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KR20110021444A - 3D semiconductor memory device and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20110021444A
KR20110021444A KR1020090079243A KR20090079243A KR20110021444A KR 20110021444 A KR20110021444 A KR 20110021444A KR 1020090079243 A KR1020090079243 A KR 1020090079243A KR 20090079243 A KR20090079243 A KR 20090079243A KR 20110021444 A KR20110021444 A KR 20110021444A
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KR
South Korea
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contact
semiconductor
substrate
wiring
film
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김한수
안영수
김민구
김진호
최재형
최석헌
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삼성전자주식회사
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Abstract

3차원 반도체 메모리 장치 및 그 제조 방법이 제공된다. 3차원 반도체 메모리 장치는 서로 이격된 제 1 콘택 영역 및 제 2 콘택 영역을 포함하는 기판 및 차례로 적층된 복수의 도전 패턴들을 포함하되, 도전 패턴들 각각은, 기판의 상부면에 평행한 배선부 및 기판의 상부면을 관통하는 방향을 따라, 배선부의 일단으로부터 연장되는 콘택 연장부를 포함하고, 도전 패턴들 중의 적어도 하나의 콘택 연장부는 제 1 콘택 영역에 배치되고, 상기 도전라인들 중 적어도 다른 하나의 콘택 연장부는 제 2 콘택 영역에 배치된다. A three-dimensional semiconductor memory device and a method of manufacturing the same are provided. The 3D semiconductor memory device includes a substrate including a first contact region and a second contact region spaced apart from each other, and a plurality of conductive patterns stacked in turn, each of the conductive patterns comprising: a wiring portion parallel to an upper surface of the substrate; A contact extension extending from one end of the wiring portion along a direction penetrating through the upper surface of the substrate, wherein at least one of the conductive patterns is disposed in the first contact region, and at least one of the conductive lines The contact extension is disposed in the second contact region.

Description

3차원 반도체 메모리 장치 및 그 제조 방법{Three dimensional semiconductor memory device and method for fabricating the same}Three dimensional semiconductor memory device and method for fabricating the same

본 발명은 반도체 메모리 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 3차원 구조의 반도체 메모리 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a semiconductor memory device having a three-dimensional structure and a manufacturing method thereof.

소비자가 요구하는 우수한 성능 및 저렴한 가격을 충족시키기 위해 반도체 장치의 집적도를 증가시키는 것이 요구되고 있다. 반도체 메모리 장치의 경우, 그 집적도는 제품의 가격을 결정하는 중요한 요인이기 때문에, 특히 증가된 집적도가 요구되고 있다. 종래의 2차원 또는 평면적 반도체 메모리 장치의 경우, 그 집적도는 단위 메모리 셀이 점유하는 면적에 의해 주로 결정되기 때문에, 미세 패턴 형성 기술의 수준에 크게 영향을 받는다. 하지만, 패턴의 미세화를 위해서는 초고가의 장비들이 필요하기 때문에, 2차원 반도체 메모리 장치의 집적도는 증가하고는 있지만 여전히 제한적이다. There is a demand for increasing the integration of semiconductor devices in order to meet the high performance and low price demanded by consumers. In the case of semiconductor memory devices, since the degree of integration is an important factor in determining the price of a product, an increased degree of integration is particularly required. In the case of the conventional two-dimensional or planar semiconductor memory device, since the degree of integration is mainly determined by the area occupied by the unit memory cell, it is greatly influenced by the level of the fine pattern formation technique. However, since expensive equipment is required for pattern miniaturization, the degree of integration of a two-dimensional semiconductor memory device is increasing but is still limited.

이러한 한계를 극복하기 위한, 3차원적으로 배열되는 메모리 셀들을 구비하는 3차원 반도체 메모리 장치들이 제안되고 있다. 그러나, 3차원 반도체 메모리 장치의 대량 생산을 위해서는, 비트당 제조 비용을 2차원 반도체 메모리 장치의 그것 보다 줄일 수 있으면서 신뢰성 있는 제품 특성을 구현할 수 있는 공정 기술이 요구되고 있다. In order to overcome this limitation, three-dimensional semiconductor memory devices having three-dimensionally arranged memory cells have been proposed. However, for mass production of 3D semiconductor memory devices, a process technology capable of realizing reliable product characteristics while reducing manufacturing cost per bit than that of 2D semiconductor memory devices is required.

본원 발명이 해결하고자 하는 과제는 고집적화가 용이한 3차원 반도체 메모리 장치를 제공하는데 있다. An object of the present invention is to provide a three-dimensional semiconductor memory device that can be easily integrated.

본원 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 고집적화가 용이한 3차원 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a three-dimensional semiconductor memory device that can be easily integrated.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problem, and other tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 반도체 메모리 장치는 서로 이격된 제 1 콘택 영역 및 제 2 콘택 영역을 포함하는 기판 및 차례로 적층된 복수의 도전 패턴들을 포함하되, 도전 패턴들 각각은, 기판의 상부면에 평행한 배선부 및 기판의 상부면을 관통하는 방향을 따라, 배선부의 일단으로부터 연장되는 콘택 연장부를 포함하고, 도전 패턴들 중의 적어도 하나의 콘택 연장부는 제 1 콘택 영역에 배치되고, 상기 도전라인들 중 적어도 다른 하나의 콘택 연장부는 제 2 콘택 영역에 배치된다. In order to achieve the above object, a three-dimensional semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention includes a substrate including a first contact region and a second contact region spaced apart from each other and a plurality of conductive patterns stacked in sequence Each of the conductive patterns may include a wiring portion parallel to an upper surface of the substrate and a contact extension portion extending from one end of the wiring portion along a direction penetrating through the upper surface of the substrate, wherein the at least one contact extension portion of the conductive patterns may be formed. The contact extension is disposed in the first contact region, and the contact extension of at least another one of the conductive lines is disposed in the second contact region.

상기 해결하고자 하는 다른 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 반도체 메모리 장치의 제조 방법은 제 1 및 제 2 콘택 영역들 사이에 셀 어레이 영역을 포함하는 기판을 준비하고, 기판과 평행한 바닥면 및 제 1 및 제 2 콘택 영역들 각각에 형성된 측벽들을 갖는 개구부를 형성하고, 차례로 적층된 복수의 도전막들을 포함하되, 도전막들 각각은, 기판의 상면과 평행한 배선부와, 배선부의 양단에서 상기 개구부의 측벽들 상으로 연장된 콘택 연장부들을 포함하고, 도전막들 각각에서 콘택 연장부들 중 어느 하나의 콘택 연장부를 리세스시켜 더미 연장부를 형성하되, 더미 연장부는 서로 다른 층에 배치된 상기 도전막들의 콘택 연장부들 사이에 형성되는 것을 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a 3D semiconductor memory device, which includes preparing a substrate including a cell array region between first and second contact regions, An opening having a bottom surface parallel to each other and sidewalls formed in each of the first and second contact regions, and including a plurality of conductive layers sequentially stacked, each of the conductive layers having a wiring portion parallel to the upper surface of the substrate; And contact extension parts extending from the both ends of the wiring part to the sidewalls of the opening, and each of the conductive layers recesses the contact extension part of the contact extensions to form a dummy extension part, wherein the dummy extension parts are different from each other. It is formed between the contact extension of the conductive films disposed in the layer.

본 발명의 3차원 반도체 메모리 장치에 따르면, 복수 개의 층들에 걸쳐 도전 패턴들이 적층된 구조에서, 홀수층 도전 패턴들의 콘택 연장부들과, 짝수층 도전 패턴들의 콘택 연장부들을 서로 다른 콘택 영역들에 배치함으로써, 콘택 연장부들과 직접 연결되는 콘택 플러그들 또는 배선들의 형성 마진을 확보할 수 있다. 이에 따라, 3차원 반도체 메모리 장치의 집적도를 향상시킬 수 있다.According to the three-dimensional semiconductor memory device of the present invention, in a structure in which conductive patterns are stacked over a plurality of layers, contact extensions of odd layer conductive patterns and contact extensions of even layer conductive patterns are disposed in different contact regions. As a result, a margin for forming contact plugs or wires directly connected to the contact extensions may be secured. Accordingly, the degree of integration of the three-dimensional semiconductor memory device can be improved.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알 려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and the general knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 본 명세서에서, 어떤 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, the terms 'comprises' and / or 'comprising' mean that the stated element, step, operation and / or element does not imply the presence of one or more other elements, steps, operations and / Or additions. Also, in the present specification, when it is mentioned that a film is on another film or substrate, it means that it may be formed directly on another film or substrate or a third film may be interposed therebetween.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.In addition, the embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional and / or plan views, which are ideal exemplary views of the present invention. In the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical content. Accordingly, shapes of the exemplary views may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown, but also include variations in forms generated by the manufacturing process. For example, the etched regions shown at right angles may be rounded or have a predetermined curvature. Accordingly, the regions illustrated in the figures have schematic attributes, and the shape of the regions illustrated in the figures is intended to illustrate a particular form of region of the device and not to limit the scope of the invention.

본 발명의 실시예들에 따른 3차원 반도체 메모리 장치는 셀 어레이 영역과 콘택 영역을 포함한다. 메모리 셀 어레이 영역에는 3차원 구조의 메모리 셀들이 형성되며, 콘택 영역에는 메모리 셀들과 주변 회로를 연결하는 콘택 플러그들이 형성된다. The 3D semiconductor memory device according to example embodiments includes a cell array region and a contact region. Three-dimensional memory cells are formed in the memory cell array region, and contact plugs connecting the memory cells and peripheral circuits are formed in the contact region.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 반도체 메모리 장치의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a 3D semiconductor memory device according to example embodiments.

도 1을 참조하면, 기판(10)은 셀 어레이 영역(CAR)과, 셀 어레이 영역(CAR)의 둘레에 배치된 콘택 영역(CR1, CR2)을 포함한다. 콘택 영역은 셀 어레이 영역(CAR)의 일측에 위치하는 제 1 콘택 영역(CR1) 과, 셀 어레이 영역(CAR)의 타측에 위치하는 제 2 콘택 영역 (CR2)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the substrate 10 includes a cell array region CAR and contact regions CR1 and CR2 disposed around the cell array region CAR. The contact region may include a first contact region CR1 positioned at one side of the cell array region CAR and a second contact region CR2 positioned at the other side of the cell array region CAR.

기판(10)의 콘택 영역 상에는 돌출 절연 패턴(11)이 배치된다. 돌출 절연 패턴(11)은 기판(10) 표면 일부를 노출시키는 개구부를 정의할 수 있다. 돌출 절연 패턴(11)은 기판(10)에 대해 수직한 측벽을 갖거나 경사진 측벽을 가질 수 있다. 돌출 절연 패턴(11)의 측벽들은 제 1 콘택 영역(CR1) 및 제 2 콘택 영역(CR2) 상에 각각 배치될 수 있다. The protruding insulating pattern 11 is disposed on the contact area of the substrate 10. The protruding insulating pattern 11 may define an opening that exposes a part of the surface of the substrate 10. The protruding insulating pattern 11 may have a sidewall perpendicular to the substrate 10 or have an inclined sidewall. Sidewalls of the protruding insulating pattern 11 may be disposed on the first contact region CR1 and the second contact region CR2, respectively.

돌출 절연 패턴(11)에 의해 노출된 기판(10) 상에는 복수 개의 도전 패턴들(GL1~GL6) 이 서로 이격되어 적층된 게이트 구조체가 배치된다. 도전 패턴들(GL1~GL6) 사이에는 층간 절연막들이 형성된다. On the substrate 10 exposed by the protruding insulation pattern 11, a plurality of conductive patterns GL1 to GL6 are stacked to be spaced apart from each other. The gate structure is disposed. An interlayer insulating layer is formed between the conductive patterns GL1 to GL6.

도전 패턴들(GL1~GL6) 각각은, 셀 어레이 영역(CAR)에 배치되며 기판(10)과 평행한 배선부(IC)와, 콘택 영역(CR1, CR2)에 배치되며 기판(10)에 대해 경사진 콘택 연장부(CT)를 포함할 수 있다. 각각의 도전 패턴들(GL1~GL6)은 배선부(IC)의 제 1 단부로부터 연장된 콘택 연장부(CT)와, 배선부(IC)의 제 2 단부로부터 연장된 더미 연장부(DCT)를 포함할 수 있다. Each of the conductive patterns GL1 to GL6 is disposed in the cell array region CAR and is disposed in the wiring portion IC parallel to the substrate 10, and is disposed in the contact regions CR1 and CR2 and with respect to the substrate 10. It may include an inclined contact extension (CT). Each of the conductive patterns GL1 to GL6 includes a contact extension CT extending from the first end of the wiring part IC and a dummy extension part CTCT extending from the second end of the wiring part IC. It may include.

콘택 연장부(CT)와 더미 연장부(DCT)는 서로 다른 길이를 갖는다. 일 실시예에 따르면, 더미 연장부(DCT)의 길이가 콘택 연장부(CT)의 길이보다 짧을 수 있다. 그리고, 콘택 연장부(CT)의 상면이 더미 연장부(DCT)의 상면보다 높을 수 있다. 콘택 연장부(CT)의 상면은 돌출 절연 패턴(11)의 상면과 동일한 높이에 배치될 수 있으며, 도전 패턴들(GL1~GL6)의 콘택 연장부들(CT)은 각각 콘택 플러그들(CP)과 연결된다. 더미 연장부(DCT)는 절연막(64) 및 층간 절연막(71)에 의해 상기 콘택 플러그(CP)로부터 전기적으로 분리된다. The contact extension CT and the dummy extension DCT have different lengths. According to an embodiment, the length of the dummy extension DCT may be shorter than the length of the contact extension CT. The upper surface of the contact extension CT may be higher than the upper surface of the dummy extension DCT. The upper surface of the contact extension CT may be disposed at the same height as the upper surface of the protruding insulation pattern 11, and the contact extension CTs of the conductive patterns GL1 to GL6 may be formed by the contact plugs CP and the respective contact plugs CP. Connected. The dummy extension part DCT is electrically separated from the contact plug CP by the insulating film 64 and the interlayer insulating film 71.

도전 패턴들(GL1~GL6)의 배선부들(IC)은 기판(10)의 상부면으로부터 거리가 멀어질수록, 배선부들(IC)의 길이가 짧아질 수 있다. 도전 패턴들(GL1~GL6)의 배선부(IC)들의 간격은 층간 절연막의 두께에 의해 결정된다. 또한, 도전 패턴들(GL1~GL6)의 배선부들(IC)은 기판(10)의 상부면으로부터 거리가 멀어질수록, 콘택 연장부(CT)들은 돌출 절연 패턴(11)으로부터 이격될 수 있다. 그리고, 콘택 연장부(CT)들은 돌출 절연 패턴(11)의 측벽으로부터 멀어질수록, 콘택 연장부(CT)의 길이가 짧아질 수 있다.As the wiring portions IC of the conductive patterns GL1 to GL6 become farther from the upper surface of the substrate 10, the lengths of the wiring portions IC may be shortened. The spacing of the wiring portions IC of the conductive patterns GL1 to GL6 is determined by the thickness of the interlayer insulating film. In addition, as the wiring parts IC of the conductive patterns GL1 to GL6 become farther from the upper surface of the substrate 10, the contact extension parts CT may be spaced apart from the protruding insulation pattern 11. In addition, the contact extensions CT may be shorter from the sidewalls of the protruding insulation pattern 11.

도전 패턴들(GL1~GL6)의 콘택 연장부(CT)들의 상면들은 돌출 절연 패턴(11)의 상면과 실질적으로 동일한 높이에 위치하며, 도전 패턴들(GL1~GL6)의 더미 연장부(DCT)들의 상면들은 돌출 절연 패턴(11)의 상면보다 낮은 높이에 위치한다. 즉, 기판(10)의 상부면과 콘택 연장부(CT)들의 상부면들의 거리들은 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 기판(10)의 상부면과 더미 연장부(DCT)들의 상부면들의 거리들은 실질적으로 동일할 수 있다.The top surfaces of the contact extension portions CT of the conductive patterns GL1 to GL6 are positioned at substantially the same height as the top surface of the protruding insulation pattern 11, and the dummy extensions DCT of the conductive patterns GL1 to GL6. The upper surfaces of the teeth are located at a height lower than the upper surface of the protruding insulation pattern 11. That is, the distances between the upper surface of the substrate 10 and the upper surfaces of the contact extensions CT may be substantially the same. In addition, the distances between the top surface of the substrate 10 and the top surfaces of the dummy extensions DCTs may be substantially the same.

한편, 다른 실시예에 따르면, 도전 패턴들(GL1~GL6)의 더미 연장부(DCT)들의 상면들은 최상층 게이트 전극(GL6)의 상면 또는 바닥면과 동일한 높이에 위치할 수 있다. 다시 말해 배선부(IC)의 일 단부에 더미 연장부(DCT)가 연결되지 않을 수 있다. 이러한 경우, 최상층의 게이트 전극은 배선부(IC)와 콘택 연장부(CT)로 이루어질 수도 있다. According to another exemplary embodiment, the top surfaces of the dummy extensions DCTs of the conductive patterns GL1 to GL6 may be positioned at the same height as the top surface or the bottom surface of the top gate electrode GL6. In other words, the dummy extension DCT may not be connected to one end of the wiring IC. In this case, the uppermost gate electrode may be formed of the wiring part IC and the contact extension part CT.

복수 개의 도전 패턴들(GL1~GL6)은, 제 1 및 제 2 콘택 영역들(CR1, CR2) 각각에서 콘택 연장부(CT)와 더미 연장부(DCT)가 교대로 배치되도록 적층된다. 상세하게, 홀수층에 배치된 도전 패턴들(GL1, GL3, GL5)의 콘택 연장부(CT)들은 제 1 콘택 영역(CR1)에 배치되며, 짝수층에 배치된 도전 패턴들(GL2, GL4, GL6)의 더미 연장부(DCT)들이 제 1 콘택 영역(CR1)에 배치될 수 있다. 마찬가지로, 홀수층에 배치된 도전 패턴들(GL1, GL3, GL5)의 더미 연장부(DCT)들은 제 2 콘택 영역(CR2)에 배치되며, 짝수층에 배치된 도전 패턴들(GL2, GL4, GL6)의 콘택 연장부(CT)들이 제 2 콘택 영역(CR2) 배치될 수 있다. 다시 말해, 제 1 콘택 영역(CR1)에서 홀수층의 도전 패턴들(GL1, GL3, GL5)의 콘택 연장부(CT)들 사이에 짝수층의 도전 패턴들(GL2, GL4, GL6)의 더미 연장부(DCT)들이 배치된다. The plurality of conductive patterns GL1 to GL6 are stacked such that the contact extension CT and the dummy extension DCT are alternately disposed in each of the first and second contact regions CR1 and CR2. In detail, the contact extension portions CT of the conductive patterns GL1, GL3, and GL5 disposed in the odd layer are disposed in the first contact region CR1, and the conductive patterns GL2, GL4, Dummy extensions DCT of GL6 may be disposed in the first contact region CR1. Similarly, the dummy extensions DCTs of the conductive patterns GL1, GL3, and GL5 disposed in the odd layer are disposed in the second contact region CR2, and the conductive patterns GL2, GL4, GL6 disposed in the even layer. The contact extensions CT of) may be disposed in the second contact region CR2. In other words, the dummy extension of the even-numbered conductive patterns GL2, GL4, and GL6 is formed between the contact extension portions CT of the odd-numbered conductive patterns GL1, GL3, and GL5 in the first contact region CR1. Divisions (DCTs) are deployed.

홀수층에 배치된 도전 패턴들(GL1, GL3, GL5)은 제 1 콘택 영역(CR1) 상에서 콘택 연장부(CT)들에 의해 콘택 플러그(CP)와 연결되며, 짝수층에 배치된 도전 패턴들(GL2, GL4, GL6)은 제 2 콘택 영역(CR2) 상에서 콘택 연장부(CT)들에 의해 콘택 플러그(CP)와 연결될 수 있다. The conductive patterns GL1, GL3, and GL5 disposed in the odd layer are connected to the contact plug CP by the contact extensions CT on the first contact region CR1, and the conductive patterns disposed in the even layer. GL2, GL4, and GL6 may be connected to the contact plug CP by the contact extensions CT on the second contact region CR2.

홀수층의 도전 패턴들(GL1, GL3, GL5)과 연결되는 콘택 플러그들(CP)과, 짝수층의 도전 패턴들(GL2, GL4, GL6)과 연결되는 콘택 플러그들(CP)은 서로 다른 콘택 영역 상에 배치된다. Contact plugs CP connected to the odd-numbered conductive patterns GL1, GL3, and GL5 and contact plugs CP connected to the even-numbered conductive patterns GL2, GL4, and GL6 have different contacts. Disposed on the area.

각각의 콘택 연장부들(CT) 상에 형성된 콘택 플러그들(CP)은 배선 라인들(ICL)과 도전 패턴(GL1~GL6)을 전기적으로 연결한다. 배선 라인들(ICL)은 도전 패턴들(GL1~GL6)의 배선부들(IC)을 가로질러 배치될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 콘택 연장부(CT)들 상에 직접 배선 라인(ICL)이 형성될 수도 있다. The contact plugs CP formed on each of the contact extensions CT may electrically connect the wiring lines ICL and the conductive patterns GL1 to GL6. The wiring lines ICL may be disposed across the wiring portions IC of the conductive patterns GL1 to GL6. According to another embodiment, the wiring line ICL may be directly formed on the contact extensions CT.

콘택 플러그들(CP)과 연결되지 않는 더미 연장부(DCT)들은 절연막(64)에 의해 커버된다. 그러므로, 절연막(64)의 두께가 a이고, 게이트 전극(GL1~GL6)의 두께가 b일 때, 도전 패턴들(GL1~GL6)의 배선부(IC)들의 간격은 a이지만, 콘택 플러그(CP)와 연결되는 도전 패턴들(GL1~GL6)의 콘택 연장부(CT)들 간의 간격은 2a+b가 될 수 있다. 따라서, 콘택 플러그들(CP)의 오정렬 마진(misalign margin)이 증가될 수 있다. The dummy extensions DCTs not connected to the contact plugs CP are covered by the insulating layer 64. Therefore, when the thickness of the insulating film 64 is a and the thickness of the gate electrodes GL1 to GL6 is b, the distance between the wiring portions IC of the conductive patterns GL1 to GL6 is a, but the contact plug CP is used. ) May be 2a + b between the contact extension portions CT of the conductive patterns GL1 to GL6. Therefore, the misalign margin of the contact plugs CP may be increased.

본 발명의 실시예들에 따른 3차원 반도체 메모리 장치에서, 셀 어레이 영역(CAR)에는 다양한 형태의 반도체 메모리 소자들이 형성될 수 있다. 이에 대해서는 뒤에서 자세히 설명하기로 한다. In the 3D semiconductor memory device according to example embodiments, various types of semiconductor memory devices may be formed in the cell array region CAR. This will be described in detail later.

도 2는 도 1에 도시된 3차원 반도체 메모리 장치의 변형 실시예를 나타낸다. FIG. 2 illustrates a modified embodiment of the 3D semiconductor memory device shown in FIG. 1.

도 2를 참조하면, 기판(10)의 제 1 및 제 2 콘택 영역들(CR1, CR2) 상에 형 성된 돌출 절연 패턴(13)이 기판(10)에 대해 경사를 가질 수 있다. 즉, 돌출 절연 패턴(13)은 경사진 측벽을 가질 수 있다. 돌출 절연 패턴(13)의 측벽은 기판(10)에 대해 약 90도 내지 130도의 각도를 가질 수 있다. Referring to FIG. 2, the protruding insulation patterns 13 formed on the first and second contact regions CR1 and CR2 of the substrate 10 may have an inclination with respect to the substrate 10. That is, the protruding insulation pattern 13 may have an inclined sidewall. The sidewalls of the protruding insulation patterns 13 may have an angle of about 90 degrees to about 130 degrees with respect to the substrate 10.

돌출 절연 패턴(13)에 의해 기판(10) 상에 형성되는 도전 패턴들(GL1~GL6)의 콘택 연장부들(CT) 및 더미 연장부들(CT, DCT)은 배선부(IC)에 대해 경사지게 형성된다. 즉, 게이트 전극(GL1~GL6)은 배선부(IC)와 콘택 연장부(CT) 또는 더미 연장부(DCT) 사이에 약 90도 내지 130도의 각도(θ)를 가질 수 있다. 콘택 연장부들(CT) 및 더미 연장부들(DCT)이 경사지게 형성되므로, 콘택 플러그(CP)와 연결되는 콘택 연장부(CT)의 상부면의 면적은, 기판(10)에 대해 수직하게 형성된 콘택 연장부(CT)의 상부면의 면적보다 증가될 수 있다. The contact extensions CT and the dummy extensions CT and DCT of the conductive patterns GL1 to GL6 formed on the substrate 10 by the protruding insulation pattern 13 are formed to be inclined with respect to the wiring part IC. do. That is, the gate electrodes GL1 to GL6 may have an angle θ of about 90 degrees to about 130 degrees between the wiring portion IC and the contact extension portion CT or the dummy extension portion CT. Since the contact extensions CT and the dummy extensions DCT are formed to be inclined, the area of the upper surface of the contact extension CT connected to the contact plug CP may be a contact extension formed perpendicular to the substrate 10. It may be larger than the area of the upper surface of the portion CT.

도 3 내지 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명한다.3 to 8 illustrate a method of manufacturing a semiconductor memory device according to embodiments of the present invention.

도 3을 참조하면, 셀 어레이 영역(CAR) 및 콘택 영역(CR1, CR2)을 포함하는 기판(10)을 준비하고, 도전 패턴이 형성될 영역을 한정하는 개구부(25)를 형성한다. 콘택 영역은 셀 어레이 영역(CAR) 일측의 제 1 콘택 영역(CR1)과, 셀 어레이 영역(CAR) 타측의 제 2 콘택 영역(CR2)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, a substrate 10 including a cell array region CAR and contact regions CR1 and CR2 is prepared, and an opening 25 defining a region where a conductive pattern is to be formed is formed. The contact region may include a first contact region CR1 on one side of the cell array region CAR and a second contact region CR2 on the other side of the cell array region CAR.

일 실시예에 따르면, 개구부(25)는 기판(10) 상에 소정 두께의 절연막을 증착하는 단계와, 절연막을 패터닝하여 개구부(25)의 바닥면 및 측면들을 정의하는 돌출 절연 패턴(11)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 개구부(25)는 기판(10)을 소정 깊이 리세스시키는 패터닝 단계를 통해 형성될 수도 있다. 개구부(25)의 측벽들은 바닥면에 대해 약 90도 내지 130도의 기울기를 가질 수 있다. According to an embodiment, the opening 25 may be formed by depositing an insulating film having a predetermined thickness on the substrate 10 and patterning the insulating film to form a protruding insulating pattern 11 defining the bottom and side surfaces of the opening 25. It may comprise the step of forming. According to another embodiment, the opening 25 may be formed through a patterning step of recessing the substrate 10 to a predetermined depth. The sidewalls of the opening 25 may have a slope of about 90 degrees to 130 degrees with respect to the bottom surface.

도 4를 참조하면, 기판(10) 상에 제 1 박막들(31~36) 및 제 2 박막들(41~46)을 번갈아 적층하여 박막 구조체 형성한다. 제 1 박막들은 제 2 박막들에 대해 식각 선택성을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 이 때, 제 1 박막들(30) 및 제 2 박막들(40)은 기판(10)의 상면 및 돌출 절연 패턴(11)들의 표면을 따라 실질적으로 컨포말하게 형성될 수 있다. 다시 말해, 절연막(30) 및 도전막(40)은 기판(10)의 상면 및 돌출 절연 패턴(11)의 표면을 따라 실질적으로 균일한 두께로 증착될 수 있다. 이에 따라, 기판(10) 및 돌출 절연 패턴(11)의 프로파일과 실질적으로 동일한 프로파일을 갖는 제 1 박막들(30) 및 제 2 박막들(40)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4, the thin film structures are formed by alternately stacking the first thin films 31 to 36 and the second thin films 41 to 46 on the substrate 10. The first thin films may be formed of a material having an etch selectivity with respect to the second thin films. In this case, the first thin films 30 and the second thin films 40 may be substantially conformally formed along the top surface of the substrate 10 and the surfaces of the protruding insulating patterns 11. In other words, the insulating film 30 and the conductive film 40 may be deposited to have a substantially uniform thickness along the upper surface of the substrate 10 and the surface of the protruding insulating pattern 11. Accordingly, the first thin films 30 and the second thin films 40 having the same profile as the profile of the substrate 10 and the protruding insulating pattern 11 may be formed.

번갈아 적층된 제 1 박막들(30) 및 제 2 박막들(40)로 이루어진 박막 구조체는 셀 어레이 영역(CAR)에서 박막 구조체의 두께가 돌출 절연 패턴(11)의 높이보다 작도록 형성될 수 있다. The thin film structure including the first thin films 30 and the second thin films 40 alternately stacked may be formed such that the thickness of the thin film structure is smaller than the height of the protruding insulation pattern 11 in the cell array region CAR. .

제 1 박막들(30) 및 제 2 박막들(40) 각각의 두께는 셀 어레이 영역(CAR)에 형성되는 메모리 셀들에 따라 달라질 수 있다. 또한, 박막 구조체의 두께를 줄이기 위해, 절연막(40)이 제 2 박막(40)보다 얇게 증착될 수 있다. 제 1 박막들(30)은 절연 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 실리콘 산질화막으로 형성될 수 있다. 제 2 박막들(40)은 도전 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 도핑된 다결정 실리콘막, 실리사이드막 및 금속막 중 적어도 어 느 하나로 형성될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제 2 박막들(40)은 제 1 박막들(30)에 대해 식각 선택성을 갖는 절연 물질로 형성될 수도 있다. The thickness of each of the first thin films 30 and the second thin films 40 may vary depending on the memory cells formed in the cell array region CAR. In addition, to reduce the thickness of the thin film structure, the insulating film 40 may be deposited thinner than the second thin film 40. The first thin films 30 may be formed of an insulating material. For example, the first thin films 30 may be formed of a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film. The second thin films 40 may be formed of a conductive material. For example, the second thin films 40 may be formed of at least one of a doped polycrystalline silicon film, a silicide film, and a metal film. According to another embodiment, the second thin films 40 may be formed of an insulating material having an etch selectivity with respect to the first thin films 30.

도 5를 참조하면, 박막 구조체의 상부를 평탄화하여, 돌출 절연 패턴(11)의 상면을 노출시킨다. 박막 구조체를 평탄화함에 따라, 돌출 절연 패턴(11) 상에 적층된 제 1 박막들(30) 및 제 2 박막들(40)이 제거될 수 있으며, 제 1 박막들(30) 및 제 2 박막들(40)이 개구부(25) 내에 한정되어 형성될 수 있다. Referring to FIG. 5, the upper portion of the thin film structure is planarized to expose the top surface of the protruding insulating pattern 11. As the thin film structure is planarized, the first thin films 30 and the second thin films 40 stacked on the protruding insulation pattern 11 may be removed, and the first thin films 30 and the second thin films may be removed. 40 may be defined in the opening 25.

개구부(25) 내에 한정되어 형성된 제 2 박막들(40)은 기판(10)에 대해 평행한 배선부(IC)와, 돌출 절연 패턴(11)의 측벽들 상에 형성된 콘택 연장부(CT)들로 이루어질 수 있다. 다시 말해, 각각의 도전 패턴에서, 배선부(IC)의 양 단부로부터 연장되며, 동일한 길이를 갖는 콘택 연장부(CT)들이 형성될 수 있다. 그리고, 제 2 박막들(40)의 콘택 연장부(CT)들의 상면들은 평탄화 단계에 의해 실질적으로 동일한 높이에서 노출될 수 있다. 또한, 제 2 박막들(40)이 반복적으로 적층되어 있으므로, 제 2 박막(40)의 배선부(IC)가 기판(10)의 상면으로부터 멀어질수록 기판(10)과 평행한 배선부(IC)의 면적이 감소될 수 있다. The second thin films 40 defined in the opening 25 may include the wiring part IC parallel to the substrate 10 and the contact extension parts CT formed on the sidewalls of the protruding insulating pattern 11. It may be made of. In other words, in each conductive pattern, contact extensions CT extending from both ends of the wiring part IC and having the same length may be formed. In addition, upper surfaces of the contact extensions CT of the second thin films 40 may be exposed at substantially the same height by the planarization step. In addition, since the second thin films 40 are repeatedly stacked, as the wiring IC of the second thin film 40 moves away from the upper surface of the substrate 10, the wiring IC parallel to the substrate 10 is formed. ) Area can be reduced.

박막 구조체의 상부를 평탄화하는 것은, 박막 구조체 상에 박막 구조체의 단차를 매립하는 매립막(52)을 형성하는 단계와, 돌출 절연 패턴(11)의 상면이 노출될 때까지 박막 구조체를 평탄화하는 단계를 포함한다. 매립막(52)을 형성하는 단계에서, 매립막(52)은 갭필(gap fill) 특성이 우수한 절연물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 매립막(52)은 BSG(Borosilicate Glass), PSG(PhosphoSilicate Glass), BPSG(BoroPhosphoSilicate Glass), TEOS(Tetra ethly ortho silicate), USG(Undoped Silicate Glass), HDP(High Density Plasma) 또는 SOG(Spin On Glass)가 사용될 수 있다. 박막 구조체를 평탄화하는 단계는, 화학 기계적 연마(CMP: Chemical Mechanical Polishing) 또는 에치 백(etch back) 공정이 이용될 수 있다. The planarization of the upper portion of the thin film structure may include forming a buried film 52 filling a step of the thin film structure on the thin film structure, and planarizing the thin film structure until the upper surface of the protruding insulation pattern 11 is exposed. It includes. In the forming of the buried film 52, the buried film 52 may be formed of an insulating material having excellent gap fill characteristics. For example, the buried film 52 may include borosilicate glass (BSG), phosphosilicate glass (PSG), borophosphosilicate glass (BPSG), tetraethically ortho silicate (TEOS), undoped silicate glass (USG), or high density plasma (HDP) or Spin On Glass (SOG) may be used. The planarization of the thin film structure may use a chemical mechanical polishing (CMP) or etch back process.

한편, 다른 실시예에 따르면, 박막 구조체의 상부를 평탄화하기 전 또는 후에, 박막 구조체를 패터닝하여, 기판(10)을 노출시키는 라인 형태의 트렌치를 형성할 수 있다. 이 경우, 개구부(25) 내에 라인 형태의 박막 구조체가 형성될 수 있다.Meanwhile, according to another exemplary embodiment, before or after planarizing the upper portion of the thin film structure, the thin film structure may be patterned to form a trench in the form of a line exposing the substrate 10. In this case, a thin film structure having a line shape may be formed in the opening 25.

도 6을 참조하면, 제 2 박막들(40)의 콘택 연장부(CT)들의 상면들을 선택적으로 노출시키는 마스크 패턴(54)을 형성한다. 상세하게, 마스크 패턴(54)은 제 1 콘택 영역(CR1)에서 짝수층에 형성된 제 2 박막들(40)의 콘택 연장부(CT)들의 상면들을 노출시키고, 제 2 콘택 영역(CR2)에서 홀수층에 형성된 제 2 박막들(40)의 콘택 연장부(CT)들의 상면들을 노출시킨다.   Referring to FIG. 6, a mask pattern 54 may be formed to selectively expose upper surfaces of the contact extension parts CT of the second thin films 40. In detail, the mask pattern 54 exposes top surfaces of the contact extension portions CT of the second thin films 40 formed on the even layer in the first contact region CR1, and may be odd in the second contact region CR2. Top surfaces of the contact extensions CT of the second thin films 40 formed on the layer are exposed.

마스크 패턴(54)을 형성하는 단계는 콘택 연장부(CT)들의 표면이 노출된 박막 구조체 상에 마스크막을 형성하는 단계 및 마스크막을 패터닝하는 단계를 포함할 수 있다. 마스크막을 형성하는 단계에서, 마스크막은 포토레지스트막 또는 실리콘 질화막으로 형성될 수 있다. 마스크막을 패터닝하는 단계에서 미스얼라인에 의해 마스크 패턴(54)은 콘택 연장부(CT) 양측의 층간 절연막(30) 일부를 노출시킬 수도 있다. The forming of the mask pattern 54 may include forming a mask film on the thin film structure exposing the surfaces of the contact extensions CT and patterning the mask film. In the forming of the mask film, the mask film may be formed of a photoresist film or a silicon nitride film. In the patterning of the mask layer, the mask pattern 54 may expose a part of the interlayer insulating layer 30 on both sides of the contact extension CT.

도 7을 참조하면, 마스크 패턴(54)을 식각 마스크로 이용하여, 제 2 박막(40)의 콘택 연장부(CT)들을 선택적으로 식각함으로써, 일부 콘택 연장부(CT)들 에 리세스 영역(62)을 형성한다. Referring to FIG. 7, by selectively etching the contact extensions CT of the second thin film 40 using the mask pattern 54 as an etch mask, the recess regions (not shown) may be formed in some of the contact extensions CT. 62).

구체적으로, 제 1 콘택 영역(CR1)에서 짝수층에 배치된 제 2 박막들(40)의 콘택 연장부(CT)들이 리세스될 수 있으며, 제 2 콘택 영역(CR2)에서 홀수층에 배치된 제 2 박막들(40)의 콘택 연장부(CT)들이 리세스될 수 있다. In detail, the contact extension portions CT of the second thin films 40 disposed on the even layer may be recessed in the first contact region CR1, and may be recessed in the odd layer in the second contact region CR2. Contact extensions CT of the second thin films 40 may be recessed.

제 2 박막들(40)의 콘택 연장부(CT)들을 식각하는 단계는 절연막에 대해 식각 선택성을 갖는 식각 레서피가 이용될 수 있다. 콘택 연장부(CT)들의 상면을 리세스시키는 것은 최상층 배선부(IC)의 상면이 노출될 때까지 진행될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제 2 박막(40)의 콘택 연장부(CT)들이 리세스될 때, 식각 레서피에 따라 콘택 연장부(CT) 양측의 제 1 박막들도 일부가 식각될 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 제 2 박막(40)의 콘택 연장부(CT)들이 리세스될 때 인접한 제 1 박막들도 함께 리세스되어 양측 콘택 연장부(CT)들의 측벽이 노출될 수도 있다. 리세스 영역(62)을 형성 후 식각 마스크는 제거된다.In the etching of the contact extensions CT of the second thin films 40, an etching recipe having an etch selectivity with respect to the insulating layer may be used. Recessing the upper surfaces of the contact extensions CT may be performed until the upper surface of the uppermost interconnection part IC is exposed. According to another embodiment, when the contact extensions CT of the second thin film 40 are recessed, some of the first thin films on both sides of the contact extension CT may be etched according to the etching recipe. In another embodiment, when the contact extensions CT of the second thin film 40 are recessed, adjacent first thin films may also be recessed together to expose sidewalls of both contact extensions CT. After forming the recessed region 62, the etch mask is removed.

이와 같이, 리세스 영역(62)을 형성함에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 또는 제 2 콘택 영역(CR1, CR2)에서 제 2 박막들(40a, 40b)의 콘택 연장부(CT)들이 번갈아 리세스될 수 있다. 즉, 배선부(IC)와, 길이가 서로 다르게 형성된 콘택 연장부(CT) 및 더미 연장부(DCT)들로 이루어진 제 2 박막 패턴(40a, 40b)이 복수 개 적층된 제 2 박막 패턴 구조체가 형성될 수 있다. 즉, 각각의 제 2 박막 패턴(40a, 40b)은 리세스되지 않은 콘택 연장부(CT)들과, 리세스된 더미 연장부(DCT)들로 이루어질 수 있다. 그리고, 짝수층에 배치된 제 2 박막들(40b)의 더미 연장부(DCT)가 제 1 콘택 영역(CR1)에 형성되며, 홀수층에 배치된 제 2 박막 들(40a)의 더미 연장부(CT)가 제 2 콘택 영역(CR2)에 형성된다. As such, as the recess region 62 is formed, the contact extension CT of the second thin films 40a and 40b in the first or second contact regions CR1 and CR2 is illustrated in FIG. 7. ) Can be alternately recessed. That is, the second thin film pattern structure in which a plurality of second thin film patterns 40a and 40b including the wiring part IC and the contact extension part CT and the dummy extension part DCT having different lengths are stacked is provided. Can be formed. That is, each of the second thin film patterns 40a and 40b may be formed of unrecessed contact extensions CT and recessed dummy extensions DCT. In addition, a dummy extension part CTT of the second thin films 40b disposed in the even layer is formed in the first contact region CR1, and a dummy extension part of the second thin films 40a disposed in the odd layer ( CT is formed in the second contact region CR2.

도 8을 참조하면, 리세스된 더미 연장부(DCT)들 상에 절연막(64)을 매립하고, 콘택 연장부(CT)들의 상면이 노출될 때까지 절연막(64)을 평탄화시킨다. 절연막(64)을 리세스 영역 내에 매립함에 따라, 더미 연장부(DCT)들의 상면은 절연막(64)으로 커버될 수 있다. 또한, 리세스 영역(62) 형성시 노출된 콘택 연장부(CT)들의 측벽들도 절연막(64)으로 커버될 수 있다. Referring to FIG. 8, the insulating film 64 is embedded on the recessed dummy extensions DCT, and the insulating film 64 is planarized until the top surfaces of the contact extensions CT are exposed. As the insulating layer 64 is buried in the recess region, the top surface of the dummy extensions DCTs may be covered with the insulating layer 64. In addition, sidewalls of the contact extension portions CT exposed when the recess region 62 is formed may also be covered with the insulating layer 64.

이후, 제 1 및 제 2 콘택 영역(CR1, CR2) 상에 도전 패턴들과 각각 연결되는 콘택 플러그들(CP)을 형성한다. Thereafter, contact plugs CP are formed on the first and second contact regions CR1 and CR2 to be connected to the conductive patterns, respectively.

콘택 플러그들(CP)을 형성하는 단계는, 게이트 구조체(40a, 40b) 상에 층간 절연막을 형성하는 단계와, 콘택 홀들을 형성하는 단계 및 콘택 홀 내에 도전 물질을 채우는 단계를 포함할 수 있다. 층간 절연막(71)을 형성하는 단계는, 실리콘 산화막과 같은 절연 물질을 증착하는 단계를 포함할 수 있다. 콘택 홀들을 형성하는 단계는, 층간 절연막(71)을 노출시키는 마스크 패턴을 형성한 후, 이를 식각 마스크로 사용하여 층간 절연막(71)을 이방성 식각하는 단계를 포함할 수 있다. 콘택 홀들은 도전 패턴들의 콘택 연장부(CT)들의 상면을 노출시킨다. 그러므로, 제 1 콘택 영역(CR1)의 콘택 홀들은 홀수층 도전 패턴들의 콘택 연장부(CT)들을 노출시키며, 제 2 콘택 영역(CR2)의 콘택 홀들은 짝수층 게이트 전극의 콘택 연장부(CT)들을 노출시킬 수 있다. 콘택 홀 내에 도전 물질을 채우는 단계는, 콘택 홀들이 형성된 층간 절연막(71) 상에 콘택 물질을 증착한 뒤, 콘택 물질을 평탄화하는 단계를 포함할 수 있다. Forming the contact plugs CP may include forming an interlayer insulating film on the gate structures 40a and 40b, forming contact holes, and filling a conductive material in the contact hole. Forming the interlayer insulating layer 71 may include depositing an insulating material such as a silicon oxide film. The forming of the contact holes may include forming an mask pattern exposing the interlayer insulating layer 71 and then anisotropically etching the interlayer insulating layer 71 using the mask pattern as an etching mask. The contact holes expose the top surface of the contact extensions CT of the conductive patterns. Therefore, contact holes of the first contact region CR1 expose contact extension portions CT of the odd layer conductive patterns, and contact holes of the second contact region CR2 contact contact portions CT of the even layer gate electrode. Can expose them. Filling the conductive material in the contact hole may include depositing the contact material on the interlayer insulating layer 71 on which the contact holes are formed, and then planarizing the contact material.

도전 패턴들의 콘택 연장부(CT)들처럼, 콘택 플러그들(CP)도 제 1 및 제 2 콘택 영역(CR1, CR2)으로 나누어 형성된다. 그러므로, 제 1 또는 제 2 콘택 영역(CR1, CR2)에 형성되는 콘택 플러그들(CP)의 수가 반으로 감소될 수 있다. Like the contact extension portions CT of the conductive patterns, the contact plugs CP are formed by dividing the first and second contact regions CR1 and CR2. Therefore, the number of contact plugs CP formed in the first or second contact regions CR1 and CR2 can be reduced by half.

한편, 일 실시예에서는 동일한 길이의 콘택 플러그들(CP)이 형성되는 것으로 설명하였으나, 도전 패턴과 연결되는 배선들의 배치 구조에 따라, 길이가 서로 다른 콘택 플러그들(CP)이 형성될 수도 있다. Meanwhile, in the exemplary embodiment, contact plugs CP having the same length are described. However, contact plugs CP having different lengths may be formed according to the arrangement of the wirings connected to the conductive pattern.

콘택 플러그들(CP)을 형성한 후에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 콘택 플러그들(CP) 상에 배선 라인들(ICL)을 형성한다. 콘택 플러그(CP)와 배선 라인(ICL) 사이에는 다른 콘택 플러그 및 배선 라인들이 형성될 수도 있다. 배선 라인들(ICL)은 도전 패턴들의 배선부(IC)들을 가로지르도록 형성될 수 있다. After forming the contact plugs CP, wiring lines ICL are formed on the respective contact plugs CP, as shown in FIG. 1. Other contact plugs and wiring lines may be formed between the contact plug CP and the wiring line ICL. The wiring lines ICL may be formed to cross the wiring portions IC of the conductive patterns.

다른 실시예에 따르면, 콘택 연장부들(CT) 상에 콘택 플러그들(CP)을 형성하는 단계가 생략될 수 있으며, 이 경우 콘택 연장부들(CT) 상에 직접 배선 라인(ICL)이 형성될 수 있다. According to another embodiment, the step of forming the contact plugs CP on the contact extensions CT may be omitted, in which case the wiring line ICL may be formed directly on the contact extensions CT. have.

이하, 본 발명의 실시예들에서는 셀 어레이 영역(CAR)에 3차원 구조의 낸드형 플래시 메모리가 형성되는 것을 예로 들어 설명한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 3차원 구조의 PRAM, RRAM 또는 MRAM 등 다양한 형태의 메모리 소자들이 형성될 수 있다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with an example in which a NAND flash memory having a three-dimensional structure is formed in a cell array region CAR. However, the present invention is not limited thereto, and various types of memory devices such as PRAM, RRAM, or MRAM having a three-dimensional structure may be formed.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치를 도시하는 사시도이다. 9 is a perspective view illustrating a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 기판(10) 상에 중간 배선 구조체(200)가 배치된다. 중간 배선 구조체(200)는 차례로 그리고 반복적으로 적층된 절연막 패턴들(131, 132, 133, 134, 135) 및 중간 배선들(141, 142, 143, 144)을 포함할 수 있다. 중간 배선 구조체(200)의 측벽에는 적어도 하나의 반도체 패턴(65)이 배치되고, 반도체 패턴(65)과 중간 배선 구조체(200) 사이에는 정보 저장 패턴(55)이 배치될 수 있다. 반도체 패턴(65)과 기판(10) 사이에는 반도체 패턴(65)의 하부 영역들을 연결하는 하부 배선(20)이 배치되고, 중간 배선 구조체(200)의 상부에는 반도체 패턴(65)에 접속하는 상부 배선(75)이 배치될 수 있다. 9, an intermediate wiring structure 200 is disposed on a substrate 10. The intermediate wiring structure 200 may include insulating layer patterns 131, 132, 133, 134, and 135 and intermediate wirings 141, 142, 143, and 144 sequentially and repeatedly stacked. At least one semiconductor pattern 65 may be disposed on the sidewall of the intermediate wiring structure 200, and the information storage pattern 55 may be disposed between the semiconductor pattern 65 and the intermediate wiring structure 200. The lower wiring 20 connecting the lower regions of the semiconductor pattern 65 is disposed between the semiconductor pattern 65 and the substrate 10, and an upper portion of the intermediate wiring structure 200 connected to the semiconductor pattern 65. The wiring 75 may be disposed.

기판(10)은 반도체, 도전성 물질 및 절연성 물질 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 기판(10)은 단결정 구조의 실리콘막일 수 있으며, 하부 배선(20)은 기판(10) 내에 형성되는 불순물 확산 영역일 수 있다. 이 경우, 기판(10)과 하부 배선(20)으로 사용되는 불순물 확산 영역은 서로 다른 도전형을 가질 수 있다. The substrate 10 may include at least one of a semiconductor, a conductive material, and an insulating material. According to an embodiment, the substrate 10 may be a silicon film having a single crystal structure, and the lower wiring 20 may be an impurity diffusion region formed in the substrate 10. In this case, the impurity diffusion regions used as the substrate 10 and the lower wiring 20 may have different conductivity types.

반도체 패턴(65)은 단결정 반도체 또는 다결정 반도체일 수 있다. 이때, 하부 배선(20)이 불순물 확산 영역인 경우, 반도체 패턴(65)은 하부 배선(20)과 다이오드를 구성하도록 하부 배선(20)과 다른 도전형을 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 반도체 패턴(65)은 도핑되지 않은 상태의 반도체(intrinsic semiconductor)일 수도 있다. The semiconductor pattern 65 may be a single crystal semiconductor or a polycrystalline semiconductor. In this case, when the lower wiring 20 is an impurity diffusion region, the semiconductor pattern 65 may have a different conductivity type from the lower wiring 20 so as to form a diode with the lower wiring 20. According to an embodiment, the semiconductor pattern 65 may be an intrinsic semiconductor.

한편, 하부 배선(20)은 도전성 물질로 형성될 수 있으며, 이 경우 다이오드와 같은 정류 소자를 구현하기 위해, 반도체 패턴(65)은 서로 다른 도전형을 갖는 적어도 두 부분들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 중간 배선들(141~146) 주변에 배치되는 반도체 패턴(65)의 일부 영역(이하, 몸체부)(B)은 하부 배선(20)에 접촉하 는 반도체 패턴(65)의 다른 영역(소오스 영역)과, 도전형에서, 다를 수 있다. 이에 더하여, 반도체 패턴(65)의 상부 영역의 일부(이하, 드레인 영역)(D)는 몸체부(B)와 다른 도전형을 갖도록 형성될 수 있다. Meanwhile, the lower wiring 20 may be formed of a conductive material. In this case, the semiconductor pattern 65 may include at least two parts having different conductivity types in order to implement a rectifying device such as a diode. For example, some regions (hereinafter, the body portion) B of the semiconductor pattern 65 disposed around the intermediate wirings 141 to 146 may be different from those of the semiconductor pattern 65 contacting the lower wiring 20. The region (source region) and the conductivity type may be different. In addition, a portion (hereinafter, a drain region) D of the upper region of the semiconductor pattern 65 may be formed to have a different conductivity type from the body portion B. FIG.

반도체 패턴(65)은, 중간 배선 구조체(200)의 일 측면으로부터 연장되어 중간 배선 구조체(200)의 타 측면에 배치된 다른 반도체 패턴(65)에 연결될 수 있다. 이 경우, 반도체 패턴(65)은 중간 배선 구조체(200)의 상부면 상에도 배치되며, 상부 배선(75)은 소정의 플러그(70)를 통해, 중간 배선 구조체(200)의 상부면 상에 형성되는 반도체 패턴(65)에 접속될 수 있다. The semiconductor pattern 65 may extend from one side of the intermediate wiring structure 200 and be connected to another semiconductor pattern 65 disposed on the other side of the intermediate wiring structure 200. In this case, the semiconductor pattern 65 is also disposed on the upper surface of the intermediate wiring structure 200, and the upper wiring 75 is formed on the upper surface of the intermediate wiring structure 200 through a predetermined plug 70. Can be connected to the semiconductor pattern 65.

중간 배선들(141~146)은 도전성 물질들 중의 적어도 하나일 수 있다. 예를 들면, 중간 배선들(141~146)은 도핑된 반도체, 금속들, 금속 질화물들 및 금속 실리사이드들 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 중간 배선(141~146)은 상부 배선(75)과 교차하는 방향으로 형성될 수 있다. The intermediate lines 141 to 146 may be at least one of conductive materials. For example, the intermediate lines 141 to 146 may include at least one of doped semiconductors, metals, metal nitrides, and metal silicides. In this case, the intermediate wirings 141 to 146 may be formed in a direction crossing the upper wiring 75.

본 발명의 일 측면에 따르면, 중간 배선들(141~146)은 반도체 패턴(65)의 전위를 제어함으로써, 상부 배선(75)과 하부 배선(20) 사이의 전기적 연결을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 반도체 패턴(65)은 중간 배선(141~146)과 용량적으로 결합(capacitively coupled)함으로써, 모오스 커패시터를 구성할 수 있다. 이 경우, 중간 배선(141~146)에 인가되는 전압은 이에 인접하는 반도체 패턴(65)의 전위를 가변적으로 제어할 수 있으며, 반도체 패턴(65)의 에너지 밴드는 중간 배선(141~146)에 인가되는 전압에 따라 반전(inversion)될 수 있다. 따라서, 상부 배선(75)과 하부 배선(20) 사이의 전기적 연결은 중간 배선 구조체(200)를 구성하는 중간 배선들(141~146)에 인가되는 전압에 의해 제어될 수 있다. According to an aspect of the present invention, the intermediate interconnections 141 to 146 may control the electrical connection between the upper interconnection 75 and the lower interconnection 20 by controlling the potential of the semiconductor pattern 65. More specifically, the semiconductor pattern 65 may form a MOS capacitor by capacitively coupling the intermediate lines 141 to 146. In this case, the voltage applied to the intermediate wirings 141 to 146 can variably control the potential of the semiconductor pattern 65 adjacent thereto, and the energy band of the semiconductor pattern 65 is applied to the intermediate wirings 141 to 146. It may be inverted depending on the voltage applied. Therefore, the electrical connection between the upper wiring 75 and the lower wiring 20 may be controlled by the voltage applied to the intermediate wirings 141 to 146 constituting the intermediate wiring structure 200.

한편, 이러한 전기적 연결은 중간 배선들(141~146) 각각의 측면에서 반전되는 영역들이 서로 중첩될 때 가능하다. 이러한 반전 영역들의 중첩이 가능하도록, 중간 배선들(141~146) 사이의 절연막 패턴(132~134)은 반전되는 영역의 최대폭의 두배보다 작은 두께로 형성될 수 있다. 절연막 패턴(131~135)은 절연성 물질들 중의 적어도 하나일 수 있으며, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 및 실리콘 산화질화막 중의 적어도 한가지를 포함할 수 있다. 하지만, 최상부의 절연막 패턴(135)은 후속 패터닝 공정에서 식각 마스크로 사용될 수 있기 때문에, 다른 절연막 패턴들(131~134)보다 두꺼운 두께로 형성될 수 있다. 이에 더하여, 플래시 메모리 장치를 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 기판(10) 또는 하부 배선(20) 사이의 절연 파괴(breakdown) 현상을 유발할 수 있는 고전압이 최하부 중간배선(141)에 인가될 수 있다. 따라서, 최하부의 절연막 패턴(131)은 중간 배선들(141~146) 사이에 개재되는 절연막 패턴들(131~134)보다 두꺼운 두께로 형성될 수 있다. On the other hand, such electrical connection is possible when the regions inverted on each side of the intermediate lines 141 to 146 overlap each other. In order to allow the inversion regions to overlap, the insulating layer patterns 132 to 134 between the intermediate lines 141 to 146 may be formed to have a thickness smaller than twice the maximum width of the inverted region. The insulating layer patterns 131 to 135 may be at least one of insulating materials, and may include at least one of a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, and a silicon oxynitride layer. However, since the uppermost insulating layer pattern 135 may be used as an etching mask in a subsequent patterning process, the uppermost insulating layer pattern 135 may be formed to have a thicker thickness than the other insulating layer patterns 131 to 134. In addition, according to an embodiment of the present invention for a flash memory device, a high voltage may be applied to the lowermost intermediate wiring 141 which may cause an insulation breakdown phenomenon between the substrate 10 or the lower wiring 20. have. Therefore, the lowermost insulating layer pattern 131 may be formed to have a thickness thicker than the insulating layer patterns 131 to 134 interposed between the intermediate lines 141 to 146.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 중간 배선(141~146)은, 반도체 패턴(65)과 더불어, 정보 저장 패턴(55)에 저장된 정보를 변경하는데 사용될 수 있다. 상술한 본 발명의 일 측면에 따르면, 중간 배선들(141~146) 각각에 인가되는 전압을 독립적으로 조절할 경우, 소정의 중간 배선 측면의 반도체 패턴(65)은 상부 배선(75) 또는 하부 배선(20) 중의 하나에 선택적으로 연결될 수 있다. 즉, 소정의 중간 배선(예를 들면, 142)에 대향하는 반도체 패턴(65)의 일부 영역은, 다른 중간 배선들(141, 143, 144)에 인가되는 전압들에 따라, 상부 배선(75) 또는 하부 배선(20) 과 등전위에 놓일 수 있다. 따라서, 선택된 중간 배선(142)에 상부 배선(75) 또는 하부 배선(20)과 다른 전압이 인가될 경우, 해당 정보 저장 패턴(55)의 양단에는 정보를 변경하는데 이용될 수 있는 전위차가 생성될 수 있다. According to another aspect of the present invention, the intermediate wirings 141 to 146 may be used to change the information stored in the information storage pattern 55, in addition to the semiconductor pattern 65. According to one aspect of the present invention, when the voltage applied to each of the intermediate wirings 141 to 146 is independently adjusted, the semiconductor pattern 65 of the predetermined intermediate wiring side may be formed by the upper wiring 75 or the lower wiring ( 20) may optionally be connected. That is, some regions of the semiconductor pattern 65 facing the predetermined intermediate wirings (eg, 142) may be formed by the upper wirings 75 according to voltages applied to the other intermediate wirings 141, 143, and 144. Or may be placed at an equipotential with the lower wiring 20. Therefore, when a voltage different from that of the upper wiring 75 or the lower wiring 20 is applied to the selected intermediate wiring 142, a potential difference that can be used to change information is generated at both ends of the information storage pattern 55. Can be.

본 발명의 일 측면에 따르면, 정보 저장 패턴(55)은, 반도체 패턴(65) 및 중간 배선(141~146)과 더불어, 모오스 커패시터를 구성하는 커패시터 유전막으로 사용될 수 있다. 이를 위해, 정보 저장 패턴(55)은 절연성 물질들 중의 적어도 하나를 포함한다. According to an aspect of the present invention, the information storage pattern 55, together with the semiconductor pattern 65 and the intermediate wirings 141 to 146, may be used as a capacitor dielectric film constituting a MOS capacitor. For this purpose, the information storage pattern 55 includes at least one of insulating materials.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 정보 저장 패턴(55)은, 반도체 패턴(65) 및 중간 배선(141~146)과 더불어, 모오스 트랜지스터를 구성할 수 있다. 이 경우, 반도체 패턴(65)은 채널 영역으로 사용되고, 중간 배선(141~146)은 게이트 전극으로 사용되고, 정보 저장 패턴(55)은 게이트 절연막으로 사용된다. 이때, 정보 저장 패턴(55) 측면의 반도체 패턴(65)의 일부 영역은 중간 배선(141~146)에 인가되는 전압에 의한 반전됨으로써, 모오스 트랜지스터의 소오스/드레인 전극들로 사용될 수 있다. 또한, 반도체 패턴(65)이 중간 배선들(141~146)의 측벽에 배치되기 때문에, 이를 채널 영역으로 사용하는 모오스 트랜지스터의 전류 방향은 기판(10)의 상부면에 수직하다. According to another aspect of the present invention, the information storage pattern 55 may form a MOS transistor together with the semiconductor pattern 65 and the intermediate wirings 141 to 146. In this case, the semiconductor pattern 65 is used as the channel region, the intermediate wirings 141 to 146 are used as the gate electrode, and the information storage pattern 55 is used as the gate insulating film. In this case, a portion of the semiconductor pattern 65 on the side of the information storage pattern 55 is inverted by the voltage applied to the intermediate wirings 141 to 146, and thus may be used as source / drain electrodes of the MOS transistor. In addition, since the semiconductor pattern 65 is disposed on the sidewalls of the intermediate interconnections 141 to 146, the current direction of the MOS transistor using the semiconductor pattern 65 as the channel region is perpendicular to the upper surface of the substrate 10.

정보 저장 패턴(55)은 절연성 물질을 포함하며, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산화질화막, 및 고유전막들 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 고유전막은 실리콘 산화막보다 높은 유전 상수를 갖는 절연성 물질들을 의미하며, 탄탈륨 산화막, 티타늄 산화막, 하프늄 산화막, 지르코늄 산화막, 알루미늄 산 화막, 이트륨 산화막, 니오븀 산화막, 세슘 산화막, 인듐 산화막, 이리듐 산화막, BST막 및 PZT막을 포함할 수 있다. The information storage pattern 55 includes an insulating material and may include at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, and a high dielectric film. In this case, the high dielectric film refers to insulating materials having a dielectric constant higher than that of silicon oxide film, and include tantalum oxide film, titanium oxide film, hafnium oxide film, zirconium oxide film, aluminum oxide film, yttrium oxide film, niobium oxide film, cesium oxide film, indium oxide film, iridium oxide film, It may include a BST film and a PZT film.

도 9를 참조하여 설명된 반도체 메모리 장치에서, 중간배선들(141~146)은, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 복수개의 도전 패턴들(GL1~GL6)의 배선부(IC)들일 수 있다. 이에 따라 중간 배선들(141~146)에 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 복수개의 도전 패턴들(GL1~GL6)의 콘택 연장부(CT) 및 더미 연장부(DCT)가 연결될 수 있다. In the semiconductor memory device described with reference to FIG. 9, the intermediate lines 141 to 146 may be interconnections ICs of the plurality of conductive patterns GL1 to GL6 described with reference to FIGS. 1 and 2. have. Accordingly, the contact extension part CT and the dummy extension part CT of the plurality of conductive patterns GL1 to GL6 described with reference to FIGS. 1 and 2 may be connected to the intermediate lines 141 to 146.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 저장 패턴을 설명하기 위한 공정 단면도이다. 10 is a cross-sectional view illustrating a data storage pattern according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 정보 저장 패턴(55)은 반도체 패턴(65)에 인접하는 터널 절연막(55a), 중간배선 구조체(200)에 인접하는 블록킹 절연막(55c) 및 터널 절연막(55a) 및 블록킹 절연막(55c) 사이에 개재되는 전하 저장막(55b)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 10, the information storage pattern 55 may include a tunnel insulating film 55a adjacent to the semiconductor pattern 65, a blocking insulating film 55c adjacent to the intermediate wiring structure 200, and a tunnel insulating film 55a and a blocking insulating film. It may include a charge storage film 55b interposed between the 55c.

이때, 블록킹 절연막(55c)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산화질화막, 및 고유전막들 중의 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 일 실시예에 따르면, 고유전막을 포함하는 다층 박막일 수 있다. 터널 절연막(55a)은 블록킹 절연막(55c)보다 낮은 유전 상수를 갖는 물질로 형성될 수 있으며, 전하 저장막(55b)은 전하 트랩 사이트들이 풍부한 절연성 박막(예를 들면, 실리콘 질화막)이거나, 도전성 입자들을 포함하는 절연성 박막일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 터널 절연막(55a)은 실리콘 산화막이고, 전하 저장막(55b)은 실리콘 질화막이고, 블록킹 절 연막(55c)은 알루미늄 산화막을 포함하는 절연막일 수 있다. 이 경우, 중간 배선(141~146)은 탄탈륨 질화막을 포함할 수 있다. In this case, the blocking insulating layer 55c may include at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, and a high dielectric film. According to an embodiment, the blocking insulating film 55c may be a multilayer thin film including a high dielectric film. The tunnel insulating film 55a may be formed of a material having a lower dielectric constant than the blocking insulating film 55c, and the charge storage film 55b may be an insulating thin film (eg, silicon nitride film) rich in charge trap sites, or conductive particles. It may be an insulating thin film including the. In example embodiments, the tunnel insulation layer 55a may be a silicon oxide layer, the charge storage layer 55b may be a silicon nitride layer, and the blocking insulation layer 55c may be an insulation layer including an aluminum oxide layer. In this case, the intermediate wirings 141 to 146 may include tantalum nitride films.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 셀 어레이 구조를 설명하기 위한 회로도이다. 11 is a circuit diagram illustrating a cell array structure of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 이 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 복수의 비트라인들(BL), 공통 소오스 전극(CSL), 비트라인들(BL) 각각과 공통 소오스 전극(CSL) 사이를 연결하는 반도체 패턴들(65), 반도체 패턴들(65)에 대향되면서 비트라인들(BL)을 가로지르는 복수의 중간배선들(140)을 포함한다. 반도체 패턴들(65)과 비트라인(BL) 또는 공통 소오스 전극(CSL) 사이에는 정류 소자가 배치될 수 있다. 중간배선(140)과 반도체 패턴(65) 사이에는 정보 저장체가 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 정보 저장체는 도 10을 참조하여 설명된 것처럼 전하 저장을 위한 박막을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 11, a semiconductor memory device according to this embodiment may include a plurality of bit lines BL, a common source electrode CSL, a semiconductor device connecting each of the bit lines BL and the common source electrode CSL. The pattern 65 includes a plurality of intermediate lines 140 that face the bit lines BL while facing the semiconductor patterns 65. A rectifying element may be disposed between the semiconductor patterns 65 and the bit line BL or the common source electrode CSL. An information storage body may be disposed between the intermediate line 140 and the semiconductor pattern 65. According to an embodiment, the information storage body may include a thin film for charge storage as described with reference to FIG. 10.

이 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 단위 메모리 셀(UC)은 반도체 패턴(65), 이에 대향하는 하나의 중간배선(140) 및 이들 사이에 개재되는 정보 저장체를 포함한다. 이때, 비트라인(BL)과 공통 소오스 전극(CSL) 사이에는, 하나의 반도체 패턴(65)에 대향하는, 복수개의 중간배선들(140)이 차례로 배치된다. 이에 따라, 하나의 반도체 패턴(65)을 공유하는 단위 메모리 셀들(UC)은 비트라인(BL)과 공통 소오스 전극(CSL)을 직렬로 연결한다. 이 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 셀 스트링(STR)은 비트라인(BL), 공통 소오스 전극(CSL) 및 이들 사이에서 직렬로 연결되는 단위 메모리 셀들(UC)로 구성된다. The unit memory cell UC of the semiconductor memory device according to the present exemplary embodiment includes a semiconductor pattern 65, one intermediate wiring 140 facing the semiconductor pattern 65, and an information storage interposed therebetween. In this case, between the bit line BL and the common source electrode CSL, a plurality of intermediate lines 140, which face one semiconductor pattern 65, are sequentially disposed. Accordingly, the unit memory cells UC sharing one semiconductor pattern 65 connect the bit line BL and the common source electrode CSL in series. The cell string STR of the semiconductor memory device according to the present exemplary embodiment includes a bit line BL, a common source electrode CSL, and unit memory cells UC connected in series therebetween.

일 실시예에 따르면, 비트 라인(BL)에 가장 인접하는 중간 배선은 셀 스트링(STR)과 해당 비트라인(BL) 사이의 전기적 연결을 제어하는 스트링 선택 라인(SSL)으로 사용될 수 있다. 이에 더하여, 공통 소오스 전극(CSL)에 가장 인접하는 중간 배선은 셀 스트링(STR)과 공통 소오스 전극(CSL) 사이의 전기적 연결을 제어하는 접지 선택 라인(GSL)으로 사용될 수 있다. 스트링 및 접지 선택 라인들(SSL, GSL) 사이의 중간 배선들(140)은 단위 메모리 셀(UC)의 정보를 변경하는데 사용되는 워드라인들(WL)로 사용될 수 있다. 설명의 간결함을 위해, 도면에는 4개의 워드라인들이 도시되었지만, 셀 스트링(STR)은 더 많은 수의 워드라인들을 포함할 수 있다. According to an exemplary embodiment, the intermediate line closest to the bit line BL may be used as the string select line SSL that controls the electrical connection between the cell string STR and the corresponding bit line BL. In addition, an intermediate line closest to the common source electrode CSL may be used as a ground select line GSL that controls an electrical connection between the cell string STR and the common source electrode CSL. The intermediate lines 140 between the string and ground select lines SSL and GSL may be used as word lines WL used to change information of the unit memory cell UC. For simplicity, four word lines are shown in the figure, but the cell string STR may include a greater number of word lines.

워드라인들(WL)은 전역 워드라인들(GWL)에 접속할 수 있다. 이때, 하나의 셀 스트링(STR)을 구성하는 워드라인들(WL) 각각은 서로 다른 전역 워드라인들(GWL)에 접속된다. 일 실시예에 따르면, 전역 워드라인들(GWL)은 비트라인(BL)에 평행한 방향으로 배치되어 워드라인들(WL)을 전기적으로 연결한다. 한편, 이처럼 전역 워드라인들(GWL)과 비트라인(BL)들이 평행한 경우, 단위 메모리 셀(UC)을 선택할 수 있도록, 스트링 선택 라인(SSL) 및 접지 선택 라인(GSL)은 비트라인(BL)을 가로지르는 방향으로 형성될 수 있다. The word lines WL may be connected to the global word lines GWL. In this case, each of the word lines WL constituting one cell string STR is connected to different global word lines GWL. According to an embodiment, the global word lines GWL are disposed in a direction parallel to the bit line BL to electrically connect the word lines WL. Meanwhile, when the global word lines GWL and the bit lines BL are parallel in this manner, the string select line SSL and the ground select line GSL may be the bit line BL to select the unit memory cell UC. It may be formed in a direction crossing the.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 셀 어레이 일부를 도시하는 사시도이다. 이 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 앞서 도 9 및 도 10을 참조한 실시예에서 설명된 본 발명의 기술적 특징들을 갖는다. 따라서, 설명의 간결함을 위해, 중복되는 기술적 특징들에 대한 설명은 생략될 수 있다. 12 is a perspective view illustrating a portion of a cell array of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention. The semiconductor memory device according to this embodiment has the technical features of the present invention described in the above embodiments with reference to FIGS. 9 and 10. Thus, for brevity of description, descriptions of overlapping technical features may be omitted.

도 12를 참조하면, 이 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 기판(10) 상에 배치되는 복수개의 중간배선 구조체(200)들을 구비한다. 중간배선 구조체들(200)은 서로 평행하게 배치될 수 있으며, 그 각각은 차례로 그리고 반복적으로 적층된 절연막 패턴들(131~135) 및 중간배선들(141~146)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 12, a semiconductor memory device according to this embodiment includes a plurality of intermediate wiring structures 200 disposed on a substrate 10. The intermediate wiring structures 200 may be disposed in parallel with each other, and each of the intermediate wiring structures 200 may include insulating layer patterns 131 to 135 and intermediate wirings 141 to 146 that are sequentially and repeatedly stacked.

중간배선 구조체들(200)의 양 측면에는 중간배선 구조체들(200)을 가로지르는 복수개의 반도체 패턴들(65)이 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 반도체 패턴들(65)은 중간배선 구조체들(200)의 상부면 및 이들 사이의 바닥면에서 서로 연결될 수 있다. 이 경우, 반도체 패턴들(65)은 중간 배선 구조체들(200)을 가로지르면서 중간배선 구조체들(200)의 측면을 덮는 라인 모양으로 형성될 수 있다. A plurality of semiconductor patterns 65 may be disposed on both side surfaces of the intermediate interconnection structures 200 to cross the intermediate interconnection structures 200. According to an embodiment, the semiconductor patterns 65 may be connected to each other at the top surface of the intermediate wiring structures 200 and the bottom surface therebetween. In this case, the semiconductor patterns 65 may be formed in a line shape covering the side surfaces of the intermediate wiring structures 200 while crossing the intermediate wiring structures 200.

반도체 패턴(65)과 중간배선 구조체(200) 사이에는 정보 저장 패턴(55)이 배치될 수 있다. 이 실시예에 따르면, 정보 저장 패턴(55)은, 도 10을 참조하여 설명된 것처럼, 전하 저장막을 포함할 수 있으며, 정보 저장 패턴(55)에 저장되는 정보는 반도체 패턴(65)과 중간 배선(141~146) 사이의 전압 차이에 의해 유발되는 파울러-노던하임 터널링을 이용하여 변경될 수 있다. An information storage pattern 55 may be disposed between the semiconductor pattern 65 and the intermediate wiring structure 200. According to this embodiment, the information storage pattern 55 may include a charge storage film, as described with reference to FIG. 10, and the information stored in the information storage pattern 55 may be interposed with the semiconductor pattern 65. Can be changed using Fowler-Northernheim tunneling caused by the voltage difference between (141-146).

중간배선 구조체들(200) 아래의 기판(10) 내에는 하부 배선(20)(또는 하부 불순물 영역)이 형성될 수 있다. 하부 불순물 영역(20)은 중간배선 구조체들(200)의 아래뿐만이 아니라 이들 사이의 기판(10) 내에도 형성되어, 복수개의 반도체 패턴들(65)을 전기적으로 연결할 수 있다. 중간배선 구조체(200)의 상부에는 반도체 패턴(65)에 접속하면서 중간배선들(141~146)을 가로지르는 복수개의 상부 배선들(75)이 배치될 수 있다. 이 실시예에 따르면, 하부 불순물 영역(20)은 공통 소오 스 전극(도 3의 CSL)으로 사용되고, 상부 배선들(75)은 정보저장 패턴(55)에 저장된 정보를 변경하기 위한 쓰기 전압 또는 저장된 정보를 독출하기 위한 읽기 전압을 인가하는 비트라인들(도 3의 BL)로 사용될 수 있다. The lower wiring 20 (or lower impurity region) may be formed in the substrate 10 under the intermediate wiring structures 200. The lower impurity region 20 may be formed not only under the intermediate wiring structures 200 but also in the substrate 10 therebetween, so that the plurality of semiconductor patterns 65 may be electrically connected to each other. A plurality of upper interconnections 75 may be disposed on the intermediate interconnection structure 200 to cross the intermediate interconnections 141 to 146 while being connected to the semiconductor pattern 65. According to this embodiment, the lower impurity region 20 is used as a common source electrode (CSL in FIG. 3), and the upper interconnections 75 are stored with a write voltage or stored voltage for changing information stored in the information storage pattern 55. It may be used as bit lines (BL of FIG. 3) for applying a read voltage for reading information.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 후술할 상부 배선과의 연결을 위한 콘택 구간을 제외하면, 소정 층에 배열되는 중간 배선들(예를 들면, 141)의 배치 구조는 다른 층에 배열되는 중간 배선들(예를 들면, 142~146)의 배치 구조와 실질적으로 동일할 수 있다. Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, except for a contact section for connection with an upper wiring, which will be described later, an arrangement structure of intermediate wirings (for example, 141) arranged in a predetermined layer is arranged in another layer. It may be substantially the same as the layout structure of the intermediate lines (for example, 142 to 146).

도 11 및 도 12를 참조하여 설명된 반도체 메모리 장치에서, 중간배선들(141~146)은, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 복수개의 도전 패턴들(GL1~GL6)의 배선부(IC)들일 수 있다. 이에 따라 중간 배선들(141~146)에 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 복수개의 도전 패턴들(GL1~GL6)의 콘택 연장부(CT) 및 더미 연장부(DCT)가 연결될 수 있다. In the semiconductor memory device described with reference to FIGS. 11 and 12, the intermediate lines 141 ˜ 146 may include the wiring units IC of the plurality of conductive patterns GL1 ˜ GL6 described with reference to FIGS. 1 and 2. May be). Accordingly, the contact extension part CT and the dummy extension part CT of the plurality of conductive patterns GL1 to GL6 described with reference to FIGS. 1 and 2 may be connected to the intermediate lines 141 to 146.

도 13 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 사시도들이다. 13 to 18 are perspective views illustrating a method of manufacturing a semiconductor memory device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 도 3을 참조하여 설명한 것과 유사하게, 셀 어레이 영역(Cell Array Region), 콘택 영역(Contact Region) 및 코어 영역(Core Region)을 갖는 기판(10)을 준비한다. 셀 어레이 영역의 상부면은 코어 영역의 상부면 보다 낮게 형성된다. 일 실시예에 따르면, 이러한 구조는 셀 어레이 영역에서 기판(10)을 리세스시키는 패터닝 단계를 통해 형성될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 이러한 구조는 기판(10) 상에 두 영역들 사이에 단차에 상응하는 두께를 갖는 소정의 박막을 형성한 후, 셀 어레이 영역에서 박막을 식각하는 단계를 통해 형성될 수 있다. Referring to FIG. 13, a substrate 10 having a cell array region, a contact region, and a core region is prepared similarly to that described with reference to FIG. 3. The top surface of the cell array region is formed lower than the top surface of the core region. According to one embodiment, such a structure may be formed through a patterning step of recessing the substrate 10 in the cell array region. According to another embodiment, the structure may be formed by forming a predetermined thin film having a thickness corresponding to a step between two regions on the substrate 10 and then etching the thin film in the cell array region. .

이후, 기판(10) 상에 절연막들(31, 32, 33, 34, 35, 36, 37) 및 도전막들(41, 42, 43, 44, 45, 46)을 차례로 그리고 반복적으로 증착한다. 이때, 절연막들(31~37) 및 도전막들(41~46)은 기판(10) 상에 콘포말하게 형성될 수 있다. 절연막들(31~37) 및 도전막들(41~46)의 총 두께는 셀 어레이 영역과 코어 영역 사이의 단차(H)보다 작을 수 있다. Thereafter, the insulating layers 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37 and the conductive layers 41, 42, 43, 44, 45, 46 are sequentially and repeatedly deposited on the substrate 10. In this case, the insulating layers 31 to 37 and the conductive layers 41 to 46 may be conformally formed on the substrate 10. The total thicknesses of the insulating layers 31 to 37 and the conductive layers 41 to 46 may be smaller than the step H between the cell array region and the core region.

절연막들(31~37)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 및 실리콘 산화질화막일 수 있다. 한편, 도전막들(41~46) 사이에 개재되는 절연막들(32~34)의 두께들은 도 9에서 설명된 반전영역들의 중첩(overlap of inversion regions)을 위한 기술적 특징을 충족시키는 범위에서 선택될 수 있다. 하지만, 최상부의 절연막(35)은 후속 패터닝 공정에서 식각 마스크로 사용될 수 있기 때문에, 다른 절연막들(31~34)보다 두꺼운 두께로 형성될 수 있다. 이에 더하여, 최하부의 절연막(31)은 최하부 중간배선(도 11의 141)과 기판(10) 또는 하부 불순물 영역(20) 사이의 절연 파괴(breakdown)를 예방할 수 있도록 도전막들(41~46) 사이에 개재되는 절연막들(32~34)보다 두꺼운 두께로 형성될 수 있다. The insulating layers 31 to 37 may be a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film. Meanwhile, the thicknesses of the insulating films 32 to 34 interposed between the conductive films 41 to 46 may be selected in a range that satisfies the technical characteristics for overlap of inversion regions described in FIG. 9. Can be. However, since the uppermost insulating layer 35 may be used as an etching mask in a subsequent patterning process, the upper insulating layer 35 may be formed to a thickness thicker than those of the other insulating layers 31 to 34. In addition, the lowermost insulating layer 31 may have conductive layers 41 ˜ 46 so as to prevent insulation breakdown between the lowermost intermediate wiring 141 of FIG. 11 and the substrate 10 or the lower impurity region 20. It may be formed to a thickness thicker than the insulating layers 32 to 34 interposed therebetween.

도전막들(41~46)은 도핑된 반도체, 금속들, 금속 질화물들 및 금속 실리사이드들 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 도 9에 도시된 것처럼, 본 발명의 실시예들에 따른 메모리 셀 트랜지스터는 수직한 채널을 갖고, 도전막들(41~46)의 두께는 메모리 셀 트랜지스터의 채널 길이를 정의한다. 이런 측면에서, 도전막 들(41~46)의 두께는 메모리 셀 트랜지스터의 채널 길이와 관련된 기술적 요구(예를 들면, 단채널 효과의 예방)를 충족시키는 범위에서 선택될 수 있다. The conductive layers 41 to 46 may include at least one of doped semiconductors, metals, metal nitrides, and metal silicides. As shown in FIG. 9, a memory cell transistor according to example embodiments has a vertical channel, and thicknesses of the conductive layers 41 to 46 define a channel length of the memory cell transistor. In this aspect, the thicknesses of the conductive films 41 to 46 may be selected in a range that satisfies the technical requirements (eg, prevention of short channel effects) related to the channel length of the memory cell transistor.

일 실시예에 따르면, 절연막들(31~37) 및 도전막들(41~46)을 형성하기 전에, 기판(10)의 셀 어레이 영역에 하부 불순물 영역(20)을 형성할 수 있다. 하부 불순물 영역(20)은 기판(10)과 다른 도전형을 갖도록 형성될 수 있으며, 이 경우 도 11을 참조하여 설명된 공통 소오스 전극(CSL)으로 사용될 수 있다. According to an embodiment, the lower impurity region 20 may be formed in the cell array region of the substrate 10 before the insulating layers 31 to 37 and the conductive layers 41 to 46 are formed. The lower impurity region 20 may be formed to have a different conductivity type from that of the substrate 10, and in this case, may be used as the common source electrode CSL described with reference to FIG. 11.

도 14를 참조하면, 절연막들(31~37) 및 도전막들(41~46)을 패터닝하여, 기판(10)의 상부면을 노출시키는 트렌치들(T)을 정의하는 중간배선 구조체들(200)을 형성한다. 중간배선 구조체(200)는, 절연막들(31~37) 및 도전막들(41~46)이 패터닝됨으로써 형성되는, 절연막 패턴들(131, 132, 133, 134, 137, 136, 137) 및 중간배선들(141, 142, 143, 146, 145, 146)로 구성될 수 있다. 중간배선들(141~146) 및 절연막 패턴들(131~137)의 측면들은 노출되어 트렌치(T)를 정의한다. Referring to FIG. 14, the intermediate wiring structures 200 defining trenches T for patterning the insulating layers 31 to 37 and the conductive layers 41 to 46 to expose the upper surface of the substrate 10. ). The intermediate wiring structure 200 includes the insulating film patterns 131, 132, 133, 134, 137, 136, and 137 formed by patterning the insulating films 31 to 37 and the conductive films 41 to 46. The wirings 141, 142, 143, 146, 145, and 146 may be formed. Side surfaces of the intermediate lines 141 to 146 and the insulating layer patterns 131 to 137 are exposed to define the trench T.

중간 배선 구조체들(200)은 사진 및 식각 공정을 통해 최상부 절연막(137)을 패터닝한 후, 패터닝된 최상부 절연막(137)을 하드 마스크로 사용하는 패터닝 공정을 통해 형성될 수 있다. 변형된 실시예들에 따르면, 중간 배선 구조체들(200)을 형성하기 전에, 셀 어레이 영역과 코어 영역 사이의 단차에 따른 패터닝에서의 어려움을 줄이기 위해, 식각 마스크를 위한 별도의 마스크막을 기판 전면에 형성한 후, 그 결과물을 평탄화 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다. The intermediate wiring structures 200 may be formed through a patterning process using the patterned top insulating film 137 as a hard mask after patterning the top insulating film 137 through photolithography and etching processes. According to the modified embodiments, before forming the intermediate interconnect structures 200, a separate mask layer for an etching mask is formed on the entire surface of the substrate to reduce difficulty in patterning due to the step difference between the cell array region and the core region. After forming, the method may further include planarization etching of the resultant.

또 다른 변형된 실시예들에 따르면, 중간 배선 구조체들(200)은 복수번의 패터닝 단계들을 통해 형성될 수 있다. 예를 들면, 절연막들(31~37) 및 도전막 들(41~46)은 코어 영역 및 셀 어레이 영역에서 독립적으로 패터닝될 수 있다. 구체적으로, 이러한 패터닝 단계는 코어 영역에서 박막들을 먼저 패터닝하고, 패터닝된 코어 영역을 덮는 마스크막을 형성한 후, 셀 어레이 영역을 패터닝하는 단계를 포함할 수 있다. According to still other modified embodiments, the intermediate wiring structures 200 may be formed through a plurality of patterning steps. For example, the insulating layers 31 to 37 and the conductive layers 41 to 46 may be independently patterned in the core region and the cell array region. Specifically, the patterning step may include first patterning the thin films in the core region, forming a mask layer covering the patterned core region, and then patterning the cell array region.

도 15를 참조하면, 중간배선 구조체들(200)의 측면을 덮는 정보저장막 패턴(55)을 형성한 후, 그 결과물 상에 반도체막(60)을 형성한다. Referring to FIG. 15, after forming the information storage layer pattern 55 covering the side surfaces of the intermediate interconnection structures 200, the semiconductor layer 60 is formed on the resultant.

정보저장막 패턴(55)은 중간배선 구조체(200)의 측면으로부터 연장되어 중간배선 구조체(200)의 상부면을 덮을 수 있다. 이 실시예에 따르면, 정보저장막 패턴(55)은 트렌치(T)의 바닥에서 기판(10)의 상부면을 노출시키도록 형성될 수 있다. 이를 위해, 트렌치(T)의 바닥에서 정보저장막 패턴(55)을 제거하기 위한 식각 공정이 더 실시될 수 있다. The data storage layer pattern 55 may extend from the side surface of the intermediate wiring structure 200 to cover the upper surface of the intermediate wiring structure 200. According to this embodiment, the data storage layer pattern 55 may be formed to expose the top surface of the substrate 10 at the bottom of the trench T. To this end, an etching process for removing the data storage layer pattern 55 from the bottom of the trench T may be further performed.

변형된 실시예에 따르면, 정보저장막 패턴(55)이 손상되는 것을 방지하기 위해, 식각 공정은 소정의 보호막으로 정보저장막 패턴(55)을 덮은 상태에서 실시될 수 있다. 예를 들면, 반도체막(60)은 두번 이상의 증착 공정을 통해 형성될 수 있으며, 최초 증착되는 반도체막이 보호막으로 사용될 수 있다. According to a modified embodiment, in order to prevent the data storage layer pattern 55 from being damaged, an etching process may be performed while the data storage layer pattern 55 is covered with a predetermined protective film. For example, the semiconductor film 60 may be formed through two or more deposition processes, and the first semiconductor film deposited may be used as a protective film.

일 실시예에 따르면, 정보저장막 패턴(55)은 전하저장막을 포함할 수 있다. 예를 들면, 정보저장막 패턴(55)은 도 10에 도시된 것처럼 차례로 적층되는 블록킹 절연막(55c), 전하저장막(55b) 및 터널 절연막(55a)을 포함할 수 있다. 블록킹 절연막(55c)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산화질화막, 및 고유전막들 중의 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 복수의 막들로 구성될 수 있다. 이때, 고유전 막은 실리콘 산화막보다 높은 유전 상수를 갖는 절연성 물질들을 의미하며, 탄탈륨 산화막, 티타늄 산화막, 하프늄 산화막, 지르코늄 산화막, 알루미늄 산화막, 이트륨 산화막, 니오븀 산화막, 세슘 산화막, 인듐 산화막, 이리듐 산화막, BST막 및 PZT막을 포함할 수 있다. 터널 절연막(55a)은 블록킹 절연막(55c)보다 낮은 유전 상수를 갖는 물질로 형성될 수 있으며, 전하 저장막(55b)은 전하 트랩 사이트들이 풍부한 절연성 박막(예를 들면, 실리콘 질화막)이거나, 도전성 입자들을 포함하는 절연성 박막일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 터널 절연막(55a)은 실리콘 산화막이고, 전하 저장막(55b)은 실리콘 질화막이고, 블록킹 절연막(55c)은 알루미늄 산화막을 포함하는 절연막일 수 있다. According to an embodiment, the data storage layer pattern 55 may include a charge storage layer. For example, the information storage film pattern 55 is sequentially shown as shown in FIG. A blocking insulating layer 55c, a charge storage layer 55b, and a tunnel insulating layer 55a may be stacked. The blocking insulating layer 55c may include at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, and a high dielectric film, and may include a plurality of films. In this case, the high dielectric film refers to an insulating material having a dielectric constant higher than that of the silicon oxide film, and includes tantalum oxide film, titanium oxide film, hafnium oxide film, zirconium oxide film, aluminum oxide film, yttrium oxide film, niobium oxide film, cesium oxide film, indium oxide film, iridium oxide film, and BST. Film and PZT film. The tunnel insulating film 55a may be formed of a material having a lower dielectric constant than the blocking insulating film 55c, and the charge storage film 55b may be an insulating thin film (eg, silicon nitride film) rich in charge trap sites, or conductive particles. It may be an insulating thin film including the. In example embodiments, the tunnel insulation layer 55a may be a silicon oxide layer, the charge storage layer 55b may be a silicon nitride layer, and the blocking insulation layer 55c may be an insulation layer including an aluminum oxide layer.

반도체막(60)은 단결정 반도체 또는 다결정 반도체일 수 있으며, 기상 증착 기술 또는 에피택시얼 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 반도체막(60)은 콘포말한 두께로 형성되거나 정보저장막 패턴(55)이 형성된 트렌치(T)의 나머지 공간을 실질적으로 채우도록 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 반도체막(60)은 하부 불순물 영역(20)과 다이오드를 구성하도록, 하부 불순물 영역(20)과 다른 도전형을 가질 수 있다. The semiconductor film 60 may be a single crystal semiconductor or a polycrystalline semiconductor, and may be formed using a vapor deposition technique or an epitaxial technique. The semiconductor layer 60 may be formed to have a conformal thickness or may substantially fill the remaining space of the trench T in which the data storage layer pattern 55 is formed. According to an embodiment, the semiconductor layer 60 may have a different conductivity type from the lower impurity region 20 to form a diode with the lower impurity region 20.

도 16을 참조하면, 반도체막(60)이 형성된 결과물을 평탄화 식각하여 기판(10)의 상부면을 노출시킨다. 한편, 상술한 것처럼, 절연막들(31~37) 및 도전막들(41~46)의 총 두께(t)는 셀 어레이 영역과 코어 영역 사이의 단차(H)보다 작을 수 있다. 이러한 실시예의 경우, 중간배선들(141~146) 및 절연막 패턴들(131~137)은 평탄화 식각에 의해 셀 어레이 영역 내부에 한정적으로 배치된다. Referring to FIG. 16, the resultant on which the semiconductor film 60 is formed is planarized and exposed to expose the upper surface of the substrate 10. Meanwhile, as described above, the total thickness t of the insulating layers 31 to 37 and the conductive layers 41 to 46 may be smaller than the step H between the cell array region and the core region. In this embodiment, the intermediate lines 141 to 146 and the insulating layer patterns 131 to 137 are limitedly disposed in the cell array region by planarization etching.

한편, 셀 어레이 영역 내부로 한정된 중간배선들(141~146) 각각은 기판(10)의 상부면에 평행한 배선 구간 및 배선 구간의 일단 또는 양단으로부터 연장된 콘택 구간을 가질 수 있다. 이때, 중간배선들(141~146)의 콘택 구간들은 셀 어레이 영역과 코어 영역의 경계 부근에서 배치되며, 평탄화 식각의 결과로서, 이들의 상부면은 기판(10)의 노출된 상부면과 동일한 높이에 형성될 수 있다. Meanwhile, each of the intermediate lines 141 to 146 defined inside the cell array region may have a wiring section parallel to the upper surface of the substrate 10 and a contact section extending from one or both ends of the wiring section. In this case, the contact sections of the intermediate lines 141 to 146 are disposed near the boundary between the cell array region and the core region, and as a result of planarization etching, their upper surfaces are the same height as the exposed upper surfaces of the substrate 10. Can be formed on.

일 실시예에 따르면, 도 5를 참조하여 설명한 것처럼, 평탄화 식각 전에, 반도체막(60)이 형성된 결과물을 덮으면서 트렌치(T)를 채우는 매립절연막(88)이 더 형성될 수 있다. 이 경우, 중간배선들(141~146)의 콘택 구간들의 상부면들은 기판(10)과 매립절연막 사이에서 노출된다. According to an exemplary embodiment, as described with reference to FIG. 5, a buried insulating layer 88 may be further formed before the planarization etching to cover the resultant formed with the semiconductor layer 60 to fill the trench T. FIG. In this case, upper surfaces of the contact sections of the intermediate lines 141 to 146 are exposed between the substrate 10 and the buried insulating film.

도 17를 참조하면, 반도체막(60)을 패터닝하여 중간배선 구조체(200)를 가로지르는 복수개의 반도체 패턴들(65)을 형성한다. 반도체 패턴들(65)을 형성하는 단계는 매립절연막(88)을 패터닝하여 반도체막(60)을 노출시키는 개구부들(99a)을 정의하는 매립 절연막 패턴(99)을 형성한 후, 노출된 반도체막(60)을 식각하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 개구부들(99a)은 중간배선 구조체들(200)을 가로지르는 방향으로 형성될 수 있으며, 따라서, 반도체 패턴들(65)은 중간배선 구조체들(200)을 가로지르는 방향으로 형성된다.Referring to FIG. 17, the semiconductor film 60 is patterned to form a plurality of semiconductor patterns 65 that cross the intermediate wiring structure 200. The forming of the semiconductor patterns 65 may include patterning the buried insulating film 88 to form the buried insulating film pattern 99 defining openings 99a exposing the semiconductor film 60, and then exposing the exposed semiconductor film. And etching (60). In this case, the openings 99a may be formed in a direction crossing the intermediate wiring structures 200, and thus, the semiconductor patterns 65 are formed in a direction crossing the intermediate wiring structures 200.

매립절연막을 식각하는 단계는 반도체막(60)에 대해 식각 선택성을 갖는 이방성 식각의 방법으로 실시될 수 있으며, 반도체막(60)을 식각하는 단계는 매립절연막에 대해 식각 선택성을 갖는 식각 방법을 통해 실시될 수 있다. 반도체막(60)을 식각하는 단계는 중간배선 구조체(200)의 측면에서 반도체막(60)을 분리할 수 있도록 등방성 식각의 방법으로 실시될 수 있다. 하지만, 반도체막(60)의 식각 단계는 이방성 식각 방법 및 등방성 식각 방법 각각 또는 이들의 조합된 방법을 통해 실시될 수 있다. Etching the buried insulating film may be performed by an anisotropic etching method having an etch selectivity with respect to the semiconductor film 60, and etching the semiconductor film 60 may be performed by an etching method having an etch selectivity with respect to the buried insulating film. Can be implemented. The etching of the semiconductor film 60 may be performed by an isotropic etching method to separate the semiconductor film 60 from the side surface of the intermediate wiring structure 200. However, the etching of the semiconductor film 60 may be performed through each of the anisotropic etching method and the isotropic etching method, or a combination thereof.

일 실시예에 따르면, 반도체 패턴들(65)을 형성한 후, 중간배선 구조체(200)가 노출되도록, 정보저장막 패턴(55)을 더 식각할 수 있다. According to an embodiment, after the semiconductor patterns 65 are formed, the data storage layer pattern 55 may be further etched to expose the intermediate wiring structure 200.

또한, 반도체 패턴들(65)을 형성하기 전에, 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한 것처럼, 중간 배선들(141~146)의 콘택 구간을 선택적으로 리세스시키는 것이 수행될 수 있다. 즉, 홀수층에 배치된 중간 배선들(141, 143, 145)의 콘택 구간들과, 짝수층에 배치된 중간 배선들(142, 144, 146)의 콘택 구간들이 서로 다른 영역에서 리세스될 수 있다. In addition, prior to forming the semiconductor patterns 65, as described with reference to FIGS. 6 to 8, selectively recessing the contact sections of the intermediate lines 141 to 146 may be performed. That is, the contact sections of the intermediate lines 141, 143, and 145 disposed in the odd layer and the contact sections of the intermediate lines 142, 144, and 146 disposed in the even layer may be recessed in different areas. have.

도 18을 참조하면, 반도체 패턴들(65)이 형성된 결과물 상에 개구부들(99a)을 채우는 절연막(도시하지 않음)을 형성한 후, 반도체 패턴들(65) 및 중간배선들(141~146)에 접속하는 상부 배선들(75)을 형성한다. 반도체 패턴들(65) 및 중간배선들(141~146)에 각각 접속하는 상부 배선들(75)은 도 3를 참조하여 설명된 비트라인들(BL) 및 전역 중간배선들(GWL)로 사용된다. Referring to FIG. 18, after forming an insulating layer (not shown) filling the openings 99a on the resultant semiconductor patterns 65, the semiconductor patterns 65 and the intermediate wirings 141 to 146 are formed. Upper wirings 75 connected to the first and second interconnectors 75 are formed. The upper interconnections 75 respectively connected to the semiconductor patterns 65 and the intermediate interconnections 141 to 146 are used as the bit lines BL and the global intermediate interconnections GWL described with reference to FIG. 3. .

이에 더하여, 상부 배선들(75)을 형성한 후, 최상부 중간 배선(146) 및 최하부 중간 배선(141)에 각각 접속하는 스트링 선택 라인(SSL) 및 접지 선택 라인(GSL)이 형성될 수 있다. 상부 및 접지 선택 라인들(SSL 및 GSL)은 비트라인(BL)을 가로지르는 방향으로 형성될 수 있다. In addition, after forming the upper interconnections 75, a string select line SSL and a ground select line GSL may be formed to connect to the uppermost intermediate interconnection 146 and the lowermost intermediate interconnection 141, respectively. The upper and ground select lines SSL and GSL may be formed in a direction crossing the bit line BL.

도 13 내지 도 18을 참조하여 설명된 반도체 메모리 장치의 제조 방법에서, 중간배선들(141~146)은, 도 3 내지 도 8을 참조하여 설명된 복수개의 도전 패턴들(GL1~GL6)의 형성 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 이에 따라 중간 배선들(141~146)에 3 내지 도 8을 참조하여 설명된 복수개의 도전 패턴들(GL1~GL6)의 콘택 연장부(CT) 및 더미 연장부(DCT)가 연결될 수 있다. In the method of manufacturing the semiconductor memory device described with reference to FIGS. 13 to 18, the intermediate lines 141 to 146 may be formed by forming the plurality of conductive patterns GL1 to GL6 described with reference to FIGS. 3 to 8. It can be formed using the method. Accordingly, the contact extension part CT and the dummy extension part CT of the plurality of conductive patterns GL1 to GL6 described with reference to FIGS. 3 to 8 may be connected to the intermediate lines 141 to 146.

도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 중간 배선들의 전기적 연결 구조를 설명하기 위한 회로도이다. 19 is a circuit diagram illustrating an electrical connection structure of intermediate wirings according to an exemplary embodiment of the present invention.

이 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는, 도 11을 참조하여 설명된 것처럼, 복수의 비트라인들(BL), 공통 소오스 전극(CSL), 비트라인들(BL) 각각과, 공통 소오스 전극(CSL) 사이를 연결하는 반도체 패턴들(65), 반도체 패턴들(65)에 대향되면서 비트라인들(BL)을 가로지르는 복수의 중간배선들(140)을 포함한다.In the semiconductor memory device according to this embodiment, as described with reference to FIG. 11, each of the plurality of bit lines BL, the common source electrode CSL, and the bit lines BL, and the common source electrode CSL The semiconductor patterns 65 may be connected to each other, and the plurality of intermediate lines 140 may be disposed to cross the bit lines BL while facing the semiconductor patterns 65.

이 실시예에서, 전역 워드라인들(GWL)은 복수 개의 비트 라인들(BL)을 사이에 두고 양측에 배치된다. 전역 워드 라인들(GWL)을 가로지르는 워드 라인들(WL)은 교대로 일측 또는 타측의 전역 워드라인들(GWL)과 연결된다. In this embodiment, global word lines GWL are disposed at both sides with a plurality of bit lines BL interposed therebetween. The word lines WL crossing the global word lines GWL are alternately connected to the global word lines GWL on one side or the other side.

또한, 복수 개의 비트 라인들(BL)을 사이에 두고, 스트링 선택 라인(SSL)과 접지 선택 라인(GSL)이 배치된다. 이 때, 스트링 선택 라인(SSL)과 접지 선택 라인(GSL)은 비트라인들(BL)을 가로지르는 방향으로 형성될 수 있다. 또한, 다른 실시예에 따르면, 스트링 선택 라인(SSL)과 접지 선택 라인(GSL)은 전역 워드라인들(GWL)과 평행하게 배치될 수 있다. In addition, the string select line SSL and the ground select line GSL are disposed with the plurality of bit lines BL interposed therebetween. In this case, the string select line SSL and the ground select line GSL may be formed in a direction crossing the bit lines BL. According to another exemplary embodiment, the string select line SSL and the ground select line GSL may be disposed in parallel with the global word lines GWL.

도 19를 참조하여 설명된 반도체 메모리 장치에서, 워드 라인들(WL)은, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 복수개의 도전 패턴들(GL1~GL6)의 배선부(IC)들일 수 있다.In the semiconductor memory device described with reference to FIG. 19, the word lines WL may be interconnections ICs of the plurality of conductive patterns GL1 to GL6 described with reference to FIGS. 1 and 2.

도 20 및 도 21는 본 발명의 일 실시예에 따른 중간 배선들의 전기적 연결 구조를 설명하기 위한 사시도들이다. 20 and 21 are perspective views illustrating an electrical connection structure of intermediate wirings according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 13을 참조하여 설명된 것처럼, 도전막들(41~46)이 콘포말하게 형성될 수 있다. 이 경우, 중간배선들(141~146)의 콘택 구간들과 기판(10)의 상부면 사이의 각도는 셀 어레이 영역과 코어 영역의 경계면이 기판(10)의 상부면과 이루는 각도와 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들면, 도 20에 도시된 것처럼, 셀 어레이 영역과 코어 영역의 경계면이 기판(10)의 상부면에 수직할 경우, 중간배선들(141~146)의 콘택 구간들 역시 기판(10)의 상부면에 수직하게 형성된다. As described with reference to FIG. 13, the conductive films 41 to 46 may be conformally formed. In this case, the angle between the contact sections of the intermediate wirings 141 to 146 and the upper surface of the substrate 10 is substantially the same as the angle at which the boundary surface of the cell array region and the core region forms the upper surface of the substrate 10. can do. For example, as shown in FIG. 20, when the interface between the cell array region and the core region is perpendicular to the upper surface of the substrate 10, the contact sections of the intermediate lines 141 to 146 may also be formed on the substrate 10. It is formed perpendicular to the upper surface.

또한, 짝수층 또는 홀수층에 배치된 중간 배선들의 콘택 구간들이 평탄화된 상면으로부터 리세스된다. 즉, 리세스되지 않은 짝수층 또는 홀수층에 배치된 중간 배선들의 콘택 구간들의 상면이 노출된다. 상면이 노출된 콘택 구간들 상에 콘택 플러가 연결된다. 다시 말해, 도 1을 참조하여 설명한 것처럼, 셀 어레이 영역의 일측에서 짝수층 중간 배선들이 콘택 플러그와 연결되며, 셀 어레이 영역의 타측에서 홀수층 중간 배선들이 콘택 플러그와 연결된다. In addition, contact sections of intermediate lines disposed in the even or odd layer are recessed from the planarized top surface. That is, the top surface of the contact sections of the intermediate lines disposed in the even or odd layer not recessed are exposed. The contact plugs are connected to the contact sections where the top surface is exposed. In other words, as described with reference to FIG. 1, even-layer intermediate interconnections are connected to the contact plug at one side of the cell array region, and odd-layer intermediate interconnections are connected to the contact plug at the other side of the cell array region.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 21에 도시된 것처럼, 셀 어레이 영역과 코어 영역의 경계면은 기판(10)의 상부면에 대해 90도보다 작은 각도(θ)를 이룰 수 있다. 이 경우, 상술한 평탄화 식각에 의해 노출되는 중간배선들(141~146)의 상부면의 면적은 앞선 실시예에 비해 증가된다. 구체적으로, 중간 배선의 두께 및 폭이 각각 a 및 b라면, 이러한 중간 배선의 노출 면적은 앞선 실시예들의 경우 ab이고, 이 실시예의 경우 ab/sinθ이다. 따라서, 각도가 감소할수록 중간 배선들(141~146)의 노출 면적은 증가된다. 일 실시예에 따르면, 각도는 30도 내지 90도 사이일 수 있다. Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 21, an interface between the cell array region and the core region may form an angle θ less than 90 degrees with respect to the upper surface of the substrate 10. In this case, the area of the upper surfaces of the intermediate lines 141 to 146 exposed by the planarization etching described above is increased compared to the previous embodiment. Specifically, if the thickness and width of the intermediate wiring are a and b, respectively, the exposed area of such intermediate wiring is ab for the preceding embodiments and ab / sinθ for this embodiment. Therefore, as the angle decreases, the exposed area of the intermediate lines 141 to 146 increases. According to one embodiment, the angle may be between 30 degrees and 90 degrees.

도 20 내지 도 21을 참조하여 설명된 반도체 메모리 장치에서, 중간배선들(141~146)은, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 복수개의 도전 패턴들(GL1~GL6)의 배선부(IC)들일 수 있다. 또한, 도 20 내지 도 21을 참조하여 설명된 반도체 메모리 장치에서, 중간배선들(141~146)의 콘택 구간들은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 복수개의 도전 패턴들(GL1~GL6)의 콘택 연장부(CT)들 및 더미 연장부(DCT)들일 수 있다. In the semiconductor memory device described with reference to FIGS. 20 through 21, the intermediate lines 141 ˜ 146 may include wiring lines ICs of the plurality of conductive patterns GL1 ˜ GL6 described with reference to FIGS. 1 and 2. May be). In addition, in the semiconductor memory device described with reference to FIGS. 20 through 21, the contact periods of the intermediate lines 141 through 146 may be formed by the plurality of conductive patterns GL1 through GL6 described with reference to FIGS. 1 and 2. Contact extensions CT and dummy extensions DCT.

도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 셀 어레이 구조를 설명하기 위한 사시도이다. 22 is a perspective view illustrating a cell array structure of a semiconductor memory device according to another embodiment of the present invention.

도 22를 참조하면, 일 실시예에 따른 3차원 반도체 메모리 장치는 공통 소오스 라인(CSL), 복수개의 비트라인들(BL0, BL1, BL2, BL3) 및 공통 소오스 라인(CSL)과 비트라인들(BL0-BL3) 사이에 배치되는 복수개의 셀 스트링들(CSTR)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 22, a 3D semiconductor memory device according to an embodiment may include a common source line CSL, a plurality of bit lines BL0, BL1, BL2, and BL3, a common source line CSL, and bit lines It may include a plurality of cell strings CSTR disposed between BL0-BL3.

공통 소오스 라인(CSL)은 반도체 기판(100) 상에 배치되는 도전성 박막 또는 기판(100) 내에 형성되는 불순물 영역일 수 있다. 비트라인들(BL0-BL3)은 반도체 기판(100)으로부터 이격되어 그 상부에 배치되는 도전성 패턴들(예를 들면, 금속 라인)일 수 있다. 비트라인들(BL0-BL3)은 2차원적으로 배열되고, 그 각각에는 복수개의 셀 스트링들(CSTR)이 병렬로 연결된다. 이에 따라 셀 스트링들(CSTR)은 공통 소오스 라인(CSL) 또는 기판(100) 상에 2차원적으로 배열된다. The common source line CSL may be a conductive thin film disposed on the semiconductor substrate 100 or an impurity region formed in the substrate 100. The bit lines BL0-BL3 may be conductive patterns (eg, metal lines) spaced apart from the semiconductor substrate 100 and disposed thereon. The bit lines BL0-BL3 are two-dimensionally arranged, and a plurality of cell strings CSTR are connected in parallel to each other. Accordingly, the cell strings CSTR are two-dimensionally arranged on the common source line CSL or the substrate 100.

셀 스트링들(CSTR) 각각은 공통 소오스 라인(CSL)에 접속하는 접지 선택 트랜지스터(GST), 비트라인(BL0-BL3)에 접속하는 스트링 선택 트랜지스터(SST) 및 접지 및 스트링 선택 트랜지스터들(GST, SST) 사이에 배치되는 복수개의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)로 구성될 수 있다. 접지 선택 트랜지스터(GST), 스트링 선택 트랜지스터(SST) 및 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)은 직렬로 연결될 수 있다. 이에 더하여, 공통 소오스 라인(CSL)과 비트라인들(BL0-BL3) 사이에 배치되는, 접지 선택 라인(GSL), 복수개의 워드라인들(WL0-WL3) 및 복수개의 스트링 선택 라인들(SSL)이 접지 선택 트랜지스터(GST), 메모리 셀 트랜지스터들(MCT) 및 스트링 선택 트랜지스터들(SST)의 도전 패턴들로서 각각 사용될 수 있다.  Each of the cell strings CSTR includes a ground select transistor GST connected to the common source line CSL, a string select transistor SST connected to the bit lines BL0-BL3, and ground and string select transistors GST, The memory cell transistors MCT may be disposed between the SSTs. The ground select transistor GST, the string select transistor SST, and the memory cell transistors MCT may be connected in series. In addition, the ground select line GSL, the plurality of word lines WL0-WL3, and the plurality of string select lines SSL disposed between the common source line CSL and the bit lines BL0-BL3. The ground select transistor GST, the memory cell transistors MCT, and the string select transistors SST may be used as conductive patterns, respectively.

접지 선택 트랜지스터들(GST) 모두는 기판(100)으로부터 실질적으로 동일한 거리에 배치될 수 있고, 이들의 도전 패턴들은 접지 선택 라인(GSL)에 공통으로 연결되어 등전위 상태에 있을 수 있다. 이를 위해, 접지 선택 라인(GSL)은 공통 소오스 라인(CSL) 및 이에 가장 인접하는 메모리 셀 트랜지스터(MCT) 사이에 배치되는, 평판(plate) 모양 또는 빗(comb) 모양의 도전 패턴일 수 있다. 유사하게, 공통 소오스 라인(CSL)으로부터 실질적으로 동일한 거리에 배치되는, 복수의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)의 도전 패턴들 역시 워드라인들(WL0-WL3) 중의 하나에 공통으로 연결되어 등전위 상태에 있을 수 있다. 이를 위해, 워드라인들(WL0-WL3) 각각은 기판(100)의 상부면에 평행한 평판 모양 또는 빗 모양의 도전 패턴일 수 있다. 한편, 하나의 셀 스트링(CSTR)은 공통 소오스 라인(CSL)으로부터의 거리가 서로 다른 복 수개의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)로 구성되기 때문에, 공통 소오스 라인(CSL)과 비트라인들(BL0-BL3) 사이에는 다층의 워드라인들(WL0-WL3)이 배치된다.  All of the ground select transistors GST may be disposed at substantially the same distance from the substrate 100, and their conductive patterns may be commonly connected to the ground select line GSL to be in an equipotential state. To this end, the ground select line GSL may be a plate-shaped or comb-shaped conductive pattern disposed between the common source line CSL and the memory cell transistor MCT adjacent thereto. Similarly, conductive patterns of the plurality of memory cell transistors MCT, which are disposed at substantially the same distance from the common source line CSL, are also commonly connected to one of the word lines WL0-WL3 and are in an equipotential state. There may be. To this end, each of the word lines WL0-WL3 may be a conductive pattern having a flat plate shape or a comb shape parallel to the upper surface of the substrate 100. On the other hand, since one cell string CSTR is composed of a plurality of memory cell transistors MCT having different distances from the common source line CSL, the common source line CSL and the bit lines BL0-. Multiple word lines WL0-WL3 are disposed between BL3s.

셀 스트링들(CSTR) 각각은 공통 소오스 라인(CSL)으로부터 수직하게 연장되어 비트 라인(BL0-BL3)에 접속하는 반도체 기둥(PL; pillar)을 포함할 수 있다. 반도체 기둥들(PL)은 접지 선택 라인(GSL) 및 워드라인들(WL0-WL3)을 관통하도록 형성될 수 있다. 이에 더하여, 반도체 기둥(PL)은 몸체부(B) 및 몸체부(B)의 일단 또는 양단에 형성되는 불순물 영역들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 드레인 영역(D)이, 반도체 기둥(PL)의 상단(즉, 몸체부(B)와 비트라인(BL0-BL3) 사이)에 형성될 수 있다.  Each of the cell strings CSTR may include a semiconductor pillar PL extending vertically from the common source line CSL and connected to the bit lines BL0-BL3. The semiconductor pillars PL may be formed to penetrate the ground select line GSL and the word lines WL0-WL3. In addition, the semiconductor pillar PL may include a body portion B and impurity regions formed at one end or both ends of the body portion B. For example, the drain region D may be formed at an upper end of the semiconductor pillar PL (that is, between the body portion B and the bit lines BL0-BL3).

한편, 워드라인들(WL0-WL3)과 반도체 기둥(PL) 사이에는 정보저장막이 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 정보저장막은 전하저장막일 수 있다. 예를 들면, 정보저장막은 트랩 절연막, 부유 게이트 전극 또는 도전성 나노 도트들(conductive nano dots)을 포함하는 절연막 중의 한가지일 수 있다. An information storage layer may be disposed between the word lines WL0-WL3 and the semiconductor pillar PL. According to an embodiment, the information storage layer may be a charge storage layer. For example, the information storage film may be one of an insulating film including a trap insulating film, a floating gate electrode, or conductive nano dots.

접지 선택 라인(GSL)과 반도체 기둥(PL) 사이 또는 스트링 선택 라인들(SSL)과 반도체 기둥(PL) 사이에는, 접지 선택 트랜지스터(GST) 또는 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 게이트 절연막으로 사용되는 유전막이 배치될 수 있다. 접지 및 스트링 선택 트랜지스터들(GST, SST) 중의 적어도 하나의 게이트 절연막은 메모리 셀 트랜지스터(MCT)의 정보저장막과 동일한 물질로 형성될 수 있지만, 통상적인 모오스펫(MOSFET)을 위한 게이트 절연막(예를 들면, 실리콘 산화막)일 수도 있다.  A dielectric film used as the gate insulating film of the ground select transistor GST or the string select transistor SST between the ground select line GSL and the semiconductor pillar PL or between the string select lines SSL and the semiconductor pillar PL. This can be arranged. The gate insulating film of at least one of the ground and string selection transistors GST and SST may be formed of the same material as the information storage film of the memory cell transistor MCT, but a gate insulating film for a typical MOSFET may be formed. For example, a silicon oxide film).

접지 및 스트링 선택 트랜지스터들(GST, SST) 그리고 메모리 셀 트랜지스터 들(MCT)은 반도체 기둥(PL)을 채널 영역으로 사용하는 모오스 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 반도체 기둥(PL)은, 접지 선택 라인(GSL), 워드라인들(WL0-WL3) 및 스트링 선택 라인들(SSL)과 함께, 모오스 커패시터(MOS capacitor)를 구성할 수 있다. 이 경우, 접지 선택 트랜지스터(GST), 메모리 셀 트랜지스터들(MCT) 및 스트링 선택 트랜지스터(SST)은 접지 선택 라인(GSL), 워드라인들(WL0-WL3) 및 스트링 선택 라인들(SSL)으로부터의 기생 전계(fringe field)에 의해 형성되는 반전 영역들(inversion layer)을 공유함으로써 전기적으로 연결될 수 있다. The ground and string select transistors GST and SST and the memory cell transistors MCT may be Morse field effect transistors (MOSFETs) using the semiconductor pillar PL as a channel region. According to another embodiment, the semiconductor pillar PL may form a MOS capacitor together with the ground select line GSL, the word lines WL0-WL3 and the string select lines SSL. . In this case, the ground select transistor GST, the memory cell transistors MCT, and the string select transistor SST may be separated from the ground select line GSL, the word lines WL0-WL3 and the string select lines SSL. It can be electrically connected by sharing inversion layers formed by parasitic fringe fields.

도 22를 참조하여 설명된 반도체 메모리 장치에서, 워드 라인들(WL0-WL3), 접지 및 스트링 선택 라인들(SSL, GSL))은, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 복수개의 도전 패턴들(GL1~GL6)의 배선부(IC)들일 수 있다. In the semiconductor memory device described with reference to FIG. 22, the word lines WL0-WL3, the ground and string select lines SSL and GSL may include the plurality of conductive patterns described with reference to FIGS. 1 and 2. The interconnections ICs GL1 to GL6 may be formed.

도 23 및 도 24은 본 발명의 다른 실시예에 따른 활성 기둥 및 게이트 절연막을 보다 구체적으로 설명하기 위한 사시도들이다. 23 and 24 are perspective views for explaining in detail the active pillar and the gate insulating film according to another embodiment of the present invention.

활성 기둥들(PL)과 워드라인 평면들(WL_PT) 사이에는 게이트 절연막(GI)이 배치된다. 일 실시예에 따르면, 게이트 절연막(GI)은 정보 저장을 위한 박막으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 게이트 절연막(GI)은 전하 저장막을 포함할 수 있으며, 더 구체적으로는 도 23 및 도 24에 도시된 것처럼 블록킹 절연막(231), 전하 저장막(232) 및 터널 절연막(233)을 포함할 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 3차원 반도체 메모리 장치는 전하 트랩형 비휘발성 메모리 장치로 사용될 수 있다. 블록킹 절연막(231), 전하 저장막(232) 및 터널 절연막(233)은 공지된 문헌들에 개시 되는 기술적 특징들을 가질 수 있다. The gate insulating layer GI is disposed between the active pillars PL and the word line planes WL_PT. According to an embodiment, the gate insulating layer GI may be used as a thin film for storing information. For example, the gate insulating layer GI may include a charge storage layer, and more specifically, as shown in FIGS. 23 and 24, the blocking insulating layer 231, the charge storage layer 232, and the tunnel insulating layer 233 may be formed. It may include. In this case, the three-dimensional semiconductor memory device according to the present invention can be used as a charge trapping nonvolatile memory device. The blocking insulating layer 231, the charge storage layer 232, and the tunnel insulating layer 233 may have technical features disclosed in known documents.

이에 더하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 게이트 절연막들(GI)은 활성 기둥들(PL)과 워드라인 평면들(WL_PT) 사이로부터, 하부선택 평면(LS_PT) 또는 스트링 선택 라인(SSL)과 활성 기둥(PL) 사이로 연장될 수 있다. 즉, 게이트 절연막(GI)은 활성 기둥들(PL)과 게이트 도전막들(즉, WL_PT, LS_PT 및 SSL) 사이에 형성될 수 있다. In addition, according to an exemplary embodiment, the gate insulating layers GI may be formed between the lower selection plane LS_PT or the string selection line SSL between the active pillars PL and the word line planes WL_PT. It can extend between the active pillars PL. That is, the gate insulating layer GI may be formed between the active pillars PL and the gate conductive layers (ie, WL_PT, LS_PT, and SSL).

도 23 내지 도 24를 참조하여 설명된 반도체 메모리 장치에서, 워드 라인 평면들(WL_PT)은, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 복수개의 도전 패턴들(GL1~GL6)의 배선부(IC)들일 수 있다. 이에 따라, 워드 라인 평면들(WL_PT)의 일측에 콘택 연장부가 연결될 수 있다. In the semiconductor memory device described with reference to FIGS. 23 to 24, the word line planes WL_PT may include the wiring portion IC of the plurality of conductive patterns GL1 to GL6 described with reference to FIGS. 1 and 2. Can be heard. Accordingly, contact extensions may be connected to one side of the word line planes WL_PT.

도 25 내지 도 30은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.25 to 30 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor memory device in accordance with other embodiments of the present invention.

도 25를 참조하면, 도 3을 참조하여 설명한 것과 유사하게, 반도체기판(100) 상에 하부 게이트 절연막(110) 및 하부 게이트막(120)을 차례로 형성한다. 반도체기판(100)은 메모리 셀들이 형성되는 셀 어레이 영역(또는, 셀 어레이 영역) 및 메모리 셀들을 동작시키기 위한 주변 회로들이 형성되는 주변회로 영역을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 25, similar to that described with reference to FIG. 3, the lower gate insulating layer 110 and the lower gate layer 120 are sequentially formed on the semiconductor substrate 100. The semiconductor substrate 100 may include a cell array region (or cell array region) in which memory cells are formed and a peripheral circuit region in which peripheral circuits for operating the memory cells are formed.

반도체기판(100)은 제 1 도전형을 갖는 단결정 구조의 반도체(예를 들면, p형 실리콘 웨이퍼)일 수 있다. 반도체기판(100)은 다른 도전형의 불순물 영역들에 의해 전기적으로 분리된 영역(즉, 웰 영역)을 구비할 수 있다. 하나의 반도체기 판(100)에는 복수개의 웰 영역들이 형성될 수 있으며, 웰 영역들은 포켓 웰 구조(pocket well structure) 또는 삼중 웰 구조(triple well structure)로 형성될 수도 있다. 이에 더하여, 반도체기판(100)에는 소자분리막(105)이 형성되어, 전기 소자들을 한정할 수 있다. The semiconductor substrate 100 may be a single crystal semiconductor having a first conductivity type (for example, a p-type silicon wafer). The semiconductor substrate 100 may include a region (that is, a well region) electrically separated by impurity regions of another conductivity type. A plurality of well regions may be formed in one semiconductor substrate 100, and the well regions may be formed of a pocket well structure or a triple well structure. In addition, an isolation layer 105 may be formed on the semiconductor substrate 100 to define electrical devices.

하부 게이트 절연막(110)은 열산화 공정을 통해 형성되는 실리콘 산화막일 수 있으며, 그 두께는 대략 40 옹스트롬 내지 300 옹스트롬일 수 있다. 한편, 알려진 것처럼, 플래시 메모리 소자는 다양한 두께 및 다양한 물질의 게이트 절연막들을 구비할 수 있으며, 이를 형성하는 방법들은 잘 확립되어 있다. 하부 게이트 절연막(110)은 이러한 플래시 메모리 소자의 공지된 게이트 절연막 형성 기술들 중의 적어도 한가지를 이용하여 형성될 수 있다. The lower gate insulating layer 110 may be a silicon oxide layer formed through a thermal oxidation process, and a thickness thereof may be about 40 angstroms to 300 angstroms. On the other hand, as is known, flash memory devices may have gate insulating films of various thicknesses and materials, and methods for forming them are well established. The lower gate insulating film 110 may be formed using at least one of known gate insulating film forming techniques of such a flash memory device.

하부 게이트막(120)은 게이트 전극으로 사용될 수 있도록 도전성 물질들 중의 적어도 한가지로 형성된다. 예를 들면, 하부 게이트막(120)은 도핑된 다결정 실리콘과 같은 도전성 물질로 형성될 수 있다. The lower gate layer 120 is formed of at least one of conductive materials to be used as a gate electrode. For example, the lower gate layer 120 may be formed of a conductive material such as doped polycrystalline silicon.

하부 게이트 패턴(125)은 및 하부 게이트 절연막(110)은 각각 접지 선택 라인(GSL) 및 커패시터 유전막(CD)으로 사용될 수 있다. 이를 위해, 셀 어레이 영역에 형성된 하부 게이트막(120) 및 보조하부 게이트막(130)은 패터닝 단계에서 식각되지 않는다. The lower gate pattern 125 and the lower gate insulating layer 110 may be used as the ground selection line GSL and the capacitor dielectric layer CD, respectively. To this end, the lower gate layer 120 and the auxiliary lower gate layer 130 formed in the cell array region are not etched in the patterning step.

하부 게이트 패턴(125) 상에, 상부 게이트막들(201, 202, 203, 204, 205) 및 게이트 층간절연막들(211, 212, 213, 214, 215, 216)을 교대로 형성한다. 이때, 게이트 층간절연막들(211~216)에 의해 서로 이격되면서 적층되는 상부 게이트막 들(201~205)은 상부 게이트 구조체(200)를 구성하고, 이들 사이에 개재되는 게이트 층간절연막들(211~216)은 게이트 층간절연 구조체(210)를 구성한다. The upper gate layers 201, 202, 203, 204, and 205 and the gate interlayer insulating layers 211, 212, 213, 214, 215, and 216 are alternately formed on the lower gate pattern 125. At this time, the upper gate layers 201 to 205 stacked while being spaced apart from each other by the gate interlayer insulating layers 211 to 216 constitute the upper gate structure 200, and the gate interlayer insulating layers 211 ˜ interposed therebetween. 216 constitutes a gate interlayer dielectric structure 210.

본 발명에 따르면, 상부 게이트막들(201~205)은 워드라인 평면들(WL_PT) 또는 스트링 선택 라인들(SSL)로 사용된다. 따라서, 앞에서 설명한 것처럼, 상부 게이트막들(201~205) 사이의 간격(즉, 게이트 층간절연막들(211~216)의 두께)은 활성 기둥(PL)에 생성되는 반전 영역의 최대 폭보다 작은 범위를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 게이트 전극으로 사용될 수 있도록, 상부 게이트막들(201~205)은 도전성 물질들 중의 적어도 한가지로 형성된다. (예를 들면, 도핑된 다결정 실리콘.)According to the present invention, the upper gate layers 201 to 205 are used as the word line planes WL_PT or the string select lines SSL. Therefore, as described above, the gap between the upper gate layers 201 to 205 (that is, the thickness of the gate interlayer insulating layers 211 to 216) is a range smaller than the maximum width of the inversion region generated in the active pillar PL. It may be formed to have. In addition, the upper gate layers 201 to 205 may be formed of at least one of conductive materials so as to be used as a gate electrode. (E.g., doped polycrystalline silicon.)

상부 게이트막들(201~205)은 본 발명에 따른 메모리 셀 트랜지스터의 게이트로 사용되기 때문에, 이들의 두께는 메모리 셀 트랜지스터의 채널 길이를 결정한다. 상부 게이트막들(201~205)은 증착 공정을 통해 형성되므로, 채널 길이는 패터닝 기술을 사용하여 형성되는 경우에 비해 더욱 정밀하게 제어될 수 있다. 또한, 메모리 셀 트랜지스터들의 채널의 길이 방향이 반도체기판(100)에 수직하기 때문에, 본 발명에 따른 반도체 메모리 장치의 집적도는 상부 게이트막들(201~205)의 두께에 독립적이다. 따라서, 상부 게이트막들(201~205)은 단채널 효과에 따른 기술적 문제를 예방할 수 있는 범위에서 선택될 수 있다. Since the upper gate layers 201 to 205 are used as gates of the memory cell transistors according to the present invention, their thickness determines the channel length of the memory cell transistors. Since the upper gate layers 201 to 205 are formed through a deposition process, the channel length may be more precisely controlled than when formed using a patterning technique. In addition, since the longitudinal direction of the channel of the memory cell transistors is perpendicular to the semiconductor substrate 100, the degree of integration of the semiconductor memory device according to the present invention is independent of the thickness of the upper gate layers 201 to 205. Therefore, the upper gate layers 201 to 205 may be selected in a range capable of preventing technical problems due to a short channel effect.

게이트 층간절연막들(211~216)은 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다. 상부 게이트막들에 인가되는 전위에 의한 반전 영역의 생성은 게이트 도전막들에 인가되는 전압에 의한 기생 전계(fringe field; FF)에 의해 제어될 수 있다. 이러한 반전 영역의 생성을 용이하게 만들기 위해, 게이트 층간절연막들(211~216)은 고유전막들 을 더 포함할 수 있다. 고유전막은 실리콘 산화막보다 높은 유전 상수를 갖는 고유전막들 중의 한가지(예를 들면, 실리콘 질화막, 실리콘 산화질화막)일 수 있다. 이때, 상부 게이트막들(201~205) 및 하부 게이트 패턴(125)은 게이트 도전막들을 구성한다. The gate interlayer insulating films 211 to 216 may be formed of a silicon oxide film. The generation of the inversion region by the potential applied to the upper gate layers may be controlled by a fringe field (FF) due to the voltage applied to the gate conductive layers. To facilitate the generation of such an inversion region, the gate interlayer insulating films 211 to 216 may further include high dielectric films. The high dielectric film may be one of the high dielectric films (eg, silicon nitride film and silicon oxynitride film) having a higher dielectric constant than the silicon oxide film. In this case, the upper gate layers 201 to 205 and the lower gate pattern 125 constitute gate conductive layers.

한편, 상부 게이트 구조체(200) 및 게이트 층간절연 구조체(210)를 구성하는 박막들의 수, 그 각각의 두께, 그 각각의 물질 등은, 메모리 셀 트랜지스터의 전기적 특성 및 이들을 패터닝하는 공정에서의 기술적 어려움들을 고려하여, 다양하게 변형될 수 있다. Meanwhile, the number of thin films constituting the upper gate structure 200 and the gate interlayer insulating structure 210, their respective thicknesses, their respective materials, etc., are related to the electrical characteristics of the memory cell transistors and technical difficulties in the process of patterning them. In consideration of these, various modifications may be made.

도 26을 참조하면, 상부 게이트 구조체(200), 게이트 층간절연 구조체(210) 및 하부 게이트 패턴(125)을 패터닝하여, 셀 어레이 영역에서 반도체기판(100)의 상부면을 노출시키는 개구부들(220)을 형성한다. Referring to FIG. 26, the openings 220 exposing the upper surface of the semiconductor substrate 100 in the cell array area by patterning the upper gate structure 200, the gate interlayer insulating structure 210, and the lower gate pattern 125. ).

한편, 개구부들(220)의 측벽이 경사지게 형성될 경우, 메모리 셀 트랜지스터들의 채널 폭이 달라지기 때문에 메모리 셀들의 전기적 특성에서의 불균일함이 나타날 수 있다. 이를 최소화하기 위해, 즉, 개구부들(220)이 수직한 측벽을 가질 수 있도록, 개구부 형성을 위한 패터닝 공정은 이방성 식각 기술을 사용하여 실시될 수 있다. 변형된 실시예에 따르면, 셀간 전기적 특성의 균일성을 향상시키기 위해, 상부 게이트막들(201~205)이 서로 다른 두께를 갖도록 형성할 수도 있다. On the other hand, when the sidewalls of the openings 220 are formed to be inclined, non-uniformity in electrical characteristics of the memory cells may appear because channel widths of the memory cell transistors are changed. To minimize this, that is, so that the openings 220 can have vertical sidewalls, the patterning process for forming the openings can be performed using an anisotropic etching technique. According to the modified embodiment, in order to improve the uniformity of the inter-cell electrical characteristics, the upper gate layers 201 to 205 may be formed to have different thicknesses.

도 27을 참조하면, 개구부들(220)이 형성된 결과물 상에 게이트 절연막(230)을 콘포말하게 형성한다. 게이트 절연막(230)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산화질화막 중의 적어도 한가지일 수 있으며, 게이트 절연막으로 사 용되는 공지된 다른 절연성 물질들 중의 한가지로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 27, the gate insulating film 230 is conformally formed on the resultant product in which the openings 220 are formed. The gate insulating film 230 may be at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film, and may be formed of one of other known insulating materials used as the gate insulating film.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 게이트 절연막(230)은 정보 저장을 위한 박막을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 23 및 도 24에 도시된 것처럼, 게이트 절연막(230 또는 GI)은 차례로 적층된 블록킹 절연막(231), 전하 저장막(232) 및 터널 절연막(233)을 포함할 수 있다. 전하 저장막(232)은 전하 트랩 사이트들을 갖는 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화질화막일 수 있으며, 정보 저장을 위한 박막으로 사용된다. 터널 절연막(233)은 열산화막 또는 화학기상증착 실리콘 산화막일 수 있으며, 블록킹 절연막(231)은 터널 절연막(233)보다 높은 유전상수를 갖는 물질들 중의 적어도 한가지를 포함할 수 있다. 블록킹 절연막(231), 전하저장막(232) 및 터널 절연막(233)은 공지된 문헌들에 개시된 기술들을 사용하여 또는 변형하여 형성될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the gate insulating layer 230 may include a thin film for storing information. For example, as illustrated in FIGS. 23 and 24, the gate insulating layer 230 or GI may include a blocking insulating layer 231, a charge storage layer 232, and a tunnel insulating layer 233 that are sequentially stacked. The charge storage film 232 may be a silicon nitride film or a silicon oxynitride film having charge trap sites, and is used as a thin film for storing information. The tunnel insulating film 233 may be a thermal oxide film or a chemical vapor deposition silicon oxide film, and the blocking insulating film 231 may include at least one of materials having a higher dielectric constant than the tunnel insulating film 233. The blocking insulating film 231, the charge storage film 232, and the tunnel insulating film 233 may be formed using or modified by techniques disclosed in the known literature.

한편, 상술한 것처럼, 반도체기판(100)은 개구부들(220)을 채우는 활성 기둥들(300, PL)과 전기적으로 연결되다. 이를 위해서는, 반도체 기판(100)의 상부면을 노출시키는 것이 요구되므로, 개구부(220) 내에 식각 마스크로서 스페이서들(240)을 형성한다. 스페이서들(240)은, 개구부(220) 내에서 게이트 절연막(230)의 내측벽을 덮도록 형성되어, 게이트 절연막(230)을 식각하는 후속 패터닝 공정에서 게이트 절연막(230)에 대한 식각 손상을 감소시킨다. Meanwhile, as described above, the semiconductor substrate 100 is electrically connected to the active pillars 300 and PL filling the openings 220. To this end, since it is required to expose the upper surface of the semiconductor substrate 100, to form the spacers 240 as an etching mask in the opening 220. The spacers 240 are formed to cover the inner wall of the gate insulating layer 230 in the opening 220 to reduce etch damage to the gate insulating layer 230 in a subsequent patterning process of etching the gate insulating layer 230. Let's do it.

일 실시예에 따르면, 스페이서들(240)은 게이트 절연막(230, GI)에 대한 식각 손상을 최소화하면서 제거될 수 있는 물질들 중의 한가지일 수 있다. 예를 들어, 스페이서들(240)에 접촉하는 게이트 절연막(GI)이 실리콘 산화막일 경우, 스페 이서들(240)은 실리콘 질화막을 형성될 수 있다. 변형된 실시예에 따르면, 스페이서들(240)은 활성 기둥(PL)과 같은 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 스페이서들(240)은 비정질 또는 다결정 실리콘으로 형성될 수 있다. 이 경우, 스페이서(240)는 별도의 제거 공정 없이 활성 기둥(PL)으로 사용될 수 있다. According to an embodiment, the spacers 240 may be one of materials that can be removed while minimizing etching damage to the gate insulating layer 230 and GI. For example, when the gate insulating layer GI in contact with the spacers 240 is a silicon oxide layer, the spacers 240 may form a silicon nitride layer. According to a modified embodiment, the spacers 240 may be formed of the same material as the active pillar PL. For example, the spacers 240 may be formed of amorphous or polycrystalline silicon. In this case, the spacer 240 may be used as the active pillar PL without a separate removal process.

도 28을 참조하면, 스페이서들(240)을 식각 마스크로 사용하여 노출된 게이트 절연막(230)을 식각한다. 이에 따라, 개구부들(220)의 바닥에서 반도체기판(100)의 상부면이 노출된다. 이때, 식각 저지막(160)은 게이트 절연막(230)을 식각하는 동안 또는 그 전에 제거될 수 있다. Referring to FIG. 28, the exposed gate insulating layer 230 is etched using the spacers 240 as an etch mask. Accordingly, the top surface of the semiconductor substrate 100 is exposed at the bottom of the openings 220. In this case, the etch stop layer 160 may be removed during or before etching the gate insulating layer 230.

이어서, 개구부(220)를 채우는 활성 기둥들(300)을 형성한다. 본 발명에 다르면, 활성 기둥들(300)은 반도체기판(100)과 같은 물질로 형성된다. 일 실시예에 따르면, 활성 기둥(300) 및 반도체기판(100)은 결정 결함없이 연속적으로 이어지는 단결정 구조의 실리콘일 수 있다. 이를 위해, 활성 기둥들(300)은 에피택시얼 기술들 중의 한가지를 사용하여 노출된 반도체기판(100)으로부터 성장될 수 있다. 이때, 스페이서들(240)이 실리콘으로 형성되는 경우, 에피택시얼 공정 동안 단결정화되어, 활성 기둥(300)의 일부를 구성할 수 있다.  Subsequently, active pillars 300 are formed to fill the opening 220. According to the present invention, the active pillars 300 are formed of the same material as the semiconductor substrate 100. According to an embodiment, the active pillar 300 and the semiconductor substrate 100 may be silicon having a single crystal structure continuously connected without crystal defects. To this end, the active pillars 300 may be grown from the exposed semiconductor substrate 100 using one of epitaxial techniques. In this case, when the spacers 240 are formed of silicon, the spacers 240 may be monocrystallized during the epitaxial process to form a part of the active pillar 300.

다른 실시예에 따르면, 활성 기둥들(300)을 형성하기 전에, 게이트 절연막(230, GI)에 대한 식각 손상을 최소화하면서, 스페이서들(240)을 제거한다. 이어서, 게이트 절연막들(230)을 덮으면서 개구부(220)의 바닥에서 반도체기판(100)과 접촉하는 반도체막을 형성한다. 반도체막은 화학기상증착 기술들 중의 한가지를 사용하여 형성될 수 있으며, 활성 기둥(300)으로 사용된다. 이 경우, 반도체막은 다 결정 또는 비정질 실리콘으로 형성될 수 있으며, 반도체기판(100)과 반도체막(즉, 300) 사이에는 결정 구조에서의 불연속적 경계면이 형성될 수 있다. According to another embodiment, before forming the active pillars 300, the spacers 240 are removed while minimizing etching damage to the gate insulating layer 230 and GI. Subsequently, a semiconductor film is formed to contact the semiconductor substrate 100 at the bottom of the opening 220 while covering the gate insulating layers 230. The semiconductor film may be formed using one of chemical vapor deposition techniques and is used as the active pillar 300. In this case, the semiconductor film may be formed of polycrystalline or amorphous silicon, and a discontinuous interface in the crystal structure may be formed between the semiconductor substrate 100 and the semiconductor film (ie, 300).

이때, 반도체막은 도 29에 도시된 것처럼 게이트 절연막(230)이 형성된 개구부(220)를 채우도록 형성될 수 있다. 하지만, 변형된 실시예에 따르면, 도 24에 도시된 것처럼 게이트 절연막(230)이 형성된 개구부(220)를 콘포말하게 덮도록 형성될 수 있다. 후자의 경우, 반도체막(즉, 활성 기둥(300))은 원통 또는 쉘 모양으로 형성될 수 있으며, 그 내부 공간은 절연성 물질로 채워질 수 있다. 한편, 반도체막의 두께(즉, 쉘의 두께)는 거기에 생성될 공핍 영역의 폭보다 얇거나 다결정 실리콘을 구성하는 실리콘 그레인들의 평균 길이보다 작을 수 있다. In this case, the semiconductor layer may be formed to fill the opening 220 in which the gate insulating layer 230 is formed, as shown in FIG. 29. However, according to the modified embodiment, as shown in FIG. 24, the gate insulating layer 230 may be formed to conformally cover the opening 220. In the latter case, the semiconductor film (ie, the active pillar 300) may be formed in a cylindrical or shell shape, and the internal space thereof may be filled with an insulating material. On the other hand, the thickness of the semiconductor film (ie, the thickness of the shell) may be thinner than the width of the depletion region to be created therein or smaller than the average length of the silicon grains constituting the polycrystalline silicon.

본 발명에 따르면, 활성 기둥들(300)은 그것들이 접촉하는 반도체기판(100)과 동일한 도전형을 갖도록 형성된다. 그 결과, 활성 기둥들(300)은 반도체기판(100)과 다이오드를 구성하지 않기 때문에, 활성 기둥들(300)은 반도체기판(100)과 등전위를 가질 수 있다. According to the present invention, the active pillars 300 are formed to have the same conductivity type as the semiconductor substrate 100 to which they contact. As a result, since the active pillars 300 do not constitute a diode with the semiconductor substrate 100, the active pillars 300 may have an equipotential with the semiconductor substrate 100.

도 30을 참조하면, 활성 기둥들(300, PL)의 상부 영역에는 셀 스트링들의 드레인 전극들로 사용되는 드레인 영역(D)이 형성된다. Referring to FIG. 30, a drain region D used as drain electrodes of cell strings is formed in an upper region of the active pillars 300 and PL.

이어서, 최상부 상부 게이트막(205)을 패터닝하여 스트링 선택 라인들(SSL)을 형성한다. 스트링 선택 라인들(SSL) 각각은 활성 기둥들(PL)을 일차원적으로 연결하도록 형성된다. Subsequently, the uppermost gate layer 205 is patterned to form string select lines SSL. Each of the string select lines SSL is formed to one-dimensionally connect the active pillars PL.

일 실시예에 따르면, 스트링 선택 라인들(SSL)을 형성하는 단계는 콘택 플러그들(260) 상에 제 1 도전막(270)을 형성한 후, 제 1 도전막(270), 최상부 게이 트 층간절연막(216) 및 최상부 상부 게이트막(205)을 패터닝하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 도전막(270)은 후속 공정에서 활성 기둥(PL)이 식각 손상을 입는 것을 예방하며, 활성 기둥들(PL)의 상부 영역(즉, 드레인 영역(D))과 직접 접촉할 수 있다. 이러한 직접적인 접촉을 고려하여, 제 1 도전막(270)은 활성 기둥과 오믹 접촉할 수 있는 물질들 중의 한가지로 형성되는 것이 바람직하다. According to an embodiment, the forming of the string select lines SSL may include forming the first conductive layer 270 on the contact plugs 260, and then forming the first conductive layer 270 and the upper gate interlayer. Patterning the insulating layer 216 and the uppermost upper gate layer 205. The first conductive layer 270 may prevent the active pillar PL from being etched in a subsequent process, and may directly contact the upper regions of the active pillars PL (ie, the drain region D). In consideration of such direct contact, the first conductive layer 270 is preferably formed of one of materials capable of ohmic contact with the active pillar.

도 25 내지 도 30을 참조하여 설명된 반도체 메모리 장치의 제조 방법에서, 게이트막들(201~205) 및 스트링 선택 라인(SSL)은, 도 3 내지 도 8을 참조하여 설명된 복수 개의 도전 패턴들(GL1~GL6)의 형성 방법을 이용하여 형성될 수 있다. In the method of manufacturing the semiconductor memory device described with reference to FIGS. 25 to 30, the gate layers 201 to 205 and the string select line SSL may include the plurality of conductive patterns described with reference to FIGS. 3 to 8. It may be formed using the method of forming (GL1 ~ GL6).

도 31 내지 도 34은 본 발명의 변형된 다른 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.31 to 34 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor memory device in accordance with another modified embodiment of the present invention.

도 31을 참조하면, 도 3을 참조하여 설명한 것과 유사하게, 반도체기판(100) 상에 희생막들(SC1, SC2, SC3, SC4, SC5, SC6) 및 게이트 층간절연막들(211, 212, 213, 214, 215, 216)을 교대로 형성한다. 즉, 희생막 구조체(SC)를 구성하는 희생막들(SC1~SC6)은 게이트 층간절연막들(211~216)에 의해 서로 이격되면서 적층된다. 희생막들(SC1~SC6) 사이에 개재되는 게이트 층간절연막들(211~216)은 게이트 층간절연 구조체(210)를 구성한다. 반도체기판(100)과 희생막들(SC1~SC6) 또는 게이트 층간절연막들(211~216) 사이에는 버퍼막 (110)이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 31, similar to those described with reference to FIG. 3, the sacrificial layers SC1, SC2, SC3, SC4, SC5, and SC6 and the gate interlayer insulating layers 211, 212, and 213 are formed on the semiconductor substrate 100. , 214, 215, and 216 are formed alternately. That is, the sacrificial layers SC1 to SC6 constituting the sacrificial layer structure SC are stacked while being spaced apart from each other by the gate interlayer insulating layers 211 to 216. The gate interlayer insulating layers 211 ˜ 216 interposed between the sacrificial layers SC1 ˜ SC6 form a gate interlayer insulating structure 210. A buffer layer 110 may be formed between the semiconductor substrate 100 and the sacrificial layers SC1 to SC6 or the gate interlayer insulating layers 211 to 216.

게이트 층간절연막(211~216)은 공지된 절연성 물질들 중의 적어도 한가지가 사용될 수 있다. 예를 들면, 게이트 층간절연막(211~216)은 실리콘 산화막 및 실리 콘 질화막 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 희생막들(SC1~SC6)은 게이트 층간절연막들(211~216)의 식각을 최소화하면서 선택적으로 제거될 수 있는 물질들로 형성된다. As the gate interlayer insulating films 211 to 216, at least one of known insulating materials may be used. For example, the gate interlayer insulating films 211 to 216 may include at least one of a silicon oxide film and a silicon nitride film. The sacrificial layers SC1 to SC6 are formed of materials that can be selectively removed while minimizing etching of the gate interlayer insulating layers 211 to 216.

게이트 층간절연 구조체(210) 및 희생막 구조체(SC)를 패터닝하여 반도체기판(100)의 상부면을 노출시키는 개구부들(50)을 형성한다. 이 실시예에 따르면, 개구부들(50) 각각은 홀 형태가 아니라 라인 또는 스트라이프 형태로 형성될 수 있다. 또한, 개구부들(50)은 반도체기판(100)으로부터의 거리에 따라 다른 폭을 가질 수 있다.The gate interlayer insulating structure 210 and the sacrificial film structure SC are patterned to form openings 50 exposing the top surface of the semiconductor substrate 100. According to this embodiment, each of the openings 50 may be formed in a line or stripe shape instead of a hole shape. In addition, the openings 50 may have different widths depending on the distance from the semiconductor substrate 100.

개구부(50)의 내측벽을 덮는 반도체막(300)을 형성한다. 이 실시예에 따르면, 반도체막(300)은 화학적 기상 증착 기술을 사용하여 개구부(50)의 내측벽을 콘포말하게 덮도록 형성될 수 있으며, 개구부 내부의 나머지 공간은 절연성 물질(310)(예를 들면, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 공기)로 채워질 수 있다. 한편, 변형된 실시예에 따르면, 반도체막(300)은 에피택시얼 기술을 사용하여 형성됨으로써 개구부들(50)을 채울 수 있다. 개구부(50)은 반도체막(300)으로 채워질 수 있다. The semiconductor film 300 covering the inner wall of the opening 50 is formed. According to this embodiment, the semiconductor film 300 may be formed to conformally cover the inner wall of the opening 50 using chemical vapor deposition techniques, and the remaining space inside the opening may be formed of an insulating material 310 (eg, For example, silicon oxide film, silicon nitride film or air). Meanwhile, according to the modified embodiment, the semiconductor film 300 may be formed using epitaxial technology to fill the openings 50. The opening 50 may be filled with the semiconductor film 300.

도 32을 참조하면, 게이트 층간절연 구조체(210) 및 희생막 구조체(SC)를 다시 패터닝하여, 개구부들(50) 사이에서 반도체기판(100) 또는 버퍼막(110)의 상부면을 노출시키는 예비 게이트 분리 영역(225)을 형성한다. 즉, 예비 게이트 분리 영역(225)은 인접하는 반도체막들(300) 사이에 형성되며, 바람직하게는 이들의 중앙에 형성된다. 그 결과, 게이트 층간절연막(211~216) 및 희생막들(SC1~SC6)의 측 벽들이 예비 게이트 분리 영역(225)에 의해 노출된다.Referring to FIG. 32, the gate interlayer insulating structure 210 and the sacrificial layer structure SC are again patterned to expose the upper surface of the semiconductor substrate 100 or the buffer layer 110 between the openings 50. The gate isolation region 225 is formed. That is, the preliminary gate isolation region 225 is formed between the adjacent semiconductor films 300, and is preferably formed at the center thereof. As a result, the sidewalls of the gate interlayer insulating films 211 to 216 and the sacrificial films SC1 to SC6 are exposed by the preliminary gate isolation region 225.

예비 게이트 분리 영역(225)에 의해 노출된 희생막들(SC1~SC6)을 제거한다. 그 결과, 게이트 층간절연막들(211~216) 사이에는 반도체막(300)의 측벽을 부분적으로 노출시키는 게이트 영역들(226)이 형성된다. 희생막들(SC1~SC6)을 제거하는 동안 버퍼막(110)이 제거됨으로써, 반도체기판(100)의 상부면이 예비 게이트 분리 영역(225) 및 게이트 영역(226)에서 노출될 수 있다. The sacrificial layers SC1 ˜ SC6 exposed by the preliminary gate isolation region 225 are removed. As a result, gate regions 226 that partially expose sidewalls of the semiconductor film 300 are formed between the gate interlayer insulating films 211 to 216. Since the buffer layer 110 is removed while the sacrificial layers SC1 ˜ SC6 are removed, the upper surface of the semiconductor substrate 100 may be exposed in the preliminary gate isolation region 225 and the gate region 226.

희생막들(SC1~SC6)을 제거하는 단계는 게이트 층간절연막들(211~216), 반도체기판(100), 반도체막(300) 및 절연성 물질(310)에 대해 식각 선택성을 갖는 식각 레서피를 사용하여 실시될 수 있다. 또한, 희생막들(SC1~SC6)을 제거하는 단계는 건식 또는 습식의 방법으로 실시될 수 있지만, 등방성 식각의 방법을 사용하는 것이 바람직하다. Removing the sacrificial layers SC1 ˜ SC6 may use an etching recipe having etch selectivity with respect to the gate interlayer insulating layers 211 ˜ 216, the semiconductor substrate 100, the semiconductor layer 300, and the insulating material 310. It can be carried out by. In addition, the removing of the sacrificial layers SC1 to SC6 may be performed by a dry or wet method, but isotropic etching is preferably used.

게이트 영역들(226)이 형성된 결과물 상에 게이트 절연막(230)을 형성한다. 게이트 절연막(230)은 블록킹 절연막, 전하 저장막 및 터널 절연막을 포함할 수 있다. 이 실시예에 따르면, 터널 절연막은 적어도 게이트 영역을 통해 노출되는 반도체막(300)의 측벽을 덮도록 형성되고, 전하저장막 및 블록킹 절연막은 터널 절연막이 형성된 결과물을 콘포말하게 덮도록 형성될 수 있다. The gate insulating layer 230 is formed on the resultant product in which the gate regions 226 are formed. The gate insulating layer 230 may include a blocking insulating layer, a charge storage layer, and a tunnel insulating layer. According to this embodiment, the tunnel insulating film may be formed to cover at least the sidewall of the semiconductor film 300 exposed through the gate region, and the charge storage film and the blocking insulating film may be formed to conformally cover the resultant product in which the tunnel insulating film is formed. have.

도 33를 참조하면, 게이트 절연막(230)이 형성된 결과물 상에, 예비 게이트 분리 영역(225) 및 게이트 영역(226)을 채우는 도전성 갭필막을 형성한다. 도전성 갭필막은 우수한 단차 도포성을 제공하는 박막 형성 기술들 중의 적어도 한가지를 사용하여 형성될 수 있으며, 다결정 실리콘막, 실리사이드막들 및 금속막들 중의 적어도 한가지일 수 있다. Referring to FIG. 33, a conductive gap fill layer filling the preliminary gate isolation region 225 and the gate region 226 is formed on the resultant product on which the gate insulating layer 230 is formed. The conductive gapfill film may be formed using at least one of thin film forming techniques that provide excellent step coverage, and may be at least one of polycrystalline silicon film, silicide films, and metal films.

이어서, 최상부 게이트 층간절연막(216) 또는 게이트 절연막(230)을 식각 마스크로 사용하여 도전성 갭필막을 이방성 식각한다. 이에 따라, 예비 게이트 분리 영역(225)에는, 수직적으로 분리된 도전성 갭필막들의 측벽을 노출시키는 게이트 분리 영역(225')이 형성된다. 수직적으로 분리된 도전성 갭픽막들은 게이트 영역들(226) 내에 형성되며, 전기적으로 분리된 게이트막들(201, 202, 203, 204, 205, 206)을 형성한다. 전기적으로 분리된 게이트막들(201~206)은 게이트 구조체(200)을 구성할 수 있으며 상술한 수평 패턴들(HP)으로 사용될 수 있다. Subsequently, the conductive gap fill film is anisotropically etched using the uppermost gate interlayer insulating film 216 or the gate insulating film 230 as an etching mask. Accordingly, in the preliminary gate isolation region 225, a gate isolation region 225 ′ exposing sidewalls of the vertically separated conductive gapfill layers is formed. Vertically separated conductive gap pick layers are formed in the gate regions 226 and form electrically separated gate layers 201, 202, 203, 204, 205, and 206. The electrically separated gate layers 201 to 206 may constitute the gate structure 200 and may be used as the above-described horizontal patterns HP.

이후, 게이트 분리 영역(225')을 채우는 갭필 절연막(gapfill insulating layer, 180)을 형성한다. 갭필 절연막(180)은 실리콘 산화막인 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 다양한 절연성 물질들 중의 적어도 한가지로 형성될 수도 있다.Thereafter, a gapfill insulating layer 180 filling the gate isolation region 225 ′ is formed. The gap fill insulating layer 180 is preferably a silicon oxide film, but is not limited thereto, and may be formed of at least one of various other insulating materials.

도 34를 참조하면, 반도체막들(300)을 패터닝하여 수직 패턴들(VP)을 형성한다. 이 실시예에 따르면, 수직 패턴들(VP)은 메모리 셀 스트링을 구성하는 활성 영역으로 사용되기 때문에, 수직 패턴들(VP)은 수평적으로 분리되는 것이 필요하다. 이를 위해, 수직 패턴들(VP)을 형성하는 단계는 개구부들(50) 또는 게이트 분리 영역(225')을 가로지르는 마스크 패턴(도시하지 않음)을 형성하는 단계 및 마스크 패턴을 식각 마스크로 사용하여 반도체막(300)을 식각하는 단계를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 34, the semiconductor layers 300 are patterned to form vertical patterns VP. According to this embodiment, since the vertical patterns VP are used as active regions constituting the memory cell string, the vertical patterns VP need to be horizontally separated. To this end, the forming of the vertical patterns VP may include forming a mask pattern (not shown) across the openings 50 or the gate isolation region 225 ′ and using the mask pattern as an etching mask. And etching the semiconductor film 300.

이에 더하여, 이러한 식각 단계에서, 최상부 게이트 층간절연막(216)은 식 각 마스크로 사용될 수 있다. 이에 따라, 게이트 분리 영역(225') 내의 마스크 패턴들 사이인 영역들에는, 게이트 구조체(200)의 측벽을 노출시키는, 홀들이 형성될 수 있다. 홀들을 절연성 물질(305)로 채운 후, 분리된 수직 패턴들(VP)을 전기적으로 연결하는 상부 배선들(270)을 형성한다. 상부 배선들(270)은 비트 라인들로 사용될 수 있다. 한편, 상부 배선들(270)을 형성하기 전에, 반도체기판(100)과는 다른 도전형을 갖는 불순물들을 수직 패턴(VP)의 상부 영역에 주입하여 드레인 영역들(D)을 형성할 수 있다. In addition, in this etching step, the top gate interlayer insulating film 216 may be used as an etching mask. Accordingly, holes may be formed in the regions between the mask patterns in the gate isolation region 225 ′ to expose sidewalls of the gate structure 200. After the holes are filled with the insulating material 305, the upper interconnections 270 are formed to electrically connect the separated vertical patterns VP. The upper wires 270 may be used as bit lines. Meanwhile, before forming the upper interconnections 270, the drain regions D may be formed by implanting impurities having a different conductivity type from the semiconductor substrate 100 into the upper region of the vertical pattern VP.

도 31 내지 도 34를 참조하여 설명된 반도체 메모리 장치의 제조 방법에서, 게이트막들(201~206)은, 도 3 내지 도 8을 참조하여 설명된 복수 개의 도전 패턴들(GL1~GL6)의 형성 방법을 이용하여 형성될 수 있다.In the method of manufacturing the semiconductor memory device described with reference to FIGS. 31 to 34, the gate layers 201 to 206 may be formed by forming the plurality of conductive patterns GL1 to GL6 described with reference to FIGS. 3 to 8. It can be formed using the method.

도 35 내지 도 38은 본 발명의 변형된 다른 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 다른 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.35 to 38 are cross-sectional views illustrating another method of manufacturing a semiconductor memory device in accordance with another modified embodiment of the present invention.

도 35 내지 도 38을 참조하면, 이 실시예 따른 개구부(50)는 홀 형태로 형성되며, 이런 점에서, 도 31 내지 34을 참조하여 상술한 실시예와 구별된다. 35 to 38, the opening 50 according to this embodiment is formed in the form of a hole, and in this respect, it is distinguished from the embodiment described above with reference to FIGS.

한편, 이 실시예에 따르면, 수직 패턴들(VP)은 서로 분리된 개구부들(50)을 채우도록 형성된다. 결과적으로, 앞선 실시예에서의 수직 패턴의 최종 모양은 반도체막들(300)을 패터닝하는 단계에서 결정되지만, 이 실시예에서의 수직 패턴의 최종 모양은 홀 형태의 개구부(50)에 의해 정의된다.Meanwhile, according to this embodiment, the vertical patterns VP are formed to fill the openings 50 separated from each other. As a result, the final shape of the vertical pattern in the previous embodiment is determined in the step of patterning the semiconductor films 300, but the final shape of the vertical pattern in this embodiment is defined by the opening 50 in the form of a hole. .

이 실시예에서, 전기적으로 분리된 게이트막들(201~206)은 희생막들(SC1~SC6)에 의해 그 두께가 정의된다.In this embodiment, the thicknesses of the electrically separated gate films 201 to 206 are defined by the sacrificial films SC1 to SC6.

희생막들(SC1~SC6)의 두께와 분리된 게이트막들(201~206)의 두께 사이에는 게이트 절연막(230)의 두께의 두 배에 상응하는 차이가 있을 수 있으며, 희생막들(SC1~SC6)의 두께는 이러한 두께의 차이를 고려하여 형성될 수 있다. There may be a difference corresponding to twice the thickness of the gate insulating layer 230 between the thicknesses of the sacrificial layers SC1 ˜ SC6 and the thicknesses of the separated gate layers 201 ˜ 206. The thickness of SC6) may be formed in consideration of this difference in thickness.

도 35 내지 도 38를 참조하여 설명된 반도체 메모리 장치의 제조 방법에서, 게이트막들(201~206)은, 도 3 내지 도 8을 참조하여 설명된 복수 개의 도전 패턴들(GL1~GL6)의 형성 방법을 이용하여 형성될 수 있다.In the method of manufacturing the semiconductor memory device described with reference to FIGS. 35 to 38, the gate layers 201 to 206 may be formed by forming the plurality of conductive patterns GL1 to GL6 described with reference to FIGS. 3 to 8. It can be formed using the method.

도 39는 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치를 포함하는 메모리 시스템의 일 예를 나타내는 개략 블록도이다. 39 is a schematic block diagram illustrating an example of a memory system including a nonvolatile memory device according to example embodiments.

도 39를 참조하면, 메모리 시스템(1100)은 PDA, 포터블(portable) 컴퓨터, 웹 타블렛(web tablet), 무선 전화기(wireless phone), 모바일 폰(mobile phone), 디지털 뮤직 플레이어(digital music player), 메모리 카드(memory card), 또는 정보를 무선환경에서 송신 및/또는 수신할 수 있는 모든 소자에 적용될 수 있다.Referring to FIG. 39, the memory system 1100 may include a PDA, a portable computer, a web tablet, a wireless phone, a mobile phone, a digital music player, It can be applied to a memory card or any device capable of transmitting and / or receiving information in a wireless environment.

메모리 시스템(1100)은 컨트롤러(1110), 키패드(keypad), 키보드 및 디스플레이와 같은 입출력 장치(1120), 메모리(1130), 인터페이스(1140), 및 버스(1150)를 포함한다. 메모리(1130)와 인터페이스(1140)는 버스(1150)를 통해 상호 소통된다.The memory system 1100 includes a controller 1110, an input / output device 1120 such as a keypad, a keyboard, and a display, a memory 1130, an interface 1140, and a bus 1150. Memory 1130 and interface 1140 are in communication with one another via bus 1150.

컨트롤러(1110)는 적어도 하나의 마이크로 프로세서, 디지털 시그널 프로세서, 마이크로 컨트롤러, 또는 그와 유사한 다른 프로세스 장치들을 포함한다. 메모리(1130)는 컨트롤러에 의해 수행된 명령을 저장하는 데에 사용될 수 있다. 입출력 장치(1120)는 시스템(1100) 외부로부터 데이터 또는 신호를 입력받거나 또는 시스 템(1100) 외부로 데이터 또는 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 입출력 장치(1120)는 키보드, 키패드 또는 디스플레이 소자를 포함할 수 있다.The controller 1110 includes at least one microprocessor, digital signal processor, microcontroller, or other similar process device. Memory 1130 may be used to store instructions performed by the controller. The input / output device 1120 may receive data or a signal from the outside of the system 1100 or output data or a signal to the outside of the system 1100. For example, the input / output device 1120 may include a keyboard, a keypad, or a display device.

메모리(1130)는 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 소자를 포함한다. 메모리(1130)는 또한 다른 종류의 메모리, 임의의 수시 접근이 가능한 휘발성 메모리, 기타 다양한 종류의 메모리를 더 포함할 수 있다.The memory 1130 includes a nonvolatile memory device according to embodiments of the present invention. The memory 1130 may also further include other types of memory, volatile memory that can be accessed at any time, and various other types of memory.

인터페이스(1140)는 데이터를 통신 네트워크로 송출하거나, 네트워크로부터 데이터를 받는 역할을 한다.The interface 1140 transmits data to the communication network or receives data from the network.

도 40은 본 발명의 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치를 구비하는 메모리 카드의 일 예를 나타내는 개략 블록도이다. 40 is a schematic block diagram illustrating an example of a memory card including a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.

도 40을 참조하면, 고용량의 데이터 저장 능력을 지원하기 위한 메모리 카드(1200)는 본 발명에 따른 플래시 메모리 장치(1210)를 장착한다. 본 발명에 따른 메모리 카드(1200)는 호스트(Host)와 플래시 메모리 장치(1210) 간의 제반 데이터 교환을 제어하는 메모리 컨트롤러(1220)를 포함한다. Referring to FIG. 40, a memory card 1200 for supporting a high capacity of data storage capability includes a flash memory device 1210 according to the present invention. The memory card 1200 according to the present invention includes a memory controller 1220 that controls the exchange of all data between the host and the flash memory device 1210.

SRAM(1221)은 프로세싱 유닛(1222)의 동작 메모리로써 사용된다. 호스트 인터페이스(1223)는 메모리 카드(1200)와 접속되는 호스트의 데이터 교환 프로토콜을 구비한다. 에러 정정 블록(1224)은 멀티 비트 플래시 메모리 장치(1210)로부터 독출된 데이터에 포함되는 에러를 검출 및 정정한다. 메모리 인터페이스(1225)는 본 발명의 플래시 메모리 장치(1210)와 인터페이싱 한다. 프로세싱 유닛(1222)은 메모리 컨트롤러(1220)의 데이터 교환을 위한 제반 제어 동작을 수행한다. 비록 도면에는 도시되지 않았지만, 본 발명에 따른 메모리 카드(1200)는 호스트(Host)와의 인 터페이싱을 위한 코드 데이터를 저장하는 ROM(미도시됨) 등이 더 제공될 수 있음은 이 분야의 통상적인 지식을 습득한 자들에게 자명하다. The SRAM 1221 is used as the operating memory of the processing unit 1222. The host interface 1223 includes a data exchange protocol of a host that is connected to the memory card 1200. Error correction block 1224 detects and corrects errors contained in data read from multi-bit flash memory device 1210. The memory interface 1225 interfaces with the flash memory device 1210 of the present invention. The processing unit 1222 performs various control operations for exchanging data of the memory controller 1220. Although not shown in the drawings, the memory card 1200 according to the present invention may further be provided with a ROM (not shown) for storing code data for interfacing with a host. It is self-evident to those who have acquired knowledge.

도 41은 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 장치를 장착하는 정보 처리 시스템의 일 예를 나타내는 개략 블록도이다. 41 is a schematic block diagram illustrating an example of an information processing system equipped with a nonvolatile memory device according to the present invention.

도 41을 참조하면, 모바일 기기나 데스크 톱 컴퓨터와 같은 정보 처리 시스템에 본 발명의 플래시 메모리 시스템(1310)이 장착된다. 본 발명에 따른 정보 처리 시스템(1300)은 플래시 메모리 시스템(1310)과 각각 시스템 버스(1360)에 전기적으로 연결된 모뎀(1320), 중앙처리장치(1330), 램(1340), 유저 인터페이스(1350)를 포함한다. 플래시 메모리 시스템(1310)은 앞서 언급된 메모리 시스템 또는 플래시 메모리 시스템과 실질적으로 동일하게 구성될 것이다. 플래시 메모리 시스템(1310)에는 중앙처리장치(1330)에 의해서 처리된 데이터 또는 외부에서 입력된 데이터가 저장된다. 여기서, 상술한 플래시 메모리 시스템(1310)이 반도체 디스크 장치(SSD)로 구성될 수 있으며, 이 경우 정보 처리 시스템(1300)은 대용량의 데이터를 플래시 메모리 시스템(1310)에 안정적으로 저장할 수 있다. 그리고 신뢰성의 증대에 따라, 플래시 메모리 시스템(1310)은 에러 정정에 소요되는 자원을 절감할 수 있어 고속의 데이터 교환 기능을 정보 처리 시스템(1300)에 제공할 것이다. 도시되지 않았지만, 본 발명에 따른 정보 처리 시스템(1300)에는 응용 칩셋(Application Chipset), 카메라 이미지 프로세서(Camera Image Processor: CIS), 입출력 장치 등이 더 제공될 수 있음은 이 분야의 통상적인 지식을 습득한 자들에게 자명하다.Referring to FIG. 41, the flash memory system 1310 of the present invention is mounted in an information processing system such as a mobile device or a desktop computer. The information processing system 1300 according to the present invention includes a flash memory system 1310 and a modem 1320, a central processing unit 1330, a RAM 1340, and a user interface 1350 electrically connected to a system bus 1360, respectively. It includes. The flash memory system 1310 may be configured substantially the same as the above-described memory system or flash memory system. The flash memory system 1310 stores data processed by the CPU 1330 or data externally input. In this case, the above-described flash memory system 1310 may be configured as a semiconductor disk device (SSD), in which case the information processing system 1300 can stably store a large amount of data in the flash memory system 1310. As the reliability increases, the flash memory system 1310 can save resources required for error correction and provide a high-speed data exchange function to the information processing system 1300. Although not shown, the information processing system 1300 according to the present invention may be further provided with an application chipset, a camera image processor (CIS), an input / output device, and the like. Self-explanatory to those who have learned.

또한, 본 발명에 따른 플래시 메모리 장치 또는 메모리 시스템은 다양한 형태들의 패키지로 실장 될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 플래시 메모리 장치 또는 메모리 시스템은 PoP(Package on Package), Ball grid arrays(BGAs), Chip scale packages(CSPs), Plastic Leaded Chip Carrier(PLCC), Plastic Dual In-Line Package(PDIP), Die in Waffle Pack, Die in Wafer Form, Chip On Board(COB), Ceramic Dual In-Line Package(CERDIP), Plastic Metric Quad Flat Pack(MQFP), Thin Quad Flatpack(TQFP), Small Outline(SOIC), Shrink Small Outline Package(SSOP), Thin Small Outline(TSOP), Thin Quad Flatpack(TQFP), System In Package(SIP), Multi Chip Package(MCP), Wafer-level Fabricated Package(WFP), Wafer-Level Processed Stack Package(WSP) 등과 같은 방식으로 패키지화되어 실장될 수 있다.In addition, the flash memory device or the memory system according to the present invention may be mounted in various types of packages. For example, a flash memory device or a memory system according to the present invention may be a package on package (PoP), ball grid arrays (BGAs), chip scale packages (CSPs), plastic leaded chip carrier (PLCC), plastic dual in-line package. (PDIP), Die in Waffle Pack, Die in Wafer Form, Chip On Board (COB), Ceramic Dual In-Line Package (CERDIP), Plastic Metric Quad Flat Pack (MQFP), Thin Quad Flatpack (TQFP), Small Outline ( SOIC), Shrink Small Outline Package (SSOP), Thin Small Outline (TSOP), Thin Quad Flatpack (TQFP), System In Package (SIP), Multi Chip Package (MCP), Wafer-level Fabricated Package (WFP), Wafer- It can be packaged and mounted in the same manner as Level Processed Stack Package (WSP).

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention belongs may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. You will understand that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 반도체 메모리 장치의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a 3D semiconductor memory device according to example embodiments.

도 2는 도 1에 도시된 3차원 반도체 메모리 장치의 변형 실시예를 나타낸다. FIG. 2 illustrates a modified embodiment of the 3D semiconductor memory device shown in FIG. 1.

도 3 내지 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명한다.3 to 8 illustrate a method of manufacturing a semiconductor memory device according to embodiments of the present invention.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치를 도시하는 사시도이다. 9 is a perspective view illustrating a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 저장 패턴을 설명하기 위한 공정 단면도이다. 10 is a cross-sectional view illustrating a data storage pattern according to an embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 셀 어레이 구조를 설명하기 위한 회로도이다. 11 is a circuit diagram illustrating a cell array structure of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 셀 어레이 일부를 도시하는 사시도이다.12 is a perspective view illustrating a portion of a cell array of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

도 13 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 사시도들이다. 13 to 18 are perspective views illustrating a method of manufacturing a semiconductor memory device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 중간 배선들의 전기적 연결 구조를 설명하기 위한 회로도이다. 19 is a circuit diagram illustrating an electrical connection structure of intermediate wirings according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 20 및 도 21는 본 발명의 일 실시예에 따른 중간 배선들의 전기적 연결 구조를 설명하기 위한 사시도들이다. 20 and 21 are perspective views illustrating an electrical connection structure of intermediate wirings according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 셀 어레이 구조를 설명하기 위한 사시도이다. 22 is a perspective view illustrating a cell array structure of a semiconductor memory device according to another embodiment of the present invention.

도 23 및 도 24은 본 발명의 다른 실시예에 따른 활성 기둥 및 게이트 절연막을 보다 구체적으로 설명하기 위한 사시도들이다. 23 and 24 are perspective views for explaining in detail the active pillar and the gate insulating film according to another embodiment of the present invention.

도 25 내지 도 30은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.25 to 30 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor memory device in accordance with other embodiments of the present invention.

도 31 내지 도 34은 본 발명의 변형된 다른 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.31 to 34 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor memory device in accordance with another modified embodiment of the present invention.

도 35 내지 도 38은 본 발명의 변형된 다른 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 다른 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.35 to 38 are cross-sectional views illustrating another method of manufacturing a semiconductor memory device in accordance with another modified embodiment of the present invention.

도 39는 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치를 포함하는 메모리 시스템의 일 예를 나타내는 개략 블록도이다. 39 is a schematic block diagram illustrating an example of a memory system including a nonvolatile memory device according to example embodiments.

도 40은 본 발명의 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치를 구비하는 메모리 카드의 일 예를 나타내는 개략 블록도이다. 40 is a schematic block diagram illustrating an example of a memory card including a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.

도 41은 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 장치를 장착하는 정보 처리 시스템의 일 예를 나타내는 개략 블록도이다. 41 is a schematic block diagram illustrating an example of an information processing system equipped with a nonvolatile memory device according to the present invention.

Claims (10)

서로 이격된 제 1 콘택 영역 및 제 2 콘택 영역을 포함하는 기판; 및A substrate including a first contact region and a second contact region spaced apart from each other; And 차례로 적층된 복수의 도전 패턴들을 포함하되,Including a plurality of conductive patterns stacked in sequence, 상기 도전 패턴들 각각은, Each of the conductive patterns, 상기 기판의 상부면에 평행한 배선부; 및A wiring portion parallel to an upper surface of the substrate; And 상기 기판의 상부면을 관통하는 방향을 따라, 상기 배선부의 일단으로부터 연장되는 콘택 연장부를 포함하고, A contact extension part extending from one end of the wiring part along a direction passing through the upper surface of the substrate; 상기 도전 패턴들 중의 적어도 하나의 콘택 연장부는 상기 제 1 콘택 영역에 배치되고, 상기 도전라인들 중 적어도 다른 하나의 콘택 연장부는 상기 제 2 콘택 영역에 배치되는 반도체 메모리 장치. At least one contact extension of the conductive patterns is disposed in the first contact region, and at least another contact extension of the conductive lines is disposed in the second contact region. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도전 패턴들 각각은, 상기 기판의 상부면을 관통하는 방향을 따라 상기 배선부의 타단으로부터 연장되는 더미 연장부를 더 포함하는 반도체 메모리 장치. Each of the conductive patterns further includes a dummy extension part extending from the other end of the wiring part in a direction penetrating the upper surface of the substrate. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 하나의 도전 패턴에서, 상기 더미 연장부의 길이는 상기 콘택 연장부의 길이보다 짧은 반도체 메모리 장치.In one conductive pattern, the length of the dummy extension is shorter than the length of the contact extension. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 도전 패턴의 상기 콘택 연장부는 인접한 상기 도전 패턴들의 상기 더미 연장부들 사이에 배치되는 반도체 메모리 장치.And the contact extension portion of the conductive pattern is disposed between the dummy extension portions of adjacent conductive patterns. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판의 상부면과 상기 콘택 연장부들의 상부면들 사이의 거리들은 실질적으로 동일한 반도체 메모리 장치.And the distances between the top surface of the substrate and the top surfaces of the contact extensions are substantially the same. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도전 패턴들의 상기 배선부들은 상기 기판의 상부면으로부터 거리가 멀어질수록, 상기 배선부들의 길이들이 점차 감소하는 반도체 메모리 장치.The lengths of the wiring portions gradually decrease as the wiring portions of the conductive patterns become farther from the upper surface of the substrate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 도전 패턴들 상에서 상기 배선부를 가로지르며, 상기 도전 패턴들의 상기 콘택 연장부들 각각에 접속된 배선 라인들을 더 포함하는 반도체 메모리 장치.And wiring lines crossing the wiring portions on the plurality of conductive patterns and connected to each of the contact extension portions of the conductive patterns. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 홀수층에 배치된 상기 도전 패턴들의 콘택 연장부들은 상기 제 1 콘택 영역 상에서, 상기 배선 라인에 연결되며, The contact extensions of the conductive patterns disposed in the odd layer are connected to the wiring line on the first contact region. 짝수층에 배치된 상기 도전 패턴들의 콘택 연장부들은 상기 제 2 콘택 영역 상에서 상기 배선 라인에 연결되는 반도체 메모리 장치.And contact extension portions of the conductive patterns disposed on the even layer are connected to the wiring line on the second contact region. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 배선부와 상기 콘택 연장부 사이의 각도는 90도 내지 130도인 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.And the angle between the wiring portion and the contact extension portion is 90 degrees to 130 degrees. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판은 상기 제 1 콘택 영역과 상기 제 2 콘택 영역 사이에 셀 어레이 영역을 더 포함하며, The substrate further comprises a cell array region between the first contact region and the second contact region, 상기 반도체 메모리 장치는 상기 도전 패턴들의 상기 배선부들을 관통하는 반도체 패턴들; 및The semiconductor memory device may include semiconductor patterns penetrating the wiring portions of the conductive patterns; And 상기 반도체 패턴과 상기 도전 패턴 사이에 개재되는 정보 저장막 패턴을 더 포함하는 반도체 메모리 장치.And a data storage layer pattern interposed between the semiconductor pattern and the conductive pattern.
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