KR20240134374A - 3D memory device and method for forming the same - Google Patents

3D memory device and method for forming the same Download PDF

Info

Publication number
KR20240134374A
KR20240134374A KR1020247027157A KR20247027157A KR20240134374A KR 20240134374 A KR20240134374 A KR 20240134374A KR 1020247027157 A KR1020247027157 A KR 1020247027157A KR 20247027157 A KR20247027157 A KR 20247027157A KR 20240134374 A KR20240134374 A KR 20240134374A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
memory device
memory
forming
memory array
channel
Prior art date
Application number
KR1020247027157A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
준바오 왕
Original Assignee
양쯔 메모리 테크놀로지스 씨오., 엘티디.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 양쯔 메모리 테크놀로지스 씨오., 엘티디. filed Critical 양쯔 메모리 테크놀로지스 씨오., 엘티디.
Publication of KR20240134374A publication Critical patent/KR20240134374A/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/20Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels
    • H10B41/23Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels with source and drain on different levels, e.g. with sloping channels
    • H10B41/27Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels with source and drain on different levels, e.g. with sloping channels the channels comprising vertical portions, e.g. U-shaped channels
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/10Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the top-view layout
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/30Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region
    • H10B41/35Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region with a cell select transistor, e.g. NAND
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/50Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the boundary region between the core region and the peripheral circuit region
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B43/00EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
    • H10B43/10EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the top-view layout
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B43/00EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
    • H10B43/20EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels
    • H10B43/23EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels with source and drain on different levels, e.g. with sloping channels
    • H10B43/27EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels with source and drain on different levels, e.g. with sloping channels the channels comprising vertical portions, e.g. U-shaped channels
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B43/00EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
    • H10B43/30EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the memory core region
    • H10B43/35EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the memory core region with cell select transistors, e.g. NAND
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B43/00EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
    • H10B43/50EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the boundary region between the core and peripheral circuit regions

Abstract

3D 메모리 디바이스는 제1 방향으로 적층되는 메모리 어레이를 포함한다. 각각의 메모리 어레이는 제1 방향에 수직인 제2 방향 및 제1 방향과 제2 방향에 수직인 제3 방향으로 연장되는 인터리브된 전도성층과 제1 유전체층을 포함하는 스택 구조물을 포함한다. 전도성층은 워드 라인 및 드레인 선택 게이트 라인을 포함하고, 드레인 선택 게이트 라인은 제2 방향에서 제2 유전체층에 의해 분리된다.A 3D memory device includes memory arrays stacked in a first direction. Each memory array includes a stack structure including interleaved conductive layers and a first dielectric layer extending in a second direction perpendicular to the first direction and a third direction perpendicular to the first and second directions. The conductive layers include a word line and a drain select gate line, and the drain select gate line is separated by the second dielectric layer in the second direction.

Description

3차원 메모리 디바이스 및 이를 형성하는 방법3D memory device and method for forming the same

본 출원은 2022년 3월 3일에 출원된 중국 출원 번호 제202210202193.3호에 대한 우선권을 주장하는 바이며, 이러한 문헌의 내용은 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된다.This application claims priority to Chinese application No. 202210202193.3, filed March 3, 2022, the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety.

본 개시는 메모리 디바이스 및 메모리 디바이스를 형성하는 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a memory device and a method of forming a memory device.

평면 메모리 셀(planar memory cell)은 공정 기술, 회로 설계, 프로그래밍 알고리즘 및 제조 공정을 개선하여 더 작은 크기로 스케일링된다. 그러나 메모리 셀의 피처(feature) 크기가 하한에 가까워짐에 따라, 평면 공정 및 제조 기술이 어려워지고 비용이 많이 든다. 결과적으로, 평면 메모리 셀의 메모리 밀도는 상한에 가까워진다.Planar memory cells are scaled to smaller sizes by improving process technology, circuit design, programming algorithms, and manufacturing processes. However, as the feature size of the memory cell approaches the lower limit, planar process and manufacturing technology become difficult and expensive. As a result, the memory density of the planar memory cell approaches the upper limit.

3차원(three-dimensional, 3D) 메모리 아키텍처는 평면 메모리 셀의 밀도 제한을 해결할 수 있다. 3D 메모리 아키텍처는 메모리 어레이 및 메모리 어레이의 작동을 용이하게 하는 주변 회로를 포함한다.A three-dimensional (3D) memory architecture can solve the density limitations of planar memory cells. A 3D memory architecture includes a memory array and peripheral circuits that facilitate the operation of the memory array.

일 측면에서, 3D 메모리 디바이스가 개시된다. 3D 메모리 디바이스는 제1 방향으로 적층된 메모리 어레이(memory array)를 포함한다. 각각의 메모리 어레이는 제1 방향에 수직인 제2 방향 및 제1 방향과 제2 방향에 수직인 제3 방향으로 연장되는 인터리브된(interleaved) 전도성층과 제1 유전체층을 포함하는 스택 구조물(stack structure)을 포함한다. 전도성층은 워드 라인(word line) 및 드레인(drain) 선택 게이트 라인을 포함하고, 드레인 선택 게이트 라인은 제2 방향에서 제2 유전체층에 의해 분리된다.In one aspect, a 3D memory device is disclosed. The 3D memory device includes memory arrays stacked in a first direction. Each memory array includes a stack structure including interleaved conductive layers and a first dielectric layer extending in a second direction perpendicular to the first direction and a third direction perpendicular to the first and second directions. The conductive layers include a word line and a drain select gate line, wherein the drain select gate line is separated by the second dielectric layer in the second direction.

일부 구현에서, 각각의 메모리 어레이는 워드 라인과 드레인 선택 게이트 라인을 통해 제1 방향으로 연장되는 제1 채널 구조물을 더 포함한다.In some implementations, each memory array further includes a first channel structure extending in a first direction through the word line and the drain select gate line.

일부 구현에서, 각각의 메모리 어레이는 워드 라인을 통해 제1 방향으로 연장되는 제2 채널 구조물을 더 포함한다.In some implementations, each memory array further includes a second channel structure extending in the first direction through the word line.

일부 구현에서, 제2 유전체층은 제2 채널 구조물 위에 배치된다.In some implementations, the second dielectric layer is disposed over the second channel structure.

일부 구현에서, 제1 방향에서의 제1 채널 구조물의 제1 길이는 제1 방향에서의 제2 채널 구조물의 제2 길이보다 길다.In some implementations, the first length of the first channel structure in the first direction is longer than the second length of the second channel structure in the first direction.

일부 구현에서, 각각의 메모리 어레이는 제1 채널 구조물 위에 배치된 제1 반도체층 및 제2 유전체층 위에 배치된 제2 반도체층을 더 포함한다.In some implementations, each memory array further includes a first semiconductor layer disposed over the first channel structure and a second semiconductor layer disposed over the second dielectric layer.

일부 구현에서, 메모리 어레이는 제1 메모리 어레이 및 제1 메모리 어레이 위에 배치된 제2 메모리 어레이를 포함하고, 3D 메모리 디바이스의 평면도에서 제1 메모리 어레이의 제2 유전체층은 제2 메모리 어레이의 제2 유전체층과 적어도 부분적으로 중첩한다.In some implementations, the memory array includes a first memory array and a second memory array disposed over the first memory array, wherein in a plan view of the 3D memory device, a second dielectric layer of the first memory array at least partially overlaps a second dielectric layer of the second memory array.

일부 구현에서, 3D 메모리 디바이스의 평면도에서 제1 메모리 어레이의 제2 반도체층은 제2 메모리 어레이의 제2 반도체층과 적어도 부분적으로 중첩한다.In some implementations, in a plan view of the 3D memory device, the second semiconductor layer of the first memory array at least partially overlaps the second semiconductor layer of the second memory array.

일부 구현에서, 제2 메모리 어레이의 제1 채널 구조물은 제1 메모리 어레이의 제1 반도체층과 접촉된다.In some implementations, the first channel structure of the second memory array is in contact with the first semiconductor layer of the first memory array.

일부 구현에서, 제2 메모리 어레이의 제2 채널 구조물은 제1 메모리 어레이의 제2 반도체층과 접촉된다.In some implementations, the second channel structure of the second memory array is in contact with the second semiconductor layer of the first memory array.

일부 구현에서, 제1 반도체층의 상단 표면(top surface)은 제2 방향에서 제2 반도체층의 상단 표면과 동일 평면에 있다.In some implementations, a top surface of the first semiconductor layer is coplanar with a top surface of the second semiconductor layer in the second direction.

다른 측면에서, 시스템이 개시된다. 시스템은 데이터를 저장하도록 구성된 3D 메모리 디바이스 및 메모리 컨트롤러를 포함한다. 3D 메모리 디바이스는 제1 방향으로 적층된 메모리 어레이를 포함한다. 각각의 메모리 어레이는 제1 방향에 수직인 제2 방향 및 제1 방향과 제2 방향에 수직인 제3 방향으로 연장되는 인터리브된 전도성층과 제1 유전체층을 포함하는 스택 구조물을 포함한다. 전도성층은 워드 라인 및 드레인 선택 게이트 라인을 포함하고, 드레인 선택 게이트 라인은 제2 방향에서 제2 유전체층에 의해 분리된다. 메모리 컨트롤러는 3D 메모리 디바이스에 결합되고, 선택 게이트 라인과 워드 라인을 통해 채널 구조물의 작동을 제어하도록 구성된다.In another aspect, a system is disclosed. The system includes a 3D memory device configured to store data and a memory controller. The 3D memory device includes memory arrays stacked in a first direction. Each memory array includes a stack structure including interleaved conductive layers and a first dielectric layer extending in a second direction perpendicular to the first direction and a third direction perpendicular to the first and second directions. The conductive layers include a word line and a drain select gate line, the drain select gate line being separated by the second dielectric layer in the second direction. The memory controller is coupled to the 3D memory device and is configured to control operation of the channel structure via the select gate line and the word line.

또 다른 측면에서, 3D 메모리 디바이스가 개시된다. 3D 메모리 디바이스는 제1 방향 및 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 연장되는 인터리브된 제1 전도성층과 제1 유전체층을 포함하는 제1 스택 구조물, 제1 스택 구조물을 통해 제1 방향과 제2 방향에 수직인 제3 방향으로 연장되는 제1 채널 구조물들, 제1 방향과 제2 방향으로 연장되는 인터리브된 제2 전도성층과 제2 유전체층을 포함하고, 제1 스택 구조물 위에 배치된 제2 스택 구조물, 제2 스택 구조물을 통해 제3 방향으로 연장되는 제2 채널 구조물들, 제1 채널 구조물들 사이에 배치된 제1 절단 구조물(cutting structure), 및 제2 채널 구조물들 사이에 배치된 제2 절단 구조물을 포함한다.In another aspect, a 3D memory device is disclosed. The 3D memory device includes a first stack structure including interleaved first conductive layers and a first dielectric layer extending in a first direction and a second direction perpendicular to the first direction, first channel structures extending in a third direction perpendicular to the first direction and the second direction through the first stack structure, interleaved second conductive layers and a second dielectric layer extending in the first direction and the second direction, a second stack structure disposed over the first stack structure, second channel structures extending in the third direction through the second stack structure, a first cutting structure disposed between the first channel structures, and a second cutting structure disposed between the second channel structures.

일부 구현에서, 3D 메모리 디바이스는 제3 방향으로 제1 스택 구조물 내에서 연장되는 제1 더미(dummy) 채널 구조물, 및 제1 더미 채널 구조물 위에서 제3 방향으로 제2 스택 구조물 내에서 연장되는 제2 더미 채널 구조물을 더 포함한다. 제1 절단 구조물은 제1 더미 채널 구조물과 제2 더미 채널 구조물 사이에 배치된다.In some implementations, the 3D memory device further includes a first dummy channel structure extending within the first stack structure in a third direction, and a second dummy channel structure extending within the second stack structure in the third direction over the first dummy channel structure. The first cut structure is disposed between the first dummy channel structure and the second dummy channel structure.

3D 메모리 디바이스의 평면도에서, 제1 더미 채널 구조물, 제1 절단 구조물, 및 제2 더미 채널 구조물은 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다.In a plan view of the 3D memory device, the first dummy channel structure, the first cut structure, and the second dummy channel structure can at least partially overlap.

일부 구현에서, 제1 스택 구조물의 제1 전도성층은 워드 라인 및 드레인 선택 게이트 라인을 포함하고, 드레인 선택 게이트 라인은 제1 절단 구조물에 의해 분리된다.In some implementations, the first conductive layer of the first stack structure includes a word line and a drain select gate line, and the drain select gate line is separated by the first cut structure.

일부 구현에서, 제2 스택 구조물의 제2 전도성층은 워드 라인 및 드레인 선택 게이트 라인을 포함하고, 드레인 선택 게이트 라인은 제2 절단 구조물에 의해 분리된다.In some implementations, the second conductive layer of the second stack structure includes a word line and a drain select gate line, and the drain select gate line is separated by the second cut structure.

일부 구현에서, 제1 절단 구조물은 제3 유전체층을 포함한다.In some implementations, the first cut structure includes a third dielectric layer.

일부 구현에서, 3D 메모리 디바이스는 제1 절단 구조물과 제2 더미 채널 구조물 사이에 배치된 반도체층을 더 포함한다.In some implementations, the 3D memory device further includes a semiconductor layer disposed between the first cut structure and the second dummy channel structure.

일부 구현에서, 반도체층은 도핑된 반도체층이다.In some implementations, the semiconductor layer is a doped semiconductor layer.

또 다른 측면에서, 시스템이 개시된다. 시스템은 데이터를 저장하도록 구성된 3D 메모리 디바이스 및 메모리 컨트롤러를 포함한다. 3D 메모리 디바이스는 제1 방향 및 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 연장되는 인터리브된 제1 전도성층과 제1 유전체층을 포함하는 제1 스택 구조물, 제1 스택 구조물을 통해 제1 방향과 제2 방향에 수직인 제3 방향으로 연장되는 제1 채널 구조물들, 제1 방향과 제2 방향으로 연장되는 인터리브된 제2 전도성층과 제2 유전체층을 포함하고, 제1 스택 구조물 위에 배치된 제2 스택 구조물, 제2 스택 구조물을 통해 제3 방향으로 연장되는 제2 채널 구조물들, 제1 채널 구조물들 사이에 배치된 제1 절단 구조물, 및 제2 채널 구조물들 사이에 배치된 제2 절단 구조물을 포함한다. 메모리 컨트롤러는 3D 메모리 디바이스에 결합되고, 선택 게이트 라인과 워드 라인을 통해 채널 구조물들의 작동을 제어하도록 구성된다.In another aspect, a system is disclosed. The system includes a 3D memory device configured to store data and a memory controller. The 3D memory device includes a first stack structure including interleaved first conductive layers and a first dielectric layer extending in a first direction and a second direction perpendicular to the first direction, first channel structures extending in a third direction perpendicular to the first direction and the second direction through the first stack structure, interleaved second conductive layers and a second dielectric layer extending in the first direction and the second direction, a second stack structure disposed over the first stack structure, second channel structures extending in the third direction through the second stack structure, a first cut structure disposed between the first channel structures, and a second cut structure disposed between the second channel structures. The memory controller is coupled to the 3D memory device and is configured to control operation of the channel structures via a select gate line and a word line.

또 다른 측면에서, 3D 메모리 디바이스를 형성하는 방법이 개시된다. 제1 채널 구조물들 사이에 제1 절단 구조물을 포함하는 제1 메모리 어레이가 형성된다. 제2 메모리 어레이는 제1 메모리 어레이 위에 형성된다. 제2 메모리 어레이는 제2 채널 구조물들 사이에 제2 절단 구조물을 포함한다.In another aspect, a method of forming a 3D memory device is disclosed. A first memory array is formed including a first cut structure between first channel structures. A second memory array is formed over the first memory array. The second memory array includes a second cut structure between second channel structures.

일부 구현에서, 제1 방향으로 적층되는 인터리브된 제1 유전체층과 제1 희생층(sacrificial layer)을 포함하는 제1 유전체 스택이 형성된다. 제1 채널 구조물들은 제1 방향으로 제1 유전체 스택을 통해 형성된다. 제1 절단 구조물은 제1 희생층 중 최상층(topmost layer)에 형성된다. 제1 희생층은 제1 전도성층으로 대체된다.In some implementations, a first dielectric stack is formed including interleaved first dielectric layers and a first sacrificial layer stacked in a first direction. First channel structures are formed through the first dielectric stack in the first direction. A first cut structure is formed on a topmost layer of the first sacrificial layer. The first sacrificial layer is replaced with a first conductive layer.

일부 구현에서, 제2 유전체 스택이 제1 메모리 어레이 상에 형성되고, 제2 유전체 스택은 제1 방향으로 적층되는 인터리브된 제2 유전체층과 제2 희생층을 포함한다. 제2 채널 구조물들은 제1 방향으로 제2 유전체 스택을 통해 형성된다. 제2 절단 구조물은 제2 희생층 중 최상층에 형성된다.In some implementations, a second dielectric stack is formed on the first memory array, the second dielectric stack including interleaved second dielectric layers and a second sacrificial layer stacked in a first direction. Second channel structures are formed through the second dielectric stack in the first direction. A second cut structure is formed on an uppermost layer of the second sacrificial layer.

일부 구현에서, 제2 희생층은 제2 전도성층으로 대체된다.In some implementations, the second sacrificial layer is replaced by a second conductive layer.

일부 구현에서, 제1 워드 라인 및 제1 드레인 선택 게이트 라인을 포함하는 제1 스택 구조물이 형성되고, 제1 워드 라인 및 제1 드레인 선택 게이트 라인은 제1 방향으로 적층된다. 제1 절단 구조물은 제1 드레인 선택 게이트 라인을 절단하기 위해 형성된다. 제1 채널 구조물들은 제1 스택 구조물 내에서 제1 방향으로 연장되어 형성된다.In some implementations, a first stack structure is formed including a first word line and a first drain select gate line, and the first word line and the first drain select gate line are stacked in a first direction. A first cut structure is formed to cut the first drain select gate line. First channel structures are formed to extend in the first direction within the first stack structure.

일부 구현에서, 제2 스택 구조물은 제1 스택 구조물 상에 형성되고, 제2 스택 구조물은 제2 워드 라인과 제2 드레인 선택 게이트 라인을 포함하며, 제2 워드 라인과 제2 드레인 선택 게이트 라인은 제1 방향으로 적층된다. 제2 드레인 선택 게이트 라인을 절단하는 제2 절단 구조물이 형성된다. 제2 채널 구조물들은 제2 스택 구조물 내에서 제1 방향으로 연장되어 형성된다.In some implementations, a second stack structure is formed on the first stack structure, the second stack structure including a second word line and a second drain select gate line, the second word line and the second drain select gate line being stacked in a first direction. A second cutting structure is formed that cuts the second drain select gate line. Second channel structures are formed to extend in the first direction within the second stack structure.

일부 구현에서, 반도체층은 제1 채널 구조물 상에 형성된다.In some implementations, the semiconductor layer is formed on the first channel structure.

일부 구현에서, 3D 메모리 디바이스의 평면도에서 제2 절단 구조물은 제1 절단 구조물과 적어도 부분적으로 중첩하여 형성된다.In some implementations, the second cut structure is formed to at least partially overlap the first cut structure in the plan view of the 3D memory device.

일부 구현에서, 제3 메모리 어레이는 제2 메모리 어레이 위에 형성되고, 제3 메모리 어레이는 제3 채널 구조물들 사이에 제3 절단 구조물을 포함한다.In some implementations, a third memory array is formed over the second memory array, and the third memory array includes a third cut structure between the third channel structures.

3D 메모리 디바이스의 평면도에서, 제1 절단 구조물, 제2 절단 구조물, 및 제3 절단 구조물은 적어도 부분적으로 중첩된다. In a plan view of the 3D memory device, the first cut structure, the second cut structure, and the third cut structure at least partially overlap.

여기에서 포함되고 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 본 개시의 측면을 예시하고, 설명과 함께 추가로 본 개시를 설명하고 관련 기술 분야의 숙련자가 본 개시를 제작하고 사용할 수 있도록 하는 역할을 한다.
도 1a ~ 도 1b는 3D 메모리 디바이스의 단면의 개략도를 예시한다.
도 2a ~ 도 2f는 본 개시의 일부 측면에 따른 3D 메모리 디바이스의 단면의 개략도를 예시한다.
도 3은 본 개시의 일부 측면에 따른 메모리 디바이스를 갖는 시스템의 블록도를 예시한다.
도 4a는 본 개시의 일부 측면에 따른 메모리 디바이스를 갖는 메모리 카드의 다이어그램을 예시한다.
도 4b는 본 개시의 일부 측면에 따른 메모리 디바이스를 갖는 SSD(solid-state drive)의 다이어그램을 예시한다.
도 5는 본 개시의 일부 측면에 따른 주변 회로를 갖는 메모리 디바이스의 다이어그램을 예시한다.
도 6은 본 개시의 일부 측면에 따른 주변 회로를 갖는 메모리 디바이스의 블록도를 예시한다.
도 7은 본 개시의 일부 측면에 따른 3D 메모리 디바이스를 형성하는 방법의 흐름도를 예시한다.
도 8a ~ 도 8f는 본 개시의 일부 측면에 따른 3D 메모리 디바이스를 형성하는 제조 공정을 예시한다.
도 9는 본 개시의 일부 측면에 따른 3D 메모리 디바이스를 형성하는 방법의 흐름도를 예시한다.
본 개시는 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.
The accompanying drawings, which are incorporated in and form a part of the specification, illustrate aspects of the present disclosure and, together with the description, serve to further explain the disclosure and to enable a person skilled in the art to make and use the present disclosure.
Figures 1a and 1b illustrate schematic diagrams of a cross-section of a 3D memory device.
FIGS. 2A through 2F illustrate schematic diagrams of cross-sections of 3D memory devices according to some aspects of the present disclosure.
FIG. 3 illustrates a block diagram of a system having a memory device according to some aspects of the present disclosure.
FIG. 4a illustrates a diagram of a memory card having a memory device according to some aspects of the present disclosure.
FIG. 4b illustrates a diagram of a solid-state drive (SSD) having a memory device according to some aspects of the present disclosure.
FIG. 5 illustrates a diagram of a memory device having peripheral circuitry according to some aspects of the present disclosure.
FIG. 6 illustrates a block diagram of a memory device having peripheral circuitry according to some aspects of the present disclosure.
FIG. 7 illustrates a flowchart of a method for forming a 3D memory device according to some aspects of the present disclosure.
FIGS. 8A through 8F illustrate manufacturing processes for forming a 3D memory device according to some aspects of the present disclosure.
FIG. 9 illustrates a flowchart of a method for forming a 3D memory device according to some aspects of the present disclosure.
The present disclosure is described with reference to the attached drawings.

일반적으로, 용어는 콘텍스트에서의 용법을 통해 적어도 부분적으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 사용된 용어 "하나 이상"은 콘텍스트에 따라 적어도 부분적으로는 임의의 특징, 구조 또는 특성을 단수형으로 설명하는 데 사용될 수 있거나 복수 의미의 특징, 구조 또는 특성의 조합을 설명하는 데 사용될 수 있다. 마찬가지로, "a", "an" 또는 "상기(the)"와 같은 용어는 적어도 부분적으로 콘텍스트에 따라 단수 용법을 전달하거나 복수 용법을 전달하는 것으로 이해될 수 있다. 또한, "~에 기반하여"라는 용어는 반드시 배타적인 요인 세트를 전달하려는 의도는 아니며, 대신 적어도 부분적으로 콘텍스트에 따라 명시적으로 설명될 필요는 없는 추가 요인의 존재를 허용할 수 있는 것으로 이해될 수 있다.In general, a term can be understood, at least in part, by its usage in a context. For example, the term "one or more" as used herein can be used, at least in part, to describe any feature, structure, or characteristic in the singular, or can be used, depending on the context, to describe a combination of features, structures, or characteristics in the plural. Likewise, terms such as "a," "an," or "the" can be understood, at least in part, to convey either a singular usage or a plural usage, depending on the context. Additionally, the term "based on" is not necessarily intended to convey an exclusive set of factors, but instead can be understood, at least in part, to allow for the presence of additional factors that need not be explicitly described, depending on the context.

본 개시에서 "상(on)", "위(above)" 및 "위로(over)"의 의미는 "상"이 "바로 위"를 의미할 뿐만 아니라, 중간 특징이나 그 사이에 층이 있는 것을 의미하고, "위" 또는 "위로"는 "위" 또는 "위로"의 의미뿐 아니라 중간 특징이나 그 사이에 층이 없는 "위" 또는 "위로" (즉, 무언가 바로 위)를 의미하는 것까지 포함하도록, 가장 넓은 의미로 해석되어야 함을 쉽게 이해해야 한다. It should be readily understood that the meaning of "on", "above" and "over" in this disclosure is to be interpreted in the broadest sense so that "on" means not only "directly above", but also means that there are intermediate features or layers therebetween, and that "on" or "over" should be interpreted in the broadest sense to include not only the meaning of "upon" or "over", but also "over" or "up" (i.e., directly above something) without any intermediate features or layers therebetween.

또한, "밑에(beneath)", "아래(below)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 예시된 바와 같이 하나의 엘리먼트 또는 다른 엘리먼트(들) 또는 특징(들)에 대한 특징의 관계를 설명하기 위해 설명의 편의를 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 배향(orientation)에 더하여 사용 또는 작동 중인 디바이스의 서로 다른 배향을 포괄하도록 의도된다. 디바이스는 다르게 배향될 수 있고(90도 회전되거나 다른 배향으로), 여기에서 사용된 공간적으로 관련된 설명도 마찬가지로 그에 따라 해석될 수 있다.Additionally, spatially relative terms, such as "beneath," "below," "lower," "above," "upper," and the like, may be used for convenience of description to describe one element or a feature's relationship to another element(s) or feature(s) as illustrated in the drawings. The spatially relative terms are intended to encompass different orientations of the device in use or operation in addition to the orientation depicted in the drawings. The device may be otherwise oriented (rotated 90 degrees or in other orientations) and the spatially relative descriptions used herein may likewise be interpreted accordingly.

본 명세서에서, "층(layer)"이라는 용어는 두께가 있는 영역(region)을 포함하는 물질(material) 부분을 의미한다. 층은 기저(underlying) 또는 상위 구조물의 전체에 걸쳐 확장될 수 있거나 기저 또는 상위 구조물의 범위보다 작은 범위를 가질 수 있다. 또한, 층은 연속 구조물의 두께보다 작은 두께를 갖는 균질 또는 불균일 연속 구조물의 영역일 수 있다. 예를 들어, 층은 연속 구조물의 상단(top) 표면과 하단(bottom) 표면 사이 또는 그 표면에서 임의의 쌍의 수평면들 사이에 위치될 수 있다. 층은 수평, 수직 및/또는 테이퍼형 표면을 따라 확장될 수 있다. 기판은 층일 수 있고, 그 내부에 하나 이상의 층을 포함할 수 있거나 및/또는 그 상에, 그 위 및/또는 그 아래에 하나 이상의 층을 가질 수 있다. 층에는 여러 층이 포함될 수 있다. 예를 들어, 상호 연결 층은 하나 이상의 전도체(conductor) 및 접촉(contact) 층(상호 연결 라인 및/또는 비아(via) 접촉이 형성됨)과 하나 이상의 유전체층을 포함할 수 있다.In this specification, the term "layer" means a portion of material that includes a region having a thickness. The layer may extend throughout the entirety of an underlying or overlying structure, or may have a thickness less than that of the underlying or overlying structure. Additionally, the layer may be a region of a homogeneous or non-uniform continuous structure having a thickness less than that of the continuous structure. For example, the layer may be located between a top surface and a bottom surface of the continuous structure, or between any pair of horizontal planes on that surface. The layer may extend along horizontal, vertical, and/or tapered surfaces. The substrate may be a layer, and may include one or more layers therein, and/or may have one or more layers thereon, above, and/or below it. A layer may include multiple layers. For example, an interconnect layer may include one or more conductor and contact layers (wherein interconnect lines and/or via contacts are formed) and one or more dielectric layers.

본 명세서에서 사용되는 용어 "기판"은 후속 물질층이 추가되는 물질을 의미한다. 기판 자체를 패턴화할 수 있다. 기판의 상단 상에 추가된 물질은 패턴화될 수 있거나 패턴화되지 않은 상태로 유지될 수 있다. 또한, 기판은 실리콘, 게르마늄, 갈륨 비소, 인듐 인화물 등과 같은 광범위한 반도체 물질을 포함할 수 있다. 다르게는, 기판은 유리, 플라스틱 또는 사파이어 웨이퍼와 같은 전기적으로 비전도성 물질로 만들어질 수 있다.The term "substrate" as used herein means a material to which a subsequent layer of material is added. The substrate itself may be patterned. The material added on top of the substrate may be patterned or may remain unpatterned. Additionally, the substrate may comprise a wide range of semiconductor materials, such as silicon, germanium, gallium arsenide, indium phosphide, and the like. Alternatively, the substrate may be made of an electrically non-conductive material, such as glass, plastic, or a sapphire wafer.

여기에서 사용된 바와 같이, "3D 메모리 디바이스"라는 용어는, 메모리 스트링(string)이 기판에 대해 수직 방향으로 연장되도록, 측면으로 배향된 기판 상에 수직으로 배향된 메모리 셀 트랜지스터의 스트링(여기서는 NAND 메모리 스트링과 같은 "메모리 스트링"으로 지칭됨)을 갖는 반도체 디바이스를 지칭한다. 본 명세서에 사용된 용어 "수직/수직으로"는 기판의 측면(lateral) 표면에 명목상 수직인 것을 의미한다.As used herein, the term "3D memory device" refers to a semiconductor device having strings of vertically oriented memory cell transistors (referred to herein as "memory strings", such as NAND memory strings) on a laterally oriented substrate such that the memory strings extend perpendicular to the substrate. The term "vertically/vertically" as used herein means nominally perpendicular to a lateral surface of the substrate.

3D NAND 메모리 디바이스와 같은 일부 3D 메모리 디바이스에서, 게이트 전극의 스택은 기판 위로 배열될 수 있으며, 복수의 반도체 채널은 워드 라인을 통과하고 교차하여 주입된 기판으로 배열될 수 있다. 하단/하부 게이트 전극 또는 전극들은 소스 선택 게이트 라인으로 기능하며, 이는 일부 경우에 하단 선택 게이트(bottom select gate, BSG)라고도 한다. 상단/상부 게이트 전극 또는 전극들은 드레인 선택 게이트 라인으로 기능하며, 이는 일부 경우에 상단 선택 게이트(top select gate, TSG)라고도 한다. 상단/상부 선택 게이트 전극과 하단/하부 게이트 전극 사이의 게이트 전극은 워드 라인(word line, WL)으로 기능한다. 워드 라인과 반도체 채널의 교차점(intersection)은 메모리 셀을 형성한다.In some 3D memory devices, such as 3D NAND memory devices, a stack of gate electrodes may be arranged over a substrate, and a plurality of semiconductor channels may be arranged to pass through and cross a word line and be implanted into the substrate. The bottom/lower gate electrode or electrodes function as a source select gate line, which is also referred to as a bottom select gate (BSG) in some cases. The top/upper gate electrode or electrodes function as a drain select gate line, which is also referred to as a top select gate (TSG) in some cases. A gate electrode between the top/upper select gate electrode and the bottom/lower gate electrode functions as a word line (WL). The intersection of the word line and the semiconductor channel forms a memory cell.

도 1a ~ 도 1b는 3D 메모리 디바이스의 단면의 개략도를 예시한다. 도 1a를 참조하면, 일부 구현에서, 3차원 메모리는 기판(100), 기판(100)에 수직인 방향으로 적층된 제1 스택 구조물(110a) 및 제2 스택 구조물(110b)을 포함한다. 제2 스택 구조물(110b)은 기판(100)으로부터 상대적으로 떨어진 제2 스택 구조물(110b)의 측에 위치된 TSG(111), 제1 스택 구조물(110a)을 관통하는(penetrating) 제1 채널 구조물(130a), 제2 스택 구조물(110a)을 관통하는 제2 채널 구조물(130b)을 더 포함한다. 제1 채널 구조물(130a)은 제2 채널 구조물(130b)과 전기적으로 연결된다. TSG 절단 라인(120)은 TSG(111)를 분리한다. 일부 구현에서, TSG 절단 라인(120)은 유전체층 또는 절단 구조물로 명명될 수 있다.FIGS. 1A and 1B illustrate schematic diagrams of a cross-section of a 3D memory device. Referring to FIG. 1A , in some implementations, the 3D memory includes a substrate (100), a first stack structure (110a) and a second stack structure (110b) stacked in a direction perpendicular to the substrate (100). The second stack structure (110b) further includes a TSG (111) positioned on a side of the second stack structure (110b) that is relatively distant from the substrate (100), a first channel structure (130a) penetrating the first stack structure (110a), and a second channel structure (130b) penetrating the second stack structure (110a). The first channel structure (130a) is electrically connected to the second channel structure (130b). A TSG cut line (120) separates the TSG (111). In some implementations, the TSG cut line (120) may be referred to as a dielectric layer or a cut structure.

도 1b를 참조하면, 3D 메모리 디바이스는 제3 스택 구조물, 제4 스택 구조물, 제n 스택 구조물(n은 자연수)과 같은 복수의 스택 구조물을 포함할 수 있다. 제n 스택 구조물은 기판(100)으로부터 상대적으로 떨어진 스택 구조물이며, TSG(111)는 제n 스택 구조물에 위치된다. 일부 구현에서, 3D 메모리 디바이스는 제3 채널 구조물, 제4 채널 구조물, 제n 채널 구조물을 포함할 수 있으며, 여기서 n은 자연수이다.Referring to FIG. 1B, the 3D memory device may include a plurality of stack structures, such as a third stack structure, a fourth stack structure, and an nth stack structure (n is a natural number). The nth stack structure is a stack structure that is relatively distant from the substrate (100), and the TSG (111) is positioned in the nth stack structure. In some implementations, the 3D memory device may include a third channel structure, a fourth channel structure, and an nth channel structure, where n is a natural number.

일부 구현에서, n=3을 예로 사용하는 도 1b에 도시된 바와 같이, 제1 채널 구조물(130a), 제2 채널 구조물(130b), 제3 채널 구조물(130c)이 적층 방식으로 배열되어 있으며 서로 전기적으로 연결되어 있다. 일부 구현에서, TSG 절단 라인(120)은 제3 스택 구조물(110c)에만 배치되고, 제1 스택 구조물(110a) 및 제2 스택 구조물(110b)에는 TSG 절단 라인이 제공되지 않을 수도 있다. 일부 구현에서, TSG 절단 라인(120)은 TSG(111)를 관통하여 메모리 디바이스를 서로 다른 메모리 블록으로 분할한다. 제1 채널 구조물(130a), 제2 채널 구조물(130b) 및 제3 채널 구조물(130c)은 적층되어 서로 전기적으로 연결되고, 제1 채널 구조물(130a), 제2 채널 구조물(130b) 및 제3 채널 구조물(130c)은 동일한 메모리 블록에 배치된다.In some implementations, as illustrated in FIG. 1b using n=3 as an example, the first channel structure (130a), the second channel structure (130b), and the third channel structure (130c) are arranged in a stacked manner and are electrically connected to each other. In some implementations, the TSG cut line (120) may be arranged only in the third stack structure (110c), and the first stack structure (110a) and the second stack structure (110b) may not be provided with the TSG cut line. In some implementations, the TSG cut line (120) penetrates the TSG (111) to divide the memory device into different memory blocks. The first channel structure (130a), the second channel structure (130b), and the third channel structure (130c) are stacked and electrically connected to each other, and the first channel structure (130a), the second channel structure (130b), and the third channel structure (130c) are arranged in the same memory block.

하나의 메모리 블록에 대해 층 단위(layer-by-layer) 읽기/쓰기/소거 작동을 수행할 때, 동일한 메모리 블록에 적층되는 3개의 채널 구조물이 작동해야 한다. 메모리 블록의 메모리 층 수가 증가하더라도 내부 저항도 증가하며, 작동 요건을 충족하기 위해서 읽기/쓰기/소거 작동의 작동 전압을 높여야 한다. 따라서, 작동 전압의 상승으로 인해 메모리 블록 간의 프로그래밍 간섭이 증가하고, 각 메모리 블록을 정확하게 제어할 수 없으며, 이에 따라 메모리 디바이스의 안정성을 감소시킨다. 본 개시는 적어도 하나 이상의 위의 문제점을 해결하기 위한 3D 메모리 디바이스 및 제조 방법을 제공한다.When performing layer-by-layer read/write/erase operations on a single memory block, three channel structures stacked on the same memory block must operate. As the number of memory layers of the memory block increases, the internal resistance also increases, and the operating voltage of the read/write/erase operations must be increased to meet the operating requirements. Therefore, due to the increase in the operating voltage, programming interference between memory blocks increases, and each memory block cannot be accurately controlled, thereby reducing the stability of the memory device. The present disclosure provides a 3D memory device and a manufacturing method for solving at least one or more of the above problems.

도 2a는 본 개시의 일부 측면에 따른 3D 메모리 디바이스의 단면의 개략도를 예시한다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 3D 메모리 디바이스는 기판(100) 및 기판(100)에 수직인 방향으로 적층된 적어도 2개의 메모리 어레이를 포함한다. 일부 구현에서, 각 메모리 어레이는 스택 구조물(110)을 포함하고, 스택 구조물(110)은 TSG(111)를 포함하며, TSG(111)는 스택 구조물(110)의 기판(100) 반대 측에 위치된다. 각 메모리 어레이는 스택 구조물(110)을 관통하는 복수의 채널 구조물(130) 및 TSG(111)를 분리하는 TSG 절단 라인(120)을 더 포함한다. TSG 절단 라인(120)은 기판(100)과 평행한 방향으로 인접한 2개의 채널 구조물(130)들 사이에 위치된다. 채널 구조물(130)들은 적어도 2개의 메모리 어레이에서 적층 방식으로 배열되며 전기적으로 연결된다.FIG. 2A illustrates a schematic diagram of a cross-section of a 3D memory device according to some aspects of the present disclosure. As depicted in FIG. 2A, the 3D memory device includes a substrate (100) and at least two memory arrays stacked in a direction perpendicular to the substrate (100). In some implementations, each memory array includes a stack structure (110), the stack structure (110) including a TSG (111), the TSG (111) positioned on an opposite side of the stack structure (110) from the substrate (100). Each memory array further includes a plurality of channel structures (130) penetrating the stack structure (110) and a TSG cut line (120) separating the TSGs (111). The TSG cut line (120) is positioned between two adjacent channel structures (130) in a direction parallel to the substrate (100). The channel structures (130) are arranged in a stacked manner in the at least two memory arrays and are electrically connected.

일부 구현에서, 기판(100)의 물질은 단결정 실리콘(예: 실리콘 또는 게르마늄), III-V족 반도체 물질, II-VI족 반도체 물질, 유기 반도체 물질, 또는 다른 적절한 반도체 물질을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, TSG(111)의 물질은 텅스텐, 코발트, 니켈, 티타늄, 폴리실리콘, 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 일부 구현에서, TSG 절단 라인(120)의 물질은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.In some implementations, the material of the substrate (100) may include single crystal silicon (e.g., silicon or germanium), a III-V semiconductor material, a II-VI semiconductor material, an organic semiconductor material, or other suitable semiconductor material. In some implementations, the material of the TSG (111) may include, but is not limited to, tungsten, cobalt, nickel, titanium, polysilicon, or other suitable material. In some implementations, the material of the TSG cut line (120) may include, but is not limited to, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or other suitable material.

본 개시의 메모리 어레이는 도 2a에 도시된 3개의 층으로 제한되지 않으며, 설계 및 공정 요건에 따라 서로 다른 수의 메모리 어레이가 적층될 수 있음이 이해된다. 각 메모리 어레이에서, 스택 구조물은 교대로(alternately) 적층된 게이트층과 절연층(insulating layer)을 포함하고, 게이트층은 메모리 어레이의 워드라인 역할을 하며, 읽기/쓰기/소거 작동은 서로 다른 제어 전압을 워드 라인에 인가하는 것에 의해 구현될 수 있다. 일부 구현에서, 스택 구조물의 게이트 층의 수는 8층, 16층, 32층, 64층, 96층, 128층 등을 포함할 수 있으며, 본 개시의 구현은 특별히 제한되지 않는다.It is understood that the memory array of the present disclosure is not limited to the three layers illustrated in FIG. 2a, and a different number of memory arrays may be stacked depending on design and process requirements. In each memory array, the stack structure includes alternately stacked gate layers and insulating layers, the gate layers serve as word lines of the memory array, and read/write/erase operations can be implemented by applying different control voltages to the word lines. In some implementations, the number of gate layers of the stack structure may include 8 layers, 16 layers, 32 layers, 64 layers, 96 layers, 128 layers, and the like, and the implementation of the present disclosure is not particularly limited thereto.

일부 구현에서, 각 메모리 어레이의 각 스택 구조물(110)은 TSG(111)를 가질 수 있고, TSG(111)는 기판(100)과 평행한 전도성층일 수 있으며, 복수의 채널 구조물(130)은 동일한 TSG(111)를 공유할 수 있다. TSG(111)는 상단 선택 트랜지스터의 제어 게이트 역할을 하며, 채널 구조물(130)을 제어하여 읽기/쓰기/소거 작동을 구현하기 위해, 상단 선택 트랜지스터는 TSG(111)의 전압을 제어하는 것에 의해 턴 온되거나(turned on) 턴 오프된다(turned off). TSG(111)는 TSG(111)를 관통하는 TSG 절단 라인(120)에 의해 전기적으로 절연된(insulated) 2개의 영역으로 분할됨으로써, 각 메모리 어레이는 전기적으로 절연된 2개의 메모리 블록(210)으로 분할된다.In some implementations, each stack structure (110) of each memory array can have a TSG (111), and the TSG (111) can be a conductive layer parallel to the substrate (100), and a plurality of channel structures (130) can share the same TSG (111). The TSG (111) acts as a control gate of the top select transistor, and the top select transistor is turned on or off by controlling the voltage of the TSG (111) to control the channel structure (130) to implement read/write/erase operations. The TSG (111) is divided into two electrically insulated regions by a TSG cut line (120) penetrating the TSG (111), so that each memory array is divided into two electrically insulated memory blocks (210).

도 2b에 도시된 바와 같이, 각 메모리 블록(210)은 하나 이상의 채널 구조물(130)을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 하나의 TSG 절단 라인(120)은 각 메모리 어레이에 배치된다. TSG 절단 라인(120)의 수는 도 2a에 도시된 바와 같이 1개로 제한되지 않으며, 메모리 어레이를 다수의 메모리 블록으로 분할하는 다수의 TSG 절단 라인(120)으로 변경될 수 있음이 이해된다.As illustrated in FIG. 2b, each memory block (210) may include one or more channel structures (130). In some implementations, one TSG cut line (120) is disposed in each memory array. It is understood that the number of TSG cut lines (120) is not limited to one as illustrated in FIG. 2a, and may be changed to multiple TSG cut lines (120) that divide the memory array into multiple memory blocks.

도 2a에 도시된 바와 같이, 메모리 어레이는 Z 방향으로 적층되고, 인접한 메모리 어레이의 채널 구조물(130)은 Z 방향으로 적층된다. 인접한 적층된 채널 구조물(130)은 Z 방향으로 전기적으로 연결된다. 전기적 연결 방식은 전기적 연결을 형성하기 위해 Z 방향을 따라 인접한 2개의 채널 구조물(130)들 사이의 직접적인 접촉(contact)을 포함할 수 있거나, Z 방향으로 인접한 2개의 채널 구조물들 사이에 전도성 구조물(예: 전도성 부분(140))를 제공하는 것을 포함할 수 있으며, 전도성 구조물은 인접한 2개의 채널 구조물(130)들과 직접 접촉한다.As illustrated in FIG. 2a, memory arrays are stacked in the Z direction, and channel structures (130) of adjacent memory arrays are stacked in the Z direction. Adjacent stacked channel structures (130) are electrically connected in the Z direction. The electrical connection method may include direct contact between two adjacent channel structures (130) along the Z direction to form an electrical connection, or may include providing a conductive structure (e.g., a conductive portion (140)) between two adjacent channel structures in the Z direction, wherein the conductive structure makes direct contact with two adjacent channel structures (130).

일부 구현에서, 메모리 어레이는 기판에 수직인 방향으로 적층되고, 각 메모리 어레이에는 TSG 절단 라인이 제공되며, 각 메모리 어레이의 TSG는 서로 절연된 복수의 영역으로 분할된다. 메모리 어레이의 상단 선택 트랜지스터의 온 및 오프를 제어하는 것에 의해, 각 메모리 어레이의 메모리 블록을 독립적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 제n 메모리 어레이의 메모리 블록에 대해 읽기/쓰기/소거 작동이 수행될 때, 제(n+1) 메모리 어레이의 메모리 블록은 읽기/쓰기/소거 작동을 수행하는 데 사용되지 않을 수 있다.In some implementations, the memory arrays are stacked in a direction perpendicular to the substrate, each memory array is provided with a TSG cutting line, and the TSG of each memory array is divided into a plurality of regions that are insulated from each other. By controlling on and off of the upper select transistor of the memory array, the memory blocks of each memory array can be independently controlled. For example, when a read/write/erase operation is performed on a memory block of the n-th memory array, the memory block of the (n+1)-th memory array may not be used to perform the read/write/erase operation.

이러한 구조를 이용하는 것에 의해, 메모리 층의 수를 늘리면서 기판에 수직인 방향으로 메모리 블록의 수를 늘릴 수 있으므로, 동일한 기판에 더 많은 메모리 블록을 정의하여 메모리 디바이스에 대한 보다 정확한 제어를 획득할 수 있다. 서로 적층된 채널 구조물이 메모리 블록을 구성하는 종래 기술에 비해, 본 개시는 각 메모리 블록의 메모리 층 수를 줄이며, 이에 따라 메모리 블록의 내부 저항을 감소시키고, 메모리 블록 간의 프로그래밍 간섭을 감소시킨다. 또한, 메모리 블록에 대한 읽기/쓰기/소거 작동을 수행할 때, 메모리 층의 수가 줄어들기 때문에 메모리 유닛이 실행되는 횟수를 줄일 수 있으며, 따라서 메모리 디바이스의 수명을 더 연장할 수 있다.By utilizing this structure, the number of memory blocks can be increased in the direction perpendicular to the substrate while increasing the number of memory layers, thereby defining more memory blocks on the same substrate to obtain more precise control over the memory device. Compared to the prior art in which channel structures stacked on each other constitute a memory block, the present disclosure reduces the number of memory layers of each memory block, thereby reducing the internal resistance of the memory block and reducing programming interference between the memory blocks. In addition, when performing a read/write/erase operation on the memory block, the number of times the memory unit is executed can be reduced because the number of memory layers is reduced, thereby further extending the life of the memory device.

일부 구현에서, 복수의 메모리 어레이를 적층하여 메모리 층의 수를 늘리고, 각 메모리 어레이에 TSG 절단 라인이 제공되며, 각 메모리 어레이를 절연된 메모리 블록으로 분할한다. 메모리 층의 총 수는 증가하고, 적층된 메모리 어레이의 각 메모리 어레이에 포함된 메모리 블록은 독립적으로 읽기/쓰기/소거 작동을 수행할 수 있으며, 이에 따라 메모리 디바이스의 보다 정확한 제어를 용이하게 하며, 작동 효율을 향상시킨다. 또한, 각 메모리 어레이에서 메모리 블록의 메모리 층의 수를 줄임으로써, 메모리 블록 간의 프로그래밍 간섭이 줄어들 수 있고, 메모리 유닛이 읽기/쓰기/소거 작동을 수행하는 횟수가 줄어들며, 메모리 디바이스의 수명이 단축될 수 있고, 메모리 디바이스의 안정성이 향상된다.In some implementations, a plurality of memory arrays are stacked to increase the number of memory layers, and a TSG cut line is provided for each memory array, and each memory array is divided into insulated memory blocks. The total number of memory layers is increased, and the memory blocks included in each memory array of the stacked memory arrays can independently perform read/write/erase operations, thereby facilitating more precise control of the memory device and improving operational efficiency. In addition, by reducing the number of memory layers of the memory blocks in each memory array, programming interference between the memory blocks can be reduced, the number of times the memory unit performs read/write/erase operations can be reduced, the lifespan of the memory device can be shortened, and the stability of the memory device is improved.

일부 구현에서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 3D 메모리 디바이스는 인접한 2개의 메모리 어레이들 사이에 배치되고 2개의 적층된 채널 구조물(130)들을 전기적으로 연결하도록 구성된 반도체층, 예를 들어 전도성 부분(140)을 더 포함한다. Z 방향에서, 전도성 부분(140)은 인접한 2개의 채널 구조물(130)들 사이에 배치되고, 하나의 채널 구조물(130)의 상단 및 하나의 채널 구조물(130)의 하단과 접촉하여, 2개의 채널 구조물(130)을 전기적으로 연결시킨다. 일부 구현에서, 전도성 부분(140)의 상부 종단(upper end)과 하부 종단(lower end)에 각각 위치되는 2개의 채널 구조물(130)이 완전히 정렬될 필요는 없다. 일부 구현에서, 동일한 채널 구조물(130)의 상단 및 하단의 임계 치수(critical dimension)(직경)는 완전히 일관될 필요는 없으며, 두 채널 구조물(130)의 전기적 연결은 전도성 부분(140)를 접촉하는 것만으로 형성될 수 있다. 전도성 부분(140)을 이용함으로써, 전기적 연결 면적을 증가시킬 수 있고, 적층된 2개의 채널 구조물(130) 사이의 정렬 공정의 난이도를 감소시킬 수 있으며, 채널 구조물(130)의 제조 공정 윈도(window)를 증가시킬 수 있다.In some implementations, as illustrated in FIG. 2A, the 3D memory device further includes a semiconductor layer, e.g., a conductive portion (140), positioned between two adjacent memory arrays and configured to electrically connect the two stacked channel structures (130). In the Z direction, the conductive portion (140) is positioned between the two adjacent channel structures (130) and contacts an upper end of one channel structure (130) and a lower end of one channel structure (130), thereby electrically connecting the two channel structures (130). In some implementations, the two channel structures (130), which are positioned at the upper end and the lower end of the conductive portion (140), respectively, need not be perfectly aligned. In some implementations, the critical dimensions (diameters) of the top and bottom of the same channel structure (130) do not need to be completely consistent, and the electrical connection of the two channel structures (130) can be formed simply by contacting the conductive portions (140). By utilizing the conductive portions (140), the electrical connection area can be increased, the difficulty of the alignment process between the two stacked channel structures (130) can be reduced, and the manufacturing process window of the channel structure (130) can be increased.

일부 구현에서, 전도성 부분(140)의 물질은 텅스텐, 코발트, 니켈, 티타늄, 폴리실리콘, 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 채널 구조물(130)에서 반도체 채널(131)의 물질은 폴리실리콘을 포함할 수 있고, 전도성 부분(140)의 물질은 반도체 채널(131)과 동일할 수 있으며, 이는 전도성 부분(140)과 채널 구조물(130)의 반도체 채널(131) 사이의 접착력(adhesion)을 증가시키고 접촉 저항을 감소시켜 전기적 연결 성능을 향상시킨다.In some implementations, the material of the conductive portion (140) can include tungsten, cobalt, nickel, titanium, polysilicon, or other suitable materials. As illustrated in FIG. 2A, the material of the semiconductor channel (131) in the channel structure (130) can include polysilicon, and the material of the conductive portion (140) can be the same as the semiconductor channel (131), which increases the adhesion between the conductive portion (140) and the semiconductor channel (131) of the channel structure (130) and reduces the contact resistance, thereby improving the electrical connection performance.

일부 구현에서, 전도성 부분(140)의 폴리실리콘 물질은 또한 전도성 부분(140)의 캐리어 밀도(carrier density)를 증가시키고 전도성을 향상시키기 위해 이온 도핑될(ion-doped) 수 있다. 일부 구현에서, n형 도핑은 전도성 부분(140)의 폴리실리콘에 대해 수행될 수 있다.In some implementations, the polysilicon material of the conductive portion (140) may also be ion-doped to increase the carrier density of the conductive portion (140) and improve conductivity. In some implementations, n-type doping may be performed on the polysilicon of the conductive portion (140).

일부 구현에서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 적어도 2개의 메모리 어레이의 TSG 절단 라인(120)의 프로젝션(projection)은 기판(100)에 수직인 방향으로 중첩될 수 있다. 각 TSG 절단 라인(120)은 TSG(111)를 절단하여 각 메모리 어레이를 2개의 메모리 블록으로 분할하여, 각 메모리 어레이에 포함된 메모리 블록에 대한 별도의 읽기/쓰기/소거 작동을 가능하게 한다. 각 메모리 어레이에서의 TSG 절단 라인(120)의 위치(position)는 다른 메모리 어레이에서의 TSG 절단 라인(120)의 위치와 상이할 수 있으며 이에 제한되지 않는다.In some implementations, as illustrated in FIG. 2a, projections of TSG cut lines (120) of at least two memory arrays may overlap in a direction perpendicular to the substrate (100). Each TSG cut line (120) cuts the TSG (111) to divide each memory array into two memory blocks, thereby enabling separate read/write/erase operations for the memory blocks included in each memory array. The positions of the TSG cut lines (120) in each memory array may be different from, but are not limited to, the positions of the TSG cut lines (120) in other memory arrays.

일부 구현에서, 각 메모리 어레이에서의 TSG 절단 라인(120)의 프로젝션이 중첩됨으로써, 각 메모리 어레이에서의 TSG 절단 라인(120)의 형성 위치가 동일하게 되어 제조 비용을 절감할 수 있다. 일부 구현에서, 서로 다른 메모리 어레이의 상단에 TSG 절단 라인(120)을 형성하는 과정에서, 포토에칭 현상 기술을 이용하여 TSG 절단 라인(120)의 위치를 결정할 수 있고, 동일한 위치에서의 TSG 절단 라인(120)이 동일한 마스크를 사용하여 제조 비용을 줄일 수 있다.In some implementations, since the projections of the TSG cut lines (120) in each memory array overlap, the formation positions of the TSG cut lines (120) in each memory array become the same, thereby reducing manufacturing costs. In some implementations, in the process of forming the TSG cut lines (120) on top of different memory arrays, the positions of the TSG cut lines (120) can be determined using a photoetching development technique, and the TSG cut lines (120) in the same position can use the same mask, thereby reducing manufacturing costs.

일부 구현에서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 스택 구조물(110)은 교대로 적층된 게이트층(112)과 절연층(113)을 더 포함할 수 있으며, 절연층(113)은 TSG(111)를 인접한 게이트층(112)으로부터 전기적으로 절연시킨다. 일부 구현에서, 메모리 어레이는 게이트층(112)과 절연층(113)을 관통하고 TSG 절단 라인(120) 아래에 위치된 더미 채널 구조물(150)을 더 포함한다.In some implementations, as illustrated in FIG. 2a, the stack structure (110) may further include alternately stacked gate layers (112) and insulating layers (113), wherein the insulating layers (113) electrically insulate the TSG (111) from the adjacent gate layers (112). In some implementations, the memory array further includes a dummy channel structure (150) penetrating the gate layers (112) and insulating layers (113) and positioned beneath the TSG cut lines (120).

일부 구현에서, 게이트층(112)의 물질은 텅스텐, 코발트, 니켈, 티타늄, 폴리실리콘, 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 절연층(113)의 물질은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수 있다.In some implementations, the material of the gate layer (112) may include tungsten, cobalt, nickel, titanium, polysilicon, or other suitable material. In some implementations, the material of the insulating layer (113) may include silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or other suitable material.

더미 채널 구조물(150)은 TSG 절단 라인(120) 아래에 위치되며, 인접한 메모리 어레이의 더미 채널 구조물(150)은 TSG 절단 라인(120)에 의해 전기적으로 절연되고, 더미 채널 구조물(150)에서는 읽기/쓰기/소거 작동이 수행되지 않는다. 더미 채널 구조물(150)은 스택 구조물(110)을 지지하는 데 사용된다. 더미 채널 구조물(150)은 채널 구조물(130)과 동일한 구조를 가질 수 있으며, 채널 구조물(130)과 동시에 형성될 수 있어 공정 단계가 단순화되고 제조 비용이 절감될 수 있다.A dummy channel structure (150) is positioned below a TSG cut line (120), and the dummy channel structure (150) of an adjacent memory array is electrically insulated by the TSG cut line (120), and a read/write/erase operation is not performed on the dummy channel structure (150). The dummy channel structure (150) is used to support the stack structure (110). The dummy channel structure (150) may have the same structure as the channel structure (130) and may be formed simultaneously with the channel structure (130), so that the process steps may be simplified and the manufacturing cost may be reduced.

일부 구현에서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 더미 전도성 부분(180)은 기판(100)에 수직인 Z 방향으로 인접한 메모리 어레이 사이에 배치될 수 있으며, 더미 전도성 부분(180)은 인접한 TSG 절단 라인(120)과 더미 채널 구조물(150) 사이에 위치될 수 있다. 기판(100)에 수직한 Z 방향에서, 더미 전도성 부분(180)의 프로젝션이 TSG 절단 라인(120)의 프로젝션과 중첩될 수 있다. 더미 전도성 부분(180)은 더미 채널 구조물(150)에 대한 전기적 연결로서 사용되지 않고, 더미 채널 구조물(150)을 지지하는 데 사용된다. 더미 전도성 부분(180)은 전도성 부분(140)과 동시에 형성될 수 있어 제종 공정이 단순화되고 제조 비용이 절감될 수 있다.In some implementations, as illustrated in FIG. 2A, the dummy conductive portion (180) can be positioned between adjacent memory arrays in the Z direction perpendicular to the substrate (100), and the dummy conductive portion (180) can be positioned between adjacent TSG cut lines (120) and dummy channel structures (150). In the Z direction perpendicular to the substrate (100), a projection of the dummy conductive portion (180) can overlap a projection of the TSG cut lines (120). The dummy conductive portion (180) is not used as an electrical connection to the dummy channel structure (150), but is used to support the dummy channel structure (150). The dummy conductive portion (180) can be formed simultaneously with the conductive portion (140), which can simplify the forming process and reduce manufacturing costs.

일부 구현에서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 더미 채널 구조물(150)과 더미 전도성 부분(180)이 3D 메모리 디바이스를 지지하기 위해 사용되기 때문에, 전기적 연결 역할을 할 필요가 없다. 따라서, 일부 구현에서, 더미 전도성 부분(180)을 생략하고, 더미 채널 구조물(150)만 제공하여 제조 비용을 절감할 수 있다.In some implementations, as illustrated in FIG. 2c, since the dummy channel structure (150) and the dummy conductive portion (180) are used to support the 3D memory device, there is no need to serve as an electrical connection. Therefore, in some implementations, the dummy conductive portion (180) can be omitted and only the dummy channel structure (150) can be provided, thereby reducing manufacturing costs.

도 2c에 도시된 바와 같이, Z 방향으로 적층된 복수의 스택 구조물을 서로 다른 라벨로 표현하여 관련 위치를 구별한다. 예를 들어, 스택 구조물(110a), 스택 구조물(110b) 및 스택 구조물(110c)이 도 2c에 도시되어 있으며, 스택 구조물(110a), 스택 구조물(110b) 및 스택 구조물(110c)은 동일한 구조를 가질 수 있으나 서로 다른 위치에 배치될 수 있다.As illustrated in FIG. 2c, multiple stack structures stacked in the Z direction are expressed with different labels to distinguish their related positions. For example, stack structures (110a), stack structures (110b), and stack structures (110c) are illustrated in FIG. 2c, and stack structures (110a), stack structures (110b), and stack structures (110c) may have the same structure but may be arranged at different positions.

일부 구현에서, 더미 채널 구조물(150)의 바닥은 TSG 절단 라인(120)과 직접 접촉될 수 있다. 더미 채널 구조물(150)의 바닥은 인접한 2개의 스택 구조물들 사이의 절연층으로 연장될 수 있으며, TSG 절단 라인(120)과 접촉하지 않는다. 예를 들어, 도 2c에 도시된 바와 같이, 스택 구조물(110b)에 위치된 더미 채널 구조물(150)의 바닥은 스택 구조물(110a)의 TSG 절단 라인(120)과 직접 접촉된다. 다른 예를 들면, 도 2c에 도시된 바와 같이, 스택 구조물(110c)의 더미 채널 구조물(150)의 바닥은 스택 구조물(110c)과 스택 구조물(110b) 사이의 절연층 내부로만 연장될 수 있다.In some implementations, the bottom of the dummy channel structure (150) may be in direct contact with the TSG cut line (120). The bottom of the dummy channel structure (150) may extend into the insulation layer between two adjacent stack structures and not contact the TSG cut line (120). For example, as illustrated in FIG. 2c, the bottom of the dummy channel structure (150) located in the stack structure (110b) is in direct contact with the TSG cut line (120) of the stack structure (110a). As another example, as illustrated in FIG. 2c, the bottom of the dummy channel structure (150) of the stack structure (110c) may extend only into the insulation layer between the stack structure (110c) and the stack structure (110b).

일부 구현에서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 3D 메모리 디바이스는 게이트층(112)과 절연층(113)에 의해 지지되며, 도 2a 및 도 2c에 도시된 더미 채널 구조물(150)과 더미 전도성 부분(180)이 제조 원가 절감을 위해 생략될 수 있다.In some implementations, as illustrated in FIG. 2d, the 3D memory device is supported by a gate layer (112) and an insulating layer (113), and the dummy channel structure (150) and the dummy conductive portion (180) illustrated in FIGS. 2a and 2c may be omitted to reduce manufacturing costs.

도 8a에 도시된 바와 같이, 스택 구조물(110)의 제조 공정에서, 게이트 희생층(172)과 절연층(173)을 교대로 적층하는 것에 의해 형성된 스택 구조물(170a)을 먼저 형성할 수 있으며, 그런 다음 스택 구조물(170a)의 게이트 희생층(172)을 제거하여 갭을 형성하고, 그 다음으로 게이트층(112)을 갭 예를 들어, 도 2a ~ 도 2d에 도시된 스택 구조물(110)에 형성한다. 달리 말하면, 스택 구조물(110)은 게이트 애프터(gate-after) 공정에 의해 형성될 수 있다. 게이트 희생층(172)을 제거할 때, 절연층(173)(즉, 도 2c 및 도 2d의 절연층(113))의 붕괴 및 변형을 방지하기 위해, 더미 채널 구조물(150)을 형성하여 3D 메모리 디바이스를 지지하여 디바이스 수율을 향상시킨다.As illustrated in FIG. 8a, in a manufacturing process of a stack structure (110), a stack structure (170a) formed by alternately stacking gate sacrificial layers (172) and insulating layers (173) may be first formed, and then the gate sacrificial layer (172) of the stack structure (170a) may be removed to form a gap, and then a gate layer (112) may be formed in the gap, for example, in the stack structure (110) illustrated in FIGS. 2a to 2d. In other words, the stack structure (110) may be formed by a gate-after process. When the gate sacrificial layer (172) is removed, in order to prevent collapse and deformation of the insulating layer (173) (i.e., the insulating layer (113) of FIGS. 2c and 2d), a dummy channel structure (150) is formed to support the 3D memory device and improve device yield.

일부 구현에서, 게이트 희생층(172)을 형성하지 않고 게이트층(112)과 절연층(113)을 교대로 적층하여 스택 구조물(110)을 형성할 수 있고, 게이트 퍼스트(gate-first) 공정에 의해 스택 구조물(110a)을 형성할 수 있다. 일부 구현에서, 도 2c의 더미 채널 구조물(150)의 배열은 생략 가능하며, 스택 구조물(110)의 게이트층(112)과 절연층(113)이 지지되어 제조 비용을 절감할 수 있다.In some implementations, the stack structure (110) can be formed by alternately stacking gate layers (112) and insulating layers (113) without forming the gate sacrificial layer (172), and the stack structure (110a) can be formed by a gate-first process. In some implementations, the arrangement of the dummy channel structure (150) of FIG. 2c can be omitted, and the gate layer (112) and insulating layer (113) of the stack structure (110) can be supported, thereby reducing the manufacturing cost.

일부 구현에서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 메모리 어레이는 적어도 2개의 GLS(gate line slit) 구조물(160)을 더 포함하고, GLS 구조물(160)들은 평행하게 배열된다. 각 GLS 구조물(160)은 스택 구조물을 관통하며, 인접한 2개의 GLS 구조물(160)들 사이에는 적어도 하나의 TSG 절단 라인(120)이 배치된다. GLS 구조물(160)과 TSG 절단 라인(120) 사이에는 채널 구조물(130)이 배치된다.In some implementations, as illustrated in FIG. 2b, the memory array further includes at least two gate line slit (GLS) structures (160), the GLS structures (160) being arranged in parallel. Each GLS structure (160) penetrates the stack structure, and at least one TSG slit line (120) is disposed between two adjacent GLS structures (160). A channel structure (130) is disposed between the GLS structure (160) and the TSG slit line (120).

일부 구현에서, 각 메모리 어레이는 스택 구조물(110)을 관통하는 적어도 2개의 GLS 구조물(160)을 포함한다. 기판(100)에 수직인 Z 방향에서, 인접한 2개의 메모리 어레이의 GLS 구조물(160)들의 프로젝션들은 서로 중첩된다. 일부 구현에서, 복수의 적층형 메모리 어레이는 복수의 GLS 구조물(160)을 공유한다. 예를 들어, 하나의 GLS 구조물(160)로 예시하면, 기판(100)에 수직인 방향에서, GLS 구조물(160)은 모든 적층된 구조물(110)들을 관통하도록 구성된다.In some implementations, each memory array includes at least two GLS structures (160) penetrating the stacked structures (110). In the Z direction perpendicular to the substrate (100), the projections of the GLS structures (160) of two adjacent memory arrays overlap each other. In some implementations, multiple stacked memory arrays share multiple GLS structures (160). For example, as an example with one GLS structure (160), in the direction perpendicular to the substrate (100), the GLS structure (160) is configured to penetrate all of the stacked structures (110).

일부 구현에서, 스택 구조물(110)을 관통하는 GLS 구조물(160)은 메모리 어레이를 서로 다른 메모리 영역으로 분할하고, 두 GLS 구조물(160)의 중간에 있는 채널 구조물(130)들이 함께 메모리 영역을 형성한다. GLS 구조물(160)은 메모리 어레이를 절연시키고 지지하는 절연 구조물의 역할을 할 수 있다. GLS 구조물(160)은 채널 구조물(130)의 공통 소스 전극에 전원을 공급하기 위한 전도성 코어 부분도 포함할 수 있다. TSG 절단 라인(120)은 인접한 2개의 GLS 구조물(160)들 사이에 배치되고, 메모리 영역은 서로 다른 서브 어레이로 더 분할되며, 각 서브 어레이는 메모리 블록(210)이고, 각 메모리 블록(210)은 독립적으로 읽기/쓰기/소거 작동을 수행할 수 있다.In some implementations, a GLS structure (160) penetrating the stack structure (110) divides the memory array into different memory regions, and channel structures (130) located in the middle of two GLS structures (160) together form a memory region. The GLS structure (160) may serve as an insulating structure that insulates and supports the memory array. The GLS structure (160) may also include a conductive core portion for supplying power to a common source electrode of the channel structure (130). A TSG cut line (120) is disposed between two adjacent GLS structures (160), and the memory region is further divided into different sub-arrays, each sub-array being a memory block (210), and each memory block (210) can independently perform read/write/erase operations.

본 개시에서 도시된 GLS 구조물(160)과 TSG 절단 라인(120)의 수는 단지 예시적인 것이며, GLS 구조물(160)과 TSG 절단 라인(120)의 수를 상이하게 설정하여 메모리 어레이를 복수의 메모리 블록으로 분할할 수 있고, 각 메모리 블록은 설계 요건 및 제조 공정에 따라 하나 이상의 채널 구조물을 포함할 수도 있음을 이해해야 한다. 따라서, 메모리 블록의 분할 및 독립적인 제어는 메모리 디바이스에 대한 보다 미세한 프로그래밍 제어를 달성하고 작동 효율성을 향상시킬 수 있다. 또한, 동시에 제어되는 채널 구조물의 수가 줄어들어 메모리 디바이스의 프로그래밍 간섭이 줄어들며, 메모리 디바이스의 안정성이 향상된다.It should be understood that the number of GLS structures (160) and TSG cut lines (120) illustrated in the present disclosure is merely exemplary, and that the number of GLS structures (160) and TSG cut lines (120) may be set differently to divide the memory array into a plurality of memory blocks, and each memory block may include one or more channel structures depending on design requirements and manufacturing processes. Therefore, the division and independent control of the memory blocks can achieve finer programming control for the memory device and improve operational efficiency. In addition, the number of simultaneously controlled channel structures is reduced, so that programming interference of the memory device is reduced, and the stability of the memory device is improved.

도 2b에 도시된 바와 같이, 인접한 2개의 GLS 구조물(160)들 사이의 채널 구조물(130)들은 어레이 방식으로 주기적으로 배열된다. TSG 절단 라인(120)과 GLS 구조물(160)은 어레이를 서브 어레이로 분할하고, 각 서브 어레이는 동일한 수의 채널 구조물(130)을 갖는다. 인접한 2개의 GLS 구조물(160)들 사이의 채널 구조물(130)들이 어레이 방식으로 주기적으로 배열됨으로써, 채널 구조물(130)의 레이아웃 밀도를 증가시킬 수 있으며, 비트 라인과 채널 구조물(s130)의 상단 사이의 정렬 및 접촉도 용이하게 될 수 있다.As illustrated in FIG. 2b, the channel structures (130) between two adjacent GLS structures (160) are periodically arranged in an array manner. The TSG cut line (120) and the GLS structures (160) divide the array into sub-arrays, and each sub-array has the same number of channel structures (130). Since the channel structures (130) between two adjacent GLS structures (160) are periodically arranged in an array manner, the layout density of the channel structures (130) can be increased, and the alignment and contact between the bit line and the top of the channel structure (s130) can also be facilitated.

도 2b에 도시된 바와 같이, 기판과 평행한 X 방향에서, TSG 절단 라인(120)과 GLS 구조물(160)은 메모리 어레이를 서로 다른 서브 어레이로 분할하고, 각 서브 어레이는 예를 들어 4행(row) 또는 8행인, 동일한 수의 채널 구조물(130)을 가질 수 있다. 각 서브 어레이는 동일한 행 수를 갖는 채널 구조물(130)들로 배치되며, 이는 각 서브 어레이의 작동 전압의 균형을 맞추고, 읽기/쓰기/소거 작동을 용이하게 하며, 메모리 디바이스의 안정성을 향상시키는 데 유리하다. TSG 절단 라인(120)의 연장 방향을 따라 배열된 복수의 채널 구조물(130) 및 GLS 구조물(160)이 채널 구조물(130)의 행을 형성한다. 예를 들어, 도 2b에서 대시 라인(dashed line)으로 도시된 바와 같이, Y 방향을 따라 나란히(side by side) 배열된 복수의 채널 구조물(130)이 채널 구조물(130)의 행으로 지칭될 수 있으며, 각 서브 어레이는 4개의 채널 구조물(130)의 행을 포함한다. 일부 구현에서, Y 방향은 워드 라인의 연장 방향일 수 있고, X 방향은 비트 라인의 연장 방향일 수 있다.As illustrated in FIG. 2b, in the X direction parallel to the substrate, the TSG cut lines (120) and the GLS structures (160) divide the memory array into different sub-arrays, and each sub-array can have the same number of channel structures (130), for example, four rows or eight rows. Each sub-array is arranged with the channel structures (130) having the same number of rows, which is advantageous for balancing the operating voltages of each sub-array, facilitating read/write/erase operations, and improving the stability of the memory device. A plurality of channel structures (130) and GLS structures (160) arranged along the extension direction of the TSG cut lines (120) form a row of the channel structures (130). For example, as illustrated by the dashed lines in FIG. 2b, a plurality of channel structures (130) arranged side by side along the Y direction may be referred to as a row of channel structures (130), and each sub-array includes four rows of channel structures (130). In some implementations, the Y direction may be an extension direction of a word line, and the X direction may be an extension direction of a bit line.

일부 구현에서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 채널 구조물(130)은 반도체 채널(131) 및 반도체 채널(131)을 둘러싸는 메모리막(memory film)(132)을 포함한다. 인접한 2개의 메모리 어레이에서 적층된 방식으로 배열된 반도체 채널(131)들은 전도성 부분(140)에 의해 전기적으로 연결된다. 복수의 전도성 부분(140)은 기판(100)과 평행한 방향으로 서로 전기적으로 절연되어 있다.In some implementations, as illustrated in FIG. 2a, the channel structure (130) includes a semiconductor channel (131) and a memory film (132) surrounding the semiconductor channel (131). The semiconductor channels (131) arranged in a stacked manner in two adjacent memory arrays are electrically connected by conductive portions (140). The plurality of conductive portions (140) are electrically insulated from each other in a direction parallel to the substrate (100).

기판(100)에 수직인 Z 방향에서, 인접한 적층된 반도체 채널(131)들은 전도성 부분(140)에 의해 전기적으로 연결되어, 각 반도체 채널(131)의 전도(conduction)를 구현한다. 전도성 부분(140)은 이온 도핑된 폴리실리콘을 포함할 수 있으며, 도핑 유형은 전도성 부분(140)의 캐리어 밀도를 높이고 전도성을 향상시키기 위해 n형 도핑을 포함한다. 일부 구현에서, Z 방향은 반도체 채널(131)의 연장 방향일 수 있다.In the Z direction perpendicular to the substrate (100), adjacent stacked semiconductor channels (131) are electrically connected by conductive portions (140) to implement conduction of each semiconductor channel (131). The conductive portion (140) may include ion-doped polysilicon, and the doping type includes n-type doping to increase carrier density of the conductive portion (140) and improve conductivity. In some implementations, the Z direction may be an extension direction of the semiconductor channel (131).

도 2e는 본 개시의 일부 측면에 따른 채널 구조물(130)의 개략도를 예시한다. 도 2e에 도시된 바와 같이, 메모리막(132)은 채널 구조물(130)의 반경 방향을 따라, 차단층(blocking layer)(135), 저장층(storage layer)(134) 및 터널링층(tunneling layer)(133)을 포함한다. 차단층(135)은 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물, 고유전 물질, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 저장층(134)은 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 실리콘, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 터널링층(133)은 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 메모리막(132)은 실리콘 산화물/실리콘 질화물/실리콘 산화물(ONO)의 복합층일 수 있다.FIG. 2E illustrates a schematic diagram of a channel structure (130) according to some aspects of the present disclosure. As illustrated in FIG. 2E, the memory film (132) includes a blocking layer (135), a storage layer (134), and a tunneling layer (133) along the radial direction of the channel structure (130). The blocking layer (135) may include silicon oxide, silicon oxynitride, a high-k material, or any combination thereof. The storage layer (134) may include silicon nitride, silicon oxynitride, silicon, or any combination thereof. The tunneling layer (133) may include silicon oxide, silicon oxynitride, or a combination thereof. In some implementations, the memory film (132) may be a composite layer of silicon oxide/silicon nitride/silicon oxide (ONO).

일부 구현에서, 터널링층(133)은 반도체 채널(131)과 저장층(134) 사이에 위치된다. 저장층(134)은 전하 트랩층(charge trapping layer)이라고도 하며, 전하 트랩층에서의 전하의 저장 또는 제거에 따라 반도체 채널의 스위칭 상태가 결정된다. 전하는 터널링층(133)의 터널링 효과를 통해 저장층(134)과 반도체 채널(131) 사이를 이동하여, 반도체 채널(131)의 턴 온/오프를 구현하고, 프로그래밍을 통해 저장 및 소거를 구현한다. 저장층(134)은 전하를 저장할 수 있으며, 메모리 디바이스의 전원이 꺼질 때, 저장층(134)에 전하가 저장될 수 있다. 차단층(135)은 저장층(134)과 게이트층 사이에 절연용으로 위치된다. 메모리 디바이스의 전원이 꺼질 때, 저장층(134)의 전하가 게이트층으로 이동하는 것이 차단되며, 이에 따라 데이터 손실을 방지할 수 있다.In some implementations, the tunneling layer (133) is located between the semiconductor channel (131) and the storage layer (134). The storage layer (134) is also called a charge trapping layer, and the switching state of the semiconductor channel is determined by the storage or removal of charges in the charge trapping layer. Charges move between the storage layer (134) and the semiconductor channel (131) through the tunneling effect of the tunneling layer (133), thereby implementing turning on/off of the semiconductor channel (131), and implementing storage and erasure through programming. The storage layer (134) can store charges, and when the memory device is powered off, charges can be stored in the storage layer (134). The blocking layer (135) is located between the storage layer (134) and the gate layer for insulation. When the memory device is powered off, charges in the storage layer (134) are blocked from moving to the gate layer, thereby preventing data loss.

일부 구현에서, 도 2f에 도시된 바와 같이, 3D 메모리 디바이스는 기판(100); 제1 TSG(111a)를 포함하는 제1 스택 구조물(110a) - 제1 TSG(111a)는 기판(100)으로부터 상대적으로 떨어진 제1 스택 구조물(110a)의 측에 위치됨 -; 제1 스택 구조물(110a)을 관통하는 복수의 제1 채널 구조물(130a); 제1 TSG(111a)를 분할하는 제1 TSG 절단 라인(120a) - 제1 TSG 절단 라인(120a)은 기판과 평행한 방향에서 인접한 2개의 제1 채널 구조물(130a)들 사이에 위치됨 -; 제2 TSG(111b)를 포함하는 제2 스택 구조물(110b) - 제2 TSG(111b)는 기판(100)으로부터 상대적으로 떨어진 제2 스택 구조물(110b)의 측에 위치됨 -; 제2 스택 구조물(110b)을 관통하는 복수의 제2 채널 구조물(130b); 제1 TSG(111b)을 분할하는 제2 TSG 절단 라인(120b) - 제2 TSG 절단 라인(120b)은 기판과 평행한 방향에서 인접한 2개의 제2 채널 구조물(130b)들 사이에 위치됨 - 을 포함하고, 제1 스택 구조물(110a)과 제2 스택 구조물(110b)은 기판에 수직인 방향으로 적층되며, 적층된 제1 채널 구조물(130a)은 제2 채널 구조물(130b)과 전기적으로 연결된다.In some implementations, as illustrated in FIG. 2f, the 3D memory device includes a substrate (100); a first stack structure (110a) including a first TSG (111a), wherein the first TSG (111a) is positioned on a side of the first stack structure (110a) that is relatively distant from the substrate (100); a plurality of first channel structures (130a) penetrating the first stack structure (110a); a first TSG cut line (120a) dividing the first TSG (111a), wherein the first TSG cut line (120a) is positioned between two adjacent first channel structures (130a) in a direction parallel to the substrate; a second stack structure (110b) including a second TSG (111b), wherein the second TSG (111b) is positioned on a side of the second stack structure (110b) that is relatively distant from the substrate (100); A plurality of second channel structures (130b) penetrating the second stack structure (110b); a second TSG cutting line (120b) dividing the first TSG (111b), wherein the second TSG cutting line (120b) is positioned between two adjacent second channel structures (130b) in a direction parallel to the substrate, wherein the first stack structure (110a) and the second stack structure (110b) are stacked in a direction perpendicular to the substrate, and the stacked first channel structures (130a) are electrically connected to the second channel structures (130b).

일부 구현에서, 도 2f에 도시된 바와 같이, 기판(100)에 수직인 Z 방향에서, 제2 스택 구조물(110b)은 제1 스택 구조물(110a) 위에 위치될 수 있다. 도 2f에 도시된 제1 스택 구조물(110a)과 제2 스택 구조물(110b)은 단지 예시를 위한 것이며, 3D 메모리 디바이스는 더 많은 스택 구조물을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, Z 방향에서, 제3 스택 구조물이 제2 스택 구조물(110b) 상에 적층되고, 제4 스택 구조물이 제3 스택 구조물 상에 적층될 수 있다. 스택 구조물의 수는 본 개시에서 제한되지 않는다.In some implementations, as illustrated in FIG. 2f, in the Z direction perpendicular to the substrate (100), the second stack structure (110b) can be positioned over the first stack structure (110a). The first stack structure (110a) and the second stack structure (110b) illustrated in FIG. 2f are merely exemplary, and the 3D memory device may further include more stack structures. For example, in the Z direction, a third stack structure can be stacked on the second stack structure (110b), and a fourth stack structure can be stacked on the third stack structure. The number of stack structures is not limited in the present disclosure.

도 2f에 도시된 바와 같이, Z 방향에서, 인접한 제1 및 제2 채널 구조물(130a, 130b)은 전기적으로 연결된다. 제1 채널 구조물(130a)과 제2 채널 구조물(130b)은 직접적인 접촉에 의해 전기적으로 연결될 수 있음이 이해된다. 예를 들어, 제1 채널 구조물(130a)과 제2 채널 구조물(130b)에서의 반도체 채널 접촉은 전기적으로 연결된다. 다른 예로서, 전기적 연결은 또한 Z 방향으로 인접한 제1 채널 구조물(130a)과 제2 채널 구조물(130b) 사이에 전도성 구조물(예: 전도성 부분(140))를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 전도성 구조물은 제1 채널 구조물(130a) 및 제2 채널 구조물(130b)과 직접 접촉된다. 제1 채널 구조물(130a)과 제2 채널 구조물(130b)은 모두 채널 구조물이고, 구조물은 동일하거나 상이할 수 있으며, 위치도 상이할 수 있다는 점에 유의해야 한다.As illustrated in FIG. 2f, in the Z direction, the adjacent first and second channel structures (130a, 130b) are electrically connected. It is understood that the first channel structure (130a) and the second channel structure (130b) can be electrically connected by direct contact. For example, the semiconductor channel contacts in the first channel structure (130a) and the second channel structure (130b) are electrically connected. As another example, the electrical connection can also include providing a conductive structure (e.g., the conductive portion (140)) between the first channel structure (130a) and the second channel structure (130b) that are adjacent in the Z direction. The conductive structure is in direct contact with the first channel structure (130a) and the second channel structure (130b). It should be noted that the first channel structure (130a) and the second channel structure (130b) are both channel structures, and the structures can be the same or different, and their positions can also be different.

일부 구현에서, 도 2f에 도시된 바와 같이, 3D 메모리 디바이스는 제1 채널 구조물(130a)과 제2 채널 구조물(130b)을 전기적으로 연결하기 위해 제1 스택 구조물(110a)과 제2 스택 구조물(110b) 사이에 위치되는 전도성 부분(140)을 더 포함할 수 있다.In some implementations, as illustrated in FIG. 2f, the 3D memory device may further include a conductive portion (140) positioned between the first stack structure (110a) and the second stack structure (110b) to electrically connect the first channel structure (130a) and the second channel structure (130b).

도 2f에 도시된 바와 같이, Z 방향에서, 전도성 부분(140)은 인접한 제1 채널 구조물(130a)과 제2 채널 구조물(130b) 사이에 형성되고, 제1 채널 구조물(130a)의 상단과 제2 채널 구조물(130b)의 하단에 접촉하여, 제1 채널 구조물(130a)과 제2 채널 구조물(130b) 사이의 전기적 연결을 구현한다. 전도성 부분(140)은 제1 채널 구조물(130a)과 제2 채널 구조물(130b)의 전기적 연결 면적을 증가시키고, 제1 채널 구조물(130a)과 제2 채널 구조물(130b)의 정렬 난이도를 감소시키며, 제1 채널 구조물(130a) 및 제2 채널 구조물(130b)을 형성하는 공정 윈도의 확장을 용이하게 할 수 있다.As illustrated in FIG. 2f, in the Z direction, the conductive portion (140) is formed between adjacent first channel structures (130a) and second channel structures (130b), and contacts the upper end of the first channel structure (130a) and the lower end of the second channel structure (130b), thereby implementing an electrical connection between the first channel structure (130a) and the second channel structure (130b). The conductive portion (140) can increase an electrical connection area between the first channel structure (130a) and the second channel structure (130b), reduce the difficulty of aligning the first channel structure (130a) and the second channel structure (130b), and facilitate expansion of a process window for forming the first channel structure (130a) and the second channel structure (130b).

일부 구현에서, 도 2f에 도시된 바와 같이, 기판(100)에 수직인 방향에서, 제1 TSG 절단 라인(120a)의 프로젝션과 제2 TSG 절단 라인(120b)의 프로젝션이 중첩될 수 있다. 제1 스택 구조물(110a)에서의 제1 TSG 절단 라인(120a)의 형성 위치는 제2 스택 구조물(110b)에서의 제2 TSG 절단 라인(120b)의 형성 위치와 동일할 수 있으므로, Z 방향에서 제2 TSG 절단 라인(120b)과 제1 TSG 절단 라인(120a)의 프로젝션이 중첩된다. 따라서, 제1 TSG 절단 라인(120a)과 제2 TSG 절단 라인(120b)의 제조 공정에서, 동일한 마스크를 사용하여 제조 비용을 절감할 수 있다.In some implementations, as illustrated in FIG. 2f, in a direction perpendicular to the substrate (100), the projection of the first TSG cut line (120a) and the projection of the second TSG cut line (120b) may overlap. Since the formation location of the first TSG cut line (120a) in the first stack structure (110a) may be the same as the formation location of the second TSG cut line (120b) in the second stack structure (110b), the projections of the second TSG cut line (120b) and the first TSG cut line (120a) overlap in the Z direction. Therefore, in the manufacturing process of the first TSG cut line (120a) and the second TSG cut line (120b), the manufacturing cost can be reduced by using the same mask.

일부 구현에서, 3D 메모리 디바이스는 제1 스택 구조물(110a)을 관통하며 제1 TSG 절단 라인(120a) 아래에 위치된 제1 더미 채널 구조물(150a); 및 제2 스택 구조물(110b)을 관통하며 제2 TSG 절단 라인(120b) 아래에 위치된 제2 더미 채널 구조물(150b)를 더 포함할 수 있다. In some implementations, the 3D memory device may further include a first dummy channel structure (150a) penetrating the first stack structure (110a) and positioned below the first TSG cut line (120a); and a second dummy channel structure (150b) penetrating the second stack structure (110b) and positioned below the second TSG cut line (120b).

제1 더미 채널 구조물(150a)과 제2 더미 채널 구조물(150b)은 데이터를 저장하는데 사용되지 않고, 3D 메모리 디바이스를 지지하는 데 사용됨으로써, 메모리 디바이스의 구조적 안정성이 향상되고, 제1 스택 구조물(110a)과 제2 스택 구조물(110b)의 붕괴 및 변형 조건이 감소되며, 메모리 디바이스의 안정성이 향상된다.The first dummy channel structure (150a) and the second dummy channel structure (150b) are not used to store data, but are used to support the 3D memory device, thereby improving the structural stability of the memory device, reducing collapse and deformation conditions of the first stack structure (110a) and the second stack structure (110b), and improving the stability of the memory device.

도 3은 본 개시의 일부 측면에 따른 메모리 디바이스를 갖는 시스템(300)의 블록도를 예시한다. 시스템(300)은 휴대폰, 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿, 차량용 컴퓨터, 게임 콘솔, 프린터, 포지셔닝 디바이스, 웨어러블 전자 디바이스, 스마트 센서, 가상 현실(virtual reality, VR) 디바이스, 증강 현실(argument reality, AR) 디바이스, 또는 그 안에 스토리지를 갖는 임의의 다른 적절한 전자 디바이스일 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 시스템(300)은 호스트(308) 및 하나 이상의 메모리 디바이스(304)와 메모리 컨트롤러(306)를 갖는 메모리 시스템(302)을 포함할 수 있다. 호스트(308)는 중앙 처리 유닛(central processing unit, CPU)와 같은 전자 디바이스의 프로세서 또는 애플리케이션 프로세서(application processor, AP)와 같은 시스템 온 칩(system-on-chip, SoC)일 수 있다. 호스트(308)는 메모리 디바이스(304)로 또는 메모리 디바이스로부터 데이터를 송신하거나 수신하도록 구성될 수 있다.FIG. 3 illustrates a block diagram of a system (300) having a memory device according to some aspects of the present disclosure. The system (300) may be a mobile phone, a desktop computer, a laptop computer, a tablet, an in-vehicle computer, a game console, a printer, a positioning device, a wearable electronic device, a smart sensor, a virtual reality (VR) device, an augmented reality (AR) device, or any other suitable electronic device having storage therein. As illustrated in FIG. 3 , the system (300) may include a memory system (302) having a host (308) and one or more memory devices (304) and a memory controller (306). The host (308) may be a processor of the electronic device, such as a central processing unit (CPU), or a system-on-chip (SoC), such as an application processor (AP). The host (308) may be configured to transmit or receive data to or from the memory device (304).

메모리 디바이스(304)는 본 개시에 개시된 임의의 메모리 디바이스일 수 있다. 위에서 상세히 개시된 바와 같이, NAND 플래시 메모리 디바이스와 같은 메모리 디바이스(304)는 비트 라인을 방전하는 방전 작동에서, 제어되고 미리 정의된 방전 전류를 가질 수 있다. 일부 구현에 따르면, 메모리 컨트롤러(306)는 메모리 디바이스(304) 및 호스트(308)에 결합되고 메모리 디바이스(304)를 제어하도록 구성된다. 메모리 컨트롤러(306)는 메모리 디바이스(304)에 저장된 데이터를 관리하고 호스트(308)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 메모리 컨트롤러(306)는 메모리 디바이스(304)에 결합될 수 있고, 메모리 컨트롤러(306)는 주변 디바이스를 통해 채널 구조물의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다.The memory device (304) may be any memory device disclosed in the present disclosure. As described in detail above, the memory device (304), such as a NAND flash memory device, may have a controlled and predefined discharge current in a discharge operation that discharges a bit line. In some implementations, a memory controller (306) is coupled to the memory device (304) and the host (308) and is configured to control the memory device (304). The memory controller (306) may manage data stored in the memory device (304) and communicate with the host (308). For example, the memory controller (306) may be coupled to the memory device (304) and the memory controller (306) may be configured to control operation of the channel structure via a peripheral device.

일부 구현에서, 메모리 컨트롤러(306)는 보안 디지털(secure digital, SD) 카드, 콤팩트 플래시(compact flash, CF) 카드, 범용 직렬 버스(universal serial bus, USB) 플래시 드라이브, 또는 개인용 컴퓨터, 디지털 카메라, 휴대폰 등과 같은 전자 디바이스에 사용하기 위한 기타 미디어와 같은 낮은 듀티 사이클 환경에서 작동하도록 설계된다. 일부 구현에서, 메모리 컨트롤러(306)는 스마트폰, 태블릿, 랩톱 컴퓨터, 엔터프라이즈 스토리지 어레이 등과 같은 모바일 디바이스용 데이터 스토리지로서 사용되는 높은 듀티 사이클 환경 SSD 또는 내장형 멀티미디어 카드(embedded multi-media-card, eMMC)에서 작동하도록 설계된다. 메모리 컨트롤러(306)는 읽기, 소거 및 프로그램 작동과 같은 메모리 디바이스(304)의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다. 메모리 컨트롤러(306)는 또한 배드 블록(bad-block) 관리, 가비지(garbage) 수집, 로직적-물리적 주소 변환, 웨어 레벨링(wear leveling) 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 메모리 디바이스(304)에 저장되거나 저장될 데이터와 관련하여 다양한 기능을 관리하도록 구성될 수 있다. 일부 구현에서, 메모리 컨트롤러(306)는 메모리 디바이스(304)로부터 읽히거나 메모리 디바이스에 기록되는 데이터에 관해 에러 정정 코드(error correction code, ECC)를 처리하도록 추가로 구성된다. 임의의 다른 적절한 기능, 예를 들어 메모리 디바이스(304)를 포맷하는 것(formatting)도 메모리 컨트롤러(306)에 의해 수행될 수 있다. 메모리 컨트롤러(306)는 특정 통신 프로토콜에 따라 외부 디바이스(예: 호스트(308))와 통신할 수 있다. 예를 들어, 메모리 컨트롤러(306)는 USB 프로토콜, MMC 프로토콜, PCI(peripheral component interconnection) 프로토콜, PCI-E(PCI-express) 프로토콜, ATA(advanced technology attachment) 프로토콜, 직렬 ATA 프로토콜, 병렬 ATA 프로토콜, SCSI(small computer small interface) 프로토콜, ESPI(an enhanced small disk interface) 프로토콜, IDE(integrated drive electronic) 프로토콜, Firewire 프로토콜 등과 같은 다양한 인터페이스 프로토콜 중 적어도 하나를 통해 외부 디바이스와 통신할 수 있다.In some implementations, the memory controller (306) is designed to operate in low duty cycle environments, such as with secure digital (SD) cards, compact flash (CF) cards, universal serial bus (USB) flash drives, or other media for use in electronic devices, such as personal computers, digital cameras, mobile phones, and the like. In some implementations, the memory controller (306) is designed to operate in high duty cycle environments, such as with solid-state drives (SSDs) or embedded multi-media-cards (eMMCs) used as data storage for mobile devices, such as smartphones, tablets, laptop computers, enterprise storage arrays, and the like. The memory controller (306) can be configured to control operations of the memory device (304), such as read, erase, and program operations. The memory controller (306) may also be configured to manage various functions relating to data stored or to be stored in the memory device (304), including but not limited to bad-block management, garbage collection, logical-to-physical address translation, wear leveling, etc. In some implementations, the memory controller (306) is further configured to process error correction code (ECC) with respect to data read from or written to the memory device (304). Any other suitable functions, such as formatting the memory device (304), may also be performed by the memory controller (306). The memory controller (306) may communicate with an external device, such as the host (308), according to a particular communication protocol. For example, the memory controller (306) may communicate with an external device via at least one of various interface protocols, such as a USB protocol, an MMC protocol, a PCI (peripheral component interconnection) protocol, a PCI-E (PCI-express) protocol, an ATA (advanced technology attachment) protocol, a serial ATA protocol, a parallel ATA protocol, a SCSI (small computer small interface) protocol, an ESPI (an enhanced small disk interface) protocol, an IDE (integrated drive electronic) protocol, a Firewire protocol, and the like.

메모리 컨트롤러(306) 및 하나 이상의 메모리 디바이스(304)는 다양한 유형의 저장 디바이스에 통합될 수 있으며, 예를 들어 UFS(universal Flash storage) 패키지 또는 eMMC 패키지와 같은 동일한 패키지에 포함될 수 있다. 즉, 메모리 시스템(302)은 서로 다른 유형의 최종 전자 제품으로 구현되고 패키징될 수 있다. 하나의 예에서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 메모리 컨트롤러(306) 및 단일 메모리 디바이스(304)는 메모리 카드(402)에 통합될 수 있다. 메모리 카드(402)는 PC 카드(PCMCIA, personal computer memory card international association), CF 카드, SM(smart media) 카드, 메모리 스틱, 멀티미디어 카드(MMC, RS-MMC, MMCmicro), SD 카드(SD, miniSD, microSD, SDHC), UFS 등을 포함할 수 있다. 메모리 카드(402)는 메모리 카드(402)를 호스트(예: 도 3의 호스트(308))와 결합하는 메모리 카드 커넥터(404)를 더 포함할 수 있다. 또 다른 예에서는 도 4b에 도시된 바와 같이, 메모리 컨트롤러(306) 및 다수의 메모리 디바이스(304)는 SSD(406)에 통합될 수 있다. SSD(406)는 SSD(406)를 호스트(예: 도 3의 호스트(308))와 결합하는 SSD 커넥터(408)를 더 포함할 수 있다. 일부 구현에서, SSD(406)의 저장 용량 및/또는 작동 속도는 메모리 카드(402)의 것보다 더 크다.The memory controller (306) and one or more memory devices (304) may be integrated into various types of storage devices, and may be included in the same package, such as a universal Flash storage (UFS) package or an eMMC package, for example. That is, the memory system (302) may be implemented and packaged into different types of end electronic products. In one example, as illustrated in FIG. 4A , the memory controller (306) and a single memory device (304) may be integrated into a memory card (402). The memory card (402) may include a PC card (PCMCIA, personal computer memory card international association), a CF card, a SM (smart media) card, a memory stick, a multimedia card (MMC, RS-MMC, MMCmicro), an SD card (SD, miniSD, microSD, SDHC), a UFS, or the like. The memory card (402) may further include a memory card connector (404) that couples the memory card (402) to a host (e.g., the host (308) of FIG. 3 ). In another example, as illustrated in FIG. 4b, a memory controller (306) and a plurality of memory devices (304) may be integrated into an SSD (406). The SSD (406) may further include an SSD connector (408) that couples the SSD (406) to a host (e.g., the host (308) of FIG. 3). In some implementations, the storage capacity and/or operating speed of the SSD (406) is greater than that of the memory card (402).

도 5는 본 개시의 일부 측면에 따른 주변 회로를 포함하는 메모리 디바이스(500)의 개략적인 회로도를 예시한다. 메모리 디바이스(500)는 메모리 셀 어레이(501) 및 메모리 셀 어레이(501)에 결합된 주변 회로(502)를 포함할 수 있다. 3D 메모리 디바이스(304)는 메모리 디바이스(500)의 예일 수 있다.FIG. 5 illustrates a schematic circuit diagram of a memory device (500) including peripheral circuitry according to some aspects of the present disclosure. The memory device (500) may include a memory cell array (501) and peripheral circuitry (502) coupled to the memory cell array (501). A 3D memory device (304) may be an example of the memory device (500).

메모리 셀 어레이(501)는 메모리 셀(506)이 각각 기판(도 5에는 도시되지 않음) 위로 수직으로 연장되는 NAND 메모리 스트링(508)의 어레이 형태로 제공되는 NAND 플래시 메모리 셀 어레이일 수 있다. 일부 구현에서, 각 NAND 메모리 스트링(508)은, 직렬로 결합되고 수직으로 적층된 복수의 메모리 셀(506)을 포함한다. 각 메모리 셀(506)은 메모리 셀(506)의 영역 내에 트랩(trap)된 전자의 수에 따라 달라지는 전기 전압 또는 전하와 같은 연속적인 아날로그 값을 보유할 수 있다. 각 메모리 셀(506)은 플로팅(floating)-게이트 트랜지스터를 포함하는 플로팅 게이트형 메모리 셀 또는 전하-트랩 트랜지스터를 포함하는 전하 트랩형 메모리 셀일 수 있다.The memory cell array (501) may be a NAND flash memory cell array in which memory cells (506) are provided in the form of an array of NAND memory strings (508) that each extend vertically above a substrate (not shown in FIG. 5). In some implementations, each NAND memory string (508) includes a plurality of memory cells (506) that are coupled in series and stacked vertically. Each memory cell (506) may hold a continuous analog value, such as an electrical voltage or charge, that varies depending on the number of electrons trapped within a region of the memory cell (506). Each memory cell (506) may be a floating-gate type memory cell including a floating-gate transistor or a charge trap type memory cell including a charge-trap transistor.

일부 구현에서, 각 메모리 셀(506)은 2개의 가능한 메모리 상태를 갖고 따라서 1비트의 데이터를 저장할 수 있는 단일 레벨 셀(single-level cell, SLC)이다. 예를 들어, 제1 메모리 상태 "0"은 제1 전압 범위에 대응할 수 있고, 제2 메모리 상태 "1"은 제2 전압 범위에 대응할 수 있다. 일부 구현에서, 각 메모리 셀(506)은 4개 이상의 메모리 상태에서 단일 비트 이상의 데이터를 저장할 수 있는 다중 레벨 셀(multi-level cell, MLC)이다. 예를 들어, MLC는 셀당 2비트, 셀당 3비트(TLC(triple-level cell)라고도 함) 또는 셀당 4비트(QLC(quad-level cell)라고도 함)를 저장할 수 있다. 각 MLC는 가능한 공칭(nominal) 저장 값 범위를 가정하도록 프로그래밍될 수 있다. 일 예에서, 각 MLC가 2비트의 데이터를 저장하면, MLC는 3개의 가능한 공칭 저장 값 중 하나를 셀에 기록하는 것에 의해 소거된 상태에서 3개의 가능한 프로그래밍 레벨 중 하나를 가정하도록 프로그래밍될 수 있다. 네 번째 공칭 저장 값은 소거된 상태용으로 사용될 수 있다.In some implementations, each memory cell (506) is a single-level cell (SLC) that has two possible memory states and can therefore store one bit of data. For example, a first memory state "0" may correspond to a first voltage range, and a second memory state "1" may correspond to a second voltage range. In some implementations, each memory cell (506) is a multi-level cell (MLC) that can store more than a single bit of data in four or more memory states. For example, an MLC can store two bits per cell, three bits per cell (also called a triple-level cell (TLC)), or four bits per cell (also called a quad-level cell (QLC)). Each MLC can be programmed to assume a range of possible nominal storage values. In one example, if each MLC stores two bits of data, the MLC can be programmed to assume one of three possible programming levels in the erased state by writing one of three possible nominal storage values to the cell. A fourth nominal storage value can be used for the erased state.

도 5에 도시된 바와 같이, 각 NAND 메모리 스트링(508)은 그 소스 종단에서의 소스 선택 게이트(source select gate, SSG) 트랜지스터(510) 및 그 드레인 종단에서의 드레인 선택 게이트(drain select gate, DSG) 트랜지스터(512)를 포함할 수 있다. SSG 트랜지스터(510) 및 DSG 트랜지스터(512)는 읽기 및 프로그램 작동 동안, 선택된 NAND 메모리 스트링(508)(어레이의 열(column))을 활성화하도록 구성될 수 있다. 일부 구현에서, 동일한 블록(504)에 있는 NAND 메모리 스트링(508)의 SSG 트랜지스터(510)는 동일한 소스 라인(SL)(514), 예를 들어 공통 SL을 통해 예를 들어 접지에 결합된다. 각 NAND 메모리 스트링(508)의 DSG 트랜지스터(512)는 일부 구현에 따라, 데이터가 출력 버스(도시되지 않음)를 통해 읽히거나 프로그래밍될 수 있는 개개의 비트 라인(516)에 결합된다. 일부 구현에서, 각 NAND 메모리 스트링(508)은 하나 이상의 DSG 라인(513)을 통해 선택 전압(예: DSG 트랜지스터(512)의 임계 전압보다 높은) 또는 선택 해제(deselect) 전압(예: 0V)을 개개의 DSG 트랜지스터(512)에 인가하는 것에 의해 및/또는 하나 이상의 SSG 라인(515)을 통해 선택 전압(예: SSG 트랜지스터(510)의 임계 전압보다 높은) 또는 선택 해제 전압(예: 0V)을 개개의 SSG 트랜지스터(510)에 인가하는 것에 의해 선택되거나 선택 해제되도록 구성된다.As illustrated in FIG. 5, each NAND memory string (508) may include a source select gate (SSG) transistor (510) at its source terminal and a drain select gate (DSG) transistor (512) at its drain terminal. The SSG transistors (510) and the DSG transistors (512) may be configured to activate a selected NAND memory string (508) (a column of the array) during read and program operations. In some implementations, the SSG transistors (510) of the NAND memory strings (508) in the same block (504) are coupled to a same source line (SL) (514), for example, to ground, via a common SL. Each DSG transistor (512) of each NAND memory string (508) is coupled to a respective bit line (516) from which data can be read or programmed via an output bus (not shown), depending on some implementations. In some implementations, each NAND memory string (508) is configured to be selected or deselected by applying a select voltage (e.g., higher than the threshold voltage of the DSG transistors (512)) or a deselect voltage (e.g., 0 V) to the respective DSG transistors (512) via one or more DSG lines (513) and/or by applying a select voltage (e.g., higher than the threshold voltage of the SSG transistors (510)) or a deselect voltage (e.g., 0 V) to the respective SSG transistors (510) via one or more SSG lines (515).

도 5에 도시된 바와 같이, NAND 메모리 스트링(508)은 다수의 블록(504)으로 구성될 수 있으며, 각각은 공통 소스 라인(514)을 가질 수 있다. 일부 구현에서, 각 블록(504)은 소거 작동을 위한 기본 데이터 단위(basic data unit)이며, 즉, 동일한 블록(504) 상의 모든 메모리 셀(506)이 동시에 소거된다. 인접한 NAND 메모리 스트링(508)들의 메모리 셀(506)들은 메모리 셀(506)의 어떤 행이 읽기 및 프로그램 작동에 의해 영향을 받는지를 선택하는 워드 라인(518)을 통해 결합될 수 있다. 일부 구현에서, 각 워드 라인(518)은 프로그램 및 읽기 작동을 위한 기본 데이터 단위인 메모리 셀(506)의 페이지(page)(520)에 결합된다. 비트 단위의 한 페이지(520)의 크기는 하나의 블록(504)에서 워드 라인(518)에 의해 결합된 NAND 메모리 스트링(508)의 수에 대응할 수 있다. 각 워드 라인(518)은 개개의 페이지(520)의 각 메모리 셀(506)에 있는 복수의 제어 게이트(게이트 전극) 및 제어 게이트를 결합하는 게이트 라인을 포함할 수 있다.As illustrated in FIG. 5, a NAND memory string (508) may be composed of a number of blocks (504), each of which may have a common source line (514). In some implementations, each block (504) is a basic data unit for an erase operation, i.e., all memory cells (506) on the same block (504) are erased simultaneously. Memory cells (506) of adjacent NAND memory strings (508) may be coupled via word lines (518) that select which row of memory cells (506) is affected by the read and program operations. In some implementations, each word line (518) is coupled to a page (520) of memory cells (506), which is a basic data unit for the program and read operations. The size of one page (520) in bit units may correspond to the number of NAND memory strings (508) coupled by word lines (518) in one block (504). Each word line (518) may include a plurality of control gates (gate electrodes) and gate lines coupling the control gates in each memory cell (506) of an individual page (520).

주변 회로(502)는 비트 라인(516), 워드 라인(518), 소스 라인(514), SSG 라인(515) 및 DSG 라인(513)을 통해 메모리 셀 어레이(501)에 결합될 수 있다. 전술한 바와 같이, 주변 회로(502)는 비트 라인(516)을 통해 전압 신호 및/또는 전류 신호를 각 타깃 메모리 셀(506)에 인가하고 워드 라인(518), 소스 라인(514), SSG 라인(515), DSG 라인(513)을 통해 각 타깃 메모리 셀(506)로부터 전압 신호 및/또는 전류 신호를 감지하는 것에 의해, 메모리 셀 어레이(501)의 작동을 용이하게 하는 임의의 적절한 회로를 포함할 수 있다. 주변 회로(502)는 CMOS 기술을 사용하여 형성된 다양한 유형의 주변 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 6은 페이지 버퍼(604), 열 디코더/비트 라인 드라이버(606), 행 디코더/워드 라인 드라이버(608), 전압 생성기(610), 제어 로직(612), 레지스터(614), 인터페이스(I/F)(616) 및 데이터 버스(618)를 포함하는 일부 주변 회로(502)를 예시한다. 일부 예에서는 추가적인 주변 회로(502)도 포함될 수 있다는 것이 이해된다.The peripheral circuit (502) may be coupled to the memory cell array (501) via the bit line (516), the word line (518), the source line (514), the SSG line (515), and the DSG line (513). As described above, the peripheral circuit (502) may include any suitable circuitry that facilitates operation of the memory cell array (501) by applying voltage signals and/or current signals to each target memory cell (506) via the bit line (516) and detecting voltage signals and/or current signals from each target memory cell (506) via the word line (518), the source line (514), the SSG line (515), and the DSG line (513). The peripheral circuit (502) may include various types of peripheral circuits formed using CMOS technology. For example, FIG. 6 illustrates some peripheral circuitry (502) including a page buffer (604), a column decoder/bit line driver (606), a row decoder/word line driver (608), a voltage generator (610), control logic (612), a register (614), an interface (I/F) (616), and a data bus (618). It is to be understood that in some examples, additional peripheral circuitry (502) may also be included.

페이지 버퍼(604)는 제어 로직(612)의 제어 신호에 따라 메모리 셀 어레이(501)로부터 읽히거나 메모리 셀 어레이(501)에 프로그래밍된 데이터를 버퍼링하도록 구성될 수 있다. 일 예에서, 페이지 버퍼(604)는 메모리 셀 어레이(501)의 한 페이지(520)에 프로그래밍될 프로그램 데이터(쓰기 데이터)의 한 페이지를 저장할 수 있다. 다른 예에서, 페이지 버퍼(604)는 또한 선택된 워드 라인(518)에 결합된 메모리 셀(506)로 데이터가 적절하게 프로그래밍되는 것을 확인하기 위해 프로그램 검증 작동을 수행한다.The page buffer (604) may be configured to buffer data read from or programmed into the memory cell array (501) according to a control signal of the control logic (612). In one example, the page buffer (604) may store one page of program data (write data) to be programmed into one page (520) of the memory cell array (501). In another example, the page buffer (604) may also perform a program verify operation to verify that data is properly programmed into the memory cell (506) coupled to the selected word line (518).

행 디코더/워드 라인 드라이버(608)는 제어 로직(612)에 의해 제어되고, 메모리 셀 어레이(501)의 블록(504)을 선택하고 선택된 블록(504)의 워드 라인(518)을 선택하도록 구성될 수 있다. 행 디코더/워드 라인 드라이버(608)는 추가로, 메모리 셀 어레이(501)를 구동하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 행 디코더/워드 라인 드라이버(608)는 전압 생성기(610)로부터 생성된 워드 라인 전압을 사용하여 선택된 워드 라인(518)에 결합된 메모리 셀(506)을 구동할 수 있다.The row decoder/word line driver (608) may be controlled by the control logic (612) and configured to select a block (504) of the memory cell array (501) and select a word line (518) of the selected block (504). The row decoder/word line driver (608) may further be configured to drive the memory cell array (501). For example, the row decoder/word line driver (608) may drive a memory cell (506) coupled to the selected word line (518) using a word line voltage generated from the voltage generator (610).

열 디코더/비트 라인 드라이버(606)는 제어 로직(612)에 의해 제어되고, 전압 생성기(610)로부터 생성된 비트 라인 전압을 인가하는 것에 의해 하나 이상의 3D NAND 메모리 스트링(508)을 선택하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 열 디코더/비트 라인 드라이버(606)는 읽기 작동에서 출력될 페이지 버퍼(604)로부터의 N 비트의 데이터 세트를 선택하기 위해 열 신호를 인가할 수 있다.The column decoder/bit line driver (606) may be controlled by the control logic (612) and configured to select one or more 3D NAND memory strings (508) by applying bit line voltages generated from the voltage generator (610). For example, the column decoder/bit line driver (606) may apply a column signal to select a set of N bits of data from the page buffer (604) to be output in a read operation.

제어 로직(612)은 각 주변 회로(502)에 결합되고 주변 회로(502)의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다. 레지스터(614)는 제어 로직(612)에 결합될 수 있고, 상태 정보, 명령어(command) 작동 코드(OP 코드), 각 주변 회로(502)의 작동을 제어하기 위한 명령어 주소를 저장하기 위한, 상태 레지스터, 명령어 레지스터, 주소 레지스터를 포함할 수 있다.The control logic (612) may be coupled to each peripheral circuit (502) and configured to control the operation of the peripheral circuit (502). The register (614) may be coupled to the control logic (612) and may include a status register, a command register, and an address register for storing status information, a command operation code (OP code), and a command address for controlling the operation of each peripheral circuit (502).

인터페이스(616)는 제어 로직(612)에 결합될 수 있고 메모리 컨트롤러(도시되지 않음)와 메모리 셀 어레이(501)를 인터페이싱하도록 구성될 수 있다. 일부 구현에서, 인터페이스(616)는 메모리 컨트롤러 및/또는 호스트(도시되지 않음)로부터 수신된 제어 명령어를 버퍼링하고 제어 로직(612)으로 중계(relay)하고, 제어 로직(612)으로부터 수신된 상태 정보를 버퍼링하고 메모리 컨트롤러 및/또는 호스트로 중계하는 제어 버퍼 역할을 한다. 인터페이스(616)는 또한 데이터 버스(618)를 통해 페이지 버퍼(604) 및 열 디코더/비트 라인 드라이버(606)에 결합될 수 있고, 메모리 컨트롤러 및/또는 호스트로부터 수신된 프로그램 데이터를 버퍼링하고 페이지 버퍼(604)로 중계하고, 페이지 버퍼(604)로부터의 읽힌 데이터를 버퍼링하고 메모리 컨트롤러 및/또는 호스트로 중계하는 I/O 인터페이스 및 데이터 버퍼 역할을 할 수 있다. 일부 구현에서, 인터페이스(616) 및 데이터 버스(618)는 주변 회로(502)의 I/O 회로의 일부이다.The interface (616) may be coupled to the control logic (612) and configured to interface the memory controller (not shown) with the memory cell array (501). In some implementations, the interface (616) may act as a control buffer that buffers and relays control commands received from the memory controller and/or a host (not shown) to the control logic (612), and buffers and relays status information received from the control logic (612) to the memory controller and/or the host. The interface (616) may also be coupled to the page buffer (604) and the column decoder/bit line driver (606) via the data bus (618), and may act as an I/O interface and data buffer that buffers and relays program data received from the memory controller and/or the host to the page buffer (604), and buffers and relays data read from the page buffer (604) to the memory controller and/or the host. In some implementations, the interface (616) and data bus (618) are part of the I/O circuitry of the peripheral circuit (502).

전압 생성기(610)는 제어 로직(612)에 의해 제어되고 메모리 셀 어레이(501)에 공급될 워드 라인 전압(예: 읽기 전압, 프로그램 전압, 패스(pass) 전압, 로컬 전압 및 검증 전압) 및 비트 라인 전압을 생성하도록 구성될 수 있다. 일부 구현에서, 전압 생성기(610)는 아래에 상세히 설명되는 바와 같이, 서로 다른 주변 회로(502)의 다양한 레벨로 전압을 제공하는 전압원의 일부이다. 본 개시의 범위에 부합하여, 일부 구현에서, 전압 생성기(610)에 의해 예를 들어 행 디코더/워드 라인 드라이버(608), 열 디코더/비트 라인 드라이버(606) 및 페이지 버퍼(604)에 제공되는 전압은 메모리 작동을 수행하기에 충분한 특정 레벨보다 높다. 예를 들어, 페이지 버퍼(604)의 페이지 버퍼 회로 및/또는 제어 로직(612)의 로직 회로에 제공되는 전압은 3.3V와 같이 +1.3V와 5V 사이일 수 있으며, 행 디코더/워드 라인 드라이버(608) 및/또는 열 디코더/비트 라인 드라이버(606)에서의 구동 회로에 제공되는 전압은 5V와 30V 사이일 수 있다.The voltage generator (610) may be configured to generate word line voltages (e.g., read voltage, program voltage, pass voltage, local voltage, and verify voltage) and bit line voltages to be supplied to the memory cell array (501) under control of the control logic (612). In some implementations, the voltage generator (610) is part of a voltage source that provides voltages at various levels to different peripheral circuits (502), as described in detail below. Consistent with the scope of the present disclosure, in some implementations, the voltages provided by the voltage generator (610) to, for example, the row decoder/word line driver (608), the column decoder/bit line driver (606), and the page buffer (604) are higher than a particular level sufficient to perform memory operations. For example, the voltage provided to the page buffer circuit of the page buffer (604) and/or the logic circuit of the control logic (612) may be between +1.3 V and 5 V, such as 3.3 V, and the voltage provided to the driving circuit in the row decoder/word line driver (608) and/or the column decoder/bit line driver (606) may be between 5 V and 30 V.

도 7은 본 개시의 일부 측면에 따라 3D 메모리 디바이스를 형성하는 방법의 흐름도를 예시한다. 도 8a ~ 도 8f는 본 개시의 일부 측면에 따라 3D 메모리 디바이스를 형성하는 제조 공정을 예시한다. 도 7 및 도 8a ~ 도 8f에 도시된 바와 같이, 이 방법은 다음 단계를 포함한다:FIG. 7 illustrates a flow chart of a method for forming a 3D memory device according to some aspects of the present disclosure. FIGS. 8A to 8F illustrate a manufacturing process for forming a 3D memory device according to some aspects of the present disclosure. As illustrated in FIGS. 7 and 8A to 8F, the method includes the following steps:

S100: 도 8a에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상에 TSG 희생층(171)을 갖는 제1 스택 구조물(170a)을 형성하며, TSG 희생층(171)은 기판(100)으로부터 상대적으로 떨어진 제1 스택 구조물(170a)의 측 상에 형성된다.S100: As illustrated in FIG. 8a, a first stack structure (170a) having a TSG sacrificial layer (171) is formed on a substrate (100), and the TSG sacrificial layer (171) is formed on a side of the first stack structure (170a) that is relatively distant from the substrate (100).

S200: 도 8b에 도시된 바와 같이, 제1 스택 구조물(170a)에서, TSG 희생층(171)을 분리하기 위해 제1 TSG 절단 라인(120)을 형성한다.S200: As shown in FIG. 8b, in the first stack structure (170a), a first TSG cutting line (120) is formed to separate the TSG sacrificial layer (171).

S300: 도 8c에 도시된 바와 같이, 제1 스택 구조물(170a)을 관통하는 복수의 채널 구조물(130)을 형성한다.S300: As shown in FIG. 8c, a plurality of channel structures (130) penetrating the first stack structure (170a) are formed.

S400: 도 8c에 도시된 바와 같이, 기판(100)에 수직인 방향으로 제1 스택 구조물(170a)을 덮는 제2 스택 구조물(170b)을 형성한다.S400: As shown in FIG. 8c, a second stack structure (170b) is formed covering the first stack structure (170a) in a direction perpendicular to the substrate (100).

S500: 도 8d에 도시된 바와 같이, 제2 스택 구조물(170b)에 제2 TSG 절단 라인(120)을 형성한다.S500: As shown in FIG. 8d, a second TSG cutting line (120) is formed in the second stack structure (170b).

S600: 도 8e에 도시된 바와 같이, 제2 스택 구조물(170b)을 관통하여 제1 스택 구조물 내의 채널 구조물들과 전기적으로 연결되는 복수의 채널 구조물(130)을 형성한다.S600: As illustrated in FIG. 8e, a plurality of channel structures (130) are formed that penetrate the second stack structure (170b) and are electrically connected to the channel structures in the first stack structure.

일부 구현에서, TSG 희생층(171)의 물질은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 단결정 실리콘, 폴리실리콘, 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.In some implementations, the material of the TSG sacrificial layer (171) may include, but is not limited to, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, single crystal silicon, polysilicon, or other suitable materials.

도 8e에 도시된 바와 같이, 메모리 디바이스는 제1 스택 구조물(170a) 및 제2 스택 구조물(170b)을 포함하고, 각 스택 구조물에는 TSG 절단 라인(120), 채널 구조물(130) 및 전도성 부분(140)이 형성된다. TSG 절단 라인(120)은 각 스택 구조물 내의 채널 구조물(130)을 절연된 메모리 블록으로 분할하며, 메모리 블록에 대해 개별적으로 읽기/쓰기/소거 작동을 수행할 수 있다.As illustrated in FIG. 8e, the memory device includes a first stack structure (170a) and a second stack structure (170b), and each stack structure is formed with a TSG cleavage line (120), a channel structure (130), and a conductive portion (140). The TSG cleavage line (120) divides the channel structure (130) within each stack structure into insulated memory blocks, and read/write/erase operations can be individually performed on the memory blocks.

여기서, Z 방향에서, 제1 스택 구조물(170a)의 채널 구조물(130)과 제2 스택 구조물(170b)의 채널 구조물(130)이 서로 적층되어 있음을 유의해야 한다. Z 방향에서, 인접하는 적층된 채널 구조물(130)들은 서로 전기적으로 연결된다. 전기적 연결은 두 채널 구조물(130)들의 반도체 채널들이 서로 접촉하는 것과 같은 전기적 연결을 형성하기 위해, 채널 구조물(130)들 사이의 직접적인 접촉을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 전기적으로 연결하는 방식은 또한 Z 방향에서 2개의 채널 구조물(130)들 사이에 전도성 구조물(예: 전도성 부분(140))를 제공하는 것을 포함할 수 있다.Here, it should be noted that in the Z direction, the channel structure (130) of the first stack structure (170a) and the channel structure (130) of the second stack structure (170b) are stacked on each other. In the Z direction, adjacent stacked channel structures (130) are electrically connected to each other. The electrical connection may include direct contact between the channel structures (130) to form an electrical connection such that the semiconductor channels of the two channel structures (130) are in contact with each other. In some implementations, the manner of electrically connecting may also include providing a conductive structure (e.g., a conductive portion (140)) between the two channel structures (130) in the Z direction.

도 8e에 도시된 바와 같이, 스택 구조물은 교대로 적층된 게이트 희생층(172)과 절연층(173)을 포함한다. 도 2a에 도시된 스택 구조물(110)이 형성하기 위해 스택 구조물의 게이트 희생층(172)이 게이트층(112)으로 대체된다.As illustrated in FIG. 8e, the stack structure includes alternately stacked gate sacrificial layers (172) and insulating layers (173). To form the stack structure (110) illustrated in FIG. 2a, the gate sacrificial layer (172) of the stack structure is replaced with a gate layer (112).

본 개시에서 제1 스택 구조물(170a)과 제2 스택 구조물(170b)은 단지 예시를 위한 것이며, 2개의 스택 구조물로 제한되지 않는 것으로 이해된다. 일부 구현에서, 제3 스택 구조물, 제4 스택 구조물, 제n 스택 구조물도 형성될 수 있으며, 여기서 n은 2보다 작지 않은 자연수이다. 각 스택 구조물에서, 적층되는 층의 수는 8, 16, 32, 64, 96, 128 등을 포함할 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.It is to be understood that in the present disclosure, the first stack structure (170a) and the second stack structure (170b) are merely examples and are not limited to two stack structures. In some implementations, a third stack structure, a fourth stack structure, and an nth stack structure may also be formed, where n is a natural number not less than 2. In each stack structure, the number of layers to be stacked may include 8, 16, 32, 64, 96, 128, and the like, and is not particularly limited.

설계 및 공정 요건에 따라, 일부 구현에서, 단계(S400), 단계(S500) 및 단계(S600)가 반복될 수 있고, 더 많은 스택 구조물이 적층될 수 있으며, 각 스택 구조물에는 TSG 절단 라인(120) 및 채널 구조물(130)이 형성되어 3D 메모리 디바이스의 메모리 밀도를 증가시킬 수 있다.Depending on design and process requirements, in some implementations, steps (S400), (S500) and (S600) may be repeated, and more stack structures may be stacked, with each stack structure having a TSG cut line (120) and a channel structure (130) formed therein, to increase the memory density of the 3D memory device.

일부 구현에서, 단계(S200) 및 단계(S500)에서는 각 스택 구조물에 복수의 TSG 절단 라인(120)이 또한 제공될 수 있으며, TSG 희생층(171)을 복수의 절연된 영역으로 분할하여, 읽기/쓰기/소거 작동을 독립적으로 수행할 수 있는 더 많은 메모리 블록을 확보할 수 있다.In some implementations, steps (S200) and (S500) may also provide multiple TSG cut lines (120) in each stack structure, dividing the TSG sacrificial layer (171) into multiple insulated regions to secure more memory blocks that can independently perform read/write/erase operations.

기판(100)에 수직인 Z 방향에서, 스택 구조물의 메모리 블록은 독립적으로 읽기/쓰기/소거 작동을 수행할 수 있으며, 상부 및 하부 인접한 메모리 블록들의 간섭을 받지 않는다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 제1 스택 구조물(170a)의 메모리 블록에 대한 읽기/쓰기/소거 작동이 수행될 때, 제2 스택 구조물(170b)의 메모리 블록과 제3 스택 구조물(170c)의 메모리 블록은 읽기/쓰기/소거 작동을 수행하지 않을 수 있다. 이러한 방식으로, 메모리 디바이스의 보다 세밀한 제어가 실현될 수 있고, 작동 효율이 향상되며, 메모리 블록 간의 프로그래밍 간섭이 감소되고, 메모리 디바이스의 안정성이 향상된다.It should be noted that in the Z direction perpendicular to the substrate (100), the memory blocks of the stack structure can independently perform read/write/erase operations and are not subject to interference from upper and lower adjacent memory blocks. For example, when a read/write/erase operation is performed on a memory block of the first stack structure (170a), the memory blocks of the second stack structure (170b) and the memory blocks of the third stack structure (170c) may not perform the read/write/erase operations. In this manner, more precise control of the memory device can be realized, the operating efficiency is improved, the programming interference between the memory blocks is reduced, and the stability of the memory device is improved.

일부 구현에서, 도 8e에 도시된 바와 같이, 제2 TSG 절단 라인(120)의 프로젝션은 제1 TSG 절단 라인(120)의 프로젝션과 기판(100)에 수직인 방향으로 중첩된다. TSG 절단 라인(120)을 형성하는 과정에서는, 포토리소그래피 기술을 이용하고 그런 다음 에칭 공정과 증착 공정을 수행하는 것에 의해 TSG 절단 라인(120)을 형성한다. 제1 스택 구조물(170a)에서의 제1 TSG 절단 라인(120)의 형성 위치는 제2 스택 구조물(170b)에서의 제2 TSG 절단 라인(120)의 형성 위치와 동일할 수 있으므로, Z 방향에서 제1 TSG 절단 라인(120)과 제2 TSG 절단 라인(120)의 프로젝션이 이 중첩된다. 따라서, 제1 TSG 절단 라인(120)과 제2 TSG 절단 라인(120)의 제조 공정에서, 동일한 마스크를 사용하여 제조 비용을 절감할 수 있다.In some implementations, as illustrated in FIG. 8e, the projection of the second TSG cut line (120) overlaps the projection of the first TSG cut line (120) in a direction perpendicular to the substrate (100). In the process of forming the TSG cut line (120), the TSG cut line (120) is formed by using a photolithography technique and then performing an etching process and a deposition process. Since the formation position of the first TSG cut line (120) in the first stack structure (170a) may be the same as the formation position of the second TSG cut line (120) in the second stack structure (170b), the projections of the first TSG cut line (120) and the second TSG cut line (120) overlap in the Z direction. Therefore, in the manufacturing processes of the first TSG cut line (120) and the second TSG cut line (120), the manufacturing cost can be reduced by using the same mask.

일부 구현에서, 도 8b 및 도 8d에 도시된 바와 같이, 단계(S200) 및 단계(S500)에서, TSG 절단 라인(120)을 형성하는 방법은 스택 구조물에서 TSG 희생층(171)을 관통하는 제1 트렌치(trench)(121)를 형성하는 단계, 및 제1 트렌치(121)를 유전체 물질로 채워서 TSG 절단 라인(120)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 유전체 물질은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 또는 다른 적절한 물질과 같은 절연 물질을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 제1 트렌치를 형성하는 공정은 건식 에칭, 습식 에칭, 또는 다른 슈트(suit) 공정을 포함할 수 있다. TSG 희생층(171)은 단층 물질층일 수도 있고, 제1 트렌치(121)의 깊이를 증가시키고 형성된 TSG 절단 라인(120)의 파티션(partition) 및 절연 성능을 향상시키기 위해 복수의 TSG 서브층을 포함할 수도 있음을 이해해야 한다.In some implementations, as illustrated in FIGS. 8b and 8d , in steps S200 and S500 , the method of forming the TSG cleavage line (120) may include forming a first trench (121) penetrating the TSG sacrificial layer (171) in the stack structure, and filling the first trench (121) with a dielectric material to form the TSG cleavage line (120). In some implementations, the dielectric material may include an insulating material, such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or other suitable material. In some implementations, the process of forming the first trench may include a dry etch, a wet etch, or other suit process. It should be understood that the TSG sacrificial layer (171) may be a single layer of material, or may include multiple TSG sub-layers to increase the depth of the first trench (121) and improve the partition and insulation performance of the formed TSG cut line (120).

도 8f에 도시된 바와 같이, 제1 스택 구조물(170a)에 제1 트렌치(121)를 형성한 다음, 제1 트렌치(121)를 채워서 절연된 TSG 절단 라인(120)을 형성한다. 제2 스택 구조물(170b)에서, 제3 스택 구조물(170c)에서 그리고 제n 스택 구조물에서 TSG 절단 라인(120)을 형성하는 방법은, 제1 스택 구조물(170a)에서 TSG 절단 라인(120)을 형성하는 방법과 동일할 수 있음이 이해된다. 일부 구현에서, 제1 트렌치에 유전체 물질을 채우고 TSG 절단 라인을 형성한 후, 유전체 물질이 제1 트렌치로부터 오버플로되어 스택 구조물의 표면 평탄도가 달라질 수 있으며, 표면은 평탄도를 향상시키기 위해 CMP(chemical mechanical polishing) 공정을 사용하여 추가로 처리될 수 있다.As illustrated in FIG. 8f, a first trench (121) is formed in the first stack structure (170a), and then the first trench (121) is filled to form an insulated TSG cut line (120). It is understood that the method of forming the TSG cut line (120) in the second stack structure (170b), the third stack structure (170c), and the nth stack structure may be the same as the method of forming the TSG cut line (120) in the first stack structure (170a). In some implementations, after filling the first trench with a dielectric material and forming the TSG cut line, the dielectric material may overflow from the first trench to change the surface flatness of the stack structure, and the surface may be further processed using a chemical mechanical polishing (CMP) process to improve the flatness.

일부 구현에서, 도 8c 및 도 8e에 도시된 바와 같이, 단계(S400)를 수행하기 전에, 이 방법은 제1 스택 구조물(170a) 상에 복수의 전도성 부분(140)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 전도성 부분(140)은 제1 스택 구조물(170a) 내의 채널 구조물(130)과 전기적으로 연결된다. 제2 스택 구조물(170b)이 형성된 후, 전도성 부분(140)은 제1 스택 구조물(170a)과 제2 스택 구조물(170b)에서 적층된 2개의 채널 구조물(130)둘과 전기적으로 연결된다.In some implementations, prior to performing step (S400), as illustrated in FIGS. 8c and 8e , the method may further include a step of forming a plurality of conductive portions (140) on the first stack structure (170a), wherein the conductive portions (140) are electrically connected to the channel structures (130) in the first stack structure (170a). After the second stack structure (170b) is formed, the conductive portions (140) are electrically connected to two channel structures (130) stacked in the first stack structure (170a) and the second stack structure (170b).

도 8e에 도시된 바와 같이, Z 방향에서, 전도성 부분(140)은 적층 방식으로 배치된 인접한 2개의 채널 구조물(130)들 사이에 형성되고, 하나의 채널 구조물(130)의 상단 및 다른 하나의 채널 구조물(130)의 바닥과 접촉하여, 2개의 채널 구조물(130)의 전기적 연결을 실현한다. 전도성 부분(140)은 2개의 채널 구조물(130)의 전기적 연결 면적을 증가시키고, 2개의 채널 구조물(130)의 정렬 난이도를 감소시키며, 채널 구조물(130)을 형성하는 공정 윈도의 확장을 용이하게 할 수 있다.As illustrated in FIG. 8e, in the Z direction, a conductive portion (140) is formed between two adjacent channel structures (130) arranged in a stacked manner, and contacts the top of one channel structure (130) and the bottom of the other channel structure (130), thereby realizing electrical connection of the two channel structures (130). The conductive portion (140) can increase the electrical connection area of the two channel structures (130), reduce the difficulty of aligning the two channel structures (130), and facilitate expansion of the process window for forming the channel structures (130).

일부 구현에서, 전도성 부분(140)의 물질은 텅스텐, 코발트, 니켈, 티타늄, 폴리실리콘, 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 전도성 부분(140)의 물질은 폴리실리콘 물질을 포함할 수 있고, 폴리실리콘 물질은 또한 전도성 부분(140)의 캐리어 밀도를 증가시키고 전도성을 향상시키기 위해 이온 도핑될 수 있다. 일부 구현에서, n형 도핑이 전도성 부분(140)의 폴리실리콘에 대해 수행되어 n형 폴리실리콘 반도체를 형성할 수 있고, 도핑 이온은 인, 비소, 안티몬, 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수 있다.In some implementations, the material of the conductive portion (140) may include tungsten, cobalt, nickel, titanium, polysilicon, or other suitable material. In some implementations, the material of the conductive portion (140) may include a polysilicon material, and the polysilicon material may also be ion-doped to increase the carrier density of the conductive portion (140) and improve conductivity. In some implementations, n-type doping may be performed on the polysilicon of the conductive portion (140) to form an n-type polysilicon semiconductor, and the doping ions may include phosphorus, arsenic, antimony, or other suitable material.

일부 구현에서, 도 8c 및 도 8e에 도시된 바와 같이, 채널 구조물(130)은 반도체 채널(131) 및, 반도체 채널(131) 주변에 배치된 메모리막(132)을 포함한다. 단계(S300) 및 단계(S600)에서, 채널 구조물(130)을 형성하는 방법은, 스택 구조물을 관통하는 채널 홀(hole)을 형성하는 단계, 채널 홀의 측벽을 덮는 메모리막(132)을 형성하는 단계, 및 메모리막(132)을 덮는 반도체 채널(131)을 형성하는 단계를 포함하며, 2개의 스택 구조물에서 서로 적층된 반도체 채널(131)들은 전도성 부분(140)에 의해 전기적으로 연결된다.In some implementations, as illustrated in FIGS. 8c and 8e , the channel structure (130) includes a semiconductor channel (131) and a memory film (132) disposed around the semiconductor channel (131). In steps (S300) and (S600), the method of forming the channel structure (130) includes a step of forming a channel hole penetrating the stack structure, a step of forming a memory film (132) covering a sidewall of the channel hole, and a step of forming a semiconductor channel (131) covering the memory film (132), wherein the semiconductor channels (131) stacked on each other in the two stack structures are electrically connected by a conductive portion (140).

일부 구현에서, 채널 홀을 형성하는 공정은 건식 에칭, 습식 에칭, 또는 다른 적절한 공정을 포함한다. 일부 구현에서, 메모리막(132) 및 반도체 채널(131)을 형성하는 공정은 LPCVD(low-temperature chemical vapor deposition) 공정, LPCVD(low pressure chemical vapor deposition) 공정, 급속 열 화학 기상 증착(rapid thermal chemical vapor deposition, ALD) 공정, ALD(atomic layer deposition) 공정, PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 공정, 또는 다른 적절한 공정과 같은 당업계에 알려진 임의의 공정일 수 있다.In some implementations, the process for forming the channel holes includes dry etching, wet etching, or other suitable processes. In some implementations, the process for forming the memory film (132) and the semiconductor channel (131) can be any process known in the art, such as a low-temperature chemical vapor deposition (LPCVD) process, a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) process, a rapid thermal chemical vapor deposition (ALD) process, an atomic layer deposition (ALD) process, a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) process, or other suitable processes.

기판(100)에 수직인 Z 방향에서, 인접한 적층 반도체 채널(131)들은 전도성 부분(140)을 통해 전기적으로 연결됨으로써, 각 반도체 채널(131)의 전도가 구현될 수 있다.In the Z direction perpendicular to the substrate (100), adjacent stacked semiconductor channels (131) are electrically connected through the conductive portion (140), so that conduction of each semiconductor channel (131) can be implemented.

또한, 전도성 부분(140)을 형성하는 단계 이전에, 이 방법은, 제1 스택 구조물(170a) 및 TSG 절단 라인(120)을 덮는 절연층(174)을 형성하는 단계, 및 절연층(174)에 복수의 전도성 부분(140)을 형성하는 것을 포함하여, 복수의 전도성 부분(140)을 제1 스택 구조물(170a) 상에 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 복수의 전도성 부분(140)은 기판(100)과 평행한 방향으로 서로 전기적으로 절연된다. 일부 구현에서, 절연층(174)의 물질은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 또는 다른 적절한 물질과 같은 절연 물질을 포함할 수 있다.Additionally, prior to the step of forming the conductive portion (140), the method may further include the step of forming an insulating layer (174) covering the first stack structure (170a) and the TSG cut line (120), and the step of forming a plurality of conductive portions (140) on the insulating layer (174), wherein the plurality of conductive portions (140) are electrically insulated from each other in a direction parallel to the substrate (100). In some implementations, the material of the insulating layer (174) may include an insulating material, such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or other suitable material.

제1 스택 구조물(170a)의 상단 및 TSG 절단 라인(120)의 상단 상에는 절연층(174)이 형성되고, 절연층(174)에는 복수의 전도성 부분(140)이 형성됨으로써, 복수의 전도성 부분(140)이 기판(100)과 평행한 X 방향으로 절연층(174)에 의해 서로 절연되며, 이에 따라 전도성 부분(140)들 사이의 프로그래밍 간섭을 감소시킨다. 일부 구현에서, 에칭 작동에 의해 절연층(174)에 홈(groove)이 형성되며, 그런 다음 홈이 전도성 물질로 채워져 전도성 부분(140)을 형성한다. 절연층(174)은 물질의 증착에 유리한 더 평평한 접촉 표면을 제공할 수 있으므로, 절연층(174) 상에 형성된 제2 스택 구조물(170b)이 더 균일해지고, 이는 더 많은 스택 구조물을 형성하는 데 유리하며, 메모리 층의 수를 증가시킨다.An insulating layer (174) is formed on the top of the first stack structure (170a) and the top of the TSG cut line (120), and a plurality of conductive portions (140) are formed on the insulating layer (174), so that the plurality of conductive portions (140) are insulated from each other by the insulating layer (174) in the X direction parallel to the substrate (100), thereby reducing programming interference between the conductive portions (140). In some implementations, a groove is formed in the insulating layer (174) by an etching operation, and then the groove is filled with a conductive material to form the conductive portion (140). Since the insulating layer (174) can provide a flatter contact surface that is advantageous for deposition of a material, the second stack structure (170b) formed on the insulating layer (174) becomes more uniform, which is advantageous for forming more stack structures and increases the number of memory layers.

일부 구현에서, 도 8a 및 도 8e에 도시된 바와 같이, 단계(S100) 및 단계(S400)에서, 스택 구조물을 형성하는 방법은, 기판(100) 상에 게이트 희생층(172)과 절연층(173)을 교대로 적층하는 단계 및 기판(100)에 반대인 스택 구조물의 측 상에 TSG 희생층(171)을 형성하는 단계를 포함한다. 절연층(173)은 TSG 희생층(171)과 인접한 게이트 희생층(172)을 전기적으로 절연시킨다.In some implementations, as illustrated in FIGS. 8a and 8e , in steps (S100) and (S400), the method of forming the stack structure includes the steps of alternately stacking gate sacrificial layers (172) and insulating layers (173) on a substrate (100) and forming a TSG sacrificial layer (171) on a side of the stack structure opposite to the substrate (100). The insulating layer (173) electrically insulates the TSG sacrificial layer (171) and the adjacent gate sacrificial layer (172).

일부 구현에서, 단계(S300)가 단계(S200) 이전에 수행될 수도 있다. 일부 구현에서, 단계(S600)가 단계(S500) 이전에 수행될 수도 있다. 예를 들어, 채널 구조물(130)을 먼저 형성한 다음, TSG 절단 라인(120)을 스택 구조물에 형성할 수 있다.In some implementations, step (S300) may be performed before step (S200). In some implementations, step (S600) may be performed before step (S500). For example, the channel structure (130) may be formed first, and then the TSG cut line (120) may be formed in the stack structure.

도 8c 및 도 8e에 도시된 바와 같이, 이 방법은, TSG 절단 라인(120) 아래에 교대로 적층된 게이트 희생층(172)과 절연층(173)을 관통하는 더미 채널 홀을 형성하는 단계, 더미 채널 홀을 덮는 더미 메모리막(152)을 형성하는 단계, 더미 메모리막(152)을 덮는 더미 반도체 채널(151)을 형성하는 단계 및 게이트 희생층(172)으로 연장되는 TSG 절단 라인(120)의 형성시 TSG 희생층(171)의 오버-에칭 및 메모리 디바이스의 안정성에 영향을 미치는 게이트 희생층(172)을 파괴하는 것을 방지하기 위한 전기적 절연을 형성하기 위해 TSG 희생층(171)과 게이트 희생층(172) 사이에 절연층(173)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.As illustrated in FIGS. 8c and 8e , the method may further include a step of forming a dummy channel hole penetrating the gate sacrificial layers (172) and the insulating layer (173) alternately stacked below the TSG cutting line (120), a step of forming a dummy memory film (152) covering the dummy channel hole, a step of forming a dummy semiconductor channel (151) covering the dummy memory film (152), and a step of forming an insulating layer (173) between the TSG sacrificial layer (171) and the gate sacrificial layer (172) to form electrical insulation to prevent over-etching of the TSG sacrificial layer (171) and destruction of the gate sacrificial layer (172) that affects the stability of the memory device during the formation of the TSG cutting line (120) extending to the gate sacrificial layer (172).

더미 채널 구조물(150)은 TSG 절단 라인(120) 아래에 형성되며, 인접한 메모리 어레이의 더미 채널 구조물(150)들은 TSG 절단 라인(120)에 의해 전기적으로 절연된다. 더미 채널 구조물(150)에 대해 읽기/쓰기/소거 작동이 수행되지 않으며, 더미 채널 구조물(150)은 스택 구조물을 지지하는 데 사용된다. 더미 채널 구조물(150)은 단계(S300) 및 단계(S600)의 채널 구조물(130)과 동일한 제조 공정을 사용하여 동시에 형성될 수 있으며, 동일한 구조를 가질 수 있어서, 공정 단계를 단순화하고 제조 비용을 절감할 수 있다.A dummy channel structure (150) is formed under a TSG cut line (120), and dummy channel structures (150) of adjacent memory arrays are electrically insulated by the TSG cut line (120). No read/write/erase operations are performed on the dummy channel structure (150), and the dummy channel structure (150) is used to support the stack structure. The dummy channel structure (150) can be formed simultaneously using the same manufacturing process as the channel structure (130) of steps (S300) and (S600), and can have the same structure, thereby simplifying the process steps and reducing the manufacturing cost.

일부 구현에서, 단계(S600) 이후, 각 스택 구조물을 관통하는 제2 트렌치를 형성할 수 있다. 제2 트렌치는 기판 내로 연장될 수 있다. 게이트 희생층(172) 및 TSG 희생층(171)이 제2 트렌치에 기반하여 제거되어 인접한 절연층(173)들 사이에 갭이 형성된다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 갭을 전도성 물질로 채워 게이트층(112)과 TSG(111)를 형성한다. 게이트층(112)은 워드라인으로 사용되며, 서로 다른 작동 전압이 워드라인에 인가되어 반도체 채널을 턴 온시키거나 및/또는 턴 오프시키며, 메모리 디바이스의 읽기/쓰기/소거 작동을 수행할 수 있다. TSG(111)는 상단 선택 트랜지스터의 제어 게이트로서 사용되며, 서로 다른 작동 전압을 인가하는 것에 의해 반도체 채널이 턴 온되거나 및/또는 턴 오프되어, 메모리 디바이스의 읽기/쓰기/소거 작동을 구현한다.In some implementations, after step (S600), a second trench can be formed penetrating each stack structure. The second trench can extend into the substrate. The gate sacrificial layer (172) and the TSG sacrificial layer (171) are removed based on the second trench to form a gap between adjacent insulating layers (173). As illustrated in FIG. 2B, the gap is filled with a conductive material to form a gate layer (112) and a TSG (111). The gate layer (112) is used as a word line, and different operating voltages are applied to the word line to turn on and/or turn off a semiconductor channel, thereby performing a read/write/erase operation of the memory device. The TSG (111) is used as a control gate of a top select transistor, and by applying different operating voltages, the semiconductor channel is turned on and/or turned off, thereby implementing a read/write/erase operation of the memory device.

일부 구현에서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 3D 메모리 디바이스는 제1 방향, 예를 들어 Z 방향으로 적층된 메모리 어레이들을 포함할 수 있다. 각 메모리 어레이는 제1 방향에 수직인 제2 방향 예를 들어 X 방향 및 제1 방향과 제2 방향에 수직인 제3 방향 예를 들어 Y 방향으로 연장되는 인터리브된 전도성층과 제1 유전체층, 예를 들어, 절연층(113)을 포함하는 스택 구조물을 포함할 수 있다. 전도성층은 워드 라인 예를 들어 게이트층(112) 및 그레인 선택 게이트 라인 예를 들어 TSG(111)를 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 드레인 선택 게이트 라인은 제2 방향에서 제2 유전체층, 예를 들어 TSG 절단 라인(120)에 의해 분리된다.In some implementations, as illustrated in FIG. 2A, the 3D memory device may include memory arrays stacked in a first direction, e.g., the Z direction. Each memory array may include a stack structure including interleaved conductive layers and a first dielectric layer, e.g., an insulating layer (113), extending in a second direction perpendicular to the first direction, e.g., the X direction, and a third direction perpendicular to the first and second directions, e.g., the Y direction. The conductive layers may include a word line, e.g., a gate layer (112), and a drain select gate line, e.g., a TSG (111). In some implementations, the drain select gate line is separated in the second direction by a second dielectric layer, e.g., a TSG cut line (120).

일부 구현에서, 제1 채널 구조물, 예를 들어 채널 구조물(130)은 워드 라인과 드레인 선택 게이트 라인을 통해 제1 방향으로 연장될 수 있다. 일부 구현에서, 제2 채널 구조물, 예를 들어 더미 채널 구조물(150)은 워드 라인을 통해 제1 방향으로 연장될 수 있다. 채널 구조물(130)은 게이트층(112), 절연층(113) 및 TSG(111)를 모두 관통할 수 있고, 더미 채널 구조물(150)은 게이트층(112) 및 절연층(113)만 관통할 수 있음에 유의한다. 따라서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 제1 방향에서의 채널 구조물(130)의 제1 길이는 제1 방향에서의 더미 채널 구조물(150)의 제2 길이보다 길다. 일부 구현에서, TSG 절단 라인(120)은 더미 채널 구조물(150) 위에 배치된다.In some implementations, the first channel structure, for example, the channel structure (130), can extend in the first direction through the word line and the drain select gate line. In some implementations, the second channel structure, for example, the dummy channel structure (150), can extend in the first direction through the word line. Note that the channel structure (130) can penetrate all of the gate layer (112), the insulating layer (113), and the TSG (111), and the dummy channel structure (150) can penetrate only the gate layer (112) and the insulating layer (113). Accordingly, as illustrated in FIG. 2A, the first length of the channel structure (130) in the first direction is longer than the second length of the dummy channel structure (150) in the first direction. In some implementations, the TSG cut line (120) is disposed over the dummy channel structure (150).

일부 구현에서, 제1 반도체층, 예를 들어 전도성 부분(140)은 채널 구조물(130) 위에 배치될 수 있고, 제2 반도체층, 예를 들어 더미 전도성 부분(180)은 TSG 절단 라인(120) 위에 배치될 수 있다.In some implementations, a first semiconductor layer, for example a conductive portion (140), may be disposed over the channel structure (130), and a second semiconductor layer, for example a dummy conductive portion (180), may be disposed over the TSG cut line (120).

일부 구현에서, 메모리 디바이스는 도 2a에 도시된 바와 같이 함께 적층되는 하나 이상의 메모리 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리 디바이스는 제1 메모리 어레이 및 제1 메모리 어레이 위에 배치된 제2 메모리 어레이를 포함할 수 있다. 제1 메모리 어레이의 TSG 절단 라인(120)은 제2 메모리 어레이의 TSG 절단 라인(120)과 적어도 부분적으로 중첩할 수 있다. 일부 구현에서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 3D 메모리 디바이스의 평면도에서 제1 메모리 어레이의 TSG 절단 라인(120)은 제2 메모리 어레이의 TSG 절단 라인(120)과 완전히 중첩할 수 있다.In some implementations, the memory device may include one or more memory arrays stacked together, as illustrated in FIG. 2A. For example, the memory device may include a first memory array and a second memory array disposed over the first memory array. A TSG cut line (120) of the first memory array may at least partially overlap a TSG cut line (120) of the second memory array. In some implementations, as illustrated in FIG. 2B, in a plan view of the 3D memory device, the TSG cut line (120) of the first memory array may completely overlap the TSG cut line (120) of the second memory array.

일부 구현에서, 3D 메모리 디바이스의 평면도에서 제1 메모리 어레이의 더미 전도성 부분(180)은 제2 메모리 어레이의 더미 전도성 부분(180)과 적어도 부분적으로 중첩할 수 있다. 일부 구현에서, 3D 메모리 디바이스의 평면도에서 제1 메모리 어레이의 더미 전도성 부분(180)은 제2 메모리 어레이의 더미 전도성 부분(180)과 완전히 중첩할 수 있다.In some implementations, in a plan view of the 3D memory device, the dummy conductive portion (180) of the first memory array can at least partially overlap with the dummy conductive portion (180) of the second memory array. In some implementations, in a plan view of the 3D memory device, the dummy conductive portion (180) of the first memory array can completely overlap with the dummy conductive portion (180) of the second memory array.

일부 구현에서, 제1 메모리 어레이와 제2 메모리 어레이의 채널 구조물(130)들은 제1 메모리 어레이와 제2 메모리 어레이 사이에 배치된 전도성 부분(140)과 전기적으로 접촉된다. 일부 구현에서, 제1 메모리 어레이와 제2 메모리 어레이의 채널 구조물(130)들은 제1 메모리 어레이와 제2 메모리 어레이 사이에 배치된 전도성 부분(140)과 직접 접촉된다. 달리 말하면, 제1 메모리 어레이와 제2 메모리 어레이의 채널 구조물(130)들은 제1 메모리 어레이와 제2 메모리 어레이 사이에 배치된 전도성 부분(140)에 의해 전기적으로 연결된다.In some implementations, the channel structures (130) of the first memory array and the second memory array are in electrical contact with the conductive portion (140) disposed between the first memory array and the second memory array. In some implementations, the channel structures (130) of the first memory array and the second memory array are in direct contact with the conductive portion (140) disposed between the first memory array and the second memory array. In other words, the channel structures (130) of the first memory array and the second memory array are electrically connected by the conductive portion (140) disposed between the first memory array and the second memory array.

일부 구현에서, 각 메모리 어레이 구조물을 형성한 후, CMP 작동과 같은 평탄화 작동을 수행하여 상단 표면을 평탄하게 만들 수 있다. 달리 말하면, 일부 구현에서, 전도성 부분(140)의 상단 표면은 X 방향 및 Y 방향에서 더미 전도성 부분(180)과 동일 평면에 있을 수 있다.In some implementations, after forming each memory array structure, a planarization operation, such as a CMP operation, may be performed to make the top surface flat. In other words, in some implementations, the top surface of the conductive portion (140) may be coplanar with the dummy conductive portion (180) in the X-direction and the Y-direction.

일부 구현에서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 3D 메모리 디바이스는 제1 방향, 예를 들어 Z 방향으로 적층된 메모리 어레이들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 3D 메모리 디바이스는 제1 스택 구조물과 제2 스택 구조물을 포함할 수 있다. 제1 스택 구조물은 인터리브된 제1 전도성층과 게이트층(112)과 TSG(111), 그리고 절연층(113)과 같은 제1 유전체층을 포함할 수 있으며, 이들은 X 방향 및 Y 방향으로 연장된다. 제2 스택 구조물은 또한 인터리브된 제1 전도성층과 게이트 층(112)과 TSG(111), 그리고 절연층(113)과 같은 제1 유전체층을 포함할 수 있으며, 이들은 X 방향 및 Y 방향으로 연장된다. 일부 구현에서, 제1 스택 구조물의 구조는 제2 스택 구조물과 동일할 수 있으며, 제1 스택 구조물과 제2 스택 구조물은 Z 방향으로 적층된다.In some implementations, as illustrated in FIG. 2A, the 3D memory device may include memory arrays stacked in a first direction, e.g., the Z direction. For example, the 3D memory device may include a first stack structure and a second stack structure. The first stack structure may include interleaved first conductive layers and a first dielectric layer, such as a gate layer (112) and a TSG (111), and an insulating layer (113), which extend in the X and Y directions. The second stack structure may also include interleaved first conductive layers and a first dielectric layer, such as a gate layer (112) and a TSG (111), and an insulating layer (113), which extend in the X and Y directions. In some implementations, the structure of the first stack structure may be identical to the second stack structure, and the first stack structure and the second stack structure are stacked in the Z direction.

메모리 디바이스는 또한 제1 스택 구조물을 통해 Z 방향으로 연장되는 하나 이상의 제1 채널 구조물, 예를 들어 채널 구조물(130), 및 제2 스택 구조물을 통해 Z 방향으로 연장되는 하나 이상의 제2 채널 구조물, 예를 들어 채널 구조물(130)을 포함할 수 있다.The memory device may also include one or more first channel structures, e.g., channel structures (130), extending in the Z direction through the first stack structure, and one or more second channel structures, e.g., channel structures (130), extending in the Z direction through the second stack structure.

메모리 디바이스는 제1 채널 구조물들 사이에 배치된 적어도 하나의 제1 절단 구조물, 예를 들어 TSG 절단 라인(120), 및 제2 채널 구조물들 사이에 배치된 적어도 하나의 제2 절단 구조물, 예를 들어 TSG 절단 라인(120)을 더 포함할 수 있다. 달리 말하면, 도 2a에 도시된 바와 같이, 각각 그리고 모든 스택 구조물은 별도로 TSG 절단 라인(120)을 포함할 수 있다. 따라서, 각 메모리 어레이의 각 스택 구조물(110)은 TSG(111)를 가질 수 있고, TSG(111)는 기판(100)과 평행한 전도성층일 수 있으며, 복수의 채널 구조물(130)은 동일한 TSG(111)를 공유할 수 있다. TSG(111)는 상단 선택 트랜지스터의 제어 게이트 역할을 하며, TSG(111)의 전압을 제어하여 상단 선택 트랜지스터를 턴 온하거나 턴 오프하여, 채널 구조물(130)을 제어하여 읽기/쓰기/소거 작동을 구현한다. TSG(111)가 TSG(111)를 관통하는 TSG 절단 라인(120)에 의해 전기적으로 절연된 2개의 영역으로 분할됨으로써, 각 메모리 어레이는 전기적으로 절연된 2개의 메모리 블록(210)으로 분할된다.The memory device may further include at least one first severing structure, for example, a TSG severing line (120), disposed between the first channel structures, and at least one second severing structure, for example, a TSG severing line (120), disposed between the second channel structures. In other words, as illustrated in FIG. 2A, each and every stack structure may separately include a TSG severing line (120). Accordingly, each stack structure (110) of each memory array may have a TSG (111), and the TSG (111) may be a conductive layer parallel to the substrate (100), and a plurality of channel structures (130) may share the same TSG (111). The TSG (111) serves as a control gate of the top select transistor, and controls the voltage of the TSG (111) to turn on or off the top select transistor, thereby controlling the channel structure (130) to implement read/write/erase operations. Each memory array is divided into two electrically isolated memory blocks (210) by the TSG (111) being divided into two electrically isolated regions by the TSG cut line (120) penetrating the TSG (111).

일부 구현에서, 메모리 디바이스는 Z 방향으로 제1 스택 구조물 내에서 연장되는 제1 더미 채널 구조물, 예를 들어 더미 채널 구조물(150), 및 제1 더미 채널 구조물 위에서 Z 방향으로 제2 스택 구조물 내에서 연장되는 제2 더미 채널 구조물, 예를 들어 더미 채널 구조물(150)을 포함할 수도 있다. 제1 절단 구조물, 예를 들어 TSG 절단 라인(120)은 제1 더미 채널 구조물과 제2 더미 채널 구조물 사이에 배치된다.In some implementations, the memory device may include a first dummy channel structure, e.g., a dummy channel structure (150), extending within the first stack structure in the Z direction, and a second dummy channel structure, e.g., a dummy channel structure (150), extending within the second stack structure in the Z direction over the first dummy channel structure. A first cut structure, e.g., a TSG cut line (120), is positioned between the first dummy channel structure and the second dummy channel structure.

일부 구현에서, 3D 메모리 디바이스의 평면도에서 제1 더미 채널 구조물, 제1 절단 구조물, 및 제2 더미 채널 구조물은 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다.In some implementations, the first dummy channel structure, the first cut structure, and the second dummy channel structure may at least partially overlap in a plan view of the 3D memory device.

도 9는 본 개시의 일부 측면에 따라 3D 메모리 디바이스를 형성하는 방법의 흐름도를 예시한다. 도 9의 단계(902)에 도시된 바와 같이, 제1 채널 구조물들 사이에 제1 절단 구조물을 포함하는 제1 메모리 어레이가 형성된다.FIG. 9 illustrates a flow diagram of a method of forming a 3D memory device according to some aspects of the present disclosure. As depicted in step (902) of FIG. 9, a first memory array is formed including a first cut structure between first channel structures.

일부 구현에서, 도 8a에 도시된 바와 같이, 제1 유전체 스택, 예를 들어 스택 구조물(170a)이 형성된다. 제1 유전체 스택은 z 방향으로 적층되는 인터리브된 제1 유전체층, 예를 들어 절연층(173)과 제1 희생층, 예를 들어 게이트 희생층(172) 및 TSG 희생층(171)을 포함한다.In some implementations, as illustrated in FIG. 8a, a first dielectric stack, for example, a stack structure (170a), is formed. The first dielectric stack includes interleaved first dielectric layers, for example, an insulating layer (173), stacked in the z direction, and first sacrificial layers, for example, a gate sacrificial layer (172) and a TSG sacrificial layer (171).

제1 채널 구조물, 예를 들어 채널 구조물(130)은 Z 방향으로 제1 유전체 스택을 통해 형성된다. 제1 절단 구조물, 예를 들어 TSG 절단 라인(120)은 제1 희생층 중 최상층에 형성된다. 일부 구현에서, 제1 채널 구조물은 제1 절단 구조물보다 먼저 형성될 수 있다. 일부 구현에서, 제1 절단 구조물은 제1 채널 구조물보다 먼저 형성될 수 있다. 그런 다음, 제1 희생층은 제1 전도성층으로 대체된다. 일부 구현에서, 제1 전도성층은 게이트층(112) 및 TSG(111)를 포함할 수 있다.A first channel structure, for example, a channel structure (130), is formed through a first dielectric stack in the Z direction. A first cut structure, for example, a TSG cut line (120), is formed on an uppermost layer of a first sacrificial layer. In some implementations, the first channel structure may be formed prior to the first cut structure. In some implementations, the first cut structure may be formed prior to the first channel structure. The first sacrificial layer is then replaced with a first conductive layer. In some implementations, the first conductive layer may include a gate layer (112) and a TSG (111).

일부 구현에서, 제1 스택 구조물이 형성될 수 있다. 제1 스택 구조물은 제1 워드 라인 및 제1 드레인 선택 게이트 라인을 포함할 수 있다. 제1 워드 라인과 제1 드레인 선택 게이트 라인은 Z 방향으로 적층된다. 그런 다음, 제1 드레인 선택 게이트 라인을 절단하기 위해 제1 절단 구조물이 형성된다. 제1 채널 구조물은 제1 스택 구조물 내에서 Z 방향으로 연장되어 형성된다.In some implementations, a first stack structure can be formed. The first stack structure can include a first word line and a first drain select gate line. The first word line and the first drain select gate line are stacked in the Z direction. Then, a first cutting structure is formed to cut the first drain select gate line. A first channel structure is formed to extend in the Z direction within the first stack structure.

일부 구현에서, 반도체층, 예를 들어 전도성 부분(140)은 제1 채널 구조물 상에 형성될 수 있다.In some implementations, a semiconductor layer, for example a conductive portion (140), may be formed on the first channel structure.

도 9의 단계(904)에 도시된 바와 같이, 제2 메모리 어레이는 제1 메모리 어레이 위에 형성되고, 제2 메모리 어레이는 제2 채널 구조물들 사이에 제2 절단 구조물을 포함한다.As illustrated in step (904) of FIG. 9, a second memory array is formed over the first memory array, and the second memory array includes a second cut structure between the second channel structures.

일부 구현에서, 도 8d에 도시된 바와 같이, 제2 유전체 스택, 예를 들어 스택 구조물(170b)이 형성된다. 제2 유전체 스택은 z 방향으로 적층되는 인터리브된 제2 유전체층, 예를 들어 절연층(173)과 제2 희생층, 예를 들어 게이트 희생층(172) 및 TSG 희생층(171)을 포함한다.In some implementations, as illustrated in FIG. 8d, a second dielectric stack, for example, a stack structure (170b), is formed. The second dielectric stack includes interleaved second dielectric layers, for example, an insulating layer (173), stacked in the z direction, and second sacrificial layers, for example, a gate sacrificial layer (172) and a TSG sacrificial layer (171).

도 8e에 도시된 바와 같이, 제2 채널 구조물, 예를 들어 채널 구조물(130)은 Z 방향으로 제2 유전체 스택을 통해 형성된다. 제2 절단 구조물, 예를 들어 TSG 절단 라인(120)이 제2 희생층 중 최상층에 형성된다. 일부 구현에서, 제2 채널 구조물은 제2 절단 구조물보다 먼저 형성될 수 있다. 일부 구현에서, 제2 절단 구조물은 제2 채널 구조물보다 먼저 형성될 수 있다. 그런 다음, 제2 희생층은 제2 전도성층으로 대체된다. 일부 구현에서, 제2 전도성층은 게이트층(112) 및 TSG(111)를 포함할 수 있다.As illustrated in FIG. 8e, a second channel structure, for example, a channel structure (130), is formed through the second dielectric stack in the Z direction. A second cut structure, for example, a TSG cut line (120), is formed on an uppermost layer of the second sacrificial layer. In some implementations, the second channel structure may be formed before the second cut structure. In some implementations, the second cut structure may be formed before the second channel structure. The second sacrificial layer is then replaced with a second conductive layer. In some implementations, the second conductive layer may include a gate layer (112) and a TSG (111).

일부 구현에서, 제2 스택 구조물이 형성될 수 있다. 제2 스택 구조물은 제2 워드 라인 및 제2 드레인 선택 게이트 라인을 포함할 수 있다. 제2 워드 라인과 제2 드레인 선택 게이트 라인은 Z 방향으로 적층된다. 그런 다음, 제2 드레인 선택 게이트 라인을 절단하기 위해 제2 절단 구조물이 형성된다. 제2 채널 구조물은 제2 스택 구조물 내에서 Z 방향으로 연장되어 형성된다.In some implementations, a second stack structure can be formed. The second stack structure can include a second word line and a second drain select gate line. The second word line and the second drain select gate line are stacked in the Z direction. Then, a second cut structure is formed to cut the second drain select gate line. A second channel structure is formed to extend in the Z direction within the second stack structure.

일부 구현에서, 제1 메모리 어레이의 TSG 절단 라인(120)은 제2 메모리 어레이의 TSG 절단 라인(120)과 적어도 부분적으로 중첩할 수 있다. 일부 구현에서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 3D 메모리 디바이스의 평면도에서 제1 메모리 어레이의 TSG 절단 라인(120)은 제2 메모리 어레이의 TSG 절단 라인(120)과 완전히 중첩할 수 있다.In some implementations, the TSG cut line (120) of the first memory array may at least partially overlap the TSG cut line (120) of the second memory array. In some implementations, as illustrated in FIG. 2B, in a plan view of the 3D memory device, the TSG cut line (120) of the first memory array may completely overlap the TSG cut line (120) of the second memory array.

일부 구현에서, 제2 메모리 어레이 위에 제3 메모리 어레이가 추가로 형성될 수 있다. 제3 메모리 어레이는 제3 채널 구조물들 사이에 제3 절단 구조물을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 제1 메모리 어레이, 제2 메모리 어레이, 및 제3 메모리 어레이의 구조는 동일할 수 있다.In some implementations, a third memory array can be additionally formed over the second memory array. The third memory array can include a third cut structure between the third channel structures. In some implementations, the structures of the first memory array, the second memory array, and the third memory array can be identical.

구현들에 개시된 방법을 이용하여, 각 메모리 어레이의 각 스택 구조물(110)은 TSG(111)를 가질 수 있고, TSG(111)는 기판(100)과 평행한 전도성층일 수 있으며, 복수의 채널 구조물(130)은 동일한 TSG(111)를 공유할 수 있다. TSG(111)는 상단 선택 트랜지스터의 제어 게이트 역할을 하며, TSG(111)의 전압을 제어하여 상단 선택 트랜지스터를 턴 온하거나 턴 오프하여, 채널 구조물(130)을 제어하여 읽기/쓰기/소거 작동을 구현한다. TSG(111)는 TSG(111)를 관통하는 TSG 절단 라인(120)에 의해 전기적으로 절연된 2개의 영역으로 분할됨으로써, 각 메모리 어레이는 전기적으로 절연된 2개의 메모리 블록(210)으로 분할된다.Using the method disclosed in the implementations, each stack structure (110) of each memory array can have a TSG (111), and the TSG (111) can be a conductive layer parallel to the substrate (100), and a plurality of channel structures (130) can share the same TSG (111). The TSG (111) acts as a control gate of the top select transistor, and controls the voltage of the TSG (111) to turn on or off the top select transistor, thereby controlling the channel structure (130) to implement read/write/erase operations. The TSG (111) is divided into two electrically isolated regions by a TSG cut line (120) penetrating the TSG (111), whereby each memory array is divided into two electrically isolated memory blocks (210).

특정 구현에 대한 전술한 설명은 다양한 애플리케이션에 대해 쉽게 수정 및/또는 적응될 수 있다. 그러므로, 그러한 적응 및 수정은 여기에 제시된 교시 및 지침에 기반하여, 개시된 구현의 등가물의 의미 및 범위 내에 있도록 의도된다.The above description of a specific implementation can be readily modified and/or adapted for various applications. Therefore, such adaptations and modifications are intended to be within the meaning and scope of the equivalency of the disclosed implementation, based on the teachings and guidance presented herein.

본 개시의 폭과 범위는 위에 설명된 구현 중 어느 것에 의해 제한되어서는 안 되며, 다음 청구범위 및 그 등가물에 따라서만 정의되어야 한다.The breadth and scope of this disclosure should not be limited by any of the implementations described above, but should be defined only in accordance with the following claims and their equivalents.

특정 구성 및 배열이 논의되지만 이는 단지 설명의 목적으로만 수행된 것임을 이해해야 한다. 따라서, 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 다른 구성 및 배열이 사용될 수 있다. 또한, 본 개시에 설명된 주제는 다양한 다른 애플리케이션에도 사용될 수 있다. 본 개시에 기술된 기능적 및 구조적 특징은 본 개시의 범위와 일치하는 방식으로 서로 결합, 조정, 수정 및 재배열될 수 있다.Although specific configurations and arrangements are discussed, it should be understood that they are done for illustrative purposes only. Accordingly, other configurations and arrangements may be used without departing from the scope of the present disclosure. Furthermore, the subject matter described in the present disclosure may be used in various other applications. The functional and structural features described in the present disclosure may be combined, adjusted, modified, and rearranged with one another in a manner consistent with the scope of the present disclosure.

Claims (32)

3차원(three-dimensional, 3D) 메모리 디바이스로서,
제1 방향으로 적층되는 메모리 어레이를 포함하고,
각각의 메모리 어레이는,
상기 제1 방향에 수직인 제2 방향 및 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에 수직인 제3 방향으로 연장되는 인터리브된 전도성층과 제1 유전체층을 포함하는 스택 구조물 - 상기 전도성층은 워드 라인 및 드레인 선택 게이트 라인을 포함하고, 상기 드레인 선택 게이트 라인은 상기 제2 방향에서 제2 유전체층에 의해 분리됨 -
을 포함하는, 3D 메모리 디바이스.
As a three-dimensional (3D) memory device,
Comprising a memory array stacked in a first direction,
Each memory array,
A stack structure comprising interleaved conductive layers and a first dielectric layer extending in a second direction perpendicular to the first direction and in a third direction perpendicular to the first direction and the second direction, wherein the conductive layers include a word line and a drain select gate line, and the drain select gate line is separated by the second dielectric layer in the second direction.
A 3D memory device comprising:
제1항에 있어서,
각각의 메모리 어레이는,
상기 워드 라인과 상기 드레인 선택 게이트 라인을 통해 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 채널 구조물
을 더 포함하는, 3D 메모리 디바이스.
In the first paragraph,
Each memory array,
A first channel structure extending in the first direction through the word line and the drain selection gate line.
A 3D memory device further comprising:
제2항에 있어서,
각각의 메모리 어레이는,
상기 워드 라인을 통해 상기 제1 방향으로 연장되는 제2 채널 구조물
을 더 포함하는, 3D 메모리 디바이스.
In the second paragraph,
Each memory array,
A second channel structure extending in the first direction through the word line
A 3D memory device further comprising:
제3항에 있어서,
상기 제2 유전체층은 상기 제2 채널 구조물 위에 배치되는, 3D 메모리 디바이스.
In the third paragraph,
A 3D memory device, wherein the second dielectric layer is disposed over the second channel structure.
제3항에 있어서,
상기 제1 방향에서의 상기 제1 채널 구조물의 제1 길이는 상기 제1 방향에서의 상기 제2 채널 구조물의 제2 길이보다 긴, 3D 메모리 디바이스.
In the third paragraph,
A 3D memory device, wherein a first length of the first channel structure in the first direction is longer than a second length of the second channel structure in the first direction.
제3항에 있어서,
각각의 메모리 어레이는,
상기 제1 채널 구조물 위에 배치된 제1 반도체층; 및
상기 제2 유전체층 위에 배치된 제2 반도체층
을 더 포함하는, 3D 메모리 디바이스.
In the third paragraph,
Each memory array,
A first semiconductor layer disposed on the first channel structure; and
A second semiconductor layer disposed on the second dielectric layer
A 3D memory device further comprising:
제6항에 있어서,
메모리 어레이는 제1 메모리 어레이 및 상기 제1 메모리 어레이 위에 배치된 제2 메모리 어레이를 포함하고, 상기 3D 메모리 디바이스의 평면도에서 상기 제1 메모리 어레이의 제2 유전체층은 상기 제2 메모리 어레이의 제2 유전체층과 적어도 부분적으로 중첩하는, 3D 메모리 디바이스.
In Article 6,
A 3D memory device, wherein the memory array includes a first memory array and a second memory array disposed over the first memory array, wherein in a plan view of the 3D memory device, a second dielectric layer of the first memory array at least partially overlaps a second dielectric layer of the second memory array.
제7항에 있어서,
상기 3D 메모리 디바이스의 평면도에서 상기 제1 메모리 어레이의 제2 반도체층은 상기 제2 메모리 어레이의 제2 반도체층과 적어도 부분적으로 중첩하는, 3D 메모리 디바이스.
In Article 7,
A 3D memory device, wherein in a plan view of the 3D memory device, the second semiconductor layer of the first memory array at least partially overlaps the second semiconductor layer of the second memory array.
제7항에 있어서,
상기 제2 메모리 어레이의 제1 채널 구조물은 상기 제1 메모리 어레이의 제1 반도체층과 접촉되는, 3D 메모리 디바이스.
In Article 7,
A 3D memory device, wherein the first channel structure of the second memory array is in contact with the first semiconductor layer of the first memory array.
제7항에 있어서,
상기 제2 메모리 어레이의 제2 채널 구조물은 상기 제1 메모리 어레이의 제2 반도체층과 접촉되는, 3D 메모리 디바이스.
In Article 7,
A 3D memory device, wherein the second channel structure of the second memory array is in contact with the second semiconductor layer of the first memory array.
제6항에 있어서,
상기 제1 반도체층의 상단 표면은 상기 제2 방향에서 상기 제2 반도체층의 상단 표면과 동일 평면에 있는, 3D 메모리 디바이스.
In Article 6,
A 3D memory device, wherein the upper surface of the first semiconductor layer is coplanar with the upper surface of the second semiconductor layer in the second direction.
시스템으로서,
데이터를 저장하도록 구성된 3차원(three-dimensional, 3D) 메모리 디바이스 - 상기 3D 메모리 디바이스는 제1 방향으로 적층된 메모리 어레이를 포함하고, 각각의 메모리 어레이는, 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향 및 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에 수직인 제3 방향으로 연장되는 인터리브된 전도성층과 제1 유전체층을 포함하는 스택 구조물 - 상기 전도성층은 워드 라인 및 드레인 선택 게이트 라인을 포함하고, 상기 드레인 선택 게이트 라인은 상기 제2 방향에서 제2 유전체층에 의해 분리되어 있음 - 을 포함함 -; 및
상기 3D 메모리 디바이스에 결합되고, 상기 드레인 선택 게이트 라인 및 상기 워드 라인을 통해 상기 메모리 어레이의 작동을 제어하도록 구성된 메모리 컨트롤러
를 포함하는 시스템.
As a system,
A three-dimensional (3D) memory device configured to store data, wherein the 3D memory device comprises memory arrays stacked in a first direction, each memory array comprising a stack structure including interleaved conductive layers and a first dielectric layer extending in a second direction perpendicular to the first direction and in a third direction perpendicular to the first direction and the second direction, the conductive layers including a word line and a drain select gate line, the drain select gate line being separated by the second dielectric layer in the second direction; and
A memory controller coupled to the 3D memory device and configured to control operation of the memory array through the drain select gate line and the word line.
A system including:
3차원(three-dimensional, 3D) 메모리 디바이스로서,
제1 방향 및 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 연장되는 인터리브된 제1 전도성층과 제1 유전체층을 포함하는 제1 스택 구조물;
상기 제1 스택 구조물을 통해 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에 수직인 제3 방향으로 연장되는 제1 채널 구조물들;
상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 연장되는 인터리브된 제2 전도성층과 제2 유전체층을 포함하고, 상기 제1 스택 구조물 위에 배치된 제2 스택 구조물;
상기 제2 스택 구조물을 통해 상기 제3 방향으로 연장되는 제2 채널 구조물들;
상기 제1 채널 구조물들 사이에 배치되는 제1 절단 구조물; 및
상기 제2 채널 구조물들 사이에 배치되는 제2 절단 구조물
을 포함하는, 3D 메모리 디바이스.
As a three-dimensional (3D) memory device,
A first stack structure comprising interleaved first conductive layers and first dielectric layers extending in a first direction and a second direction perpendicular to the first direction;
First channel structures extending in a third direction perpendicular to the first direction and the second direction through the first stack structure;
A second stack structure comprising an interleaved second conductive layer and a second dielectric layer extending in the first direction and the second direction, and disposed on the first stack structure;
Second channel structures extending in the third direction through the second stack structure;
a first cutting structure disposed between the first channel structures; and
A second cutting structure disposed between the above second channel structures
A 3D memory device comprising:
제13항에 있어서,
상기 제3 방향으로 상기 제1 스택 구조물 내에서 연장되는 제1 더미 채널 구조물; 및
상기 제1 더미 채널 구조물 위에서, 상기 제3 방향으로 상기 제2 스택 구조물 내에서 연장되는 제2 더미 채널 구조물
을 더 포함하고,
상기 제1 절단 구조물은 상기 제1 더미 채널 구조물과 상기 제2 더미 채널 구조물 사이에 배치되는, 3D 메모리 디바이스.
In Article 13,
a first dummy channel structure extending within the first stack structure in the third direction; and
On the first dummy channel structure, a second dummy channel structure extending within the second stack structure in the third direction.
Including more,
A 3D memory device, wherein the first cut structure is positioned between the first dummy channel structure and the second dummy channel structure.
제14항에 있어서,
상기 3D 메모리 디바이스의 평면도에서 상기 제1 더미 채널 구조물, 상기 제1 절단 구조물 및 상기 제2 더미 채널 구조물은 적어도 부분적으로 중첩되는, 3D 메모리 디바이스.
In Article 14,
A 3D memory device, wherein in a plan view of the 3D memory device, the first dummy channel structure, the first cut structure, and the second dummy channel structure at least partially overlap.
제14항에 있어서,
상기 제1 스택 구조물의 제1 전도성층은 워드 라인 및 드레인 선택 게이트 라인을 포함하고, 상기 드레인 선택 게이트 라인은 상기 제1 절단 구조물에 의해 분리되는, 3D 메모리 디바이스.
In Article 14,
A 3D memory device, wherein the first conductive layer of the first stack structure includes a word line and a drain select gate line, and the drain select gate line is separated by the first cut structure.
제14항에 있어서,
상기 제2 스택 구조물의 제2 전도성층은 워드 라인 및 드레인 선택 게이트 라인을 포함하고, 상기 드레인 선택 게이트 라인은 상기 제2 절단 구조물에 의해 분리되는, 3D 메모리 디바이스.
In Article 14,
A 3D memory device, wherein the second conductive layer of the second stack structure includes a word line and a drain select gate line, the drain select gate line being separated by the second cut structure.
제14항에 있어서,
상기 제1 절단 구조물은 제3 유전체층을 포함하는, 3D 메모리 디바이스.
In Article 14,
A 3D memory device, wherein the first cut structure comprises a third dielectric layer.
제14항에 있어서,
상기 제1 절단 구조물과 상기 제2 더미 채널 구조물 사이에 배치되는 반도체층
을 더 포함하는 3D 메모리 디바이스.
In Article 14,
A semiconductor layer disposed between the first cutting structure and the second dummy channel structure
A 3D memory device further comprising:
제19항에 있어서,
상기 반도체층은 도핑된 반도체층인, 3D 메모리 디바이스.
In Article 19,
A 3D memory device, wherein the semiconductor layer is a doped semiconductor layer.
시스템으로서,
데이터를 저장하도록 구성된 3차원(three-dimensional, 3D) 메모리 디바이스 - 상기 3D 메모리 디바이스는,
제1 방향 및 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 연장되는 인터리브된 제1 전도성층과 제1 유전체층을 포함하는 제1 스택 구조물;
상기 제1 스택 구조물을 통해 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에 수직인 제3 방향으로 연장되는 제1 채널 구조물들;
상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 연장되는 인터리브된 제2 전도성층과 제2 유전체층을 포함하고, 상기 제1 스택 구조물 위에 배치된 제2 스택 구조물;
상기 제2 스택 구조물을 통해 상기 제3 방향으로 연장되는 제2 채널 구조물들;
상기 제1 채널 구조물들 사이에 배치되는 제1 절단 구조물; 및
상기 제2 채널 구조물들 사이에 배치되는 제2 절단 구조물
을 포함함 -; 및
상기 3D 메모리 디바이스에 결합되고 상기 3D 메모리 디바이스의 작동을 제어하도록 구성된 메모리 컨트롤러
를 포함하는 시스템.
As a system,
A three-dimensional (3D) memory device configured to store data, said 3D memory device comprising:
A first stack structure comprising interleaved first conductive layers and first dielectric layers extending in a first direction and a second direction perpendicular to the first direction;
First channel structures extending in a third direction perpendicular to the first direction and the second direction through the first stack structure;
A second stack structure comprising an interleaved second conductive layer and a second dielectric layer extending in the first direction and the second direction, and disposed on the first stack structure;
Second channel structures extending in the third direction through the second stack structure;
a first cutting structure disposed between the first channel structures; and
A second cutting structure disposed between the above second channel structures
including -; and
A memory controller coupled to the 3D memory device and configured to control the operation of the 3D memory device.
A system including:
3차원(three-dimensional, 3D) 메모리 디바이스를 형성하는 방법으로서,
제1 채널 구조물들 사이에 제1 절단 구조물을 포함하는 제1 메모리 어레이를 형성하는 단계; 및
상기 제1 메모리 어레이 위에 제2 메모리 어레이를 형성하는 단계 - 상기 제2 메모리 어레이는 제2 채널 구조물들 사이에 제2 절단 구조물을 포함함 -
를 포함하는 3D 메모리 디바이스를 형성하는 방법.
A method for forming a three-dimensional (3D) memory device,
forming a first memory array including a first cutting structure between first channel structures; and
A step of forming a second memory array on the first memory array, wherein the second memory array includes a second cut structure between second channel structures.
A method for forming a 3D memory device comprising:
제22항에 있어서,
상기 제1 채널 구조물들 사이에 제1 절단 구조물을 포함하는 제1 메모리 어레이를 형성하는 단계는,
제1 방향으로 적층되는 인터리브된 제1 유전체층과 제1 희생층을 포함하는 제1 유전체 스택을 형성하는 단계;
상기 제1 방향으로 상기 제1 유전체 스택을 통해 상기 제1 채널 구조물들을 형성하는 단계; 및
상기 제1 희생층 중 최상층에 상기 제1 절단 구조물을 형성하는 단계
를 포함하는, 3D 메모리 디바이스를 형성하는 방법.
In Article 22,
The step of forming a first memory array including a first cutting structure between the first channel structures comprises:
A step of forming a first dielectric stack including interleaved first dielectric layers and a first sacrificial layer laminated in a first direction;
forming the first channel structures through the first dielectric stack in the first direction; and
A step of forming the first cutting structure on the uppermost layer of the first sacrificial layer
A method for forming a 3D memory device, comprising:
제23항에 있어서,
상기 제1 희생층을 제1 전도성층으로 교체하는 단계
를 더 포함하는 3D 메모리 디바이스를 형성하는 방법.
In Article 23,
A step of replacing the first sacrificial layer with a first conductive layer
A method for forming a 3D memory device further comprising:
제23항에 있어서,
상기 제1 메모리 어레이 위에 제2 메모리 어레이를 형성하는 단계는,
상기 제1 메모리 어레이 상에 제2 유전체 스택을 형성하는 단계 - 상기 제2 유전체 스택은 상기 제1 방향으로 적층되는 인터리브된 제2 유전체층과 제2 희생층을 포함함 -;
상기 제1 방향으로 상기 제2 유전체 스택을 통해 상기 제2 채널 구조물들을 형성하는 단계; 및
상기 제2 희생층 중 최상층에 상기 제2 절단 구조물을 형성하는 단계
를 포함하는, 3D 메모리 디바이스를 형성하는 방법.
In Article 23,
The step of forming a second memory array on the first memory array comprises:
A step of forming a second dielectric stack on the first memory array, the second dielectric stack including interleaved second dielectric layers and a second sacrificial layer stacked in the first direction;
forming the second channel structures through the second dielectric stack in the first direction; and
A step of forming the second cutting structure on the uppermost layer of the second sacrificial layer
A method for forming a 3D memory device, comprising:
제25항에 있어서,
상기 제2 희생층을 제2 전도성층으로 교체하는 단계
를 더 포함하는 3D 메모리 디바이스를 형성하는 방법.
In Article 25,
A step of replacing the second sacrificial layer with a second conductive layer
A method for forming a 3D memory device further comprising:
제22항에 있어서,
상기 제1 채널 구조물들 사이에 제1 절단 구조물을 포함하는 제1 메모리 어레이를 형성하는 단계는,
제1 워드 라인 및 제1 드레인 선택 게이트 라인을 포함하는 제1 스택 구조물을 형성하는 단계 - 상기 제1 워드 라인과 상기 제1 드레인 선택 게이트 라인은 제1 방향으로 적층됨 -;
상기 제1 드레인 선택 게이트 라인을 절단하기 위해 상기 제1 절단 구조물을 형성하는 단계; 및
상기 제1 스택 구조물 내에서 상기 제1 방향으로 연장되는 상기 제1 채널 구조물들을 형성하는 단계
를 포함하는, 3D 메모리 디바이스를 형성하는 방법.
In Article 22,
The step of forming a first memory array including a first cutting structure between the first channel structures comprises:
A step of forming a first stack structure including a first word line and a first drain select gate line, wherein the first word line and the first drain select gate line are stacked in a first direction;
A step of forming the first cutting structure to cut the first drain selection gate line; and
A step of forming the first channel structures extending in the first direction within the first stack structure.
A method for forming a 3D memory device, comprising:
제27항에 있어서,
상기 제1 메모리 어레이 위에 제2 메모리 어레이를 형성하는 단계는,
상기 제1 스택 구조물 상에 제2 스택 구조물을 형성하는 단계 - 상기 제2 스택 구조물은 제2 워드 라인 및 제2 드레인 선택 게이트 라인을 포함하고, 상기 제2 워드 라인과 상기 제2 드레인 선택 게이트 라인은 상기 제1 방향으로 적층됨 -;
상기 제2 드레인 선택 게이트 라인을 절단하기 위해 제2 절단 구조물을 형성하는 단계; 및
상기 제2 스택 구조물 내에서 상기 제1 방향으로 연장되는 상기 제2 채널 구조물들을 형성하는 단계
를 포함하는, 3D 메모리 디바이스를 형성하는 방법.
In Article 27,
The step of forming a second memory array on the first memory array comprises:
A step of forming a second stack structure on the first stack structure, wherein the second stack structure includes a second word line and a second drain select gate line, and the second word line and the second drain select gate line are stacked in the first direction;
a step of forming a second cutting structure to cut the second drain selection gate line; and
A step of forming the second channel structures extending in the first direction within the second stack structure.
A method for forming a 3D memory device, comprising:
제22항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 채널 구조물 상에 반도체층을 형성하는 단계
를 더 포함하는 3D 메모리 디바이스를 형성하는 방법.
In any one of Articles 22 to 28,
A step of forming a semiconductor layer on the first channel structure
A method for forming a 3D memory device further comprising:
제22항에 있어서,
상기 제1 메모리 어레이 위에 제2 메모리 어레이를 형성하는 단계는,
상기 3D 메모리 디바이스의 평면도에서 상기 제1 절단 구조물과 적어도 부분적으로 중첩하는 상기 제2 절단 구조물을 형성하는 단계
를 포함하는, 3D 메모리 디바이스를 형성하는 방법.
In Article 22,
The step of forming a second memory array on the first memory array comprises:
A step of forming the second cut structure at least partially overlapping the first cut structure in a plan view of the 3D memory device.
A method for forming a 3D memory device, comprising:
제22항에 있어서,
상기 제2 메모리 어레이 위에 제3 메모리 어레이를 형성하는 단계 - 상기 제3 메모리 어레이는 제3 채널 구조물들 사이에 제3 절단 구조물을 포함함 -
를 더 포함하는 3D 메모리 디바이스를 형성하는 방법.
In Article 22,
A step of forming a third memory array on the second memory array, wherein the third memory array includes a third cut structure between third channel structures.
A method for forming a 3D memory device further comprising:
제31항에 있어서,
상기 제2 메모리 어레이 위에 제3 메모리 어레이를 형성하는 단계는,
상기 3D 메모리 디바이스의 평면도에서 상기 제1 절단 구조물, 상기 제2 절단 구조물 및 제3 절단 구조물을 적어도 부분적으로 중첩시키는 단계
를 포함하는, 3D 메모리 디바이스를 형성하는 방법.
In Article 31,
The step of forming a third memory array on the second memory array is:
A step of at least partially overlapping the first cut structure, the second cut structure and the third cut structure in a plan view of the 3D memory device.
A method for forming a 3D memory device, comprising:
KR1020247027157A 2022-03-03 2023-02-21 3D memory device and method for forming the same KR20240134374A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210202193.3 2022-03-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240134374A true KR20240134374A (en) 2024-09-09

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11837639B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
US12063784B2 (en) Memory peripheral circuit having three-dimensional transistors and method for forming the same
US20210134825A1 (en) Driver placement in memories having stacked memory arrays
US20230005863A1 (en) Three-dimensional memory devices and methods for forming the same
WO2023273302A1 (en) Three-dimensional memory devices, systems, and methods
US11935596B2 (en) Three-dimensional memory devices having polysilicon layer and bonded semiconductor structures and methods for forming the same
US20230005865A1 (en) Three-dimensional memory devices, systems, and methods for forming the same
US20220367504A1 (en) Memory peripheral circuit having three-dimensional transistors and method for forming the same
US20220367503A1 (en) Memory peripheral circuit having three-dimensional transistors and method for forming the same
US20230110729A1 (en) Three-dimensional memory devices and methods for forming the same
US12082408B2 (en) Three-dimensional memory devices having first semiconductor structure bonded with second semiconductor structure each including peripheral circuit and methods for forming the same
US20230005861A1 (en) Three-dimensional memory devices and methods for forming the same
US20230005862A1 (en) Three-dimensional memory devices and methods for forming the same
US20230111711A1 (en) Three-dimensional memory devices and methods for forming the same
WO2023165379A1 (en) Three-dimensional memory device and method for forming the same
US20230282281A1 (en) Three-dimensional memory device and method for forming the same
KR20240134374A (en) 3D memory device and method for forming the same
US20170025425A1 (en) Select Gates with Central Open Areas
US20240206164A1 (en) Three-dimensional memory devices and system having the same
US20220367394A1 (en) Memory peripheral circuit having three-dimensional transistors and method for forming the same
US9443862B1 (en) Select gates with select gate dielectric first
US20240170389A1 (en) Three-dimensional memory devices and system having the same
WO2022236945A1 (en) Memory peripheral circuit having three-dimensional transistors and method for forming the same
US11521988B2 (en) Three-dimensional memory device erase operation
US20230096141A1 (en) Seal ring structure in a semiconductor device and methods for forming the same