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KR102816863B1 - Methods of manufacturing a vertical memory device - Google Patents

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KR102816863B1 KR1020200107688A KR20200107688A KR102816863B1 KR 102816863 B1 KR102816863 B1 KR 102816863B1 KR 1020200107688 A KR1020200107688 A KR 1020200107688A KR 20200107688 A KR20200107688 A KR 20200107688A KR 102816863 B1 KR102816863 B1 KR 102816863B1
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Abstract

수직형 메모리 장치의 제조 방법에서, 기판 상에 절연막 및 희생막을 교대로 반복적으로 형성하여 몰드를 형성할 수 있다. 상기 몰드를 관통하는 채널 홀을 형성할 수 있다. 상기 채널 홀 내에 채널을 형성할 수 있다. 상기 몰드를 관통하는 개구를 형성할 수 있다. 상기 개구를 통해 상기 희생막들을 제거하여 갭들을 형성할 수 있다. 상기 갭들 내에 게이트 전극들을 각각 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 각 희생막들은 수소(H), 산소(O) 및 탄소(C)가 도핑된 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 상기 희생막들 중에서 상층에서 형성된 희생막들 내에 도핑된 수소, 산소 및 탄소의 각 농도들은 상기 희생막들 중에서 하층에 형성된 희생막들 내에 도핑된 수소, 산소 및 탄소의 각 농도들과 서로 다를 수 있다.In a method for manufacturing a vertical memory device, an insulating film and a sacrificial film can be alternately and repeatedly formed on a substrate to form a mold. A channel hole penetrating the mold can be formed. A channel can be formed in the channel hole. An opening penetrating the mold can be formed. The sacrificial films can be removed through the opening to form gaps. The method may include forming gate electrodes in the gaps, respectively. Each of the sacrificial films can include silicon nitride doped with hydrogen (H), oxygen (O), and carbon (C). Concentrations of hydrogen, oxygen, and carbon doped in sacrificial films formed in an upper layer among the sacrificial films can be different from concentrations of hydrogen, oxygen, and carbon doped in sacrificial films formed in a lower layer among the sacrificial films.

Description

수직형 메모리 장치의 제조 방법{METHODS OF MANUFACTURING A VERTICAL MEMORY DEVICE}{METHODS OF MANUFACTURING A VERTICAL MEMORY DEVICE}

본 발명은 수직형 메모리 장치의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a vertical memory device.

최근 여러 기술 분야에서 데이터 사용량이 대폭 증가하면서, 대용량 데이터 저장이 가능한 VNAND 플래시 메모리에 대한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라, VNAND 플래시 메모리 장치의 저장 용량을 늘리기 위해 몰드에 포함되는 절연막 및 희생막 층들의 개수가 증가할 수 있다. 하지만, 절연막 및 희생막 층들의 개수가 증가함에 따라, 이들을 관통하여 기판 상면까지 노출시키는 채널 홀 및 개구 형성이 어려울 수 있다.Recently, as data usage has increased dramatically in various technological fields, the demand for VNAND flash memory capable of storing large amounts of data has increased. Accordingly, the number of insulating and sacrificial layers included in a mold may increase in order to increase the storage capacity of a VNAND flash memory device. However, as the number of insulating and sacrificial layers increases, it may be difficult to form channel holes and openings that penetrate them and expose the upper surface of the substrate.

본 발명의 과제는 개선된 특성을 갖는 수직형 메모리 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.The object of the present invention is to provide a method for manufacturing a vertical memory device having improved characteristics.

상술한 본 발명의 과제를 달성하기 위하여, 예시적인 실시예들에 따른 수직형 메모리 장치의 제조 방법에서, 기판 상에 절연막 및 희생막을 교대로 반복적으로 형성하여 몰드를 형성할 수 있다. 상기 몰드를 관통하는 채널 홀을 형성할 수 있다. 상기 채널 홀 내에 채널을 형성할 수 있다. 상기 몰드를 관통하는 개구를 형성할 수 있다. 상기 개구를 통해 상기 희생막들을 제거하여 갭들을 형성할 수 있다. 상기 갭들 내에 게이트 전극들을 각각 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 각 희생막들은 수소(H), 산소(O) 및 탄소(C)가 도핑된 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 상기 희생막들 중에서 상층에서 형성된 희생막들 내에 도핑된 수소, 산소 및 탄소의 각 농도들은 상기 희생막들 중에서 하층에 형성된 희생막들 내에 도핑된 수소, 산소 및 탄소의 각 농도들과 서로 다를 수 있다.In order to achieve the above-described object of the present invention, in a method for manufacturing a vertical memory device according to exemplary embodiments, an insulating film and a sacrificial film may be alternately and repeatedly formed on a substrate to form a mold. A channel hole penetrating the mold may be formed. A channel may be formed in the channel hole. An opening penetrating the mold may be formed. The sacrificial films may be removed through the opening to form gaps. The method may include forming gate electrodes in the gaps, respectively. Each of the sacrificial films may include silicon nitride doped with hydrogen (H), oxygen (O), and carbon (C). The concentrations of hydrogen, oxygen, and carbon doped in the sacrificial films formed in an upper layer among the sacrificial films may be different from the concentrations of hydrogen, oxygen, and carbon doped in the sacrificial films formed in a lower layer among the sacrificial films.

상술한 본 발명의 과제를 달성하기 위하여, 다른 예시적인 실시예들에 따른 수직형 메모리 장치의 제조 방법에서, 기판 상에 절연막 및 희생막을 교대로 반복적으로 형성하여 복수의 층들에 각각 형성된 절연막들 및 희생막들을 포함하는 몰드를 형성할 수 있다. 상기 몰드를 관통하는 채널 홀을 형성할 수 있다. 상기 채널 홀 내에 채널을 형성할 수 있다. 상기 몰드를 관통하는 개구를 형성할 수 있다. 상기 개구를 통해 상기 희생막들을 제거하여 갭들을 형성할 수 있다. 상기 갭들 내에 게이트 전극들을 각각 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 각 희생막들은 수소(H), 산소(O) 및 탄소(C)를 포함하는 불순물이 도핑된 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 상기 희생막들 중에서 적어도 2개 이상 층들에 각각 형성된 희생막들 내에 각각 도핑된 상기 불순물의 농도들이 서로 다를 수 있다.In order to achieve the above-described object of the present invention, in a method for manufacturing a vertical memory device according to other exemplary embodiments, an insulating film and a sacrificial film may be alternately and repeatedly formed on a substrate to form a mold including insulating films and sacrificial films respectively formed in a plurality of layers. A channel hole penetrating the mold may be formed. A channel may be formed in the channel hole. An opening penetrating the mold may be formed. The sacrificial films may be removed through the opening to form gaps. The method may include forming gate electrodes respectively in the gaps. Each of the sacrificial films may include silicon nitride doped with impurities including hydrogen (H), oxygen (O), and carbon (C). Concentrations of the impurities doped in the sacrificial films respectively formed in at least two or more layers among the sacrificial films may be different from each other.

예시적인 실시예들에 따른 수직형 메모리 장치의 제조 방법에서, 기판 상에 형성된 몰드를 구성하는 희생막들에 수소, 산소 및 탄소와 같은 불순물을 도핑하고, 상기 각 불순물들의 도핑 농도를 적절히 조절함으로써, 상기 몰드를 관통하여 상기 기판 상면을 노출시키도록 형성되는 각 채널 홀 및 개구가 수직 방향을 따라 일정한 폭을 가질 수 있으며, 이들이 상기 기판 상면을 노출시키지 못하는 불량을 방지할 수 있다.In a method for manufacturing a vertical memory device according to exemplary embodiments, by doping impurities such as hydrogen, oxygen, and carbon into sacrificial films forming a mold formed on a substrate and appropriately controlling the doping concentration of each of the impurities, each channel hole and opening formed to penetrate the mold and expose an upper surface of the substrate can have a constant width along a vertical direction, thereby preventing a defect in which they do not expose the upper surface of the substrate.

도 1 내지 도 5, 도 8 내지 도 12, 및 도 15 내지 도 19는 예시적인 실시예들에 따른 수직형 메모리 장치의 제조 방법의 단계들을 설명하기 위한 평면도들 및 단면도들이고, 도 6-7, 및 도 13-14는 비교예에 따른 수직형 메모리 장치의 제조 방법의 단계들을 설명하기 위한 단면도들이다.FIGS. 1 to 5, 8 to 12, and 15 to 19 are plan views and cross-sectional views for explaining steps of a method for manufacturing a vertical memory device according to exemplary embodiments, and FIGS. 6 to 7 and 13 to 14 are cross-sectional views for explaining steps of a method for manufacturing a vertical memory device according to a comparative example.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 예시적인 실시예들에 따른 수직형 메모리 장치 및 그 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서는, 기판 상면에 수직한 방향을 제1 방향으로 정의하고, 상기 기판 상면에 평행하고 서로 교차하는 2 방향들을 각각 제2 및 제3 방향들로 정의한다. 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제2 및 제3 방향들은 서로 직교할 수 있다.Hereinafter, a vertical memory device and a manufacturing method thereof according to exemplary embodiments will be described in detail with reference to the attached drawings. Hereinafter, a direction perpendicular to a top surface of a substrate is defined as a first direction, and two directions parallel to the top surface of the substrate and intersecting each other are defined as second and third directions, respectively. In exemplary embodiments, the second and third directions may be orthogonal to each other.

도 1 내지 도 5, 도 8 내지 도 12, 및 도 15 내지 도 19는 예시적인 실시예들에 따른 수직형 메모리 장치의 제조 방법의 단계들을 설명하기 위한 평면도들 및 단면도들이고, 도 6-7, 및 도 13-14는 비교예에 따른 수직형 메모리 장치의 제조 방법의 단계들을 설명하기 위한 단면도들이다.FIGS. 1 to 5, 8 to 12, and 15 to 19 are plan views and cross-sectional views for explaining steps of a method for manufacturing a vertical memory device according to exemplary embodiments, and FIGS. 6 to 7 and 13 to 14 are cross-sectional views for explaining steps of a method for manufacturing a vertical memory device according to a comparative example.

구체적으로, 도 1, 4, 8, 11 및 18은 평면도들이고, 도 2-3, 5, 9-10, 12, 15-17 및 19는 대응하는 평면도들의 A-A'선을 따라 각각 절단한 단면도들이다. 이때, 도 3은 수소(H), 산소(O) 및 탄소(C)가 도핑된 희생막을 형성하는 것을 설명하기 위한 개념도이고, 도 10은 도 9의 X 영역에 대한 확대 단면도이다. 한편, 도 6-7, 및 도 13-14 역시 대응하는 평면도들의 A-A'선을 따라 각각 절단한 단면도들이다.Specifically, FIGS. 1, 4, 8, 11, and 18 are plan views, and FIGS. 2-3, 5, 9-10, 12, 15-17, and 19 are cross-sectional views taken along the line A-A' of the corresponding plan views, respectively. At this time, FIG. 3 is a conceptual diagram explaining the formation of a sacrificial film doped with hydrogen (H), oxygen (O), and carbon (C), and FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the X region of FIG. 9. Meanwhile, FIGS. 6-7 and FIGS. 13-14 are also cross-sectional views taken along the line A-A' of the corresponding plan views, respectively.

도 1 내지 3을 참조하면, 기판(100) 상에 절연막(110) 및 희생막(120)을 교대로 반복적으로 형성하여 몰드를 형성할 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 3, a mold can be formed by alternately and repeatedly forming an insulating film (110) and a sacrificial film (120) on a substrate (100).

기판(100)은 실리콘, 게르마늄, 실리콘-게르마늄과 같은 반도체 물질, 또는 GaP, GaAs, GaSb 등과 같은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 기판(100)은 실리콘-온-인슐레이터(SOI) 기판 또는 게르마늄-온-인슐레이터(GOI) 기판일 수 있다.The substrate (100) may include a semiconductor material such as silicon, germanium, silicon-germanium, or a III-V group compound such as GaP, GaAs, GaSb, etc. According to some embodiments, the substrate (100) may be a silicon-on-insulator (SOI) substrate or a germanium-on-insulator (GOI) substrate.

절연막(110) 및 희생막(120)은, 예를 들어, 화학 기상 증착(CVD) 공정, 플라스마 화학 기상 증착(PECVD) 공정, 원자층 증착(ALD) 공정 등을 통해 형성할 수 있다.The insulating film (110) and the sacrificial film (120) can be formed, for example, through a chemical vapor deposition (CVD) process, a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) process, an atomic layer deposition (ALD) process, etc.

절연막(110)은 예를 들어, 실리콘 산화물과 같은 산화물을 포함할 수 있다.The insulating film (110) may include an oxide such as silicon oxide, for example.

희생막(120)은 예를 들어, 수소, 산소 및 탄소와 같은 불순물이 도핑된 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.The sacrificial film (120) may include, for example, silicon nitride doped with impurities such as hydrogen, oxygen, and carbon.

예시적인 실시예들에 있어서, 희생막(120)은 실리콘 소스 가스 및 질소 소스 가스를 사용하는 증착 공정을 수행하여 실리콘 질화물을 포함하도록 형성될 수 있으며, 이후 실리콘 질화물을 포함하는 희생막(120)에 예를 들어, 이온 주입 공정을 통해 불순물을 도핑함으로써 상기 불순물이 도핑된 실리콘 질화물을 포함하도록 형성될 수 있다.In exemplary embodiments, the sacrificial film (120) may be formed to include silicon nitride by performing a deposition process using a silicon source gas and a nitrogen source gas, and then the sacrificial film (120) including the silicon nitride may be formed to include silicon nitride doped with an impurity by, for example, doping the impurity into the sacrificial film (120) including the silicon nitride through an ion implantation process.

이와는 달리, 희생막(120)은 실리콘 소스 가스 및 질소 소스 가스를 사용하는 증착 공정을 수행하면서, 불순물 소스 가스, 예를 들어 수소 소스 가스, 산소 소스 가스, 및 탄소 소스 가스를 함께 공급함으로써, 상기 불순물이 도핑된 실리콘 질화물을 포함하도록 형성될 수도 있다.Alternatively, the sacrificial film (120) may be formed to include silicon nitride doped with the impurities by supplying impurity source gases, such as hydrogen source gas, oxygen source gas, and carbon source gas, together while performing a deposition process using silicon source gas and nitrogen source gas.

상기 이온 주입 공정을 수행하거나 또는 상기 불순물 소스 가스를 공급할 때, 각 희생막들(120)에 도핑되는 불순물 농도가 달라질 수 있다. 이에 따라, 복수의 층들에 각각 형성되는 희생막들(120) 중에서 적어도 2개 층들에 각각 형성되는 희생막들(120)의 상기 불순물 농도, 즉 수소 농도, 산소 농도 및 탄소 농도는 서로 다를 수 있다.When performing the above ion implantation process or supplying the impurity source gas, the impurity concentration doped into each of the sacrificial films (120) may vary. Accordingly, the impurity concentrations, i.e., the hydrogen concentration, the oxygen concentration, and the carbon concentration, of the sacrificial films (120) formed in at least two layers among the sacrificial films (120) formed in each of the plurality of layers may be different from each other.

예시적인 실시예들에 있어서, 희생막들(120) 중에서 상층에서 형성된 희생막들(120) 내에 도핑된 수소, 산소 및 탄소의 각 농도들은 상기 희생막들(120) 중에서 하층에 형성된 희생막들(120) 내에 도핑된 수소, 산소 및 탄소의 각 농도들과 서로 다를 수 있다. In exemplary embodiments, the concentrations of hydrogen, oxygen, and carbon doped in the sacrificial films (120) formed in the upper layer among the sacrificial films (120) may be different from the concentrations of hydrogen, oxygen, and carbon doped in the sacrificial films (120) formed in the lower layer among the sacrificial films (120).

예시적인 실시예들에 있어서, 희생막들(120) 내에 도핑되는 상기 불순물의 농도는 하층에서 상층으로 갈수록 점차 감소할 수 있다. 이에 따라, 희생막들(120) 내에 도핑되는 수소 농도, 산소 농도, 및 탄소 농도 각각은 하층에서 상층으로 갈수록 점차 감소할 수 있다. In exemplary embodiments, the concentration of the impurity doped into the sacrificial films (120) may gradually decrease from a lower layer to an upper layer. Accordingly, each of the hydrogen concentration, oxygen concentration, and carbon concentration doped into the sacrificial films (120) may gradually decrease from a lower layer to an upper layer.

예시적인 실시예들에 있어서, 각 희생막들(120) 내의 탄소 농도는 수소 농도 및 산소 농도보다 낮을 수 있다.In exemplary embodiments, the carbon concentration within each of the sacrificial films (120) may be lower than the hydrogen concentration and the oxygen concentration.

도 4 및 도 5를 참조하면, 최상층 절연막(110) 상에 제1 층간 절연막(130)을 형성한 후, 제1 층간 절연막(130) 및 상기 몰드를 관통하여 기판(100) 상면을 노출시키는 채널 홀(140)을 형성할 수 있다. 이때, 채널 홀(140)은 기판(100)의 상부 일부까지 관통하도록 형성될 수도 있다.Referring to FIGS. 4 and 5, after forming a first interlayer insulating film (130) on the top insulating film (110), a channel hole (140) that penetrates the first interlayer insulating film (130) and the mold to expose the upper surface of the substrate (100) can be formed. At this time, the channel hole (140) may be formed to penetrate up to a portion of the upper portion of the substrate (100).

제1 층간 절연막(130)은 예를 들어, 실리콘 산화물과 같은 산화물을 포함할 수 있다.The first interlayer insulating film (130) may include an oxide such as silicon oxide, for example.

채널 홀(140)은 예를 들어, 건식 식각 공정을 통해 형성될 수 있다.The channel hole (140) can be formed, for example, through a dry etching process.

상기 건식 식각 공정은 예를 들어, 불산(HF)을 포함하는 식각 가스를 사용하여 수행될 수 있다.The above dry etching process can be performed using an etching gas containing, for example, hydrofluoric acid (HF).

도 6 및 7은 수소, 산소 및 탄소가 도핑되지 않은 실리콘 질화물을 포함하는 희생막(120)을 갖는 비교예에 있어서 채널 홀(140) 형성을 위한 건식 식각 공정을 설명하기 위한 단면도들이다.FIGS. 6 and 7 are cross-sectional views illustrating a dry etching process for forming a channel hole (140) in a comparative example having a sacrificial film (120) including silicon nitride that is not doped with hydrogen, oxygen, and carbon.

도 6 및 7을 참조하면, 상기 건식 식각 공정에서, 수소 및 산소가 도핑되지 않은 실리콘 질화물을 포함하는 희생막(120)의 식각 속도가 실리콘 산화물을 포함하는 절연막(110)의 식각 속도보다 느릴 수 있으며, 채널 홀(140)의 내벽에 예를 들어, 탄소-질소를 포함하는 폴리머(polymer)가 생성될 수 있다. 이에 따라, 채널 홀(140)의 폭이 상기 몰드의 상부에서 하부로 갈수록 감소하거나 혹은 국부적으로 증가 또는 감소함으로써, 채널 홀(140)이 기판(100)의 상면을 노출시키지 못하도록 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 6 and 7, in the dry etching process, the etching speed of the sacrificial film (120) including silicon nitride that is not doped with hydrogen and oxygen may be slower than the etching speed of the insulating film (110) including silicon oxide, and a polymer including, for example, carbon-nitrogen may be generated on the inner wall of the channel hole (140). Accordingly, the width of the channel hole (140) may decrease from the top to the bottom of the mold or may locally increase or decrease, so that the channel hole (140) may be formed so as not to expose the upper surface of the substrate (100).

반면 도 4 및 5를 다시 참조하면, 예시적인 실시예에 있어서, 상기 건식 식각 공정을 수행함에 따라서, 희생막(120)에 도핑된 수소, 산소 및 탄소가 배출될 수 있다. 상기 배출된 수소는 식각 속도를 증가시킬 수 있고, 상기 배출된 산소는 채널 홀(140)의 내벽에 형성되는 폴리머를 산화시켜 그 생성을 억제시킬 수 있다. 이에 따라, 채널 홀(140)의 폭이 상기 몰드의 하부에서 감소되는 것이 억제될 수 있으며, 채널 홀(140)은 상기 몰드의 상하부에서 균일한 폭을 갖도록 형성될 수 있다. On the other hand, referring back to FIGS. 4 and 5, in the exemplary embodiment, as the dry etching process is performed, hydrogen, oxygen, and carbon doped in the sacrificial film (120) may be discharged. The discharged hydrogen may increase the etching rate, and the discharged oxygen may oxidize the polymer formed on the inner wall of the channel hole (140) to suppress its production. Accordingly, the width of the channel hole (140) may be suppressed from decreasing at the lower portion of the mold, and the channel hole (140) may be formed to have a uniform width at the upper and lower portions of the mold.

특히 전술한 바와 같이, 희생막들(120) 내에 도핑된 상기 불순물 농도, 즉 수소, 산소 및 탄소의 각 농도들이 상층에서 하층으로 갈수록 점차 증가할 수 있으므로, 채널 홀(140)의 폭이 상기 몰드의 상부에서 하부로 갈수록 점차 감소하는 현상이 효과적으로 억제될 수 있다. In particular, as described above, since the concentrations of the impurities doped in the sacrificial films (120), i.e., the concentrations of hydrogen, oxygen, and carbon, can gradually increase from the upper layer to the lower layer, the phenomenon in which the width of the channel hole (140) gradually decreases from the upper layer to the lower layer of the mold can be effectively suppressed.

예시적인 실시예들에 있어서, 채널 홀(140)을 형성한 이후에, 채널 홀(140)에 대한 세정 공정을 추가적으로 수행할 수 있다. 상기 세정 공정은 예를 들어, 불산(HF)을 포함하는 식각액을 사용하는 습식 식각 공정을 통해 수행될 수 있다. In exemplary embodiments, after forming the channel hole (140), a cleaning process for the channel hole (140) may be additionally performed. The cleaning process may be performed, for example, through a wet etching process using an etchant containing hydrofluoric acid (HF).

상기 습식 식각 공정을 수행함에 따라서, 희생막(120)에 도핑된 수소, 산소 및 탄소가 역시 배출될 수 있으며, 상기 배출된 수소 및 산소는 상기 식각액과 반응하여 식각 속도가 높아질 수 있다. 이에 의해 희생막(120)이 오버 에치될 수 있지만, 상기 배출된 탄소가 이를 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해서, 각 희생막들(120) 내에 도핑되는 탄소 농도는 이에 도핑되는 수소 농도 및 산소 농도에 대응하도록 적절한 값을 갖도록 조절될 수 있다.As the above wet etching process is performed, hydrogen, oxygen, and carbon doped in the sacrificial film (120) may also be discharged, and the discharged hydrogen and oxygen may react with the etchant to increase the etching rate. As a result, the sacrificial film (120) may be over-etched, but the discharged carbon may play a role in preventing this. To this end, the carbon concentration doped in each of the sacrificial films (120) may be adjusted to have an appropriate value corresponding to the hydrogen concentration and oxygen concentration doped therein.

예시적인 실시예들에 있어서, 채널 홀(140)은 상기 제2 및 제3 방향들을 따라 각각 복수 개로 형성될 수 있으며, 이에 따라 채널 홀 어레이가 정의될 수 있다.In exemplary embodiments, a plurality of channel holes (140) may be formed along each of the second and third directions, thereby defining a channel hole array.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 채널 홀(140)의 측벽, 상기 노출된 기판(100) 상면, 및 제1 층간 절연막(130)의 상면을 따라 전하 저장 구조물 막 및 채널막을 순차적으로 형성하고, 채널 홀(140)의 나머지 부분을 채우는 충전막을 형성한 후, 제1 층간 절연막(130)의 상면이 노출될 때까지 상기 충전막, 상기 채널막, 및 상기 전하 저장 구조물 막을 평탄화할 수 있으며, 이에 따라 채널 홀(140) 내에는 순차적으로 적층된 전하 저장 구조물(165), 채널(175), 및 충전 패턴(185)이 형성될 수 있다. Referring to FIGS. 8 to 10, a charge storage structure film and a channel film are sequentially formed along a sidewall of a channel hole (140), an upper surface of the exposed substrate (100), and an upper surface of a first interlayer insulating film (130), and a filling film is formed to fill the remaining portion of the channel hole (140), and then the filling film, the channel film, and the charge storage structure film can be flattened until the upper surface of the first interlayer insulating film (130) is exposed, and thus a charge storage structure (165), a channel (175), and a filling pattern (185) can be sequentially formed within the channel hole (140).

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 평탄화 공정은 화학 기계적 연마(CMP) 공정 및/또는 에치 백 공정을 통해 수행될 수 있다.In exemplary embodiments, the planarization process may be performed via a chemical mechanical polishing (CMP) process and/or an etch back process.

상기 전하 저장 구조물 막은 채널 홀(140)의 측벽으로부터 순차적으로 적층된 제1 블로킹 막, 전하 저장막 및 터널 절연막을 포함할 수 있으며, 이에 따라 전하 저장 구조물(165)은 순차적으로 적층된 제1 블로킹 패턴(162), 전하 저장 패턴(163), 및 터널 절연 패턴(164)을 포함할 수 있다.The charge storage structure film may include a first blocking film, a charge storage film, and a tunnel insulating film sequentially laminated from a sidewall of a channel hole (140), and accordingly, the charge storage structure (165) may include a first blocking pattern (162), a charge storage pattern (163), and a tunnel insulating pattern (164) sequentially laminated.

제1 블로킹 패턴(162)은 예를 들어, 실리콘 산화물과 같은 산화물을 포함할 수 있고, 전하 저장 패턴(163)은 예를 들어, 실리콘 질화물과 같은 질화물을 포함할 수 있으며, 터널 절연 패턴(164)은 예를 들어, 실리콘 산화물과 같은 산화물을 포함할 수 있다.The first blocking pattern (162) may include an oxide, such as silicon oxide, for example, the charge storage pattern (163) may include a nitride, such as silicon nitride, for example, and the tunnel insulating pattern (164) may include an oxide, such as silicon oxide, for example.

상기 채널막은 예를 들어, 불순물이 도핑되거나 도핑되지 않은 폴리실리콘 혹은 비정질 실리콘을 포함할 수 있다. 다만, 상기 채널막을 형성한 후 열처리 또는 레이저 빔 조사에 의해 이를 단결정 실리콘 혹은 폴리실리콘으로 변환시킬 수도 있으며, 이에 따라 채널(175)은 결정질 실리콘을 포함할 수 있다. 또한, 충전 패턴(185)은 예를 들어, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물과 같은 절연 물질을 포함할 수 있다.The channel film may include, for example, polysilicon or amorphous silicon that is doped or undoped with impurities. However, after forming the channel film, it may be converted into single-crystal silicon or polysilicon by heat treatment or laser beam irradiation, and thus the channel (175) may include crystalline silicon. In addition, the filling pattern (185) may include, for example, an insulating material such as silicon oxide or silicon nitride.

예시적인 실시예들에 있어서, 각 전하 저장 구조물(165) 및 채널(175)은 컵 형상을 가질 수 있으며, 충전 패턴(185)은 필라(pillar) 형상을 가질 수 있다. 다른 실시예들에 따르면, 채널(175)은 채널 홀(140) 내부를 완전히 채우는 필라 형상을 가질 수 있으며, 이 경우 충전 패턴(185)의 형성은 생략될 수 있다.In exemplary embodiments, each charge storage structure (165) and channel (175) may have a cup shape, and the filling pattern (185) may have a pillar shape. According to other embodiments, the channel (175) may have a pillar shape that completely fills the inside of the channel hole (140), in which case the formation of the filling pattern (185) may be omitted.

이후, 충전 패턴(185) 및 채널(175)의 상부를 제거하여 리세스를 형성하고, 상기 리세스를 채우는 캐핑막을 전하 저장 구조물(165) 및 제1 층간 절연막(130) 상에 형성한 후, 상기 제1 층간 절연막(130)의 상면이 노출될 때까지 상기 캐핑막을 평탄화함으로써, 상기 리세스 내부에 캐핑 패턴(190)을 형성할 수 있다. 캐핑 패턴(190)은 예를 들어, 불순물이 도핑된 폴리실리콘을 포함할 수 있다.Thereafter, a recess is formed by removing the upper portion of the charging pattern (185) and the channel (175), and a capping film filling the recess is formed on the charge storage structure (165) and the first interlayer insulating film (130), and then the capping film is planarized until the upper surface of the first interlayer insulating film (130) is exposed, thereby forming a capping pattern (190) inside the recess. The capping pattern (190) may include, for example, polysilicon doped with impurities.

도 11 및 12를 참조하면, 제1 층간 절연막(130) 및 캐핑 패턴(190) 상에 제2 층간 절연막(200)을 형성한 후, 제2 층간 절연막(200) 및 상기 몰드를 관통하여 기판(100) 상면을 노출시키는 개구(210)을 형성할 수 있다. 이때, 개구(210)는 기판(100)의 상부 일부까지 관통하도록 형성될 수도 있다. Referring to FIGS. 11 and 12, after forming a second interlayer insulating film (200) on the first interlayer insulating film (130) and the capping pattern (190), an opening (210) may be formed to penetrate the second interlayer insulating film (200) and the mold to expose the upper surface of the substrate (100). At this time, the opening (210) may be formed to penetrate up to a portion of the upper portion of the substrate (100).

제2 층간 절연막(200)은 예를 들어, 실리콘 산화물과 같은 산화물을 포함할 수 있다.The second interlayer insulating film (200) may include an oxide such as silicon oxide, for example.

개구(210) 형성은 도 4 및 5를 참조로 설명한 채널 홀(140) 형성 공정과 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다. 이에 따라, 개구(210)는 예를 들어, 불산(HF)을 포함하는 식각 가스를 사용하는 건식 식각 공정을 통해 형성될 수 있으며, 상기 건식 식각 공정 후, 예를 들어 습식 식각 공정을 통해 개구(210)를 세정하는 공정이 추가적으로 수행될 수 있다.The formation of the opening (210) may be substantially the same as or similar to the process of forming the channel hole (140) described with reference to FIGS. 4 and 5. Accordingly, the opening (210) may be formed, for example, through a dry etching process using an etching gas including hydrofluoric acid (HF), and after the dry etching process, a process of cleaning the opening (210) through, for example, a wet etching process may be additionally performed.

전술한 바와 같이, 개구(210) 형성을 위한 상기 건식 식각 공정 시, 희생막(120)에 도핑된 수소 및 산소가 배출되어 희생막(120)의 식각 속도를 증가시킬 수 있다. 특히, 복수의 층들에 각각 형성된 희생막들(120)에 도핑된 수소 및 산소의 농도가 상기 몰드 내에서 상층에서 하층으로 갈수록 점차 증가할 수 있으며, 이에 따라 개구(210)의 폭이 상부에서 하부로 갈수록 점차 감소하는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다. 한편, 개구(210)에 대한 세정 공정 시, 희생막(120)에 도핑된 탄소는 수소 및 산소 배출에 의한 오버 에치를 방지할 수 있다.As described above, during the dry etching process for forming the opening (210), hydrogen and oxygen doped in the sacrificial film (120) can be discharged to increase the etching speed of the sacrificial film (120). In particular, the concentration of hydrogen and oxygen doped in the sacrificial films (120) respectively formed in a plurality of layers can gradually increase from the upper layer to the lower layer within the mold, thereby effectively preventing the phenomenon in which the width of the opening (210) gradually decreases from the upper layer to the lower layer. Meanwhile, during the cleaning process for the opening (210), carbon doped in the sacrificial film (120) can prevent over-etching due to hydrogen and oxygen discharge.

도 13 및 14는 수소, 산소 및 탄소가 도핑되지 않은 실리콘 질화물을 포함하는 희생막(120)을 갖는 비교예에 있어서 개구(210) 형성을 위한 건식 식각 공정을 설명하기 위한 단면도들이다.FIGS. 13 and 14 are cross-sectional views illustrating a dry etching process for forming an opening (210) in a comparative example having a sacrificial film (120) including silicon nitride that is not doped with hydrogen, oxygen, and carbon.

도 13 및 14를 참조하면, 도 6 및 7을 참조로 설명한 바와 같이, 상기 건식 식각 공정에서, 수소 및 산소가 도핑되지 않은 실리콘 질화물을 포함하는 희생막(120)의 식각 속도가 실리콘 산화물을 포함하는 절연막(110)의 식각 속도보다 느릴 수 있으며, 채널 홀(140)의 내벽에 예를 들어, 탄소-질소를 포함하는 폴리머(polymer)가 생성될 수 있다. 이에 따라, 개구(210)의 폭이 상기 몰드의 상부에서 하부로 갈수록 감소하거나 혹은 국부적으로 증가 또는 감소함으로써, 개구(210)가 기판(100)의 상면을 노출시키지 못하도록 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 13 and 14, as described with reference to FIGS. 6 and 7, in the dry etching process, the etching speed of the sacrificial film (120) including silicon nitride that is not doped with hydrogen and oxygen may be slower than the etching speed of the insulating film (110) including silicon oxide, and a polymer including, for example, carbon-nitrogen may be generated on the inner wall of the channel hole (140). Accordingly, the width of the opening (210) may decrease from the top to the bottom of the mold or may locally increase or decrease, so that the opening (210) may be formed so as not to expose the upper surface of the substrate (100).

예시적인 실시예들에 있어서, 개구(210)는 상기 제2 방향으로 연장될 수 있으며, 상기 제3 방향을 따라 복수 개로 형성될 수 있다. 개구(210)가 형성됨에 따라서, 절연막(110)은 상기 제2 방향으로 연장되는 절연 패턴들(115)로 분리될 수 있으며, 희생막(120)은 상기 제2 방향으로 연장되는 희생 패턴들(125)로 분리될 수 있다.In exemplary embodiments, the opening (210) may extend in the second direction and may be formed in multiple numbers along the third direction. As the opening (210) is formed, the insulating film (110) may be separated into insulating patterns (115) extending in the second direction, and the sacrificial film (120) may be separated into sacrificial patterns (125) extending in the second direction.

도 15를 참조하면, 개구(210)에 의해 노출된 희생 패턴들(125)을 제거하여, 각 층에 형성된 절연 패턴들(115) 사이에 갭(220)을 형성할 수 있으며, 갭(220)에 의해서 전하 저장 구조물(165)에 포함된 제1 블로킹 패턴(162)의 외측벽 일부가 노출될 수 있다.Referring to FIG. 15, by removing the sacrificial patterns (125) exposed by the opening (210), a gap (220) can be formed between the insulating patterns (115) formed in each layer, and a part of the outer wall of the first blocking pattern (162) included in the charge storage structure (165) can be exposed by the gap (220).

예시적인 실시예들에 따르면, 인산 또는 황산을 포함하는 식각액을 사용하는 습식 식각 공정을 통해 희생 패턴들(125)을 제거할 수 있다.According to exemplary embodiments, the sacrificial patterns (125) can be removed through a wet etching process using an etchant containing phosphoric acid or sulfuric acid.

도 16을 참조하면, 노출된 제1 블로킹 패턴(165)의 외측벽, 갭들(220)의 내벽, 절연 패턴들(115)의 표면, 기판(100)의 상면, 제1 층간 절연막(130)의 측벽, 및 제2 층간 절연막(200)의 측벽 및 상면에 제2 블로킹 막(240)을 형성하고, 제2 블로킹 막(240) 상에 게이트 전극막을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 16, a second blocking film (240) may be formed on the outer wall of the exposed first blocking pattern (165), the inner wall of the gaps (220), the surface of the insulating patterns (115), the upper surface of the substrate (100), the side wall of the first interlayer insulating film (130), and the side wall and upper surface of the second interlayer insulating film (200), and a gate electrode film may be formed on the second blocking film (240).

제2 블로킹 막(240)은 예를 들어, 알루미늄 산화물과 같은 금속 산화물을 포함할 수 있다. 상기 게이트 전극막은 순차적으로 적층된 게이트 배리어 막 및 게이트 도전막을 포함할 수 있다. 상기 게이트 전극막은 예를 들어, 텅스텐, 티타늄, 탄탈륨, 백금 등의 전기 저항이 낮은 금속을 포함할 수 있으며, 상기 게이트 배리어 막은 예를 들어, 티타늄 질화물, 탄탈륨 질화물 등의 금속 질화물을 포함할 수 있다.The second blocking film (240) may include, for example, a metal oxide such as aluminum oxide. The gate electrode film may include a gate barrier film and a gate conductive film that are sequentially laminated. The gate electrode film may include, for example, a metal having low electrical resistance such as tungsten, titanium, tantalum, or platinum, and the gate barrier film may include, for example, a metal nitride such as titanium nitride or tantalum nitride.

이후, 상기 게이트 전극막을 부분적으로 제거함으로써, 각 갭들(220) 내부에 게이트 전극을 형성할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 게이트 전극막은 습식 식각 공정을 통해 부분적으로 제거될 수 있으며, 이에 따라 형성되는 상기 게이트 전극은 각 갭들(220)의 일부 혹은 전부를 채우도록 형성될 수 있다.Thereafter, by partially removing the gate electrode film, a gate electrode can be formed inside each of the gaps (220). According to exemplary embodiments, the gate electrode film can be partially removed through a wet etching process, and the gate electrode thus formed can be formed to fill part or all of each of the gaps (220).

상기 게이트 전극은 상기 제2 방향으로 연장될 수 있으며, 상기 제3 방향을 따라 복수 개로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 방향으로 연장되는 상기 게이트 전극들은 개구(210)에 의해 서로 이격될 수 있다.The above gate electrodes may extend in the second direction and may be formed in multiple pieces along the third direction. That is, the gate electrodes extending in the second direction may be spaced apart from each other by the opening (210).

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 게이트 전극은 상기 제1 방향을 따라 서로 이격된 복수 개의 층들에 각각 형성될 수 있으며, 상기 복수 개의 층들에 형성된 상기 게이트 전극들은 게이트 전극 구조물을 형성할 수 있다. 상기 게이트 전극 구조물은 기판(100) 상면으로부터 상기 제1 방향을 따라 순차적으로 적층된 하나 이상의 제1 게이트 전극(232), 복수의 제2 게이트 전극들(234), 및 하나 이상의 제3 게이트 전극(236)을 포함할 수 있다. 각 제1 내지 제3 게이트 전극들(232, 234, 236)이 형성되는 층수는 희생 패턴들(125)의 층수에 의해 변동될 수 있다.In exemplary embodiments, the gate electrode may be formed in a plurality of layers spaced apart from each other along the first direction, and the gate electrodes formed in the plurality of layers may form a gate electrode structure. The gate electrode structure may include one or more first gate electrodes (232), a plurality of second gate electrodes (234), and one or more third gate electrodes (236) sequentially stacked from an upper surface of a substrate (100) along the first direction. The number of layers on which each of the first to third gate electrodes (232, 234, 236) is formed may vary depending on the number of layers of the sacrificial patterns (125).

도 17을 참조하면, 제2 블로킹 막(240) 상에 개구(210)를 채우는 분리막을 형성한 후, 상기 분리막 및 제2 블로킹 막(240)을 제2 층간 절연막(200)의 상면이 노출될 때까지 평탄화 할 수 있으며, 이에 따라 개구(210) 내에는 분리 패턴(250)이 형성될 수 있고, 제2 블로킹 막(240)은 제2 블로킹 패턴들(245)로 분리될 수 있다.Referring to FIG. 17, after forming a separator filling the opening (210) on the second blocking film (240), the separator and the second blocking film (240) can be flattened until the upper surface of the second interlayer insulating film (200) is exposed, and accordingly, a separating pattern (250) can be formed within the opening (210), and the second blocking film (240) can be separated into second blocking patterns (245).

분리 패턴(250)은 예를 들어, 실리콘 산화물과 같은 산화물을 포함할 수 있다.The separation pattern (250) may include an oxide, such as silicon oxide, for example.

도 18 및 19를 참조하면, 제2 층간 절연막(200), 분리 패턴(250), 및 제2 블로킹 패턴(245) 상에 제3 층간 절연막(270)을 형성한 후, 제2 및 제3 층간 절연막들(200, 270)을 관통하여 캐핑 패턴(190)의 상면에 접촉하는 콘택 플러그(280)를 형성할 수 있다. 이후, 제3 층간 절연막(270) 및 콘택 플러그(280) 상에 제4 층간 절연막(290)을 형성한 후, 제4 층간 절연막(290)을 관통하여 콘택 플러그(280) 상면에 접촉하는 비트 라인(300)을 형성할 수 있다.Referring to FIGS. 18 and 19, after forming a third interlayer insulating film (270) on the second interlayer insulating film (200), the separation pattern (250), and the second blocking pattern (245), a contact plug (280) that penetrates the second and third interlayer insulating films (200, 270) and contacts the upper surface of the capping pattern (190) can be formed. Thereafter, after forming a fourth interlayer insulating film (290) on the third interlayer insulating film (270) and the contact plug (280), a bit line (300) that penetrates the fourth interlayer insulating film (290) and contacts the upper surface of the contact plug (280) can be formed.

콘택 플러그(280) 및 비트 라인(300)은 금속, 금속 질화물, 금속 실리사이드 또는 불순물이 도핑된 폴리실리콘을 포함할 수 있다.The contact plug (280) and bit line (300) may include metal, metal nitride, metal silicide, or polysilicon doped with impurities.

예시적인 실시예들에 있어서, 비트 라인(300)은 상기 제3 방향으로 연장될 수 있으며, 상기 제2 방향을 따라 서로 이격되도록 복수 개로 형성될 수 있다.In exemplary embodiments, the bit line (300) may extend in the third direction and may be formed in multiple pieces spaced apart from each other along the second direction.

전술한 공정들을 수행하여 수직형 메모리 장치를 완성할 수 있다.By performing the above-described processes, a vertical memory device can be completed.

전술한 바와 같이, 상기 몰드를 구성하는 각 희생막들(120)은 수소, 산소 및 탄소가 도핑된 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 상기 몰드를 관통하는 채널 홀(140) 및 개구(210)를 형성하기 위한 건식 식각 공정 시, 수소는 희생막(120)의 식각 속도를 증가시킬 수 있고, 산소는 채널 홀(140) 및 개구(210)의 내벽에 형성되는 폴리머를 산화시켜 그 생성을 억제시킬 수 있다. 한편, 상기 몰드를 관통하는 채널 홀(140) 및 개구(210)에 대한 추가적인 세정 공정 시, 탄소는 수소 및 산소 배출에 의한 희생막(120) 오버 에치를 방지할 수 있다.As described above, each of the sacrificial films (120) constituting the mold may include silicon nitride doped with hydrogen, oxygen, and carbon. During a dry etching process for forming a channel hole (140) and an opening (210) penetrating the mold, hydrogen may increase the etching rate of the sacrificial film (120), and oxygen may oxidize a polymer formed on the inner wall of the channel hole (140) and the opening (210) to suppress its production. Meanwhile, during an additional cleaning process for the channel hole (140) and the opening (210) penetrating the mold, carbon may prevent over-etching of the sacrificial film (120) due to hydrogen and oxygen emissions.

이에 따라, 희생막들(120) 내에 도핑되는 수소, 산소 및 탄소의 각 농도들을 적절히 조절함으로써, 상기 몰드를 관통하는 각 채널 홀(140) 및 개구(210)가 상기 제1 방향을 따라 일정한 폭을 갖도록 형성될 수 있으며, 이들이 기판(100) 상면을 노출시키지 못하는 불량을 방지할 수 있다. 예를 들어, 복수의 층들에 각각 형성되는 희생막들(120)에 도핑되는 상기 각 수소, 산소 및 탄소의 농도는 하층에서 상층으로 갈수록 점차 감소할 수 있다.Accordingly, by appropriately controlling the concentrations of hydrogen, oxygen, and carbon doped into the sacrificial films (120), each channel hole (140) and opening (210) penetrating the mold can be formed to have a constant width along the first direction, and a defect in which they do not expose the upper surface of the substrate (100) can be prevented. For example, the concentrations of hydrogen, oxygen, and carbon doped into each of the sacrificial films (120) formed in a plurality of layers can gradually decrease from a lower layer to an upper layer.

이하에서는, 전술한 공정들을 통해 제조된 상기 수직형 메모리의 구조적 특징을 설명한다.Below, the structural characteristics of the vertical memory manufactured through the aforementioned processes are described.

상기 수직형 메모리 장치는, 기판(100) 상에 형성된 기둥 구조물 및 각각이 상기 기둥 구조물을 둘러싸는 게이트 전극들(232, 234, 236)을 포함할 수 있다. 상기 수직형 메모리 장치는 나아가 절연 패턴들(115), 제2 블로킹 패턴(245), 분리 패턴(250), 콘택 플러그(280), 비트 라인(300), 및 제1 내지 제3 층간 절연막들(130, 200, 290)을 더 포함할 수 있다.The vertical memory device may include a pillar structure formed on a substrate (100) and gate electrodes (232, 234, 236) each surrounding the pillar structure. The vertical memory device may further include insulating patterns (115), a second blocking pattern (245), a separation pattern (250), a contact plug (280), a bit line (300), and first to third interlayer insulating films (130, 200, 290).

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기둥 구조물은 상기 제1 방향으로 연장된 필라 형상의 충전 패턴(185), 충전 패턴(185)의 측벽 및 저면을 둘러싸며 컵 형상을 갖는 채널(175), 채널(175)의 외측벽 및 저면을 둘러싸면 컵 형상을 갖는 전하 저장 구조물(165), 및 충전 패턴(185) 및 채널(175) 상에 형성되어 전하 저장 구조물(165)의 상부 내측벽에 접촉하는 캐핑 패턴(190)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기둥 구조물의 폭은 상기 제1 방향을 따라 일정할 수 있으며, 상기 기둥 구조물의 저면은 기판(100) 상면에 접촉할 수 있다.In exemplary embodiments, the pillar structure may include a pillar-shaped charging pattern (185) extending in the first direction, a channel (175) having a cup shape and surrounding a sidewall and a bottom surface of the charging pattern (185), a charge storage structure (165) having a cup shape and surrounding an outer sidewall and a bottom surface of the channel (175), and a capping pattern (190) formed on the charging pattern (185) and the channel (175) and contacting an upper inner wall of the charge storage structure (165). In exemplary embodiments, a width of the pillar structure may be constant along the first direction, and a bottom surface of the pillar structure may contact an upper surface of the substrate (100).

각 게이트 전극들(232, 234, 236)은 상기 제2 방향으로 연장될 수 있으며, 게이트 전극들(232, 234, 236)은 기판(100) 상에 상기 제1 방향을 따라 서로 이격되도록 배치되어 게이트 전극 구조물을 형성할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 게이트 구조물은 상기 제3 방향을 따라 복수 개로 배치될 수 있으며, 상기 제2 방향으로 연장되는 분리 패턴(250)에 의해 상기 제3 방향으로 서로 이격될 수 있다. Each of the gate electrodes (232, 234, 236) may extend in the second direction, and the gate electrodes (232, 234, 236) may be arranged on the substrate (100) to be spaced apart from each other along the first direction to form a gate electrode structure. In exemplary embodiments, the gate structures may be arranged in multiple pieces along the third direction, and may be spaced apart from each other in the third direction by a separation pattern (250) extending in the second direction.

예시적인 실시예들에 있어서, 분리 패턴(250)은 기판(100) 상면에 접촉할 수 있으며, 상기 제1 방향으로 연장될 수 있다. 이때, 분리 패턴(250)의 상기 제3 방향으로의 폭은 상기 제1 방향을 따라 일정할 수 있다.In exemplary embodiments, the separation pattern (250) may be in contact with the upper surface of the substrate (100) and may extend in the first direction. At this time, the width of the separation pattern (250) in the third direction may be constant along the first direction.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments thereof as described above, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes may be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims.

100: 기판
110: 절연막 115: 절연 패턴
120: 희생막 125: 희생 패턴
130, 200, 270, 290: 제1 내지 제4 층간 절연막
140: 채널 홀
162: 제1 블로킹 패턴 163: 전하 저장 패턴
164: 터널 절연 패턴 165: 전하 저장 구조물
175: 채널 185: 충전 패턴
190: 캐핑 패턴 210: 개구
220: 갭
232, 234, 236 : 제1 내지 제3 게이트 전극
240: 제2 블로킹 막 245: 제2 블로킹 패턴
250: 분리 패턴 280: 콘택 플러그
300: 비트 라인
100: Substrate
110: Insulating film 115: Insulating pattern
120: Sacrifice Curtain 125: Sacrifice Pattern
130, 200, 270, 290: 1st to 4th interlayer insulating film
140: Channel hole
162: 1st blocking pattern 163: Charge storage pattern
164: Tunnel insulation pattern 165: Charge storage structure
175: Channel 185: Charging Pattern
190: Capping pattern 210: Opening
220: Gap
232, 234, 236: First to third gate electrodes
240: Second blocking curtain 245: Second blocking pattern
250: Separation pattern 280: Contact plug
300: bit line

Claims (10)

기판 상에 절연막 및 희생막을 교대로 반복적으로 형성하여 몰드를 형성하고;
상기 몰드를 관통하는 채널 홀을 형성하고;
상기 채널 홀 내에 채널을 형성하고;
상기 몰드를 관통하는 개구를 형성하고;
상기 개구를 통해 상기 희생막들을 제거하여 갭들을 형성하고; 그리고
상기 갭들 내에 게이트 전극들을 각각 형성하는 것을 포함하며,
상기 각 희생막들은 수소(H), 산소(O) 및 탄소(C)가 도핑된 실리콘 질화물을 포함하고,
상기 희생막들 중에서 상층에서 형성된 희생막들 내에 도핑된 수소, 산소 및 탄소의 각 농도들은 상기 희생막들 중에서 하층에 형성된 희생막들 내에 도핑된 수소, 산소 및 탄소의 각 농도들과 서로 다르며,
상기 각 희생막들 내의 탄소 농도는 수소 농도 및 산소 농도보다 낮은 수직형 메모리 장치의 제조 방법.
A mold is formed by alternately and repeatedly forming an insulating film and a sacrificial film on a substrate;
Forming a channel hole penetrating the above mold;
Forming a channel within the above channel hole;
forming an opening penetrating the mold;
forming gaps by removing the sacrificial films through the above openings; and
Including forming gate electrodes within the above gaps, respectively;
Each of the above sacrificial films comprises silicon nitride doped with hydrogen (H), oxygen (O), and carbon (C).
Among the above sacrificial films, the concentrations of hydrogen, oxygen and carbon doped in the sacrificial films formed in the upper layer are different from the concentrations of hydrogen, oxygen and carbon doped in the sacrificial films formed in the lower layer among the above sacrificial films.
A method for manufacturing a vertical memory device, wherein the carbon concentration within each of the above sacrificial films is lower than the hydrogen concentration and the oxygen concentration.
제 1 항에 있어서, 상기 희생막들 내에 도핑된 수소, 산소 및 탄소의 각 농도들은 하층에서 상층으로 갈수록 점차 감소하는 수직형 메모리 장치의 제조 방법.A method for manufacturing a vertical memory device in accordance with claim 1, wherein the concentrations of hydrogen, oxygen and carbon doped in the sacrificial films gradually decrease from a lower layer to an upper layer. 제 1 항에 있어서, 상기 각 희생막들은 화학 기상 증착(CVD) 공정 혹은 원자층 증착(ALD) 공정을 통해 형성되며,
상기 각 희생막들에는 이온 주입 공정을 통해 수소, 산소 및 탄소가 도핑되는 수직형 메모리 장치의 제조 방법.
In the first paragraph, each of the sacrificial films is formed through a chemical vapor deposition (CVD) process or an atomic layer deposition (ALD) process,
A method for manufacturing a vertical memory device in which each of the above sacrificial films is doped with hydrogen, oxygen, and carbon through an ion implantation process.
삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 몰드를 관통하는 상기 채널 홀을 형성하는 것은 건식 식각 공정을 포함하는 수직형 메모리 장치의 제조 방법.A method for manufacturing a vertical memory device in accordance with claim 1, wherein forming the channel hole penetrating the mold includes a dry etching process. 제 5 항에 있어서, 상기 몰드를 관통하는 상기 채널 홀을 형성하는 것은 상기 건식 식각 공정을 수행한 이후에, 불산(HF)을 사용하는 습식 식각 공정을 통해 상기 채널 홀의 내벽을 세정하는 것을 더 포함하는 수직형 메모리 장치의 제조 방법.In the fifth paragraph, a method for manufacturing a vertical memory device further includes cleaning an inner wall of the channel hole through a wet etching process using hydrofluoric acid (HF) after performing the dry etching process, forming the channel hole penetrating the mold. 기판 상에 절연막 및 희생막을 교대로 반복적으로 형성하여 복수의 층들에 각각 형성된 절연막들 및 희생막들을 포함하는 몰드를 형성하고;
상기 몰드를 관통하는 채널 홀을 형성하고;
상기 채널 홀 내에 채널을 형성하고;
상기 몰드를 관통하는 개구를 형성하고;
상기 개구를 통해 상기 희생막들을 제거하여 갭들을 형성하고; 그리고
상기 갭들 내에 게이트 전극들을 각각 형성하는 것을 포함하며,
상기 각 희생막들은 수소(H), 산소(O) 및 탄소(C)를 포함하는 불순물이 도핑된 실리콘 질화물을 포함하고,
상기 희생막들 중에서 적어도 2개 이상 층들에 각각 형성된 희생막들 내에 각각 도핑된 상기 불순물의 농도들이 서로 다르며,
상기 각 희생막들 내의 탄소 농도는 수소 농도 및 산소 농도보다 낮은 수직형 메모리 장치의 제조 방법.
Forming a mold including insulating films and sacrificial films alternately and repeatedly formed on a substrate, each formed in a plurality of layers;
Forming a channel hole penetrating the above mold;
Forming a channel within the above channel hole;
forming an opening penetrating the mold;
forming gaps by removing the sacrificial films through the above openings; and
Including forming gate electrodes within the above gaps, respectively;
Each of the above sacrificial films comprises silicon nitride doped with impurities including hydrogen (H), oxygen (O), and carbon (C).
Among the above sacrificial films, the concentrations of the doped impurities in each of the sacrificial films formed in at least two layers are different from each other,
A method for manufacturing a vertical memory device, wherein the carbon concentration within each of the above sacrificial films is lower than the hydrogen concentration and the oxygen concentration.
제 7 항에 있어서, 상기 각 희생막들은 화학 기상 증착(CVD) 공정 혹은 원자층 증착(ALD) 공정을 통해 형성되며,
상기 각 희생막들에는 이온 주입 공정을 통해 상기 불순물이 도핑되는 수직형 메모리 장치의 제조 방법.
In the 7th paragraph, each of the sacrificial films is formed through a chemical vapor deposition (CVD) process or an atomic layer deposition (ALD) process,
A method for manufacturing a vertical memory device in which each of the above sacrificial films is doped with the impurities through an ion implantation process.
삭제delete 제 7 항에 있어서, 상기 희생막들 내에 도핑된 상기 불순물의 농도들은 하층에서 상층으로 갈수록 점차 감소하는 수직형 메모리 장치의 제조 방법.A method for manufacturing a vertical memory device in accordance with claim 7, wherein the concentrations of the impurities doped within the sacrificial films gradually decrease from a lower layer to an upper layer.
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