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KR20250044608A - Semiconductor memory device and the fabricating method including the same - Google Patents

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KR20250044608A
KR20250044608A KR1020250032735A KR20250032735A KR20250044608A KR 20250044608 A KR20250044608 A KR 20250044608A KR 1020250032735 A KR1020250032735 A KR 1020250032735A KR 20250032735 A KR20250032735 A KR 20250032735A KR 20250044608 A KR20250044608 A KR 20250044608A
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KR
South Korea
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film
pad
word line
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Application number
KR1020250032735A
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Korean (ko)
Inventor
최다솜
고영민
최용순
Original Assignee
삼성전자주식회사
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Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
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Abstract

신뢰성이 향상된 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 제공한다. 반도체 메모리 장치 제조 방법은, 셀 영역과 패드 영역을 포함하는 기판 상에 복수의 반도체막 및 복수의 희생막이 교대로 적층된 적층 구조체를 형성하고, 적층 구조체를 관통하고, 제1 방향으로 연장되고, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 서로 이격된 복수의 매립 절연막을 형성하고, 셀 영역 상에, 적층 구조체를 관통하고, 제2 방향으로 연장된 프리 활성 패턴 분리 구조체를 형성하여 각각의 반도체막을 복수의 활성 패턴으로 분리하되, 프리 활성 패턴 분리 구조체는 금속 물질을 포함하는 프리 분리 필링막과, 적층 구조체와 프리 분리 필링막 사이에 배치된 분리 라이너를 포함하고, 매립 절연막의 일부를 제거하여 적층 구조체의 측벽을 노출시키는 제1 트렌치를 형성하고, 희생층을 제거하여 활성 패턴의 상면 및 바닥면을 노출시키고, 활성 패턴에 대한 트림 공정을 수행하여 활성 패턴의 두께를 감소시키는 것을 포함한다.A method for manufacturing a semiconductor memory device with improved reliability is provided. The method for manufacturing a semiconductor memory device includes forming a stacked structure in which a plurality of semiconductor films and a plurality of sacrificial films are alternately stacked on a substrate including a cell region and a pad region, forming a plurality of buried insulating films penetrating the stacked structure, extending in a first direction, and spaced apart from each other in a second direction intersecting the first direction, forming a pre-active pattern separation structure penetrating the stacked structure and extending in the second direction on the cell region to separate each semiconductor film into a plurality of active patterns, wherein the pre-active pattern separation structure includes a pre-separation filling film including a metal material, and a separation liner disposed between the stacked structure and the pre-separation filling film, forming a first trench exposing a sidewall of the stacked structure by removing a portion of the buried insulating film, removing the sacrificial layer to expose an upper surface and a bottom surface of the active pattern, and performing a trimming process on the active pattern to reduce a thickness of the active pattern.

Description

반도체 메모리 장치 및 이의 제조 방법{SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE AND THE FABRICATING METHOD INCLUDING THE SAME}SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE AND THE FABRICATING METHOD INCLUDING THE SAME

본 발명은 반도체 메모리 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 전기적 특성이 향상된 3차원 반도체 메모리 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor memory device and a method for manufacturing the same, and more specifically, to a three-dimensional semiconductor memory device with improved electrical characteristics and a method for manufacturing the same.

소비자가 요구하는 우수한 성능 및 저렴한 가격을 충족시키기 위해 반도체 소자의 집적도를 증가시키는 것이 요구되고 있다. 반도체 소자의 경우, 그 집적도는 제품의 가격을 결정하는 중요한 요인이기 때문에, 특히 증가된 집적도가 요구되고 있다. In order to meet the superior performance and low price demands of consumers, the integration of semiconductor devices is required to increase. In the case of semiconductor devices, the integration is an important factor in determining the price of the product, so increased integration is particularly required.

종래의 2차원 또는 평면적 반도체 소자의 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 소자의 집적도는 증가하고는 있지만 여전히 제한적이다. 이에 따라, 3차원적으로 배열되는 메모리 셀들을 구비하는 3차원 반도체 메모리 소자들이 제안되고 있다.In the case of conventional two-dimensional or planar semiconductor devices, the integration is mainly determined by the area occupied by the unit memory cell, and is therefore greatly affected by the level of fine pattern formation technology. However, since ultra-expensive equipment is required to miniaturize the pattern, the integration of two-dimensional semiconductor devices is still limited, although increasing. Accordingly, three-dimensional semiconductor memory devices having memory cells arranged three-dimensionally are being proposed.

본 발명이 해결하려는 과제는, 신뢰성이 향상된 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor memory device with improved reliability.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 신뢰성이 향상된 반도체 메모리 장치를 제공하는 것이다.Another problem that the present invention seeks to solve is to provide a semiconductor memory device with improved reliability.

본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치 제조 방법은, 셀 영역과 패드 영역을 포함하는 기판 상에 복수의 반도체막 및 복수의 희생막이 교대로 적층된 적층 구조체를 형성하고, 적층 구조체를 관통하고, 제1 방향으로 연장되고, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 서로 이격된 복수의 매립 절연막을 형성하고, 셀 영역 상에, 적층 구조체를 관통하고, 제2 방향으로 연장된 프리 활성 패턴 분리 구조체를 형성하여 각각의 반도체막을 복수의 활성 패턴으로 분리하되, 프리 활성 패턴 분리 구조체는 금속 물질을 포함하는 프리 분리 필링막과, 적층 구조체와 프리 분리 필링막 사이에 배치된 분리 라이너를 포함하고, 매립 절연막의 일부를 제거하여 적층 구조체의 측벽을 노출시키는 제1 트렌치를 형성하고, 희생층을 제거하여 활성 패턴의 상면 및 바닥면을 노출시키고, 활성 패턴에 대한 트림 공정을 수행하여 활성 패턴의 두께를 감소시키는 것을 포함한다.According to some embodiments of the technical idea of the present invention for solving the above problems, a method for manufacturing a semiconductor memory device includes forming a stacked structure in which a plurality of semiconductor films and a plurality of sacrificial films are alternately stacked on a substrate including a cell region and a pad region, forming a plurality of buried insulating films penetrating the stacked structure, extending in a first direction, and spaced apart from each other in a second direction intersecting the first direction, forming a pre-active pattern separation structure penetrating the stacked structure and extending in the second direction on the cell region to separate each semiconductor film into a plurality of active patterns, wherein the pre-active pattern separation structure includes a pre-separation filling film including a metal material, and a separation liner disposed between the stacked structure and the pre-separation filling film, forming a first trench exposing a sidewall of the stacked structure by removing a portion of the buried insulating film, exposing a top surface and a bottom surface of the active pattern by removing the sacrificial layer, and performing a trimming process on the active pattern to reduce a thickness of the active pattern.

상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는, 셀 영역과 패드 영역을 포함하는 기판, 셀 영역 상에 배치되고, 제1 방향으로 배열되며, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 반대되는 제1 측벽과 제2 측벽을 포함하는 복수의 제1 활성 패턴, 제1 활성 패턴 상에 배치되고, 제1 방향으로 배열된 복수의 제2 활성 패턴, 제1 활성 패턴의 제1 측벽 상에 배치되고, 제1 활성 패턴과 연결되며, 제1 방향 및 제2 방향과 교차하는 제3 방향으로 연장된 비트 라인, 제1 활성 패턴의 제2 측벽 상에 배치되고, 제1 활성 패턴과 연결된 데이터 저장 패턴, 셀 영역 상에 배치되고, 제1 활성 패턴과 교차하며, 제1 방향으로 연장된 제1 워드 라인, 제1 워드라인 상에 배치되고, 제2 활성 패턴과 교차하며, 제1 방향으로 연장된 제2 워드 라인, 패드 영역 상에 배치되고, 제1 워드 라인과 연결되며, 제1 방향으로 연장된 제1 워드 라인 패드, 제1 워드 라인 패드 상에 배치되고, 제2 워드 라인과 연결되며, 제1 방향으로 연장된 제2 워드 라인 패드, 및 제1 워드 라인 패드 및 제2 워드 라인 패드를 관통하는 패드 서포터를 포함하고, 패드 서포터는 금속 물질을 포함하는 서포터 필링막과, 제1 워드 라인 패드와 서포터 필링막 사이 및 제2 워드 라인 패드와 서포터 필링막 사이에 배치된 서포터 라이너를 포함한다.According to some embodiments of the technical idea of the present invention for solving the above other problems, a semiconductor memory device comprises: a substrate including a cell region and a pad region, a plurality of first active patterns arranged on the cell region, arranged in a first direction, and including first sidewalls and second sidewalls opposite to a second direction intersecting with the first direction, a plurality of second active patterns arranged on the first active patterns and arranged in the first direction, a bit line arranged on the first sidewalls of the first active patterns, connected to the first active patterns, and extending in a third direction intersecting the first and second directions, a data storage pattern arranged on the second sidewalls of the first active patterns and connected to the first active patterns, a first word line arranged on the cell region, intersecting the first active pattern, and extending in the first direction, a second word line arranged on the first word line, intersecting the second active pattern, and extending in the first direction, a first word line pad arranged on the pad region, connected to the first word line, and extending in the first direction, a second word line and A second word line pad is connected and extends in a first direction, and a pad supporter penetrating the first word line pad and the second word line pad, wherein the pad supporter includes a supporter filling film including a metal material, and a supporter liner disposed between the first word line pad and the supporter filling film and between the second word line pad and the supporter filling film.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기술적 사상의 몇몇 실시예에 따른 본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. Other specific details of the present invention according to some embodiments of the technical idea of the present invention for solving the above problems are included in the detailed description and drawings.

도 1은 몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1의 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 회로도이다.
도 3은 몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 도 3의 반도체 메모리 장치의 셀 구조체를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 도 3의 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 레이아웃도이다.
도 6은 도 5의 A-A를 따라 절단한 단면도이다.
도 7은 도 5의 B-B를 따라 절단한 단면도이다.
도 8은 도 5의 C-C를 따라 절단한 단면도이다.
도 9은 도 5의 D-D를 따라 절단한 단면도이다.
도 10 내지 도 53은 몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간단계 도면들이다.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments.
FIG. 2 is a circuit diagram for explaining the semiconductor memory device of FIG. 1.
FIG. 3 is a perspective view illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments.
FIG. 4 is a perspective view for explaining the cell structure of the semiconductor memory device of FIG. 3.
FIG. 5 is a layout diagram for explaining the semiconductor memory device of FIG. 3.
Figure 6 is a cross-sectional view taken along line AA of Figure 5.
Figure 7 is a cross-sectional view taken along line BB of Figure 5.
Fig. 8 is a cross-sectional view taken along line CC of Fig. 5.
Fig. 9 is a cross-sectional view taken along DD of Fig. 5.
FIGS. 10 to 53 are intermediate step drawings for explaining a method of manufacturing a semiconductor memory device according to some embodiments.

본 명세서에서, 비록 제1, 제2 등이 다양한 소자나 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자나 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자나 구성요소를 다른 소자나 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자나 구성요소일 수도 있음은 물론이다.In this specification, although the terms first, second, etc. are used to describe various elements or components, it is to be understood that these elements or components are not limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one element or component from another element or component. Accordingly, it is to be understood that a first element or component mentioned below may also be a second element or component within the technical concept of the present invention.

도 1은 몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 도 2는 도 1의 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 회로도이다. FIG. 1 is a block diagram illustrating a semiconductor memory device according to some embodiments. FIG. 2 is a circuit diagram illustrating the semiconductor memory device of FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참고하면, 몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치는 메모리 셀 어레이(1), 로우 디코더(2), 센스 앰프(3), 컬럼 디코더(4) 및 제어 로직(5)을 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 2, a semiconductor memory device according to some embodiments may include a memory cell array (1), a row decoder (2), a sense amplifier (3), a column decoder (4), and control logic (5).

메모리 셀 어레이(1)는 복수의 메모리 셀(MC), 복수의 워드 라인들(WL) 및 복수의 비트 라인들(BL)을 포함할 수 있다. A memory cell array (1) may include a plurality of memory cells (MC), a plurality of word lines (WL), and a plurality of bit lines (BL).

복수의 메모리 셀(MC)은 서로 교차하는 제1 내지 제3 방향들(D1, D2, D3)을 따라 3차원적으로 배열될 수 있다. 제1 방향(D1)으로 서로 인접한 메모리 셀들(MC)은 서로 대칭된 구조를 가질 수 있다. 워드 라인들(WL)과 비트 라인들(BL)은 서로 교차할 수 있다. 하나의 메모리 셀(MC)은 하나의 워드 라인(WL)과 하나의 비트 라인(BL) 사이에 배치될 수 있다. 하나의 메모리 셀(MC)은 하나의 워드 라인(WL) 및 하나의 비트 라인(BL)과 각각 연결될 수 있다. A plurality of memory cells (MC) can be arranged three-dimensionally along first to third directions (D1, D2, D3) intersecting each other. Memory cells (MC) adjacent to each other in the first direction (D1) can have a structure symmetrical to each other. Word lines (WL) and bit lines (BL) can intersect each other. One memory cell (MC) can be arranged between one word line (WL) and one bit line (BL). One memory cell (MC) can be connected to one word line (WL) and one bit line (BL), respectively.

각각의 메모리 셀(MC)은 셀 트랜지스터(CTR) 및 데이터 저장 소자(DS)를 포함할 수 있다. 셀 트랜지스터(CTR)와 데이터 저장 소자(DS)는 전기적으로 직렬로 연결될 수 있다. 메모리 셀(MC)은, 예를 들어, 디램(DRAM)일 수 있다.Each memory cell (MC) may include a cell transistor (CTR) and a data storage element (DS). The cell transistor (CTR) and the data storage element (DS) may be electrically connected in series. The memory cell (MC) may be, for example, a dynamic random access memory (DRAM).

셀 트랜지스터(CTR)는 게이트 전극, 채널 및 소오스/드레인 단자들을 포함할 수 있다. 셀 트랜지스터(CTR)의 게이트 전극은 워드 라인(WL)과 연결될 수 있다. 셀 트랜지스터(CTR)의 소오스/드레인 단자들은 각각 비트 라인(BL) 및 데이터 저장 소자(DS)와 연결될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 셀 트랜지스터(CTR)는 게이트 전극이 채널을 둘러싸는 게이트-올-어라운드 트랜지스터(Gate All Around) 구조를 가질 수 있다.A cell transistor (CTR) may include a gate electrode, a channel, and source/drain terminals. The gate electrode of the cell transistor (CTR) may be connected to a word line (WL). The source/drain terminals of the cell transistor (CTR) may be connected to a bit line (BL) and a data storage element (DS), respectively. In some embodiments, the cell transistor (CTR) may have a gate-all-around transistor structure in which the gate electrode surrounds the channel.

데이터 저장 소자(DS)는 커패시터(capacitor) 또는 가변 저항체(variable resistor)일 수 있다. 데이터 저장 소자(DS)가 커패시터인 경우, 제1 방향(D1)으로 서로 인접한 메모리 셀들(MC)의 데이터 저장 소자(DS)는 플레이트 전극(PE)을 서로 공유할 수 있다. 데이터 저장 소자(DS)가 가변 저항체인 경우, 데이터 저장 소자(DS)는 전기적 펄스에 의해 두 가지 저항 상태로 스위칭될 수 있는 가변 저항 패턴을 포함할 수 있다. The data storage element (DS) may be a capacitor or a variable resistor. When the data storage element (DS) is a capacitor, the data storage elements (DS) of memory cells (MC) adjacent to each other in the first direction (D1) may share a plate electrode (PE). When the data storage element (DS) is a variable resistor, the data storage element (DS) may include a variable resistance pattern that can be switched between two resistance states by an electrical pulse.

복수의 워드 라인(WL)은 제3 방향(D3)으로 적층되는 도전성 패턴들(예를 들면, 금속성 도전 라인)일 수 있다. 각각의 워드 라인(WL)은 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 서로 인접한 워드 라인들(WL)은 제3 방향(D3)으로 이격될 수 있다.The plurality of word lines (WL) may be conductive patterns (e.g., metallic conductive lines) that are stacked in a third direction (D3). Each word line (WL) may extend in the second direction (D2). Adjacent word lines (WL) may be spaced apart from each other in the third direction (D3).

복수의 비트 라인(BL)은 제3 방향(D3)으로 연장되는 도전성 패턴들(예를 들면, 금속성 도전 라인)일 수 있다. 복수의 비트 라인(BL)은 제2 방향(D2)으로 배열될 수 있다. 서로 인접한 비트 라인들(BL)은 제2 방향(D2)으로 이격될 수 있다.The plurality of bit lines (BL) may be conductive patterns (e.g., metallic conductive lines) extending in a third direction (D3). The plurality of bit lines (BL) may be arranged in a second direction (D2). Adjacent bit lines (BL) may be spaced apart from each other in the second direction (D2).

로우 디코더(2)는 외부에서 입력된 어드레스를 디코딩하여, 메모리 셀 어레이(1)의 워드 라인들(WL) 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 로우 디코더(2)에서 디코딩된 어드레스는 로우 드라이버(미도시)로 제공될 수 있으며, 로우 드라이버는 제어 회로들의 제어에 응답하여 소정의 전압을 선택된 워드 라인(WL) 및 비선택된 워드 라인들(WL)로 각각 제공할 수 있다. The row decoder (2) decodes an address input from the outside and can select one of the word lines (WL) of the memory cell array (1). The address decoded by the row decoder (2) can be provided to a row driver (not shown), and the row driver can provide a predetermined voltage to the selected word line (WL) and the unselected word lines (WL) in response to the control of the control circuits.

센스 앰프(3)는 컬럼 디코더(4)로부터 디코딩된 어드레스에 따라 선택된 비트 라인(BL)과 기준 비트 라인 사이의 전압 차이를 감지 및 증폭하여 출력할 수 있다. The sense amplifier (3) can detect and amplify the voltage difference between the selected bit line (BL) and the reference bit line according to the address decoded from the column decoder (4) and output it.

컬럼 디코더(4)는 센스 앰프(3)와 외부 장치(예를 들면, 메모리 컨트롤러) 사이에 데이터 전송 경로를 제공할 수 있다. 컬럼 디코더(4)는 외부에서 입력된 어드레스를 디코딩하여, 비트 라인들(BL) 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 제어 로직(5)은 메모리 셀 어레이(1)로 데이터를 기입(write) 또는 독출(read)하는 동작들 제어하는 제어신호들을 생성할 수 있다. The column decoder (4) can provide a data transmission path between the sense amplifier (3) and an external device (e.g., a memory controller). The column decoder (4) can decode an address input from the outside and select one of the bit lines (BL). The control logic (5) can generate control signals that control operations of writing or reading data into the memory cell array (1).

도 3은 몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 사시도이다. 도 4는 도 3의 반도체 메모리 장치의 셀 구조체를 설명하기 위한 사시도이다. 도 5는 도 3의 반도체 메모리 장치를 설명하기 위한 레이아웃도이다. 도 6은 도 5의 A-A를 따라 절단한 단면도이다. 도 7은 도 5의 B-B를 따라 절단한 단면도이다. 도 8은 도 5의 C-C를 따라 절단한 단면도이다. 도 9은 도 5의 D-D를 따라 절단한 단면도이다.FIG. 3 is a perspective view for explaining a semiconductor memory device according to some embodiments. FIG. 4 is a perspective view for explaining a cell structure of the semiconductor memory device of FIG. 3. FIG. 5 is a layout diagram for explaining the semiconductor memory device of FIG. 3. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 5. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 5. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line C-C of FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line D-D of FIG. 5.

도 3 내지 도 9를 참고하면, 몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치는 제1 기판(100), 셀 구조체(CS) 및 주변 회로 구조체(PS)를 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 3 to 9, a semiconductor memory device according to some embodiments may include a first substrate (100), a cell structure (CS), and a peripheral circuit structure (PS).

제1 기판(100)은 벌크 실리콘 또는 SOI(silicon-on-insulator)일 수 있다. 이와 달리, 제1 기판(100)은 실리콘 기판일 수도 있고, 또는 다른 물질, 예를 들어, 실리콘 게르마늄, SGOI(silicon germanium on insulator), 안티몬화 인듐, 납 텔루르 화합물, 인듐 비소, 인듐 인화물, 갈륨 비소 또는 안티몬화 갈륨을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이하의 설명에서, 제1 기판(100)은 실리콘을 포함하는 기판인 것으로 설명한다.The first substrate (100) may be bulk silicon or a silicon-on-insulator (SOI). Alternatively, the first substrate (100) may be a silicon substrate, or may include other materials, such as, but not limited to, silicon germanium, silicon germanium on insulator (SGOI), indium antimonide, lead tellurium compound, indium arsenide, indium phosphide, gallium arsenide, or gallium antimonide. In the following description, the first substrate (100) is described as a substrate including silicon.

제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)은 제1 기판(100)의 상면과 평행한 방향일 수 있다. 제3 방향(D3)은 제1 기판(100)의 상면과 수직인 방향일 수 있다.The first direction (D1) and the second direction (D2) may be directions parallel to the upper surface of the first substrate (100). The third direction (D3) may be a direction perpendicular to the upper surface of the first substrate (100).

제1 기판(100)은 셀 영역(CA)과 패드 영역(EA)을 포함할 수 있다. 셀 영역(CA)은 워드 라인(WL) 및 채널 분리 구조체(APS)가 배치된 영역일 수 있다. 패드 영역(EA)은 워드 라인 패드(WP) 및 패드 서포터(WPS)가 배치된 영역일 수 있다. The first substrate (100) may include a cell area (CA) and a pad area (EA). The cell area (CA) may be an area where a word line (WL) and a channel separation structure (APS) are arranged. The pad area (EA) may be an area where a word line pad (WP) and a pad supporter (WPS) are arranged.

셀 영역(CA)과 패드 영역(EA)은 제2 방향(D2)을 따라 교대로 배열될 수 있다. 셀 영역(CA)은 인접하는 패드 영역들(EA) 사이에 배치될 수 있다. 패드 영역(EA)은 셀 영역(CA)으로부터 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다.The cell area (CA) and the pad area (EA) can be arranged alternately along the second direction (D2). The cell area (CA) can be arranged between adjacent pad areas (EA). The pad area (EA) can extend from the cell area (CA) in the second direction (D2).

셀 구조체(CS)는 도 1 및 도 2를 이용하여 설명한 메모리 셀 어레이(도 1의 1)을 포함할 수 있다. 셀 구조체(CS)는 복수의 활성 패턴(ACT), 복수의 활성 패턴 분리 구조체(APS), 복수의 워드 라인(WL), 복수의 비트 라인(BL), 데이터 저장 패턴(CAP), 복수의 워드 라인 패드(WP), 복수의 패드 서포터(WPS), 복수이 워드 라인 컨택(WC), 제1 배선 구조체(135) 및 제1 본딩 패드(139)를 포함할 수 있다.The cell structure (CS) may include a memory cell array (1 in FIG. 1) described using FIGS. 1 and 2. The cell structure (CS) may include a plurality of active patterns (ACTs), a plurality of active pattern separation structures (APSs), a plurality of word lines (WLs), a plurality of bit lines (BLs), a data storage pattern (CAP), a plurality of word line pads (WPs), a plurality of pad supports (WPSs), a plurality of word line contacts (WCs), a first wiring structure (135), and a first bonding pad (139).

복수의 활성 패턴(ACT)은 제1 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 복수의 활성 패턴(ACT)은 셀 영역(CA) 상에 배치될 수 있다.A plurality of active patterns (ACTs) can be arranged on a first substrate (100). A plurality of active patterns (ACTs) can be arranged on a cell area (CA).

복수의 활성 패턴(ACT)은 제1 내지 제3 방향들(D1, D2, D3)을 따라 격자 형태로 배열될 수 있다. 동일한 레벨에 위치한 활성 패턴들(ACT)은 제1 및 제2 방향들(D1, D2)을 따라 격자 형태로 배열될 수 있다. A plurality of active patterns (ACTs) can be arranged in a grid shape along the first to third directions (D1, D2, D3). Active patterns (ACTs) located at the same level can be arranged in a grid shape along the first and second directions (D1, D2).

예를 들어, 복수의 활성 패턴(ACT)은 서로 다른 레벨에 위치한 복수의 제1 활성 패턴(ACT1)과 복수의 제2 활성 패턴(ACT2)을 포함할 수 있다. 제1 활성 패턴(ACT1)과 제2 활성 패턴(ACT2)은 제3 방향(D3)으로 서로 이격될 수 있다. 제1 활성 패턴(ACT1)과 제2 활성 패턴(ACT2)은 제3 방향(D3)으로 서로 중첩할 수 있다. 복수의 제1 활성 패턴(ACT1)은 제1 및 제2 방향들(D1, D2)을 따라 격자 형태로 배열될 수 있다. 복수의 제2 활성 패턴(ACT2)은 제1 및 제2 방향들(D1, D2)을 따라 격자 형태로 배열될 수 있다.For example, the plurality of active patterns (ACT) may include a plurality of first active patterns (ACT1) and a plurality of second active patterns (ACT2) located at different levels. The first active patterns (ACT1) and the second active patterns (ACT2) may be spaced apart from each other in a third direction (D3). The first active patterns (ACT1) and the second active patterns (ACT2) may overlap each other in the third direction (D3). The plurality of first active patterns (ACT1) may be arranged in a grid shape along the first and second directions (D1, D2). The plurality of second active patterns (ACT2) may be arranged in a grid shape along the first and second directions (D1, D2).

각각의 활성 패턴(ACT)은 제1 방향(D1)으로 연장되는 라인 형태 또는 바(bar) 형태를 가질 수 있다. 각각의 활성 패턴(ACT)은 제1 단부, 제2 단부 및 중심부를 포함할 수 있다. 활성 패턴(ACT)의 제1 단부과 활성 패턴(ACT)의 제2 단부는 제1 방향(D1)으로 반대될 수 있다. 활성 패턴(ACT)의 중심부는 활성 패턴(ACT)의 제1 단부과 활성 패턴(ACT)의 제2 단부 사이에 배치될 수 있다. Each active pattern (ACT) may have a line shape or a bar shape extending in a first direction (D1). Each active pattern (ACT) may include a first end, a second end, and a center. The first end of the active pattern (ACT) and the second end of the active pattern (ACT) may be opposite each other in the first direction (D1). The center of the active pattern (ACT) may be positioned between the first end of the active pattern (ACT) and the second end of the active pattern (ACT).

활성 패턴(ACT)의 제1 단부와 제2 단부는 각각 제1 불순물 영역과 제2 불순물 영역을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 불순물 영역들은 활성 패턴(ACT)에 불순물이 도핑된 영역들일 수 있다. 제1 및 제2 불순물 영역들은 n형 또는 p형의 도전형을 가질 수 있다. 제1 및 제2 불순물 영역들은 각각 도 1 및 도 2를 이용하여 설명한 셀 트랜지스터(도 1의 CTR)의 소오스/드레인 단자들일 수 있다.The first end and the second end of the active pattern (ACT) may include a first impurity region and a second impurity region, respectively. The first and second impurity regions may be regions in the active pattern (ACT) doped with impurities. The first and second impurity regions may have an n-type or p-type conductivity. The first and second impurity regions may be source/drain terminals of a cell transistor (CTR of FIG. 1) described using FIG. 1 and FIG. 2, respectively.

활성 패턴(ACT)의 중심부는 채널 영역을 포함할 수 있다. 채널 영역은 도 1 및 도 2를 이용하여 설명한 셀 트랜지스터(도 1의 CTR)의 채널일 수 있다.The center of the active pattern (ACT) may include a channel region. The channel region may be a channel of a cell transistor (CTR of FIG. 1) described using FIGS. 1 and 2.

각각의 활성 패턴(ACT)은 제1 방향(D1)으로 반대되는 제1 측벽(ACT_SW1)과 제2 측벽(ACT_SW2)을 포함할 수 있다. 활성 패턴(ACT)의 제1 단부는 활성 패턴(ACT)의 제1 측벽(ACT_SW1)을 포함할 수 있다. 활성 패턴(ACT)의 제2 단부는 활성 패턴(ACT)의 제2 측벽(ACT_SW2)을 포함할 수 있다.Each active pattern (ACT) can include a first sidewall (ACT_SW1) and a second sidewall (ACT_SW2) that are opposite to each other in the first direction (D1). A first end of the active pattern (ACT) can include the first sidewall (ACT_SW1) of the active pattern (ACT). A second end of the active pattern (ACT) can include the second sidewall (ACT_SW2) of the active pattern (ACT).

활성 패턴(ACT)은 실리콘, 게르마늄, 실리콘-게르마늄, 산화물 반도체 및 2차원 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 산화물 반도체는, 예를 들어, IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)일 수 있다. 2차원 물질은, 예를 들어, MoS2, WS2, MoSe2 또는 WSe2일 수 있다.The active pattern (ACT) can include at least one of silicon, germanium, silicon-germanium, an oxide semiconductor, and a two-dimensional material. The oxide semiconductor can be, for example, indium gallium zinc oxide (IGZO). The two-dimensional material can be, for example, MoS2, WS2, MoSe2, or WSe2.

복수의 활성 패턴 분리 구조체(APS)는 제1 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 복수의 활성 패턴 분리 구조체(APS)는 셀 영역(CA) 상에 배치될 수 있다. 복수의 활성 패턴 분리 구조체(APS)는 제1 및 제2 방향들(D1, D2)을 따라 격자 형태로 배열될 수 있다.A plurality of active pattern separation structures (APS) may be arranged on a first substrate (100). The plurality of active pattern separation structures (APS) may be arranged on a cell area (CA). The plurality of active pattern separation structures (APS) may be arranged in a lattice shape along the first and second directions (D1, D2).

활성 패턴 분리 구조체(APS)는 제2 방향(D2)으로 인접한 활성 패턴들(ACT) 사이에 배치될 수 있다. 활성 패턴 분리 구조체(APS)는 제2 방향(D2)으로 인접한 제1 활성 패턴들(ACT1) 사이 및 제2 방향(D2)으로 인접한 제2 활성 패턴들(ACT2) 사이에 배치될 수 있다. An active pattern separation structure (APS) can be arranged between adjacent active patterns (ACT) in a second direction (D2). The active pattern separation structure (APS) can be arranged between adjacent first active patterns (ACT1) in the second direction (D2) and between adjacent second active patterns (ACT2) in the second direction (D2).

활성 패턴 분리 구조체(APS)는 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다. 활성 패턴 분리 구조체(APS)는 제3 방향(D3)으로 적층된 활성 패턴들(ACT)과 제2 방향(D2)으로 중첩할 수 있다. 예를 들어, 활성 패턴 분리 구조체(APS)는 제1 활성 패턴(ACT1) 및 제2 활성 패턴(ACT2)과 제2 방향(D2)으로 중첩할 수 있다.The active pattern separation structure (APS) can extend in a third direction (D3). The active pattern separation structure (APS) can overlap the active patterns (ACT) stacked in the third direction (D3) in a second direction (D2). For example, the active pattern separation structure (APS) can overlap the first active pattern (ACT1) and the second active pattern (ACT2) in the second direction (D2).

각각의 활성 패턴 분리 구조체(APS)는 분리 라이너(151), 분리 필링막(152) 및 분리 캡핑막(153)을 포함할 수 있다. 분리 라이너(151)는 제1 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 분리 필링막(152)은 분리 라이너(151) 상에 배치될 수 있다. 분리 캡핑막(153)은 분리 필링막(152) 상에 배치될 수 있다. 도시되진 않았으나, 분리 라이너(151)는 활성 패턴(ACT)과 분리 필링막(152) 사이에 배치될 수 있다.Each active pattern separation structure (APS) may include a separation liner (151), a separation filling film (152), and a separation capping film (153). The separation liner (151) may be disposed on the first substrate (100). The separation filling film (152) may be disposed on the separation liner (151). The separation capping film (153) may be disposed on the separation filling film (152). Although not shown, the separation liner (151) may be disposed between the active pattern (ACT) and the separation filling film (152).

분리 라이너(151), 분리 필링막(152) 및 분리 캡핑막(153)은 각각 절연 물질을 포함할 수 있다. 분리 라이너(151), 분리 필링막(152) 및 분리 캡핑막(153)은 각각 실리콘 옥시카바이드(SiOC) 및 실리콘 옥시카보나이트라이드(SiOCN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The separation liner (151), the separation filling film (152), and the separation capping film (153) may each include an insulating material. The separation liner (151), the separation filling film (152), and the separation capping film (153) may each include at least one of silicon oxycarbide (SiOC) and silicon oxycarbonitride (SiOCN).

분리 라이너(151)는 분리 필링막(152)과 서로 다른 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 분리 라이너(151)는 옥시카바이드(SiOC) 및 실리콘 옥시카보나이트라이드(SiOCN) 중 적어도 하나를 포함하고, 분리 필링막(152)은 실리콘 산화물(SiO2)을 포함할 수 있다.The separation liner (151) may include an insulating material different from that of the separation peeling film (152). For example, the separation liner (151) may include at least one of silicon oxycarbide (SiOC) and silicon oxycarbonitride (SiOCN), and the separation peeling film (152) may include silicon oxide (SiO 2 ).

분리 라이너(151)는 분리 캡핑막(153)과 동일한 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 분리 라이너(151)와 분리 캡핑막(153)은 모두 옥시카바이드(SiOC) 및 실리콘 옥시카보나이트라이드(SiOCN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The separation liner (151) may include the same insulating material as the separation capping film (153). For example, both the separation liner (151) and the separation capping film (153) may include at least one of silicon oxycarbide (SiOC) and silicon oxycarbonitride (SiOCN).

층간 절연막(ILD)은 제3 방향(D3)으로 인접한 활성 패턴들(ACT) 사이에 배치될 수 있다. 층간 절연막(ILD)은 제2 방향(D2)으로 인접한 활성 패턴 분리 구조체들(APS) 사이에 배치될 수 있다. 층간 절연막(ILD)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 층간 절연막(ILD)은, 예를 들어, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.An interlayer insulating film (ILD) may be disposed between adjacent active patterns (ACT) in a third direction (D3). The interlayer insulating film (ILD) may be disposed between adjacent active pattern separation structures (APS) in a second direction (D2). The interlayer insulating film (ILD) may include an insulating material. The interlayer insulating film (ILD) may include, for example, silicon oxide.

복수의 워드 라인(WL)은 제1 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 복수의 워드 라인(WL)은 셀 영역(CA) 상에 배치될 수 있다. 복수의 워드 라인(WL)은 제1 및 제3 방향(D1, D3)을 따라 격자 형태로 배열될 수 있다. A plurality of word lines (WL) may be arranged on a first substrate (100). The plurality of word lines (WL) may be arranged on a cell area (CA). The plurality of word lines (WL) may be arranged in a grid shape along the first and third directions (D1, D3).

워드 라인들(WL)은 제3 방향(D3)으로 적층될 수 있다. 예를 들어, 복수의 워드 라인(WL)은 서로 다른 레벨에 위치한 제1 워드 라인(WL1)과 제2 워드 라인(WL2)을 포함할 수 있다. 제1 워드 라인(WL1)과 제2 워드 라인(WL2)은 제3 방향(D3)으로 서로 이격될 수 있다. 동일한 레벨에 위치한 워드 라인들(WL)은 제1 방향(D1)으로 서로 이격될 수 있다.The word lines (WL) may be stacked in a third direction (D3). For example, the plurality of word lines (WL) may include a first word line (WL1) and a second word line (WL2) located at different levels. The first word line (WL1) and the second word line (WL2) may be spaced apart from each other in the third direction (D3). The word lines (WL) located at the same level may be spaced apart from each other in the first direction (D1).

각각의 워드 라인(WL)은 제2 방향(D2)으로 연장되는 라인 형태 또는 바 형태를 가질 수 있다. 워드 라인(WL)은 동일한 레벨에 위치한 활성 패턴들(ACT)과 교차할 수 있다. 예를 들어, 제1 워드 라인(WL1)은 제1 활성 패턴들(ACT1)과 동일한 레벨에 위치할 수 있다. 제1 워드 라인(WL1)은 제1 활성 패턴들(ACT1)과 교차할 수 있다. 제2 워드 라인(WL2)은 제2 활성 패턴들(ACT2)과 동일한 레벨에 위치할 수 있다. 제2 워드 라인(WL2)은 제2 활성 패턴들(ACT2)과 교차할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 워드 라인(WL)은 활성 패턴들(ACT)의 중심부를 둘러싸며 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. Each word line (WL) may have a line shape or a bar shape extending in the second direction (D2). The word line (WL) may intersect active patterns (ACT) located at the same level. For example, the first word line (WL1) may be located at the same level as the first active patterns (ACT1). The first word line (WL1) may intersect the first active patterns (ACT1). The second word line (WL2) may be located at the same level as the second active patterns (ACT2). The second word line (WL2) may intersect the second active patterns (ACT2). In some embodiments, the word line (WL) may surround the center of the active patterns (ACT) and extend in the second direction (D2).

워드 라인(WL)의 제1 방향(D1)으로의 폭은 활성 패턴(ACT)의 제1 방향(D1)으로의 폭보다 작을 수 있다.The width of the word line (WL) in the first direction (D1) may be smaller than the width of the active pattern (ACT) in the first direction (D1).

워드 라인(WL)은 도전 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 워드 라인(WL)은 도핑된 반도체 물질(도핑된 실리콘, 도핑된 실리콘-게르마늄, 도핑된 게르마늄 등), 도전성 금속 질화물(질화 티타늄, 질화 탄탈륨 등), 금속(텅스텐, 티타늄, 탄탈륨 등), 및 금속-반도체 화합물(텅스텐 실리사이드, 코발트 실리사이드, 티타늄 실리 사이드 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.The word line (WL) may include a conductive material. For example, the word line (WL) may include, but is not limited to, at least one of a doped semiconductor material (e.g., doped silicon, doped silicon-germanium, doped germanium), a conductive metal nitride (e.g., titanium nitride, tantalum nitride), a metal (e.g., tungsten, titanium, tantalum), and a metal-semiconductor compound (e.g., tungsten silicide, cobalt silicide, titanium silicide).

게이트 절연막(GI)은 워드 라인(WL)과 활성 패턴(ACT) 사이에 배치될 수 있다. 게이트 절연막(GI)은 활성 패턴(ACT)을 둘러쌀 수 있다. 게이트 절연막(GI)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 게이트 절연막(GI)은, 예를 들어, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.A gate insulating film (GI) may be disposed between a word line (WL) and an active pattern (ACT). The gate insulating film (GI) may surround the active pattern (ACT). The gate insulating film (GI) may include an insulating material. The gate insulating film (GI) may include, for example, silicon oxide.

제1 게이트 분리막(GS1)은 워드 라인(WL)과 게이트 절연막(GI) 사이에 배치될 수 있다. 제1 게이트 분리막(GS1)은 워드 라인(WL)과 활성 패턴 분리 구조체(APS) 사이에 배치될 수 있다. 제1 게이트 분리막(GS1)은 활성 패턴 분리 구조체(APS)의 측벽을 따라 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다.A first gate separator (GS1) may be disposed between a word line (WL) and a gate insulating film (GI). The first gate separator (GS1) may be disposed between the word line (WL) and an active pattern separation structure (APS). The first gate separator (GS1) may extend in a third direction (D3) along a sidewall of the active pattern separation structure (APS).

제1 게이트 분리막(GS1)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 제1 게이트 분리막(GS1)은, 예를 들어, 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.The first gate separator (GS1) may include an insulating material. The first gate separator (GS1) may include, for example, silicon nitride.

제2 게이트 분리막(GS2)은 제3 방향(D3)으로 인접한 워드 라인들(WL) 사이에 배치될 수 있다. 제2 게이트 분리막(GS2)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 제2 게이트 분리막(GS2)은, 예를 들어, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.A second gate separator (GS2) may be arranged between adjacent word lines (WL) in the third direction (D3). The second gate separator (GS2) may include an insulating material. The second gate separator (GS2) may include, for example, silicon oxide.

제1 게이트 분리막(GS1)과 제2 게이트 분리막(GS2)은 서로 다른 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 게이트 분리막(GS1)은 실리콘 질화물을 포함하고, 제2 게이트 분리막(GS2)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.The first gate separator (GS1) and the second gate separator (GS2) may include different insulating materials. For example, the first gate separator (GS1) may include silicon nitride, and the second gate separator (GS2) may include silicon oxide.

게이트 캡핑막(GCP)은 게이트 절연막(GI)과 제2 게이트 분리막(GS2) 사이에 배치될 수 있다. 워드 라인(WL)은 게이트 캡핑막(CGP)과 제1 게이트 분리막(GS1) 사이에 배치될 수 있다. 게이트 캡핑막(GCP)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 게이트 캡핑막(GCP)은, 예를 들어, 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.A gate capping film (GCP) may be disposed between a gate insulating film (GI) and a second gate separator (GS2). A word line (WL) may be disposed between the gate capping film (CGP) and the first gate separator (GS1). The gate capping film (GCP) may include an insulating material. The gate capping film (GCP) may include, for example, silicon nitride.

복수의 비트 라인(BL)은 제1 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 복수의 비트 라인(BL)은 셀 영역(CA) 상에 배치될 수 있다. 복수의 비트 라인(BL)은 제1 및 제2 방향(D1, D2)을 따라 격자 형태로 배열될 수 있다. A plurality of bit lines (BL) may be arranged on a first substrate (100). The plurality of bit lines (BL) may be arranged on a cell area (CA). The plurality of bit lines (BL) may be arranged in a grid shape along the first and second directions (D1, D2).

각각의 비트 라인(BL)은, 제3 방향(D3)으로 연장되는 라인 형태 또는 기둥 형태를 가질 수 있다. 비트 라인(BL)은, 제3 방향(D3)으로 적층된 활성 패턴들(ACT)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 하나의 비트 라인(BL)은 제1 활성 패턴(ACT1) 및 제2 활성 패턴(ACT2)과 전기적으로 연결될 수 있다.Each bit line (BL) may have a line shape or a pillar shape extending in the third direction (D3). The bit line (BL) may be electrically connected to active patterns (ACT) stacked in the third direction (D3). For example, one bit line (BL) may be electrically connected to a first active pattern (ACT1) and a second active pattern (ACT2).

비트 라인(BL)은 활성 패턴(ACT)의 제1 측벽(ACT_SW1) 상에 배치될 수 있다. 비트 라인(BL)은 활성 패턴(ACT)의 제1 단부와 연결될 수 있다.The bit line (BL) may be arranged on a first sidewall (ACT_SW1) of the active pattern (ACT). The bit line (BL) may be connected to a first end of the active pattern (ACT).

게이트 절연막(GI), 제1 게이트 분리막(GS1) 및 제2 게이트 분리막(GS2)은 비트 라인(BL)과 층간 절연막(ILD) 사이에 배치될 수 있다. 게이트 캡핑막(GCP)은 비트 라인(BL)과 워드 라인(WL) 사이에 배치될 수 있다.A gate insulating film (GI), a first gate separator (GS1), and a second gate separator (GS2) may be disposed between a bit line (BL) and an interlayer insulating film (ILD). A gate capping film (GCP) may be disposed between a bit line (BL) and a word line (WL).

비트 라인(BL)은 도전 물질을 포함할 수 있다. 비트 라인(BL)은, 예를 들어, 도핑된 반도체 물질, 도전성 금속 질화물, 금속 및 금속-반도체 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.The bit line (BL) may include a conductive material. The bit line (BL) may include, for example, but is not limited to, at least one of a doped semiconductor material, a conductive metal nitride, a metal, and a metal-semiconductor compound.

복수의 셀 매립 절연막(CBI)은 제1 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 복수의 셀 매립 절연막(CBI)은 제1 방향(D1)으로 서로 이격될 수 있다. 각각의 셀 매립 절연막(CBI)은 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다.A plurality of cell embedded insulating films (CBIs) can be arranged on a first substrate (100). The plurality of cell embedded insulating films (CBIs) can be spaced apart from each other in a first direction (D1). Each cell embedded insulating film (CBI) can extend in a second direction (D2).

셀 매립 절연막(CBI)은 제2 방향(D2)으로 인접한 비트 라인(BL) 사이에 배치될 수 있다. 셀 매립 절연막(CBI)은 비트 라인(BL)의 측벽을 따라 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다.A cell embedded insulation film (CBI) can be arranged between adjacent bit lines (BL) in a second direction (D2). The cell embedded insulation film (CBI) can extend along a sidewall of the bit line (BL) in a third direction (D3).

셀 매립 절연막(CBI)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 셀 매립 절연막(CBI)은, 예를 들어, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.The cell buried insulation (CBI) may include an insulating material. The cell buried insulation (CBI) may include, for example, silicon oxide.

데이터 저장 패턴(CAP)은 제1 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 데이터 저장 패턴(CAP)은 셀 영역(CA) 상에 배치될 수 있다.A data storage pattern (CAP) may be placed on a first substrate (100). The data storage pattern (CAP) may be placed on a cell area (CA).

데이터 저장 패턴(CAP)은 제1 방향(D1)으로 인접한 비트 라인들(BL) 사이, 제1 방향(D1)으로 인접한 워드 라인들(WL) 사이 및 제1 방향(D1)으로 인접한 활성 패턴들(ACT) 사이에 배치될 수 있다.Data storage patterns (CAPs) can be arranged between adjacent bit lines (BLs) in the first direction (D1), between adjacent word lines (WLs) in the first direction (D1), and between adjacent active patterns (ACTs) in the first direction (D1).

활성 패턴(ACT) 및 워드 라인(WL)은 데이터 저장 패턴(CAP)과 비트 라인(BL) 사이에 배치될 수 있다. 활성 패턴 분리 구조체(APS)는 데이터 저장 패턴(CAP)과 워드 라인(WL) 사이에 배치될 수 있다.An active pattern (ACT) and a word line (WL) may be arranged between a data storage pattern (CAP) and a bit line (BL). An active pattern separation structure (APS) may be arranged between the data storage pattern (CAP) and the word line (WL).

데이터 저장 패턴(CAP)은 활성 패턴(ACT)의 제2 측벽(ACT_SW2) 상에 배치될 수 있다. 데이터 저장 패턴(CAP)은 활성 패턴(ACT)의 제2 단부와 연결될 수 있다.The data storage pattern (CAP) can be arranged on the second sidewall (ACT_SW2) of the active pattern (ACT). The data storage pattern (CAP) can be connected to the second end of the active pattern (ACT).

데이터 저장 패턴(CAP)은 복수의 스토리지 전극(SE), 커패시터 유전막(CIL) 및 플레이트 전극(PE)을 포함할 수 있다. 각각의 스토리지 전극(SE), 커패시터 유전막(CIL) 및 플레이트 전극(PE)은 도 1 및 도 2를 이용하여 설명한 데이터 저장 소자(도 1의 DS)를 이룰 수 있다.A data storage pattern (CAP) may include a plurality of storage electrodes (SE), capacitor dielectric films (CILs), and plate electrodes (PEs). Each of the storage electrodes (SEs), capacitor dielectric films (CILs), and plate electrodes (PEs) may form a data storage element (DS of FIG. 1) described using FIGS. 1 and 2.

복수의 스토리지 전극(SE)은 제1 내지 제3 방향(D1, D2, D3)을 따라 배열될 수 있다. 각각의 스토리지 전극(SE)은 서로 이격된다. 각각의 스토리지 전극(SE)은 활성 패턴(ACT)의 제2 측벽(ACT_SW2) 상에 배치될 수 있다. 각각의 스토리지 전극(SE)은 활성 패턴(ACT)의 제2 단부와 연결될 수 있다.A plurality of storage electrodes (SE) can be arranged along the first to third directions (D1, D2, D3). Each of the storage electrodes (SE) is spaced apart from each other. Each of the storage electrodes (SE) can be arranged on the second sidewall (ACT_SW2) of the active pattern (ACT). Each of the storage electrodes (SE) can be connected to the second end of the active pattern (ACT).

커패시터 유전막(CIL)은 스토리지 전극(SE) 상에 배치될 수 있다. 커패시터 유전막(CIL)은 스토리지 전극(SE)과 플레이트 전극(PE) 사이에 배치될 수 있다. 커패시터 유전막(CIL)은 인접하는 스토리지 전극들(SE) 사이에 배치될 수 있다. 커패시터 유전막(CIL)은 스토리지 전극들(SE)의 프로파일을 따라 연장될 수 있다. A capacitor dielectric film (CIL) can be disposed on the storage electrode (SE). The capacitor dielectric film (CIL) can be disposed between the storage electrode (SE) and the plate electrode (PE). The capacitor dielectric film (CIL) can be disposed between adjacent storage electrodes (SE). The capacitor dielectric film (CIL) can extend along the profile of the storage electrodes (SE).

플레이트 전극(PE)은 커패시터 유전막(CIL) 상에 배치될 수 있다. 플레이트 전극(PE)은 인접하는 스토리지 전극들(SE) 사이에 배치될 수 있다. 플레이트 전극(PE)은 제2 방향(D2) 및 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다.The plate electrode (PE) can be disposed on the capacitor dielectric film (CIL). The plate electrode (PE) can be disposed between adjacent storage electrodes (SE). The plate electrode (PE) can extend in the second direction (D2) and the third direction (D3).

스토리지 전극(SE) 및 플레이트 전극(PE)은 각각 예를 들어, 도핑된 반도체 물질, 도전성 금속 질화물(예를 들어, 티타늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 나이오븀 질화물 또는 텅스텐 질화물 등), 금속(예를 들어, 루세늄, 이리듐, 티타늄, 나이오븀, 텅스텐, 코발트, 몰리브덴 또는 탄탈륨 등), 및 도전성 금속 산화물(예를 들어, 이리듐 산화물 또는 나이오븀 산화물 등) 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일 예로, 스토리지 전극(SE)은 도전성 금속 질화물, 금속 및 도전성 금속 산화물을 포함할 수 있다. The storage electrode (SE) and the plate electrode (PE) may each include, but are not limited to, for example, a doped semiconductor material, a conductive metal nitride (e.g., titanium nitride, tantalum nitride, niobium nitride, or tungsten nitride), a metal (e.g., ruthenium, iridium, titanium, niobium, tungsten, cobalt, molybdenum, or tantalum), and a conductive metal oxide (e.g., iridium oxide or niobium oxide). As an example, the storage electrode (SE) may include a conductive metal nitride, a metal, and a conductive metal oxide.

커패시터 유전막(CIL)은 예를 들어, 고유전율 물질(예를 들어, 하프늄 산화 물, 하프늄 실리콘 산화물, 란탄 산화물, 지르코늄 산화물, 지르코늄 실리콘 산화 물, 탄탈 산화물, 티타늄 산화물, 바륨 스트론튬 티타늄 산화물, 바륨 티타늄 산화 물, 스트론튬 티타늄 산화물, 리튬 산화물, 알루미늄 산화물, 납 스칸듐 탄탈 산화 물, 납 아연 니오브산염 또는 이들의 조합)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치에서, 커패시터 유전막(CIL)은 지르코늄 산화물(zirconium oxide), 알루미늄 산화물(aluminum oxide) 및 지르코늄 산화물(zirconium oxide)이 순차적으로 적층된 적층막 구조를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치에서, 커패시터 유전막(CIL)은 하프늄(Hf)을 포함할 수 있다.The capacitor dielectric film (CIL) may include, for example, a high-k material (for example, hafnium oxide, hafnium silicon oxide, lanthanum oxide, zirconium oxide, zirconium silicon oxide, tantalum oxide, titanium oxide, barium strontium titanium oxide, barium titanium oxide, strontium titanium oxide, lithium oxide, aluminum oxide, lead scandium tantalum oxide, lead zinc niobate, or a combination thereof). In a semiconductor memory device according to some embodiments, the capacitor dielectric film (CIL) may include a laminated film structure in which zirconium oxide, aluminum oxide, and zirconium oxide are sequentially laminated. In a semiconductor memory device according to some embodiments, the capacitor dielectric film (CIL) may include hafnium (Hf).

제1 셀 절연막(110)은 활성 패턴(ACT) 및 워드 라인(WL) 상에 배치될 수 있다. 제1 셀 절연막(110)은 제1 방향(D1)으로 인접한 비트 라인들(BL) 사이에 배치될 수 있다. 제1 셀 절연막(110)은 절연 물질을 포함할 수 있다.The first cell insulating film (110) may be disposed on the active pattern (ACT) and the word line (WL). The first cell insulating film (110) may be disposed between adjacent bit lines (BL) in the first direction (D1). The first cell insulating film (110) may include an insulating material.

복수의 워드 라인 패드(WP)는 제1 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 복수의 워드 라인 패드(WP)는 패드 영역(EA) 상에 배치될 수 있다. 복수의 워드 라인 패드(WP)는 제1 및 제3 방향(D1, D3)을 따라 격자 형태로 배열될 수 있다.A plurality of word line pads (WP) may be arranged on a first substrate (100). The plurality of word line pads (WP) may be arranged on a pad area (EA). The plurality of word line pads (WP) may be arranged in a grid shape along the first and third directions (D1, D3).

워드 라인 패드들(WP)은 제3 방향(D3)으로 적층될 수 있다. 예를 들어, 복수의 워드 라인 패드(WP)는 서로 다른 레벨에 위치한 제1 워드 라인 패드(WP1)와 제2 워드 라인 패드(WP2)를 포함할 수 있다. 제1 워드 라인 패드(WP1)와 제2 워드 라인 패드(WP2)는 제3 방향(D3)으로 서로 이격될 수 있다. 동일한 레벨에 위치한 워드 라인 패드들(WP)은 제1 방향(D1)으로 서로 이격될 수 있다.The word line pads (WP) may be stacked in a third direction (D3). For example, a plurality of word line pads (WP) may include a first word line pad (WP1) and a second word line pad (WP2) located at different levels. The first word line pad (WP1) and the second word line pad (WP2) may be spaced apart from each other in the third direction (D3). The word line pads (WP) located at the same level may be spaced apart from each other in the first direction (D1).

워드 라인 패드들(WP)은 계단 구조를 가질 수 있다. 제3 방향(D3)으로 적층된 워드 라인 패드들(WP)의 제2 방향(D2)으로의 길이는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 워드 라인 패드(WP1)의 제2 방향(D2)으로의 길이는 제2 워드 라인 패드(WP2)이 제2 방향(D2)으로의 길이보다 길 수 있다.The word line pads (WP) may have a step structure. The lengths of the word line pads (WP) stacked in the third direction (D3) in the second direction (D2) may be different from each other. For example, the length of the first word line pad (WP1) in the second direction (D2) may be longer than the length of the second word line pad (WP2) in the second direction (D2).

각각의 워드 라인 패드(WP)는 제2 방향(D2)으로 연장되는 라인 형태 또는 바 형태를 가질 수 있다. 워드 라인 패드(WP)는 동일한 레벨에 위치한 워드 라인(WL)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 워드 라인 패드(WP1)는 제1 워드 라인(WL1)과 동일한 레벨에 위치할 수 있다. 제1 워드 라인 패드(WP1)은 제1 워드 라인(WL1)과 연결될 수 있다. 제2 워드 라인 패드(WP2)는 제2 워드 라인(WL2)과 동일한 레벨에 위치할 수 있다. 제2 워드 라인 패드(WP2)은 제2 워드 라인(WL2)과 연결될 수 있다.Each word line pad (WP) may have a line shape or a bar shape extending in the second direction (D2). The word line pad (WP) may be connected to a word line (WL) located at the same level. For example, the first word line pad (WP1) may be located at the same level as the first word line (WL1). The first word line pad (WP1) may be connected to the first word line (WL1). The second word line pad (WP2) may be located at the same level as the second word line (WL2). The second word line pad (WP2) may be connected to the second word line (WL2).

워드 라인 패드(WP)의 제1 방향(D1)으로의 폭은 워드 라인(WL)의 제1 방향(D1)으로의 폭보다 클 수 있다.The width of the word line pad (WP) in the first direction (D1) may be greater than the width of the word line (WL) in the first direction (D1).

워드 라인 패드(WP)는 도전 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 워드 라인 패드(WP)는 도핑된 반도체 물질(도핑된 실리콘, 도핑된 실리콘-게르마늄, 도핑된 게르마늄 등), 도전성 금속 질화물(질화 티타늄, 질화 탄탈륨 등), 금속(텅스텐, 티타늄, 탄탈륨 등), 및 금속-반도체 화합물(텅스텐 실리사이드, 코발트 실리사이드, 티타늄 실리 사이드 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.The word line pad (WP) may include a conductive material. For example, the word line pad (WP) may include, but is not limited to, at least one of a doped semiconductor material (e.g., doped silicon, doped silicon-germanium, doped germanium), a conductive metal nitride (e.g., titanium nitride, tantalum nitride), a metal (e.g., tungsten, titanium, tantalum), and a metal-semiconductor compound (e.g., tungsten silicide, cobalt silicide, titanium silicide).

패드 분리 절연막(PSD)는 제3 방향(D3)으로 인접한 워드 라인 패드(WP) 사이에 배치될 수 있다. 패드 분리 절연막(PSD)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 패드 분리 절연막(PSD)는, 예를 들어, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.A pad separation insulating film (PSD) may be disposed between adjacent word line pads (WP) in the third direction (D3). The pad separation insulating film (PSD) may include an insulating material. The pad separation insulating film (PSD) may include, for example, silicon oxide or silicon nitride.

제1 패드 매립 절연막(PBI1)은 제1 방향(D1)으로 인접한 워드 라인 패드들(WP) 사이에 배치될 수 있다. 제1 패드 매립 절연막(PBI1)은 워드 라인 패드(WP)의 측벽 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 워드 라인 패드(WP)는 제1 방향(D1)으로 반대되는 제1 측벽과 제2 측벽을 포함할 수 있다. 제1 패드 매립 절연막(PBI1)은 워드 라인 패드(WP)의 제2 측벽 상에 배치될 수 있다. A first pad embedded insulating film (PBI1) may be disposed between adjacent word line pads (WP) in a first direction (D1). The first pad embedded insulating film (PBI1) may be disposed on a sidewall of the word line pad (WP). For example, the word line pad (WP) may include a first sidewall and a second sidewall which are opposite to each other in the first direction (D1). The first pad embedded insulating film (PBI1) may be disposed on the second sidewall of the word line pad (WP).

제1 패드 매립 절연막(PBI1)은 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 제1 패드 매립 절연막(PBI1)은 제3 방향(D3)으로 적층된 워드 라인 패드들(WP) 및 패드 분리 절연막(PSD)의 측벽을 따라 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다 제1 패드 매립 절연막(PBI1)은 데이터 저장 패턴(CAP)과 제2 방향(D2)으로 중첩할 수 있다. 제1 패드 매립 절연막(PBI1)은 절연 물질을 포함할 수 있다.The first pad embedded insulating film (PBI1) can extend in the second direction (D2). The first pad embedded insulating film (PBI1) can extend in the third direction (D3) along the sidewalls of the word line pads (WP) and the pad separation insulating film (PSD) that are stacked in the third direction (D3). The first pad embedded insulating film (PBI1) can overlap the data storage pattern (CAP) in the second direction (D2). The first pad embedded insulating film (PBI1) can include an insulating material.

제2 패드 매립 절연막(PBI2)은 패드 영역(EA) 상에 배치될 수 있다. 제2 패드 매립 절연막(PBI2)은 워드 라인 패드(WP)의 제1 측벽 상에 배치될 수 있다. 워드 라인 패드(WP)는 제1 패드 매립 절연막(PBI1)과 제2 패드 매립 절연막(PBI2) 사이에 배치될 수 있다.A second pad embedded insulating film (PBI2) may be disposed on the pad area (EA). The second pad embedded insulating film (PBI2) may be disposed on a first sidewall of a word line pad (WP). The word line pad (WP) may be disposed between the first pad embedded insulating film (PBI1) and the second pad embedded insulating film (PBI2).

제2 패드 매립 절연막(PBI2)은 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 제2 패드 매립 절연막(PBI2)은 제3 방향(D3)으로 적층된 워드 라인 패드들(WP) 및 패드 분리 절연막(PSD)의 측벽을 따라 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다. 제2 패드 매립 절연막(PBI2)은 비트 라인(BL) 및 셀 매립 절연막(CBI)과 제2 방향(D2)으로 중첩할 수 있다. 제2 패드 매립 절연막(PBI2)은 절연 물질을 포함할 수 있다.The second pad embedded insulating film (PBI2) may extend in the second direction (D2). The second pad embedded insulating film (PBI2) may extend in the third direction (D3) along sidewalls of word line pads (WP) and pad separation insulating films (PSD) that are stacked in the third direction (D3). The second pad embedded insulating film (PBI2) may overlap the bit line (BL) and the cell embedded insulating film (CBI) in the second direction (D2). The second pad embedded insulating film (PBI2) may include an insulating material.

복수의 패드 서포터(WPS)는 제1 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 복수의 패드 서포터(WPS)는 패드 영역(EA) 상에 배치될 수 있다. 복수의 패드 서포터(WPS)는 제1 및 제2 방향(D1, D2)으로 배열될 수 있다. 각각의 워드 라인 패드(WP)는 제2 방향(D2)으로 배열된 패드 서포터들(WPS)을 둘러쌀 수 있다.A plurality of pad supporters (WPS) can be arranged on a first substrate (100). The plurality of pad supporters (WPS) can be arranged on a pad area (EA). The plurality of pad supporters (WPS) can be arranged in first and second directions (D1, D2). Each word line pad (WP) can surround pad supporters (WPS) arranged in the second direction (D2).

패드 서포터(WPS)는 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다. 패드 서포터(WPS)는 제3 방향(D3)으로 적층된 워드 라인 패드들(WP)을 관통할 수 있다. The pad supporter (WPS) can extend in a third direction (D3). The pad supporter (WPS) can penetrate the word line pads (WP) stacked in the third direction (D3).

패드 서포터(WPS)의 제1 방향(D1)으로의 폭은 워드 라인 패드(WP)의 제1 방향(D1)으로의 폭보다 작을 수 있다. 패드 서포터(WPS)의 제1 방향(D1)으로의 폭은 활성 패턴(ACT)의 제1 방향(D1)으로의 폭보다 작을 수 있다.The width of the pad supporter (WPS) in the first direction (D1) may be smaller than the width of the word line pad (WP) in the first direction (D1). The width of the pad supporter (WPS) in the first direction (D1) may be smaller than the width of the active pattern (ACT) in the first direction (D1).

패드 서포터(WPS)는 서포터 라이너(161), 서포터 필링막(162) 및 서포터 캡핑막(163)을 포함할 수 있다. 서포터 필링막(162)은 서포터 라이너(161) 상에 배치될 수 있다. 서포터 필링막(162)은 제3 방향(D3)으로 적층된 워드 라인 패드들(WP)과 제1 방향(D1)으로 중첩할 수 있다.The pad supporter (WPS) may include a supporter liner (161), a supporter filling film (162), and a supporter capping film (163). The supporter filling film (162) may be disposed on the supporter liner (161). The supporter filling film (162) may overlap word line pads (WP) laminated in a third direction (D3) in a first direction (D1).

서포터 라이너(161)는 워드 라인 패드(WP)와 서포터 필링막(162) 사이 및 패드 분리 절연막(PSD)과 서포터 필링막(162) 사이에 배치될 수 있다. 서포터 라이너(161)는 서포터 필링막(162)을 둘러쌀 수 있다. 서포터 라이너(161)는 서포터 필링막(162)의 측벽 및 바닥면을 따라 연장될 수 있다. 서포터 캡핑막(163)은 서포터 필링막(162) 상에 배치될 수 있다.A supporter liner (161) may be disposed between a word line pad (WP) and a supporter filling film (162) and between a pad separation insulating film (PSD) and the supporter filling film (162). The supporter liner (161) may surround the supporter filling film (162). The supporter liner (161) may extend along a side wall and a bottom surface of the supporter filling film (162). A supporter capping film (163) may be disposed on the supporter filling film (162).

서포터 라이너(161) 및 서포터 캡핑막(163)은 각각 절연 물질을 포함할 수 있다. 서포터 라이너(161) 및 서포터 캡핑막(163)은 각각 실리콘 옥시카바이드(SiOC) 및 실리콘 옥시카보나이트라이드(SiOCN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The supporter liner (161) and the supporter capping film (163) may each include an insulating material. The supporter liner (161) and the supporter capping film (163) may each include at least one of silicon oxycarbide (SiOC) and silicon oxycarbonitride (SiOCN).

서포터 라이너(161)는 활성 패턴 분리 구조체(APS)의 분리 라이너(151)와 동일한 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 서포터 라이너(161)와 분리 라이너(151)는 모두 실리콘 옥시카바이드(SiOC) 및 실리콘 옥시카보나이트라이드(SiOCN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The support liner (161) may include the same insulating material as the separation liner (151) of the active pattern separation structure (APS). For example, both the support liner (161) and the separation liner (151) may include at least one of silicon oxycarbide (SiOC) and silicon oxycarbonitride (SiOCN).

서포터 필링막(162)은 금속 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 서포터 필링막(162)은 텅스텐(W)을 포함할 수 있다. The supporter filling film (162) may include a metal material. For example, the supporter filling film (162) may include tungsten (W).

제2 셀 절연막(120)은 패드 영역(EA) 상에 배치될 수 있다. 제2 셀 절연막(120)은 워드 라인 패드들(WP) 상에 배치될 수 있다. 제2 셀 절연막(120)의 상면은 제1 셀 절연막(110)의 상면과 동일 평면을 이룰 수 있다. 제2 셀 절연막(120)은 절연 물질을 포함할 수 있다.The second cell insulating film (120) may be disposed on the pad area (EA). The second cell insulating film (120) may be disposed on the word line pads (WP). The upper surface of the second cell insulating film (120) may be coplanar with the upper surface of the first cell insulating film (110). The second cell insulating film (120) may include an insulating material.

제3 셀 절연막(130)은 제1 셀 절연막(110) 및 제2 셀 절연막(120) 상에 배치될 수 있다. 제3 셀 절연막(130)은 단일막으로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제3 셀 절연막(130)은 복수의 절연막이 적층된 다중막일 수 있다. 제3 셀 절연막(130)은 절연 물질을 포함할 수 있다.The third cell insulating film (130) may be disposed on the first cell insulating film (110) and the second cell insulating film (120). The third cell insulating film (130) is illustrated as a single film, but is not limited thereto. The third cell insulating film (130) may be a multi-film in which a plurality of insulating films are laminated. The third cell insulating film (130) may include an insulating material.

제1 연결 라인(132)은 제3 셀 절연막(130) 내에 배치될 수 있다. 제1 연결 라인(132)은 워드 라인 패드(WP) 상에 배치될 수 있다. 워드 라인 컨택들(WC)은 제2 셀 절연막(120) 및 제3 셀 절연막(130)을 관통하여 제1 연결 라인(132)과 워드 라인 패드(WP)를 전기적으로 연결할 수 있다.The first connection line (132) may be arranged within the third cell insulating film (130). The first connection line (132) may be arranged on the word line pad (WP). The word line contacts (WC) may electrically connect the first connection line (132) and the word line pad (WP) by penetrating the second cell insulating film (120) and the third cell insulating film (130).

복수의 워드 라인 컨택(WC)은 계단 구조를 갖는 워드 라인 패드들(WP)과 연결되므로, 워드 라인 컨택들(WC)의 제3 방향(D3)으로의 길이는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 복수의 워드 라인 컨택(WC)은 제1 워드 라인 패드(WP1)와 연결된 제1 워드 라인 컨택(WC1)과, 제2 워드 라인 패드(WP2)와 연결된 제2 워드 라인 컨택(WC2)을 포함할 수 있다. 제1 워드 라인 컨택(WC1)의 제3 방향(D3)으로의 길이는 제2 워드 라인 컨택(WC2)의 제3 방향(D3)으로의 길이보다 길 수 있다.Since the plurality of word line contacts (WC) are connected to the word line pads (WP) having a step structure, the lengths of the word line contacts (WC) in the third direction (D3) may be different from each other. For example, the plurality of word line contacts (WC) may include a first word line contact (WC1) connected to a first word line pad (WP1) and a second word line contact (WC2) connected to a second word line pad (WP2). The length of the first word line contact (WC1) in the third direction (D3) may be longer than the length of the second word line contact (WC2) in the third direction (D3).

제2 연결 라인(133)은 제3 셀 절연막(130) 내에 배치될 수 있다. 제2 연결 라인(133)은 비트 라인(BL) 상에 배치될 수 있다. 비트 라인 컨택(131)은 제2 연결 라인(133)과 비트 라인(BL)을 전기적으로 연결할 수 있다.The second connection line (133) may be arranged within the third cell insulating film (130). The second connection line (133) may be arranged on the bit line (BL). The bit line contact (131) may electrically connect the second connection line (133) and the bit line (BL).

제1 배선 구조체(135)는 제3 셀 절연막(130) 내에 배치될 수 있다. 제1 배선 구조체(135)는 제1 연결 라인(132)과 제2 연결 라인(133) 상에 배치될 수 있다. 제1 배선 구조체(135)는 제1 연결 라인(132) 및 제2 연결 라인(133)과 전기적으로 연결될 수 있다.The first wiring structure (135) may be arranged within the third cell insulating film (130). The first wiring structure (135) may be arranged on the first connection line (132) and the second connection line (133). The first wiring structure (135) may be electrically connected to the first connection line (132) and the second connection line (133).

제1 배선 구조체(135)는 수직부(135a)와 수평부(135b)를 포함할 수 있다. 제1 배선 구조체(135)의 수직부(135a)는 제1 연결 라인(132)과 제1 배선 구조체(135)의 수평부(135b) 및 제1 연결 라인(133)과 제1 배선 구조체(135)의 수평부(135b)를 연결할 수 있다. 제1 배선 구조체(135)는 하나의 층을 갖는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 배선 구조체(135)가 서로 다른 레벨의 수평부(135b)를 포함하는 경우, 수직부(135a)는 서로 다른 레벨의 수평부들(135b)을 연결할 수 있다.The first wiring structure (135) may include a vertical portion (135a) and a horizontal portion (135b). The vertical portion (135a) of the first wiring structure (135) may connect the first connection line (132) and the horizontal portion (135b) of the first wiring structure (135) and the first connection line (133) and the horizontal portion (135b) of the first wiring structure (135). The first wiring structure (135) is illustrated as having one layer, but is not limited thereto. When the first wiring structure (135) includes horizontal portions (135b) at different levels, the vertical portion (135a) may connect the horizontal portions (135b) at different levels.

비트 라인 컨택(131), 워드 라인 컨택(WC), 제1 연결 라인(132), 제2 연결 라인(133) 및 제1 배선 구조체(135)는 각각 도전 물질을 포함할 수 있다.The bit line contact (131), the word line contact (WC), the first connection line (132), the second connection line (133), and the first wiring structure (135) may each include a conductive material.

제1 본딩 패드(139)는 제1 배선 구조체(135) 상에 배치될 수 있다. 제1 본딩 패드(139)는 제1 배선 구조체(135)와 전기적으로 연결될 수 있다.The first bonding pad (139) may be placed on the first wiring structure (135). The first bonding pad (139) may be electrically connected to the first wiring structure (135).

제1 본딩 패드(139)는 도전 물질을 포함할 수 있다. 제1 본딩 패드(139)는, 예를 들어, 구리(Cu)를 포함할 수 있다.The first bonding pad (139) may include a conductive material. The first bonding pad (139) may include, for example, copper (Cu).

주변 회로 구조체(PS)는 셀 구조체(CS) 상에 배치될 수 있다. 주변 회로 구조체(PS)와 셀 구조체(CS)는 dielectric bonding, chip to chip 본딩 또는 Cu to Cu 본딩으로 접합될 수 있다. 주변 회로 구조체(PS)는 셀 구조체(CS) 상부에 배치되는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 도시된 것과 달리, 주변 회로 구조체(PS)는 셀 구조체(CS) 하부에 배치될 수 있다.The peripheral circuit structure (PS) may be arranged on the cell structure (CS). The peripheral circuit structure (PS) and the cell structure (CS) may be bonded by dielectric bonding, chip to chip bonding, or Cu to Cu bonding. The peripheral circuit structure (PS) is illustrated as being arranged on the cell structure (CS), but is not limited thereto. Alternatively, the peripheral circuit structure (PS) may be arranged under the cell structure (CS).

주변 회로 구조체(PS)는 코어 및 주변 회로들을 포함할 수 있따. 주변 회로 구조체(PS)는 도 1 및 도2를 이용하여 설명한 로우 및 칼럼 디코더들(도 1의 2, 4), 센스 앰프(도 1의 3) 및 제어 로직(도 1의 5)을 포함할 수 있다.The peripheral circuit structure (PS) may include a core and peripheral circuits. The peripheral circuit structure (PS) may include row and column decoders (2, 4 of FIG. 1), a sense amplifier (3 of FIG. 1), and control logic (5 of FIG. 1) described using FIGS. 1 and 2.

주변 회로 구조체(PS)는 제2 기판(200), 페리(peri) 트랜지스터(PTR), 페리 절연막(210), 제2 배선 구조체(215) 및 제2 본딩 패드(290)를 포함할 수 있다. The peripheral circuit structure (PS) may include a second substrate (200), a peri transistor (PTR), a peri insulating film (210), a second wiring structure (215), and a second bonding pad (290).

제2 기판(200)은 벌크 실리콘 또는 SOI(silicon-on-insulator)일 수 있다. 이와 달리, 제2 기판(200)은 실리콘 기판일 수도 있고, 또는 다른 물질, 예를 들어, 실리콘 게르마늄, SGOI(silicon germanium on insulator), 안티몬화 인듐, 납 텔루르 화합물, 인듐 비소, 인듐 인화물, 갈륨 비소 또는 안티몬화 갈륨을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The second substrate (200) may be bulk silicon or a silicon-on-insulator (SOI). Alternatively, the second substrate (200) may be a silicon substrate, or may include other materials, such as, but not limited to, silicon germanium, silicon germanium on insulator (SGOI), indium antimonide, lead tellurium compound, indium arsenide, indium phosphide, gallium arsenide, or gallium antimonide.

페리 트랜지스터(PTR)는 제2 기판(200) 상에 배치될 수 있다. 페리 트랜지스터(PTR)는, 예를 들어, NMOS 트랜지스터 또는 PMOS 트랜지스터일 수 있다. A peripheral transistor (PTR) may be placed on a second substrate (200). The peripheral transistor (PTR) may be, for example, an NMOS transistor or a PMOS transistor.

페리 절연막(210)은 제2 기판(200) 상에 배치될 수 있다. 페리 절연막(210)은 페리 트랜지스터(PTR)를 덮을 수 있다. 페리 절연막(210)은 절연 물질을 포함할 수 있다.A ferry insulating film (210) may be placed on a second substrate (200). The ferry insulating film (210) may cover a ferry transistor (PTR). The ferry insulating film (210) may include an insulating material.

제2 배선 구조체(215)는 페리 절연막(210) 내에 배치될 수 있다. 제2 배선 구조체(215)는 페리 트랜지스터(PTR) 상에 배치될 수 있다. 제2 배선 구조체(215)는 페리 트랜지스터(PTR)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 배선 구조체(215)는 수직부(215a)와 수평부(215b)를 포함할 수 있다. 도시되는 제2 배선 구조체(215)의 층수 및 배치 등은 예시적인 것일 뿐이며, 이에 제한되는 것은 아니다.The second wiring structure (215) may be arranged within the ferry insulating film (210). The second wiring structure (215) may be arranged on the ferry transistor (PTR). The second wiring structure (215) may be electrically connected to the ferry transistor (PTR). The second wiring structure (215) may include a vertical portion (215a) and a horizontal portion (215b). The number of layers and arrangement of the illustrated second wiring structure (215) are merely exemplary and are not limited thereto.

제2 본딩 패드(219)는 제2 배선 구조체(215) 상에 배치될 수 있다. 제2 본딩 패드(219)는 제2 배선 구조체(215)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 본딩 패드(219)는 제1 본딩 패드(139)와 접촉할 수 있다. 제2 본딩 패드(219)는 도전 물질을 포함할 수 있다. 제2 본딩 패드(219)는, 예를 들어, 구리(Cu)를 포함할 수 있다.The second bonding pad (219) may be disposed on the second wiring structure (215). The second bonding pad (219) may be electrically connected to the second wiring structure (215). The second bonding pad (219) may be in contact with the first bonding pad (139). The second bonding pad (219) may include a conductive material. The second bonding pad (219) may include, for example, copper (Cu).

셀 구조체(CS)와 주변 회로 구조체(PS)는 제1 본딩 패드(139)와 제2 본딩 패드(219)에 의해 접합될 수 있다.The cell structure (CS) and the peripheral circuit structure (PS) can be bonded by the first bonding pad (139) and the second bonding pad (219).

워드 라인(WL)은 워드 라인 패드(WP), 워드 라인 컨택(WC), 제1 연결 라인(132), 제1 배선 구조체(135), 제1 본딩 패드(139), 제2 본딩 패드(219), 제2 배선 구조체(219)를 통해 페리 트랜지스터(PTR)와 전기적으로 연결될 수 있다.A word line (WL) can be electrically connected to a peripheral transistor (PTR) through a word line pad (WP), a word line contact (WC), a first connection line (132), a first wiring structure (135), a first bonding pad (139), a second bonding pad (219), and a second wiring structure (219).

비트 라인(BL)은 비트 라인 컨택(131), 제2 연결 라인(133), 제1 배선 구조체(135), 제1 본딩 패드(139), 제2 본딩 패드(219), 제2 배선 구조체(219)를 통해 페리 트랜지스터(PTR)와 전기적으로 연결될 수 있다.The bit line (BL) can be electrically connected to the peripheral transistor (PTR) through the bit line contact (131), the second connection line (133), the first wiring structure (135), the first bonding pad (139), the second bonding pad (219), and the second wiring structure (219).

도 10 내지 도 53은 몇몇 실시예들에 따른 반도체 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간단계 도면들이다. 설명의 편의를 위해, 도 1 내지 도 9를 이용하여 설명한 내용과 중복되는 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.FIGS. 10 to 53 are intermediate step drawings for explaining a method of manufacturing a semiconductor memory device according to some embodiments. For convenience of explanation, any content that overlaps with the content explained using FIGS. 1 to 9 will be briefly explained or omitted.

도 10 내지 도 12를 참고하면, 제1 기판(100) 상에 교대로 적층된 복수의 제1 희생막(10) 및 복수의 반도체막(20)을 포함하는 몰드 구조체(MS)가 형성된다. Referring to FIGS. 10 to 12, a mold structure (MS) including a plurality of first sacrificial films (10) and a plurality of semiconductor films (20) alternately laminated on a first substrate (100) is formed.

제1 희생막(10)의 제3 방향(D3)으로의 두께는 반도체막(20)의 제3 방향(D3)으로의 두께보다 작을 수 있다.The thickness of the first sacrificial film (10) in the third direction (D3) may be smaller than the thickness of the semiconductor film (20) in the third direction (D3).

제1 희생막(10)은 반도체막(20)에 대해 식각 선택성을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 희생막(10)은 실리콘 게르마늄을 포함하고, 반도체막(20)은 실리콘을 포함할 수 있다. 제1 희생막(10) 및 반도체막(20)을 에피택시얼 성장 공정을 수행하여 형성될 수 있다.The first sacrificial film (10) may be formed of a material having etch selectivity with respect to the semiconductor film (20). For example, the first sacrificial film (10) may include silicon germanium, and the semiconductor film (20) may include silicon. The first sacrificial film (10) and the semiconductor film (20) may be formed by performing an epitaxial growth process.

도 13 및 도 14를 참고하면, 적층 구조체(MS)를 관통하는 제1 매립 절연막(11) 및 제2 매립 절연막(12)이 형성된다.Referring to FIG. 13 and FIG. 14, a first embedded insulating film (11) and a second embedded insulating film (12) penetrating the laminated structure (MS) are formed.

제1 매립 절연막(11) 및 제2 매립 절연막(12)은 셀 영역(CA) 및 패드 영역(EA)에 걸쳐 형성될 수 있다. 제1 매립 절연막(11) 및 제2 매립 절연막(12)은 각각 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 제1 매립 절연막(11) 및 제2 매립 절연막(12)은 제1 방향(D1)을 따라 교대로 배열될 수 있다. 제1 매립 절연막(11)은 제2 매립 절연막(12)과 제1 방향(D1)으로 이격될 수 있다. 제2 매립 절연막(12)은 인접하는 제1 매립 절연막(11) 사이에 배치될 수 있다. 제1 매립 절연막(11) 및 제2 매립 절연막(12)은 각각 절연 물질을 포함할 수 있다.The first buried insulating film (11) and the second buried insulating film (12) may be formed across the cell area (CA) and the pad area (EA). The first buried insulating film (11) and the second buried insulating film (12) may each extend in the second direction (D2). The first buried insulating film (11) and the second buried insulating film (12) may be alternately arranged along the first direction (D1). The first buried insulating film (11) may be spaced apart from the second buried insulating film (12) in the first direction (D1). The second buried insulating film (12) may be arranged between adjacent first buried insulating films (11). The first buried insulating film (11) and the second buried insulating film (12) may each include an insulating material.

구체적으로, 먼저 제2 방향(D2)으로 연장되는 복수의 트렌치를 형성한다. 복수의 트렌치는 제1 기판(100)의 상면을 노출시킬 수 있다. 복수의 트렌치는 제1 방향(D1)을 따라 교대로 배열된 제1 트렌치와 제2 트렌치를 포함한다. 이어서, 제1 트렌치 내에 제1 매립 절연막(11)을 형성하고, 제2 트렌치 내에 제2 매립 절연막(12)을 형성한다. 제1 매립 절연막(11)은 제1 트렌치를 채울 수 있다. 제2 매립 절연막(12)은 제2 트렌치를 채울 수 있다.Specifically, first, a plurality of trenches extending in a second direction (D2) are formed. The plurality of trenches can expose an upper surface of a first substrate (100). The plurality of trenches include first trenches and second trenches that are alternately arranged along the first direction (D1). Next, a first buried insulating film (11) is formed in the first trench, and a second buried insulating film (12) is formed in the second trench. The first buried insulating film (11) can fill the first trench. The second buried insulating film (12) can fill the second trench.

도 15 내지 도 21을 참고하면, 적층 구조체(MS)를 관통하는 복수의 프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS) 및 복수의 패드 서포터(WPS)를 형성한다.Referring to FIGS. 15 to 21, a plurality of pre-active pattern separation structures (pAPS) and a plurality of pad supports (WPS) are formed penetrating a laminated structure (MS).

복수의 프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS)는 셀 영역(CA) 상에 형성될 수 있다. 복수의 프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS)는 제1 및 제2 방향(D1, D2)을 따라 격자 형태로 배열될 수 있다. 프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS)는 제1 매립 절연막(11)과 제2 매립 절연막(12) 사이에 배치될 수 있다. 프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS)는 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다.A plurality of pre-active pattern separation structures (pAPS) can be formed on a cell area (CA). The plurality of pre-active pattern separation structures (pAPS) can be arranged in a lattice shape along first and second directions (D1, D2). The pre-active pattern separation structures (pAPS) can be arranged between a first buried insulating film (11) and a second buried insulating film (12). The pre-active pattern separation structures (pAPS) can extend in the first direction (D1).

프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS)가 형성됨에 따라, 셀 영역(CA) 상의 각각의 반도체막(20)은 복수의 활성 패턴(ACT)으로 분리될 수 있다. 각각의 활성 패턴(ACT)은 제2 방향(D2)으로 인접한 프리 활성 패턴 분리 구조체들(pAPS), 제1 매립 절연막(11) 및 제2 매립 절연막(12)에 의해 정의될 수 있다.As the pre-active pattern separation structure (pAPS) is formed, each semiconductor film (20) on the cell region (CA) can be separated into a plurality of active patterns (ACT). Each active pattern (ACT) can be defined by the pre-active pattern separation structures (pAPS), the first buried insulating film (11), and the second buried insulating film (12) adjacent to each other in the second direction (D2).

이하에서, 도 16, 도 17, 도 19 및 도 20을 이용하여 프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS) 형성 과정에 대해 자세히 설명한다.Hereinafter, the process of forming a pre-active pattern separation structure (pAPS) is described in detail using FIGS. 16, 17, 19, and 20.

도 16 및 도 17을 참고하면, 셀 영역(CA) 상에, 적층 구조체(MS)를 관통하는 복수의 제1 셀 트렌치(CT1)를 형성한다.Referring to FIGS. 16 and 17, a plurality of first cell trenches (CT1) penetrating the laminated structure (MS) are formed on the cell area (CA).

복수의 제1 셀 트렌치(CT1)는 제1 매립 절연막(11)과 제2 매립 절연막(12) 사이에 형성될 수 있다. 복수의 제1 셀 트렌치(CT1)는 제1 및 제2 방향(D1, D2)을 따라 배열될 수 있다. A plurality of first cell trenches (CT1) can be formed between the first buried insulating film (11) and the second buried insulating film (12). The plurality of first cell trenches (CT1) can be arranged along the first and second directions (D1, D2).

제1 셀 트렌치(CT1)는 제1 기판(100)의 상면을 노출시킬 수 있다. 제1 셀 트렌치(CT1)는 제1 매립 절연막(11)의 측벽 및 제2 매립 절연막(12)의 측벽을 노출시킬 수 있다.The first cell trench (CT1) can expose the upper surface of the first substrate (100). The first cell trench (CT1) can expose the sidewall of the first buried insulating film (11) and the sidewall of the second buried insulating film (12).

도 19 및 도 20을 참고하면, 제1 셀 트렌치(CT1) 내에 프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS)를 형성한다.Referring to FIGS. 19 and 20, a pre-active pattern separation structure (pAPS) is formed within the first cell trench (CT1).

프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS)는 제1 셀 트렌치(CT1)를 채울 수 있다. 프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS)는 분리 라이너(151), 프리 분리 필링막(152p) 및 분리 캡핑막(153)을 포함한다.A pre-active pattern separation structure (pAPS) can fill the first cell trench (CT1). The pre-active pattern separation structure (pAPS) includes a separation liner (151), a pre-separation filling film (152p), and a separation capping film (153).

먼저, 제1 셀 트렌치(CT1) 내에 분리 라이너(151)를 형성한다. 분리 라이너(151)는 제1 셀 트렌치(CT1)의 일부를 채울 수 있다. 분리 라이너(151)는 제1 셀 트렌치(CT1)의 프로파일을 따라 연장될 수 있다. First, a separation liner (151) is formed within the first cell trench (CT1). The separation liner (151) may fill a portion of the first cell trench (CT1). The separation liner (151) may extend along the profile of the first cell trench (CT1).

분리 라이너(151)는 절연 물질을 포함할 수 있다. 분리 라이너(151)가 포함하는 절연 물질의 실리콘에 대한 식각 선택성은 실리콘 질화물의 실리콘에 대한 식각 선택성보다 클 수 있다. 예를 들어, 분리 라이너(151)는 실리콘 옥시카바이드(SiOC) 및 실리콘 옥시카보나이트라이드(SiOCN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The separation liner (151) may include an insulating material. The etch selectivity of the insulating material included in the separation liner (151) with respect to silicon may be greater than the etch selectivity of silicon nitride with respect to silicon. For example, the separation liner (151) may include at least one of silicon oxycarbide (SiOC) and silicon oxycarbonitride (SiOCN).

이어서, 분리 라이너(151) 상에 프리 분리 필링막(152p)을 형성한다. 프리 분리 필링막(152p)은 제1 셀 트렌치(CT1)의 적어도 일부를 채울 수 있다. 구체적으로, 분리 라이너(151) 상에 금속막을 형성할 수 있다. 금속막은 화학 기상 증착(CVD) 또는 원자층 증착(ALD)을 통해 형성될 수 있다. 금속막은 제1 셀 트렌치(CT1)를 채울 수 있다. 이어서, 금속막에 대한 에치백 공정을 수행하여 프리 분리 필링막(152p)을 형성할 수 있다. Next, a pre-separation filling film (152p) is formed on the separation liner (151). The pre-separation filling film (152p) can fill at least a portion of the first cell trench (CT1). Specifically, a metal film can be formed on the separation liner (151). The metal film can be formed through chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition (ALD). The metal film can fill the first cell trench (CT1). Next, an etch-back process can be performed on the metal film to form the pre-separation filling film (152p).

분리 라이너(151)는 적층 구조체(MS)와 프리 분리 필링막(152p) 사이에 배치될 수 있다. 분리 라이너(151)는 프리 분리 필링막(152p)을 둘러쌀 수 있다.A separation liner (151) may be placed between the laminated structure (MS) and the pre-separation peeling film (152p). The separation liner (151) may surround the pre-separation peeling film (152p).

프리 분리 필링막(152p)은 금속 물질을 포함할 수 있다. 프리 분리 필링막(152p)은 실리콘 질화물보다 영률(Young's Modulus)이 큰 금속 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프리 분리 필링막(152p)은 텅스텐(W)을 포함할 수 있다.The pre-separation peeling film (152p) may include a metal material. The pre-separation peeling film (152p) may include a metal material having a Young's modulus greater than that of silicon nitride. For example, the pre-separation peeling film (152p) may include tungsten (W).

이어서, 프리 분리 필링막(152p) 상에 분리 캡핑막(153)을 형성한다. 분리 캡핑막(153)은 프리 분리 필링막(152p)의 상면을 덮을 수 있다. 분리 캡핑막(153) 및 분리 라이너(151)는 프리 분리 필링막(152p)을 둘러쌀 수 있다.Next, a separation capping film (153) is formed on the pre-separation peeling film (152p). The separation capping film (153) can cover the upper surface of the pre-separation peeling film (152p). The separation capping film (153) and the separation liner (151) can surround the pre-separation peeling film (152p).

분리 캡핑막(153)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 분리 캡핑막(153)은 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 옥시카바이드(SiOC) 및 실리콘 옥시카보나이트라이드(SiOCN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The separating capping film (153) may include an insulating material. For example, the separating capping film (153) may include at least one of silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), silicon oxycarbide (SiOC), and silicon oxycarbonitride (SiOCN).

분리 캡핑막(153)은 분리 라이너(151)와 동일한 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 분리 캡핑막(153)과 분리 라이너(151)는 모두 실리콘 옥시카바이드(SiOC) 및 실리콘 옥시카보나이트라이드(SiOCN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 분리 캡핑막(153)과 분리 라이너(151) 사이의 경계는 구분되지 않을 수 있다.The separating capping film (153) may include the same insulating material as the separating liner (151). For example, both the separating capping film (153) and the separating liner (151) may include at least one of silicon oxycarbide (SiOC) and silicon oxycarbonitride (SiOCN). In this case, the boundary between the separating capping film (153) and the separating liner (151) may not be distinguished.

한편, 프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS)가 형성되는 동안, 패드 서포터(WPS)가 형성될 수 있다. 복수의 패드 서포터(WPS)는 패드 영역(EA) 상에 형성될 수 있다. 복수의 패드 서포터(WPS)는 제1 및 제2 방향(D1, D2)을 따라 격자 형태로 배열될 수 있다. 패드 서포터(WPS)는 제1 매립 절연막(11)과 제2 매립 절연막(12) 사이에 배치될 수 있다. 패드 서포터(WPS)는 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다.Meanwhile, while the pre-active pattern separation structure (pAPS) is formed, a pad supporter (WPS) may be formed. A plurality of pad supporters (WPS) may be formed on the pad area (EA). The plurality of pad supporters (WPS) may be arranged in a grid shape along the first and second directions (D1, D2). The pad supporter (WPS) may be arranged between the first buried insulating film (11) and the second buried insulating film (12). The pad supporter (WPS) may extend in the first direction (D1).

패드 서포터(WPS)의 제1 방향(D1)으로의 폭은 프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS)의 제1 방향(D1)으로의 폭보다 작을 수 있다.The width of the pad supporter (WPS) in the first direction (D1) may be smaller than the width of the pre-active pattern separation structure (pAPS) in the first direction (D1).

도 18 및 도 21을 이용하여 패드 서포터(WPS)의 형성 과정에 대해 자세히 설명한다.The process of forming a pad supporter (WPS) is described in detail using FIG. 18 and FIG. 21.

도 18을 참고하면, 패드 영역(EA) 상에, 적층 구조체(MS)를 관통하는 복수의 제1 패드 트렌치(PT1)를 형성한다.Referring to FIG. 18, a plurality of first pad trenches (PT1) penetrating the laminated structure (MS) are formed on the pad area (EA).

복수의 제1 패드 트렌치(PT1)는 제1 매립 절연막(11)과 제2 매립 절연막(12) 사이에 형성될 수 있다. 복수의 제1 패드 트렌치(PT1)는 제1 및 제2 방향(D1, D2)을 따라 배열될 수 있다. 제1 패드 트렌치(PT1)는 제1 셀 트렌치(CT1)과 동시에 형성될 수 있다.A plurality of first pad trenches (PT1) can be formed between the first buried insulating film (11) and the second buried insulating film (12). The plurality of first pad trenches (PT1) can be arranged along the first and second directions (D1, D2). The first pad trenches (PT1) can be formed simultaneously with the first cell trenches (CT1).

제1 패드 트렌치(PT1)는 제1 기판(100)의 상면을 노출시킬 수 있다. 제1 패드 트렌치(PT1)의 제1 방향(D1)으로의 폭은 제1 셀 트렌치(CT1)의 제1 방향(D1)으로의 폭보다 작을 수 있다.The first pad trench (PT1) can expose the upper surface of the first substrate (100). The width of the first pad trench (PT1) in the first direction (D1) can be smaller than the width of the first cell trench (CT1) in the first direction (D1).

도 21을 참고하면, 제1 패드 트렌치(PT1) 내에 패드 서포터(WPS)를 형성한다.Referring to Fig. 21, a pad supporter (WPS) is formed within the first pad trench (PT1).

패드 서포터(WPS)는 제1 패드 트렌치(PT1)를 채울 수 있다. 패드 서포터(WPS)는 서포터 라이너(161), 서포터 필링막(162) 및 서포터 캡핑막(163)을 포함한다.The pad supporter (WPS) can fill the first pad trench (PT1). The pad supporter (WPS) includes a supporter liner (161), a supporter filling film (162), and a supporter capping film (163).

먼저, 제1 패드 트렌치(PT1) 내에 서포터 라이너(161)를 형성한다. 서포터 라이너(161)는 제1 패드 트렌치(PT1)의 일부를 채울 수 있다. 서포터 라이너(161)는 제1 패드 트렌치(PT1)의 프로파일을 따라 연장될 수 있다. First, a support liner (161) is formed within the first pad trench (PT1). The support liner (161) may fill a portion of the first pad trench (PT1). The support liner (161) may extend along the profile of the first pad trench (PT1).

서포터 라이너(161)는 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 서포터 라이너(161)는 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 옥시카바이드(SiOC) 및 실리콘 옥시카보나이트라이드(SiOCN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The support liner (161) may include an insulating material. For example, the support liner (161) may include at least one of silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), silicon oxycarbide (SiOC), and silicon oxycarbonitride (SiOCN).

서포터 라이너(161)는 프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS)의 분리 라이너(151)와 동일한 절연 물질을 포함할 수 있다. 서포터 라이너(161)와 분리 라이너(151)는 모두 실리콘 옥시카바이드(SiOC) 및 실리콘 옥시카보나이트라이드(SiOCN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 서포터 라이너(161)는 분리 라이너(151)와 동시에 형성될 수 있다. The support liner (161) may include the same insulating material as the separation liner (151) of the pre-active pattern separation structure (pAPS). Both the support liner (161) and the separation liner (151) may include at least one of silicon oxycarbide (SiOC) and silicon oxycarbonitride (SiOCN). In some embodiments, the support liner (161) may be formed simultaneously with the separation liner (151).

이어서, 서포터 라이너(161) 상에 서포터 필링막(162)을 형성한다. 서포터 필링막(162)은 제1 패드 트렌치(PT1)의 적어도 일부를 채울 수 있다. Next, a supporter filling film (162) is formed on the supporter liner (161). The supporter filling film (162) can fill at least a portion of the first pad trench (PT1).

서포터 필링막(162)은 금속 물질을 포함할 수 있다. 서포터 필링막(162)은 프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS)의 프리 분리 필링막(152p)과 동일한 금속 물질을 포함할 수 있다. 서포터 필링막(162)과 프리 분리 필링막(152p)은 모두 텅스텐(W)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 서포터 필링막(162)은 프리 분리 필링막(152p)과 동시에 형성될 수 있다.The supporter filling film (162) may include a metal material. The supporter filling film (162) may include the same metal material as the pre-separation filling film (152p) of the pre-active pattern separation structure (pAPS). Both the supporter filling film (162) and the pre-separation filling film (152p) may include tungsten (W). In some embodiments, the supporter filling film (162) may be formed simultaneously with the pre-separation filling film (152p).

이어서, 서포터 필링막(162) 상에 서포터 캡핑막(163)을 형성한다. 서포터 캡핑막(163) 및 서포터 라이너(161)는 서포터 필링막(162)을 둘러쌀 수 있다. 서포터 캡핑막(163)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 서포터 캡핑막(163)은 프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS)의 분리 캡핑막(153)과 동시에 형성될 수 있다.Next, a supporter capping film (163) is formed on the supporter filling film (162). The supporter capping film (163) and the supporter liner (161) may surround the supporter filling film (162). The supporter capping film (163) may include an insulating material. In some embodiments, the supporter capping film (163) may be formed simultaneously with the separation capping film (153) of the pre-active pattern separation structure (pAPS).

제1 셀 절연막(110)은 적층 구조체(MS), 프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS) 및 패드 서포터(WPS) 상에 형성될 수 있다.The first cell insulating film (110) can be formed on a laminated structure (MS), a pre-active pattern separation structure (pAPS), and a pad supporter (WPS).

도 22 내지 도 25를 참고하면, 셀 영역(CA) 상의 제1 희생막(10)을 제거한다.Referring to FIGS. 22 to 25, the first sacrificial film (10) on the cell area (CA) is removed.

먼저, 셀 영역(CA) 상에 제2 셀 트렌치(CT2) 및 제3 셀 트렌치(CT3)를 형성한다. First, a second cell trench (CT2) and a third cell trench (CT3) are formed on the cell area (CA).

제2 셀 트렌치(CT2)는 셀 영역(CA) 상의 제1 매립 절연막(11)을 제거하여 형성할 수 있다. 제2 셀 트렌치(CT2)는 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다.The second cell trench (CT2) can be formed by removing the first buried insulating film (11) on the cell area (CA). The second cell trench (CT2) can extend in the second direction (D2).

제3 셀 트렌치(CT3)는 셀 영역(CA) 상의 제2 매립 절연막(12)을 제거하여 형성할 수 있다. 제3 셀 트렌치(CT3)는 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 잔존하는 패드 영역(EA) 상의 제2 매립 절연막(12)은 제1 패드 매립 절연막(PBI1)일 수 있다.The third cell trench (CT3) can be formed by removing the second buried insulating film (12) on the cell area (CA). The third cell trench (CT3) can extend in the second direction (D2). The second buried insulating film (12) on the remaining pad area (EA) can be the first pad buried insulating film (PBI1).

제2 셀 트렌치(CT2) 및 제3 셀 트렌치(CT3)는 각각 제1 기판(100)의 상면을 노출시킬 수 있다. 제2 셀 트렌치(CT2) 및 제3 셀 트렌치(CT3)는 각각 활성 패턴(ACT)의 측벽 및 제1 희생막(10)의 측벽을 노출시킬 수 있다. 제2 셀 트렌치(CT2) 및 제3 셀 트렌치(CT3)는 프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS)의 측벽을 노출시킬 수 있다.The second cell trench (CT2) and the third cell trench (CT3) may each expose an upper surface of the first substrate (100). The second cell trench (CT2) and the third cell trench (CT3) may each expose a sidewall of the active pattern (ACT) and a sidewall of the first sacrificial film (10). The second cell trench (CT2) and the third cell trench (CT3) may expose a sidewall of the pre-active pattern separation structure (pAPS).

이어서, 제2 셀 트렌치(CT2) 및 제3 셀 트렌치(CT3)를 통해 식각 공정을 수행하여 제1 희생막(10)을 제거한다. 제1 희생막(10)이 제거됨에 따라, 제1 수평 영역(HR1)이 형성될 수 있다. 제1 수평 영역(HR1)은 제1 희생막(10)이 제거되어 형성된 공간일 수 있다. 제1 희생막(10)이 제거됨에 따라, 활성 패턴(ACT)의 상면 및 바닥면이 노출될 수 있다. Next, an etching process is performed through the second cell trench (CT2) and the third cell trench (CT3) to remove the first sacrificial film (10). As the first sacrificial film (10) is removed, a first horizontal region (HR1) may be formed. The first horizontal region (HR1) may be a space formed by removing the first sacrificial film (10). As the first sacrificial film (10) is removed, the upper surface and the bottom surface of the active pattern (ACT) may be exposed.

도 26 및 도 27을 참고하면, 활성 패턴(ACT)의 두께를 감소시키는 트림(trim) 공정을 수행한다.Referring to FIGS. 26 and 27, a trim process is performed to reduce the thickness of the active pattern (ACT).

트림 공정은 제1 수평 영역(HR1)을 통해 수행될 수 있다. 트림 공정이 수행됨에 따라, 활성 패턴(ACT)의 일부가 제거되어 활성 패턴(ACT)의 제3 방향(D3)으로의 두께는 감소할 수 있다. 활성 패턴(ACT)의 제3 방향(D3)으로의 두께가 감소함에 따라, 제1 수평 영역(HR1)의 제3 방향(D3)으로의 길이는 증가할 수 있다. 트림 공정은 습식 식각 공정일 수 있다.The trim process can be performed through the first horizontal region (HR1). As the trim process is performed, a portion of the active pattern (ACT) is removed, so that a thickness of the active pattern (ACT) in the third direction (D3) can be reduced. As the thickness of the active pattern (ACT) in the third direction (D3) is reduced, a length of the first horizontal region (HR1) in the third direction (D3) can be increased. The trim process can be a wet etching process.

도 28 및 도 29를 참고하면, 제1 수평 영역(HR1) 내에 층간 절연막(ILD)을 형성한다.Referring to FIG. 28 and FIG. 29, an interlayer insulating film (ILD) is formed within the first horizontal region (HR1).

층간 절연막(ILD)은 제1 수평 영역(HR1)을 채울 수 있다. 층간 절연막(ILD)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 층간 절연막(ILD)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.An interlayer dielectric (ILD) can fill the first horizontal region (HR1). The interlayer dielectric (ILD) can include an insulating material. For example, the interlayer dielectric (ILD) can include silicon oxide.

프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS)는 활성 패턴들(ACT)을 지지할 수 있다. 이에 따라, 제1 희생막(10)이 제거되더라도 활성 패턴들(ACT)은 제3 방향(D3)으로 서로 이격된 상태를 유지할 수 있다. 제3 방향(D3)으로 적층된 활성 패턴들(ACT)을 지지하기 위해, 프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS)는 높은 강성을 가질 필요가 있다.The pre-active pattern separation structure (pAPS) can support the active patterns (ACT). Accordingly, even if the first sacrificial film (10) is removed, the active patterns (ACT) can remain spaced apart from each other in the third direction (D3). In order to support the active patterns (ACT) stacked in the third direction (D3), the pre-active pattern separation structure (pAPS) needs to have high rigidity.

그러나, 프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS)를 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 또는 이들의 조합으로 형성하는 경우, 트림 공정을 통해 활성 패턴(ACT)의 일부를 제거하는 과정에서 프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS)의 일부가 함께 제거될 수 있고, 이로 인해 프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS)의 강성이 낮아질 수 있다. 이러한 상태에서 제3 방향(D3)으로 인접한 활성 패턴들(ACT) 사이의 공간을 채우는 층간 절연막(ILD)을 형성하는 경우, 프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS)가 무너질 수 있다. However, when the pre-active pattern separation structure (pAPS) is formed of silicon oxide, silicon nitride, or a combination thereof, a part of the pre-active pattern separation structure (pAPS) may be removed together during the process of removing a part of the active pattern (ACT) through the trim process, which may lower the rigidity of the pre-active pattern separation structure (pAPS). In this state, when an interlayer insulating film (ILD) that fills the space between adjacent active patterns (ACTs) in the third direction (D3) is formed, the pre-active pattern separation structure (pAPS) may collapse.

본 발명의 프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS)는 금속 물질을 포함하는 프리 분리 필링막(152p)을 포함한다. 프리 분리 필링막(152p)은 실리콘 질화물보다 영률(Young's Modulus)이 큰 금속 물질(예를 들어, 텅스텐(W))을 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS)는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 또는 이들의 조합으로 형성한 것과 대비하여 높은 강성을 가질 수 있다. 이를 통해, 수율이 향상된 반도체 메모리 장치의 제조 방법이 제공될 수 있다.The pre-active pattern separation structure (pAPS) of the present invention includes a pre-separation filling film (152p) including a metal material. The pre-separation filling film (152p) may include a metal material (e.g., tungsten (W)) having a Young's modulus higher than that of silicon nitride. Accordingly, the pre-active pattern separation structure (pAPS) of the present invention may have high rigidity compared to a structure formed of silicon oxide, silicon nitride, or a combination thereof. Through this, a method for manufacturing a semiconductor memory device with improved yield may be provided.

또한, 본 발명의 프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS)는 활성 패턴(ACT)에 대한 트림 공정시 실리콘 질화물보다 제거량이 적은 절연 물질(예를 들어, 실리콘 옥시카바이드(SiOC) 또는 실리콘 옥시카보나이트라이드(SiOCN))을 포함하는 분리 라이너(151)를 포함한다. 분리 라이너(151)는 프리 분리 필링막(152p)을 둘러싼다. 이에 따라, 활성 패턴(ACT)에 대한 트림 공정시 프리 분리 필링막(152p)이 노출되지 않을 수 있고, 프리 활성 패턴 분리 구조체(pAPS)의 구조적 안정성이 향상될 수 있다.In addition, the pre-active pattern separation structure (pAPS) of the present invention includes a separation liner (151) including an insulating material (e.g., silicon oxycarbide (SiOC) or silicon oxycarbonitride (SiOCN)) having a smaller removal amount than silicon nitride during a trim process for an active pattern (ACT). The separation liner (151) surrounds a pre-separation filling film (152p). Accordingly, the pre-separation filling film (152p) may not be exposed during a trim process for the active pattern (ACT), and the structural stability of the pre-active pattern separation structure (pAPS) may be improved.

도 30 내지 도 33을 참고하면, 프리 분리 필링막(152p)을 분리 필링막(152)으로 대체하여 활성 패턴 분리 구조체(APS)를 형성한다.Referring to FIGS. 30 to 33, the pre-separation peeling film (152p) is replaced with a separation peeling film (152) to form an active pattern separation structure (APS).

구체적으로, 도 30 및 도 31을 참고하면, 먼저, 제2 셀 트렌치(CT2) 및 제3 셀 트렌치(CT3)에 의해 노출된 분리 라이너(151)의 일부를 제거한다. 분리 라이너(151)의 일부가 제거됨에 따라, 프리 분리 필링막(152p)의 측벽이 노출될 수 있다. Specifically, referring to FIGS. 30 and 31, first, a portion of the separation liner (151) exposed by the second cell trench (CT2) and the third cell trench (CT3) is removed. As a portion of the separation liner (151) is removed, a side wall of the pre-separation peeling film (152p) may be exposed.

이어서, 제2 셀 트렌치(CT2) 및 제3 셀 트렌치(CT3)를 통해 식각 공정을 수행하여 프리 분리 필링막(152p)을 제거한다. 프리 분리 필링막(152p)이 제거됨에 따라, 내부 영역(IR)이 형성될 수 있다. 내부 영역(IR)은 프리 분리 필링막(152p)이 제거되어 형성된 공간일 수 있다.Next, an etching process is performed through the second cell trench (CT2) and the third cell trench (CT3) to remove the pre-separation filling film (152p). As the pre-separation filling film (152p) is removed, an internal region (IR) may be formed. The internal region (IR) may be a space formed by removing the pre-separation filling film (152p).

이어서, 도 32 및 도 33을 참고하면, 내부 영역(IR) 내에 분리 필링막(152)을 형성한다. 분리 필링막(152)은 내부 영역(IR)을 채울 수 있다. 분리 필링막(152)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 분리 필링막(152)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 활성 패턴 분리 구조체(APS)는 분리 라이너(151), 분리 필링막(152) 및 분리 캡핑막(153)을 포함할 수 있다.Next, referring to FIG. 32 and FIG. 33, a separation filling film (152) is formed within the inner region (IR). The separation filling film (152) can fill the inner region (IR). The separation filling film (152) can include an insulating material. For example, the separation filling film (152) can include silicon oxide. The active pattern separation structure (APS) can include a separation liner (151), a separation filling film (152), and a separation capping film (153).

도 34 내지 도 40을 참고하면, 복수의 활성 패턴(ACT)과 교차하고, 제3 방향(D3)으로 적층된 복수의 워드 라인(WL)을 형성한다.Referring to FIGS. 34 to 40, a plurality of word lines (WL) are formed that intersect with a plurality of active patterns (ACT) and are stacked in a third direction (D3).

먼저, 도 35 내지 도 37을 참고하면, 제3 셀 트렌치(CT3)를 채우는 제3 매립 절연막(13)을 형성한다. 이어서, 제2 셀 트렌치(CT2)를 통해 식각 공정을 수행하여 활성 패턴 분리 구조체(APS)의 일부 및 층간 절연막(ILD)의 일부를 제거하여 제2 수평 영역(HR2)을 형성한다. First, referring to FIGS. 35 to 37, a third buried insulating film (13) filling a third cell trench (CT3) is formed. Next, an etching process is performed through the second cell trench (CT2) to remove a portion of the active pattern separation structure (APS) and a portion of the interlayer insulating film (ILD), thereby forming a second horizontal region (HR2).

제2 수평 영역(HR2)은 활성 패턴 분리 구조체(APS)의 일부 및 층간 절연막(ILD)의 일부가 제거되어 형성된 공간일 수 있다. 활성 패턴 분리 구조체(APS)의 일부 및 층간 절연막(ILD)의 일부가 제거됨에 따라, 활성 패턴(ACT)의 측벽, 활성 패턴(ACT)의 상면의 일부 및 활성 패턴(ACT)의 바닥면의 일부가 노출될 수 있다.The second horizontal region (HR2) may be a space formed by removing a portion of the active pattern separation structure (APS) and a portion of the interlayer dielectric film (ILD). As a portion of the active pattern separation structure (APS) and a portion of the interlayer dielectric film (ILD) are removed, a sidewall of the active pattern (ACT), a portion of the top surface of the active pattern (ACT), and a portion of the bottom surface of the active pattern (ACT) may be exposed.

이어서, 도 38 내지 도 40을 참고하면, 제2 수평 영역(HR2) 상에 게이트 절연막(GI)을 형성한다. 게이트 절연막(GI)은 제2 수평 영역(HR)의 프로파일을 따라 연장될 수 있다. 게이트 절연막(GI)은 활성 패턴(ACT)을 둘러쌀 수 있다. 게이트 절연막(GI)은 층간 절연막(ILD)의 측벽을 덮을 수 있다. 게이트 절연막(GI)은 활성 패턴 분리 구조체(APS)의 측벽을 덮을 수 있다.Next, referring to FIGS. 38 to 40, a gate insulating film (GI) is formed on the second horizontal region (HR2). The gate insulating film (GI) may extend along the profile of the second horizontal region (HR). The gate insulating film (GI) may surround the active pattern (ACT). The gate insulating film (GI) may cover a sidewall of the interlayer insulating film (ILD). The gate insulating film (GI) may cover a sidewall of the active pattern separation structure (APS).

이어서, 게이트 절연막(GI) 상에 제2 희생막이 형성될 수 있다. 제2 희생막은 게이트 절연막(GI)의 프로파일을 따라 연장될 수 있다. 제2 희생막은 제2 수평 영역(HR2)의 일부를 채울 수 있다. 제2 희생막은, 예를 들어, 실리콘 질화물일 수 있다.Next, a second sacrificial film may be formed on the gate insulating film (GI). The second sacrificial film may extend along the profile of the gate insulating film (GI). The second sacrificial film may fill a portion of the second horizontal region (HR2). The second sacrificial film may be, for example, silicon nitride.

제2 희생막은 활성 패턴(ACT)과 제3 방향(D3)으로 중첩하는 제1 부분과 활성 패턴(ACT)과 제3 방향(D3)으로 비중첩하는 제2 부분을 포함한다. 제2 희생막의 제1 부분과 제2 희생막의 제2 부분은 서로 연결될 수 있다. The second sacrificial film includes a first portion that overlaps the active pattern (ACT) in a third direction (D3) and a second portion that does not overlap the active pattern (ACT) in the third direction (D3). The first portion of the second sacrificial film and the second portion of the second sacrificial film can be connected to each other.

제2 희생막의 제2 부분은 요철을 포함할 수 있다. 활성 패턴(ACT)과 동일한 레벨에 형성된 제2 부분의 제1 방향(D1)으로의 두께는 활성 패턴(ACT)과 다른 레벨에 형성된 제2 부분의 제1 방향(D1)으로의 두께보다 두꺼울 수 있다.The second portion of the second sacrificial film may include a roughness. The thickness of the second portion formed at the same level as the active pattern (ACT) in the first direction (D1) may be thicker than the thickness of the second portion formed at a different level from the active pattern (ACT) in the first direction (D1).

이어서, 제2 희생막 상에 제2 게이트 분리막(GS2)이 형성될 수 있다. 제2 게이트 분리막(GS2)은 남은 제2 수평 영역(HR2)을 채울 수 있다.Next, a second gate separator (GS2) can be formed on the second sacrificial film. The second gate separator (GS2) can fill the remaining second horizontal region (HR2).

이어서, 제2 희생막의 일부를 워드 라인(WL)으로 대체한다. 구체적으로, 제2 희생막의 일부를 제거한다. 잔존하는 제2 희생막은 제1 게이트 분리막(GS1)일 수 있다. 이어서, 제2 희생막이 제거된 공간 상에 워드 라인들(WL)을 형성한다. 워드 라인(WL)은 제2 희생막이 제거된 공간의 일부를 채울 수 있다. 각각의 워드 라인(WL)은 제2 게이트 분리막(GS) 및 잔존하는 제2 희생막에 의해 제3 방향(D3)으로 서로 분리되어 형성될 수 있다.Next, a portion of the second sacrificial film is replaced with a word line (WL). Specifically, a portion of the second sacrificial film is removed. The remaining second sacrificial film may be a first gate separator (GS1). Next, word lines (WL) are formed on a space from which the second sacrificial film is removed. The word line (WL) may fill a portion of the space from which the second sacrificial film is removed. Each word line (WL) may be formed to be separated from each other in a third direction (D3) by the second gate separator (GS) and the remaining second sacrificial film.

이어서, 워드 라인(WL) 상에 게이트 캡핑막(CGP)을 형성한다. 게이트 캡핑막(CGP)은 제2 희생막이 제거된 공간 중 남은 공간을 채울 수 있다.Next, a gate capping film (CGP) is formed on the word line (WL). The gate capping film (CGP) can fill the remaining space from which the second sacrificial film is removed.

도 41 내지 도 43을 참고하면, 제2 셀 트렌치(CT2) 내에 복수의 비트 라인(BL)을 형성한다. 비트 라인(BL)을 형성하는 것은 제2 셀 트렌치(CT2)를 채우는 도전막을 증착한 후, 도전막의 일부를 제거하여 도전막을 분할하는 것을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 41 to 43, a plurality of bit lines (BL) are formed within the second cell trench (CT2). Forming the bit lines (BL) may include depositing a conductive film filling the second cell trench (CT2) and then removing a portion of the conductive film to divide the conductive film.

비트 라인(BL)을 형성하기 전, 제2 셀 트렌치(CT2)에 의해 노출된 활성 패턴(ACT)의 측벽을 통해 활성 패턴(ACT)에 불순물들이 도핑될 수 있다. 이에 따라, 활성 패턴(ACT)의 제1 단부에 제1 불순물 영역이 형성될 수 있다. 제1 불순물 영역은 비트 라인(BL)과 접촉할 수 있다. 제1 불순물 영역은 제2 셀 트렌치(CT2)를 통해 기상 도핑(GPD) 공정 또는 플라즈마 도핑(PLAD) 공정을 수행하여 형성될 수 있다.Before forming the bit line (BL), impurities may be doped into the active pattern (ACT) through a sidewall of the active pattern (ACT) exposed by the second cell trench (CT2). Accordingly, a first impurity region may be formed at a first end of the active pattern (ACT). The first impurity region may be in contact with the bit line (BL). The first impurity region may be formed by performing a gas phase doping (GPD) process or a plasma doping (PLAD) process through the second cell trench (CT2).

이어서, 제2 셀 트렌치(CT2) 내에 셀 매립 절연막(CBI)을 형성한다. 셀 매립 절연막(CBI)은 비트 라인(BL)과 함께 제2 셀 트렌치(CT2)를 채울 수 있다.Next, a cell buried insulating film (CBI) is formed within the second cell trench (CT2). The cell buried insulating film (CBI) can fill the second cell trench (CT2) together with the bit line (BL).

도 44 내지 도 48을 참고하면, 제3 매립 절연막(13), 활성 패턴 분리 구조체(APS)의 일부 및 층간 절연막(ILD)의 일부를 제거하여 데이터 저장 패턴(CAP)을 형성한다.Referring to FIGS. 44 to 48, a third buried insulating film (13), a portion of the active pattern separation structure (APS), and a portion of the interlayer insulating film (ILD) are removed to form a data storage pattern (CAP).

먼저, 도 45 및 도 46을 참고하면, 제3 매립 절연막(13)을 제거하여 제4 셀 트렌치(CT4)를 형성한다. 이어서, 활성 패턴 분리 구조체(APS)의 일부 및 층간 절연막(ILD)의 일부를 제거하여 제3 수평 공간(HR3)을 형성한다. 활성 패턴 분리 구조체(APS)의 일부 및 층간 절연막(ILD)의 일부는 제4 셀 트렌치(CT4)를 통해 식각 공정을 수행하여 제거될 수 있다.First, referring to FIGS. 45 and 46, the third buried insulating film (13) is removed to form a fourth cell trench (CT4). Next, a portion of the active pattern separation structure (APS) and a portion of the interlayer insulating film (ILD) are removed to form a third horizontal space (HR3). A portion of the active pattern separation structure (APS) and a portion of the interlayer insulating film (ILD) can be removed by performing an etching process through the fourth cell trench (CT4).

이어서, 도 47 및 도 48을 참고하면, 제3 수평 공간(HR3) 및 제4 셀 트렌치(CT4) 내에 복수의 스토리지 전극(SE), 커패시터 유전막(CIL) 및 플레이트 전극(PE)을 순차적으로 형성한다.Next, referring to FIGS. 47 and 48, a plurality of storage electrodes (SE), capacitor dielectric films (CIL), and plate electrodes (PE) are sequentially formed within the third horizontal space (HR3) and the fourth cell trench (CT4).

데이터 저장 패턴(CAP)을 형성하기 전, 제4 셀 트렌치(CT4) 및 제3 수평 공간(HR3)에 의해 노출된 활성 패턴(ACT)에 불순물들이 도핑될 수 있다. 이에 따라, 활성 패턴(ACT)의 제2 단부에 제2 불순물 영역이 형성될 수 있다. 제2 불순물 영역은 스토리지 전극(SE)과 접촉할 수 있다. 제2 불순물 영역은 제4 셀 트렌치(CT2) 및 제3 수평 공간(HR3)을 통해 기상 도핑(GPD) 공정 또는 플라즈마 도핑(PLAD) 공정을 수행하여 형성될 수 있다.Before forming the data storage pattern (CAP), impurities may be doped into the active pattern (ACT) exposed by the fourth cell trench (CT4) and the third horizontal space (HR3). Accordingly, a second impurity region may be formed at a second end of the active pattern (ACT). The second impurity region may be in contact with the storage electrode (SE). The second impurity region may be formed by performing a gas phase doping (GPD) process or a plasma doping (PLAD) process through the fourth cell trench (CT2) and the third horizontal space (HR3).

도 49 내지 도 53을 참고하면, 패드 영역(EA) 상에 복수의 워드 라인 패드(WP)를 형성한다.Referring to FIGS. 49 to 53, a plurality of word line pads (WP) are formed on a pad area (EA).

먼저, 도 50 및 도 51을 참고하면, 패드 영역(EA) 상의 반도체막(20)의 일부를 제거하여 계단 구조를 형성한다. 이어서, 패드 영역(EA) 상의 반도체막(20)을 덮는 제2 셀 절연막(120)을 형성한다.First, referring to FIGS. 50 and 51, a portion of the semiconductor film (20) on the pad area (EA) is removed to form a step structure. Next, a second cell insulating film (120) covering the semiconductor film (20) on the pad area (EA) is formed.

이어서, 패드 영역(EA) 상의 제1 매립 절연막(11)을 제거하여 제2 패드 트렌치(PT2)를 형성한다. 제2 패드 트렌치(PT2)는 패드 영역(EA) 상의 적층 구조체(MS)의 측벽을 노출시킬 수 있다. Next, the first buried insulating film (11) on the pad area (EA) is removed to form a second pad trench (PT2). The second pad trench (PT2) can expose a side wall of the laminated structure (MS) on the pad area (EA).

이어서, 도 52 및 도 53을 참고하면, 패드 영역(EA) 상의 반도체막(20)을 워드 라인 패드(WP)로 대체하고, 패드 영역(EA) 상의 제1 희생막(10)을 패드 분리 절연막(PSD)으로 대체한다.Next, referring to FIG. 52 and FIG. 53, the semiconductor film (20) on the pad area (EA) is replaced with a word line pad (WP), and the first sacrificial film (10) on the pad area (EA) is replaced with a pad separation insulating film (PSD).

패드 영역(EA) 상의 반도체막(20)을 워드 라인 패드(WP)로 대체하는 것은, 제2 패드 트렌치(PT2)를 통해 식각 공정을 수행하여 반도체막(20)을 제거하고, 반도체막(20)이 제거된 공간 상에 워드 라인 패드(WP)를 형성하는 것을 포함한다.Replacing the semiconductor film (20) on the pad area (EA) with a word line pad (WP) includes removing the semiconductor film (20) by performing an etching process through the second pad trench (PT2), and forming the word line pad (WP) on the space from which the semiconductor film (20) was removed.

패드 영역(EA) 상의 제1 희생막(10)을 패드 분리 절연막(PSD)으로 대체하는 것은, 제2 패드 트렌치(PT2)를 통해 식각 공정을 수행하여 제1 희생막(10)을 제거하고, 제1 희생막(10)이 제거된 공간 상에 패드 분리 절연막(PSD)을 형성하는 것을 포함한다.Replacing the first sacrificial film (10) on the pad area (EA) with a pad separation insulating film (PSD) includes performing an etching process through the second pad trench (PT2) to remove the first sacrificial film (10), and forming a pad separation insulating film (PSD) on the space from which the first sacrificial film (10) was removed.

워드 라인 패드(WP) 및 패드 분리 절연막(PSD)이 형성된 후, 제2 패드 트렌치(PT2)를 채우는 제2 패드 매립 절연막(PBI2)이 형성될 수 있다.After the word line pad (WP) and pad separation insulating film (PSD) are formed, a second pad buried insulating film (PBI2) can be formed to fill the second pad trench (PT2).

도 5 내지 도 9를 참고하면, 워드 라인 패드(WP) 상에 워드 라인 컨택(WC)을 형성하고, 비트 라인(BL) 상에 비트 라인 컨택(131)을 형성한다. 제3 셀 절연막(130)은 워드 라인 컨택(WC) 및 비트 라인 컨택(131) 상에 형성된다. 이어서, 워드 라인 컨택(WC) 상에 제1 연결 라인(132)을 형성하고, 비트 라인 컨택(131) 상에 제2 연결 라인(133)을 형성한다. 이어서, 제1 연결 라인(132) 및 제2 연결 라인(133) 상에 제1 배선 구조체(135)를 형성한다. 이어서, 제1 배선 구조체(135) 상에 제1 본딩 패드(139)를 형성한다.Referring to FIGS. 5 to 9, a word line contact (WC) is formed on a word line pad (WP), and a bit line contact (131) is formed on a bit line (BL). A third cell insulating film (130) is formed on the word line contact (WC) and the bit line contact (131). Next, a first connection line (132) is formed on the word line contact (WC), and a second connection line (133) is formed on the bit line contact (131). Next, a first wiring structure (135) is formed on the first connection line (132) and the second connection line (133). Next, a first bonding pad (139) is formed on the first wiring structure (135).

이어서, 셀 구조체(CS)와 주변 회로 구조체(PS)를 접합시킨다. 주변 회로 구조체(PS)는 제2 기판(200), 페리 트랜지스터(PTR), 제2 배선 구조체(215) 및 제2 본딩 패드(219)를 포함한다. 셀 구조체(CS)와 주변 회로 구조체(PS)는 제1 본딩 패드(139) 및 제2 본딩 패드(219)를 통해 접합될 수 있다.Next, the cell structure (CS) and the peripheral circuit structure (PS) are bonded. The peripheral circuit structure (PS) includes a second substrate (200), a peripheral transistor (PTR), a second wiring structure (215), and a second bonding pad (219). The cell structure (CS) and the peripheral circuit structure (PS) can be bonded through the first bonding pad (139) and the second bonding pad (219).

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 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the attached drawings, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical idea or essential features thereof. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

100: 제1 기판 CS: 셀 구조체
ACT: 활성 패턴 APS: 활성 패턴 분리 구조체
WL: 워드 라인 WP: 워드 라인 패드
WPS: 패드 서포터 WC: 워드 라인 컨택
BL: 비트 라인 CAP: 데이터 저장 패턴
PS: 주변 회로 구조체 PTR: 페리 트랜지스터
MS: 적층 구조체 pAPS: 프리 활성 패턴 분리 구조체
152p: 프리 분리 필링막
100: 1st substrate CS: cell structure
ACT: Active Pattern APS: Active Pattern Separation Structure
WL: Word Line WP: Word Line Pad
WPS: Pad Supporter WC: Word Line Contact
BL: Bit line CAP: Data storage pattern
PS: Peripheral circuit structure PTR: Peripheral transistor
MS: Stacked structure pAPS: Free active pattern separation structure
152p: Free separation peeling film

Claims (10)

셀 영역과 패드 영역을 포함하는 기판 상에 복수의 반도체막 및 복수의 희생막이 교대로 적층된 적층 구조체를 형성하고,
상기 적층 구조체를 관통하고, 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 서로 이격된 복수의 매립 절연막을 형성하고,
상기 셀 영역 상에, 상기 적층 구조체를 관통하고, 상기 제2 방향으로 연장된 프리 활성 패턴 분리 구조체를 형성하여 각각의 상기 반도체막을 복수의 활성 패턴으로 분리하되, 상기 프리 활성 패턴 분리 구조체는 금속 물질을 포함하는 프리 분리 필링막과, 상기 적층 구조체와 상기 프리 분리 필링막 사이에 배치된 분리 라이너를 포함하고,
상기 매립 절연막의 일부를 제거하여 상기 적층 구조체의 측벽을 노출시키는 제1 트렌치를 형성하고,
상기 희생층을 제거하여 상기 활성 패턴의 상면 및 바닥면을 노출시키고,
상기 활성 패턴에 대한 트림 공정을 수행하여 상기 활성 패턴의 두께를 감소시키는 것을 포함하는, 반도체 메모리 장치 제조 방법.
A laminated structure is formed in which a plurality of semiconductor films and a plurality of sacrificial films are alternately laminated on a substrate including a cell region and a pad region,
A plurality of embedded insulating films are formed that penetrate the above laminated structure, extend in a first direction, and are spaced apart from each other in a second direction intersecting the first direction,
On the cell region, a pre-active pattern separation structure is formed penetrating the laminated structure and extending in the second direction to separate each semiconductor film into a plurality of active patterns, wherein the pre-active pattern separation structure includes a pre-separation filling film including a metal material, and a separation liner disposed between the laminated structure and the pre-separation filling film.
A first trench is formed by removing a portion of the above-mentioned buried insulating film to expose a side wall of the above-mentioned laminated structure,
By removing the sacrificial layer, the upper and lower surfaces of the active pattern are exposed,
A method for manufacturing a semiconductor memory device, comprising performing a trimming process on the active pattern to reduce the thickness of the active pattern.
제1 항에 있어서,
상기 프리 분리 필링막을 절연 물질을 포함하는 분리 필링막으로 대체하여 활성 패턴 분리 구조체를 형성하는 것을 더 포함하는, 반도체 메모리 장치 제조 방법.
In the first paragraph,
A method for manufacturing a semiconductor memory device, further comprising forming an active pattern separation structure by replacing the above-mentioned pre-separation peeling film with a separation peeling film including an insulating material.
제2 항에 있어서,
상기 활성 패턴 분리 구조체를 형성하는 것은,
상기 분리 라이너의 일부를 제거하여 상기 프리 분리 필링막의 측벽을 노출시키고,
상기 프리 분리 필링막을 제거하고,
상기 프리 분리 필링막이 제거된 공간 상에 분리 필링막을 형성하는 것을 포함하는, 반도체 메모리 장치 제조 방법.
In the second paragraph,
Forming the above active pattern separation structure is:
By removing a portion of the above separation liner, the side wall of the above pre-separation peeling membrane is exposed,
Remove the above free separation peeling film,
A method for manufacturing a semiconductor memory device, comprising forming a separation peeling film on a space from which the above-mentioned pre-separation peeling film has been removed.
제1 항에 있어서,
상기 프리 분리 필링막은 실리콘 질화물보다 영률(Young's Modulus)이 큰 금속 물질을 포함하는, 반도체 메모리 장치 제조 방법.
In the first paragraph,
A method for manufacturing a semiconductor memory device, wherein the above-mentioned pre-separation peeling film includes a metal material having a Young's modulus greater than that of silicon nitride.
제1 항에 있어서,
상기 프리 활성 패턴 분리 구조체는 상기 프리 분리 필링막 상에 배치된 분리 캡핑막을 더 포함하고,
상기 프리 활성 패턴 분리 구조체를 형성하는 것은,
상기 기판을 노출시키는 제2 트렌치를 형성하고,
상기 제2 트렌치 내에, 상기 트렌치의 프로파일을 따라 연장된 상기 분리 라이너를 형성하고,
상기 분리 라이너 상에, 상기 제2 트렌치의 일부를 채우는 프리 분리 필링막을 형성하고,
상기 제2 트렌치 내에, 상기 프리 분리 필링막의 상면을 덮는 분리 캡핑막을 형성하는 것을 포함하는, 반도체 메모리 장치 제조 방법.
In the first paragraph,
The above free active pattern separation structure further includes a separation capping film disposed on the above free separation filling film,
Forming the above free active pattern separation structure is:
Forming a second trench exposing the above substrate,
Within the second trench, the separation liner is formed extending along the profile of the trench,
On the above separation liner, a pre-separation filling film is formed to fill a portion of the second trench,
A method for manufacturing a semiconductor memory device, comprising forming a separation capping film covering an upper surface of the pre-separation filling film within the second trench.
제1 항에 있어서,
상기 활성 패턴과 교차하고, 상기 제1 방향으로 연장된 워드 라인을 형성하고,
상기 활성 패턴의 제1 측벽 상에, 상기 활성 패턴과 연결되고, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 교차하는 제3 방향으로 연장된 비트 라인을 형성하고,
상기 활성 패턴의 제2 측벽 상에, 상기 활성패턴과 연결된 데이터 저장 패턴을 형성하는 것을 더 포함하고,
상기 활성 패턴의 제1 측벽은 상기 활성패턴의 제2 측벽과 상기 제2 방향으로 반대된, 반도체 메모리 장치 제조 방법.
In the first paragraph,
forming a word line that intersects the above active pattern and extends in the first direction;
On the first sidewall of the above active pattern, a bit line is formed that is connected to the above active pattern and extends in a third direction intersecting the first direction and the second direction,
Further comprising forming a data storage pattern connected to the active pattern on the second side wall of the active pattern,
A method for manufacturing a semiconductor memory device, wherein the first sidewall of the active pattern is opposite to the second sidewall of the active pattern in the second direction.
제6 항에 있어서,
상기 프리 활성 패턴 분리막이 형성되는 동안, 상기 기판의 패드 영역 상에 상기 적층 구조체를 관통하는 패드 서포터를 형성하고,
상기 패드 영역 상의 반도체막을 워드라인 패드로 대체하는 것을 더 포함하는, 반도체 메모리 장치 제조 방법.
In Article 6,
While the above free active pattern separator is formed, a pad supporter penetrating the laminated structure is formed on the pad area of the substrate,
A method for manufacturing a semiconductor memory device, further comprising replacing a semiconductor film on the pad area with a word line pad.
셀 영역과 패드 영역을 포함하는 기판;
상기 셀 영역 상에 배치되고, 제1 방향으로 배열되며, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 반대되는 제1 측벽과 제2 측벽을 포함하는 복수의 제1 활성 패턴;
상기 제1 활성 패턴 상에 배치되고, 상기 제1 방향으로 배열된 복수의 제2 활성 패턴;
상기 제1 활성 패턴의 제1 측벽 상에 배치되고, 상기 제1 활성 패턴과 연결되며, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 교차하는 제3 방향으로 연장된 비트 라인;
상기 제1 활성 패턴의 제2 측벽 상에 배치되고, 상기 제1 활성 패턴과 연결된 데이터 저장 패턴;
상기 셀 영역 상에 배치되고, 상기 제1 활성 패턴과 교차하며, 상기 제1 방향으로 연장된 제1 워드 라인;
상기 제1 워드라인 상에 배치되고, 상기 제2 활성 패턴과 교차하며, 상기 제1 방향으로 연장된 제2 워드 라인;
상기 패드 영역 상에 배치되고, 상기 제1 워드 라인과 연결되며, 상기 제1 방향으로 연장된 제1 워드 라인 패드;
상기 제1 워드 라인 패드 상에 배치되고, 상기 제2 워드 라인과 연결되며, 상기 제1 방향으로 연장된 제2 워드 라인 패드; 및
상기 제1 워드 라인 패드 및 상기 제2 워드 라인 패드를 관통하는 패드 서포터를 포함하고,
상기 패드 서포터는 금속 물질을 포함하는 서포터 필링막과, 상기 제1 워드 라인 패드와 상기 서포터 필링막 사이 및 상기 제2 워드 라인 패드와 상기 서포터 필링막 사이에 배치된 서포터 라이너를 포함하는, 반도체 메모리 장치.
A substrate comprising a cell region and a pad region;
A plurality of first active patterns disposed on the cell area, arranged in a first direction, and including first sidewalls and second sidewalls opposite to a second direction intersecting the first direction;
A plurality of second active patterns arranged on the first active pattern and arranged in the first direction;
A bit line disposed on a first sidewall of the first active pattern, connected to the first active pattern, and extending in a third direction intersecting the first direction and the second direction;
A data storage pattern disposed on a second sidewall of the first active pattern and connected to the first active pattern;
A first word line disposed on the cell area, intersecting the first active pattern, and extending in the first direction;
A second word line disposed on the first word line, intersecting the second active pattern, and extending in the first direction;
A first word line pad disposed on the pad area, connected to the first word line, and extending in the first direction;
a second word line pad disposed on the first word line pad, connected to the second word line, and extending in the first direction; and
A pad supporter is included that penetrates the first word line pad and the second word line pad,
A semiconductor memory device, wherein the pad supporter includes a supporter filling film including a metal material, and a supporter liner disposed between the first word line pad and the supporter filling film and between the second word line pad and the supporter filling film.
제8 항에 있어서,
상기 제1 워드 라인 패드 상에 배치되고, 페리(peri) 트랜지스터를 포함하는 주변 회로 구조체와,
상기 페리 트랜지스터와 상기 제1 워드 라인 패드를 연결하는 워드 라인 컨택을 더 포함하는, 반도체 메모리 장치.
In Article 8,
A peripheral circuit structure disposed on the first word line pad and including a peri transistor,
A semiconductor memory device further comprising a word line contact connecting the first word line pad and the first transistor.
제8 항에 있어서,
상기 인접하는 제2 활성 패턴들 사이에 배치되고, 상기 제1 활성 패턴 및 상기 제2 활성 패턴과 상기 제1 방향으로 중접하며, 상기 제3 방향으로 연장된 활성 패턴 분리 구조체를 더 포함하고,
상기 활성 패턴 분리 구조체는 기판 상에 배치된 분리 라이너와, 상기 분리 라이너 상에 배치된 분리 필링막을 포함하고,
상기 서포터 라이너와 상기 분리 라이너는 동일한 절연 물질을 포함하고,
상기 동일한 절연 물질은 실리콘 옥시카바이드(SiOC) 또는 실리콘 옥시카보나이트라이드(SiOCN) 중 적어도 하나를 포함하는, 반도체 메모리 장치.
In Article 8,
Further comprising an active pattern separation structure disposed between the adjacent second active patterns, overlapping the first active pattern and the second active pattern in the first direction, and extending in the third direction;
The above active pattern separation structure includes a separation liner disposed on a substrate and a separation peeling film disposed on the separation liner,
The above support liner and the above separation liner contain the same insulating material,
A semiconductor memory device, wherein the same insulating material comprises at least one of silicon oxycarbide (SiOC) or silicon oxycarbonitride (SiOCN).
KR1020250032735A 2025-03-13 Semiconductor memory device and the fabricating method including the same Pending KR20250044608A (en)

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