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KR20130092341A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

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KR20130092341A
KR20130092341A KR1020120034471A KR20120034471A KR20130092341A KR 20130092341 A KR20130092341 A KR 20130092341A KR 1020120034471 A KR1020120034471 A KR 1020120034471A KR 20120034471 A KR20120034471 A KR 20120034471A KR 20130092341 A KR20130092341 A KR 20130092341A
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KR
South Korea
Prior art keywords
film
layer
forming
material layers
layers
Prior art date
Application number
KR1020120034471A
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Korean (ko)
Inventor
이기홍
피승호
손현수
Original Assignee
에스케이하이닉스 주식회사
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Publication date
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Priority to JP2013004859A priority patent/JP2013165266A/en
Publication of KR20130092341A publication Critical patent/KR20130092341A/en
Priority to US14/579,420 priority patent/US9123580B2/en

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Abstract

PURPOSE: A semiconductor device and a manufacturing method thereof are provided to improve the operation properties of a memory device by enhancing the interface property between a charge trap layer and a charge blocking layer. CONSTITUTION: A word line and an interlayer insulating layer (22) are laminated alternately on substrate. A vertical channel layer (26) is protruded from the substrate and penetrates the word line and interlayer insulating layer. A tunnel insulating layer (25) surrounds the vertical channel layer. A charge trap layer (24A) comprises a first area at a position corresponding to a conductive layer (30) and a second part at a position corresponding to the interlayer insulating layer. A first charge blocking layer (28) surrounds the first area of the charge trap layer.

Description

반도체 장치 및 그 제조 방법{SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a semiconductor device,

본 발명은 반도체 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 3차원 비휘발성 메모리 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a three-dimensional nonvolatile memory device and a manufacturing method thereof.

비휘발성 메모리 소자는 전원공급이 차단되더라도 저장된 데이터가 그대로 유지되는 메모리 소자이다. 최근 실리콘 기판상에 단층으로 메모리 소자를 제조하는 2차원 구조의 메모리 소자의 집적도 향상이 한계에 도달함에 따라, 실리콘 기판으로부터 수직으로 메모리 셀을 적층하는 3차원 구조의 비휘발성 메모리 소자가 제안되고 있다.A non-volatile memory device is a memory device in which stored data is retained even if power supply is interrupted. Recently, as the degree of integration of a memory device having a two-dimensional structure that manufactures a memory device in a single layer on a silicon substrate has reached a limit, a non-volatile memory device having a three-dimensional structure in which memory cells are stacked vertically from a silicon substrate has been proposed. .

이하, 도면을 참조하여 종래기술에 따른 3차원 비휘발성 메모리 소자의 구조를 상세히 살펴보도록 한다.
Hereinafter, a structure of a 3D nonvolatile memory device according to the related art will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래기술에 따른 3차원 구조의 비휘발성 메모리 소자의 단면도로, 특히, 메모리 셀들이 적층된 영역을 나타낸다.1 is a cross-sectional view of a nonvolatile memory device having a three-dimensional structure according to the prior art, in particular, a region in which memory cells are stacked.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 3차원 비휘발성 메모리 소자는 기판(미도시됨)으로부터 돌출된 수직 채널막들(CH) 및 수직 채널막들(CH)을 따라 적층된 복수의 메모리 셀들을 포함한다. As shown in FIG. 1, a three-dimensional nonvolatile memory device according to the prior art includes a plurality of memories stacked along vertical channel films CH and vertical channel films CH protruding from a substrate (not shown). It contains cells.

메모리 셀의 형성 방법을 간단히 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 희생막들 및 층간절연막들(11)을 교대로 형성한 후, 이들을 식각하여 채널 홀들을 형성한다. 이어서, 채널 홀들 내에 수직 채널막들(CH)을 형성한 후, 희생막들 및 층간절연막들(11)을 식각하여 수직 채널막들(CH) 사이에 슬릿들을 형성한다. 이어서, 슬릿들의 내벽에 노출된 희생막들을 제거하여 오픈 영역들을 형성하고, 오픈 영역들의 내면을 따라 메모리막(12)을 형성한다. 여기서, 메모리막(12)은 전하차단막, 전하트랩막 및 터널절연막을 포함하며, 각 막들은 증착 공정을 이용하여 형성된다. 이어서, 메모리막(12)이 형성된 오픈 영역들 내에 도전막(13)을 매립한다. 이로써, 기판 상에 적층된 복수의 메모리 셀들이 형성된다. A brief description of a method of forming a memory cell is as follows. First, the sacrificial layers and the interlayer insulating layers 11 are alternately formed, and then the channel holes are formed by etching them. Subsequently, after the vertical channel layers CH are formed in the channel holes, the sacrificial layers and the interlayer insulating layers 11 are etched to form slits between the vertical channel layers CH. Subsequently, open regions are formed by removing the sacrificial layers exposed on the inner walls of the slits, and the memory layer 12 is formed along the inner surfaces of the open regions. Here, the memory film 12 includes a charge blocking film, a charge trap film, and a tunnel insulating film, and each film is formed using a deposition process. Subsequently, the conductive film 13 is buried in open regions in which the memory film 12 is formed. As a result, a plurality of memory cells stacked on the substrate are formed.

그런데, 전술한 바와 같은 종래기술에 따르면, 오픈 영역들 내에 메모리막(12)을 형성한 후에 도전막(13)을 매립하기 때문에, 적층막들의 높이가 높아져 메모리 소자의 집적도를 향상시키는데 어려움이 있다. 또한, 화학 증착법에 의해 증착된 절연막을 전하차단막으로 사용하기 때문에, 전하차단막의 막질이 낮아 메모리 소자의 특성이 열화되는 문제점이 있다.
However, according to the related art as described above, since the conductive film 13 is embedded after the memory film 12 is formed in the open regions, the height of the stacked films is increased, which makes it difficult to improve the integration degree of the memory device. . In addition, since the insulating film deposited by the chemical vapor deposition method is used as the charge blocking film, the film quality of the charge blocking film is low, thereby deteriorating the characteristics of the memory device.

본 발명의 일 실시예는 적층막들의 높이를 낮춰 메모리 소자의 집적도를 향상시키는데 적합한 반도체 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a semiconductor device suitable for improving the degree of integration of a memory device by lowering the height of stacked films and a method of manufacturing the same.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판 상에 교대로 적층된 워드라인들 및 층간절연막들; 상기 기판으로부터 돌출되어 상기 워드라인들 및 상기 층간절연막들을 관통하는 수직 채널막들; 상기 수직 채널막들을 감싸는 터널절연막; 상기 터널절연막을 감싸고, 상기 터널절연막과 상기 워드라인들 사이의 제1 영역은 상기 터널절연막과 상기 층간절연막들 사이의 제2 영역보다 얇은 두께를 갖는 전하트랩막; 및 상기 전하트랩막의 상기 제1 영역을 감싸는 제1 전하차단막 패턴들을 포함하는 반도체 장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, word lines and interlayer insulating layers are alternately stacked on a substrate; Vertical channel layers protruding from the substrate and penetrating the word lines and the interlayer insulating layers; A tunnel insulating layer surrounding the vertical channel layers; A charge trap film surrounding the tunnel insulating film, wherein a first region between the tunnel insulating film and the word lines has a thickness thinner than a second region between the tunnel insulating film and the interlayer insulating films; And first charge blocking layer patterns surrounding the first region of the charge trap layer.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 물질막들 및 제2 물질막들을 교대로 형성하는 단계; 상기 제1 물질막들 및 상기 제2 물질막들을 식각하여 채널 홀들을 형성하는 단계; 상기 채널 홀들 내에 수직 채널막들, 상기 수직 채널막들을 감싸는 터널절연막 및 상기 터널절연막을 감싸는 전하트랩막을 형성하는 단계; 상기 제1 물질막들 및 상기 제2 물질막들을 식각하여 이웃한 상기 채널 홀들 사이에 슬릿을 형성하는 단계; 상기 슬릿 내에 노출된 상기 제1 물질막들을 제거하는 단계; 상기 제1 물질막들이 제거된 영역에 노출된 상기 전하트랩막을 일부 두께 산화시켜 제1 전하차단막 패턴들을 형성하는 단계; 및 상기 제1 물질막들이 제거된 영역에 도전막을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 장치 제조 방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, the steps of alternately forming the first material film and the second material film; Etching the first material layers and the second material layers to form channel holes; Forming vertical channel layers, a tunnel insulating layer surrounding the vertical channel layers, and a charge trap layer surrounding the tunnel insulating layer in the channel holes; Etching the first material layers and the second material layers to form a slit between adjacent channel holes; Removing the first material films exposed in the slit; Forming a first charge blocking layer pattern by partially oxidizing the charge trap layer exposed to a region where the first material layers are removed; And forming a conductive film in a region from which the first material films are removed.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제1 물질막들 및 제2 물질막들을 교대로 형성하는 단계; 상기 제1 물질막들 및 상기 제2 물질막들을 식각하여 채널 홀들을 형성하는 단계; 상기 채널홀들의 내면에 노출된 상기 제1 물질막들을 일부 두께 산화시켜 제1 전하차단막 패턴들을 형성하는 단계; 및 상기 채널 홀들 내에 수직 채널막들, 상기 수직 채널막들을 감싸는 터널절연막 및 상기 터널절연막을 감싸는 전하트랩막을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 장치 제조 방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, the steps of alternately forming the first material film and the second material film; Etching the first material layers and the second material layers to form channel holes; Forming first charge blocking layer patterns by partially oxidizing the first material layers exposed to inner surfaces of the channel holes; And forming vertical channel layers, a tunnel insulating layer surrounding the vertical channel layers, and a charge trap layer surrounding the tunnel insulating layer in the channel holes.

반도체 장치는 제1 물질막 또는 전하트랩막을 일부 두께 산화시켜 형성된 전하차단막을 포함한다. 따라서, 종래에 비해 적층막들의 높이를 낮춰 메모리 소자의 집적도를 향상시킬 수 있다. 또한, 산화 방식에 의해 전하차단막을 형성함으로써, 전하차단막의 막질을 향상시키고 전하트랩막과 전하차단막 간의 계면 특성을 향상시켜 메모리 소자의 동작 특성을 향상시킬 수 있다.
The semiconductor device includes a charge blocking film formed by partially oxidizing a first material film or a charge trap film. Therefore, compared with the related art, the height of the stacked layers can be lowered to improve the degree of integration of the memory device. In addition, by forming the charge blocking film by the oxidation method, the film quality of the charge blocking film can be improved, and the interface characteristics between the charge trap film and the charge blocking film can be improved, thereby improving the operating characteristics of the memory device.

도 1은 종래기술에 따른 3차원 구조의 비휘발성 메모리 소자의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 장치 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1 실시예가 적용된 반도체 장치의 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 장치 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제2 실시예가 적용된 반도체 장치의 단면도이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체 장치 제조 방법을 설명핫기 위한 공정 단면도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제3 실시예가 적용된 반도체 장치의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제1 내지 제3 실시예 중 적어도 하나가 적용된 반도체 장치의 소거 특성을 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 시스템의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.
1 is a cross-sectional view of a nonvolatile memory device having a three-dimensional structure according to the prior art.
2A to 2C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with a first embodiment of the present invention.
3 and 4 are cross-sectional views of a semiconductor device to which the first embodiment of the present invention is applied.
5A through 5C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with a second embodiment of the present invention.
6 and 7 are cross-sectional views of a semiconductor device to which a second embodiment of the present invention is applied.
8A to 8C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with a third embodiment of the present invention.
9 and 10 are cross-sectional views of a semiconductor device to which a third embodiment of the present invention is applied.
11 is a graph illustrating erase characteristics of a semiconductor device to which at least one of the first to third embodiments of the present invention is applied.
12 is a configuration diagram illustrating a configuration of a memory system according to an embodiment of the present invention.
13 is a block diagram illustrating a configuration of a computing system according to an embodiment of the present invention.

이하에서는, 본 발명의 가장 바람직한 실시예가 설명된다. 도면에 있어서, 두께와 간격은 설명의 편의를 위하여 표현된 것이며, 실제 물리적 두께에 비해 과장되어 도시될 수 있다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지와 무관한 공지의 구성은 생략될 수 있다. 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
Hereinafter, the most preferred embodiment of the present invention will be described. In the drawings, the thickness and the spacing are expressed for convenience of explanation, and can be exaggerated relative to the actual physical thickness. In describing the present invention, known configurations irrespective of the gist of the present invention may be omitted. It should be noted that, in the case of adding the reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements have the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 장치 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도로서, 메모리 셀이 적층된 영역을 나타낸다.2A to 2C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with a first embodiment of the present invention, and show regions in which memory cells are stacked.

도 2a에 도시된 바와 같이, 요구되는 하부 구조물이 형성된 기판(미도시됨) 상에 제1 물질막들(21) 및 제2 물질막들(22)을 교대로 형성한다. 여기서, 하부 구조물은 소스 영역, 파이프 게이트 등일 수 있다.As shown in FIG. 2A, first material layers 21 and second material layers 22 are alternately formed on a substrate (not shown) on which a desired lower structure is formed. Here, the lower structure may be a source region, a pipe gate, or the like.

여기서, 제1 물질막(21)은 워드라인, 선택 라인 등을 형성하기 위한 것이고, 제2 물질막(22)은 적층된 워드라인, 선택 라인 등을 전기적으로 분리시키기 위한 것이다. 제1 물질막(21)과 제2 물질막(22)은 식각 선택비가 큰 물질로 형성된다. 제1 실시예에서는 제1 물질막은 질화막 등의 희생막으로 형성되고, 제2 물질막들(22)은 산화막 등의 층간절연막으로 형성된 경우에 대해 설명하도록 한다.Here, the first material layer 21 is for forming word lines, selection lines, and the like, and the second material layer 22 is for electrically separating the stacked word lines, selection lines, and the like. The first material film 21 and the second material film 22 are formed of a material having a high etch selectivity. In the first embodiment, the first material film is formed of a sacrificial film such as a nitride film, and the second material films 22 are formed of an interlayer insulating film such as an oxide film.

이어서, 제1 물질막들(21) 및 제2 물질막들(22)을 식각하여 채널 홀들을 형성한다. 채널 홀들은 수직 채널막들을 형성하기 위한 것으로, 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. Subsequently, the first material layers 21 and the second material layers 22 are etched to form channel holes. The channel holes are for forming vertical channel layers and may be arranged in a matrix form.

이어서, 채널 홀들의 내벽에 전하트랩막(24)을 형성한다. 여기서, 전하트랩막(24)은 채널 홀들의 내벽을 따라 균일한 두께로 형성되는데, 후속 제1 전하차단막 형성 공정시 산화될 두께를 고려하여 충분한 두께로 형성된다. 전하트랩막(24)은 도전막들(30)에 대응되는 위치의 제1 영역 및 제2 물질막들(22)에 대응되는 위치의 제2 영역을 포함하며, 제1 영역과 제2 영역은 교대로 배열된다.Subsequently, the charge trap film 24 is formed on the inner walls of the channel holes. Here, the charge trap film 24 is formed to have a uniform thickness along the inner walls of the channel holes, and is formed to a sufficient thickness in consideration of the thickness to be oxidized during the subsequent first charge blocking film forming process. The charge trap layer 24 includes a first region at a position corresponding to the conductive layers 30 and a second region at a position corresponding to the second material layers 22, and the first region and the second region may be Alternately arranged.

이어서, 전하트랩막(24) 상에 터널절연막(25)을 형성한다. 여기서, 터널절연막(25)은 증착 공정을 이용하여 형성되거나, 전하트랩막(24)을 일부 두께 산화시켜 형성될 수 있다. 산화 공정에 의해 터널절연막(25)을 형성할 경우, 터널절연막(25)과 전하트랩막(24) 간의 계면이 외부로 노출되지 않기 때문에, 계면 특성을 향상시킬 수 있다. Subsequently, a tunnel insulating film 25 is formed on the charge trap film 24. The tunnel insulation layer 25 may be formed using a deposition process, or may be formed by partially oxidizing the charge trap layer 24. When the tunnel insulating film 25 is formed by the oxidation process, the interface between the tunnel insulating film 25 and the charge trap film 24 is not exposed to the outside, so that the interface characteristics can be improved.

이어서, 터널절연막(25) 상에 수직 채널막(26)을 형성한다. 여기서, 수직 채널막(26)은 반도체막 등으로 형성될 수 있으며, 중심 영역이 오픈된 튜브 형태로 형성되거나, 중심 영역까지 완전히 매립된 형태로 형성될 수 있다. 중심 영역이 오픈된 경우에는 오픈된 중심 영역에 유동성 산화막 등의 절연막(27)이 매립된다.Next, a vertical channel film 26 is formed on the tunnel insulating film 25. Here, the vertical channel layer 26 may be formed of a semiconductor film, or the like, and may be formed in the form of a tube in which the center region is open, or in a form completely filled up to the center region. When the center region is open, an insulating film 27 such as a fluid oxide film is embedded in the open center region.

한편, 전하트랩막(24)을 형성하기에 앞서 채널 홀들의 내벽에 버퍼막(23)을 형성할 수 있다. 이와 같이 버퍼막(23)을 형성할 경우, 후속 제1 물질막(21) 제거 공정시 전하트랩막(24) 등이 손상되는 것을 방지할 수 있다.Meanwhile, before forming the charge trap layer 24, the buffer layer 23 may be formed on the inner walls of the channel holes. When the buffer layer 23 is formed in this manner, it is possible to prevent the charge trap layer 24 and the like from being damaged during the subsequent process of removing the first material layer 21.

도 2b에 도시된 바와 같이, 제1 물질막들(21) 및 제2 물질막들(22)을 식각하여 수직 채널막들(26) 사이에 슬릿들(S)을 형성한다. 여기서, 슬릿(S)은 수직 채널막들(26) 사이마다 모두 형성되거나, 일부에 한해 형성될 수 있다.As shown in FIG. 2B, the first material layers 21 and the second material layers 22 are etched to form slits S between the vertical channel layers 26. In this case, all of the slits S may be formed between the vertical channel layers 26, or only a portion thereof.

이어서, 슬릿들(S)의 내벽에 노출된 제1 물질막들(21)을 제거하여 오픈 영역을 형성한다. 여기서, 오픈 영역은 워드라인 또는 선택라인이 형성될 영역이다. 예를 들어, 제1 물질막들(21)이 질화막으로 형성되고 제2 물질막들(22)이 산화막으로 형성된 경우, 인산 용액을 이용하여 제2 물질막들(22)은 잔류시키면서 제1 물질막들(21)을 선택적으로 제거할 수 있다.Subsequently, the first material layers 21 exposed on the inner wall of the slits S are removed to form an open region. The open area is an area where a word line or a selection line is to be formed. For example, when the first material layers 21 are formed of a nitride film and the second material layers 22 are formed of an oxide film, the first material layers 22 remain while using the phosphoric acid solution. The films 21 may be selectively removed.

이때, 제1 물질막들(21)이 제거되면서 전하트랩막(24)의 제1 영역이 노출된다. 참고적으로, 앞서 설명한 바와 같이, 채널 홀들의 내벽에 버퍼막(23)을 형성한 경우에는, 제1 물질막들(21)을 제거하여 버퍼막(23)이 노출된다. 따라서, 노출된 버퍼막(23)을 식각하여, 전하트랩막(24)의 제1 영역을 노출시킨다. 이때, 전하트랩막(24)과 제2 물질막들(22) 사이에는 버퍼막 패턴들(23A)이 잔류하게 된다. 즉, 전하트랩막(24)의 제2 영역을 감싸는 버퍼막 패턴들(23A)이 형성된다. In this case, as the first material layers 21 are removed, the first region of the charge trap layer 24 is exposed. For reference, as described above, when the buffer layer 23 is formed on the inner walls of the channel holes, the buffer layer 23 is exposed by removing the first material layers 21. Accordingly, the exposed buffer layer 23 is etched to expose the first region of the charge trap layer 24. In this case, the buffer layer patterns 23A remain between the charge trap layer 24 and the second material layers 22. That is, buffer layer patterns 23A surrounding the second region of the charge trap layer 24 are formed.

이어서, 제1 물질막들(21)을 제거하여 노출된 전하트랩막(24)을 일부 두께 산화시켜 제1 전하차단막 패턴들(28)을 형성한다. 이와 같이, 전하트랩막(24)을 산화시켜 제1 전하차단막 패턴들(28)을 형성하는 경우, 전하트랩막(24)과 제1 전하차단막 패턴들(28) 간의 계면이 외부로 노출되지 않으므로 계면 특성을 향상시킬 수 있다. Subsequently, the first material layers 21 are removed to partially oxidize the exposed charge trap layer 24 to form first charge blocking layer patterns 28. As such, when the charge trap layer 24 is oxidized to form the first charge blocking layer patterns 28, the interface between the charge trap layer 24 and the first charge blocking layer patterns 28 is not exposed to the outside. The interface property can be improved.

이때, 전하트랩막(24) 중 제1 물질막들(21)을 제거하여 노출된 부분만 산화되기 때문에, 전하트랩막(24)의 외부면은 요철(凹凸)을 갖게 된다. 예를 들어, 산화된 제1 영역은 요부이고, 그 외의 제2 영역은 철부인 형태로 요철을 갖게 된다.At this time, since only the exposed portions of the charge trap film 24 are removed by oxidizing, the outer surface of the charge trap film 24 has irregularities. For example, the oxidized first region is recessed, and the other second regions are recessed in the form of iron.

도 2c에 도시된 바와 같이, 제1 전하차단막 패턴들(28)이 형성된 오픈 영역들 내에 도전막(30)을 매립한 후, 슬릿들(S) 내에 절연막(31)을 매립한다. 여기서, 도전막(30)은 워드라인 또는 선택 라인으로 사용될 수 있으며, 텅스텐 등의 금속막일 수 있다.As illustrated in FIG. 2C, after the conductive film 30 is filled in the open regions in which the first charge blocking film patterns 28 are formed, the insulating film 31 is embedded in the slits S. Referring to FIG. Here, the conductive film 30 may be used as a word line or a selection line, and may be a metal film such as tungsten.

한편, 도전막(30)을 형성하기에 앞서, 제1 전하차단막 패턴들(28)이 형성된 오픈 영역들의 내면을 따라 제2 전하차단막들(29)을 더 형성할 수 있다. 이러한 경우, 제1 전하차단막 패턴들과 도전막들(30) 사이 및 도전막들(30)과 제2 물질막들(22) 사이에 제2 전하차단막들(29)이 형성된다. 여기서, 제2 전하차단막(29)은 알루미늄 산화막(Al2O3) 등의 고유전상수를 갖는 유전체막으로 형성되거나, 실리콘 산화막(SiO2) 및 고유전상수를 갖는 유전체막을 적층하여 형성될 수 있다. 이와 같이, 추가로 제2 전하차단막(29)을 형성함으로써, 소거 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.Meanwhile, before forming the conductive film 30, the second charge blocking films 29 may be further formed along the inner surfaces of the open regions in which the first charge blocking film patterns 28 are formed. In this case, second charge blocking layers 29 are formed between the first charge blocking layer patterns and the conductive layers 30 and between the conductive layers 30 and the second material layers 22. Here, the second charge blocking layer 29 may be formed of a dielectric film having a high dielectric constant such as aluminum oxide film (Al 2 O 3 ), or may be formed by stacking a dielectric film having a silicon oxide film (SiO 2 ) and a high dielectric constant. In this manner, by further forming the second charge blocking film 29, the erase characteristic can be further improved.

이로써, 수직 채널막들(26)을 따라 적층된 메모리 셀들이 형성된다. 즉, 기판(미도시됨) 상에 교대로 적층된 도전막들(30) 및 제2 물질막들(22), 기판으로부터 돌출되어 도전막들(30) 및 제2 물질막들(22)을 관통하는 수직 채널막들(26), 수직 채널막들(26)을 감싸는 터널절연막(25), 터널절연막(25)을 감싸며 터널절연막(25)과 도전막들(30) 사이의 제1 영역은 터널절연막(25)과 제2 물질막들(22) 사이의 제2 영역보다 얇은 두께를 갖는 전하트랩막(24A), 및 전하트랩막(24A)의 제1 영역을 감싸는 제1 전하차단막 패턴들(28)이 형성된다. As a result, memory cells stacked along the vertical channel layers 26 are formed. That is, the conductive layers 30 and the second material layers 22 alternately stacked on the substrate (not shown) may protrude from the substrate to form the conductive layers 30 and the second material layers 22. The first region between the tunnel insulating layer 25 and the conductive layers 30 surrounding the vertical channel layers 26, the tunnel insulating layer 25 surrounding the vertical channel layers 26, and the tunnel insulating layer 25 is formed. The charge trap film 24A having a thickness thinner than the second area between the tunnel insulating film 25 and the second material films 22, and the first charge blocking film patterns surrounding the first area of the charge trap film 24A. 28 is formed.

전술한 바와 같은 제1 실시예에 따르면, 제1 물질막들을 제거하여 노출된 전하트랩막을 산화시켜 전하차단막을 형성한다. 따라서, 오픈 영역의 층간절연막 표면에는 전하차단막이 형성되지 않으므로, 종래에 비해 적층막들의 높이를 감소시킬 수 있다. 또한, 전하트랩막과 전하차단막의 계면의 막질을 향상시킬 수 있다.
According to the first embodiment as described above, the first material films are removed to oxidize the exposed charge trap film to form a charge blocking film. Therefore, since the charge blocking film is not formed on the surface of the interlayer insulating film in the open region, the height of the laminated films can be reduced as compared with the related art. In addition, the film quality of the interface between the charge trap film and the charge blocking film can be improved.

도 3은 본 발명의 제1 실시예를 참조하여 설명한 메모리 셀들이 적용된 3차원 비휘발성 메모리 소자의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a three-dimensional nonvolatile memory device to which memory cells described with reference to the first embodiment of the present invention are applied.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 비휘발성 메모리 소자는 파이프 게이트(PG) 및 파이프 게이트(PG) 상에 적층된 워드라인들(WL) 및 워드라인들(WL) 상에 적어도 한 층으로 적층된 선택 라인들(SL)을 포함한다. 또한, 메모리 소자의 채널막(CH)은 파이프 게이트(PG) 내에 형성된 파이프 채널막(P_CH) 및 파이프 채널막(P_CH)과 연결된 적어도 하나의 수직 채널막들(V_CH)을 포함하도록 형성된다. 이와 같은 구조에 의하면, 스트링이 U 형태로 배열된다.As shown in FIG. 3, the three-dimensional nonvolatile memory device according to the second exemplary embodiment of the present invention may include word lines WL and word lines stacked on the pipe gate PG and the pipe gate PG. Selection lines SL stacked on at least one layer on WL). In addition, the channel film CH of the memory device is formed to include a pipe channel film P_CH and at least one vertical channel film V_CH connected to the pipe channel film P_CH formed in the pipe gate PG. According to such a structure, the strings are arranged in a U shape.

메모리 소자의 제조 방법을 간단히 살펴보면 다음과 같다.A brief description of a method of manufacturing a memory device is as follows.

먼저, 파이프 게이트(PG)를 식각하여 트렌치들을 형성한다. 이어서, 트렌치들 내에 희생막들을 매립한 후에 제1 물질막들(21) 및 제2 물질막들(22)을 교대로 형성한다. 이어서, 제1 물질막들(21) 및 제2 물질막들(22)을 식각하여 트렌치들과 연결된 채널 홀들을 형성한다. 이때, 각 트렌치가 적어도 한 쌍의 채널 홀들과 연결되도록 채널 홀들을 형성한다. 이어서, 채널 홀들의 저면에 노출된 희생막을 제거한 후, 트렌치 및 채널 홀들의 내면에 전하트랩막, 터널절연막 및 채널막을 형성한다. 이어서, 슬릿들을 형성하고 제1 물질막들(21)을 제거하여 제1 전하차단막 패턴들(28)을 형성하는 등의 공정은 앞서 제1 실시예에서 설명한 바와 동일하게 진행될 수 있다. First, trenches are formed by etching the pipe gate PG. Subsequently, after filling the sacrificial layers in the trenches, the first material layers 21 and the second material layers 22 are alternately formed. Subsequently, the first material layers 21 and the second material layers 22 are etched to form channel holes connected to the trenches. In this case, channel holes are formed to connect each trench to at least one pair of channel holes. Subsequently, after the sacrificial film exposed to the bottom of the channel holes is removed, the charge trap film, the tunnel insulating film, and the channel film are formed on the inner surfaces of the trench and the channel holes. Subsequently, the process of forming the slits and removing the first material layers 21 to form the first charge blocking layer patterns 28 may be performed in the same manner as described in the first embodiment.

이와 같은 공정에 따르면, 수직 채널막들(V_CH)을 둘러싼 터널절연막(25) 및 전하트랩막(24A)은 파이프 채널막(P_CH)을 더 감싸도록 형성된다. 또한, 전하트랩막(24A)을 형성하기 전에 버퍼막(23A)을 형성하는 경우, 터널절연막(25), 전하트랩막(24A) 및 버퍼막(23A)이 파이프 채널막(P_CH)을 감싸도록 형성된다. 여기서, 파이프 채널막(P_CH)을 감싸는 터널절연막(25), 전하트랩막(24A) 및 버퍼막(23A)은 파이프 트랜지스터의 게이트 절연막으로 사용되므로, 버퍼막(23A)의 두께를 조절하여 게이트 절연막의 두께를 용이하게 조절할 수 있다.
According to this process, the tunnel insulating film 25 and the charge trap film 24A surrounding the vertical channel films V_CH are formed to further surround the pipe channel film P_CH. In addition, when the buffer film 23A is formed before the charge trap film 24A is formed, the tunnel insulation film 25, the charge trap film 24A, and the buffer film 23A may surround the pipe channel film P_CH. Is formed. Here, the tunnel insulating film 25, the charge trap film 24A, and the buffer film 23A surrounding the pipe channel film P_CH are used as the gate insulating film of the pipe transistor, so that the gate insulating film is controlled by adjusting the thickness of the buffer film 23A. The thickness of can be adjusted easily.

도 4는 본 발명의 제1 실시예를 참조하여 설명한 메모리 셀들이 적용된 3차원 비휘발성 메모리 소자의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a three-dimensional nonvolatile memory device to which the memory cells described with reference to the first embodiment of the present invention are applied.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 비휘발성 메모리 소자는 소스 영역(S)이 구비된 기판(40) 상에 차례로 적층된 적어도 한 층의 하부 선택 라인(LSL), 워드라인들(WL) 및 적어도 한 층의 상부 선택 라인(USL)을 포함한다.As shown in FIG. 4, in the three-dimensional nonvolatile memory device according to the third embodiment of the present invention, at least one lower select line LSL sequentially stacked on the substrate 40 having the source region S. FIG. ), Word lines WL and at least one layer top select line USL.

여기서, 하부 선택 라인(LSL), 워드라인들(WL) 및 상부 선택 라인(USL)은 동시에 형성되거나 각각 형성될 수 있다. 하부 선택 라인(LSL), 워드라인들(WL) 및 상부 선택 라인(USL)을 동시에 형성될 경우, 하부 선택 트랜지스터 및 상부 선택 트랜지스터의 터널절연막(25), 전하트랩막(24A) 및 제1 전하차단막 패턴들(28)은 게이트 절연막으로 사용된다.
The lower select line LSL, the word lines WL, and the upper select line USL may be simultaneously formed or respectively formed. When the lower select line LSL, the word lines WL, and the upper select line USL are simultaneously formed, the tunnel insulating layer 25, the charge trap layer 24A, and the first charge of the lower select transistor and the upper select transistor are formed. The blocking layer patterns 28 are used as the gate insulating layer.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 장치 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도로서, 메모리 셀이 적층된 영역을 나타낸다. 이하, 앞서 설명된 내용과 중복되는 내용은 생략하여 설명하도록 한다.5A through 5C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with a second embodiment of the present invention, and show regions in which memory cells are stacked. Hereinafter, descriptions that overlap with the above description will be omitted.

도 5a에 도시된 바와 같이, 요구되는 하부 구조물이 형성된 기판(미도시됨) 상에 제1 물질막들(51) 및 제2 물질막들(52)을 교대로 형성한다. As shown in FIG. 5A, first material layers 51 and second material layers 52 are alternately formed on a substrate (not shown) on which a desired lower structure is formed.

일 예로, 제1 물질막(51)은 폴리실리콘막 등의 도전막으로 형성되고, 제2 물질막(52)은 산화막 등의 절연막으로 형성될 수 있다. 다른 예로, 제1 물질막(51)은 도프드 폴리실리콘막, 도프드 비정질 실리콘막 등의 도전막으로 형성되고, 제2 물질막(52)은 언도프드 폴리실리콘막, 언도프드 비정질 실리콘막 등의 희생막으로 형성될 수 있다. 또 다른 예로, 제1 물질막(51)은 질화막 등의 희생막으로 형성되고, 제2 물질막(52)은 산화막 등의 절연막으로 형성될 수 있다.For example, the first material film 51 may be formed of a conductive film such as a polysilicon film, and the second material film 52 may be formed of an insulating film such as an oxide film. As another example, the first material film 51 may be formed of a conductive film such as a doped polysilicon film or a doped amorphous silicon film, and the second material film 52 may be an undoped polysilicon film or an undoped amorphous silicon film. It may be formed as a sacrificial film. As another example, the first material film 51 may be formed of a sacrificial film such as a nitride film, and the second material film 52 may be formed of an insulating film such as an oxide film.

제2 실시예에서는 제1 물질막(51)은 질화막 등의 희생막으로 형성되고, 제2 물질막(52)은 산화막 등의 절연막으로 형성된 경우에 대해 설명하도록 한다.In the second embodiment, a case in which the first material film 51 is formed of a sacrificial film such as a nitride film and the second material film 52 is formed of an insulating film such as an oxide film will be described.

이어서, 제1 물질막들(51) 및 제2 물질막들(52)을 식각하여 채널 홀들(H)을 형성한 후, 채널 홀들(H)의 내면에 노출된 제1 물질막들(51)을 일부 두께 산화시킨다. 이를 통해, 제1 전하차단막 패턴들(53)이 형성된다. Subsequently, the first material layers 51 and the second material layers 52 are etched to form channel holes H, and then the first material layers 51 exposed on the inner surfaces of the channel holes H are formed. Is oxidized to some thickness. As a result, the first charge blocking layer patterns 53 are formed.

이때, 채널 홀들(H)의 내벽에 희생막(미도시됨)을 형성한 후, 제1 물질막들(51)을 일부 두께 산화시키는 것도 가능하다. 여기서, 희생막은 질화막, 실리콘막 등으로 형성될 수 있으며, 5 내지 50Å의 두께로 형성될 수 있다. 이러한 경우, 산화 공정에 의해 제1 물질막들(51)과 희생막이 동시에 산화되며, 채널 홀들(H)의 내벽에 희생막이 산화되어 형성된 전하차단막이 추가로 형성된다. In this case, after the sacrificial layer (not shown) is formed on the inner walls of the channel holes H, the first material layers 51 may be partially oxidized. Here, the sacrificial film may be formed of a nitride film, a silicon film, or the like, and may be formed to a thickness of 5 to 50 microseconds. In this case, the first material layers 51 and the sacrificial layers are simultaneously oxidized by an oxidation process, and a charge blocking layer formed by oxidizing the sacrificial layers is further formed on the inner walls of the channel holes H.

이어서, 채널 홀들(H)의 내벽에 전하트랩막(54)을 형성한 후, 전하트랩막(54) 상에 터널절연막(55)을 형성한다. 여기서, 터널절연막(55)은 증착 공정을 이용하여 형성되거나, 전하트랩막(54)을 일부 두께 산화시켜 형성될 수 있다.Subsequently, after the charge trap film 54 is formed on the inner wall of the channel holes H, the tunnel insulating film 55 is formed on the charge trap film 54. The tunnel insulation layer 55 may be formed using a deposition process, or may be formed by partially oxidizing the charge trap layer 54.

이어서, 터널절연막(55) 상에 수직 채널막(56)을 형성한 후, 수직 채널막(56)의 오픈된 중심 영역에 유동성 산화막 등의 절연막(57)을 매립한다.Subsequently, after the vertical channel film 56 is formed on the tunnel insulating film 55, an insulating film 57 such as a fluid oxide film is buried in the open center region of the vertical channel film 56.

도 5b에 도시된 바와 같이, 제1 물질막들(51) 및 제2 물질막들(52)을 식각하여 수직 채널막들(56) 사이에 슬릿들(S)을 형성한다. 이어서, 슬릿들(S)의 내벽에 노출된 제1 물질막들(51)을 선택적으로 제거하여 오픈 영역들을 형성한다. 이때, 제1 전하차단막 패턴들(53)은 제거되지 않고 잔류된다.As shown in FIG. 5B, the first material layers 51 and the second material layers 52 are etched to form slits S between the vertical channel layers 56. Subsequently, the first material layers 51 exposed to the inner wall of the slits S are selectively removed to form open regions. In this case, the first charge blocking layer patterns 53 remain without being removed.

예를 들어, 제1 물질막들(51)이 질화막으로 형성되고, 제1 전하차단막 패턴들(53)이 산화막으로 형성된 경우, 인산을 이용하여 제1 물질막들(51)을 선택적으로 제거할 수 있다. 이때, 제1 전하차단막 패턴들(53)은 식각되지 않고 잔류되는데, 산화 방식에 의해 형성된 제1 전하차단막 패턴들(53)은 증착 방식에 의해 형성된 전하차단막들에 비해 식각률이 더욱 낮다. 따라서, 제1 물질막들(51)을 제거하는 과정에서 제1 전하차단막 패턴들(53)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.For example, when the first material layers 51 are formed of a nitride film and the first charge blocking layer patterns 53 are formed of an oxide film, the first material layers 51 may be selectively removed using phosphoric acid. Can be. In this case, the first charge blocking layer patterns 53 are left without being etched. The first charge blocking layer patterns 53 formed by the oxidation method have a lower etching rate than the charge blocking layers formed by the deposition method. Therefore, it is possible to prevent the first charge blocking layer patterns 53 from being damaged in the process of removing the first material layers 51.

도 5c에 도시된 바와 같이, 오픈 영역들의 내면을 따라 제2 전하차단막(58)을 형성한다. 이때, 제2 전하차단막(58)을 형성하기에 앞서 제1 전하차단막 패턴들(53)을 제거하는 것도 가능하다. As shown in FIG. 5C, the second charge blocking layer 58 is formed along the inner surface of the open regions. In this case, the first charge blocking layer patterns 53 may be removed before the second charge blocking layer 58 is formed.

이어서, 제2 전하차단막(58)이 형성된 오픈 영역들 내에 도전막(59)을 매립한 후, 슬릿들(S) 내에 절연막(60)을 매립한다. 이로써, 수직 채널막들(56)을 따라 적층된 메모리 셀들이 형성된다.
Subsequently, after the conductive film 59 is filled in the open regions in which the second charge blocking film 58 is formed, the insulating film 60 is embedded in the slits S. As a result, memory cells stacked along the vertical channel layers 56 are formed.

한편, 제2 실시예에 따르면, 제1 물질막(51)을 폴리실리콘막 등의 도전막으로 형성하고 제2 물질막(52)을 산화막 등의 절연막으로 형성하는 것도 가능하다. 이러한 경우, 도전막으로 형성된 제1 물질막(51)을 일부 두께 산화시켜 제1 전하차단막 패턴들(53)을 형성하게 된다. 또한, 슬릿들(S)을 형성한 후에, 슬릿들(S)에 의해 노출된 제1 물질막들(51)을 제거하지 않고 실리사이드화 한다. 이어서, 슬릿들(S) 내에 절연막(59)을 매립함으로써, 메모리 셀 제조 공정이 완료된다.Meanwhile, according to the second embodiment, the first material film 51 may be formed of a conductive film such as a polysilicon film, and the second material film 52 may be formed of an insulating film such as an oxide film. In this case, the first material blocking layer 51 formed of the conductive layer is partially oxidized to form first charge blocking layer patterns 53. In addition, after the slits S are formed, the first material layers 51 exposed by the slits S are silicided without being removed. Subsequently, by filling the insulating film 59 in the slits S, the memory cell manufacturing process is completed.

또한, 제2 실시예에 따르면, 제1 물질막(51)을 도프드 폴리실리콘막 등의 도전막으로 형성하고 제2 물질막(52)은 언도프드 폴리실리콘막 등의 희생막으로 형성하는 것도 가능하다. 이러한 경우, 도전막으로 형성된 제1 물질막(51)을 일부 두께 산화시켜 제1 전하차단막 패턴들(53)을 형성하게 된다. 또한, 슬릿들(S)을 형성한 후에, 제1 물질막들(51) 대신에 제2 물질막들(52)을 제거한다. 이어서, 제2 물질막들(52)이 제거된 영역들 및 슬릿들(S) 내에 절연막(59)을 매립함으로써, 메모리 셀 제조 공정이 완료된다. Further, according to the second embodiment, the first material film 51 may be formed of a conductive film such as a doped polysilicon film, and the second material film 52 may be formed of a sacrificial film such as an undoped polysilicon film. It is possible. In this case, the first material blocking layer 51 formed of the conductive layer is partially oxidized to form first charge blocking layer patterns 53. In addition, after the slits S are formed, the second material layers 52 are removed instead of the first material layers 51. Subsequently, the insulating cell 59 is filled in the regions and the slits S from which the second material layers 52 are removed, thereby completing the memory cell manufacturing process.

여기서, 제1 물질막(51)을 일부 두께 산화시키는 과정에서 제2 물질막들(52)도 일부 두께 산화될 수 있다. 산화된 부분은 제2 물질막들(52) 제거시 함께 제거되거나, 잔류될 수 있다. 산화된 부분은 잔류되더라도 층간절연막으로서 역할을 하게 되므로 소자의 특성에 영향을 주지 않는다.
Here, in the process of partially oxidizing the first material layer 51, the second material layers 52 may also be partially oxidized. The oxidized portion may be removed together or remain when the second material layers 52 are removed. Even if the oxidized portion remains, it acts as an interlayer insulating film and thus does not affect the device characteristics.

도 6은 본 발명의 제2 실시예를 참조하여 설명한 메모리 셀들이 적용된 3차원 비휘발성 메모리 소자의 단면도이다. 이하, 앞서 설명된 내용과 중복된 내용은 생략하여 설명하도록 한다. 6 is a cross-sectional view of a three-dimensional nonvolatile memory device to which memory cells described with reference to the second embodiment of the present invention are applied. Hereinafter, duplicated description will be omitted.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예가 적용된 3차원 비휘발성 메모리 소자는 파이프 게이트(PG) 및 파이프 게이트(PG) 내에 형성된 파이프 채널막(P_CH)을 포함하고, 파이프 채널막(P_CH)을 둘러싼 터널절연막(55), 전하트랩막(54) 및 게이트 절연막(61)을 더 포함한다.As shown in FIG. 6, the 3D nonvolatile memory device to which the second embodiment of the present invention is applied includes a pipe gate film PG and a pipe channel film P_CH formed in the pipe gate PG, and includes a pipe channel film ( And a tunnel insulating film 55, a charge trap film 54, and a gate insulating film 61 surrounding P_CH.

여기서, 게이트 절연막(61)은 제1 전하차단막 패턴들(53)을 형성하는 과정에서 함께 형성된다. 예를 들어, 채널 홀들(H)을 형성한 후, 트렌치 내에 매립된 희생막을 제거한다. 이어서, 산화 공정을 이용하여 채널 홀들(H) 내면에 노출된 제1 물질막들(51)을 일부 두께 산화시키면서 동시에, 트렌치의 내면에 노출된 파이프 게이트용 도전막을 일부 두께 산화시킨다. 이를 통해, 제1 전하차단막 패턴들(53)과 게이트 절연막(61)을 동시에 형성할 수 있다. Here, the gate insulating layer 61 is formed together in the process of forming the first charge blocking layer patterns 53. For example, after the channel holes H are formed, the sacrificial layer embedded in the trench is removed. Subsequently, the thickness of the first material layers 51 exposed to the inner surfaces of the channel holes H is partially oxidized using an oxidation process, and at the same time, the thickness of the conductive film for the pipe gate exposed to the inner surfaces of the trench is partially oxidized. As a result, the first charge blocking layer patterns 53 and the gate insulating layer 61 may be simultaneously formed.

예를 들어, 제1 물질막(51)을 질화막으로 형성하고, 파이프 게이트용 도전막을 폴리실리콘막으로 형성한 경우, 파이프 게이트용 도전막이 제1 물질막(51)에 비해 약 1.5배 빠르게 산화된다. 따라서, 제1 전하차단막 패턴들(53)보다 두꺼운 두께로(D1<D2)로 게이트 절연막(61)을 형성할 수 있으며, 이를 통해, 파이프 트랜지스터의 특성을 향상시킬 수 있다.
For example, when the first material film 51 is formed of a nitride film and the pipe gate conductive film is formed of a polysilicon film, the pipe gate conductive film is oxidized about 1.5 times faster than the first material film 51. . Accordingly, the gate insulating layer 61 may be formed to have a thickness D1 <D2 greater than the first charge blocking layer patterns 53, thereby improving characteristics of the pipe transistor.

도 7은 본 발명의 제2 실시예를 참조하여 설명한 메모리 셀들이 적용된 3차원 비휘발성 메모리 소자의 단면도이다. 이하, 앞서 설명된 내용과 중복된 내용은 생략하여 설명하도록 한다. 7 is a cross-sectional view of a three-dimensional nonvolatile memory device to which memory cells described with reference to the second embodiment of the present invention are applied. Hereinafter, duplicated description will be omitted.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예가 적용된 3차원 비휘발성 메모리 소자는 소스 영역(S)이 구비된 기판(70) 상에 차례로 적층된 적어도 한 층의 하부 선택 라인(LSL), 워드라인들(WL) 및 적어도 한 층의 상부 선택 라인(USL)을 포함한다.As shown in FIG. 7, in the three-dimensional nonvolatile memory device to which the second embodiment of the present invention is applied, at least one lower selection line LSL, which is sequentially stacked on the substrate 70 having the source region S, is sequentially stacked. , Word lines WL and at least one layer of upper select line USL.

여기서, 하부 선택 트랜지스터 및 상부 선택 트랜지스터는 수직 채널막(56)을 둘러싼 터널절연막(55), 전하트랩막(54), 제1 전하차단막 패턴들(53) 및 제2 전하차단막(58)을 게이트 절연막으로 사용한다.
The lower select transistor and the upper select transistor may gate the tunnel insulation layer 55, the charge trap layer 54, the first charge blocking layer patterns 53, and the second charge blocking layer 58 surrounding the vertical channel layer 56. Used as an insulating film.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체 장치 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도로서, 메모리 셀이 적층된 영역을 나타낸다. 이하, 앞서 설명된 내용과 중복되는 내용은 생략하여 설명하도록 한다.8A to 8C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with a third embodiment of the present invention, and show regions in which memory cells are stacked. Hereinafter, descriptions that overlap with the above description will be omitted.

도 8a에 도시된 바와 같이, 요구되는 하부 구조물이 형성된 기판(미도시됨) 상에 제1 물질막들(81) 및 제2 물질막들(82)을 교대로 형성한다. 제3 실시예에서는 제1 물질막(81)은 질화막 등의 희생막으로 형성되고, 제2 물질막(82)은 산화막 등의 절연막으로 형성된 경우에 대해 설명하도록 한다.As shown in FIG. 8A, first material layers 81 and second material layers 82 are alternately formed on a substrate (not shown) on which a desired lower structure is formed. In the third embodiment, a case in which the first material film 81 is formed of a sacrificial film such as a nitride film and the second material film 82 is formed of an insulating film such as an oxide film will be described.

이어서, 제1 물질막들(81) 및 제2 물질막들(82)을 식각하여 채널 홀들을 형성한 후, 채널 홀들의 내면에 노출된 제1 물질막들(81)을 일부 두께 산화시킨다. 이를 통해, 제1 전하차단막 패턴들(83)이 형성된다. Subsequently, after the first material layers 81 and the second material layers 82 are etched to form channel holes, the first material layers 81 exposed on the inner surfaces of the channel holes are partially oxidized. As a result, the first charge blocking layer patterns 83 are formed.

이어서, 채널 홀들의 내벽에 전하트랩막(84), 터널절연막(85) 및 수직 채널막(86)을 형성한다. 수직 채널막(86)의 중심 영역이 오픈된 경우에는 오픈된 중심 영역에 유동성 산화막 등의 절연막(87)을 매립한다.Subsequently, a charge trap film 84, a tunnel insulating film 85, and a vertical channel film 86 are formed on inner walls of the channel holes. When the center region of the vertical channel film 86 is opened, an insulating film 87 such as a fluid oxide film is buried in the open center region.

도 8b에 도시된 바와 같이, 제1 물질막들(81) 및 제2 물질막들(82)을 식각하여 채널 홀들 사이에 슬릿들(S)을 형성한다. 이어서, 슬릿들(S)의 내벽에 노출된 제1 물질막들(81)을 선택적으로 제거하여 오픈 영역을 형성한다. As shown in FIG. 8B, the first material layers 81 and the second material layers 82 are etched to form slits S between the channel holes. Subsequently, the first material layers 81 exposed to the inner wall of the slits S are selectively removed to form an open region.

이어서, 산화 공정을 이용하여, 제1 전하차단막 패턴들(83)과 접한 전하트랩막(84)의 표면을 일부 두께 산화시킴으로써, 제2 전하차단막 패턴들(88)을 형성한다. 이를 통해, 전하트랩막(84A)은 제1 영역이 제2 영역보다 얇은 두께를 갖게 된다. 또한, 제2 전하차단막 패턴들(83)은 전하트랩막(84A)의 제1 영역을 감싸도록 형성된다.Next, the second charge blocking layer patterns 88 are formed by partially oxidizing a surface of the charge trap layer 84 in contact with the first charge blocking layer patterns 83 using an oxidation process. As a result, the charge trap film 84A has a thinner first region than the second region. In addition, the second charge blocking layer patterns 83 are formed to surround the first region of the charge trap layer 84A.

도 8c에 도시된 바와 같이, 오픈 영역들 내에 도전막(89)을 매립한 후, 슬릿들(S) 내에 절연막(90)을 매립한다. 이때, 도전막(89)을 매립하기에 앞서, 오픈 영역들의 내면을 따라 제3 전하차단막(미도시됨)을 더 형성할 수 있다. 이로써, 수직 채널막들(86)을 따라 적층된 메모리 셀들이 형성된다.
As shown in FIG. 8C, after the conductive film 89 is embedded in the open regions, the insulating film 90 is embedded in the slits S. Referring to FIG. In this case, before filling the conductive layer 89, a third charge blocking layer (not shown) may be further formed along inner surfaces of the open regions. As a result, memory cells stacked along the vertical channel layers 86 are formed.

도 9는 본 발명의 제3 실시예를 참조하여 설명한 메모리 셀들이 적용된 3차원 비휘발성 메모리 소자의 단면도이다. 이하, 앞서 설명된 내용과 중복된 내용은 생략하여 설명하도록 한다. 9 is a cross-sectional view of a three-dimensional nonvolatile memory device to which memory cells described with reference to the third embodiment of the present invention are applied. Hereinafter, duplicated description will be omitted.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예가 적용된 3차원 비휘발성 메모리 소자는 파이프 게이트(PG) 및 파이프 게이트(PG) 내에 형성된 파이프 채널막(P_CH)을 포함하고, 파이프 채널막(P_CH)을 둘러싼 터널절연막(85), 전하트랩막(84A) 및 게이트 절연막(91)을 더 포함한다.
As shown in FIG. 9, the three-dimensional nonvolatile memory device to which the third embodiment of the present invention is applied includes a pipe gate PG and a pipe channel film P_CH formed in the pipe gate PG, and includes a pipe channel film ( And a tunnel insulating film 85, a charge trap film 84A, and a gate insulating film 91 surrounding P_CH.

도 10은 본 발명의 제3 실시예를 참조하여 설명한 메모리 셀들이 적용된 3차원 비휘발성 메모리 소자의 단면도이다. 이하, 앞서 설명된 내용과 중복된 내용은 생략하여 설명하도록 한다. 10 is a cross-sectional view of a three-dimensional nonvolatile memory device to which memory cells described with reference to the third embodiment of the present invention are applied. Hereinafter, duplicated description will be omitted.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예가 적용된 3차원 비휘발성 메모리 소자는 소스 영역(S)이 구비된 기판(70) 상에 차례로 적층된 적어도 한 층의 하부 선택 라인(LSL), 워드라인들(WL) 및 적어도 한 층의 상부 선택 라인(USL)을 포함한다.As shown in FIG. 10, in the three-dimensional nonvolatile memory device to which the third embodiment of the present invention is applied, at least one lower selection line LSL, which is sequentially stacked on the substrate 70 having the source region S, is sequentially stacked. , Word lines WL and at least one layer of upper select line USL.

여기서, 하부 선택 트랜지스터 및 상부 선택 트랜지스터는 수직 채널막(86)을 둘러싼 터널절연막(85), 전하트랩막(84A), 제1 전하차단막 패턴들(83) 및 제2 전하차단막 패턴들(88)을 게이트 절연막으로 사용한다.
The lower select transistor and the upper select transistor may include the tunnel insulating layer 85, the charge trap layer 84A, the first charge blocking layer patterns 83, and the second charge blocking layer patterns 88 surrounding the vertical channel layer 86. Is used as the gate insulating film.

도 11은 본 발명의 제1 내지 제3 실시예 중 적어도 하나가 적용된 반도체 장치의 소거 특성을 나타내는 그래프이다. 특히, 소거 전압에 따른 문턱 전압의 변화를 나타내는 그래프로서, x축은 소거 동작시 인가되는 소거 전압의 레벨을 나타내고, y축은 메모리 셀의 문턱 전압을 나타낸다.11 is a graph illustrating erase characteristics of a semiconductor device to which at least one of the first to third embodiments of the present invention is applied. In particular, as a graph showing a change in the threshold voltage according to the erase voltage, the x axis represents the level of the erase voltage applied during the erase operation, and the y axis represents the threshold voltage of the memory cell.

여기서, A1~A5는 종래기술에 따른 반도체 장치의 소거 특성을 나타내는 것으로, 증착 방식에 의해 전하차단막을 형성한 경우의 메모리 셀의 소거 상태를 나타낸다. B1~B5는 산화 방식에 의해 전하차단막을 형성한 경우의 메모리 셀의 소거 상태를 나타낸다. 또한, VE1, VE2, VE3, VE4, VE5은 소거 전압을 나타낸다(VE1< VE2< VE3< VE4< VE5).Here, A1 to A5 represent the erasing characteristics of the semiconductor device according to the prior art, and represent the erasing state of the memory cell when the charge blocking film is formed by the deposition method. B1 to B5 show the erased state of the memory cell when the charge blocking film is formed by the oxidation method. In addition, V E1 , V E2 , V E3 , V E4 , and V E5 represent erase voltages (V E1 <V E2 <V E3 <V E4 <V E5 ).

메모리 셀들은 프로그램 동작에 의해 문턱 전압이 증가된다. 또한, 소거 동작시, 소스 라인 또는 소스 영역에 소거 전압을 인가하면, 프로그램 상태(P)인 메모리 셀들의 문턱 전압이 낮아져 소거 상태(A1~A5, B1~B5)가 된다. The memory cells are increased in threshold voltage by a program operation. In addition, when the erase voltage is applied to the source line or the source region during the erase operation, the threshold voltages of the memory cells in the program state P are lowered to be the erase states A1 to A5 and B1 to B5.

이때, 메모리 셀들의 문턱 전압 변동 폭은 전하차단막의 막질 및 전하트랩막과 전하차단막의 계면 특성에 영향을 받는다. 즉, 전하차단막의 막질 및 전하트랩막과 전하차단막의 계면 특성을 향상시킬수록, 소거 동작시 문턱 전압의 변동 폭이 증가되어 메모리 소자의 소거 특성이 개선된다.At this time, the threshold voltage fluctuation range of the memory cells is affected by the film quality of the charge blocking film and the interface characteristics of the charge trap film and the charge blocking film. That is, as the film quality of the charge blocking film and the interface characteristics of the charge trap film and the charge blocking film are improved, the variation range of the threshold voltage increases during the erase operation, thereby improving the erase characteristic of the memory device.

그래프를 참조하면, 산화 방식에 의해 전하차단막을 형성하는 경우, 증착 방식에 의해 전하차단막을 형성하는 것에 비해 소거 동작시 메모리 셀의 문턱 전압이 더 큰 폭으로 감소되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 소거 전압의 레벨이 증가 될수록 문턱 전압의 변동 폭이 증가됨을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 제1 내지 제3 실시예 중 적어도 하나를 적용하여 반도체 장치를 제조할 경우, 메모리 소자의 동작 특성이 향상됨을 알 수 있다.
Referring to the graph, it can be seen that when the charge blocking film is formed by the oxidation method, the threshold voltage of the memory cell is significantly reduced during the erase operation as compared with forming the charge blocking film by the deposition method. In addition, it can be seen that as the level of the erase voltage increases, the variation range of the threshold voltage increases. Therefore, when the semiconductor device is manufactured by applying at least one of the first to third embodiments of the present invention, it can be seen that the operating characteristics of the memory device are improved.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 시스템의 구성을 나타낸 구성도이다.12 is a configuration diagram illustrating a configuration of a memory system according to an embodiment of the present invention.

도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 시스템(100)은 비휘발성 메모리 소자(120)와 메모리 컨트롤러(110)를 포함한다. As shown in FIG. 12, the memory system 100 according to an embodiment of the present invention includes a nonvolatile memory device 120 and a memory controller 110.

비휘발성 메모리 소자(120)는 앞서 제1 내지 제3 실시예를 참조하여 설명된 메모리 셀들을 포함하도록 구성된다. 또한, 비휘발성 메모리 소자(120)는 복수의 플래시 메모리 칩들로 구성된 멀티-칩 패키지일 수 있다.The nonvolatile memory device 120 is configured to include the memory cells described above with reference to the first to third embodiments. In addition, the nonvolatile memory device 120 may be a multi-chip package composed of a plurality of flash memory chips.

메모리 컨트롤러(110)는 비휘발성 메모리 소자(120)를 제어하도록 구성되며, SRAM(111), CPU(112), 호스트 인터페이스(113), ECC(114), 메모리 인터페이스(115)를 포함할 수 있다. SRAM(111)은 CPU(112)의 동작 메모리로 사용되고, CPU(112)는 메모리 컨트롤러(110)의 데이터 교환을 위한 제반 제어 동작을 수행하고, 호스트 인터페이스(113)는 메모리 시스템(100)과 접속되는 호스트의 데이터 교환 프로토콜을 구비한다. 또한, ECC(114)는 비휘발성 메모리 소자(120)로부터 리드된 데이터에 포함된 에러를 검출 및 정정하고, 메모리 인터페이스(115)는 비휘발성 메모리 소자(120)와의 인터페이싱을 수행한다. 이 밖에도 메모리 컨트롤러(110)는 호스트와의 인터페이싱을 위한 코드 데이터를 저장하는 RCM 등을 더 포함할 수 있다.The memory controller 110 is configured to control the non-volatile memory element 120 and may include an SRAM 111, a CPU 112, a host interface 113, an ECC 114, a memory interface 115 . The SRAM 111 is used as an operation memory of the CPU 112 and the CPU 112 performs all control operations for data exchange of the memory controller 110 and the host interface 113 is connected to the memory system 100 And a host computer. In addition, the ECC 114 detects and corrects errors contained in the data read from the non-volatile memory element 120, and the memory interface 115 performs interfacing with the non-volatile memory element 120. In addition, the memory controller 110 may further include an RCM that stores code data for interfacing with the host.

이와 같이, 구성을 갖는 메모리 시스템(100)은 비휘발성 메모리 소자(120)와 컨트롤러(110)가 결합된 메모리 카드 또는 SSD(Solid State Disk)일 수 있다. 예를 들어, 메모리 시스템(100)이 SSD인 경우, 메모리 컨트롤러(110)는 USB, MMC, PCI-E, SATA, PATA, SCSI, ESDI, IDE 등과 같은 다양한 인터페이스 프로토콜들 중 하나를 통해 외부(예를 들어, 호스트)와 통신할 수 있다.
As described above, the memory system 100 having the configuration may be a memory card or a solid state disk (SSD) in which the nonvolatile memory element 120 and the controller 110 are combined. For example, if the memory system 100 is an SSD, the memory controller 110 is external (eg, via one of various interface protocols, such as USB, MMC, PCI-E, SATA, PATA, SCSI, ESDI, IDE, etc.). For example, it can communicate with the host).

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.13 is a block diagram illustrating a configuration of a computing system according to an embodiment of the present invention.

도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템(200)은 시스템 버스(260)에 전기적으로 연결된 CPU(220), RAM(230), 유저 인터페이스(240), 모뎀(250), 메모리 시스템(210)을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 시스템(200)이 모바일 장치인 경우, 컴퓨팅 시스템(200)에 동작 전압을 공급하기 위한 베터리가 더 포함될 수 있으며, 응용 칩셋, 카메라 이미지 프로세서(CIS), 모바일 디렘 등이 더 포함될 수 있다.As shown in FIG. 13, the computing system 200 according to an embodiment of the present invention includes a CPU 220, a RAM 230, a user interface 240, and a modem 250 electrically connected to a system bus 260. ), May include a memory system 210. In addition, when the computing system 200 is a mobile device, a battery for supplying an operating voltage to the computing system 200 may be further included, and an application chipset, a camera image processor (CIS), and a mobile DRAM may be further included. .

메모리 시스템(210)은 앞서 도 12를 참조하여 설명한 바와 같이, 비휘발성 메모리(212), 메모리 컨트롤러(211)로 구성될 수 있다.
As described above with reference to FIG. 12, the memory system 210 may include a nonvolatile memory 212 and a memory controller 211.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예들에 따라 구체적으로 기록되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
It is to be noted that the technical spirit of the present invention has been specifically described in accordance with the above-described preferred embodiments, but it is to be understood that the above-described embodiments are intended to be illustrative and not restrictive. In addition, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

21: 희생막 22: 층간절연막
23: 버퍼막 24: 전하트랩막
25: 터널절연막 26: 채널막
27: 절연막 28: 제1 전하차단막 패턴들
29: 제2 전하차단막 30: 도전막
31: 절연막
21: sacrificial film 22: interlayer insulating film
23: buffer film 24: charge trap film
25: tunnel insulation film 26: channel film
27: insulating film 28: first charge blocking film patterns
29: second charge blocking film 30: conductive film
31: insulating film

Claims (23)

기판 상에 교대로 적층된 워드라인들 및 층간절연막들;
상기 기판으로부터 돌출되어 상기 워드라인들 및 상기 층간절연막들을 관통하는 수직 채널막들;
상기 수직 채널막들을 감싸는 터널절연막;
상기 터널절연막을 감싸고, 상기 터널절연막과 상기 워드라인들 사이의 제1 영역은 상기 터널절연막과 상기 층간절연막들 사이의 제2 영역보다 얇은 두께를 갖는 전하트랩막; 및
상기 전하트랩막의 상기 제1 영역을 감싸는 제1 전하차단막 패턴들
을 포함하는 반도체 장치.
Word lines and interlayer dielectric layers alternately stacked on a substrate;
Vertical channel layers protruding from the substrate and penetrating the word lines and the interlayer insulating layers;
A tunnel insulating layer surrounding the vertical channel layers;
A charge trap film surrounding the tunnel insulating film, wherein a first region between the tunnel insulating film and the word lines has a thickness thinner than a second region between the tunnel insulating film and the interlayer insulating films; And
First charge blocking layer patterns surrounding the first region of the charge trap layer
&Lt; / RTI &gt;
제1항에 있어서,
상기 전하트랩막은 외부면이 요철을 갖는
반도체 장치.
The method of claim 1,
The charge trap layer has an uneven surface on the outer surface
A semiconductor device.
제1항에 있어서,
상기 제1 전하차단막 패턴들과 상기 워드라인들의 사이 및 상기 워드라인들과 상기 층간절연막들 사이에 형성된 제2 전하차단막
을 더 포함하는 반도체 장치.
The method of claim 1,
A second charge blocking layer formed between the first charge blocking layer patterns and the word lines and between the word lines and the interlayer insulating layers
Further comprising:
제1항에 있어서,
상기 전하트랩막의 상기 제2 영역을 감싸는 버퍼막 패턴들
을 더 포함하는 반도체 장치.
The method of claim 1,
Buffer layer patterns surrounding the second region of the charge trap layer
Further comprising:
제1항에 있어서,
상기 터널절연막은 상기 전하트랩막을 일부 두께 산화시켜 형성된
반도체 장치.
The method of claim 1,
The tunnel insulating layer is formed by partially oxidizing the charge trap layer.
A semiconductor device.
제1항에 있어서,
상기 기판 상에 형성된 파이프 게이트; 및
상기 파이프 게이트 내에 형성되며 상기 수직 채널막들과 연결되고, 상기 터널절연막 및 상기 전하트랩막에 의해 감싸진 파이프 채널막
을 더 포함하는 반도체 장치.
The method of claim 1,
A pipe gate formed on the substrate; And
A pipe channel film formed in the pipe gate and connected to the vertical channel films and wrapped by the tunnel insulating film and the charge trap film.
Further comprising:
제6항에 있어서,
상기 전하트랩막과 상기 층간절연막들 사이 및 상기 전하트랩막과 상기 파이프 게이트 사이에 개재된 버퍼막 패턴들
을 더 포함하는 반도체 장치.
The method according to claim 6,
Buffer layer patterns interposed between the charge trap layer and the interlayer insulating layers and between the charge trap layer and the pipe gate.
Further comprising:
제6항에 있어서,
상기 전하트랩막과 상기 파이프 게이트 사이에 개재된 게이트 절연막
을 더 포함하는 반도체 장치.
The method according to claim 6,
A gate insulating film interposed between the charge trap film and the pipe gate
Further comprising:
제1항에 있어서,
상기 워드라인들 상부에 형성된 적어도 한 층의 상부 선택 라인; 및
상기 워드라인들 하부에 형성된 적어도 한 층의 하부 선택 라인
을 더 포함하는 반도체 장치.
The method of claim 1,
An upper select line of at least one layer formed on the word lines; And
A bottom select line of at least one layer formed below the word lines
Further comprising:
제1 물질막들 및 제2 물질막들을 교대로 형성하는 단계;
상기 제1 물질막들 및 상기 제2 물질막들을 식각하여 채널 홀들을 형성하는 단계;
상기 채널 홀들 내에 수직 채널막들, 상기 수직 채널막들을 감싸는 터널절연막 및 상기 터널절연막을 감싸는 전하트랩막을 형성하는 단계;
상기 제1 물질막들 및 상기 제2 물질막들을 식각하여 이웃한 상기 채널 홀들 사이에 슬릿을 형성하는 단계;
상기 슬릿 내에 노출된 상기 제1 물질막들을 제거하는 단계;
상기 제1 물질막들이 제거된 영역에 노출된 상기 전하트랩막을 일부 두께 산화시켜 제1 전하차단막 패턴들을 형성하는 단계; 및
상기 제1 물질막들이 제거된 영역에 도전막을 형성하는 단계
를 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
Alternately forming first material layers and second material layers;
Etching the first material layers and the second material layers to form channel holes;
Forming vertical channel layers, a tunnel insulating layer surrounding the vertical channel layers, and a charge trap layer surrounding the tunnel insulating layer in the channel holes;
Etching the first material layers and the second material layers to form a slit between adjacent channel holes;
Removing the first material films exposed in the slit;
Forming a first charge blocking layer pattern by partially oxidizing the charge trap layer exposed to a region where the first material layers are removed; And
Forming a conductive film in a region where the first material films are removed
&Lt; / RTI &gt;
제10항에 있어서,
상기 제1 물질막들이 제거된 영역들의 내면을 따라 제2 전하차단막을 형성하는 단계
를 더 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
The method of claim 10,
Forming a second charge blocking layer along inner surfaces of regions from which the first material layers are removed;
A semiconductor device manufacturing method further comprising.
제10항에 있어서,
상기 제1 물질막들 및 상기 제2 물질막들을 교대로 형성하는 단계 전에, 파이프 게이트용 도전막을 형성하는 단계;
상기 파이프 게이트용 도전막을 식각하여 상기 채널 홀들과 연결되는 위치에 트렌치를 형성하는 단계;
상기 트렌치 내에 희생막을 매립하는 단계; 및
상기 채널 홀들을 형성한 후에 상기 채널 홀들의 저면에 노출된 상기 희생막을 제거하는 단계
를 더 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
The method of claim 10,
Before forming the first material layers and the second material layers alternately, forming a conductive film for a pipe gate;
Etching the pipe gate conductive film to form a trench at a position connected to the channel holes;
Filling a sacrificial layer in the trench; And
Removing the sacrificial layer exposed on the bottom surfaces of the channel holes after forming the channel holes.
A semiconductor device manufacturing method further comprising.
제1 물질막들 및 제2 물질막들을 교대로 형성하는 단계;
상기 제1 물질막들 및 상기 제2 물질막들을 식각하여 채널 홀들을 형성하는 단계;
상기 채널홀들의 내면에 노출된 상기 제1 물질막들을 일부 두께 산화시켜 제1 전하차단막 패턴들을 형성하는 단계; 및
상기 채널 홀들 내에 수직 채널막들, 상기 수직 채널막들을 감싸는 터널절연막 및 상기 터널절연막을 감싸는 전하트랩막을 형성하는 단계
를 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
Alternately forming first material layers and second material layers;
Etching the first material layers and the second material layers to form channel holes;
Forming first charge blocking layer patterns by partially oxidizing the first material layers exposed to inner surfaces of the channel holes; And
Forming vertical channel layers, a tunnel insulating layer surrounding the vertical channel layers, and a charge trap layer surrounding the tunnel insulating layer in the channel holes.
&Lt; / RTI &gt;
제13항에 있어서,
상기 제1 물질막들 및 상기 제2 물질막들을 식각하여 이웃한 상기 채널 홀들 사이에 슬릿을 형성하는 단계;
상기 슬릿 내에 노출된 상기 제1 물질막들을 제거하는 단계; 및
상기 제1 물질막들이 제거된 영역에 도전막을 형성하는 단계
를 더 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
The method of claim 13,
Etching the first material layers and the second material layers to form a slit between adjacent channel holes;
Removing the first material films exposed in the slit; And
Forming a conductive film in a region where the first material films are removed
A semiconductor device manufacturing method further comprising.
제14항에 있어서,
상기 제1 물질막들이 제거된 영역들의 내면을 따라 제2 전하차단막을 형성하는 단계
를 더 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
15. The method of claim 14,
Forming a second charge blocking layer along inner surfaces of regions from which the first material layers are removed;
A semiconductor device manufacturing method further comprising.
제14항에 있어서,
상기 제1 물질막들을 제거한 후에, 상기 제1 전하차단막 패턴들과 접한 상기 전하트랩막을 일부 두께 산화시켜 제2 전하차단막 패턴들을 형성하는 단계
를 더 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
15. The method of claim 14,
After removing the first material layers, forming a second charge blocking layer pattern by partially oxidizing the charge trap layer in contact with the first charge blocking layer patterns.
A semiconductor device manufacturing method further comprising.
제13항에 있어서,
상기 채널 홀들을 형성한 후에, 상기 채널 홀들의 내벽에 희생막을 형성하는 단계
를 더 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
The method of claim 13,
After forming the channel holes, forming a sacrificial layer on the inner wall of the channel holes
A semiconductor device manufacturing method further comprising.
제17항에 있어서,
상기 희생막은 상기 제1 물질막들이 일부 두께 산화될 때 함께 산화되는
반도체 장치 제조 방법.
18. The method of claim 17,
The sacrificial layer is oxidized together when the first material layers are partially oxidized.
A method of manufacturing a semiconductor device.
제13항에 있어서,
상기 제1 물질막들 및 상기 제2 물질막들을 교대로 형성하는 단계 전에, 파이프 게이트용 도전막을 형성하는 단계;
상기 파이프 게이트용 도전막을 식각하여 상기 채널 홀들과 연결되는 위치에 트렌치를 형성하는 단계;
상기 트렌치 내에 희생막을 매립하는 단계; 및
상기 채널 홀들을 형성한 후에 상기 채널 홀들의 저면에 노출된 상기 희생막을 제거하는 단계
를 더 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
The method of claim 13,
Before forming the first material layers and the second material layers alternately, forming a conductive film for a pipe gate;
Etching the pipe gate conductive film to form a trench at a position connected to the channel holes;
Filling a sacrificial layer in the trench; And
Removing the sacrificial layer exposed on the bottom surfaces of the channel holes after forming the channel holes.
A semiconductor device manufacturing method further comprising.
제19항에 있어서,
상기 제1 전하차단막 패턴들을 형성하는 단계는,
상기 채널 홀들의 내면에 노출된 상기 제1 물질막들 및 상기 트렌치의 내면에 노출된 상기 파이프 게이트용 도전막을 일부 두께 산화시켜, 상기 제1 전하차단막 패턴들 및 게이트 절연막을 형성하는 단계를 포함하는
반도체 장치 제조 방법.
20. The method of claim 19,
The forming of the first charge blocking layer patterns may include:
Forming the first charge blocking layer patterns and the gate insulating layer by partially oxidizing the first material layers exposed on the inner surfaces of the channel holes and the conductive film for the pipe gate exposed on the inner surface of the trench.
A method of manufacturing a semiconductor device.
제10항 또는 제13항에 있어서,
상기 수직 채널막들, 상기 터널절연막 및 상기 전하트랩막을 형성하는 단계는,
상기 채널 홀들의 내벽에 상기 전하트랩막을 형성하는 단계;
상기 전하트랩막 상에 상기 터널절연막을 형성하는 단계; 및
상기 터널절연막 상에 상기 수직 채널막을 형성하는 단계를 포함하는
반도체 장치 제조 방법.
14. The method according to claim 10 or 13,
Forming the vertical channel layers, the tunnel insulating layer, and the charge trap layer may include:
Forming the charge trap layer on inner walls of the channel holes;
Forming the tunnel insulating film on the charge trap film; And
Forming the vertical channel film on the tunnel insulating film;
A method of manufacturing a semiconductor device.
제10항 또는 제13항에 있어서,
상기 수직 채널막들, 상기 터널절연막 및 상기 전하트랩막을 형성하는 단계는,
상기 채널 홀들의 내벽에 상기 전하트랩막을 형성하는 단계;
상기 전하트랩막을 일부 두께 산화시켜 상기 터널절연막을 형성하는 단계; 및
상기 터널절연막 상에 상기 수직 채널막을 형성하는 단계를 포함하는
반도체 장치 제조 방법.
14. The method according to claim 10 or 13,
Forming the vertical channel layers, the tunnel insulating layer, and the charge trap layer may include:
Forming the charge trap layer on inner walls of the channel holes;
Partially oxidizing the charge trap film to form the tunnel insulating film; And
Forming the vertical channel film on the tunnel insulating film;
A method of manufacturing a semiconductor device.
제10항 또는 제13항에 있어서,
상기 전하트랩막을 형성하기 전에, 상기 채널 홀들의 내면을 따라 버퍼막을 형성하는 단계
를 더 포함하는 반도체 장치 제조 방법.
14. The method according to claim 10 or 13,
Before forming the charge trap film, forming a buffer film along the inner surface of the channel holes
A semiconductor device manufacturing method further comprising.
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