KR20240050999A - A semiconductor memory device and an electronic system including the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 반도체 메모리 장치는 셀 어레이 영역, 연장 영역, 및 셀 어레이 영역 및 연장 영역 사이의 경계 영역을 포함하는 기판, 셀 어레이 영역 및 경계 영역의 기판 상에 차례로 적층되며, 연장 영역의 기판 상에서 계단형으로 적층되는 복수의 게이트 전극들과, 복수의 게이트 전극들과 교대로 적층되는 복수의 몰드 절연막들을 포함하는 몰드 구조체, 셀 어레이 영역의 기판 상에, 몰드 구조체를 관통하여 복수의 게이트 전극들과 교차하는 복수의 채널 구조체들, 경계 영역의 기판 상에, 몰드 구조체를 관통하는 복수의 더미 채널 구조체들, 연장 영역의 기판 상에, 각각의 복수의 게이트 전극들과 접속되는 복수의 셀 컨택들, 셀 어레이 영역에, 기판과 몰드 구조체 사이에 배치되고, 복수의 채널 구조체들과 접속되는 소오스 층, 연장 영역에, 기판의 몰드 구조체 사이에 배치되는 소오스 희생층, 및 소오스 층과 소오스 희생층 사이를 채우고, 소오스 층과 소오스 희생층을 덮는 소오스 지지층을 포함하고, 소오스 지지층의 상면은 기판의 상면과 평행하게 연장하는 제1 부분, 제1 부분과 이격된 제2 부분, 및 제1 부분과 제2 부분을 연결하는 제3 부분을 포함하고, 소오스 층의 상면에서 제1 부분까지의 제1 수직 거리는 기판의 상면에서 제2 부분까지의 제2 수직 거리보다 작다.The semiconductor memory device of the present invention is stacked sequentially on a substrate including a cell array area, an extension area, and a boundary area between the cell array area and the extension area, on the substrate of the cell array area and the boundary area, and on the substrate of the extension area. A mold structure including a plurality of gate electrodes stacked in a pattern and a plurality of mold insulating films alternately stacked with the plurality of gate electrodes, and a plurality of gate electrodes penetrating the mold structure on a substrate in the cell array area. A plurality of intersecting channel structures, on the substrate in the border area, a plurality of dummy channel structures penetrating the mold structure, on the substrate in the extension area, a plurality of cell contacts connected to each of the plurality of gate electrodes, In the cell array area, a source layer disposed between the substrate and the mold structure and connected to the plurality of channel structures; in the extension area, a source sacrificial layer disposed between the mold structure of the substrate; and between the source layer and the source sacrificial layer. and a source support layer covering the source layer and the source sacrificial layer, wherein the top surface of the source support layer includes a first portion extending parallel to the top surface of the substrate, a second portion spaced apart from the first portion, and a second portion between the first portion and the second portion. and a third portion connecting the portions, wherein the first vertical distance from the top surface of the source layer to the first portion is less than the second vertical distance from the top surface of the substrate to the second portion.
Description
본 발명은 신뢰성이 향상된 반도체 메모리 장치 및 이를 포함하는 전자 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a semiconductor memory device with improved reliability and an electronic system including the same.
소비자가 요구하는 우수한 성능 및 저렴한 가격을 충족시키기 위해 비휘발성 메모리 장치의 집적도를 증가시키는 것이 요구되고 있다. 비휘발성 메모리 장치의 경우 그 집적도가 제품의 가격을 결정하는 중요한 요인이기 때문에, 특히 증가된 집적도가 요구되고 있다.There is a need to increase the integration of non-volatile memory devices to meet the excellent performance and low prices demanded by consumers. In the case of non-volatile memory devices, since the degree of integration is an important factor in determining the price of the product, increased integration is especially required.
한편, 2차원 또는 평면적 비휘발성 메모리 장치의 경우 그 집적도는 단위 메모리 셀이 점유하는 면적에 의해 주로 결정되므로, 미세 패턴 형성 기술의 수준에 크게 영향을 받는다. 그러나, 패턴의 미세화를 위해서는 초고가의 장비들이 필요하기 때문에, 2차원 비휘발성 메모리 장치의 집적도는 증가하고는 있지만 여전히 제한적이다. 이에 따라, 3차원적으로 배열되는 메모리 셀들을 구비하는 3차원 비휘발성 메모리 장치들이 제안되고 있다.Meanwhile, in the case of two-dimensional or two-dimensional non-volatile memory devices, the degree of integration is mainly determined by the area occupied by a unit memory cell, and is therefore greatly affected by the level of fine pattern formation technology. However, because ultra-expensive equipment is required to refine the pattern, the integration of two-dimensional non-volatile memory devices is increasing but is still limited. Accordingly, three-dimensional non-volatile memory devices having memory cells arranged three-dimensionally have been proposed.
본 발명이 해결하려는 기술적 과제는 신뢰성이 향상된 반도체 메모리 장치를 제공하는 것이다. The technical problem to be solved by the present invention is to provide a semiconductor memory device with improved reliability.
본 발명이 해결하려는 다른 기술적 과제는 신뢰성이 향상된 반도체 메모리 장치를 포함하는 전자 시스템을 제공하는 것이다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide an electronic system including a semiconductor memory device with improved reliability.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는, 셀 어레이 영역, 연장 영역, 및 상기 셀 어레이 영역 및 상기 연장 영역 사이의 경계 영역을 포함하는 기판, 상기 셀 어레이 영역 및 상기 경계 영역의 기판 상에 차례로 적층되며, 상기 연장 영역의 기판 상에서 계단형으로 적층되는 복수의 게이트 전극들과, 상기 복수의 게이트 전극들과 교대로 적층되는 복수의 몰드 절연막들을 포함하는 몰드 구조체, 상기 셀 어레이 영역의 기판 상에, 상기 몰드 구조체를 관통하여 상기 복수의 게이트 전극들과 교차하는 복수의 채널 구조체들, 상기 경계 영역의 기판 상에, 상기 몰드 구조체를 관통하는 복수의 더미 채널 구조체들, 상기 연장 영역의 기판 상에, 각각의 상기 복수의 게이트 전극들과 접속되는 복수의 셀 컨택들, 상기 셀 어레이 영역에, 상기 기판과 상기 몰드 구조체 사이에 배치되고, 상기 복수의 채널 구조체들과 접속되는 소오스 층, 상기 연장 영역에, 상기 기판의 상기 몰드 구조체 사이에 배치되는 소오스 희생층, 및 상기 소오스 층과 상기 소오스 희생층 사이를 채우고, 상기 소오스 층과 상기 소오스 희생층을 덮는 소오스 지지층을 포함하고, 상기 소오스 지지층의 상면은 상기 기판의 상면과 평행하게 연장하는 제1 부분, 상기 제1 부분과 이격된 제2 부분, 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하는 제3 부분을 포함하고, 상기 소오스 층의 상면에서 상기 제1 부분까지의 제1 수직 거리는 상기 기판의 상면에서 상기 제2 부분까지의 제2 수직 거리보다 작다. A semiconductor memory device according to some embodiments of the present invention for achieving the above technical problem includes a substrate including a cell array area, an extension area, and a boundary area between the cell array area and the extension area, the cell array area, and A mold structure including a plurality of gate electrodes sequentially stacked on the substrate in the boundary area and in a step shape on the substrate in the extension area, and a plurality of mold insulating films alternately stacked with the plurality of gate electrodes; On the substrate in the cell array area, a plurality of channel structures penetrate the mold structure and intersect the plurality of gate electrodes, and on the substrate in the boundary area, a plurality of dummy channel structures penetrate the mold structure. , on the substrate in the extended area, a plurality of cell contacts connected to each of the plurality of gate electrodes, disposed in the cell array area between the substrate and the mold structure, and the plurality of channel structures and a connected source layer, a source sacrificial layer disposed in the extension region between the mold structure of the substrate, and a source support layer filling between the source layer and the source sacrificial layer and covering the source layer and the source sacrificial layer. wherein the upper surface of the source support layer includes a first part extending parallel to the upper surface of the substrate, a second part spaced apart from the first part, and a third part connecting the first part and the second part. and a first vertical distance from the top surface of the source layer to the first portion is smaller than a second vertical distance from the top surface of the substrate to the second portion.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 셀 어레이 영역, 연장 영역, 및 상기 셀 어레이 영역과 상기 연장 영역 사이의 경계 영역을 포함하는 기판, 상기 셀 어레이 영역 및 상기 경계 영역의 기판 상에 차례로 적층되며, 상기 연장 영역의 기판 상에서 계단형으로 적층되는 복수의 게이트 전극들과, 상기 복수의 게이트 전극들과 교대로 적층되는 복수의 몰드 절연막들을 포함하는 몰드 구조체, 상기 셀 어레이 영역의 기판 상에, 상기 몰드 구조체를 관통하여 상기 복수의 게이트 전극들과 교차하는 복수의 채널 구조체들로, 상기 복수의 채널 구조체들 각각은 상기 몰드 구조체를 관통하는 채널 홀 내에 배치되며, 상기 채널 홀의 측벽 및 바닥면을 따라 배치되는 정보 저장막과, 상기 정보 저장막 상의 반도체 패턴을 포함하는 복수의 채널 구조체들, 상기 경계 영역의 기판 상에, 상기 몰드 구조체를 관통하는 복수의 더미 채널 구조체들, 상기 연장 영역의 기판 상에, 각각의 상기 복수의 게이트 전극들과 접속되는 복수의 셀 컨택들, 상기 기판 상에, 제1 방향으로 연장하고, 상기 복수의 게이트 전극들을 절단하는 워드라인 절단 구조체, 상기 몰드 구조체 상에, 상기 복수의 채널 구조체들 각각과 접속되고 제2 방향으로 연장하는 비트 라인, 상기 셀 어레이 영역에, 상기 기판과 상기 몰드 구조체 사이에 배치되고, 상기 정보 저장막의 측벽을 관통하여 상기 반도체 패턴과 접속되는 소오스 층, 상기 연장 영역에, 상기 기판의 상기 몰드 구조체 사이에 배치되는 소오스 희생층, 및 상기 소오스 층 및 상기 소오스 희생층 사이를 채우고, 상기 소오스 층, 및 상기 소오스 희생층을 덮는 소오스 지지층을 포함하고, 상기 소오스 층의 상면에서 상기 소오스 지지층의 상면의 최상부까지의 제1 수직 거리는 상기 기판의 상면에서 상기 소오스 지지층의 상면의 최하부까지의 제2 수직 거리보다 작고, 상기 소오스 희생층의 상면에서 상기 소오스 지지층의 상면의 최상부까지의 제3 수직 거리는 상기 제2 수직 거리보다 작고, 상기 기판의 상면을 기준으로 상기 셀 어레이 영역 상의 워드라인 절단 구조체의 바닥면의 레벨과 상기 연장 영역 상의 워드라인 절단 구조체의 바닥면의 레벨은 다르다. A semiconductor memory device according to some embodiments of the present invention for achieving the above technical problem includes a substrate including a cell array area, an extension area, and a boundary area between the cell array area and the extension area, the cell array area, and the A mold structure including a plurality of gate electrodes sequentially stacked on a substrate in a boundary area and stacked in a step shape on a substrate in the extension area, and a plurality of mold insulating films alternately stacked with the plurality of gate electrodes, the mold structure comprising: On the substrate in the cell array area, a plurality of channel structures penetrate the mold structure and intersect the plurality of gate electrodes, each of the plurality of channel structures is disposed in a channel hole penetrating the mold structure, An information storage film disposed along the sidewall and bottom of the channel hole, a plurality of channel structures including a semiconductor pattern on the information storage film, and a plurality of dummy channels penetrating the mold structure on the substrate in the boundary area. Structures, on the substrate in the extended area, a plurality of cell contacts connected to each of the plurality of gate electrodes, a word line extending in a first direction on the substrate and cutting the plurality of gate electrodes A cutting structure, a bit line connected to each of the plurality of channel structures on the mold structure and extending in a second direction, disposed in the cell array area between the substrate and the mold structure, and a sidewall of the information storage film A source layer passing through and connected to the semiconductor pattern, a source sacrificial layer disposed in the extension region between the mold structures of the substrate, and filling between the source layer and the source sacrificial layer, the source layer, and and a source support layer covering the source sacrificial layer, wherein a first vertical distance from the top surface of the source layer to the top of the top surface of the source support layer is less than a second vertical distance from the top surface of the substrate to the bottom of the top surface of the source support layer. , the third vertical distance from the top surface of the source sacrificial layer to the top surface of the source support layer is smaller than the second vertical distance, and the level of the bottom surface of the word line cut structure on the cell array area with respect to the top surface of the substrate The level of the bottom surface of the word line cut structure on the extended area is different.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템은 메인 기판, 상기 메인 기판 상의 반도체 메모리 장치, 및 상기 메인 기판 상에, 상기 반도체 메모리 장치와 전기적으로 연결되는 컨트롤러를 포함하고, 상기 반도체 메모리 장치는, 셀 어레이 영역, 연장 영역, 및 상기 셀 어레이 영역 및 상기 연장 영역 사이의 경계 영역을 포함하는 기판, 상기 셀 어레이 영역 및 상기 경계 영역의 기판 상에 차례로 적층되며, 상기 연장 영역의 기판 상에서 계단형으로 적층되는 복수의 게이트 전극들과, 상기 복수의 게이트 전극들과 교대로 적층되는 복수의 몰드 절연막들을 포함하는 몰드 구조체, 상기 셀 어레이 영역의 기판 상에, 상기 몰드 구조체를 관통하여 상기 복수의 게이트 전극들과 교차하는 복수의 채널 구조체들, 상기 경계 영역의 기판 상에, 상기 몰드 구조체를 관통하는 복수의 더미 채널 구조체들, 상기 연장 영역의 기판 상에, 각각의 상기 복수의 게이트 전극들과 접속되는 복수의 셀 컨택들, 상기 셀 어레이 영역에, 상기 기판과 상기 몰드 구조체 사이에 배치되고, 상기 복수의 채널 구조체들과 접속되는 소오스 층, 상기 연장 영역에, 상기 기판의 상기 몰드 구조체 사이에 배치되는 소오스 희생층, 및 상기 소오스 층과 상기 소오스 희생층 사이를 채우고, 상기 소오스 층과 상기 소오스 희생층을 덮는 소오스 지지층을 포함하고, 상기 소오스 지지층의 상면은 상기 기판의 상면과 평행하게 연장하는 제1 부분, 상기 제1 부분과 이격된 제2 부분, 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하는 제3 부분을 포함하고, 상기 소오스 층의 상면에서 상기 제1 부분까지의 제1 수직 거리는 상기 기판의 상면에서 상기 제2 부분까지의 제2 수직 거리보다 작다. An electronic system according to some embodiments of the present invention for achieving the above technical problem includes a main board, a semiconductor memory device on the main board, and a controller electrically connected to the semiconductor memory device on the main board, The semiconductor memory device is sequentially stacked on a substrate including a cell array area, an extension area, and a boundary area between the cell array area and the extension area, on a substrate of the cell array area and the boundary area, and the extension area. A mold structure including a plurality of gate electrodes stacked in a step shape on a substrate and a plurality of mold insulating films alternately stacked with the plurality of gate electrodes, and penetrating the mold structure on the substrate in the cell array area. A plurality of channel structures intersecting the plurality of gate electrodes, a plurality of dummy channel structures penetrating the mold structure, on the substrate in the boundary area, and a plurality of dummy channel structures on the substrate in the extension area, each of the plurality of channel structures A plurality of cell contacts connected to the gate electrodes, in the cell array region, a source layer disposed between the substrate and the mold structure, and connected to the plurality of channel structures, in the extension region, the A source sacrificial layer disposed between the mold structures, and a source support layer that fills between the source layer and the source sacrificial layer and covers the source layer and the source sacrificial layer, wherein the top surface of the source support layer is the top surface of the substrate. A first part extending in parallel, a second part spaced apart from the first part, and a third part connecting the first part and the second part, from the top surface of the source layer to the first part. The first vertical distance is smaller than the second vertical distance from the top surface of the substrate to the second portion.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 발명의 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the description and drawings.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 블록도이다.
도 2는 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 회로도이다.
도 3은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 예시적인 평면도이다.
도 4는 도 3의 A-A 선을 따라 절단한 예시적인 단면도이다.
도 5는 도 4의 P 영역을 확대한 확대도이다.
도 6은 도 3의 B-B 선을 따라 절단한 예시적인 단면도이다.
도 7은 도 6의 Q 영역을 확대한 확대도이다.
도 8은 도 3의 C-C 선을 따라 절단한 예시적인 단면도이다.
도 9는 도 3의 D-D 선을 따라 절단한 예시적인 단면도이다.
도 10은 도 9의 R 영역을 확대한 확대도이다.
도 11 내지 도 15는 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 도면들이다.
도 16은 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 17은 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 18 내지 도 26은 도 4 및 도 5의 단면을 가지는 반도체 메모리 장치를 제조하는 과정을 순차적으로 나타내는 도면들이다.
도 27은 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 예시적인 블록도이다.
도 28은 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 예시적인 사시도이다.
도 29는 도 28의 I-I 선을 따라 절단한 개략적인 단면도이다. 1 is an example block diagram for explaining a semiconductor memory device according to some embodiments.
FIG. 2 is an example circuit diagram illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments.
3 is an exemplary plan view of a semiconductor memory device according to some embodiments.
FIG. 4 is an exemplary cross-sectional view taken along line AA of FIG. 3.
Figure 5 is an enlarged view of area P in Figure 4.
FIG. 6 is an exemplary cross-sectional view taken along line BB in FIG. 3.
Figure 7 is an enlarged view of area Q in Figure 6.
FIG. 8 is an exemplary cross-sectional view taken along line CC of FIG. 3.
FIG. 9 is an exemplary cross-sectional view taken along line DD in FIG. 3.
Figure 10 is an enlarged view of area R in Figure 9.
11 to 15 are exemplary diagrams for explaining semiconductor memory devices according to some other embodiments.
FIG. 16 is an example diagram for explaining a semiconductor memory device according to some other embodiments.
FIG. 17 is an example diagram for explaining a semiconductor memory device according to some other embodiments.
FIGS. 18 to 26 are diagrams sequentially showing the process of manufacturing a semiconductor memory device having the cross-section of FIGS. 4 and 5.
Figure 27 is an example block diagram for explaining an electronic system according to some embodiments.
Figure 28 is an example perspective view for explaining an electronic system according to some embodiments.
FIG. 29 is a schematic cross-sectional view taken along line II of FIG. 28.
본 명세서에서, 비록 제1, 제2, 상부, 및 하부 등이 다양한 소자나 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자나 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자나 구성요소를 다른 소자나 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자나 구성요소 일 수도 있음은 물론이다. 또한, 이하에서 언급되는 하부 소자나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 상부 소자나 구성요소 일 수도 있음은 물론이다. In this specification, although first, second, upper, and lower are used to describe various elements or components, these elements or components are of course not limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one device or component from another device or component. Therefore, of course, the first element or component mentioned below may also be a second element or component within the technical spirit of the present invention. In addition, of course, the lower elements or components mentioned below may also be upper elements or components within the technical spirit of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예들에 대해 설명한다. 먼저, 도 1 내지 도 10을 참조하여 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치에 대해 설명한다. Hereinafter, embodiments according to the technical idea of the present invention will be described with reference to the attached drawings. First, a semiconductor memory device according to some embodiments will be described with reference to FIGS. 1 to 10 .
도 1은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 블록도이다.1 is an example block diagram for explaining a semiconductor memory device according to some embodiments.
도 1을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치(10)는 메모리 셀 어레이(20) 및 주변 회로(30)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , a
메모리 셀 어레이(20)는 복수의 메모리 셀 블록들(BLK1~BLKn)을 포함할 수 있다. 각각의 메모리 셀 블록들(BLK1~BLKn)은 복수의 메모리 셀들을 포함할 수 있다. 메모리 셀 어레이(20)는 비트 라인(BL), 워드라인(WL), 적어도 하나의 스트링 선택 라인(SSL) 및 적어도 하나의 그라운드 선택 라인(GSL)을 통해 주변 회로(30)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 메모리 셀 블록들(BLK1~BLKn)은 워드라인(WL), 스트링 선택 라인(SSL) 및 그라운드 선택 라인(GSL)을 통해 로우 디코더(33)에 연결될 수 있다. 또한, 메모리 셀 블록들(BLK1~BLKn)은 비트 라인(BL)을 통해 페이지 버퍼(35)에 연결될 수 있다.The
주변 회로(30)는 반도체 메모리 장치(10)의 외부로부터 어드레스(ADDR), 커맨드(CMD) 및 제어 신호(CTRL)를 수신할 수 있고, 반도체 메모리 장치(10)의 외부의 장치와 데이터(DATA)를 송수신할 수 있다. 주변 회로(30)는 제어 로직(37), 로우 디코더(33) 및 페이지 버퍼(35)를 포함할 수 있다. 도시되지 않았으나, 주변 회로(30)는 입출력 회로, 반도체 메모리 장치(10)의 동작에 필요한 다양한 전압들을 생성하는 전압 생성 회로, 및 메모리 셀 어레이(20)로부터 독출된 데이터(DATA)의 오류를 정정하기 위한 오류 정정 회로 등 다양한 서브 회로들을 더 포함할 수도 있다.The
제어 로직(37)은 로우 디코더(33), 상기 입출력 회로 및 상기 전압 생성 회로에 연결될 수 있다. 제어 로직(37)은 반도체 메모리 장치(10)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어 로직(37)은 제어 신호(CTRL)에 응답하여 반도체 메모리 장치(10) 내에서 사용되는 각종 내부 제어 신호들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제어 로직(37)은 프로그램(program) 동작 또는 소거(erase) 동작 등의 메모리 동작 수행 시 워드라인(WL) 및 비트 라인(BL)으로 제공되는 전압 레벨을 조절할 수 있다.
로우 디코더(33)는 어드레스(ADDR)에 응답하여 복수의 메모리 셀 블록들(BLK1~BLKn) 중 적어도 하나를 선택할 수 있으며, 선택된 메모리 셀 블록들(BLK1~BLKn)의 적어도 하나의 워드라인(WL), 적어도 하나의 스트링 선택 라인(SSL) 및 적어도 하나의 그라운드 선택 라인(GSL)을 선택할 수 있다. 또한, 로우 디코더(33)는 선택된 메모리 셀 블록들(BLK1~BLKn)의 워드라인(WL)에 메모리 동작 수행을 위한 전압을 전달할 수 있다.The
페이지 버퍼(35)는 비트 라인(BL)을 통해 메모리 셀 어레이(20)에 연결될 수 있다. 페이지 버퍼(35)는 기입 드라이버(writer driver) 또는 감지 증폭기(sense amplifier)로 동작할 수 있다. 구체적으로, 프로그램 동작 수행 시, 페이지 버퍼(35)는 기입 드라이버로 동작하여 메모리 셀 어레이(20)에 저장하고자 하는 데이터(DATA)에 따른 전압을 비트 라인(BL)에 인가할 수 있다. 한편, 독출 동작 수행 시, 페이지 버퍼(35)는 감지 증폭기로 동작하여 메모리 셀 어레이(20)에 저장된 데이터(DATA)를 감지할 수 있다.The
도 2는 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 회로도이다.FIG. 2 is an example circuit diagram illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments.
도 2를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 메모리 셀 어레이(예컨대, 도 1의 20)는 공통 소오스 라인(CSL), 복수의 비트 라인(BL)들 및 복수의 셀 스트링(CSTR)들을 포함한다.Referring to FIG. 2, a memory cell array (e.g., 20 in FIG. 1) of a semiconductor memory device according to some embodiments includes a common source line (CSL), a plurality of bit lines (BL), and a plurality of cell strings (CSTR). includes them.
공통 소오스 라인(CSL)은 제1 방향(X)으로 연장될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 복수의 공통 소오스 라인(CSL)들은 2차원적으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 공통 소오스 라인(CSL)들은 서로 이격되어 각각 제1 방향(X)으로 연장될 수 있다. 공통 소오스 라인(CSL)들에는 전기적으로 동일한 전압이 인가될 수도 있고, 또는 서로 다른 전압이 인가되어 별개로 제어될 수도 있다.The common source line (CSL) may extend in the first direction (X). In some embodiments, a plurality of common source lines (CSLs) may be arranged two-dimensionally. For example, the plurality of common source lines (CSL) may be spaced apart from each other and each extend in the first direction (X). The same electrical voltage may be applied to the common source lines (CSL), or different voltages may be applied and controlled separately.
복수의 비트 라인(BL)들은 2차원적으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 비트 라인(BL)들은 서로 이격되어 제1 방향(X)과 교차하는 제2 방향(Y)으로 각각 연장될 수 있다. 각각의 비트 라인(BL)들에는 복수의 셀 스트링(CSTR)들이 병렬로 연결될 수 있다. 셀 스트링(CSTR)들은 공통 소오스 라인(CSL)에 공통으로 연결될 수 있다. 즉, 비트 라인(BL)들과 공통 소오스 라인(CSL) 사이에 복수의 셀 스트링(CSTR)들이 배치될 수 있다.A plurality of bit lines BL may be arranged two-dimensionally. For example, the bit lines BL may be spaced apart from each other and extend in the second direction Y that intersects the first direction X. A plurality of cell strings (CSTR) may be connected in parallel to each bit line (BL). Cell strings (CSTR) may be commonly connected to a common source line (CSL). That is, a plurality of cell strings (CSTR) may be disposed between the bit lines (BL) and the common source line (CSL).
각각의 셀 스트링(CSTR)들은 공통 소오스 라인(CSL)에 접속되는 그라운드 선택 트랜지스터(GST), 비트 라인(BL)에 접속되는 스트링 선택 트랜지스터(SST) 및 그라운드 선택 트랜지스터(GST)와 스트링 선택 트랜지스터(SST) 사이에 배치되는 복수의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)을 포함할 수 있다. 각각의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)은 데이터 저장 소자(data storage element)를 포함할 수 있다. 그라운드 선택 트랜지스터(GST), 스트링 선택 트랜지스터(SST) 및 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)은 제3 방향(Z)으로 직렬로 연결될 수 있다. 본 명세서에서 제1 방향(X), 제2 방향(Y), 및 제3 방향(Z)은 실질적으로 서로 수직일 수 있다. Each cell string (CSTR) includes a ground select transistor (GST) connected to the common source line (CSL), a string select transistor (SST) connected to the bit line (BL), a ground select transistor (GST), and a string select transistor ( It may include a plurality of memory cell transistors (MCT) disposed between (SST). Each memory cell transistor (MCT) may include a data storage element. The ground select transistor (GST), string select transistor (SST), and memory cell transistors (MCT) may be connected in series in the third direction (Z). In this specification, the first direction (X), the second direction (Y), and the third direction (Z) may be substantially perpendicular to each other.
공통 소오스 라인(CSL)은 그라운드 선택 트랜지스터(GST)들의 소오스들에 공통으로 연결될 수 있다. 또한, 공통 소오스 라인(CSL)과 비트 라인(BL) 사이에는 그라운드 선택 라인(GSL), 복수의 워드라인들(WL1~WLn) 및 스트링 선택 라인(SSL)이 배치될 수 있다. 그라운드 선택 라인(GSL)은 그라운드 선택 트랜지스터(GST)의 게이트 전극으로 사용될 수 있고, 워드라인들(WL1~WLn)은 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)의 게이트 전극으로 사용될 수 있고, 스트링 선택 라인(SSL)은 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 게이트 전극으로 사용될 수 있다.The common source line (CSL) may be commonly connected to the sources of the ground select transistors (GST). Additionally, a ground select line (GSL), a plurality of word lines (WL1 to WLn), and a string select line (SSL) may be disposed between the common source line (CSL) and the bit line (BL). The ground select line (GSL) can be used as the gate electrode of the ground select transistor (GST), the word lines (WL1 to WLn) can be used as the gate electrode of the memory cell transistors (MCT), and the string select line (SSL) ) can be used as the gate electrode of a string select transistor (SST).
몇몇 실시예에서, 공통 소오스 라인(CSL)과 그라운드 선택 트랜지스터(GST) 사이에 소거 제어 트랜지스터(ECT)가 배치될 수 있다. 공통 소오스 라인(CSL)은 소거 제어 트랜지스터(ECT)들의 소오스들에 공통으로 연결될 수 있다. 또한, 공통 소오스 라인(CSL)과 그라운드 선택 라인(GSL) 사이에는 소거 제어 라인(ECL)이 배치될 수 있다. 소거 제어 라인(ECL)은 소거 제어 트랜지스터(ECT)의 게이트 전극으로 사용될 수 있다. 소거 제어 트랜지스터(ECT)들은 게이트 유도 드레인 누설(GIDL; Gate Induced Drain Leakage)을 발생시켜 상기 메모리 셀 어레이의 소거 동작을 수행할 수 있다.In some embodiments, an erase control transistor (ECT) may be disposed between the common source line (CSL) and the ground select transistor (GST). The common source line (CSL) may be commonly connected to the sources of the erase control transistors (ECT). Additionally, an erase control line (ECL) may be disposed between the common source line (CSL) and the ground select line (GSL). The erase control line (ECL) can be used as the gate electrode of the erase control transistor (ECT). Erase control transistors (ECT) may generate gate induced drain leakage (GIDL) to perform an erase operation of the memory cell array.
도 3은 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 예시적인 평면도이다. 도 4는 도 3의 A-A 선을 따라 절단한 예시적인 단면도이다. 도 5는 도 4의 P 영역을 확대한 확대도이다. 도 6은 도 3의 B-B 선을 따라 절단한 예시적인 단면도이다. 도 7은 도 6의 Q 영역을 확대한 확대도이다. 도 8은 도 3의 C-C 선을 따라 절단한 예시적인 단면도이다. 도 9는 도 3의 D-D 선을 따라 절단한 예시적인 단면도이다. 도 10은 도 9의 R 영역을 확대한 확대도이다. 3 is an exemplary plan view of a semiconductor memory device according to some embodiments. FIG. 4 is an exemplary cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 3. Figure 5 is an enlarged view of area P in Figure 4. FIG. 6 is an exemplary cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 3. Figure 7 is an enlarged view of area Q in Figure 6. FIG. 8 is an exemplary cross-sectional view taken along line C-C of FIG. 3. FIG. 9 is an exemplary cross-sectional view taken along line D-D of FIG. 3. Figure 10 is an enlarged view of area R in Figure 9.
도 3 내지 도 10을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 셀 구조체(CELL) 및 주변 회로 구조체(PERI)를 포함한다. 3 to 10 , a semiconductor memory device according to some embodiments includes a cell structure (CELL) and a peripheral circuit structure (PERI).
몇몇 실시예에서, 셀 구조체(CELL)는 기판(100), 몰드 구조체(MS), 제1 층간 절연막(120), 제2 층간 절연막(140), 채널 구조체(CH), 더미 채널 구조체(DCH), 워드라인 절단 구조체(WLC), 소오스 층(102), 소오스 지지층(104), 소오스 희생층(106), 비트 라인(BL), 복수의 셀 컨택들(CCT)을 포함할 수 있다. In some embodiments, the cell structure (CELL) includes a
몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 셀 어레이 영역(CAR), 경계 영역(BR), 및 연장 영역(EXT)을 포함할 수 있다. 경계 영역(BR)은 셀 어레이 영역(CAR)과 연장 영역(EXT) 사이에 제공될 수 있다. 셀 어레이 영역(CAR), 경계 영역(BR), 및 연장 영역(EXT)은 서로 연결될 수 있다. A semiconductor memory device according to some embodiments may include a cell array area (CAR), a border area (BR), and an extension area (EXT). The border area (BR) may be provided between the cell array area (CAR) and the extension area (EXT). The cell array area (CAR), border area (BR), and extension area (EXT) may be connected to each other.
셀 어레이 영역(CAR)에, 복수의 메모리 셀들을 포함하는 메모리 셀 어레이(예컨대, 도 1의 20)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 셀 어레이 영역(CAR)에는 후술되는 채널 구조체(CH), 비트 라인(BL), 및 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL) 등이 배치될 수 있다. A memory cell array (eg, 20 in FIG. 1 ) including a plurality of memory cells may be formed in the cell array area CAR. For example, a channel structure (CH), a bit line (BL), and gate electrodes (ECL, GSL, WL1 to WLn, SSL), which will be described later, may be disposed in the cell array area (CAR).
경계 영역(BR)에, 복수의 더미 채널 구조체(DCH)들이 배치될 수 있다. 복수의 더미 채널 구조체(DCH)들은 동작하지 않는 채널 구조체들일 수 있다. 예를 들어, 복수의 더미 채널 구조체(DCH)들은 비트 라인(BL)과 연결되지 않을 수 있다. A plurality of dummy channel structures (DCH) may be disposed in the border area (BR). A plurality of dummy channel structures (DCH) may be channel structures that are not in operation. For example, a plurality of dummy channel structures (DCH) may not be connected to the bit line (BL).
연장 영역(EXT)은 셀 어레이 영역(CAR) 주변에 배치될 수 있다. 연장 영역(EXT)은 경계 영역(BR) 주변에 배치될 수 있다. 연장 영역(EXT)에, 후술되는 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)이 계단형으로 적층될 수 있다. 또한, 연장 영역(EXT)에는 후술되는 복수의 셀 컨택들(CCT) 등이 배치될 수 있다.The extension area (EXT) may be arranged around the cell array area (CAR). The extension area (EXT) may be arranged around the border area (BR). In the extension area EXT, gate electrodes ECL, GSL, WL1 to WLn, and SSL, which will be described later, may be stacked in a stepped shape. Additionally, a plurality of cell contacts (CCT), which will be described later, may be disposed in the extension area (EXT).
기판(100)은 셀 어레이 영역(CAR), 경계 영역(BR), 및 연장 영역(EXT)을 포함할 수 있다. 기판(100)은 예를 들어, 실리콘 기판, 게르마늄 기판 혹은 실리콘-게르마늄 기판 등과 같은 반도체 기판을 포함할 수 있다. 또는, 기판(100)은 실리콘-온-인슐레이터(Silicon-On-Insulator: SOI) 기판 혹은 게르마늄-온-인슐레이터(Germanium-On-Insulator: GOI) 기판 등을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 기판(100)은 불순물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(100)은 n형 불순물(예컨대, 인(P), 비소(As) 등)을 포함할 수 있다.The
몰드 구조체(MS)는 기판(100)의 전면(예컨대, 상면(100US)) 상에 제공될 수 있다. 몰드 구조체(MS)는 기판(100) 상에 교대로 적층되는 복수의 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL) 및 복수의 몰드 절연막(110)들을 포함할 수 있다. 각각의 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL) 및 각각의 몰드 절연막(110)들은 기판(100)의 상면(100US)과 평행하게 연장되는 층상 구조일 수 있다. 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)은 몰드 절연막(110)들에 의해 상호 이격되어 기판(100) 상에 차례로 적층될 수 있다.The mold structure MS may be provided on the front surface (eg, top surface 100US) of the
게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)은 연장 영역(EXT)에서 계단형으로 적층될 수 있다. 예를 들어, 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)은 제1 방향(X)에서 서로 다른 길이로 연장되어 단차를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)은 제2 방향(Y)에서 단차를 가질 수도 있다. 이에 따라, 각각의 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)은 다른 게이트 전극들로부터 노출될 수 있다. 상기 노출된 영역은 복수의 셀 컨택들(CCT) 각각과 게이트 전극들이 접촉하는 영역을 의미할 수 있다. The gate electrodes (ECL, GSL, WL1 to WLn, SSL) may be stacked in a stepped shape in the extension area (EXT). For example, the gate electrodes (ECL, GSL, WL1 to WLn, SSL) may extend to different lengths in the first direction (X) and have a step difference. In some embodiments, the gate electrodes (ECL, GSL, WL1 to WLn, and SSL) may have a step in the second direction (Y). Accordingly, each of the gate electrodes (ECL, GSL, WL1 to WLn, and SSL) may be exposed from other gate electrodes. The exposed area may refer to an area where each of the plurality of cell contacts (CCT) and the gate electrode are in contact.
몇몇 실시예에서, 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)은 기판(100) 상에 차례로 적층되는 소거 제어 라인(ECL), 그라운드 선택 라인(GSL) 및 복수의 워드 라인들(WL1~WLn)을 포함할 수 있다. 다른 몇몇 실시예에서, 소거 제어 라인(ECL)은 생략될 수도 있다.In some embodiments, the gate electrodes (ECL, GSL, WL1 to WLn, SSL) include an erase control line (ECL), a ground select line (GSL), and a plurality of word lines (WL1) sequentially stacked on the
몰드 절연막(110)들은 연장 영역(EXT)에서, 계단형으로 적층될 수 있다. 예를 들어, 몰드 절연막(110)들은 제1 방향(X)에서 서로 다른 길이로 연장되어 단차를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 몰드 절연막(110)들은 제2 방향(Y)에서 단차를 가질 수도 있다. The
게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)은 각각 도전 물질, 예를 들어, 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등의 금속이나 실리콘과 같은 반도체 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 일례로, 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)은 각각 텅스텐(W)을 포함할 수 있다. 도시된 것과 달리 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)은 다중막일 수 있다. 예를 들어, 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)이 다중막일 경우, 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)은 게이트 전극 배리어막과, 게이트 전극 필링막을 포함할 수 있다. 게이트 전극 배리어막은 예를 들어, 티타늄 질화물(TiN)을 포함하고, 게이트 전극 필링막은 텅스텐(W)을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. The gate electrodes (ECL, GSL, WL1 to WLn, SSL) may each contain a conductive material, for example, a metal such as tungsten (W), cobalt (Co), nickel (Ni), or a semiconductor material such as silicon. However, it is not limited to this. For example, the gate electrodes (ECL, GSL, WL1 to WLn, and SSL) may each include tungsten (W). Unlike what is shown, the gate electrodes (ECL, GSL, WL1 to WLn, SSL) may be multilayer. For example, if the gate electrodes (ECL, GSL, WL1 to WLn, SSL) are multilayers, the gate electrodes (ECL, GSL, WL1 to WLn, SSL) may include a gate electrode barrier film and a gate electrode filling film. You can. For example, the gate electrode barrier layer may include titanium nitride (TiN), and the gate electrode filling layer may include tungsten (W), but are not limited thereto.
몰드 절연막(110)은 절연 물질, 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 일례로, 몰드 절연막(110)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.The
채널 구조체(CH)는 셀 어레이 영역(CAR)의 몰드 구조체(MS) 내에 제공될 수 있다. 채널 구조체(CH)는 기판(100)의 상면(100US)과 교차하는 수직 방향(이하, 제3 방향(Z))으로 연장되어 몰드 구조체(MS)를 관통할 수 있다. 예를 들어, 채널 구조체(CH)는 제3 방향(Z)으로 연장되는 필러(pillar) 모양(예컨대, 원기둥 모양)일 수 있다. 이에 따라, 채널 구조체(CH)는 각각의 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)과 교차할 수 있다. 채널 구조체(CH)는 몰드 구조체(MS)를 관통하는 채널 홀 내에 배치될 수 있다. The channel structure (CH) may be provided in the mold structure (MS) of the cell array area (CAR). The channel structure CH may extend in a vertical direction (hereinafter referred to as the third direction Z) intersecting the upper surface 100US of the
채널 구조체(CH)는 반도체 패턴(130) 및 정보 저장막(132)을 포함할 수 있다.The channel structure (CH) may include a
반도체 패턴(130)은 제3 방향(Z)으로 연장되어 몰드 구조체(MS)를 관통할 수 있다. 반도체 패턴(130)은 컵(cup) 형상인 것만이 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 예를 들어, 반도체 패턴(130)은 원통 형상, 사각통 형상, 속이 찬 필러 형상 등 다양한 형상을 가질 수도 있다. 반도체 패턴(130)은 예를 들어, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 유기 반도체물 및 탄소 나노 구조체 등의 반도체 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The
정보 저장막(132)은 반도체 패턴(130)과 각각의 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL) 사이에 개재될 수 있다. 예를 들어, 정보 저장막(132)은 반도체 패턴(130)의 외측면을 따라 연장될 수 있다. 정보 저장막(132)은 상기 채널 홀의 측벽 및 바닥면을 따라 연장될 수 있다. 정보 저장막(132)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 및 실리콘 산화물보다 유전율이 큰 고유전율 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 고유전율 물질은 예를 들어, 알루미늄 산화물(aluminum oxide), 하프늄 산화물(hafnium oxide), 란타늄 산화물(lanthanum oxide), 탄탈륨 산화물(tantalum oxide), 티타늄 산화물(titanium oxide), 란타늄 하프늄 산화물(lanthanum hafnium oxide), 란타늄 알루미늄 산화물(lanthanum aluminum oxide), 디스프로슘 스칸듐 산화물(dysprosium scandium oxide) 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
몇몇 실시예에서, 복수의 채널 구조체(CH)들은 지그재그(zigzag) 형태로 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 것처럼, 복수의 채널 구조체(CH)들은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)에서 서로 엇갈리게 배열될 수 있다. 지그재그 형태로 배열된 복수의 채널 구조체(CH)들은 반도체 메모리 장치의 집적도를 보다 향상시킬 수 있다. 몇몇 실시예에서, 복수의 채널 구조체(CH)들은 벌집(honeycomb) 형태로 배열될 수 있다.In some embodiments, a plurality of channel structures (CH) may be arranged in a zigzag shape. For example, as shown in FIG. 3, a plurality of channel structures (CH) may be arranged to alternate with each other in the first direction (X) and the second direction (Y). A plurality of channel structures (CH) arranged in a zigzag shape can further improve the integration of a semiconductor memory device. In some embodiments, a plurality of channel structures (CH) may be arranged in a honeycomb shape.
몇몇 실시예에서, 경계 영역(BR)의 몰드 구조체(MS) 내에 더미 채널 구조체(DCH)가 형성될 수 있다. 더미 채널 구조체(DCH)는 채널 구조체(CH)와 유사한 형상으로 형성되어 경계 영역(BR)에서 몰드 구조체(MS)에 인가되는 스트레스를 경감할 수 있다.In some embodiments, a dummy channel structure (DCH) may be formed within the mold structure (MS) in the boundary region (BR). The dummy channel structure (DCH) is formed in a similar shape to the channel structure (CH) and can reduce the stress applied to the mold structure (MS) in the boundary region (BR).
몇몇 실시예에서, 연장 영역(EXT)의 몰드 구조체(MS) 내에 서포터 구조체(SS)가 형성될 수 있다. 서포터 구조체(SS)는 평면도적 관점에서 셀 컨택(CCT)을 둘러쌀 수 있다. 서포터 구조체(SS)는 채널 구조체(CH)와 유사한 형상으로 형성되어 연장 영역(EXT)에서 몰드 구조체(MS)에 인가되는 스트레스를 경감할 수 있다.In some embodiments, a supporter structure (SS) may be formed within the mold structure (MS) of the extended area (EXT). The supporter structure (SS) may surround the cell contact (CCT) from a plan view perspective. The supporter structure (SS) is formed in a similar shape to the channel structure (CH) and can reduce the stress applied to the mold structure (MS) in the extended area (EXT).
몇몇 실시예에서, 정보 저장막(132)은 다중막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 것처럼, 정보 저장막(132)은 반도체 패턴(130)의 외측면 상에 차례로 적층되는 터널 절연막(132a), 전하 저장막(132b) 및 블로킹 절연막(132c)을 포함할 수 있다. In some embodiments, the
터널 절연막(132a)은 예를 들어, 실리콘 산화물 또는 실리콘 산화물보다 높은 유전율을 갖는 고유전율 물질(예컨대, 알루미늄 산화물(Al2O3), 하프늄 산화물(HfO2))을 포함할 수 있다. 전하 저장막(132b)은 예를 들어, 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 블로킹 절연막(132c)은 예를 들어, 실리콘 산화물 또는 실리콘 산화물보다 높은 유전율을 갖는 고유전율 물질(예컨대, 알루미늄 산화물(Al2O3), 하프늄 산화물(HfO2))을 포함할 수 있다.The tunnel insulating film 132a may include, for example, silicon oxide or a high dielectric constant material (eg, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or hafnium oxide (HfO 2 )) having a higher dielectric constant than silicon oxide. The charge storage layer 132b may include, for example, silicon nitride. The blocking insulating film 132c may include, for example, silicon oxide or a high dielectric constant material having a higher dielectric constant than silicon oxide (eg, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or hafnium oxide (HfO 2 )).
몇몇 실시예에서, 채널 구조체(CH)는 충진 패턴(134)을 더 포함할 수 있다. 충진 패턴(134)은 컵 형상인 반도체 패턴(130)의 내부를 채우도록 형성될 수 있다. 충진 패턴(134)은 절연 물질, 예를 들어, 실리콘 산화물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In some embodiments, the channel structure (CH) may further include a filling pattern (134). The filling
몇몇 실시예에서, 채널 구조체(CH)는 채널 패드(136)를 더 포함할 수 있다. 채널 패드(136)는 반도체 패턴(130)과 접속되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 채널 패드(136)는 후술될 제1 층간 절연막(120) 내에 형성되어 반도체 패턴(130)의 상부와 접속될 수 있다. 채널 패드(136)는 예를 들어, 불순물이 도핑된 폴리 실리콘을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In some embodiments, the channel structure (CH) may further include a
몇몇 실시예에서, 기판(100) 상에 소오스 층(102), 소오스 지지층(104), 소오스 희생층(106)이 배치될 수 있다. 소오스 층(102), 및 소오스 희생층(106)은 기판(100)과 몰드 구조체(MS) 사이에 개재될 수 있다. 예를 들어, 소오스 층(102), 및 소오스 희생층(106)은 기판(100)의 상면(100US)을 따라 연장될 수 있다. In some embodiments, a
구체적으로, 소오스 층(102)은 셀 어레이 영역(CAR)의 기판(100) 상에 배치된다. 소오스 층(102)의 일부는 경계 영역(BR)의 기판(100) 상에 배치될 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 소오스 층(102)은 채널 구조체(CH)의 반도체 패턴(130)과 접속되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 것처럼, 소오스 층(102)은 정보 저장막(132)을 관통하여 반도체 패턴(130)과 접촉할 수 있다. 예를 들어, 소오스 층(102)은 정보 저장막(132)의 측벽을 관통하여 반도체 패턴(130)과 접속될 수 있다. Specifically, the
이러한 소오스 층(102)은 반도체 메모리 장치의 공통 소오스 라인(예컨대, 도 2의 CSL)으로 제공될 수 있다. 소오스 층(102)은 예를 들어, 불순물이 도핑된 폴리실리콘막 또는 도전막으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. This
몇몇 실시예에서, 채널 구조체(CH) 및 더미 채널 구조체(DCH)는 각각 소오스 층(102), 및 소오스 지지층(104)을 관통할 수 있다. 예를 들어, 채널 구조체(CH)의 하부는 및 더미 채널 구조체(DCH)의 하부는 소오스 층(102), 및 소오스 지지층(104)을 관통하여 기판(100) 내에 매립될 수 있다. In some embodiments, the channel structure (CH) and the dummy channel structure (DCH) may penetrate the
소오스 희생층(106)은 연장 영역(EXT)의 기판(100) 상에 배치된다. 소오스 희생층(106)의 일부는 경계 영역(BR)의 기판(100) 상에 배치되지 않는 것으로 도시되었으나, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다. 도시된 것과 달리, 소오스 희생층(106)은 경계 영역(BR)에 배치될 수도 있음은 물론이다. The source
도 5 및 도 10에서, 소오스 희생층(106)은 순차적으로 적층되는 제1 층(106a), 제2 층(106b), 및 제3 층(106c)을 포함할 수 있다. 제1 층(106a)은 기판(100)의 상면(100US)과 접촉할 수 있다. 제3 층(106c)은 소오스 지지층(104)과 접촉할 수 있다. 제2 층(106b)은 제1 층(106a)과 제3 층(106c) 사이에 배치될 수 있다. 5 and 10 , the source
몇몇 실시예에서, 소오스 층(102)은 셀 어레이 영역(CAR)의 기판(100) 상에 배치된 소오스 희생층(106)이 제거된 자리에 형성될 수 있다. 즉, 소오스 층(102)이 형성될 때, 셀 어레이 영역(CAR)의 기판(100) 상의 소오스 희생층(106)은 제거되고, 연장 영역(EXT)의 기판(100) 상의 소오스 희생층(106)은 제거되지 않을 수 있다. In some embodiments, the
소오스 희생층(106)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 층(106a)과 제3 층(106c)은 각각 실리콘 산화막으로 형성되고, 제2 층(106c)은 실리콘 질화막으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The source
소오스 지지층(104)은 소오스 층(102)과 소오스 희생층(106) 사이를 채울 수 있다. 또한, 소오스 지지층(104)은 소오스 층(102)과 소오스 희생층(106)을 덮을 수 있다. 몇몇 실시예에서, 소오스 지지층(104)은 소오스 층(102)을 형성하기 위한 대체(replacement) 공정에서 몰드 스택의 무너짐 또는 쓰러짐을 방지하기 위한 지지층으로 이용될 수 있다. The
도 5 및 도 10에서, 소오스 지지층(104)의 상면(104US)은 제1 부분(104US1), 제2 부분(104US2), 및 제3 부분(104US3)을 포함할 수 있다. 5 and 10 , the top surface 104US of the
제1 부분(104US1)은 제1 방향(X) 및/또는 제2 방향(Y)으로 연장할 수 있다. 제1 부분(104US1)은 기판(100)의 상면(100US)과 평행할 수 있다. 제1 부분(104US1)은 기판(100)의 상면(100US)과 나란하게 연장할 수 있다. The first portion 104US1 may extend in the first direction (X) and/or the second direction (Y). The first portion 104US1 may be parallel to the top surface 100US of the
제2 부분(104US2)은 제1 부분(104US1)과 이격될 수 있다. 제2 부분(104US2)은 제1 부분(104US1)과 제1 방향(X) 및/또는 제2 방향(Y)으로 이격될 수 있다. 제2 부분(104US2)은 제1 방향(X) 및/또는 제2 방향(Y)으로 연장할 수 있다. 제2 부분(104US2)은 기판(100)의 상면(100US) 및 제1 부분(104US1)과 평행할 수 있다. 제2 부분(104US2)은 기판(100)의 상면(100US) 및 제1 부분(104US1)과 나란하게 연장할 수 있다. The second part 104US2 may be spaced apart from the first part 104US1. The second part 104US2 may be spaced apart from the first part 104US1 in the first direction (X) and/or the second direction (Y). The second portion 104US2 may extend in the first direction (X) and/or the second direction (Y). The second portion 104US2 may be parallel to the top surface 100US and the first portion 104US1 of the
제3 부분(104US3)은 제1 부분(104US1)과 제2 부분(104US2)을 연결할 수 있다. 제3 부분(104US3)은 제1 방향(X), 제2 방향(Y), 및 제3 방향(Z)과 다른 방향으로 연장할 수 있다. 즉, 제3 부분(104US3)은 기판(100)의 상면(100US)과 평행하지 않을 수 있다. The third part 104US3 may connect the first part 104US1 and the second part 104US2. The third portion 104US3 may extend in directions different from the first direction (X), the second direction (Y), and the third direction (Z). That is, the third portion 104US3 may not be parallel to the top surface 100US of the
몇몇 실시예에서, 제1 부분(104US1)은 소오스 지지층(104)의 상면(104US)의 최상부일 수 있다. 제2 부분(104US2)은 소오스 지지층(104)의 상면(104US)의 최하부일 수 있다. 본 명세서에서, "최상부"의 의미는 기판(100)의 상면(100US)을 기준으로 가장 높은 수직 레벨에 배치되는 부분을 의미할 수 있다. 본 명세서에서, "최하부"의 의미는 기판(100)의 상면(100US)을 기준으로 가장 낮은 수직 레벨에 배치되는 부분을 의미할 수 있다. In some embodiments, the first portion 104US1 may be the top of the top surface 104US of the
몇몇 실시예에서, 소오스 지지층(104)의 상면(104US)은 단차를 가질 수 있다. 예를 들어, 소오스 지지층(104)의 상면(104US)의 제1 부분(104US1)의 수직 레벨과 소오스 지지층(104)의 상면(104US)의 제2 부분(104US2)의 수직 레벨은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(104US1)의 수직 레벨은 제2 부분(104US2)의 수직 레벨보다 높을 수 있다. In some embodiments, the top surface 104US of the
다시 말하면, 기판(100)의 상면(100US)에서 제1 부분(104US1)까지의 수직 거리는 기판(100)의 상면(100US)에서 제2 부분(104US2)까지의 제2 수직 거리(d2)보다 클 수 있다. 또한, 제1 부분(104US1)에서 제2 부분(104US2)까지의 제4 수직 거리(d4)는 0보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(104US1)에서 제2 부분(104US2)까지의 제4 수직 거리(d4)는 0보다 크고, 50Å 이하일 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치에서, 제4 수직 거리(d4)가 50Å 이하이기 때문에, 후술될 워드라인 절단 구조체(WLC)를 형성하는 공정에서 공정 마진이 향상될 수 있다. In other words, the vertical distance from the top surface 100US of the
몇몇 실시예에서, 소오스 층(102)의 상면(102US)에서 제1 부분(104US1)까지의 제1 수직 거리(d1)는 기판(100)의 상면(100US)에서 제2 부분(104US2)까지의 제2 수직 거리(d2)보다 작다. 즉, 소오스 층(102)의 제3 방향(Z)으로의 두께는 제4 수직 거리(d4)보다 클 수 있다. 또한, 소오스 희생층(106)의 상면(106US)에서 제1 부분(104US1)까지의 제3 수직 거리(d3)는 기판(100)의 상면(100US)에서 제2 부분(104US2)까지의 제2 수직 거리(d2)보다 작다. 즉, 소오스 희생층(106)의 제3 방향(Z)으로의 두께는 제4 수직 거리(d4)보다 클 수 있다.In some embodiments, the first vertical distance d1 from the top surface 102US of the
몇몇 실시예에서, 소오스 층(102)의 상면(102US)에서 제3 부분(104US3)까지의 최소 거리(d5)는 제2 수직 거리(d2)와 동일할 수 있다. 본 명세서에서 "A에서 B까지의 최소 거리"란 A에서부터 B를 포함하는 평면까지의 거리 중 가장 짧은 거리를 의미할 수 있다. In some embodiments, the minimum distance d5 from the top surface 102US of the
마찬가지로, 소오스 희생층(106)의 상면(106US)에서 제3 부분(104US3)까지의 최소 거리(d6)는 제2 수직 거리(d2)와 동일할 수 있다. 즉, 소오스 층(102)의 상면(102US)에서 제3 부분(104US3)까지의 최소 거리(d5)와 소오스 희생층(106)의 상면(106US)에서 제3 부분(104US3)까지의 최소 거리(d6)는 서로 동일할 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. Likewise, the minimum distance d6 from the top surface 106US of the source
몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치가 상술한 구조를 가짐에 따라 후술될 워드라인 절단 구조체(WLC)를 형성하는 공정에서 공정 마진이 향상될 수 있다. 이에 따라, 신뢰성이 향상된 반도체 메모리 장치가 제조될 수 있다. As the semiconductor memory device according to some embodiments has the above-described structure, the process margin may be improved in the process of forming the word line cut structure (WLC), which will be described later. Accordingly, a semiconductor memory device with improved reliability can be manufactured.
소오스 지지층(104)은 불순물이 도핑되지 않은 폴리실리콘막으로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 도시되지 않았으나, 기판(100)과 소오스 층(102) 사이에 베이스 절연막이 개재될 수도 있다. 상기 베이스 절연막은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The
워드라인 절단 구조체(WLC)는 몰드 구조체(MS)를 절단할 수 있다. 워드라인 절단 구조체(WLC)는 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL)을 절단할 수 있다. 몰드 구조체(MS)는 워드라인 절단 구조체(WLC)에 의해 절단되어 복수의 메모리 셀 블록들(예컨대, 도 1의 BLK1~BLKn)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 도시되진 않았지만, 인접하는 2개의 워드라인 절단 구조체(WLC)들은 그들 사이에 하나의 메모리 셀 블록을 정의할 수 있다. 워드라인 절단 구조체(WLC)들에 의해 정의되는 각각의 메모리 셀 블록들 내에는 복수의 채널 구조체(CH)들이 배치될 수 있다.The word line cutting structure (WLC) can cut the mold structure (MS). The word line cutting structure (WLC) can cut the gate electrodes (ECL, GSL, WL1 to WLn, and SSL). The mold structure MS may be cut by the word line cut structure WLC to form a plurality of memory cell blocks (eg, BLK1 to BLKn in FIG. 1). For example, although not shown, two adjacent word line truncation structures (WLCs) may define a block of memory cells between them. A plurality of channel structures (CH) may be disposed within each memory cell block defined by word line truncation structures (WLC).
몇몇 실시예에서, 워드라인 절단 구조체(WLC)는 소오스 층(102), 및 소오스 지지층(104)을 절단할 수 있다. 셀 어레이 영역(CAR)에서, 워드라인 절단 구조체(WLC)의 바닥면(WLC_BS)은 소오스 층(102)의 하면과 소오스 층(102)의 상면(102US) 사이에 배치되는 것만이 도시되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐이다. 다른 예로, 워드라인 절단 구조체(WLC)의 바닥면(WLC_BS)은 소오스 층(102)의 하면보다 낮은 수직 레벨에 배치될 수도 있다.In some embodiments, the word line cutting structure (WLC) can cut the
도 8에서, 기판(100)의 상면(100US)을 기준으로 셀 어레이 영역(CAR)의 기판(100) 상의 워드라인 절단 구조체(WLC)의 바닥면(WLC_BS)의 수직 레벨과 연장 영역(EXT)의 기판(100) 상의 워드라인 절단 구조체(WLC)의 바닥면(WLC_BS)의 수직 레벨은 다를 수 있다. In FIG. 8, the vertical level and extension area (EXT) of the bottom surface (WLC_BS) of the word line cut structure (WLC) on the
구체적으로, 셀 어레이 영역(CAR)의 기판(100) 상의 워드라인 절단 구조체(WLC)의 바닥면(WLC_BS)의 수직 레벨은 연장 영역(EXT)의 기판(100) 상의 워드라인 절단 구조체(WLC)의 바닥면(WLC_BS)의 수직 레벨보다 낮을 수 있다. 이는, 셀 어레이 영역(CAR)의 기판(100) 상에 워드라인 절단 구조체(WLC)를 형성할 때, 식각 공정이 추가로 수행되기 때문일 수 있다. 이에 따라, 셀 어레이 영역(CAR)의 기판(100) 상의 워드라인 절단 구조체(WLC)의 적어도 일부는 소오스 층(102) 내에 배치될 수 있다. Specifically, the vertical level of the bottom surface (WLC_BS) of the word line cutting structure (WLC) on the
또한, 셀 어레이 영역(CAR)의 기판(100) 상의 워드라인 절단 구조체(WLC)의 바닥면(WLC_BS)은 소오스 층(102)과 접촉하고, 연장 영역(EXT)의 기판(100) 상의 워드라인 절단 구조체(WLC)의 바닥면(WLC_BS)은 소오스 지지층(104)과 접촉할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. In addition, the bottom surface (WLC_BS) of the word line cut structure (WLC) on the
도 9 및 도 10에서, 연장 영역(EXT)의 기판(100) 상의 워드라인 절단 구조체(WLC)는 소오스 희생층(106)과 접촉하지 않을 수 있다. 연장 영역(EXT)의 기판(100) 상의 워드라인 절단 구조체(WLC)는 소오스 희생층(106)과 제3 방향(Z)으로 오버랩되지 않는다. 또한, 연장 영역(EXT)의 기판(100) 상의 워드라인 절단 구조체(WLC)는 소오스 희생층(106)과 제2 방향(Y)으로 오버랩되지 않는 것으로 도시하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 9 and 10 , the word line cut structure (WLC) on the
이 때, 연장 영역(EXT)의 기판(100) 상의 워드라인 절단 구조체(WLC)의 바닥면(WLC_BS)의 수직 레벨은 소오스 희생층(106)의 상면(106US)의 수직 레벨보다 높을 수 있다. 즉, 기판(100)의 상면에서 연장 영역(EXT)의 기판(100) 상의 워드라인 절단 구조체(WLC)의 바닥면(WLC_BS)까지의 제3 방향(Z)으로의 수직 거리는 기판(100)의 상면에서 소오스 희생층(106)의 상면(106US)까지의 제3 방향(Z)으로의 수직 거리보다 클 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. At this time, the vertical level of the bottom surface (WLC_BS) of the word line cut structure (WLC) on the
몇몇 실시예에서, 워드라인 절단 구조체(WLC)는 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 물질은 워드라인 절단 구조체(WLC)를 채울 수 있다. 상기 절연 물질은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In some embodiments, the wordline truncation structure (WLC) may include an insulating material. For example, the insulating material may fill a wordline truncation structure (WLC). The insulating material may include, for example, at least one of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride, but is not limited thereto.
몇몇 실시예에서, 도 9의 단면에서, 최상부 레벨에 배치되는 워드라인(WLk)은 k번째 워드라인일 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. In some embodiments, in the cross section of FIG. 9, the word line WLk disposed at the uppermost level may be the kth word line. However, the technical idea of the present invention is not limited thereto.
도 3 및 도 6에서, 몰드 구조체(MS) 내에 스트링 분리 구조체(SC)가 제공될 수 있다. 상기 스트링 분리 구조체(SC)는 스트링 선택 라인(SSL)을 절단할 수 있다. 워드라인 절단 구조체(WLC)들에 의해 정의되는 각각의 메모리 셀 블록들은 상기 스트링 분리 구조체(SC)에 의해 분할되어 복수의 스트링 영역들을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 스트링 분리 구조체(SC)는 하나의 메모리 셀 블록 내에 2개의 스트링 영역들을 정의할 수 있다. 스트링 분리 구조체(SC)는 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스트링 분리 구조체(SC)는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.3 and 6, a string separation structure (SC) may be provided within the mold structure (MS). The string separation structure (SC) can cut the string selection line (SSL). Each memory cell block defined by word line truncation structures (WLC) may be divided by the string separation structure (SC) to form a plurality of string regions. For example, the string separation structure SC may define two string areas within one memory cell block. The string separation structure (SC) may include an insulating material. For example, the string separation structure SC may include at least one of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride, but is not limited thereto.
제1 층간 절연막(120)은 몰드 구조체(MS) 상에 배치될 수 있다. 제1 층간 절연막(120)은 복수의 채널 구조체들(CH), 복수의 더미 채널 구조체들(DCH), 및 복수의 셀 컨택들(CCT)을 덮을 수 있다. 제1 층간 절연막(120)은 산화물 계열의 절연 물질을 포함할 수 있다. 제1 층간 절연막(120)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물 및 실리콘 산화물보다 유전율이 작은 저유전율(low-k) 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The first
제1 층간 절연막(120) 상에 제2 층간 절연막(140)이 배치될 수 있다. 제2 층간 절연막(140)은 비트 라인(BL)과 복수의 금속 패턴들(170)을 덮을 수 있다. 제2 층간 절연막(140)은 산화물 계열의 절연 물질을 포함할 수 있다. 제2 층간 절연막(140)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물 및 실리콘 산화물보다 유전율이 작은 저유전율(low-k) 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.A second
비트 라인(BL)은 셀 어레이 영역(CAR)의 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 비트 라인(BL)은 몰드 구조체(MS) 상에 형성될 수 있다. 비트 라인(BL)은 반도체 메모리 장치의 비트 라인(도 2의 BL)일 수 있다. 비트 라인(BL)은 제2 층간 절연막(140) 내에 배치될 수 있다. 비트 라인(BL)은 제2 방향(Y)으로 연장할 수 있다. The bit line BL may be disposed on the
또한, 비트 라인(BL)은 복수의 채널 구조체(CH)들과 접속될 수 있다. 예를 들어, 제1 층간 절연막(120) 내에, 각각의 채널 구조체들(CH)의 상부와 접속되는 제1 및 제2 비트 라인 컨택(150, 161)이 형성될 수 있다. 제1 비트 라인 컨택(150)은 채널 구조체(CH) 상에 배치된다. 제1 비트 라인 컨택(150)은 채널 패드(136)와 연결될 수 있다. 제2 비트 라인 컨택(161)은 제1 비트 라인 컨택(150) 상에 배치된다. 제2 비트 라인 컨택(161)은 비트 라인(BL)과 연결될 수 있다. 제2 비트 라인 컨택(161)은 비트 라인(BL)과 제1 비트 라인 컨택(150) 사이에 제공될 수 있다. 비트 라인(BL)은 제1 및 제2 비트 라인 컨택(150, 161)을 통해 채널 구조체(CH)들과 전기적으로 연결될 수 있다. Additionally, the bit line (BL) may be connected to a plurality of channel structures (CH). For example, first and second
비트 라인(BL)은 경계 영역(BR)의 몰드 구조체(MS) 상에 배치되지 않을 수 있다. 비트 라인(BL)은 더미 채널 구조체(DCH)와는 연결되지 않을 수 있다. The bit line BL may not be disposed on the mold structure MS in the boundary area BR. The bit line (BL) may not be connected to the dummy channel structure (DCH).
비트 라인(BL)은 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 비트 라인(BL)은 텅스텐(W) 또는 구리(Cu)를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. The bit line BL may include a conductive material. For example, the bit line BL may include, but is not limited to, tungsten (W) or copper (Cu).
복수의 셀 컨택들(CCT)은 연장 영역(EXT)의 기판 상에 제공될 수 있다. 복수의 셀 컨택들(CCT)은 연장 영역(EXT)에서, 제3 방향(Z)으로 연장되어, 제1 층간 절연막(120)을 관통할 수 있다. 복수의 셀 컨택들(CCT) 각각은 복수의 게이트 전극들 중 하나와 접속될 수 있다. 예를 들어, 복수의 셀 컨택들(CCT)은 각각은 복수의 게이트 전극들 중 가장 높은 레벨에 배치된 게이트 전극 상에 랜딩될 수 있다. 즉, 복수의 셀 컨택들(CCT) 각각은 복수의 게이트 전극들 중 가장 높은 레벨에 배치된 게이트 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. A plurality of cell contacts (CCT) may be provided on the substrate in the extended area (EXT). The plurality of cell contacts CCT may extend in the third direction Z in the extension area EXT and penetrate the first
복수의 셀 컨택(CCT)들 각각의 상면은 모두 공면 상에 배치될 수 있다. 또한, 복수의 셀 컨택(CCT)들 각각의 바닥면은 모두 공면 상에 배치될 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. The upper surfaces of each of the plurality of cell contacts (CCTs) may be arranged on a coplanar surface. Additionally, the bottom surfaces of each of the plurality of cell contacts (CCTs) may be arranged on a coplanar surface. However, the technical idea of the present invention is not limited thereto.
복수의 금속 패턴들(170)은 연장 영역(EXT)의 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 복수의 금속 패턴들(170)은 연장 영역(EXT)의 몰드 구조체(MS) 상에 배치될 수 있다. 복수의 금속 패턴들(170)의 상면은 비트 라인(BL)의 상면과 동일 평면에 놓일 수 있다. 복수의 금속 패턴들(170)은 복수의 셀 컨택들(CCT) 각각과 접속될 수 있다. 예를 들어, 복수의 금속 패턴들(170)과 각각의 셀 컨택들(CCT) 사이에 비아 컨택(163)이 형성될 수 있다. 비아 컨택(163)을 통해 복수의 금속 패턴들(170)과 각각의 셀 컨택들(CCT)이 전기적으로 연결될 수 있다. A plurality of
복수의 금속 패턴들(170)은 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 금속 패턴들(170)은 텅스텐(W) 또는 구리(Cu)를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. The plurality of
몇몇 실시예에서, 주변 회로 구조체(PERI)는 주변 회로 기판(200), 및 주변 회로 소자(PT)를 포함할 수 있다. In some embodiments, the peripheral circuit structure PERI may include a
주변 회로 기판(200)은 기판(100) 아래에 배치될 수 있다. 예를 들어, 주변 회로 기판(200)의 상면은 기판(100)의 하면과 대향될 수 있다. 주변 회로 기판(200)은 예를 들어, 실리콘 기판, 게르마늄 기판 혹은 실리콘-게르마늄 기판 등과 같은 반도체 기판을 포함할 수 있다. 또는, 주변 회로 기판(200)은 실리콘-온-인슐레이터(SOI; Silicon-On-Insulator) 기판 혹은 게르마늄-온-인슐레이터(GOI; Germanium-On-Insulator) 기판 등을 포함할 수도 있다.The
주변 회로 소자(PT)는 주변 회로 기판(200) 상에 형성될 수 있다. 주변 회로 소자(PT)는 반도체 메모리 장치의 동작을 제어하는 주변 회로(예컨대, 도 1의 30)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 주변 회로 소자(PT)는 제어 로직(예컨대, 도 1의 37), 로우 디코더(예컨대, 도 1의 33) 및 페이지 버퍼(예컨대, 도 1의 35) 등을 포함할 수 있다. 이하의 설명에서, 주변 회로 소자(PT)가 배치되는 주변 회로 기판(200)의 표면은 주변 회로 기판(200)의 전면(front side)으로 지칭될 수 있다. 반대로, 주변 회로 기판(200)의 전면과 반대되는 주변 회로 기판(200)의 표면은 주변 회로 기판(200)의 후면(back side)으로 지칭될 수 있다.Peripheral circuit elements PT may be formed on the
주변 회로 소자(PT)는 예를 들어, 트랜지스터를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 주변 회로 소자(PT)는 트랜지스터 등의 다양한 능동 소자(active element)뿐만 아니라, 커패시터(capacitor), 레지스터(resistor), 인덕터(inductor) 등의 다양한 수동 소자(passive element)를 포함할 수도 있다.The peripheral circuit element PT may include, for example, a transistor, but is not limited thereto. For example, peripheral circuit elements (PT) may include various active elements such as transistors, as well as various passive elements such as capacitors, resistors, and inductors. It may be possible.
몇몇 실시예에서, 기판(100)의 후면은 주변 회로 기판(200)의 전면과 대향될 수 있다. 예를 들어, 주변 회로 기판(200)의 전면 상에 주변 회로 소자(PT)를 덮는 배선간 절연막(220)이 형성될 수 있다. 기판(100)은 배선간 절연막(220)의 상면 상에 적층될 수 있다.In some embodiments, the rear surface of the
주변 회로 소자(PT)들은 주변 소자 분리막(205)에 의해 분리될 수 있다. 예를 들어, 주변 회로 기판(200) 내에 주변 소자 분리막(205)이 제공될 수 있다. 주변 소자 분리막(205)은 얕은 소자 분리(shallow trench isolation; STI)막일 수 있다. 주변 소자 분리막(205)은 주변 회로 소자(PT)들의 활성 영역을 정의할 수 있다. 주변 소자 분리막(205)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 주변 소자 분리막(205)은 예를 들어, 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 및 실리콘 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. Peripheral circuit elements PT may be separated by a peripheral
주변 회로 구조체(PERI)는 복수의 배선 패턴들(232)과 복수의 배선 컨택들(231)을 더 포함할 수 있다. 복수의 배선 패턴들(232)과 복수의 배선 컨택들(231)은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 배선 패턴들(232)과 복수의 배선 컨택들(231)은 주변 회로 소자(PT)와 셀 구조체(CELL) 내의 다른 구성들을 전기적으로 연결할 수 있다. 복수의 배선 패턴들(232)과 복수의 배선 컨택들(231) 각각은 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 배선 패턴들(232)과 복수의 배선 컨택들(231) 각각은 텅스텐(W) 또는 구리(Cu)를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. The peripheral circuit structure PERI may further include a plurality of
이하에서, 도 11 내지 도 17을 참조하여 본 발명의 반도체 메모리 장치의 다른 몇몇 실시예들에 대해 설명한다. 설명의 편의상 도 3 내지 도 10을 이용하여 설명한 것과 다른 점을 중심으로 설명한다. Hereinafter, several other embodiments of the semiconductor memory device of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 to 17. For convenience of explanation, the description will focus on differences from those described using FIGS. 3 to 10.
도 11 내지 도 15는 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 도면들이다. 참고적으로, 도 11은 도 9의 R 영역의 예시적인 확대도일 수 있다. 도 12는 도 3의 A-A 선을 절단한 예시적인 단면도일 수 있고, 도 13은 도 12의 P' 영역의 확대도일 수 있다. 도 14는 도 3의 D-D 선을 절단한 예시적인 단면도일 수 있고, 도 15는 도 14의 R' 영역의 확대도일 수 있다.11 to 15 are exemplary diagrams for explaining semiconductor memory devices according to some other embodiments. For reference, FIG. 11 may be an exemplary enlarged view of the R region of FIG. 9. FIG. 12 may be an exemplary cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 3, and FIG. 13 may be an enlarged view of area P' of FIG. 12. FIG. 14 may be an exemplary cross-sectional view taken along line D-D of FIG. 3, and FIG. 15 may be an enlarged view of region R' of FIG. 14.
먼저, 도 11을 참조하면, 연장 영역(EXT)의 기판(100) 상의 워드라인 절단 구조체(WLC)의 바닥면(WLC_BS)의 수직 레벨은 소오스 희생층(106)의 상면(106US)의 수직 레벨보다 낮을 수 있다. First, referring to FIG. 11, the vertical level of the bottom surface (WLC_BS) of the word line cut structure (WLC) on the
즉, 기판(100)의 상면에서 연장 영역(EXT)의 기판(100) 상의 워드라인 절단 구조체(WLC)의 바닥면(WLC_BS)까지의 제3 방향(Z)으로의 수직 거리는 기판(100)의 상면에서 소오스 희생층(106)의 상면(106US)까지의 제3 방향(Z)으로의 수직 거리보다 작을 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. That is, the vertical distance in the third direction (Z) from the top surface of the
연장 영역(EXT)의 기판(100) 상의 워드라인 절단 구조체(WLC)의 일부는 소오스 희생층(106)과 제2 방향(Y)으로 오버랩될 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. A portion of the word line cut structure (WLC) on the
도 12 내지 도 15를 참조하면, 소오스 지지층(104)의 상면(104US)은 단차를 갖지 않을 수 있다. 소오스 지지층(104)의 상면(104US)의 수직 레벨은 셀 어레이 영역(CAR)에서 연장 영역(EXT)을 향함에 따라 일정할 수 있다. 즉, 소오스 지지층(104)의 상면(104US)의 제1 부분 내지 제3 부분(도 5의 104US1, 104US2, 104US3)은 모두 동일 평면에 놓일 수 있다. Referring to FIGS. 12 to 15 , the top surface 104US of the
몇몇 실시예에서, 프리 소오스 지지층(도 23의 104_p)이 형성되고, 화학적 기계적 연마 공정(CMP; Chemical Mechanical Polishing)을 통해 상기 프리 소오스 지지층이 제거될 수 있다. 상기 프리 소오스 지지층이 제거되어 소오스 지지층(104)이 형성될 수 있다. 이 때, 상기 프리 소오스 지지층이 오버 에치(over etch)되면 소오스 지지층(104)의 상면(104US)은 단차를 갖지 않을 수 있다. In some embodiments, a free source support layer (104_p in FIG. 23) is formed, and the free source support layer may be removed through a chemical mechanical polishing (CMP) process. The free source support layer may be removed to form the
도 16은 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 참고적으로, 도 16은 도 3의 B-B 선을 따라 절단한 예시적인 단면도일 수 있다. FIG. 16 is an example diagram for explaining a semiconductor memory device according to some other embodiments. For reference, FIG. 16 may be an exemplary cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 3.
도 16을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 2 스택(2 stack) 반도체 메모리 장치일 수 있다. 예를 들어, 몰드 구조체(MS)는 하부 몰드 구조체(MS1)와 상부 몰드 구조체(MS2)를 포함할 수 있다. 상부 몰드 구조체(MS2)는 하부 몰드 구조체(MS1) 상에 배치될 수 있다. Referring to FIG. 16, a semiconductor memory device according to some embodiments may be a 2 stack semiconductor memory device. For example, the mold structure MS may include a lower mold structure MS1 and an upper mold structure MS2. The upper mold structure MS2 may be disposed on the lower mold structure MS1.
하부 몰드 구조체(MS1)는 기판(100) 상에 교대로 적층되는 복수의 하부 게이트 전극들(ECL, GSL, WL11~WL1n) 및 복수의 하부 몰드 절연막(110a)들을 포함할 수 있다. 복수의 하부 게이트 전극들(ECL, GSL, WL11~WL1n) 및 복수의 하부 몰드 절연막(110a)들은 기판(100)의 상면과 평행하게 연장되는 층상 구조일 수 있다. 하부 게이트 전극들(ECL, GSL, WL11~WL1n)은 연장 영역(EXT)에서 계단형으로 적층될 수 있다. 예를 들어, 하부 게이트 전극들(ECL, GSL, WL11~WL1n)은 제1 방향(X)에서 서로 다른 길이로 연장되어 단차를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 하부 게이트 전극들(ECL, GSL, WL11~WL1n)은 제2 방향(Y)에서 단차를 가질 수도 있다. The lower mold structure MS1 may include a plurality of lower gate electrodes (ECL, GSL, WL11 to WL1n) and a plurality of lower mold insulating films 110a that are alternately stacked on the
상부 몰드 구조체(MS2)는 하부 몰드 구조체(MS1) 상에 교대로 적층되는 복수의 상부 게이트 전극들(WL21~WL2n, SSL) 및 복수의 상부 몰드 절연막(110b)들을 포함할 수 있다. 복수의 상부 게이트 전극들(WL21~WL2n, SSL) 및 복수의 상부 몰드 절연막(110b)들은 기판(100)의 상면과 평행하게 연장되는 층상 구조일 수 있다. 상부 게이트 전극들(WL21~WL2n, SSL)은 연장 영역(EXT)에서 계단형으로 적층될 수 있다. 예를 들어, 상부 게이트 전극들(WL21~WL2n, SSL)은 제1 방향(X)에서 서로 다른 길이로 연장되어 단차를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상부 게이트 전극들(WL21~WL2n, SSL)은 제2 방향(Y)에서 단차를 가질 수도 있다. The upper mold structure MS2 may include a plurality of upper gate electrodes (WL21 to WL2n, SSL) and a plurality of upper
몇몇 실시예에서, 제1 층간 절연막(120)은 하부 층간 절연막(120a)과 상부 층간 절연막(120b)을 포함할 수 있다. 상부 층간 절연막(120b)은 하부 층간 절연막(120a) 상에 배치될 수 있다. 하부 층간 절연막(120a)과 상부 층간 절연막(120b) 각각은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물 및 실리콘 산화물보다 유전율이 작은 저유전율(low-k) 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In some embodiments, the first
도 17은 다른 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 참고적으로, 도 17은 도 3의 A-A 선을 따라 절단한 예시적인 단면도일 수 있다. FIG. 17 is an example diagram for explaining a semiconductor memory device according to some other embodiments. For reference, FIG. 17 may be an exemplary cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 3.
도 17을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치에서, 기판(100)의 전면은 주변 회로 기판(200)의 전면과 마주본다. Referring to FIG. 17 , in a semiconductor memory device according to some embodiments, the front surface of the
예를 들어, 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 C2C(chip to chip) 구조일 수 있다. C2C 구조는 제1 웨이퍼(예컨대, 기판(100)) 상에 셀 구조체(CELL)을 포함하는 상부 칩을 제작하고, 상기 제1 웨이퍼와 다른 제2 웨이퍼(예컨대, 주변 회로 기판(200)) 상에 주변 회로 구조체(PERI)을 포함하는 하부 칩을 제작한 후, 상기 상부 칩과 상기 하부 칩을 본딩(bonding) 방식에 의해 서로 연결하는 것을 의미한다.For example, a semiconductor memory device according to some embodiments may have a C2C (chip to chip) structure. The C2C structure manufactures an upper chip including a cell structure (CELL) on a first wafer (e.g., substrate 100), and manufactures an upper chip including a cell structure (CELL) on a second wafer (e.g., peripheral circuit board 200) that is different from the first wafer. This means manufacturing a lower chip including a peripheral circuit structure (PERI) and then connecting the upper chip and the lower chip to each other by a bonding method.
일례로, 상기 본딩 방식은, 상기 상부 칩의 최상부 금속층에 형성된 비트 라인(BL) 및 복수의 금속 패턴들(170)과 상기 하부 칩의 최상부 금속층에 형성된 본딩 금속(270)을 서로 전기적으로 연결하는 방식을 의미할 수 있다. 예컨대, 비트 라인(BL), 복수의 금속 패턴들(170), 및 본딩 금속(270)이 구리(Cu)로 형성된 경우, 상기 본딩 방식은 Cu-Cu 본딩 방식일 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것일 뿐이며, 비트 라인(BL), 복수의 금속 패턴들(170), 및 본딩 금속(270)은 각각 알루미늄(Al) 또는 텅스텐(W) 등 다른 다양한 금속으로 형성될 수도 있음은 물론이다.For example, the bonding method electrically connects the bit line BL and a plurality of
비트 라인(BL)과 본딩 금속(270)이 접속되고, 복수의 금속 패턴들(170)과 본딩 금속(270)이 접속됨에 따라, 셀 구조체(CELL)과 주변 회로 구조체(PERI)가 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 비트 라인(BL)과 배선 패턴(232), 및 복수의 금속 패턴들(170)과 배선 패턴(232)은 각각 본딩 금속(270)과 본딩 컨택(260)을 통해 서로 연결될 수 있다. 이를 통해, 각각의 게이트 전극들(ECL, GSL, WL1~WLn, SSL) 및/또는 소오스 층(102)은 주변 회로 소자(PT)와 전기적으로 연결될 수 있다. As the bit line BL and the
이하에서, 도 18 내지 도 26을 참조하여 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명한다. 도 18 내지 도 26은 도 4 및 도 5의 단면을 가지는 반도체 메모리 장치를 제조하는 과정을 순차적으로 나타내는 도면들이다. 참고적으로 도 19 내지 도 26은 도 18의 P 영역을 확대한 도면들일 수 있다. Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor memory device according to some embodiments will be described with reference to FIGS. 18 to 26. FIGS. 18 to 26 are diagrams sequentially showing the process of manufacturing a semiconductor memory device having the cross-section of FIGS. 4 and 5. For reference, FIGS. 19 to 26 may be enlarged views of area P in FIG. 18.
먼저, 도 18 및 도 19를 참조하면, 주변 회로 기판(200)이 제공된다. 주변 회로 기판(200) 내에 주변 소자 분리막(205)이 형성된다. 주변 소자 분리막(205)은 주변 회로 기판(200) 내에 소오스/드레인 영역을 정의할 수 있다. First, referring to FIGS. 18 and 19, a
이어서, 주변 회로 기판(200) 상에 주변 회로 소자(PT), 복수의 배선 컨택들(231), 및 복수의 배선 패턴들(232)이 형성될 수 있다. 이어서, 주변 회로 소자(PT), 복수의 배선 컨택들(231), 및 복수의 배선 패턴들(232)을 덮는 배선간 절연막(220)이 형성될 수 있다. Subsequently, a peripheral circuit element PT, a plurality of
배선간 절연막(220) 상에 기판(100)이 제공될 수 있다. 기판(100)의 상면(100US) 상에 프리 소오스 희생층(106_p)이 형성될 수 있다. 프리 소오스 희생층(106_p)은 다중막일 수 있다. 예를 들어, 프리 소오스 희생층(106_p)은 프리 제1 층(106a_p), 프리 제2 층(106b_p), 및 프리 제3 층(106c_p)을 포함할 수 있다. 프리 제1 층(106a_p)은 기판(100)의 상면(100US)과 접촉할 수 있다. 프리 제2 층(106b_p)은 프리 제1 층(106a_p) 상에 형성될 수 있다. 및 프리 제3 층(106c_p)은 프리 제2 층(106b_p) 상에 형성될 수 있다. The
몇몇 실시예에서, 프리 제1 층(106a_p) 및 프리 제3 층(106c_p)은 동일한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 프리 제1 층(106a_p) 및 프리 제3 층(106c_p)은 각각 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다. 프리 제2 층(106b_p)은 프리 제1 층(106a_p) 및 프리 제3 층(106c_p)과 다른 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 프리 제2 층(106b_p)은 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 프리 제2 층(106b_p)은 프리 제1 층(106a_p) 및 프리 제3 층(106c_p)과 식각 선택비를 가질 수 있다. In some embodiments, the free first layer 106a_p and the free third layer 106c_p may be formed of the same material. For example, the free first layer 106a_p and the free third layer 106c_p may each be formed of a silicon oxide film. The free second layer 106b_p may be formed of a material different from the free first layer 106a_p and the free third layer 106c_p. For example, the free second layer 106b_p may be formed of a silicon oxide film. However, the technical idea of the present invention is not limited thereto. The free second layer 106b_p may have an etch selectivity with the free first layer 106a_p and the free third layer 106c_p.
도 20을 참조하면, 프리 소오스 희생층(106_p)의 일부를 식각하여 제1 리세스(RC1)를 형성할 수 있다. 프리 소오스 희생층(106_p)이 식각되어 기판(100)의 상면(100US)이 노출될 수 있다. 제1 리세스(RC1)는 이후에 형성될 워드라인 절단 구조체(WLC)가 랜딩되는 부분일 수 있다. Referring to FIG. 20 , a first recess RC1 may be formed by etching a portion of the pre-source sacrificial layer 106_p. The free source sacrificial layer 106_p may be etched to expose the upper surface 100US of the
도 21을 참조하면, 프리 소오스 희생층(106_p)의 프리 제2 층(106b_p)의 일부를 식각하여 제2 리세스(RC2)가 형성될 수 있다. 프리 소오스 희생층(106_p)의 프리 제2 층(106b_p)은 습식 식각(wet etching) 공정을 통해 제거될 수 있다. 프리 제2 층(106b_p)은 프리 제1 층(106a_p) 및 프리 제3 층(106c_p)과 식각 선택비를 가질 수 있다. 따라서, 프리 제2 층(106b_p)이 제거되는 동안 프리 제1 층(106a_p) 및 프리 제3 층(106c_p)은 제거되지 않을 수 있다. 프리 제2 층(106b_p)은 선택적으로 제거될 수 있다. Referring to FIG. 21 , the second recess RC2 may be formed by etching a portion of the free second layer 106b_p of the free source sacrificial layer 106_p. The free second layer 106b_p of the free source sacrificial layer 106_p may be removed through a wet etching process. The free second layer 106b_p may have an etch selectivity with the free first layer 106a_p and the free third layer 106c_p. Accordingly, while the free second layer 106b_p is removed, the free first layer 106a_p and the free third layer 106c_p may not be removed. The free second layer 106b_p may be selectively removed.
도 22를 참조하면, 희생 절연막(108)이 형성될 수 있다. 희생 절연막(108)은 상기 제2 리세스(RC2)를 채울 수 있다. 희생 절연막(108)은 산화물 계열의 절연 물질을 포함할 수 있다. 희생 절연막(108)은 예를 들어, 실리콘 산화막으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Referring to FIG. 22, a sacrificial insulating
도 23을 참조하면, 기판(100) 상에 프리 소오스 지지층(104_p)이 형성될 수 있다. 프리 소오스 지지층(104_p)은 프리 소오스 희생층(106_p)의 상면을 덮을 수 있다. 프리 소오스 지지층(104_p)의 일부는 기판(100)의 상면(100US)과 접촉할 수 있다. Referring to FIG. 23, a free source support layer 104_p may be formed on the
프리 소오스 지지층(104_p)은 컨포멀하게(conformally) 형성될 수 있다. 프리 소오스 지지층(104_p)은 일정한 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 프리 소오스 지지층(104_p)의 두께는 약 1000Å일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The free source support layer 104_p may be formed conformally. The free source support layer 104_p may have a constant thickness. For example, the thickness of the free source support layer 104_p may be about 1000Å, but is not limited thereto.
프리 소오스 지지층(104_p)은 실리콘막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 프리 소오스 지지층(104_p)은 불순물이 도핑되지 않은 폴리실리콘막으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The free source support layer 104_p may be formed of a silicon film. For example, the free source support layer 104_p may be formed of a polysilicon film not doped with impurities, but is not limited thereto.
도 24를 참조하면, 프리 소오스 지지층(104_p) 상에 캡핑 절연막(105)이 형성될 수 있다. 캡핑 절연막(105)은 프리 소오스 지지층(104_p)을 완전히 덮을 수 있다. 캡핑 절연막(105)은 산화물 계열의 절연 물질을 포함할 수 있다. 캡핑 절연막(105)은 제1 층간 절연막(도 4의 120)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 캡핑 절연막(105)은 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물 및 실리콘 산화물보다 유전율이 작은 저유전율(low-k) 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Referring to FIG. 24, a capping insulating
도 25를 참조하면, 캡핑 절연막(105)의 일부를 제거하여 프리 소오스 지지층(104_p)을 노출할 수 있다. 캡핑 절연막(105)은 화학적 기계적 연마 공정(CMP; Chemical Mechanical Polishing)을 통해 제거될 수 있다. 화학적 기계적 연마 공정을 수행하여 캡핑 절연막(105)을 제거하다가 프리 소오스 지지층(104_p)이 노출되면 상기 화학적 기계적 연마 공정이 중단될 수 있다. Referring to FIG. 25 , a portion of the
도 26을 참조하면, 프리 소오스 지지층(104_p)의 일부를 제거하여 소오스 지지층(104)이 형성될 수 있다. 프리 소오스 지지층(104_p)은 화학적 기계적 연마 공정(CMP; Chemical Mechanical Polishing)을 통해 제거될 수 있다. 프리 소오스 지지층(104_p)이 제거되면서 캡핑 절연막(105)의 일부도 제거될 수 있다. 즉, 소오스 지지층(104)의 상면(104US)의 최상부는 캡핑 절연막(105)의 상면과 동일 평면에 놓일 수 있다. 소오스 지지층(104)의 상면(104US)의 최하부는 캡핑 절연막(105)의 하면과 동일 평면에 놓일 수 있다. Referring to FIG. 26 , the
소오스 지지층(104)의 상면(104US)은 제1 부분(104US1), 제2 부분(104US2), 및 제3 부분(104US3)을 포함할 수 있다. 제1 부분(104US1)은 소오스 지지층(104)의 상면(104US)의 최상부일 수 있다. 제2 부분(104US2)은 소오스 지지층(104)의 상면(104US)의 최하부일 수 있다. 제3 부분(104US3)은 제1 부분(104US1)과 제2 부분(104US2)을 연결할 수 있다. The top surface 104US of the
제1 부분(104US1)은 캡핑 절연막(105)의 상면과 동일 평면에 놓일 수 있다. 제2 부분(104US2)은 캡핑 절연막(105)의 하면과 동일 평면에 놓일 수 있다. 제3 부분(104US3)은 캡핑 절연막(105)의 측벽과 접촉할 수 있다. The first portion 104US1 may be placed on the same plane as the top surface of the capping insulating
화학적 기계 연마 공정을 통해 프리 소오스 지지층(104_p)이 제거되기 때문에, 제1 부분(104US1)과 제2 부분(104US2) 사이의 제4 수직 거리(d4)는 50Å 이하일 수 있다. 제4 수직 거리(d4) 50Å 이하이기 때문에, 이후에 워드라인 절단 구조체(WLC)를 형성하는 공정의 공정 마진이 향상될 수 있다. Since the free source support layer 104_p is removed through a chemical mechanical polishing process, the fourth vertical distance d4 between the first part 104US1 and the second part 104US2 may be 50 Å or less. Since the fourth vertical distance d4 is 50 Å or less, the process margin of the subsequent process of forming the word line cut structure (WLC) can be improved.
도 4 및 도 5를 참조하면, 셀 어레이 영역(CAR) 및 경계 영역(BR)의 일부 상에 배치된 프리 소오스 희생층(106_p)이 제거될 수 있다. 상기 프리 소오스 희생층(106_p)이 제거된 영역에 소오스 층(102)이 형성될 수 있다. Referring to FIGS. 4 and 5 , the free source sacrificial layer 106_p disposed on a portion of the cell array area CAR and the boundary area BR may be removed. A
이하에서, 도 1 내지 도 10, 및 도 27 내지 도 29를 참조하여, 예시적인 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치를 포함하는 전자 시스템을 설명한다.Hereinafter, an electronic system including a semiconductor memory device according to example embodiments will be described with reference to FIGS. 1 to 10 and FIGS. 27 to 29 .
도 27은 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 예시적인 블록도이다. 도 28은 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템을 설명하기 위한 예시적인 사시도이다. 도 29는 도 28의 I-I 선을 따라 절단한 개략적인 단면도이다. Figure 27 is an example block diagram for explaining an electronic system according to some embodiments. Figure 28 is an example perspective view for explaining an electronic system according to some embodiments. FIG. 29 is a schematic cross-sectional view taken along line II of FIG. 28.
도 27을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템(1000)은 반도체 메모리 장치(1100) 및 반도체 메모리 장치(1100)와 전기적으로 연결되는 컨트롤러(1200)를 포함할 수 있다. 전자 시스템(1000)은 하나 또는 복수의 반도체 메모리 장치(1100)들을 포함하는 스토리지 장치(storage device) 또는 스토리지 장치를 포함하는 전자 장치(electronic device)일 수 있다. 예를 들어, 전자 시스템(1000)은 하나 또는 복수의 반도체 메모리 장치(1100)들을 포함하는 SSD 장치(solid state drive device), USB(Universal Serial Bus), 컴퓨팅 시스템, 의료 장치 또는 통신 장치일 수 있다.Referring to FIG. 27 , the
반도체 메모리 장치(1100)는 예를 들어, NAND 플래쉬 메모리 장치일 수 있으며, 예를 들어, 도 1 내지 도 10을 이용하여 상술한 반도체 메모리 장치일 수 있다. 반도체 메모리 장치(1100)는 제1 구조물(1100F) 및 제1 구조물(1100F) 상의 제2 구조물(1100S)을 포함할 수 있다.The
제1 구조물(1100F)은 디코더 회로(1110; 예컨대, 도 1의 로우 디코더(33)), 페이지 버퍼(1120; 예컨대, 도 1의 페이지 버퍼(35)) 및 로직 회로(1130; 예컨대, 도 1의 제어 로직(37))를 포함하는 주변 회로 구조물일 수 있다.The
제2 구조물(1100S)은 도 2를 이용하여 상술한 공통 소오스 라인(CSL), 복수의 비트 라인(BL)들 및 복수의 셀 스트링(CSTR)들을 포함할 수 있다. 셀 스트링(CSTR)들은 워드 라인(WL), 적어도 하나의 스트링 선택 라인(SSL) 및 적어도 하나의 그라운드 선택 라인(GSL)을 통해 디코더 회로(1110)에 연결될 수 있다. 또한, 셀 스트링(CSTR)들은 비트 라인(BL)들을 통해 페이지 버퍼(1120)에 연결될 수 있다.The
몇몇 실시예에서, 공통 소오스 라인(CSL) 및 셀 스트링(CSTR)들은, 제1 구조물(1100F)로부터 제2 구조물(1100S)까지 연장되는 제1 연결 배선(1115)들을 통해 디코더 회로(1110)와 전기적으로 연결될 수 있다. In some embodiments, the common source line (CSL) and cell string (CSTR) are connected to the
몇몇 실시예에서, 비트 라인(BL)들은 제1 구조물(1100F)로부터 제2 구조물(1100S)까지 연장되는 제2 연결 배선(1125)들을 통해 페이지 버퍼(1120)와 전기적으로 연결될 수 있다. In some embodiments, the bit lines BL may be electrically connected to the
반도체 메모리 장치(1100)는 로직 회로(1130; 예컨대, 도 1의 제어 로직(37))와 전기적으로 연결되는 입출력 패드(1101)를 통해, 컨트롤러(1200)와 통신할 수 있다. 입출력 패드(1101)는 제1 구조물(1100F) 내에서 제2 구조물(1100S)까지 연장되는 입출력 연결 배선(1135)을 통해 로직 회로(1130)와 전기적으로 연결될 수 있다.The
컨트롤러(1200)는 프로세서(1210), NAND 컨트롤러(1220) 및 호스트 인터페이스(1230)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전자 시스템(1000)은 복수의 반도체 메모리 장치(1100)들을 포함할 수 있으며, 이 경우, 컨트롤러(1200)는 복수의 반도체 메모리 장치(1100)들을 제어할 수 있다.The
프로세서(1210)는 컨트롤러(1200)를 포함한 전자 시스템(1000) 전반의 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(1210)는 소정의 펌웨어에 따라 동작할 수 있으며, NAND 컨트롤러(1220)를 제어하여 반도체 메모리 장치(1100)에 액세스할 수 있다. NAND 컨트롤러(1220)는 반도체 메모리 장치(1100)와의 통신을 처리하는 NAND 인터페이스(1221)를 포함할 수 있다. NAND 인터페이스(1221)를 통해, 반도체 메모리 장치(1100)를 제어하기 위한 제어 명령, 반도체 메모리 장치(1100)의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)에 기록하고자 하는 데이터, 반도체 메모리 장치(1100)의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)로부터 읽어오고자 하는 데이터 등이 전송될 수 있다. 호스트 인터페이스(1230)는 전자 시스템(1000)과 외부 호스트 사이의 통신 기능을 제공할 수 있다. 호스트 인터페이스(1230)를 통해 외부 호스트로부터 제어 명령을 수신하면, 프로세서(1210)는 제어 명령에 응답하여 반도체 메모리 장치(1100)를 제어할 수 있다.The
도 27 내지 도 29를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템은 메인 기판(2001)과, 메인 기판(2001)에 실장되는 메인 컨트롤러(2002), 하나 이상의 반도체 패키지(2003) 및 DRAM(2004)을 포함할 수 있다. 반도체 패키지(2003) 및 DRAM(2004)은 메인 기판(2001)에 형성되는 배선 패턴들(2005)에 의해 메인 컨트롤러(2002)와 서로 연결될 수 있다.27 to 29, an electronic system according to some embodiments includes a
메인 기판(2001)은 외부 호스트와 결합되는 복수의 핀들을 포함하는 커넥터(2006)를 포함할 수 있다. 커넥터(2006)에서 상기 복수의 핀들의 개수와 배치는, 전자 시스템(2000)과 상기 외부 호스트 사이의 통신 인터페이스에 따라 달라질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전자 시스템(2000)은 USB(Universal Serial Bus), PCI-Express(Peripheral Component Interconnect Express), SATA(Serial Advanced Technology Attachment), UFS(Universal Flash Storage)용 M-Phy 등의 인터페이스들 중 어느 하나에 따라 외부 호스트와 통신할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전자 시스템(2000)은 커넥터(2006)를 통해 외부 호스트로부터 공급받는 전원에 의해 동작할 수 있다. 전자 시스템(2000)은 상기 외부 호스트로부터 공급받는 전원을 메인 컨트롤러(2002) 및 반도체 패키지(2003)에 분배하는 PMIC(Power Management Integrated Circuit)를 더 포함할 수도 있다.The
메인 컨트롤러(2002)는 반도체 패키지(2003)에 데이터를 기록하거나, 반도체 패키지(2003)로부터 데이터를 읽어올 수 있으며, 전자 시스템(2000)의 동작 속도를 개선할 수 있다.The
DRAM(2004)은 데이터 저장 공간인 반도체 패키지(2003)와 외부 호스트의 속도 차이를 완화하기 위한 버퍼 메모리일 수 있다. 전자 시스템(2000)에 포함되는 DRAM(2004)은 일종의 캐시 메모리로도 동작할 수 있으며, 반도체 패키지(2003)에 대한 제어 동작에서 임시로 데이터를 저장하기 위한 공간을 제공할 수도 있다. 전자 시스템(2000)에 DRAM(2004)이 포함되는 경우, 메인 컨트롤러(2002)는 반도체 패키지(2003)를 제어하기 위한 NAND 컨트롤러 외에 DRAM(2004)을 제어하기 위한 DRAM 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.DRAM (2004) may be a buffer memory to alleviate the speed difference between the semiconductor package (2003), which is a data storage space, and an external host. The
반도체 패키지(2003)는 서로 이격된 제1 반도체 패키지(2003a) 및 제2 반도체 패키지(2003b)를 포함할 수 있다. 제1 반도체 패키지(2003a) 및 제2 반도체 패키지(2003b)는 각각 복수의 반도체 칩들(2200)을 포함하는 반도체 패키지일 수 있다. 제1 반도체 패키지(2003a) 및 제2 반도체 패키지(2003b)는 각각, 패키지 기판(2100), 패키지 기판(2100) 상의 반도체 칩들(2200), 반도체 칩들(2200) 각각의 하부면에 배치되는 접착층들(2300), 반도체 칩들(2200)과 패키지 기판(2100)을 전기적으로 연결하는 연결 구조물(2400), 및 패키지 기판(2100) 상에서 반도체 칩들(2200) 및 연결 구조물(2400)을 덮는 몰딩층(2500)을 포함할 수 있다.The
패키지 기판(2100)은 패키지 상부 패드들(2130)을 포함하는 인쇄 회로 기판일 수 있다. 각각의 반도체 칩(2200)은 입출력 패드(2210)를 포함할 수 있다. 입출력 패드(2210)는 도 27의 입출력 패드(1101)에 해당할 수 있다.The
몇몇 실시예에서, 연결 구조물(2400)은 입출력 패드(2210)와 패키지 상부 패드들(2130)을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어일 수 있다. 따라서, 각각의 제1 반도체 패키지(2003a) 및 제2 반도체 패키지(2003b)에서, 반도체 칩들(2200)은 본딩 와이어 방식으로 서로 전기적으로 연결될 수 있으며, 패키지 기판(2100)의 패키지 상부 패드들(2130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 각각의 제1 반도체 패키지(2003a) 및 제2 반도체 패키지(2003b)에서, 반도체 칩들(2200)은 본딩 와이어 방식의 연결 구조물(2400) 대신에, 관통 전극(Through Silicon Via, TSV)을 포함하는 연결 구조물에 의하여 서로 전기적으로 연결될 수도 있다.In some embodiments, the
몇몇 실시예에서, 메인 컨트롤러(2002)와 반도체 칩들(2200)은 하나의 패키지에 포함될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 메인 기판(2001)과 다른 별도의 인터포저 기판에 메인 컨트롤러(2002)와 반도체 칩들(2200)이 실장되고, 상기 인터포저 기판에 형성되는 배선에 의해 메인 컨트롤러(2002)와 반도체 칩들(2200)이 서로 연결될 수도 있다.In some embodiments, the
몇몇 실시예에서, 패키지 기판(2100)은 인쇄 회로 기판일 수 있다. 패키지 기판(2100)은 패키지 기판 바디부(2120), 패키지 기판 바디부(2120)의 상면에 배치되는 패키지 상부 패드들(2130), 패키지 기판 바디부(2120)의 하면에 배치되거나 하면을 통해 노출되는 하부 패드들(2125), 및 패키지 기판 바디부(2120) 내부에서 상부 패드들(2130)과 하부 패드들(2125)을 전기적으로 연결하는 내부 배선들(2135)을 포함할 수 있다. 상부 패드들(2130)은 연결 구조물들(2400)과 전기적으로 연결될 수 있다. 하부 패드들(2125)은 도전성 연결부들(2800)을 통해 도 27과 같이 전자 시스템(2000)의 메인 기판(2001)의 배선 패턴들(2005)에 연결될 수 있다.In some embodiments,
도 28 및 도 29를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 전자 시스템에서, 반도체 칩들(2200) 각각은 도 1 내지 도 10을 이용하여 상술한 반도체 메모리 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 칩들(2200) 각각은 주변 회로 구조체(PERI) 및 주변 회로 구조체(PERI) 상에 적층되는 셀 구조체(CELL)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 주변 회로 구조체(PERI)는 도 3 내지 10을 이용하여 상술한 주변 회로 기판(200) 및 주변 회로 소자(PT)를 포함할 수 있다. 또한, 예시적으로, 셀 구조체(CELL)는 도 3 내지 도 10을 이용하여 상술한 기판(100), 몰드 구조체(MS), 채널 구조체(CH), 워드라인 절단 구조체(WLC), 소오스 층(102), 소오스 지지층(104), 및 소오스 희생층(106)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 28 and 29 , in an electronic system according to some embodiments, each of the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to the above embodiments and can be manufactured in various different forms, and can be manufactured in various different forms by those skilled in the art. It will be understood by those who understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.
100: 기판
102: 소오스 층
104: 소오스 지지층
106: 소오스 희생층
110: 몰드 절연막
120: 제1 층간 절연막
CH: 채널 구조체
136: 채널 패드
CCT: 셀 컨택
DCH: 더미 채널 구조체
CAR: 셀 어레이 영역
BR: 경계 영역
EXT: 연장 영역
BL: 비트 라인
WLC: 워드라인 절단 구조체
200: 주변 회로 기판
PT: 주변 회로 소자
100: substrate 102: source layer
104: Source support layer 106: Source victim layer
110: mold insulating film 120: first interlayer insulating film
CH: channel structure 136: channel pad
CCT: Cell Contact DCH: Dummy Channel Structure
CAR: Cell array area BR: Border area
EXT: Extension area BL: Bit line
WLC: Wordline truncation structure
200: Peripheral circuit board PT: Peripheral circuit element
Claims (10)
상기 셀 어레이 영역 및 상기 경계 영역의 기판 상에 차례로 적층되며, 상기 연장 영역의 기판 상에서 계단형으로 적층되는 복수의 게이트 전극들과, 상기 복수의 게이트 전극들과 교대로 적층되는 복수의 몰드 절연막들을 포함하는 몰드 구조체;
상기 셀 어레이 영역의 기판 상에, 상기 몰드 구조체를 관통하여 상기 복수의 게이트 전극들과 교차하는 복수의 채널 구조체들;
상기 경계 영역의 기판 상에, 상기 몰드 구조체를 관통하는 복수의 더미 채널 구조체들;
상기 연장 영역의 기판 상에, 각각의 상기 복수의 게이트 전극들과 접속되는 복수의 셀 컨택들;
상기 셀 어레이 영역에, 상기 기판과 상기 몰드 구조체 사이에 배치되고, 상기 복수의 채널 구조체들과 접속되는 소오스 층;
상기 연장 영역에, 상기 기판의 상기 몰드 구조체 사이에 배치되는 소오스 희생층; 및
상기 소오스 층과 상기 소오스 희생층 사이를 채우고, 상기 소오스 층과 상기 소오스 희생층을 덮는 소오스 지지층을 포함하고,
상기 소오스 지지층의 상면은 상기 기판의 상면과 평행하게 연장하는 제1 부분, 상기 제1 부분과 이격된 제2 부분, 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하는 제3 부분을 포함하고,
상기 소오스 층의 상면에서 상기 제1 부분까지의 제1 수직 거리는 상기 기판의 상면에서 상기 제2 부분까지의 제2 수직 거리보다 작은, 반도체 메모리 장치. A substrate comprising a cell array area, an extension area, and a boundary area between the cell array area and the extension area;
A plurality of gate electrodes are sequentially stacked on the substrate in the cell array region and the boundary region, and are stacked in a step shape on the substrate in the extended region, and a plurality of mold insulating films are alternately stacked with the plurality of gate electrodes. A mold structure comprising;
On the substrate in the cell array area, a plurality of channel structures passing through the mold structure and intersecting the plurality of gate electrodes;
On the substrate in the boundary area, a plurality of dummy channel structures penetrating the mold structure;
A plurality of cell contacts connected to each of the plurality of gate electrodes on the substrate of the extended area;
a source layer disposed in the cell array area between the substrate and the mold structure and connected to the plurality of channel structures;
a source sacrificial layer disposed in the extended area between the mold structures of the substrate; and
a source support layer that fills between the source layer and the source sacrificial layer and covers the source layer and the source sacrificial layer;
The top surface of the source support layer includes a first part extending parallel to the top surface of the substrate, a second part spaced apart from the first part, and a third part connecting the first part and the second part,
A first vertical distance from the top surface of the source layer to the first portion is smaller than a second vertical distance from the top surface of the substrate to the second portion.
상기 복수의 채널 구조체들 각각은 채널 홀 내에 배치되며,
상기 복수의 채널 구조체들 각각은 상기 채널 홀의 측벽 및 바닥면을 따라 배치되는 정보 저장막, 및 상기 정보 저장막 상의 반도체 패턴을 포함하고,
상기 소오스 층은 상기 정보 저장막을 관통하여 상기 반도체 패턴과 접속되는, 반도체 메모리 장치. According to clause 1,
Each of the plurality of channel structures is disposed within a channel hole,
Each of the plurality of channel structures includes an information storage film disposed along sidewalls and a bottom surface of the channel hole, and a semiconductor pattern on the information storage film,
The source layer penetrates the information storage film and is connected to the semiconductor pattern.
상기 기판의 상면을 기준으로 상기 제1 부분은 상기 제2 부분보다 높은 레벨에 배치되는, 반도체 메모리 장치. According to clause 1,
A semiconductor memory device, wherein the first part is disposed at a higher level than the second part based on the top surface of the substrate.
상기 제1 부분에서 상기 제2 부분까지의 수직 거리는 50Å 이하인, 반도체 메모리 장치. According to clause 3,
A semiconductor memory device wherein the vertical distance from the first portion to the second portion is 50 Å or less.
상기 제1 부분은 상기 제2 부분과 동일 평면에 놓이는, 반도체 메모리 장치. According to clause 1,
The semiconductor memory device, wherein the first portion lies on the same plane as the second portion.
상기 소오스 희생층의 상면에서 상기 제1 부분까지의 제3 수직 거리는 상기 제2 수직 거리보다 작은, 반도체 메모리 장치. According to clause 1,
A third vertical distance from the top surface of the source sacrificial layer to the first portion is smaller than the second vertical distance.
상기 제1 수직 거리와 상기 제3 수직 거리는 서로 동일한, 반도체 메모리 장치. According to clause 6,
The first vertical distance and the third vertical distance are equal to each other.
상기 소오스 층의 상면에서 상기 제3 부분까지의 최소 거리는 상기 제2 수직 거리와 동일한, 반도체 메모리 장치. According to clause 1,
A minimum distance from the top surface of the source layer to the third portion is equal to the second vertical distance.
상기 셀 어레이 영역 및 상기 경계 영역의 기판 상에 차례로 적층되며, 상기 연장 영역의 기판 상에서 계단형으로 적층되는 복수의 게이트 전극들과, 상기 복수의 게이트 전극들과 교대로 적층되는 복수의 몰드 절연막들을 포함하는 몰드 구조체;
상기 셀 어레이 영역의 기판 상에, 상기 몰드 구조체를 관통하여 상기 복수의 게이트 전극들과 교차하는 복수의 채널 구조체들로, 상기 복수의 채널 구조체들 각각은 상기 몰드 구조체를 관통하는 채널 홀 내에 배치되며, 상기 채널 홀의 측벽 및 바닥면을 따라 배치되는 정보 저장막과, 상기 정보 저장막 상의 반도체 패턴을 포함하는 복수의 채널 구조체들;
상기 경계 영역의 기판 상에, 상기 몰드 구조체를 관통하는 복수의 더미 채널 구조체들;
상기 연장 영역의 기판 상에, 각각의 상기 복수의 게이트 전극들과 접속되는 복수의 셀 컨택들;
상기 기판 상에, 제1 방향으로 연장하고, 상기 복수의 게이트 전극들을 절단하는 워드라인 절단 구조체;
상기 몰드 구조체 상에, 상기 복수의 채널 구조체들 각각과 접속되고 제2 방향으로 연장하는 비트라인;
상기 셀 어레이 영역에, 상기 기판과 상기 몰드 구조체 사이에 배치되고, 상기 정보 저장막의 측벽을 관통하여 상기 반도체 패턴과 접속되는 소오스 층;
상기 연장 영역에, 상기 기판의 상기 몰드 구조체 사이에 배치되는 소오스 희생층; 및
상기 소오스 층 및 상기 소오스 희생층 사이를 채우고, 상기 소오스 층, 및 상기 소오스 희생층을 덮는 소오스 지지층을 포함하고,
상기 소오스 층의 상면에서 상기 소오스 지지층의 상면의 최상부까지의 제1 수직 거리는 상기 기판의 상면에서 상기 소오스 지지층의 상면의 최하부까지의 제2 수직 거리보다 작고,
상기 소오스 희생층의 상면에서 상기 소오스 지지층의 상면의 최상부까지의 제3 수직 거리는 상기 제2 수직 거리보다 작고,
상기 기판의 상면을 기준으로 상기 셀 어레이 영역 상의 워드라인 절단 구조체의 바닥면의 레벨과 상기 연장 영역 상의 워드라인 절단 구조체의 바닥면의 레벨은 다른, 반도체 메모리 장치.A substrate comprising a cell array area, an extension area, and a boundary area between the cell array area and the extension area;
A plurality of gate electrodes are sequentially stacked on the substrate in the cell array region and the boundary region, and are stacked in a step shape on the substrate in the extended region, and a plurality of mold insulating films are alternately stacked with the plurality of gate electrodes. A mold structure comprising;
On the substrate of the cell array area, a plurality of channel structures penetrate the mold structure and intersect the plurality of gate electrodes, each of the plurality of channel structures is disposed in a channel hole penetrating the mold structure, , a plurality of channel structures including an information storage film disposed along side walls and a bottom surface of the channel hole, and a semiconductor pattern on the information storage film;
On the substrate in the boundary area, a plurality of dummy channel structures penetrating the mold structure;
A plurality of cell contacts connected to each of the plurality of gate electrodes on the substrate of the extended area;
a word line cutting structure extending in a first direction on the substrate and cutting the plurality of gate electrodes;
a bit line connected to each of the plurality of channel structures on the mold structure and extending in a second direction;
a source layer disposed in the cell array region between the substrate and the mold structure and connected to the semiconductor pattern through a sidewall of the information storage layer;
a source sacrificial layer disposed in the extended area between the mold structures of the substrate; and
a source support layer that fills between the source layer and the source sacrificial layer and covers the source layer and the source sacrificial layer;
A first vertical distance from the top surface of the source layer to the top of the top surface of the source support layer is less than a second vertical distance from the top surface of the substrate to the bottom of the top surface of the source support layer,
A third vertical distance from the top surface of the source sacrificial layer to the top of the source support layer is smaller than the second vertical distance,
A semiconductor memory device wherein, with respect to the top surface of the substrate, the level of the bottom surface of the word line cut structure on the cell array area is different from the level of the bottom surface of the word line cut structure on the extension area.
상기 메인 기판 상의 반도체 메모리 장치; 및
상기 메인 기판 상에, 상기 반도체 메모리 장치와 전기적으로 연결되는 컨트롤러를 포함하고,
상기 반도체 메모리 장치는,
셀 어레이 영역, 연장 영역, 및 상기 셀 어레이 영역 및 상기 연장 영역 사이의 경계 영역을 포함하는 기판;
상기 셀 어레이 영역 및 상기 경계 영역의 기판 상에 차례로 적층되며, 상기 연장 영역의 기판 상에서 계단형으로 적층되는 복수의 게이트 전극들과, 상기 복수의 게이트 전극들과 교대로 적층되는 복수의 몰드 절연막들을 포함하는 몰드 구조체;
상기 셀 어레이 영역의 기판 상에, 상기 몰드 구조체를 관통하여 상기 복수의 게이트 전극들과 교차하는 복수의 채널 구조체들;
상기 경계 영역의 기판 상에, 상기 몰드 구조체를 관통하는 복수의 더미 채널 구조체들;
상기 연장 영역의 기판 상에, 각각의 상기 복수의 게이트 전극들과 접속되는 복수의 셀 컨택들;
상기 셀 어레이 영역에, 상기 기판과 상기 몰드 구조체 사이에 배치되고, 상기 복수의 채널 구조체들과 접속되는 소오스 층;
상기 연장 영역에, 상기 기판의 상기 몰드 구조체 사이에 배치되는 소오스 희생층; 및
상기 소오스 층과 상기 소오스 희생층 사이를 채우고, 상기 소오스 층과 상기 소오스 희생층을 덮는 소오스 지지층을 포함하고,
상기 소오스 지지층의 상면은 상기 기판의 상면과 평행하게 연장하는 제1 부분, 상기 제1 부분과 이격된 제2 부분, 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하는 제3 부분을 포함하고,
상기 소오스 층의 상면에서 상기 제1 부분까지의 제1 수직 거리는 상기 기판의 상면에서 상기 제2 부분까지의 제2 수직 거리보다 작은, 전자 시스템. main board;
a semiconductor memory device on the main substrate; and
On the main board, it includes a controller electrically connected to the semiconductor memory device,
The semiconductor memory device,
A substrate comprising a cell array area, an extension area, and a boundary area between the cell array area and the extension area;
A plurality of gate electrodes are sequentially stacked on the substrate in the cell array region and the boundary region, and are stacked in a step shape on the substrate in the extended region, and a plurality of mold insulating films are alternately stacked with the plurality of gate electrodes. A mold structure comprising;
On the substrate in the cell array area, a plurality of channel structures passing through the mold structure and intersecting the plurality of gate electrodes;
On the substrate in the boundary area, a plurality of dummy channel structures penetrating the mold structure;
A plurality of cell contacts connected to each of the plurality of gate electrodes on the substrate of the extended area;
a source layer disposed in the cell array area between the substrate and the mold structure and connected to the plurality of channel structures;
a source sacrificial layer disposed in the extended area between the mold structures of the substrate; and
a source support layer that fills between the source layer and the source sacrificial layer and covers the source layer and the source sacrificial layer;
The top surface of the source support layer includes a first part extending parallel to the top surface of the substrate, a second part spaced apart from the first part, and a third part connecting the first part and the second part,
wherein a first vertical distance from the top surface of the source layer to the first portion is less than a second vertical distance from the top surface of the substrate to the second portion.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20230307 |
|
PG1501 | Laying open of application |