 중첩될 수 있다. 아킹 방지 컨택(120)의 하면은 절연층(101) 내 배치될 수 있다. 아킹 방지 컨택(120)은 절연층(101)과 접촉할 수 있다. For example, the arcing
아킹 방지 컨택(120)은 채널 구조체(CH)와 다른 구조를 가질 수 있다. 아킹 방지 컨택(120)은 단일막 구조를 가질 수 있다. 아킹 방지 컨택(120)은 도전 물질, 예를 들어, 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등의 금속이나 실리콘과 같은 반도체 물질을 포함할 수 있다.The arcing
도 7을 참조하면, 몇몇 실시예에서, 아킹 방지 컨택(120)은 서로 연결된 제1 아킹 방지 컨택(120a) 및 제2 아킹 방지 컨택(120b)을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 아킹 방지 컨택(120)은 제1 아킹 방지 컨택(120a)에 대한 공정 및 제2 아킹 방지 컨택(120b)에 대한 공정을 통해 형성될 수 있다. 제1 아킹 방지 컨택(120a)은 아킹 방지 컨택(120)의 하부일 수 있고, 제2 아킹 방지 컨택(120b)은 아킹 방지 컨택(120)의 상부일 수 있다. 제1 아킹 방지 컨택(120a)과 제2 아킹 방지 컨택(120b)의 경계에서, 제1 아킹 방지 컨택(120a)의 폭은 제2 아킹 방지 컨택(120b)의 폭보다 클 수 있다. 아킹 방지 컨택(120)은 제1 아킹 방지 컨택(120a)과 제2 아킹 방지 컨택(120b)의 경계에서 절곡부를 가질 수 있다. Referring to FIG. 7 , in some embodiments, the arcing
다시 도 3 내지 도 5를 참조하면, 아킹 방지 컨택(120)은 스트링 선택 라인(SSL)의 단부에 배치될 수 있다. 아킹 방지 컨택(120)은 채널 구조체(CH)보다 확장 영역(EXT)에 더 인접할 수 있다. 예를 들어 서로 이웃하는 스트링 분리 구조체(SLC) 사이에 1개의 아킹 방지 컨택(120)이 배치될 수 있다.Referring again to FIGS. 3 to 5 , the arcing
제1 절연 패턴(112)은 아킹 방지 컨택(120)과 몰드 구조체(MS) 사이에 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 절연 패턴(112)은 아킹 방지 컨택(120)의 측면을 따라 연장될 수 있다. 이에 따라 아킹 방지 컨택(120)은 게이트 전극들(GSL, WL1~WLn, ECL)과 전기적으로 분리될 수 있다. 제1 절연 패턴(112)은 아킹 방지 컨택(120)의 하면을 노출시킬 수 있다. The first
제1 절연 패턴(112)은 절연 물질, 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The first
아킹 방지 절연 패턴(155)은 셀 어레이 영역(CA) 상에 배치될 수 있다. 아킹 방지 절연 패턴(155)은 제3 방향(Z)으로 연장되어 스트링 선택 라인(SSL)을 관통할 수 있다. 아킹 방지 절연 패턴(155)은 아킹 방지 컨택(120)과 접촉할 수 있다. 이에 따라 아킹 방지 컨택(120)은 제1 금속 패턴(186a)과 전기적으로 분리될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 아킹 방지 절연 패턴(155)의 폭은 셀 기판(101, 102)을 향함에 따라 감소할 수 있다. 아킹 방지 절연 패턴(155)은 단일막 구조를 가질 수 있다. 아킹 방지 절연 패턴(155)은 절연 물질, 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The anti-arcing
셀 컨택(170)은 확장 영역(EXT) 상에 배치될 수 있다. 셀 컨택(170)은 제3 방향(Z)으로 연장되어 확장 영역(EXT) 상의 몰드 구조체(MS)를 관통할 수 있다. 셀 컨택(170)은 연결 영역(CR)을 통해 각각의 게이트 전극들(GSL, WL1~WLn, ECL)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 셀 컨택(170)은 연결 영역(CR)을 관통할 수 있고, 셀 컨택(170)의 측면은 연결 영역(CR)의 내측면과 접촉할 수 있다. 예를 들어, 셀 컨택(170)의 하면은 절연층(101) 내 배치될 수 있다. The
몇몇 실시예에서, 셀 컨택(170)은 관통부(171)와 돌출부(172)를 포함할 수 있다. In some embodiments, the
관통부(171)는 제3 방향(Z)으로 연장되어 확장 영역(EXT) 상의 몰드 구조체(MS)를 관통할 수 있다. 일례로, 관통부(171)는 제3 방향(Z)으로 연장되는 필라(pillar) 모양(예컨대, 원기둥 모양)의 구조체일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 관통부(171)의 폭은 셀 기판(101, 102)을 향함에 따라 감소할 수 있다. The penetrating
돌출부(172)는 관통부(171)의 측면으로부터 돌출되어 연결 영역(CR)과 접촉할 수 있다. 예를 들어, 연결 영역(CR)의 내측면은 관통부(171)의 측면으로부터 돌출될 수 있다. 일례로, 돌출부(172)는 관통부(171)의 측면을 둘러싸는 환형의 구조체일 수 있다. 이에 따라 셀 컨택(170)은 각각의 게이트 전극들(GSL, WL1~WLn, ECL)과 전기적으로 연결될 수 있다. The
제2 절연 패턴(114)은 셀 컨택(170)과 몰드 구조체(MS) 사이에 배치될 수 있다. 제2 절연 패턴(114)은 셀 컨택(170)과 연결 영역(CR)이 아닌 게이트 전극들(GSL, WL1~WLn, ECL) 사이에 배치될 수 있다. 제2 절연 패턴(114)은 셀 컨택(170)과 상면이 노출되지 않은 게이트 전극들(GSL, WL1~WLn, ECL) 사이에 배치될 수 있다. 일례로, 제2 절연 패턴(114)은 셀 컨택(170)의 측면을 둘러싸는 환형의 구조체일 수 있다. 이에 따라 셀 컨택(170)은 최상부에 배치된 게이트 전극들(GSL, WL1~WLn, ECL)과 전기적으로 연결되고, 최상부에 배치된 게이트 전극을 제외한 나머지 게이트 전극들과 전기적으로 분리될 수 있다. The second
제2 절연 패턴(114)은 절연 물질, 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The second
몇몇 실시예에서, 연결 영역(CR)의 두께는 그 하부에 배치되는 다른 게이트 전극들의 두께보다 두꺼울 수 있다. 따라서 제2 절연 패턴(114)의 두께는 돌출부(172)의 두께보다 작을 수 있다. In some embodiments, the thickness of the connection region CR may be thicker than the thickness of other gate electrodes disposed below it. Accordingly, the thickness of the second
도 8을 참조하면, 몇몇 실시예에서, 셀 컨택(170)은 서로 연결된 제1 셀 컨택(170a) 및 제2 셀 컨택(170b)을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 셀 컨택(170)은 제1 셀 컨택(170a)에 대한 공정 및 제2 셀 컨택(170b)에 대한 공정을 통해 형성될 수 있다. 제1 셀 컨택(170a)은 셀 컨택(170)의 하부일 수 있고, 제2 셀 컨택(170b)은 셀 컨택(170)의 상부일 수 있다. 제1 셀 컨택(170a)과 제2 셀 컨택(170b)의 경계에서, 제1 셀 컨택(170a)의 폭은 제2 셀 컨택(170b)의 폭보다 클 수 있다. 셀 컨택(170)은 제1 셀 컨택(170a)과 제2 셀 컨택(170b)의 경계에서 절곡부를 가질 수 있다. Referring to FIG. 8 , in some embodiments, the
다시 도 3 내지 도 5를 참조하면, 소오스 컨택(174) 및 입출력 컨택(176)은 패드 영역(PA) 상에 배치될 수 있다. 소오스 컨택(174) 및 입출력 컨택(176)은 제3 방향(Z)으로 연장되어 패드 영역(PA) 상의 제1 층간 절연막(141)을 관통할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 소오스 컨택(174)의 폭 및 입출력 컨택(176)의 폭은 셀 기판(101, 102)을 향함에 따라 점진적으로 감소할 수 있다. Referring again to FIGS. 3 to 5 , the
몰드 구조체(MS)는 소오스층(102)의 상면의 일부를 노출시킬 수 있다. 소오스 컨택(174)은 소오스층(102)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 소오스층(102)의 하면은 소오스층(102) 내 배치될 수 있다. 소오스 컨택(184)은 몰드 구조체(MS)에 의해 노출된 소오스층(102)의 상면을 관통하여 소오스층(102)과 전기적으로 연결될 수 있다. 몰드 구조체(MS)는 절연층(101)의 상면의 일부를 노출시킬 수 있다. 입출력 컨택(176)은 제1 입출력 패드(109)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 입출력 컨택(176)의 하면은 절연층(101) 내 배치될 수 있다. 입출력 컨택(176)은 몰드 구조체(MS)에 의해 노출된 절연층(101)의 상면을 관통하여 제1 입출력 패드(109)와 전기적으로 연결될 수 있다. The mold structure MS may expose a portion of the upper surface of the
제1 절연막(108)은 셀 기판(101, 102) 상에 배치될 수 있다. 제1 절연막(108)은 셀 기판(101, 102)의 하면을 덮을 수 있다. 제1 입출력 패드(109)는 제1 절연막(108) 상에 배치될 수 있다. 제1 입출력 패드(109)는 입출력 컨택(176)을 통해 주변 회로 구조체(PERI)와 전기적으로 연결될 수 있다. The first
몇몇 실시예에서, 컨택(178)은 제1 절연막(108) 및 절연층(101)의 적어도 일부를 관통할 수 있다. 제1 입출력 패드(109)는 컨택(178)을 통해 입출력 컨택(176)과 전기적으로 연결될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 컨택(178)의 폭은 제1 층간 절연막(141)을 향함에 따라 감소할 수 있다.In some embodiments, the
셀 컨택(170), 소오스 컨택(174), 입출력 컨택(176) 및 컨택(178)은 각각 도전 물질, 예를 들어, 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등의 금속이나 실리콘과 같은 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제1 입출력 패드(109)는 도전 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 제1 입출력 패드(109)는 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.The
몇몇 실시예에서, 소오스 컨택(174) 및 입출력 컨택(176)은 각각 서로 연결된 제1 부분과 제2 부분을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 소오스 컨택(174) 및 입출력 컨택(176)은 각각 상기 제1 부분에 대한 공정 및 상기 제2 부분에 대한 공정에 의해 형성될 수 있다. 상기 제1 부분은 소오스 컨택(174) 및 입출력 컨택(176)의 하부일 수 있고, 상기 제2 부분은 소오스 컨택(174) 및 입출력 컨택(176)의 상부일 수 있다. 상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 경계에서 상기 제1 부분의 폭은 상기 제2 부분의 폭보다 클 수 있다. 소오스 컨택(174) 및 입출력 컨택(176)은 각각 절곡부를 포함할 수 있다.In some embodiments, the
제1 금속 패턴(186a, 186b, 186c, 186d)은 스트링 선택 라인(SSL) 및 제4 층간 절연막(144) 상에 배치될 수 있다. 스트링 선택 채널 구조체(SCH), 셀 컨택(170), 소오스 컨택(174), 입출력 컨택(176) 및 스트링 선택 라인(SSL)은 제1 금속 패턴(186a, 186b, 186c, 186d, 186e)과 전기적으로 연결될 수 있다. The
예를 들어, 스트링 선택 채널 구조체(SCH) 상에 스터드(182a, 184a)가 차례로 배치될 수 있다. 스트링 선택 채널 구조체(SCH)는 스터드(182a, 184a)를 통해 제1 금속 패턴(186a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 금속 패턴(186a)은 반도체 메모리 장치의 비트 라인(예컨대, 도 2의 BL)일 수 있다. 셀 컨택(170) 상에 스터드(180b, 182b, 184b)가 차례로 배치될 수 있다. 셀 컨택(170)은 스터드(180b, 182b, 184b)를 통해 제1 금속 패턴(186b)과 전기적으로 연결될 수 있다. 소오스 컨택(174) 상에 스터드(180c, 182c, 184c)가 차례로 배치될 수 있다. 소오스 컨택(174)은 스터드(180c, 182c, 184c)를 통해 제1 금속 패턴(186c)과 전기적으로 연결될 수 있다. 입출력 컨택(176) 상에 스터드(180d, 182d, 184d)가 차례로 배치될 수 있다. 입출력 컨택(176)은 스터드(180d, 182d, 184d)를 통해 제1 금속 패턴(186d)과 전기적으로 연결될 수 있다. 스트링 선택 라인(SSL) 상에 스터드(182e, 184e)가 차례로 배치될 수 있다. 스트링 선택 라인(SSL)은 스터드(182e, 184e)를 통해 제1 금속 패턴(186a)과 전기적으로 연결될 수 있다. For example,
스터드(180c, 180d, 180e)는 제2 내지 제5 층간 절연막(142~145) 내 배치될 수 있다. 제6 및 제7 층간 절연막(146, 147)은 제5 층간 절연막(145) 상에 차례로 적층될 수 있다. 제1 배선간 절연막(190)은 제7 층간 절연막(147) 상에 배치될 수 있다. 스터드(182a, 182b, 182c, 182d)는 제6 층간 절연막(146) 내 배치될 수 있다. 스터드(182e)는 제5 및 제6 층간 절연막(145, 146) 내 배치될 수 있다. 스터드(184a, 184b, 184c, 184d)는 제7 층간 절연막(147) 내 배치될 수 있다. 제1 금속 패턴(186a, 186b, 186c, 186d)은 제1 배선간 절연막(190) 내 배치될 수 있다. The
제1 내지 제7 층간 절연막(141~147)은 각각 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 및 실리콘 산화물보다 유전율이 작은 저유전율(low-k) 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어 제3 층간 절연막(143)은 질화물 계열의 절연 물질을 포함할 수 있고, 제1 및 제2 층간 절연막(141, 142)과 제4 내지 제7 층간 절연막(144~147)은 산화물 계열의 절연 물질을 포함할 수 있다.The first to seventh
예를 들어, 아킹 방지 절연 패턴(155) 상에는 제1 금속 패턴(186a)과 연결되는 스터드가 배치되지 않을 수 있다. 아킹 방지 절연 패턴(155) 상에는 제1 스터드 및 제2 스터드 중 적어도 하나가 배치되지 않을 수 있다. 또 다른 예를 들어, 아킹 방지 절연 패턴(155) 상에 제1 금속 패턴(186a)과 연결되는 스터드가 배치될 수 있다. 하지만 아킹 방지 절연 패턴(155)에 의해 아킹 방지 컨택(120)과 제1 금속 패턴(186a)은 전기적으로 분리될 수 있다.For example, studs connected to the
주변 회로 구조체(PERI)는 주변 회로 기판(200), 주변 회로 소자(PT), 배선 구조체(260), 제2 배선간 절연막(240), 제2 본딩 비아(292) 및 제2 본딩 금속(294)을 포함할 수 있다.The peripheral circuit structure (PERI) includes a
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.Peripheral circuit elements 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, peripheral circuit elements (PT) may include various active elements such as transistors, as well as various passive elements such as capacitors, resistors, and inductors. It may be possible.
배선 구조체(260)는 주변 회로 소자(PT) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 주변 회로 기판(200)의 전면 상에 제2 배선간 절연막(240)이 형성될 수 있고, 배선 구조체(260)는 제2 배선간 절연막(240) 내에 형성될 수 있다. 배선 구조체(260)는 주변 회로 소자(PT)와 전기적으로 연결될 수 있다. 도시되는 배선 구조체(260)의 층수 및 배치 등은 예시적인 것일 뿐이며, 이에 제한되는 것은 아니다.The
주변 회로 구조체(PERI)는 메모리 셀 구조체(CELL) 상에 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 주변 회로 기판(200)의 전면은 셀 기판(101, 102)의 전면과 대향할 수 있다. 주변 회로 구조체(PERI)는 셀 기판(101, 102)의 전면 상에 배치될 수 있다. 몰드 구조체(MS)는 셀 기판(101, 102)과 주변 회로 구조체(PERI) 사이에 배치될 수 있다.The peripheral circuit structure (PERI) may be disposed on the memory cell structure (CELL). In some embodiments, the front surface of the
몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 C2C(chip to chip) 구조일 수 있다. 상기 C2C 구조는 제1 웨이퍼(예컨대, 셀 기판(101, 102)) 상에 메모리 셀 구조체(CELL)를 포함하는 제1 칩을 제작하고, 상기 제1 웨이퍼와 다른 제2 웨이퍼(예컨대, 주변 회로 기판(200)) 상에 주변 회로 구조체(PERI)를 포함하는 제2 칩을 제작한 후, 상기 제1 칩과 상기 제2 칩을 본딩(bonding) 방식에 의해 서로 연결하는 것을 의미한다.A semiconductor memory device according to some embodiments may have a C2C (chip to chip) structure. The C2C structure fabricates a first chip including a memory cell structure (CELL) on a first wafer (e.g.,
일례로, 상기 본딩 방식은, 상기 제1 칩의 최상부 금속층에 형성된 제1 본딩 금속(194)과 상기 제2 칩의 최상부 금속층에 형성된 제2 본딩 금속(294)을 서로 전기적으로 연결하는 방식을 의미할 수 있다. 예컨대, 제1 본딩 금속(194) 및 제2 본딩 금속(294)이 구리(Cu)로 형성된 경우, 상기 본딩 방식은 Cu-Cu 본딩 방식일 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것일 뿐이며, 제1 본딩 금속(194) 및 제2 본딩 금속(294)은 알루미늄(Al) 또는 텅스텐(W) 등 다른 다양한 금속으로 형성될 수도 있음은 물론이다. For example, the bonding method refers to a method of electrically connecting the
제1 본딩 금속(194)과 제2 본딩 금속(294)이 본딩됨에 따라, 제1 금속 패턴(186a, 186b, 186c, 186d)은 배선 구조체(260)와 연결될 수 있다. 제1 금속 패턴(186a, 186b, 186c, 186d)은 제1 본딩 비아(192)를 통해 제1 본딩 금속(194)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 본딩 비아(192) 및 제1 본딩 금속(194)은 제1 배선간 절연막(190) 내 배치될 수 있다. 배선 구조체(260)는 제2 본딩 비아(292)를 통해 제2 본딩 금속(294)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 본딩 비아(292) 및 제2 본딩 금속(294)은 제2 배선간 절연막(240) 내 배치될 수 있다. 이를 통해, 제1 금속 패턴(186a), 각각의 게이트 전극들(GSL, WL1~WLn, ECL), 또는 스트링 선택 라인(SSL)은 주변 회로 소자(PT) 중 적어도 하나와 전기적으로 연결될 수 있다.As the
제2 절연막(208)은 주변 회로 기판(200) 상에 배치될 수 있다. 제2 절연막(208)은 주변 회로 기판(200)의 하면을 덮을 수 있다. 제2 입출력 패드(209)는 제2 절연막(208) 상에 배치될 수 있다. 제2 입출력 패드(209)는 제2 입출력 컨택(276)을 통해 주변 회로 구조체(PERI)에 배치되는 주변 회로 소자들(PT) 중 적어도 하나와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 입출력 패드(209)는 제2 절연막(208)에 의해 주변 회로 기판(200)과 전기적으로 분리될 수 있다.The second
도 9는 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 다른 예시적인 단면도이다. 참고적으로, 도 9는 도 3의 I-I를 따라 절단한 다른 단면도이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 8을 이용하여 상술한 것과 중복되는 부분은 간략히 설명하거나 생략한다.FIG. 9 is another example cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments. For reference, FIG. 9 is another cross-sectional view taken along line II of FIG. 3. For convenience of explanation, parts that overlap with those described above using FIGS. 1 to 8 will be briefly described or omitted.
도 9를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치에서, 셀 컨택(170)은 제3 방향(Z)으로 연장되어 확장 영역(EXT) 상의 제1 층간 절연막(141)을 관통할 수 있다. 셀 컨택(170)의 하면은 각각의 게이트 전극들(GSL, WL1~WLn, ECL)의 연결 영역(CR)과 접촉할 수 있다. 이에 따라 셀 컨택(170)은 최상부에 배치된 게이트 전극들(GSL, WL1~WLn, ECL)과 전기적으로 연결되고, 최상부에 배치된 게이트 전극을 제외한 나머지 게이트 전극들과 전기적으로 분리될 수 있다. 제2 절연 패턴(도 4의 114)은 생략될 수 있다. 예를 들어, 셀 컨택(170)의 하면은 각각의 게이트 전극들(GSL, WL1~WLn, ECL) 내 배치될 수 있다. Referring to FIG. 9 , in a semiconductor memory device according to some embodiments, the
도 10은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 다른 예시적인 단면도이다. 참고적으로, 도 10은 도 3의 I-I를 따라 절단한 다른 단면도이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 8을 이용하여 상술한 것과 중복되는 부분은 간략히 설명하거나 생략한다.FIG. 10 is another example cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments. For reference, FIG. 10 is another cross-sectional view taken along line II of FIG. 3. For convenience of explanation, parts that overlap with those described above using FIGS. 1 to 8 will be briefly described or omitted.
도 10을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치에서, 제1 절연 패턴(112)은 아킹 방지 컨택(120)과 게이트 전극들(GSL, WL1~WLn, ECL) 사이에 배치될 수 있다. 일례로, 제1 절연 패턴(112)은 아킹 방지 컨택(120)의 측면을 둘러싸는 환형의 구조체일 수 있다. 이에 따라 아킹 방지 컨택(120)은 게이트 전극들(GSL, WL1~WLn, ECL)과 전기적으로 분리될 수 있다. Referring to FIG. 10 , in a semiconductor memory device according to some embodiments, the first
도 11은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 다른 예시적인 단면도이다. 도 12는 도 11의 Q2 영역의 확대도이다. 참고적으로, 도 11은 도 3의 I-I를 따라 절단한 다른 단면도이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 8을 이용하여 상술한 것과 중복되는 부분은 간략히 설명하거나 생략한다.FIG. 11 is another example cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments. FIG. 12 is an enlarged view of area Q2 in FIG. 11. For reference, FIG. 11 is another cross-sectional view taken along line II of FIG. 3. For convenience of explanation, parts that overlap with those described above using FIGS. 1 to 8 will be briefly described or omitted.
도 11 및 도 12을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치에서, 셀 기판(101, 102, 103, 104)은 절연층(101), 소오스층(102), 반도체층(103) 및 지지층(104)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 절연층(101)은 확장 영역(EXT) 및 패드 영역(PA)에 제공될 수 있고, 소오스층(102), 반도체층(103) 및 지지층(104)은 셀 어레이 영역(CA) 및 패드 영역(PA)에 제공될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 소오스층(102), 반도체층(103) 및 지지층(104)은 셀 어레이 영역(CA) 상에 형성될 수 있고, 확장 영역(EXT) 상에는 형성되지 않을 수 있다.11 and 12, in the semiconductor memory device according to some embodiments, the
반도체층(103)은 예를 들어, 실리콘 기판, 게르마늄 기판 혹은 실리콘-게르마늄 기판 등과 같은 반도체 기판을 포함할 수 있다. 또는, 반도체층(103)은 실리콘-온-인슐레이터(Silicon-On-Insulator: SOI) 기판 혹은 게르마늄-온-인슐레이터(Germanium-On-Insulator: GOI) 기판 등을 포함할 수도 있다. 반도체층(103)은 예를 들어, 불순물이 도핑된 폴리 실리콘(poly silicon), 금속 또는 금속 실리사이드(silicide) 등을 포함할 수 있다. 반도체층(103)은 다중층으로 형성될 수도 있다. The
소오스층(102)은 반도체층(103)과 몰드 구조체(MS) 사이에 개재될 수 있다. 소오스층(102)은 반도체층(103)의 상면을 따라 컨포멀하게 연장될 수 있다. 소오스층(102)은 각각의 채널 구조체(CH)의 제1 채널 패턴(130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 12에 도시된 것처럼, 채널 구조체(CH)는 소오스층(102)을 관통할 수 있다. 채널 구조체(CH)의 하부는 반도체층(103) 내에 배치될 수 있다. 소오스층(102)은 제1 채널 절연 패턴(132)을 관통하여 제1 채널 패턴(130)의 측면과 접촉할 수 있다.The
몇몇 실시예에서, 제1 채널 패턴(130)에 인접하는 소오스층(102)의 일부는 제1 채널 절연 패턴(132)을 향해 돌출된 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 채널 패턴(130)에 인접하는 영역에서, 소오스층(102)이 제3 방향(Z)으로 연장되는 길이는 더 길어질 수 있다. 이를 통해, 소오스층(102)은 제1 채널 패턴(130)과 보다 넓은 면적으로 접촉할 수 있다.In some embodiments, a portion of the
몇몇 실시예에서, 반도체층(103)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.In some embodiments, a base insulating film may be interposed between the
지지층(104)은 반도체층(103) 및 소오스층(102) 상에 형성될 수 있다. 지지층(104)은 소오스층(102)과 몰드 구조체(MS) 사이에 개재될 수 있다. 예를 들어, 지지층(104)은 반도체층(103)의 상면 및 소오스층(102)의 상면을 따라 컨포멀하게 연장될 수 있다. 지지층(104)은 예를 들어 폴리 실리콘을 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)은 반도체층(103)의 상면의 일부를 노출시킬 수 있고, 지지층(104)의 일부는 노출된 반도체층(103)의 상면을 따라 연장되어 반도체층(103)의 상면과 접촉할 수 있다.The
예를 들어, 지지층(104)의 상면은 절연층(101)의 상면과 실질적으로 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 또 다른 예를 들어, 지지층(104)의 상면은 절연층(101)의 상면보다 하측에 배치될 수도 있다.For example, the top surface of the
반도체층(103), 소오스층(102) 및 지지층(104)은 반도체 메모리 장치의 공통 소오스 라인(예컨대, 도 2의 CSL)으로 제공될 수 있다.The
예를 들어, 아킹 방지 컨택(120)은 소오스층(102)과 제3 방향(Z)으로 중첩될 수 있다. 아킹 방지 컨택(120)은 소오스층(102), 지지층(104) 및 반도체층(103)의 일부를 절단할 수 있다. 아킹 방지 컨택(120)의 하면은 반도체층(103) 내 배치될 수 있다. 아킹 방지 컨택(120)은 반도체층(103)과 접촉할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 아킹 방지 컨택(120)은 절연층(101)과 제3 방향(Z)으로 중첩될 수 있다. 아킹 방지 컨택(120)의 하면은 절연층(101) 내 배치될 수 있다. 아킹 방지 컨택(120)은 절연층(101)과 접촉할 수 있다.For example, the arcing
워드 라인 절단 구조체(WLC)는 소오스층(102) 및 지지층(104)을 절단할 수 있다. 예를 들어, 워드 라인 절단 구조체(WLC)의 하면은 소오스층(102)의 하면보다 하측에 배치될 수 있다. 또 다른 예를 들어 워드 라인 절단 구조체(WLC)의 하면은 소오스층(102)의 하면과 실질적으로 동일 평면 상에 배치될 수도 있다.The word line cutting structure (WLC) can cut the
몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치에서, 주변 회로 기판(200)의 전면은 셀 기판(101, 102, 103, 104)의 후면과 대향할 수 있다. 주변 회로 구조체(PERI)는 셀 기판(101, 102, 103, 104)의 후면 상에 배치될 수 있다. 셀 기판(101, 102, 103, 104)은 몰드 구조체(MS)와 주변 회로 구조체(PERI) 사이에 배치될 수 있다. In a semiconductor memory device according to some embodiments, the front side of the
예를 들어, 셀 컨택(170) 또는 입출력 컨택(176)은 절연층(101)을 관통하여 배선 구조체(260)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또 다른 예를 들어, 셀 컨택(170) 또는 입출력 컨택(176)은 절연층(101)은 별도의 컨택을 통해 배선 구조체(260)와 전기적으로 연결될 수도 있다.For example, the
주변 회로 구조체(PERI)는 관통 비아(220)를 더 포함할 수 있다. 관통 비아(220)는 반도체층(103)과 주변 회로 기판(200)을 연결할 수 있다.The peripheral circuit structure (PERI) may further include a through via 220. The through via 220 may connect the
도 13은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 다른 예시적인 단면도이다. 도 14는 도 13의 Q3 영역의 확대도이다. 참고적으로, 도 13은 도 3의 I-I를 따라 절단한 다른 단면도이다. 설명의 편의를 위해, 도 11 및 도 12를 이용하여 상술한 것과 중복되는 부분은 간략히 설명하거나 생략한다.FIG. 13 is another example cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments. FIG. 14 is an enlarged view of area Q3 in FIG. 13. For reference, FIG. 13 is another cross-sectional view taken along line II of FIG. 3. For convenience of explanation, parts that overlap with those described above using FIGS. 11 and 12 will be briefly described or omitted.
도 13 및 도 14를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치에서, 채널 구조체(CH)의 제1 채널 패턴(130)의 하면은 소오스층(102)과 접촉할 수 있다. 소오스층(102)은 예를 들어 제1 채널 절연 패턴(132)의 하면과 더 접촉할 수도 있다. 채널 구조체(CH)는 소오스층(102)을 관통하지 않을 수 있다. Referring to FIGS. 13 and 14 , in the semiconductor memory device according to some embodiments, the lower surface of the
몇몇 실시예에서, 셀 기판(101, 102, 105)은 소오스층(102)과 주변 회로 구조체(PERI) 사이에 배치되는 금속 실리사이드층(105)을 더 포함할 수도 있다. In some embodiments, the
도 15는 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 다른 예시적인 단면도이다. 도 16은 도 15의 Q4 영역의 확대도이다. 참고적으로, 도 15는 도 3의 I-I를 따라 절단한 다른 단면도이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 12를 이용하여 상술한 것과 중복되는 부분은 간략히 설명하거나 생략한다.FIG. 15 is another example cross-sectional view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments. Figure 16 is an enlarged view of area Q4 in Figure 15. For reference, FIG. 15 is another cross-sectional view taken along line II of FIG. 3. For convenience of explanation, parts that overlap with those described above using FIGS. 1 to 12 will be briefly described or omitted.
도 15 및 도 16을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 소오스 패턴(106)을 포함할 수 있다. 소오스 패턴(106)은 반도체층(103) 상에 배치될 수 있다. 소오스 패턴(106)은 채널 구조체(CH)의 제1 채널 패턴(130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 채널 패턴(130)은 제1 채널 절연 패턴(132)을 관통하여 소오스 패턴(106)의 상면과 접촉할 수 있다. 소오스 패턴(106) 및 반도체층(103)은 반도체 메모리 장치의 공통 소오스 라인(예컨대, 도 2의 CSL)으로 제공될 수 있다.Referring to FIGS. 15 and 16 , a semiconductor memory device according to some embodiments may include a
소오스 패턴(106)은 도전 물질, 예를 들어, 불순물이 도핑된 폴리 실리콘 또는 금속 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 소오스 패턴(106)은 예를 들어, 반도체층(103)으로부터 선택적 에피 성장(Selective Epitaxial Growth) 공정에 의해 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The
예를 들어, 소오스 패턴(106)의 하부는 반도체층(103) 내에 매립될 수 있다. 또 다른 예를 들어, 소오스 패턴(106)의 하면은 반도체층(103)의 상면과 실질적으로 동일 평면 상에 배치될 수도 있다.For example, the lower portion of the
몇몇 실시예에서, 소오스 패턴(106)의 상면은 게이트 전극들(GSL, WL1~WLn, ECL) 중 일부와 교차할 수 있다. 일례로, 소오스 패턴(106)의 상면은 그라운드 선택 라인(GSL)의 상면보다 높게 형성될 수 있다. 이러한 경우에, 소오스 패턴(106)과 교차하는 게이트 전극(예컨대, 그라운드 선택 라인(GSL))과 소오스 패턴(106) 사이에 게이트 절연막(110S)이 개재될 수 있다. In some embodiments, the top surface of the
연장부(102a)는 반도체층(103)의 상면을 따라 연장될 수 있다. 돌출부(102b)는 연장부(102a)로부터 반도체층(103)을 향해 돌출될 수 있다. 즉 반도체층(103)의 상면은 연장부(102a)로 인해 평평하지 않을 수 있다. 채널 구조체(CH)는 돌출부(102b)와 제3 방향(Z)으로 중첩될 수 있다. The extension portion 102a may extend along the top surface of the
예를 들어, 워드 라인 절단 구조체(WLC) 및 아킹 방지 컨택(120)은 돌출부(102b)와 제3 방향(Z)으로 중첩될 수 있다. 또 다른 예를 들어, 워드 라인 절단 구조체(WLC) 및 아킹 방지 컨택(120) 중 적어도 하나는 돌출부(102b)와 제3 방향(Z)으로 중첩되지 않을 수 있다. For example, the word line cutting structure (WLC) and the
아킹 방지 컨택(120)은 소오스층(102)과 접촉할 수 있다. 예를 들어 아킹 방지 컨택(120)의 하면은 소오스층(102) 내 배치될 수 있고, 소오스층(102)과 접촉할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 아킹 방지 컨택(120)의 하면은 반도체층(103) 내 배치될 수 있고, 아킹 방지 컨택(120)의 측면은 소오스층(102)과 접촉할 수 있다.The arcing
도 17 내지 도 28은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 도면들이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 8을 이용하여 상술한 것과 중복되는 부분은 간략히 설명하거나 생략한다.17 to 28 are intermediate drawings for explaining a method of manufacturing a semiconductor memory device according to some embodiments. For convenience of explanation, parts that overlap with those described above using FIGS. 1 to 8 will be briefly described or omitted.
도 17을 참조하면, 셀 어레이 영역(CA), 확장 영역(EXT) 및 패드 영역(PA)을 포함하는 기판(300)이 제공될 수 있다. 기판(300)은 셀 어레이 영역(CA), 확장 영역(EXT) 및 패드 영역(PA)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 17 , a
기판(300)의 전면 상에 프리 몰드 구조체(pMS)가 형성될 수 있다. 프리 몰드 구조체(pMS)는 기판(300) 상에 교대로 적층되는 복수의 몰드 절연막(110) 및 복수의 몰드 희생막(115)을 포함할 수 있다. 확장 영역(EXT) 상의 프리 몰드 구조체(pMS)는 계단형으로 패터닝될 수 있다. 이에 따라, 확장 영역(EXT) 상의 각각의 몰드 희생막(115)은 확장 영역(EXT) 상에서 그 상면이 노출되는 연결 영역(CR)을 포함할 수 있다. 이하의 설명에서, 프리 몰드 구조체(pMS)가 형성되는 기판(300)의 표면은 기판(300)의 전면(front side)으로 지칭될 수 있다. 반대로, 기판(300)의 전면과 반대되는 기판(300)의 표면은 기판(300)의 후면(back side)으로 지칭될 수 있다.A pre-mold structure (pMS) may be formed on the front surface of the
몰드 희생막(115)은 몰드 절연막(110)에 대해 식각 선택비를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 몰드 절연막(110)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있고, 몰드 희생막(115)은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.The mold
기판(300) 및 프리 몰드 구조체(pMS)를 덮는 제1 층간 절연막(141)이 형성될 수 있다.A first
도 17 및 도 18을 참조하면, 셀 어레이 영역(CA) 상에, 프리 몰드 구조체(pMS)를 관통하는 채널 구조체(CH)가 형성될 수 있다. 프리 몰드 구조체(pMS)를 관통하는 채널 홀이 형성된 후, 상기 채널 홀을 채우는 채널 구조체(CH)가 형성될 수 있다. 채널 구조체(CH)의 하면의 기판(300) 내 배치될 수 있다. 채널 구조체(CH)는 상부에 형성된 제1 채널 패드(136)를 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 17 and 18 , a channel structure (CH) penetrating the pre-mold structure (pMS) may be formed on the cell array area (CA). After a channel hole penetrating the pre-mold structure (pMS) is formed, a channel structure (CH) may be formed to fill the channel hole. It may be disposed in the
셀 어레이 영역(CA) 상에, 프리 몰드 구조체(pMS)를 관통하는 아킹 방지 컨택(120)이 형성될 수 있다. 프리 몰드 구조체(pMS)를 관통하는 아킹 방지 홀이 형성된 후 상기 아킹 방지 홀을 채우는 아킹 방지 컨택(120)이 형성될 수 잇다. 예를 들어, 상기 채널 홀과 상기 아킹 방지 홀은 동시에 형성될 수 있다. 제1 절연 패턴(112)은 아킹 방지 컨택(120)의 측벽 상에 형성될 수 있다. 아킹 방지 컨택(120)의 일부는 기판(300) 내 배치될 수 있다. 아킹 방지 컨택(120)의 하면은 기판(300) 내 배치될 수 있다. An
확장 영역(EXT) 상에, 프리 몰드 구조체(pMS)를 관통하는 셀 컨택(170)이 형성될 수 있다. 셀 컨택(170)은 제3 방향(Z)으로 연장되는 관통부(171)와 연결 영역(CR)에서 관통부(171)로부터 몰드 희생막(115)을 향해 돌출되는 돌출부(172)를 포함할 수 있다. 제2 절연 패턴(114)은 돌출부(172) 하부의 몰드 희생막(115)과 관통부(171) 사이에 형성될 수 있다. 제2 절연 패턴(114)은 연결 영역(CR)이 아닌 몰드 희생막(115)과 셀 컨택(170) 사이에 형성될 수 있다. 셀 컨택(170)의 일부는 기판(300) 내 배치될 수 있다. 셀 컨택(170)의 하면은 기판(300) 내 배치될 수 있다.A
패드 영역(PA)의 반도체층(103) 상에, 제1 층간 절연막(141)을 관통하는 소오스 컨택(174)이 형성될 수 있다. 패드 영역(PA)의 기판(300) 상에, 제1 층간 절연막(141)을 관통하는 입출력 컨택(176)이 형성될 수 있다. 입출력 컨택(176)의 일부는 기판(300) 내 배치될 수 있다. 입출력 컨택(176)의 하면은 기판(300) 내 배치될 수 있다.A
셀 어레이 영역(CA) 상에, 프리 몰드 구조체(pMS)를 관통하는 워드 라인 절단홀(WLCH)이 형성될 수 있다. 워드 라인 절단홀(WLCH)은 기판(300)의 전면을 관통할 수 있다. 워드 라인 절단홀(WLCH)의 하면은 기판(300) 내 배치될 수 있다.A word line cutting hole (WLCH) that penetrates the pre-mold structure (pMS) may be formed on the cell array area (CA). The word line cutting hole (WLCH) may penetrate the front surface of the
게이트 전극들(GSL, WL1~WLn, GSL)이 형성될 수 있다. 게이트 전극들(GSL, WL1~WLn, GSL)은 리플레이스먼트 공정을 통해 형성될 수 있다. 워드 라인 절단 구조체(WLC)에 의해 노출되는 몰드 희생막(115)이 선택적으로 제거될 수 있다. 이어서, 몰드 희생막(115)이 제거된 영역을 대체하는 게이트 전극들(GSL, WL1~WLn, ECL)이 형성될 수 있다. 이를 통해, 복수의 게이트 전극들(GSL, WL1~WLn, ECL)을 포함하는 몰드 구조체(MS)가 형성될 수 있다. 몰드 구조체(MS)가 형성된 후에, 워드 라인 절단홀(WLCH)을 채우는 워드 라인 절단 구조체(WLC)가 형성될 수 있다.Gate electrodes (GSL, WL1 to WLn, GSL) may be formed. The gate electrodes (GSL, WL1 to WLn, GSL) may be formed through a replacement process. The mold
도 19를 참조하면, 제1 층간 절연막(141) 상에, 제2 층간 절연막(142), 제3 층간 절연막(143) 및 스트링 선택 라인(SSL)이 차례로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 19 , a second
스트링 선택 라인(SSL)을 관통하는 제1 홀(H1)이 형성될 수 있다. 제1 홀(H1)은 아킹 방지 컨택(120)과 기판(300)의 전면에 수직인 방향으로 중첩될 수 있다. 제3 층간 절연막(143)은 제2 층간 절연막(142)에 대해 식각 선택비를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 제2 층간 절연막(142)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있고, 제3 층간 절연막(143)은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 제1 홀(H1)은 제3 층간 절연막(143)을 노출시킬 수 있다. 예를 들어 제1 홀(H1)의 하면은 제3 층간 절연막(143) 내 배치될 수 있다. 제1 홀(H1)은 제3 층간 절연막(143)을 노출시킬 수 있다.A first hole H1 may be formed penetrating the string selection line SSL. The first hole H1 may overlap the
도 20을 참조하면, 제1 홀(H1)을 통해 제3 층간 절연막(143) 및 제2 층간 절연막(142)을 제거하여 제1 확장홀(EH1)이 형성될 수 있다. 제1 확장홀(EH1)은 아킹 방지 컨택(120)의 상면의 적어도 일부를 노출시킬 수 있다.Referring to FIG. 20 , the first expansion hole EH1 may be formed by removing the third
도 21을 참조하면, 제1 확장홀(EH1)을 채우는 아킹 방지 희생막(150)이 형성될 수 있다. 아킹 방지 희생막(150)은 아킹 방지 컨택(120) 및 스트링 선택 라인(SSL)과 접촉할 수 있다. 아킹 방지 컨택(120)은 아킹 방지 희생막(150)을 통해 스트링 선택 라인(SSL)과 전기적으로 연결될 수 있다. 스트링 선택 라인(SSL)은 아킹 방지 희생막(150) 및 아킹 방지 컨택(120)을 통해 기판(300)과 연결될 수 있다.Referring to FIG. 21 , an anti-arcing
아킹 방지 희생막(150)은 도전 물질을 포함할 수 있다. 아킹 방지 희생막(150)은 폴리 실리콘, 텅스텐(W), 탄소(C), 타늄 질화막(TiN) 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The arcing prevention
도 22를 참조하면, 셀 어레이 영역(CA) 상에 스트링 선택 라인(SSL)을 분리하는 스트링 분리 구조체(SLC)가 형성될 수 있다. 예를 들어 스트링 분리 구조체(SLC)의 하면은 제1 층간 절연막(141)의 상면보다 상측에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 22, a string separation structure (SLC) that separates the string selection line (SSL) may be formed on the cell array area (CA). For example, the lower surface of the string separation structure (SLC) may be disposed above the upper surface of the first
제3 층간 절연막(143) 상에 제4 층간 절연막(144)이 형성될 수 있다. 제3 층간 절연막(143)의 상면은 예를 들어 스트링 선택 라인(SSL)의 상면과 실질적으로 동일 평면 상에 배치될 수 있다.A fourth
도 23을 참조하면, 스트링 선택 라인(SSL) 및 제4 층간 절연막(144) 상에 제5 층간 절연막(145)이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 23, a fifth
제5 층간 절연막(145), 스트링 선택 라인(SSL) 및 제3 층간 절연막(143)을 관통하는 제2 홀(H2)이 형성될 수 있다. 제2 홀(H2)은 채널 구조체(CH)의 일부와 기판(300)의 전면에 수직인 방향으로 중첩될 수 있다. 제2 홀(H2)은 제2 층간 절연막(142)을 노출시킬 수 있다. 제2 홀(H2)은 워드 라인 절단 구조체(WLC)와 중첩되지 않는 스트링 분리 구조체(SLC)로부터 멀어지는 방향으로 시프트(shift)될 수 있다. 예를 들어 채널 구조체(CH)의 중심을 기준으로 제2 홀(H2)의 중심은 워드 라인 절단 구조체(WLC)와 제3 방향(Z)으로 중첩되지 않는 스트링 분리 구조체(SLC)로부터 멀어지는 방향으로 시프트될 수 있다.A second hole H2 may be formed penetrating the fifth
도 24를 참조하면, 제2 홀(H2)을 통해 제2 층간 절연막(142)을 제거하여 제2 확장홀(EH2)이 형성될 수 있다. 제2 홀(H2)에 의해 노출된 제2 층간 절연막(142)의 일부가 제거되어 제2 확장홀(EH2)이 형성될 수 있다. 제2 확장홀(EH2)은 채널 구조체(CH)의 상면의 일부를 노출시킬 수 있다. 제2 확장홀(EH2)은 제1 채널 패턴(130)의 상면의 일부 및 제1 채널 패드(136)의 상면의 일부를 노출시킬 수 있다. Referring to FIG. 24 , the second expansion hole EH2 may be formed by removing the second
아킹 방지 컨택(120)은 반도체 메모리 장치의 제조 공정 중에, 스트링 선택 라인(SSL)을 접지시켜 아킹(arching) 현상을 방지할 수 있다. 예를 들어, 스트링 분리 구조체(SLC)를 형성하기 위한 관통홀의 형성 시 및/또는 스트링 선택 채널 구조체(SCH)를 형성하기 위한 관통홀(예컨대, 도 23의 제2 홀(H2)과 도 24의 제2 확장홀(EH2))의 형성 시 아킹 현상이 발생할 수 있다. 이 때 스트링 선택 라인(SSL)에 축적된 전하는 아킹 방지 희생막(150) 및 아킹 방지 컨택(120)을 통해 기판(300)으로 배출될 수 있다. 즉, 아킹 방지 희생막(150)과 아킹 방지 컨택(120)은 상기 전하가 기판(300)으로 배출되도록 통로를 제공할 수 있다. 이에 따라 반도체 메모리 장치의 전기적 특성 및 신뢰성이 개선될 수 있다. The arcing
도 25를 참조하면, 제2 홀(H2) 내 스트링 선택 채널 구조체(SCH)가 형성될 수 있다. 제2 채널 패턴(160), 제2 채널 절연 패턴(162), 제2 충진 패턴(164) 및 제2 채널 패드(166)를 포함하는 스트링 선택 채널 구조체(SCH)가 형성될 수 있다. 제2 채널 패턴(160)은 제1 채널 패드(136) 및 제1 채널 패턴(130)과 접촉할 수 있다.Referring to FIG. 25, a string selection channel structure (SCH) may be formed in the second hole (H2). A string selection channel structure (SCH) including a
제5 층간 절연막(145)을 관통하는 제3 홀(H3)이 형성될 수 있다. 제3 홀(H3)은 아킹 방지 희생막(150)의 상면을 노출시킬 수 있다.A third hole H3 may be formed penetrating the fifth
도 26을 참조하면, 제3 홀(H3)을 통해 아킹 방지 희생막(150)을 제거할 수 있다. 이에 따라 아킹 방지 컨택(120)의 상면을 노출시키는 제4 홀(H4)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 26, the anti-arcing
도 27을 참조하면, 제4 홀(H4)을 채우는 아킹 방지 절연 패턴(155)이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 27 , an anti-arcing
도 28을 참조하면, 제2 내지 제5 층간 절연막(142~145) 내 스터드(180c, 180d, 180e)가 형성될 수 있다. 제5 층간 절연막(145) 상에 제6 및 제7 층간 절연막(146, 147)이 차례로 형성될 수 있다. 제6 층간 절연막(146) 내 스터드(182a, 182b, 182c, 182d)가 형성될 수 있다. 제7 층간 절연막(147) 내 스터드(184a, 184b, 184c, 184d)가 형성될 수 있다. 제7 층간 절연막(147) 상에 제1 배선간 절연막(190)이 형성될 수 있다. 제1 배선간 절연막(190) 내 제1 금속 패턴(186a, 186b, 186c, 186d), 제1 본딩 비아(192) 및 제1 본딩 금속(194)이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 28 ,
주변 회로 구조체(PERI)가 제공될 수 있다. 주변 회로 구조체(PERI)는 주변 회로 기판(200), 주변 회로 소자(PT), 배선 구조체(260), 제2 배선간 절연막(240), 제2 본딩 비아(292) 및 제2 본딩 금속(294)을 포함할 수 있다. 주변 회로 기판(200)의 후면 상에 제2 절연막(208) 및 배선 구조체(260)와 전기적으로 연결되는 제2 입출력 패드(209)가 형성될 수 있다. A peripheral circuit structure (PERI) may be provided. The peripheral circuit structure (PERI) includes a
주변 회로 구조체(PERI)는 기판(300)의 전면 상에 본딩될 수 있다. 제1 본딩 금속(194)과 제2 본딩 금속(294)이 서로 본딩될 수 있다. The peripheral circuit structure (PERI) may be bonded on the front surface of the
기판(300)이 제거될 수 있다. 이에 따라 채널 구조체(CH)의 하부가 노출될 수 있다.
이어서 도 4를 참조하면, 노출된 채널 구조체(CH)의 제1 채널 절연 패턴(132)의 일부가 제거될 수 있다. 이로 인해 제1 채널 패턴(130)이 노출될 수 있다. 제1 채널 패턴(130)의 상면 및 제1 채널 패턴(130)의 측벽의 일부가 노출될 수 있다.Next, referring to FIG. 4 , a portion of the exposed first
워드 라인 절단 구조체(WLC), 채널 구조체(CH), 아킹 방지 컨택(120) 및 소오스 컨택(174)을 덮는 소오스층(102)이 형성될 수 있다. 소오스층(102)은 채널 구조체(CH)의 제1 채널 패턴(130)과 접촉할 수 있다. 이에 따라 채널 구조체(CH)는 소오스층(102)과 전기적으로 연결될 수 있다. 소오스층(102)에 의해 노출된 셀 컨택(170), 입출력 컨택(176)을 덮는 절연층(101)이 형성될 수 있다. 절연층(101) 및 소오스층(102)을 포함하는 셀 기판(101, 102)이 형성될 수 있다. 셀 기판(101, 102) 상에 제1 절연막(108) 및 제1 입출력 패드(109)가 형성될 수 있다. 제1 입출력 패드(109)는 컨택(178)을 통해 입출력 컨택(176)과 전기적으로 연결될 수 있다. A
도 29 내지 도 31은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 다른 중간 도면들이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 28을 이용하여 상술한 것과 중복되는 부분은 간략히 설명하거나 생략한다.29 to 31 are other intermediate drawings for explaining a method of manufacturing a semiconductor memory device according to some embodiments. For convenience of explanation, parts that overlap with those described above using FIGS. 1 to 28 will be briefly described or omitted.
도 29를 참조하면, 주변 회로 구조체(PERI)가 제공될 수 있다. 주변 회로 구조체(PERI) 상에, 프리 셀 기판(100p) 및 프리 몰드 구조체(pMS)가 형성될 수 있다. 프리 셀 기판(100p)은 절연층(101), 반도체층(103), 소오스 희생층(111) 및 지지층(104)을 포함할 수 있다. 소오스 희생층(111) 및 지지층(104)은 반도체층(103) 상에 형성될 수 있다. 소오스 희생층(111)은 몰드 절연막(110)에 대해 식각 선택비를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 지지층(104)은 소오스 희생층(111)에 대해 식각 선택비를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 소오스 희생층(111)은 실리콘 질화막을 포함할 수 있고, 지지층(104)은 폴리 실리콘을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 29, a peripheral circuit structure (PERI) may be provided. A free cell substrate 100p and a free mold structure (pMS) may be formed on the peripheral circuit structure (PERI). The free cell substrate 100p may include an insulating
프리 셀 기판(100p) 상에 프리 몰드 구조체(pMS)가 형성될 수 있다. 프리 셀 기판(100p) 및 프리 몰드 구조체(pMS)를 덮는 제1 층간 절연막(141)이 형성될 수 있다. A pre-mold structure (pMS) may be formed on the free cell substrate 100p. A first
도 29 및 도 30을 참조하면, 셀 어레이 영역(CA) 상에, 프리 몰드 구조체(pMS)를 관통하는 채널 구조체(CH)가 형성될 수 있다. 셀 어레이 영역(CA) 상에, 프리 몰드 구조체(pMS)를 관통하는 아킹 방지 컨택(120)이 형성될 수 있다. 제1 절연 패턴(112)은 아킹 방지 컨택(120)의 측벽 상에 형성될 수 있다. 아킹 방지 컨택(120)은 반도체층(103) 및 관통 비아(220)를 통해 주변 회로 기판(200)과 연결될 수 있다. 확장 영역(EXT) 상에, 프리 몰드 구조체(pMS)를 관통하는 셀 컨택(170)이 형성될 수 있다. 셀 컨택(170)은 제2 절연 패턴(114)은 연결 영역(CR)이 아닌 몰드 희생막(115)과 셀 컨택(170) 사이에 형성될 수 있다. 패드 영역(PA)의 반도체층(103) 상에, 제1 층간 절연막(141)을 관통하는 소오스 컨택(174)이 형성될 수 있다. 셀 컨택(170) 또는 입출력 컨택(176)은 절연층(101)을 관통하여 배선 구조체(260)와 전기적으로 연결될 수 있다. Referring to FIGS. 29 and 30 , a channel structure (CH) penetrating the pre-mold structure (pMS) may be formed on the cell array area (CA). An
셀 어레이 영역(CA) 상에, 프리 몰드 구조체(pMS)를 관통하는 워드 라인 절단홀(WLCH)이 형성될 수 있다. 워드 라인 절단 구조체(WLC)에 의해 노출되는 몰드 희생막(115)이 선택적으로 제거될 수 있고, 몰드 희생막(115)이 제거된 영역을 대체하는 게이트 전극들(GSL, WL1~WLn, ECL)이 형성될 수 있다.A word line cutting hole (WLCH) that penetrates the pre-mold structure (pMS) may be formed on the cell array area (CA). The mold
도 31을 참조하면, 아킹 방지 희생막(150), 스트링 선택 라인(SSL), 제1 내지 제5 층간 절연막(141~145), 스트링 분리 구조체(SLC) 및 스트링 선택 채널 구조체(SCH)가 형성될 수 있다. 아킹 방지 컨택(120)은 아킹 방지 희생막(150)을 통해 스트링 선택 라인(SSL)과 전기적으로 연결될 수 있다. 스트링 선택 라인(SSL)은 아킹 방지 희생막(150), 아킹 방지 컨택(120), 반도체층(103) 및 관통 비아(220)를 통해 주변 회로 기판(200)과 연결될 수 있다. Referring to FIG. 31, an anti-arcing
아킹 방지 컨택(120)은 반도체 메모리 장치의 제조 공정 중에, 스트링 선택 라인(SSL)을 접지시켜 아킹(arching) 현상을 방지할 수 있다. 예를 들어, 스트링 분리 구조체(SLC)를 형성하기 위한 관통홀의 형성 시 및/또는 스트링 선택 채널 구조체(SCH)를 형성하기 위한 관통홀(예컨대, 도 23의 제2 홀(H2)과 도 24의 제2 확장홀(EH2))의 형성 시 아킹 현상이 발생할 수 있다. 이 때 스트링 선택 라인(SSL)에 축적된 전하는 아킹 방지 희생막(150) 및 아킹 방지 컨택(120)을 통해 주변 회로 기판(200)으로 배출될 수 있다. 즉, 아킹 방지 희생막(150)과 아킹 방지 컨택(120)은 상기 전하가 주변 회로 기판(200)으로 배출되도록 통로를 제공할 수 있다. 이에 따라 반도체 메모리 장치의 전기적 특성 및 신뢰성이 개선될 수 있다.The arcing
도 11을 참조하면, 제2 내지 제5 층간 절연막(142~145) 내 스터드(180c, 180d, 180e)가 형성될 수 있다. 제5 층간 절연막(145) 상에 제6 및 제7 층간 절연막(146, 147)이 차례로 형성될 수 있다. 제6 층간 절연막(146) 내 스터드(182a, 182b, 182c, 182d)가 형성될 수 있다. 제7 층간 절연막(147) 내 스터드(184a, 184b, 184c, 184d)가 형성될 수 있다. 제7 층간 절연막(147) 상에 제1 배선간 절연막(190)이 형성될 수 있다. 제1 배선간 절연막(190) 내 제1 금속 패턴(186a, 186b, 186c, 186d)이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 11 ,
도 32는 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 예시적인 블록도이다. 도 33은 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 예시적인 사시도이다. 도 34는 도 33의 II-II 선을 따라 절단한 개략적인 단면도이다. Figure 32 is an example block diagram for explaining an electronic system according to some embodiments. Figure 33 is an example perspective view for explaining an electronic system according to some embodiments. FIG. 34 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 33.
도 32를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템(1000)은 비휘발성 메모리 장치(1100) 및 비휘발성 메모리 장치(1100)와 전기적으로 연결되는 컨트롤러(1200)를 포함할 수 있다. 전자 시스템(1000)은 하나 또는 복수의 비휘발성 메모리 장치(1100)들을 포함하는 스토리지 장치(storage device) 또는 스토리지 장치를 포함하는 전자 장치(electronic device)일 수 있다. 예를 들어, 전자 시스템(1000)은 하나 또는 복수의 비휘발성 메모리 장치(1100)들을 포함하는 SSD 장치(solid state drive device), USB(Universal Serial Bus), 컴퓨팅 시스템, 의료 장치 또는 통신 장치일 수 있다.Referring to FIG. 32 , the
비휘발성 메모리 장치(1100)는 예를 들어, NAND 플래쉬 메모리 장치일 수 있으며, 예를 들어, 도 1 내지 도 16을 이용하여 상술한 비휘발성 메모리 장치일 수 있다. 비휘발성 메모리 장치(1100)는 제1 구조체(1100F) 및 제1 구조체(1100F) 상의 제2 구조체(1100S)를 포함할 수 있다.The
제1 구조체(1100F)는 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 구조체일 수 있다.The
제2 구조체(1100S)는 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 구조체(1100F)로부터 제2 구조체(1100S)까지 연장되는 제1 연결 배선(1115)들을 통해 디코더 회로(1110)와 전기적으로 연결될 수 있다. In some embodiments, the common source line (CSL) and cell string (CSTR) are connected to the
몇몇 실시예에서, 비트 라인(BL)들은 제1 구조체(1100F)로부터 제2 구조체(1100S)까지 연장되는 제2 연결 배선(1125)들을 통해 페이지 버퍼(1120)와 전기적으로 연결될 수 있다. In some embodiments, the bit lines BL may be electrically connected to the
비휘발성 메모리 장치(1100)는 로직 회로(1130; 예컨대, 도 1의 제어 로직(37))와 전기적으로 연결되는 입출력 패드(1101)를 통해, 컨트롤러(1200)와 통신할 수 있다. 입출력 패드(1101)는 제1 구조체(1100F) 내에서 제2 구조체(1100S)까지 연장되는 입출력 연결 배선(1135)을 통해 로직 회로(1130)와 전기적으로 연결될 수 있다.The
컨트롤러(1200)는 프로세서(1210), NAND 컨트롤러(1220) 및 호스트 인터페이스(1230)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전자 시스템(1000)은 복수의 비휘발성 메모리 장치(1100)들을 포함할 수 있으며, 이 경우, 컨트롤러(1200)는 복수의 비휘발성 메모리 장치(1100)들을 제어할 수 있다.The
프로세서(1210)는 컨트롤러(1200)를 포함한 전자 시스템(1000) 전반의 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(1210)는 소정의 펌웨어에 따라 동작할 수 있으며, NAND 컨트롤러(1220)를 제어하여 비휘발성 메모리 장치(1100)에 액세스할 수 있다. NAND 컨트롤러(1220)는 비휘발성 메모리 장치(1100)와의 통신을 처리하는 NAND 인터페이스(1221)를 포함할 수 있다. NAND 인터페이스(1221)를 통해, 비휘발성 메모리 장치(1100)를 제어하기 위한 제어 명령, 비휘발성 메모리 장치(1100)의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)에 기록하고자 하는 데이터, 비휘발성 메모리 장치(1100)의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)로부터 읽어오고자 하는 데이터 등이 전송될 수 있다. 호스트 인터페이스(1230)는 전자 시스템(1000)과 외부 호스트 사이의 통신 기능을 제공할 수 있다. 호스트 인터페이스(1230)를 통해 외부 호스트로부터 제어 명령을 수신하면, 프로세서(1210)는 제어 명령에 응답하여 비휘발성 메모리 장치(1100)를 제어할 수 있다.The
도 32 내지 도 34를 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.32 to 34, 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.DRAM (2004) may be a buffer memory to alleviate the speed difference between the semiconductor package (2003), which is a data storage space, and an external host. 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 구조체(2400), 및 패키지 기판(2100) 상에서 반도체 칩들(2200) 및 연결 구조체(2400)를 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 32의 입출력 패드(1101)에 해당할 수 있다.The
몇몇 실시예에서, 연결 구조체(2400)는 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 구조체(2400) 대신에, 관통 전극(Through Silicon Via, TSV)을 포함하는 연결 구조체에 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 구조체들(2400)과 전기적으로 연결될 수 있다. 하부 패드들(2125)은 도전성 연결부들(2800)을 통해 도 33과 같이 전자 시스템(2000)의 메인 기판(2001)의 배선 패턴들(2005)에 연결될 수 있다.In some embodiments,
도 33 및 도 34를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템에서, 반도체 칩들(2200) 각각은 도 1 내지 도 16을 이용하여 상술한 비휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 칩들(2200) 각각은 주변 회로 구조체(PERI) 및 메모리 셀 구조체(CELL)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 주변 회로 구조체(PERI)는 도 1 내지 16을 이용하여 상술한 주변 회로 기판(200)을 포함할 수 있다. 또한, 예시적으로, 메모리 셀 구조물(CELL)은 도 1 내지 도 16을 이용하여 상술한 셀 기판, 몰드 구조체(MS), 채널 구조체(CH), 스트링 선택 채널 구조체(SCH), 아킹 방지 컨택(120), 제1 절연 패턴(112), 아킹 방지 절연 패턴(155), 스트링 분리 구조체(SLC) 및 셀 컨택(170) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 33 and 34 , in an electronic system according to some embodiments, each of the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the attached drawings, the present invention is not limited to the above embodiments and can be manufactured in various different forms, and can be manufactured in various different forms by those skilled in the art. It will be understood by those who understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.
101: 절연층
102: 소오스층
103: 소오스층
104: 지지층
105: 금속 실리사이드층
106: 소오스 패턴
108, 208: 제1 및 제2 절연막
109, 209: 제1 및 제2 입출력 패드
110: 몰드 절연막
112, 114: 제1 및 제2 절연 패턴
120: 아킹 방지 컨택
130, 160: 제1 및 제2 채널 패턴
132, 162: 제1 및 제2 채널 절연 패턴
134, 164: 제1 및 제2 충진 패턴
136: 채널 패드
141~147: 제1 내지 제7 층간 절연막
150: 아킹 방지 희생막
155: 아킹 방지 절연 패턴
170: 셀 컨택
174: 소오스 컨택
176: 입출력 컨택
190, 240: 제1 및 제2 배선간 절연막
192, 292: 제1 및 제2 본딩 비아
194, 294: 제1 및 제2 본딩 금속
200: 주변 회로 기판
260: 배선 구조체
CELL: 메모리 셀 구조체
PERI: 주변 회로 구조체
CH: 채널 구조체
SCH: 스트링 선택 채널 구조체101: insulating layer 102: source layer
103: source layer 104: support layer
105: Metal silicide layer 106: Source pattern
108, 208: first and second insulating
110: mold insulating
120:
132, 162: first and second channel insulation patterns
134, 164: first and second filling patterns 136: channel pad
141-147: 1st to 7th interlayer insulating films
150: Anti-arc sacrificial film 155: Anti-arc insulating pattern
170: Cell contact 174: Source contact
176: Input/
192, 292: first and
200: peripheral circuit board 260: wiring structure
CELL: Memory cell structure PERI: Peripheral circuit structure
CH: Channel structure SCH: String selection channel structure
Claims (20)
상기 셀 기판 상에 교대로 적층된 복수의 게이트 전극을 포함하는 몰드 구조체;
상기 몰드 구조체를 관통하는 채널 구조체;
상기 몰드 구조체 상의 스트링 선택 라인;
상기 스트링 선택 라인을 관통하여 상기 채널 구조체와 접촉하는 스트링 선택 채널 구조체;
상기 몰드 구조체를 관통하는 아킹 방지 컨택;
상기 아킹 방지 컨택과 상기 복수의 게이트 전극 사이의 절연 패턴; 및
상기 스트링 선택 라인을 관통하여 상기 아킹 방지 컨택과 접촉하는 아킹 방지 절연 패턴을 포함하는 반도체 메모리 장치.cell substrate;
a mold structure including a plurality of gate electrodes alternately stacked on the cell substrate;
a channel structure penetrating the mold structure;
a string selection line on the mold structure;
a string selection channel structure penetrating the string selection line and contacting the channel structure;
An anti-arcing contact penetrating the mold structure;
an insulating pattern between the arcing prevention contact and the plurality of gate electrodes; and
A semiconductor memory device comprising an anti-arcing insulating pattern that passes through the string selection line and contacts the anti-arcing contact.
상기 아킹 방지 컨택은 상기 스트링 선택 라인의 단부에 배치되는 반도체 메모리 장치.According to clause 1,
The semiconductor memory device wherein the arcing prevention contact is disposed at an end of the string selection line.
스터드, 및
상기스터드 상의 비트 라인을 더 포함하고,
상기 스터드는, 상기 스트링 선택 채널 구조체 상에 배치되되 상기 아킹 방지 절연 패턴 상에 배치되지 않는 반도체 메모리 장치.According to clause 2,
studs, and
Further comprising a bit line on the stud,
The stud is disposed on the string selection channel structure, but is not disposed on the anti-arcing insulating pattern.
상기 절연 패턴은 상기 아킹 방지 컨택의 측벽을 따라 연장되는 반도체 메모리 장치.According to clause 1,
The semiconductor memory device wherein the insulating pattern extends along a sidewall of the arcing prevention contact.
상기 셀 기판은 플레이트층을 포함하고,
상기 채널 구조체의 채널막의 측벽은 상기 플레이트층과 접촉하는 반도체 메모리 장치.According to clause 1,
The cell substrate includes a plate layer,
A semiconductor memory device wherein a sidewall of the channel film of the channel structure is in contact with the plate layer.
상기 셀 기판은 플레이트층을 포함하고,
상기 채널 구조체의 채널막의 하면은 상기 플레이트층과 접촉하는 반도체 메모리 장치.According to clause 1,
The cell substrate includes a plate layer,
A semiconductor memory device wherein the lower surface of the channel film of the channel structure is in contact with the plate layer.
주변 회로 기판,
상기 주변 회로 기판 상의 주변 회로 소자, 및
상기 주변 회로 기판 상에, 상기 주변 회로 소자와 전기적으로 연결되는 배선 구조체를 포함하는 주변 회로 구조체를 더 포함하고,
상기 셀 기판은 상기 몰드 구조체와 상기 주변 회로 구조체 사이에 배치되는 반도체 메모리 장치.According to clause 1,
peripheral circuit board,
Peripheral circuit elements on the peripheral circuit board, and
On the peripheral circuit board, further comprising a peripheral circuit structure including a wiring structure electrically connected to the peripheral circuit element,
A semiconductor memory device wherein the cell substrate is disposed between the mold structure and the peripheral circuit structure.
주변 회로 기판,
상기 주변 회로 기판 상의 주변 회로 소자, 및
상기 주변 회로 기판 상에, 상기 주변 회로 소자와 전기적으로 연결되는 배선 구조체를 포함하는 주변 회로 구조체를 더 포함하고,
상기 몰드 구조체는 상기 셀 기판과 상기 주변 회로 구조체 사이에 배치되는 반도체 메모리 장치.According to clause 1,
peripheral circuit board,
Peripheral circuit elements on the peripheral circuit board, and
On the peripheral circuit board, further comprising a peripheral circuit structure including a wiring structure electrically connected to the peripheral circuit element,
The mold structure is disposed between the cell substrate and the peripheral circuit structure.
상기 아킹 방지 컨택은, 제1 부분과 상기 제1 부분 상의 제2 부분을 포함하고,
상기 제1 부분의 상면의 폭은 상기 제2 부분의 상면의 폭보다 큰 반도체 메모리 장치.According to clause 1,
The anti-arcing contact includes a first portion and a second portion on the first portion,
A semiconductor memory device wherein the width of the top surface of the first portion is greater than the width of the top surface of the second portion.
상기 스트링 선택 채널 구조체는 상기 채널 구조체의 일부와 중첩되는 반도체 메모리 장치.According to clause 1,
A semiconductor memory device wherein the string selection channel structure overlaps a portion of the channel structure.
상기 스트링 선택 채널 구조체는,
충진 패턴,
상기 충진 패턴을 감싸고, 상기 채널 구조체와 접촉하는 채널 패턴, 및
상기 채널 패턴과 상기 스트링 선택 라인 사이의 채널 절연 패턴을 포함하는 반도체 메모리 장치.According to clause 1,
The string selection channel structure is:
filling pattern,
a channel pattern surrounding the filling pattern and contacting the channel structure, and
A semiconductor memory device including a channel insulation pattern between the channel pattern and the string selection line.
상기 셀 어레이 영역 상에 차례로 적층되고, 상기 확장 영역 상에서 계단형으로 적층되어 상면이 노출되는 연결 영역을 각각 포함하는 복수의 게이트 전극을 포함하는 몰드 구조체;
상기 셀 어레이 영역 상에, 상기 몰드 구조체를 관통하는 채널 구조체;
상기 몰드 구조체 상의 스트링 선택 라인;
상기 스트링 선택 라인을 관통하여 상기 채널 구조체와 전기적으로 연결되는 스트링 선택 채널 구조체;
상기 셀 어레이 영역 상에, 상기 몰드 구조체를 관통하고, 상기 채널 구조체와 다른 구조를 갖는 아킹 방지 컨택; 및
상기 아킹 방지 컨택과 상기 복수의 게이트 전극 사이의 절연 패턴을 포함하는 반도체 메모리 장치.A cell substrate including a cell array region and an expansion region;
a mold structure including a plurality of gate electrodes that are sequentially stacked on the cell array area and are stacked in a step shape on the expansion area, each including a connection area exposing a top surface;
a channel structure penetrating the mold structure on the cell array area;
a string selection line on the mold structure;
a string selection channel structure electrically connected to the channel structure through the string selection line;
An anti-arcing contact on the cell array area, penetrating the mold structure, and having a structure different from that of the channel structure; and
A semiconductor memory device comprising an insulating pattern between the arcing prevention contact and the plurality of gate electrodes.
상기 아킹 방지 컨택은 상기 셀 기판에서 상기 몰드 구조체를 향하는 방향에서 상기 스트링 선택 라인과 중첩되는 반도체 메모리 장치.According to clause 12,
The semiconductor memory device wherein the arcing prevention contact overlaps the string selection line in a direction from the cell substrate toward the mold structure.
상기 셀 어레이 영역 상에, 상기 스트링 선택 라인을 관통하여 상기 아킹 방지 컨택과 접촉하는 아킹 방지 절연 패턴을 더 포함하는 반도체 메모리 장치.According to clause 12,
A semiconductor memory device further comprising an anti-arc insulating pattern on the cell array area, penetrating the string selection line and contacting the anti-arc contact.
상기 확장 영역 상에, 상기 연결 영역과 전기적으로 연결되는 셀 컨택을 더 포함하고,
상기 셀 컨택은 상기 몰드 구조체를 관통하는 반도체 메모리 장치.According to clause 12,
On the expansion area, further comprising a cell contact electrically connected to the connection area,
A semiconductor memory device wherein the cell contact penetrates the mold structure.
상기 확장 영역 상에 상기 연결 영역과 전기적으로 연결되는 셀 컨택을 더 포함하고,
상기 셀 컨택의 하면은 상기 연결 영역 내 배치되는 반도체 메모리 장치.According to clause 12,
Further comprising a cell contact on the expansion area electrically connected to the connection area,
A semiconductor memory device wherein a lower surface of the cell contact is disposed in the connection area.
상기 스트링 선택 라인을 분리하는 복수의 스트링 분리 구조체를 더 포함하고,
상기 아킹 방지 컨택은 서로 이웃하는 상기 스트링 분리 구조체 사이에 배치되는 반도체 메모리 장치.According to clause 12,
Further comprising a plurality of string separation structures separating the string selection lines,
The semiconductor memory device wherein the arcing prevention contact is disposed between the string separation structures that are adjacent to each other.
상기 메인 기판 상의 반도체 메모리 장치; 및
상기 메인 기판 상에, 상기 반도체 메모리 장치와 전기적으로 연결되는 컨트롤러를 포함하되,
상기 반도체 메모리 장치는,
셀 어레이 영역 및 확장 영역을 포함하는 셀 기판,
상기 셀 어레이 영역 상에 차례로 적층되고 상기 확장 영역 상에서 계단형으로 적층되어 상면이 노출되는 연결 영역을 각각 포함하는 복수의 게이트 전극을 포함하는 몰드 구조체,
상기 셀 어레이 영역 상에, 상기 몰드 구조체를 관통하는 채널 구조체,
상기 몰드 구조체 상의 스트링 선택 라인,
상기 스트링 선택 라인을 관통하여 상기 채널 구조체와 접촉하는 스트링 선택 채널 구조체,
상기 셀 어레이 영역 상에, 상기 몰드 구조체를 관통하는 아킹 방지 컨택,
상기 아킹 방지 컨택과 상기 복수의 게이트 전극 사이의 절연 패턴,
상기 스트링 선택 라인을 관통하여 상기 아킹 방지 컨택과 접촉하는 아킹 방지 절연 패턴, 및
상기 확장 영역 상에, 상기 연결 영역과 전기적으로 연결되는 복수의 셀 컨택을 포함하는 전자 시스템.main board;
a semiconductor memory device on the main substrate; and
On the main board, it includes a controller electrically connected to the semiconductor memory device,
The semiconductor memory device,
a cell substrate comprising a cell array region and an expansion region;
A mold structure including a plurality of gate electrodes, each of which is sequentially stacked on the cell array area and is stacked in a step shape on the expansion area, each including a connection area exposing a top surface;
A channel structure passing through the mold structure on the cell array area,
A string selection line on the mold structure,
A string selection channel structure passing through the string selection line and contacting the channel structure,
On the cell array area, an anti-arcing contact penetrating the mold structure,
an insulating pattern between the arcing prevention contact and the plurality of gate electrodes,
an anti-arcing insulating pattern penetrating the string selection line and contacting the anti-arcing contact, and
An electronic system comprising a plurality of cell contacts on the expansion area and electrically connected to the connection area.
상기 아킹 방지 절연 패턴은 단일막 구조를 갖는 전자 시스템.According to clause 18,
An electronic system wherein the anti-arcing insulating pattern has a single-layer structure.
상기 아킹 방지 컨택은 단일막 구조를 갖는 전자 시스템.According to clause 18,
An electronic system wherein the anti-arcing contact has a single-layer structure.
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