KR102815729B1 - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치는, 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 제공되는 회로 소자들을 포함하는 주변 회로 영역, 상기 제1 기판의 상부에 배치되는 제2 기판, 상기 제2 기판 상에 서로 교대로 반복적으로 적층되는 제1 게이트 전극들 및 제1 층간 절연층들을 포함하는 제1 적층 구조물, 및 상기 제1 적층 구조물 상에 배치되며, 서로 교대로 반복적으로 적층되는 제2 게이트 전극들 및 제2 층간 절연층들을 포함하는 제2 적층 구조물을 포함하는 메모리 적층 구조물 및 상기 제1 기판에 수직한 제1 방향에서 상기 제1 기판과 상기 주변 회로 영역으로부터 이격되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향에서 상기 메모리 적층 구조물로부터 이격되고, 서로 이격되어 적층되는 제1 수평 절연층들 및 상기 제1 수평 절연층들과 교대로 적층되는 제2 수평 절연층들을 포함하는 더미 적층 구조물을 포함하고, 상기 제1 기판으로부터 상기 제2 수평 절연층들 중 최하부 제2 수평 절연층까지의 제1 거리는 상기 제1 기판으로부터 상기 제2 게이트 전극들 중 최하부 제1 게이트 전극까지의 제2 거리보다 크다.A semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a first substrate, a peripheral circuit area including circuit elements provided on the first substrate, a second substrate disposed on an upper portion of the first substrate, a first laminated structure including first gate electrodes and first interlayer insulating layers alternately and repeatedly laminated on the second substrate, and a memory laminated structure including a second laminated structure disposed on the first laminated structure and including second gate electrodes and second interlayer insulating layers alternately and repeatedly laminated, and a dummy laminated structure including first horizontal insulating layers spaced apart from the first substrate and the peripheral circuit area in a first direction perpendicular to the first substrate, spaced apart from the memory laminated structure in a second direction perpendicular to the first direction, and laminated spaced apart from each other, and second horizontal insulating layers alternately laminated with the first horizontal insulating layers, wherein a first distance from the first substrate to a lowermost second horizontal insulating layer of the second horizontal insulating layers is greater than a second distance from the first substrate to a lowermost first gate electrode of the second gate electrodes.
Description
본 발명은 반도체 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device.
반도체 장치는 그 부피가 점점 작아지면서도 고용량의 데이터 처리를 요하고 있다. 이에 따라, 이러한 반도체 장치를 구성하는 반도체 소자의 집적도를 높일 필요가 있다. 이에 따라, 반도체 장치의 집적도를 향상시키기 위한 방법들 중 하나로서, 기존의 평면 트랜지스터 구조 대신 수직 트랜지스터 구조를 가지는 반도체 장치가 제안되고 있다.Semiconductor devices are becoming smaller in size while requiring high-capacity data processing. Accordingly, it is necessary to increase the integration of semiconductor elements that make up these semiconductor devices. Accordingly, as one of the methods for improving the integration of semiconductor devices, semiconductor devices with vertical transistor structures instead of conventional planar transistor structures are being proposed.
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본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 집적도 및 신뢰성이 향상된 반도체 장치를 제공하는 것이다.One of the technical tasks that the technical idea of the present invention seeks to achieve is to provide a semiconductor device with improved integration and reliability.
예시적인 실시예들에 따른 반도체 장치는, 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 제공되는 회로 소자들을 포함하는 주변 회로 영역, 상기 제1 기판의 상부에 배치되는 제2 기판, 상기 제2 기판 상에 서로 교대로 반복적으로 적층되는 제1 게이트 전극들 및 제1 층간 절연층들을 포함하는 제1 적층 구조물, 및 상기 제1 적층 구조물 상에 배치되며, 서로 교대로 반복적으로 적층되는 제2 게이트 전극들 및 제2 층간 절연층들을 포함하는 제2 적층 구조물을 포함하는 메모리 적층 구조물 및 상기 제1 기판에 수직한 제1 방향에서 상기 제1 기판과 상기 주변 회로 영역으로부터 이격되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향에서 상기 메모리 적층 구조물로부터 이격되고, 서로 이격되어 적층되는 제1 수평 절연층들 및 상기 제1 수평 절연층들과 교대로 적층되는 제2 수평 절연층들을 포함하는 더미 적층 구조물을 포함하고, 상기 제1 기판으로부터 상기 제2 수평 절연층들 중 최하부 제2 수평 절연층까지의 제1 거리는 상기 제1 기판으로부터 상기 제2 게이트 전극들 중 최하부 제1 게이트 전극까지의 제2 거리보다 크다.According to exemplary embodiments, a semiconductor device includes a first substrate, a peripheral circuit area including circuit elements provided on the first substrate, a second substrate disposed on an upper portion of the first substrate, a first stacked structure including first gate electrodes and first interlayer insulating layers alternately and repeatedly stacked on the second substrate, and a memory stacked structure including a second stacked structure disposed on the first stacked structure and including second gate electrodes and second interlayer insulating layers alternately and repeatedly stacked on the first stacked structure, and a dummy stacked structure including first horizontal insulating layers spaced apart from the first substrate and the peripheral circuit area in a first direction perpendicular to the first substrate, spaced apart from the memory stacked structure in a second direction perpendicular to the first direction, and stacked spaced apart from each other, and second horizontal insulating layers alternately stacked with the first horizontal insulating layers, wherein a first distance from the first substrate to a lowermost second horizontal insulating layer of the second horizontal insulating layers is greater than a second distance from the first substrate to a lowermost first gate electrode of the second gate electrodes.
예시적인 실시예들에 따른 반도체 장치는, 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 제공되는 회로 소자들을 포함하는 주변 회로 영역, 상기 제1 기판의 상부에 배치되는 제2 기판, 상기 제2 기판 상에 서로 교대로 반복적으로 적층되는 제1 게이트 전극들 및 제1 층간 절연층들을 포함하는 제1 적층 구조물, 및 상기 제1 적층 구조물 상에 배치되며, 서로 교대로 반복적으로 적층되는 제2 게이트 전극들 및 제2 층간 절연층들을 포함하고, 제2 적층 구조물을 포함하는 메모리 적층 구조물, 상기 제1 기판에 수직한 제1 방향에서 상기 제1 기판과 상기 주변 회로 영역으로부터 이격되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향에서 상기 메모리 적층 구조물로부터 이격되고, 서로 이격되어 적층되는 제1 수평 절연층들 및 상기 제1 수평 절연층들과 교대로 적층되는 제2 수평 절연층들을 포함하는 더미 적층 구조물 및 상기 제1 방향에서 상기 주변 회로 영역과 상기 더미 적층 구조물의 사이에 배치되고, 상기 제1 적층 구조물의 상부에 배치되는 버퍼 절연층을 포함한다.According to exemplary embodiments, a semiconductor device includes a first substrate, a peripheral circuit region including circuit elements provided on the first substrate, a second substrate disposed on the first substrate, a first stacked structure including first gate electrodes and first interlayer insulating layers alternately and repeatedly stacked on the second substrate, and a memory stacked structure disposed on the first stacked structure, including second gate electrodes and second interlayer insulating layers alternately and repeatedly stacked on the first stacked structure, a dummy stacked structure including first horizontal insulating layers spaced apart from the first substrate and the peripheral circuit region in a first direction perpendicular to the first substrate, and spaced apart from the memory stacked structure in a second direction perpendicular to the first direction and stacked spaced apart from each other, and second horizontal insulating layers alternately stacked with the first horizontal insulating layers, and a buffer insulating layer disposed between the peripheral circuit region and the dummy stacked structure in the first direction and disposed on the first stacked structure.
반도체 장치에서, 메모리 셀을 이루는 적층 구조물 외에 더미 적층 구조물을 포함하며, 더미 적층 구조물과 적층 구조물 사이에 단차를 형성하여 신뢰성이 향상된 반도체 장치가 제공될 수 있다.In a semiconductor device, a dummy stacked structure is included in addition to a stacked structure forming a memory cell, and a semiconductor device with improved reliability can be provided by forming a step between the dummy stacked structure and the stacked structure.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.The various advantageous and beneficial advantages and effects of the present invention are not limited to the above-described contents, and will be more easily understood in the course of explaining specific embodiments of the present invention.
도 1a 및 도 1b는 예시적인 실시예들에 따른 반도체 장치의 개략적인 단면도들이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 반도체 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 반도체 장치의 개략적인 단면도이다.
도 4a 내지 도 4f는 예시적인 실시예들에 따른 반도체 장치의 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.FIGS. 1A and 1B are schematic cross-sectional views of semiconductor devices according to exemplary embodiments.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to exemplary embodiments.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to exemplary embodiments.
FIGS. 4A to 4F are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to exemplary embodiments.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings.
도 1a 및 도 1b는 예시적인 실시예들에 따른 반도체 장치의 개략적인 단면도들이다.FIGS. 1A and 1B are schematic cross-sectional views of semiconductor devices according to exemplary embodiments.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 반도체 장치의 개략적인 단면도이다.FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to exemplary embodiments.
도 1a 내지 도 2를 참조하면, 반도체 장치(100)는 제1 기판(301)을 포함하는 주변 회로 영역(PC), 제2 기판(101)을 포함하는 메모리 셀 영역(MC)을 포함할 수 있다. 메모리 셀 영역(MC)은 주변 회로 영역(PC)의 상단에 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 이와 반대로 셀 영역(MC)이 주변 회로 영역(PC)의 하단에 배치될 수도 있다.Referring to FIGS. 1A to 2, the semiconductor device (100) may include a peripheral circuit region (PC) including a first substrate (301), and a memory cell region (MC) including a second substrate (101). The memory cell region (MC) may be disposed on an upper side of the peripheral circuit region (PC). In exemplary embodiments, on the contrary, the cell region (MC) may be disposed on a lower side of the peripheral circuit region (PC).
주변 회로 영역(PC)은, 제1 기판(301), 제1 기판(301) 상에 배치된 회로 소자들(320), 회로 콘택 플러그들(370), 회로 배선 라인들(380) 및 주변 영역 절연층(390)을 포함할 수 있다. The peripheral circuit area (PC) may include a first substrate (301), circuit elements (320) arranged on the first substrate (301), circuit contact plugs (370), circuit wiring lines (380), and a peripheral area insulating layer (390).
제1 기판(301)은 x 방향과 y 방향으로 연장되는 상면을 가질 수 있다. 제1 기판(301)은 별도의 소자 분리층들이 형성되어 활성 영역이 정의될 수 있다. 상기 활성 영역의 일부에는 불순물을 포함하는 소스/드레인 영역들(305)이 배치될 수 있다. 제1 기판(301)은 반도체 물질, 예컨대 Ⅳ족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 또는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 제1 기판(301)은 벌크 웨이퍼 또는 에피택셜층으로 제공될 수도 있다.The first substrate (301) may have an upper surface extending in the x direction and the y direction. The first substrate (301) may have separate device isolation layers formed thereon to define an active region. Source/drain regions (305) including impurities may be arranged in a portion of the active region. The first substrate (301) may include a semiconductor material, for example, a group IV semiconductor, a group III-V compound semiconductor, or a group II-VI compound semiconductor. The first substrate (301) may be provided as a bulk wafer or an epitaxial layer.
회로 소자들(320)은 수평(planar) 트랜지스터를 포함할 수 있다. 각각의 회로 소자들(320)은 회로 게이트 유전층(322), 스페이서층(324) 및 회로 게이트 전극(325)을 포함할 수 있다. 회로 게이트 전극(325)의 양 측에서 제1 기판(301) 내에는 소스/드레인 영역들(305)이 배치될 수 있다. 회로 게이트 유전층(322)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있으며, 회로 게이트 전극(325)은 금속, 다결정 실리콘, 금속 실리사이드와 같은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 스페이서층(324)은 회로 게이트 유전층(322)과 회로 게이트 전극(325)의 양 측벽에 배치될 수 있으며, 예를 들어, 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다.The circuit elements (320) may include planar transistors. Each of the circuit elements (320) may include a circuit gate dielectric layer (322), a spacer layer (324), and a circuit gate electrode (325). Source/drain regions (305) may be disposed within the first substrate (301) on both sides of the circuit gate electrode (325). The circuit gate dielectric layer (322) may include silicon oxide, and the circuit gate electrode (325) may include a conductive material such as a metal, polycrystalline silicon, or a metal silicide. The spacer layer (324) may be disposed on both sidewalls of the circuit gate dielectric layer (322) and the circuit gate electrode (325) and may be made of, for example, silicon nitride.
주변 영역 절연층(390)은 제1 기판(301) 상에서 회로 소자(320) 상에 배치될 수 있다. 주변 영역 절연층(390)은 절연성 물질로 이루어질 수 있다. 회로 콘택 플러그들(370)은 주변 영역 절연층(390)을 관통하여 소스/드레인 영역들(305)에 연결될 수 있다. 회로 콘택 플러그들(370)은 제1 기판(301)으로부터 순차적으로 적층되는 제1 콘택 플러그들(372), 제2 콘택 플러그들(374), 및 제3 콘택 플러그들(376)을 포함할 수 있다. 회로 콘택 플러그들(370)에 의해 회로 소자(320)에 전기적 신호가 인가될 수 있다. 도시되지 않은 영역에서, 회로 게이트 전극(325)에도 회로 콘택 플러그들(370)이 연결될 수 있다. 회로 배선 라인들(380)은 회로 콘택 플러그들(370)과 연결될 수 있으며, 복수의 층으로 배치될 수 있다. 회로 배선 라인들(380)은 제1 회로 배선 라인(382), 제2 회로 배선 라인(384), 및 제3 회로 배선 라인(386)을 포함할 수 있다. 회로 콘택 플러그들(370) 및 회로 배선 라인들(380)은 금속을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 텅스텐(W), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등을 포함할 수 있다. A peripheral region insulating layer (390) may be disposed on a circuit element (320) on a first substrate (301). The peripheral region insulating layer (390) may be made of an insulating material. Circuit contact plugs (370) may penetrate the peripheral region insulating layer (390) and be connected to the source/drain regions (305). The circuit contact plugs (370) may include first contact plugs (372), second contact plugs (374), and third contact plugs (376) that are sequentially stacked from the first substrate (301). An electrical signal may be applied to the circuit element (320) by the circuit contact plugs (370). In an area not shown, the circuit contact plugs (370) may also be connected to the circuit gate electrode (325). Circuit wiring lines (380) may be connected to circuit contact plugs (370) and may be arranged in multiple layers. The circuit wiring lines (380) may include a first circuit wiring line (382), a second circuit wiring line (384), and a third circuit wiring line (386). The circuit contact plugs (370) and the circuit wiring lines (380) may include a metal, for example, tungsten (W), copper (Cu), aluminum (Al), or the like.
메모리 셀 영역(MC)은, 제2 기판(101), 제2 기판(101) 상에 순차적으로 적층된 제1 적층 구조물(GS1)과 제2 적층 구조물(GS2)을 포함하며, 제1 영역(A) 및 제2 영역(B)을 갖는 메모리 적층 구조물(CS), 제2 기판(101)의 외측 영역인 제3 영역(C)에서 주변 회로 영역(PC) 상에 배치되는 더미층들(106), 주변 회로 영역(PC) 상에서 더미층들(106) 사이에 배치되는 중간 절연층(150), 제1 적층 구조물(GS1)의 제2 영역(B), 더미층들(106) 및 중간 절연층(150) 상에 적층되는 제1 캐핑 절연층(190), 제3 영역(C)에서 제1 캐핑 절연층(190) 상에 배치되는 버퍼 절연층(215), 주변 회로 영역(PC)으로부터 z 방향으로 이격되고, 메모리 적층 구조물(CS)로부터 x 방향으로 이격되어 있으며, 버퍼 절연층(215) 상에 배치되는 더미 적층 구조물(DS) 및 버퍼 절연층(215)의 측면에 배치되는 더미 패턴(DP)을 포함할 수 있다. 또한, 메모리 셀 영역(MC)은, 제2 적층 구조물(GS2)의 제2 영역(B), 더미 적층 구조물(DS) 및 제1 캐핑 절연층(190)의 상면을 덮는 제2 캐핑 절연층(290)을 포함할 수 있고, 제2 적층 구조물(GS2)의 제1 영역(A), 및 제2 캐핑 절연층(290)의 상면을 덮는 제1 절연층(295), 제1 절연층 상의 제2 및 제3 절연층(296, 297)을 더 포함할 수 있다. 메모리 셀 영역(MC)은 채널 구조물들(CH)과 전기적으로 연결되는 채널 콘택 플러그들(270), 제1 및 제2 게이트 전극들(130, 230)과 전기적으로 연결되는 게이트 콘택 플러그들(262), 제2 기판(101)과 전기적으로 연결되는 기판 콘택 플러그(264), 제3 영역에서 메모리 셀 영역(MC)과 주변 회로 영역(PC)을 연결하는 관통 비아(267)를 더 포함 할 수 있다. The memory cell region (MC) includes a second substrate (101), a first stacked structure (GS1) and a second stacked structure (GS2) sequentially stacked on the second substrate (101), a memory stacked structure (CS) having a first region (A) and a second region (B), dummy layers (106) arranged on a peripheral circuit region (PC) in a third region (C) which is an outer region of the second substrate (101), an intermediate insulating layer (150) arranged between the dummy layers (106) on the peripheral circuit region (PC), a first capping insulating layer (190) stacked on the second region (B) of the first stacked structure (GS1), the dummy layers (106) and the intermediate insulating layer (150), The third region (C) may include a buffer insulating layer (215) disposed on a first capping insulating layer (190), a dummy stacked structure (DS) spaced apart from a peripheral circuit region (PC) in the z direction and spaced apart from a memory stacked structure (CS) in the x direction, and disposed on the buffer insulating layer (215), and a dummy pattern (DP) disposed on a side surface of the buffer insulating layer (215). In addition, the memory cell region (MC) may include a second region (B) of the second stacked structure (GS2), a second capping insulating layer (290) covering an upper surface of the dummy stacked structure (DS) and the first capping insulating layer (190), and may further include a first insulating layer (295) covering the first region (A) of the second stacked structure (GS2) and an upper surface of the second capping insulating layer (290), and second and third insulating layers (296, 297) on the first insulating layer. The memory cell region (MC) may further include channel contact plugs (270) electrically connected to the channel structures (CH), gate contact plugs (262) electrically connected to the first and second gate electrodes (130, 230), a substrate contact plug (264) electrically connected to the second substrate (101), and a through via (267) connecting the memory cell region (MC) and the peripheral circuit region (PC) in the third region.
메모리 적층 구조물(CS)은 중심 영역에 해당하는 제1 영역(A) 및 계단 영역에 해당하는 제2 영역(B)을 갖는 제2 기판(101), 제2 기판(101) 상에 서로 이격되어 수직하게 적층된 제1 게이트 전극들(130), 제1 게이트 전극들(130)과 교대로 적층되는 제1 층간 절연층들(120) 및 중간 층간 절연층(160)을 포함하는 제1 적층 구조물(GS1), 제1 적층 구조물 상에 서로 이격되어 수직하게 적층된 제2 게이트 전극들(230), 제2 게이트 전극들(230)과 교대로 적층되는 제2 층간 절연층들(220) 및 상부 절연층(250)을 포함하는 제2 적층 구조물(GS2), 제1 적층 구조물(GS1)과 제2 적층 구조물(GS2)을 관통하도록 배치되는 채널 구조물들(CH), 및 제1 적층 구조물(GS1)과 제2 적층 구조물(GS2)을 관통하며 x 방향으로 연장되는 분리 영역(SR)을 포함할 수 있다. 또한, 반도체 장치(100)는 기판(101)과 제1 층간 절연층(120)의 사이에 배치되는 제1 및 제2 도전층들(104, 105)을 더 포함할 수 있다. A memory stacked structure (CS) may include a second substrate (101) having a first region (A) corresponding to a central region and a second region (B) corresponding to a step region, a first stacked structure (GS1) including first gate electrodes (130) that are vertically stacked and spaced apart from each other on the second substrate (101), first interlayer insulating layers (120) and a middle interlayer insulating layer (160) that are alternately stacked with the first gate electrodes (130), a second stacked structure (GS2) including second gate electrodes (230) that are vertically stacked and spaced apart from each other on the first stacked structure, second interlayer insulating layers (220) that are alternately stacked with the second gate electrodes (230) and an upper insulating layer (250), channel structures (CH) that are arranged to penetrate the first stacked structure (GS1) and the second stacked structure (GS2), and a separation region (SR) that penetrates the first stacked structure (GS1) and the second stacked structure (GS2) and extends in the x direction. Additionally, the semiconductor device (100) may further include first and second conductive layers (104, 105) disposed between the substrate (101) and the first interlayer insulating layer (120).
제2 기판(101)의 제1 영역(A)은 제1 적층 구조물(GS1) 및 제2 적층 구조물(GS2)이 적층되며 채널 구조물들(CH)이 배치되는 영역으로 메모리 셀들이 배치되는 영역일 수 있으며, 제2 영역(B)은 제1 및 제2 게이트 전극들(130, 230)이 서로 다른 길이로 연장되는 영역으로 상기 메모리 셀들을 주변 회로 영역(PERI)과 전기적으로 연결하기 위한 영역에 해당할 수 있다. 제2 영역(B)은 적어도 일 방향, 예를 들어 x 방향에서 제1 영역(A)의 적어도 일 단에 배치될 수 있다.The first region (A) of the second substrate (101) may be a region where the first stacked structure (GS1) and the second stacked structure (GS2) are stacked and channel structures (CH) are arranged, and may be a region where memory cells are arranged, and the second region (B) may be a region where the first and second gate electrodes (130, 230) extend to different lengths and may correspond to a region for electrically connecting the memory cells to a peripheral circuit region (PERI). The second region (B) may be arranged at least at one end of the first region (A) in at least one direction, for example, the x direction.
제2 기판(101)은 x 방향과 y 방향으로 연장되는 상면을 가질 수 있다. 제2 기판(101)은 반도체 물질, 예컨대 Ⅳ족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 또는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, Ⅳ족 반도체는 실리콘, 게르마늄 또는 실리콘-게르마늄을 포함할 수 있다. 제2 기판(101)은 불순물들을 더 포함할 수 있다. 제2 기판(101)은 다결정 실리콘층과 같은 다결정 반도체층 또는 에피택셜층으로 제공될 수 있다. The second substrate (101) may have an upper surface extending in the x direction and the y direction. The second substrate (101) may include a semiconductor material, for example, a group IV semiconductor, a group III-V compound semiconductor, or a group II-VI compound semiconductor. For example, the group IV semiconductor may include silicon, germanium, or silicon-germanium. The second substrate (101) may further include impurities. The second substrate (101) may be provided as a polycrystalline semiconductor layer, such as a polycrystalline silicon layer, or an epitaxial layer.
제1 및 제2 게이트 전극들(130, 230)은 제2 기판(101) 상에 수직으로 이격되어 적층되어 제1 및 제2 적층 구조물(GS1, GS2)을 이룰 수 있다. 제1 및 제2 게이트 전극들(130, 230)은 제2 기판(101) 상으로부터 순차적으로 접지 선택 트랜지스터, 메모리 셀들, 및 스트링 선택 트랜지스터를 이루는 전극들을 포함할 수 있다. 반도체 장치(100)의 용량에 따라서 상기 메모리 셀들을 이루는 제1 및 제2 게이트 전극들(130, 230)의 개수가 결정될 수 있다. The first and second gate electrodes (130, 230) may be vertically spaced apart and stacked on a second substrate (101) to form first and second stacked structures (GS1, GS2). The first and second gate electrodes (130, 230) may include electrodes that sequentially form a ground selection transistor, memory cells, and a string selection transistor from the second substrate (101). The number of the first and second gate electrodes (130, 230) forming the memory cells may be determined according to the capacity of the semiconductor device (100).
제1 및 제2 게이트 전극들(130, 230)은 제1 영역(A) 상에 수직하게 서로 이격되어 적층되며, 제1 영역(A)으로부터 제2 영역(B)으로 서로 다른 길이로 연장되어 계단 형태의 단차 구조를 이룰 수 있다. 제1 및 제2 게이트 전극들(130, 230)은, 도 1a에 도시된 것과 같이, x 방향을 따라 게이트 전극들(130) 사이에 단차 구조를 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서 제1 및 제2 게이트 전극들(130, 230) 중 적어도 일부는, 일정 개수, 예를 들어 두 개 내지 여섯 개의 게이트 전극들(130)이 하나의 게이트 그룹을 이루어, x 방향을 따라 상기 게이트 그룹들 사이에 단차 구조를 형성할 수 있다. 이 경우, 하나의 상기 게이트 그룹을 이루는 제1 및 제2 게이트 전극들(130, 230)은 y 방향에서도 서로 단차 구조를 가지도록 배치될 수 있다. 상기 단차 구조에 의해, 제1 및 제2 게이트 전극들(130, 230)은 하부의 제1 및 제2 게이트 전극(130, 230)이 상부의 제1 및 제2 게이트 전극(130, 230)보다 길게 연장되는 계단 형태를 이루며 제1 및 제2 층간 절연층들(120, 220)로부터 상부로 노출되는 단부들을 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 단부들에서, 제1 및 제2 게이트 전극(130, 230)은 상향된 두께를 가질 수 있다.The first and second gate electrodes (130, 230) are stacked vertically spaced apart from each other on the first region (A) and can extend from the first region (A) to the second region (B) at different lengths to form a step-shaped step structure. The first and second gate electrodes (130, 230) can form a step structure between the gate electrodes (130) along the x direction, as illustrated in FIG. 1A. In some embodiments, at least some of the first and second gate electrodes (130, 230) can form a gate group with a certain number, for example, two to six gate electrodes (130), to form a step structure between the gate groups along the x direction. In this case, the first and second gate electrodes (130, 230) forming the gate group can be arranged to have a step structure with each other in the y direction as well. By the above step structure, the first and second gate electrodes (130, 230) may form a step shape in which the lower first and second gate electrodes (130, 230) extend longer than the upper first and second gate electrodes (130, 230) and may provide ends that are exposed upward from the first and second interlayer insulating layers (120, 220). In some embodiments, at the ends, the first and second gate electrodes (130, 230) may have an increased thickness.
제1 및 제2 게이트 전극(130, 230)은 금속 물질, 예컨대 텅스텐(W)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 제1 및 제2 게이트 전극(130, 230)은 다결정 실리콘 또는 금속 실리사이드 물질을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 제1 및 제2 게이트 전극(130, 230)은 확산 방지층을 더 포함할 수 있으며, 예컨대, 상기 확산 방지층은 텅스텐 질화물(WN), 탄탈륨 질화물(TaN), 티타늄 질화물(TiN) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The first and second gate electrodes (130, 230) may include a metal material, for example, tungsten (W). According to an embodiment, the first and second gate electrodes (130, 230) may include polycrystalline silicon or a metal silicide material. In exemplary embodiments, the first and second gate electrodes (130, 230) may further include a diffusion barrier layer, for example, the diffusion barrier layer may include tungsten nitride (WN), tantalum nitride (TaN), titanium nitride (TiN), or a combination thereof.
제1 및 제2 층간 절연층들(120, 220)은 각각 제1 및 제2 게이트 전극들(130, 230)의 사이에 배치될 수 있다. 제1 및 제2 층간 절연층들(120, 220)도 제1 및 제2 게이트 전극들(130, 230)과 마찬가지로 제2 기판(101)의 상면에 수직한 방향에서 서로 이격되고 x 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 제1 및 제2 층간 절연층들(120, 220)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물과 같은 절연성 물질을 포함할 수 있다.The first and second interlayer insulating layers (120, 220) may be disposed between the first and second gate electrodes (130, 230), respectively. The first and second interlayer insulating layers (120, 220), like the first and second gate electrodes (130, 230), may be disposed to be spaced apart from each other in a direction perpendicular to the upper surface of the second substrate (101) and extend in the x direction. The first and second interlayer insulating layers (120, 220) may include an insulating material such as silicon oxide or silicon nitride.
채널 구조물들(CH)은 각각 하나의 메모리 셀 스트링을 이루며, 제1 영역(A) 상에 행과 열을 이루면서 서로 이격되어 배치될 수 있다. 채널 구조물들(CH)은, x-y 평면에서, 격자 무늬를 형성하도록 배치되거나 일 방향에서 지그재그 형태로 배치될 수 있다. 채널 구조물들(CH)은 기둥 형상을 가지며, 종횡비에 따라 제2 기판(101)에 가까울수록 좁아지는 경사진 측면을 가질 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 제2 영역(B)과 인접한 제1 영역(A)의 단부 및 제2 영역(B)에, 실질적으로 메모리 셀 스트링을 이루지 않는 더미 채널들이 더 배치될 수 있다.The channel structures (CH) each form one memory cell string and may be arranged spaced apart from each other in rows and columns on the first region (A). The channel structures (CH) may be arranged to form a grid pattern in the x-y plane or may be arranged in a zigzag shape in one direction. The channel structures (CH) have a pillar shape and may have slanted side surfaces that become narrower as they get closer to the second substrate (101) depending on an aspect ratio. In exemplary embodiments, dummy channels that do not substantially form a memory cell string may be further arranged at an end of the first region (A) adjacent to the second region (B) and in the second region (B).
도 1b에 도시된 것과 같이, 채널 구조물들(CH) 내에는 채널층(140)이 배치될 수 있다. 채널 구조물들(CH) 내에서 채널층(140)은 내부의 채널 절연층(150)을 둘러싸는 환형(annular)으로 형성될 수 있으나, 실시예에 따라 채널 절연층(150)이 없이 원기둥 또는 각기둥과 같은 기둥 형상을 가질 수도 있다. 채널층(140)은 하부에서 제1 도전층(104)과 연결될 수 있다. 채널층(140)은 다결정 실리콘 또는 단결정 실리콘과 같은 반도체 물질을 포함할 수 있다. 채널 구조물들(CH)에서 채널층(140)의 상부에는 채널 패드들(255)이 배치될 수 있다. 채널 패드들(255)은 채널 절연층(150)의 상면을 덮고 채널층(140)과 전기적으로 연결되도록 배치될 수 있다. 채널 패드들(255)은 예컨대, 도핑된 다결정 실리콘을 포함할 수 있다. As illustrated in FIG. 1B, a channel layer (140) may be arranged within the channel structures (CH). The channel layer (140) within the channel structures (CH) may be formed in an annular shape surrounding the channel insulating layer (150) therein, but may also have a pillar shape, such as a cylinder or a prism, without the channel insulating layer (150) according to an embodiment. The channel layer (140) may be connected to the first conductive layer (104) at the bottom. The channel layer (140) may include a semiconductor material, such as polycrystalline silicon or single-crystal silicon. Channel pads (255) may be arranged on the upper portion of the channel layer (140) in the channel structures (CH). The channel pads (255) may be arranged to cover the upper surface of the channel insulating layer (150) and be electrically connected to the channel layer (140). The channel pads (255) may include, for example, doped polycrystalline silicon.
구체적으로 도시하지는 않았으나, 제1 및 제2 게이트 전극들(130,230)과 채널층(140)의 사이에서 채널층(140)으로부터 순차적으로 적층된 터널링층, 전하 저장층 및 블록킹층을 포함할 수 있다. 상기 터널링층은 전하를 상기 전하 저장층으로 터널링시킬 수 있으며, 예를 들어, 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(Si3N4), 실리콘 산질화물(SiON) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 전하 저장층은 전하 트랩층 또는 플로팅 게이트 도전층일 수 있다. 상기 블록킹층은 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(Si3N4), 실리콘 산질화물(SiON), 고유전율(high-k) 유전 물질 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. Although not specifically illustrated, it may include a tunneling layer, a charge storage layer, and a blocking layer sequentially stacked from the channel layer (140) between the first and second gate electrodes (130, 230) and the channel layer (140). The tunneling layer can tunnel charges into the charge storage layer and may include, for example, silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon oxynitride (SiON), or a combination thereof. The charge storage layer may be a charge trap layer or a floating gate conductive layer. The blocking layer may include silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon oxynitride (SiON), a high-k dielectric material, or a combination thereof.
분리 영역(SR)은 상기 x 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 분리 영역(SR)은 기판(101) 상에 적층된 제1 및 제2 게이트 전극들(130, 230) 전체를 관통하여 기판(101)과 연결되는 관통 분리 영역일 수 있다. 분리 영역(SR)은 제1 및 제2 게이트 전극들(130, 230)을 분리시킬 수 있다. 분리 영역(SR)은 기판(101)의 상부를 일부 리세스하여 배치되거나, 기판(101)의 상면에 접하도록 기판(101) 상에 배치될 수 있다. 분리 영역(SR)은 분리 절연층(185)을 포함할 수 있으며, 분리 절연층(185)은 절연성 물질, 예를 들어, 실리콘 산화물 등을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 분리 영역(SR)은 도전성 물질 및 상기 도전성 물질과 제1 및 제2 적층 구조물(GS1,GS2)을 전기적으로 절연시키는 절연성 물질을 포함할 수 있다.The separation region (SR) may be arranged to extend in the x direction. The separation region (SR) may be a through separation region that penetrates the entire first and second gate electrodes (130, 230) stacked on the substrate (101) and is connected to the substrate (101). The separation region (SR) may separate the first and second gate electrodes (130, 230). The separation region (SR) may be arranged by partially recessing the upper portion of the substrate (101) or may be arranged on the substrate (101) so as to be in contact with the upper surface of the substrate (101). The separation region (SR) may include a separation insulating layer (185), and the separation insulating layer (185) may include an insulating material, for example, silicon oxide. In exemplary embodiments, the separation region (SR) may include a conductive material and an insulating material that electrically insulates the conductive material from the first and second stacked structures (GS1, GS2).
제1 및 제2 도전층들(104, 105)은 제2 기판(101)의 상면 상에 적층되어 배치될 수 있다. 제1 및 제2 도전층들(104, 105)은 적어도 일부가 반도체 장치(100)의 공통 소스 라인의 일부로 기능할 수 있으며, 예를 들어, 제2 기판(101)과 함께 공통 소스 라인으로 기능할 수 있다. 제1 도전층(104)은 채널층(140)의 둘레에서, 채널층(140)과 직접 연결될 수 있다. 제1 및 제2 도전층들(104, 105)은 반도체 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어 다결정 실리콘을 포함할 수 있다. 이 경우, 적어도 제1 도전층(104)은 도핑된 층일 수 있으며, 제2 도전층(105)은 도핑된 층이거나 제1 도전층(104)으로부터 확산된 불순물을 포함하는 층일 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 제1 및 제2 도전층들(104, 105)는 생략될 수도 있다. 이 경우, 채널 구조물들(CH)은 채널층(140)의 하부에 배치되는 에피택셜층을 포함할 수 있다.The first and second conductive layers (104, 105) may be stacked and arranged on an upper surface of the second substrate (101). At least a portion of the first and second conductive layers (104, 105) may function as a part of a common source line of the semiconductor device (100), for example, may function as a common source line together with the second substrate (101). The first conductive layer (104) may be directly connected to the channel layer (140) around the channel layer (140). The first and second conductive layers (104, 105) may include a semiconductor material, for example, polycrystalline silicon. In this case, at least the first conductive layer (104) may be a doped layer, and the second conductive layer (105) may be a doped layer or a layer including an impurity diffused from the first conductive layer (104). In exemplary embodiments, the first and second conductive layers (104, 105) may be omitted. In this case, the channel structures (CH) may include an epitaxial layer disposed under the channel layer (140).
제1 캐핑 절연층(190)은 제1 적층 구조물(GS1)의 제2 영역(B)으로 서로 다른 길이로 연장되어 형성된 계단 형태의 단차 구조, 제2 기판(101)의 외측 영역인 제3 영역(C)에서 주변 회로 영역(PC) 상에 배치되는 더미층들(106), 및 주변 회로 영역(PC) 상에서 더미층들(106) 사이에 배치되는 중간 절연층(150)을 덮도록 배치될 수 있다. 제1 캐핑 절연층(190)은 실리콘 산화물, 예를 들어 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)로 형성될 수 있다. The first capping insulating layer (190) may be arranged to cover a step-shaped stepped structure formed by extending to different lengths in the second region (B) of the first laminated structure (GS1), dummy layers (106) arranged on the peripheral circuit region (PC) in the third region (C) which is the outer region of the second substrate (101), and an intermediate insulating layer (150) arranged between the dummy layers (106) on the peripheral circuit region (PC). The first capping insulating layer (190) may be formed of silicon oxide, for example, Tetra Ethyl Ortho Silicate (TEOS).
버퍼 절연층(215)은 메모리 적층 구조물(CS)로부터 이격된 제3 영역(C)에서 제1 캐핑 절연층(190) 상에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 버퍼 절연층(215)은 도 1a에서와 같이, 하나의 제2 게이트 전극(230) 및 제2 층간 절연층(220)의 높이와 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 버퍼 절연층(215)의 두께(VT)는 도 2와 같이, 두 개 이상의 게이트 전극들(230) 및 층간 절연층들(220)의 높이와 실질적으로 동일하거나 클 수 있다. 버퍼 절연층(215)의 두께(VT)는 예를 들어, 약 80nm 내지 약 120nm 범위일 수 있다. 일 실시예에서, 버퍼 절연층(215)은 제1 캐핑 절연층(190)과 실질적으로 동일한 물질을 포함할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. The buffer insulating layer (215) may be disposed on the first capping insulating layer (190) in a third region (C) spaced apart from the memory stack structure (CS). In one embodiment, the buffer insulating layer (215) may have a thickness substantially the same as the height of one second gate electrode (230) and the second interlayer insulating layer (220), as in FIG. 1A. In one embodiment, the thickness (VT) of the buffer insulating layer (215) may be substantially the same as or greater than the height of two or more gate electrodes (230) and interlayer insulating layers (220), as in FIG. 2. The thickness (VT) of the buffer insulating layer (215) may be, for example, in a range of about 80 nm to about 120 nm. In one embodiment, the buffer insulating layer (215) may include substantially the same material as the first capping insulating layer (190), but is not limited thereto.
더미 적층 구조물(DS)은 버퍼 절연층(215) 상에 배치될 수 있다. 더미 적층 구조물(DS)의 최하면은 버퍼 절연층(215)에 의해 덮일 수 있다. 더미 적층 구조물(DS)은 서로 교대로 적층되는 제1 수평 절연층들(225) 및 제2 수평 절연층들(235)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 더미 적층 구조물(DS)의 최상부에 절연성 물질, 예를 들어 실리콘 산화물을 포함하는 상부 절연층(250)을 더 포함할 수 있다. 제1 및 제2 수평 절연층들(225, 235)은 서로 다른 길이로 x 방향을 따라 연장되어 계단 형태의 단차 구조를 이룰 수 있다. 상기 단차 구조에 의해, 제2 수평 절연층들(235)은 하부의 제2 수평 절연층(235)이 상부의 제2 수평 절연층(235)보다 길게 연장되는 계단 형태를 이루며 제1 수평 절연층들(225)로부터 상부로 노출되는 단부들을 제공할 수 있다. 제1 기판(301)으로부터 제2 수평 절연층들(235) 중 최하부 제2 수평 절연층(235)까지의 제1 거리(d1)는 제1 기판(301)으로부터 제2 게이트 전극들(230) 중 최하부 제2 게이트 전극(230) 까지의 제2 거리(d2)보다 클 수 있다. 제1 거리(d1)는 제1 기판(301)의 상면으로부터 최하부 제2 수평 절연층(235)의 하면까지의 거리일 수 있다. 제2 거리(d2)는 제1 기판(301)의 상면으로부터 최하부 제2 게이트 전극(230)의 하면까지의 거리일 수 있다. 상기 제1 거리(d1) 및 상기 제2 거리(d2)의 차이는 버퍼 절연층(215)의 두께(VT)와 실질적으로 동일할 수 있다. 제1 기판(301)으로부터 제2 수평 절연층들(235) 중 최상부 제2 수평 절연층(235)의 상면까지의 거리는 제1 기판(301)으로부터 제2 게이트 전극들(230) 중 최상부 제2 게이트 전극(230)의 상면까지의 거리보다 클 수 있다. 제1 수평 절연층들(225)은 절연성 물질, 예를 들어 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 수평 절연층들(225)은 제2 층간 절연층들(220)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 제2 수평 절연층들(235)은 제1 수평 절연층들(225)과 다른 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제2 수평 절연층들(235)은 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 카바이드 및 실리콘 질화물 중에서 선택되는 제1 수평 절연층들(225)과 다른 물질로 이루어질 수 있다.The dummy stacked structure (DS) may be disposed on the buffer insulating layer (215). The lowermost surface of the dummy stacked structure (DS) may be covered by the buffer insulating layer (215). The dummy stacked structure (DS) may include first horizontal insulating layers (225) and second horizontal insulating layers (235) that are alternately laminated with each other. In an exemplary embodiment, the dummy stacked structure (DS) may further include an upper insulating layer (250) including an insulating material, for example, silicon oxide, on the uppermost portion. The first and second horizontal insulating layers (225, 235) may extend along the x direction with different lengths to form a step-shaped step structure. By the step structure, the second horizontal insulating layers (235) may form a step-shaped structure in which the lower second horizontal insulating layer (235) extends longer than the upper second horizontal insulating layer (235) and may provide ends that are exposed upward from the first horizontal insulating layers (225). A first distance (d1) from the first substrate (301) to the lowermost second horizontal insulating layer (235) among the second horizontal insulating layers (235) may be greater than a second distance (d2) from the first substrate (301) to the lowermost second gate electrode (230) among the second gate electrodes (230). The first distance (d1) may be a distance from the upper surface of the first substrate (301) to the lower surface of the lowermost second horizontal insulating layer (235). The second distance (d2) may be a distance from the upper surface of the first substrate (301) to the lower surface of the lowermost second gate electrode (230). A difference between the first distance (d1) and the second distance (d2) may be substantially equal to a thickness (VT) of the buffer insulating layer (215). A distance from the first substrate (301) to a top surface of the uppermost second horizontal insulating layer (235) among the second horizontal insulating layers (235) may be greater than a distance from the first substrate (301) to a top surface of the uppermost second gate electrode (230) among the second gate electrodes (230). The first horizontal insulating layers (225) may include an insulating material, for example, silicon oxide or silicon nitride. In an exemplary embodiment, the first horizontal insulating layers (225) may include the same material as the second interlayer insulating layers (220). The second horizontal insulating layers (235) may be made of a different material from the first horizontal insulating layers (225). For example, the second horizontal insulating layers (235) may be made of a different material from the first horizontal insulating layers (225) selected from silicon, silicon oxide, silicon carbide, and silicon nitride.
더미 패턴(DP)은 버퍼 절연층(215)의 적어도 일 측벽에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 더미 패턴(DP)은 버퍼 절연층(215)의 양 측벽에 각각 배치될 수 있다. 더미 패턴(DP)은 하나 또는 하나 이상의 제1 패턴(225a) 및 제2 패턴(235a)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 각각 둘 이상의 제1 패턴(225a) 및 제2 패턴(235a)을 포함하는 경우, 제1 패턴(225a) 및 제2 패턴(235a)은 교대로 적층될 수 있다. 제1 패턴(225a) 또는 제2 패턴(235a)은 버퍼 절연층(215)의 측면 및 제1 캐핑 절연층(190)의 상면을 따라 'L'자 형태를 가질 수 있다. 더미 패턴(DP)의 상면은 곡면일 수 있으나, 이에 한정하지 않으며, 일직선으로 형성될 수 있다.The dummy pattern (DP) may be arranged on at least one sidewall of the buffer insulating layer (215). In one embodiment, the dummy pattern (DP) may be arranged on each of both sidewalls of the buffer insulating layer (215). The dummy pattern (DP) may include one or more first patterns (225a) and second patterns (235a). In one embodiment, when each of the first patterns (225a) and the second patterns (235a) includes two or more, the first patterns (225a) and the second patterns (235a) may be alternately stacked. The first pattern (225a) or the second pattern (235a) may have an 'L' shape along the sidewall of the buffer insulating layer (215) and the upper surface of the first capping insulating layer (190). The upper surface of the dummy pattern (DP) may be curved, but is not limited thereto, and may be formed in a straight line.
제1 패턴(225a)은 제1 수평 절연층(225)과 동일한 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함하는 절연성 물질을 포함할 수 있다. 제2 패턴(235a)은 제2 수평 절연층(235)과 동일한 물질을 포함할 수 있으며, 제1 패턴(225a)과는 다른 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제2 패턴(235a)은 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 카바이드 및 실리콘 질화물 중에서 선택되는 제1 패턴(225a)과 다른 물질로 이루어질 수 있다.The first pattern (225a) may include the same material as the first horizontal insulating layer (225), and may include an insulating material including, for example, silicon oxide or silicon nitride. The second pattern (235a) may include the same material as the second horizontal insulating layer (235), and may be made of a different material from the first pattern (225a). For example, the second pattern (235a) may be made of a different material from the first pattern (225a) selected from silicon, silicon oxide, silicon carbide, and silicon nitride.
제2 캐핑 절연층(290)은 제2 적층 구조물(GS2)의 제2 영역(B)으로 서로 다른 길이로 연장되어 형성된 계단 형태의 단차 구조 및 더미 적층 구조물(DS)을 덮도록 배치될 수 있다. 제2 기판(101)의 상면으로부터 제2 캐핑 절연층(290)의 상면까지의 거리는 제1 영역(A) 및 제2 영역(B)에서보다 제3 영역(C)에서 더 클 수 있다. 제2 캐핑 절연층(290)은 실리콘 산화물, 예를 들어 TEOS로 형성될 수 있다.The second capping insulating layer (290) may be arranged to cover the step-shaped step structure and the dummy stacked structure (DS) formed by extending to different lengths in the second region (B) of the second stacked structure (GS2). The distance from the upper surface of the second substrate (101) to the upper surface of the second capping insulating layer (290) may be greater in the third region (C) than in the first region (A) and the second region (B). The second capping insulating layer (290) may be formed of silicon oxide, for example, TEOS.
제1 절연층(295), 제2 절연층(296) 및 제3 절연층(297)은 상부 절연층(250) 및 제2 캐핑 절연층(290) 상에 순차적으로 적층될 수 있다. 제1 절연층(295)의 하면의 높이는 제1 영역(A) 및 제2 영역(B)에서보다 제3 영역(C)에서 높을 수 있다. 제1 절연층(295) 및 제2 절연층(296)은 제3 영역(C)에서 이에 따른 굴곡진 상면 및/또는 하면을 가질 수 있다. 제1 내지 제3 절연층(295, 296, 297)은 절연성 물질로 이루어질 수 있다.The first insulating layer (295), the second insulating layer (296), and the third insulating layer (297) may be sequentially laminated on the upper insulating layer (250) and the second capping insulating layer (290). The height of the lower surface of the first insulating layer (295) may be higher in the third region (C) than in the first region (A) and the second region (B). The first insulating layer (295) and the second insulating layer (296) may have a curved upper surface and/or lower surface accordingly in the third region (C). The first to third insulating layers (295, 296, 297) may be made of an insulating material.
채널 콘택 플러그들(270)은 제1 영역(A)에서 제1 내지 제3 절연층(295,296,297)을 관통하고 채널 구조물들(CH)과 전기적으로 연결될 수 있다. 채널 콘택 플러그들(270) 상에 채널 콘택 플러그들(270)과 전기적으로 연결되는 비트라인(280)이 배치될 수 있다. Channel contact plugs (270) may penetrate the first to third insulating layers (295, 296, 297) in the first region (A) and be electrically connected to the channel structures (CH). Bit lines (280) electrically connected to the channel contact plugs (270) may be arranged on the channel contact plugs (270).
게이트 콘택 플러그들(262)은 제2 영역(B)에서 제1 및 제2 게이트 전극들(130, 230)과 전기적으로 연결될 수 있다. 게이트 콘택 플러그들(262)은 제1 및 제2 절연층들(295, 296)을 관통하고 상부로 노출된 제1 및 제2 게이트 전극들(130, 230) 각각과 연결되도록 배치될 수 있다. The gate contact plugs (262) can be electrically connected to the first and second gate electrodes (130, 230) in the second region (B). The gate contact plugs (262) can be arranged to penetrate the first and second insulating layers (295, 296) and be connected to the first and second gate electrodes (130, 230) exposed upward, respectively.
기판 콘택 플러그(264)는 제2 영역(B)의 단부에서 제2 기판(101)과 연결될 수 있다. 기판 콘택 플러그(264)는 제1 및 제2 절연층들(295, 296)을 관통하고 상부로 노출된 제1 및 제2 도전층들(104, 105)을 관통하여, 제2 기판(101)과 연결될 수 있다. 기판 콘택 플러그(264)는, 예를 들어 제2 기판(101)을 포함하는 공통 소스 라인에 전기적 신호를 인가할 수 있다. The substrate contact plug (264) may be connected to the second substrate (101) at an end of the second region (B). The substrate contact plug (264) may be connected to the second substrate (101) by penetrating the first and second insulating layers (295, 296) and the first and second conductive layers (104, 105) exposed upward. The substrate contact plug (264) may apply an electrical signal to a common source line including, for example, the second substrate (101).
원기둥 형상의 상부 콘택 플러그들(275) 및 라인 형태의 상부 배선 라인들(285)은 제1 및 제2 게이트 전극들(130, 230)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상부 콘택 플러그들(275)은 게이트 콘택 플러그들(262) 상에 배치될 수 있다. 채널 콘택 플러그들(270), 비트라인(280), 게이트 콘택 플러그들(262), 기판 콘택 플러그(264), 상부 콘택 플러그들(275) 및 상부 배선 라인들(285)은 도전성 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 텅스텐(W), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등을 포함할 수 있으며, 각각 확산 방지층을 더 포함할 수도 있다. The cylindrical upper contact plugs (275) and the line-shaped upper wiring lines (285) may be electrically connected to the first and second gate electrodes (130, 230). The upper contact plugs (275) may be arranged on the gate contact plugs (262). The channel contact plugs (270), the bit line (280), the gate contact plugs (262), the substrate contact plug (264), the upper contact plugs (275), and the upper wiring lines (285) may include a conductive material, for example, tungsten (W), copper (Cu), aluminum (Al), or the like, and each may further include a diffusion barrier layer.
관통 비아(267)는, 제2 기판(101)의 외측 영역인 메모리 셀 영역(MC)의 제3 영역(C)에 배치되며, 주변 회로 영역(PC)으로 연장될 수 있다. 관통 비아(267)는 주변 영역 절연층(390)의 일부 및 제1, 2 절연층(295, 296)을 관통하여 상부 콘택 플러그(275) 및 상부 배선 라인(285)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 관통 비아(267)는 더미 적층 구조물(DS)을 관통하여 주변 회로 영역(PC)으로 연장될 수 있다. 관통 비아(267)는 도전성 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 텅스텐(W), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 금속 물질을 포함할 수 있다. The through via (267) is arranged in the third region (C) of the memory cell region (MC), which is an outer region of the second substrate (101), and may extend to the peripheral circuit region (PC). The through via (267) may penetrate a portion of the peripheral region insulating layer (390) and the first and second insulating layers (295, 296) to be electrically connected to the upper contact plug (275) and the upper wiring line (285). In an exemplary embodiment, the through via (267) may extend to the peripheral circuit region (PC) by penetrating the dummy stacked structure (DS). The through via (267) may include a conductive material, for example, a metal material such as tungsten (W), copper (Cu), or aluminum (Al).
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 반도체 장치의 개략적인 단면도이다.FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to exemplary embodiments.
반도체 장치(100a)에서, 제3 영역(C)의 제2 캐핑 절연층(290)의 상면은 제1 및 제2 영역(A, B)의 제2 캐핑 절연층(290)의 상면과 공면을 이룰 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 영역(A, B, C)에서 제1 기판(301)으로부터 제1 절연층(295) 및 제2 절연층(296)까지의 각각의 거리는 동일할 수 있다. 더미 적층 구조물(DS)의 최상부에 배치되는 상부 절연층(250)의 z 방향에서의 두께는 도 1의 실시예에서보다 작을 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상부 절연층(250)을 제외하고, 최상부 제2 수평 절연층(235) 상에 제1 절연층(295)이 배치될 수 있다. In the semiconductor device (100a), the upper surface of the second capping insulating layer (290) of the third region (C) may be coplanar with the upper surfaces of the second capping insulating layers (290) of the first and second regions (A, B). That is, the distances from the first substrate (301) to the first insulating layer (295) and the second insulating layer (296) in the first to third regions (A, B, C) may be the same. The thickness of the upper insulating layer (250) disposed on the uppermost part of the dummy stacked structure (DS) in the z direction may be smaller than in the embodiment of FIG. 1. In an exemplary embodiment, the first insulating layer (295) may be disposed on the uppermost second horizontal insulating layer (235), excluding the upper insulating layer (250).
도 4a 내지 도 4f는 예시적인 실시예들에 따른 반도체 장치의 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.FIGS. 4A to 4F are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to exemplary embodiments.
도 4a를 참조하면, 제1 기판(301) 상에 회로 소자들(320) 및 배선 구조물들을 포함하는 주변 회로 영역(PC)을 형성하고, 제1 및 제2 영역에서 주변 회로 영역(PC)의 상부에 메모리 셀 영역(MC)이 제공되는 제2 기판(101)을 형성한 후, 제1 및 제2 소스 희생층들(111, 112), 제2 도전층(105)을 형성하고, 제1 희생 절연층들(110) 및 제1 층간 절연층들(120)을 교대로 적층할 수 있다. 그 다음으로, 제1 희생 절연층들(110)과 제1 층간 절연층들(120)의 적층 구조물, 중간 절연층(150), 더미층들(106)을 덮는 제1 캐핑 절연층(190)을 형성하고, 적층 구조물 및 제1 캐핑 절연층(190)을 각각 관통하는 제1 및 제2 관통 희생층(115, 116)을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 4a, a peripheral circuit area (PC) including circuit elements (320) and wiring structures is formed on a first substrate (301), and a second substrate (101) in which a memory cell area (MC) is provided on the upper portion of the peripheral circuit area (PC) in the first and second areas is formed, and then first and second source sacrificial layers (111, 112) and a second conductive layer (105) are formed, and first sacrificial insulating layers (110) and first interlayer insulating layers (120) are alternately laminated. Next, a first capping insulating layer (190) covering a laminated structure of first sacrificial insulating layers (110) and first interlayer insulating layers (120), an intermediate insulating layer (150), and dummy layers (106) can be formed, and first and second penetrating sacrificial layers (115, 116) penetrating the laminated structure and the first capping insulating layer (190) can be formed, respectively.
먼저, 제1 기판(301) 상에 회로 게이트 유전층(322) 및 회로 게이트 전극(325)을 순차적으로 형성할 수 있다. 회로 게이트 유전층(322)과 회로 게이트 전극(325)은 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD) 또는 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)을 이용하여 형성될 수 있다. 회로 게이트 유전층(322)은 실리콘 산화물로 형성되고, 회로 게이트 전극(325)은 다결정 실리콘 또는 금속 실리사이드층 중 적어도 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 다음으로, 회로 게이트 유전층(322)과 회로 게이트 전극(325)의 양 측벽에 스페이서층(324) 및 소스/드레인 영역들(305)을 형성할 수 있다. 실시예들에 따라, 스페이서층(324)은 복수의 층들로 이루어질 수도 있다. 다음으로, 이온 주입 공정을 수행하여 소스/드레인 영역들(305)을 형성할 수 있다.First, a circuit gate dielectric layer (322) and a circuit gate electrode (325) can be sequentially formed on a first substrate (301). The circuit gate dielectric layer (322) and the circuit gate electrode (325) can be formed using atomic layer deposition (ALD) or chemical vapor deposition (CVD). The circuit gate dielectric layer (322) is formed of silicon oxide, and the circuit gate electrode (325) can be formed of at least one of polycrystalline silicon or a metal silicide layer, but is not limited thereto. Next, a spacer layer (324) and source/drain regions (305) can be formed on both sidewalls of the circuit gate dielectric layer (322) and the circuit gate electrode (325). According to embodiments, the spacer layer (324) may be formed of a plurality of layers. Next, an ion implantation process can be performed to form the source/drain regions (305).
회로 콘택 플러그들(370)은 주변 영역 절연층(390)을 일부 형성한 후, 일부를 식각하여 제거하고 도전성 물질을 매립함으로써 형성할 수 있다. 회로 배선 라인들(380)은, 예를 들어, 도전성 물질을 증착한 후 이를 패터닝함으로써 형성할 수 있다.Circuit contact plugs (370) can be formed by forming a portion of a peripheral area insulating layer (390), then etching and removing a portion of it, and filling it with a conductive material. Circuit wiring lines (380) can be formed, for example, by depositing a conductive material and then patterning it.
주변 영역 절연층(390)은 복수 개의 절연층들로 이루어질 수 있다. 주변 영역 절연층(390)은 회로 콘택 플러그들(370) 및 회로 배선 라인들(380)을 포함하는 배선 구조물들을 형성하는 각 단계들에서 일부가 형성되고 최상부의 제3 회로 배선 라인(386)의 상부에 일부를 형성함으로써, 최종적으로 회로 소자들(320) 및 상기 배선 구조물들을 덮도록 형성될 수 있다.The peripheral area insulating layer (390) may be formed of a plurality of insulating layers. The peripheral area insulating layer (390) may be formed in part at each step of forming the wiring structures including the circuit contact plugs (370) and the circuit wiring lines (380), and may be formed on top of the third circuit wiring line (386) at the top, thereby ultimately covering the circuit elements (320) and the wiring structures.
다음으로, 제2 기판(101)은 주변 영역 절연층(390) 상에 형성될 수 있다. 제2 기판(101)은 예를 들어, 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있으며, CVD 공정에 의해 형성할 수 있다. 제2 기판(101)을 이루는 다결정 실리콘은 불순물을 포함할 수 있다. Next, a second substrate (101) may be formed on the peripheral region insulating layer (390). The second substrate (101) may be made of, for example, polycrystalline silicon and may be formed by a CVD process. The polycrystalline silicon forming the second substrate (101) may include impurities.
제1 및 제2 소스 희생층들(111, 112)은 제2 소스 희생층(112)의 상, 하에 제1 소스 희생층들(111)이 배치되도록 제2 기판(101) 상에 적층될 수 있다. 제1 및 제2 소스 희생층들(111, 112)은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 소스 희생층들(111, 112)은 후속 공정을 통해 도 1a의 제1 도전층(104)으로 교체되는 층들일 수 있다. 예를 들어, 제1 소스 희생층(111)은 제1 및 제2 층간 절연층들(120,220)과 동일한 물질로 이루어지고, 제2 소스 희생층(112)은 제1 희생 절연층들(110)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 제2 도전층(105)은 제1 및 제2 소스 희생층들(111, 112) 상에 형성될 수 있다.The first and second source sacrificial layers (111, 112) may be laminated on the second substrate (101) such that the first source sacrificial layers (111) are disposed above and below the second source sacrificial layer (112). The first and second source sacrificial layers (111, 112) may include different materials. The first and second source sacrificial layers (111, 112) may be layers that are replaced with the first conductive layer (104) of FIG. 1A through a subsequent process. For example, the first source sacrificial layer (111) may be made of the same material as the first and second interlayer insulating layers (120, 220), and the second source sacrificial layer (112) may be made of the same material as the first sacrificial insulating layers (110). The second conductive layer (105) may be formed on the first and second source sacrificial layers (111, 112).
제1 희생 절연층들(110)은 후속 공정을 통해 일부가 제1 게이트 전극들(130)(도 1a 참조)로 교체되는 층일 수 있다. 제1 희생 절연층들(110)은 제1 층간 절연층들(120)과 다른 물질로 이루어질 수 있으며, 제1 층간 절연층들(120)에 대해 특정 식각 조건에서 식각 선택성을 가지고 식각될 수 있는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 층간 절연층(120)은 실리콘 산화물 및 실리콘 질화물 중 적어도 한가지로 이루어질 수 있고, 제1 희생 절연층들(110)은 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 카바이드 및 실리콘 질화물 중에서 선택되는 제1 층간 절연층(120)과 다른 물질로 이루어질 수 있다. 실시예들에서, 제1 층간 절연층들(120)의 두께는 모두 동일하지 않을 수 있다. 제1 층간 절연층들(120) 및 제1 희생 절연층들(110)의 두께 및 구성하는 막들의 개수는 도시된 것으로부터 다양하게 변경될 수 있다. 최상부 제1 희생 절연층(110) 상에 중간 층간 절연층(160)을 더 형성할 수 있다. The first sacrificial insulating layers (110) may be layers that are partially replaced with first gate electrodes (130) (see FIG. 1a) through a subsequent process. The first sacrificial insulating layers (110) may be made of a different material from the first interlayer insulating layers (120) and may be formed of a material that can be etched with etch selectivity under specific etching conditions with respect to the first interlayer insulating layers (120). For example, the first interlayer insulating layer (120) may be made of at least one of silicon oxide and silicon nitride, and the first sacrificial insulating layers (110) may be made of a different material from the first interlayer insulating layer (120) selected from silicon, silicon oxide, silicon carbide, and silicon nitride. In embodiments, the thicknesses of the first interlayer insulating layers (120) may not all be the same. The thickness and the number of films constituting the first interlayer insulating layers (120) and the first sacrificial insulating layers (110) may be varied from those shown. An intermediate interlayer insulating layer (160) may be further formed on the uppermost first sacrificial insulating layer (110).
제2 영역(B)에서 상부의 제1 희생 절연층들(110)이 하부의 제1 희생 절연층들(110)보다 짧게 연장되도록, 마스크층을 이용하여 제1 희생 절연층들(110)에 대한 포토 리소그래피 공정 및 식각 공정을 반복하여 수행할 수 있다. 이에 의해, 제1 희생 절연층들(110)은 소정 단위로 계단 형상의 단차 구조를 이룰 수 있다.In the second region (B), the photolithography process and the etching process can be repeatedly performed on the first sacrificial insulating layers (110) using a mask layer so that the upper first sacrificial insulating layers (110) extend shorter than the lower first sacrificial insulating layers (110). As a result, the first sacrificial insulating layers (110) can form a step-shaped step structure in predetermined units.
제1 희생 절연층들(110) 및 제1 층간 절연층들(120)의 하부 적층 구조물, 중간 절연층(150), 및 더미층들(106)을 덮는 제1 캐핑 절연층(190)이 형성될 수 있다.A first capping insulating layer (190) covering the lower laminated structure of the first sacrificial insulating layers (110) and the first interlayer insulating layers (120), the intermediate insulating layer (150), and the dummy layers (106) can be formed.
다음으로, 제1 관통 희생층들(115)은 도 1a의 채널 구조물들(CH) 에 대응되는 위치에서, 하부 적층 구조물을 관통하도록 식각 공정 진행하여 형성될 수 있다. 먼저, 도 1a의 제1 적층 구조물(GS1)의 하부 채널 구조물들(CH)에 대응되는 관통 홀들을 형성할 수 있다. 하부 적층 구조물의 높이로 인하여, 상기 관통 홀들의 측벽은 기판(101)의 상면에 수직하지 않을 수 있다. 상기 관통 홀들은 제2 기판(101)까지 연장되도록 형성할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 상기 관통 홀들은 제2 기판(101)의 일부를 리세스하도록 형성될 수도 있다. 제1 관통 희생층들(115)은 상기 관통 홀들을 채우도록 형성할 수 있다. Next, the first through-hole sacrificial layers (115) can be formed by performing an etching process so as to penetrate the lower laminated structure at positions corresponding to the channel structures (CH) of FIG. 1A. First, through-holes corresponding to the lower channel structures (CH) of the first laminated structure (GS1) of FIG. 1A can be formed. Due to the height of the lower laminated structure, the sidewalls of the through-holes may not be perpendicular to the upper surface of the substrate (101). The through-holes can be formed to extend to the second substrate (101). In exemplary embodiments, the through-holes may be formed to recess a portion of the second substrate (101). The first through-hole sacrificial layers (115) can be formed to fill the through-holes.
제1 내지 제3 영역(A, B, C)의 외측 영역인 제4 영역(D)에서, 제1 관통 희생층들(115)과 유사하게, 제1 캐핑 절연층(190)을 관통하도록 제2 관통 희생층들(116)을 형성할 수 있다. 칩 영역으로 정의되는 제1 내지 제3 영역(A,B,C) 외부의 제4 영역(D)은 스크라이브 레인(scribe lane) 영역일 수 있다. 상기 스크라이브 레인 영역은 반도체 칩에 반도체 소자를 형성한 후, 반도체 웨이퍼를 각각의 반도체 칩들로 분리하는 다이싱(dicing)을 수행하기 위한 영역에 해당한다. 상기 스크라이브 레인 영역은, 상기 반도체 소자를 형성하기 위해 수행되는 노광 공정들에 사용되는 얼라인먼트 키 또는 오버레이 키들을 포함하는 영역일 수 있다. In a fourth region (D) outside the first to third regions (A, B, C), second through-pass sacrificial layers (116) may be formed to penetrate the first capping insulating layer (190), similarly to the first through-pass sacrificial layers (115). The fourth region (D) outside the first to third regions (A, B, C), which are defined as chip regions, may be a scribe lane region. The scribe lane region corresponds to a region for performing dicing to separate a semiconductor wafer into individual semiconductor chips after forming a semiconductor element on a semiconductor chip. The scribe lane region may be a region including alignment keys or overlay keys used in exposure processes performed to form the semiconductor element.
도 4b를 참조하면, 상기 하부 적층 구조물 및 제1 캐핑 절연층(190) 상에 버퍼층(215a)을 형성할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 버퍼층(215a)은 절연성 물질, 예를 들어, 실리콘 산화물 등을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 버퍼층(215a)은 제1 캐핑 절연층(190)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4b, a buffer layer (215a) may be formed on the lower laminated structure and the first capping insulating layer (190). In an exemplary embodiment, the buffer layer (215a) may include an insulating material, for example, silicon oxide, etc. In an exemplary embodiment, the buffer layer (215a) may include the same material as the first capping insulating layer (190).
도 4c를 참조하면, 버퍼층(215a)을 패터닝하여 제3 영역(C)에서 제1 캐핑 절연층(190) 상에 배치되는 버퍼 절연층(215)을 형성할 수 있다. 구체적으로, 버퍼층(215a)의 적층 구조물이 포함된 제1 영역(A) 제2 영역(B), 및 제2 관통 희생층(116)이 포함된 제4 영역(D)을 노출시키도록 마스크층을 형성한 후, 노출된 영역에서 버퍼층(215a)을 식각 공정에 의하여 제거할 수 있다.Referring to FIG. 4c, a buffer insulating layer (215) may be formed by patterning the buffer layer (215a) to be disposed on the first capping insulating layer (190) in the third region (C). Specifically, a mask layer is formed to expose the first region (A), the second region (B) including the stacked structure of the buffer layer (215a), and the fourth region (D) including the second through-pass sacrificial layer (116), and then the buffer layer (215a) may be removed from the exposed region by an etching process.
도 4d를 참조하면, 제1 및 제2 영역(A, B)에서 제2 희생 절연층들(210) 및 제2 층간 절연층들(220)을 교대로 적층하고, 제3 영역(C) 및 제4 영역(D)에서 버퍼 절연층(215) 상에 제1 수평 절연층들(225) 및 제2 수평 절연층들(235)을 교대로 적층할 수 있다. 소정 단위로 계단 형상의 단차 구조를 이루는 제2 희생 절연층들(210) 및 제2 층간 절연층들(220)을 포함하는 상부 적층 구조물과 제3 영역(C)에서 계단 형상의 단차 구조를 이루는 더미 적층 구조물(DS)을 형성하고, 버퍼 절연층(215)의 적어도 하나의 측벽에 더미 패턴(DP)을 형성할 수 있다. 다음으로, 상부 적층 구조물 및 더미 적층 구조물(DS)을 덮으며 제4 영역(D)으로 연장되어 적층되는 제2 캐핑 절연층(290)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 4d, second sacrificial insulating layers (210) and second interlayer insulating layers (220) may be alternately laminated in the first and second regions (A, B), and first horizontal insulating layers (225) and second horizontal insulating layers (235) may be alternately laminated on the buffer insulating layer (215) in the third region (C) and the fourth region (D). An upper laminated structure including the second sacrificial insulating layers (210) and the second interlayer insulating layers (220) forming a step structure in a staircase shape in predetermined units and a dummy laminated structure (DS) forming a step structure in a staircase shape in the third region (C) may be formed, and a dummy pattern (DP) may be formed on at least one sidewall of the buffer insulating layer (215). Next, a second capping insulating layer (290) may be formed that covers the upper laminated structure and the dummy laminated structure (DS) and extends to the fourth region (D).
제2 희생 절연층들(210)은 후속 공정을 통해 일부가 제2 게이트 전극들(230)(도 1a 참조)로 교체되는 층일 수 있다. 제2 희생 절연층들(210)은 제2 층간 절연층들(220)과 다른 물질로 이루어질 수 있으며, 제2 층간 절연층들(220)에 대해 특정 식각 조건에서 식각 선택성을 가지고 식각될 수 있는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 층간 절연층(220)은 실리콘 산화물 및 실리콘 질화물 중 적어도 한가지로 이루어질 수 있고, 제2 희생 절연층들(210)은 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 카바이드 및 실리콘 질화물 중에서 선택되는 제2 층간 절연층(220)과 다른 물질로 이루어질 수 있다. 실시예들에서, 제2 층간 절연층들(220)의 두께는 모두 동일하지 않을 수 있다. 제2 층간 절연층들(220) 및 제1 희생 절연층들(110)의 두께 및 구성하는 막들의 개수는 도시된 것으로부터 다양하게 변경될 수 있다. 최상부 제2 희생 절연층(210) 상에 상부 절연층(250)을 더 형성할 수 있다. The second sacrificial insulating layers (210) may be layers that are partially replaced with second gate electrodes (230) (see FIG. 1a) through a subsequent process. The second sacrificial insulating layers (210) may be made of a different material from the second interlayer insulating layers (220) and may be formed of a material that can be etched with etch selectivity under specific etching conditions with respect to the second interlayer insulating layers (220). For example, the second interlayer insulating layer (220) may be made of at least one of silicon oxide and silicon nitride, and the second sacrificial insulating layers (210) may be made of a different material from the second interlayer insulating layer (220) selected from silicon, silicon oxide, silicon carbide, and silicon nitride. In embodiments, the thicknesses of the second interlayer insulating layers (220) may not all be the same. The thickness and the number of films constituting the second interlayer insulating layers (220) and the first sacrificial insulating layers (110) may be varied from those shown. An upper insulating layer (250) may be further formed on the uppermost second sacrificial insulating layer (210).
제2 영역(B)에서 상부의 제2 희생 절연층들(210)이 하부의 제2 희생 절연층들(210)보다 짧게 연장되도록, 마스크층을 이용하여 제2 희생 절연층들(210)에 대한 포토 리소그래피 공정 및 식각 공정을 반복하여 수행할 수 있다. 이에 의해, 제2 희생 절연층들(210)은 소정 단위로 계단 형상의 단차 구조를 이룰 수 있다.In the second region (B), the photolithography process and the etching process can be repeatedly performed on the second sacrificial insulating layers (210) using a mask layer so that the upper second sacrificial insulating layers (210) extend shorter than the lower second sacrificial insulating layers (210). As a result, the second sacrificial insulating layers (210) can form a step-shaped step structure in predetermined units.
제3 영역(C)에 배치된 버퍼 절연층(215), 제1 수평 절연층들(225) 및 제2 수평 절연층들(235)은 각각 제2 층간 절연층들(220) 및 제2 희생 절연층들(210)과 동일한 단계에서 동일한 물질로 적층될 수 있다. 상부의 제2 수평 절연층들(235)이 하부의 제2 수평 절연층들(235)보다 짧게 연장되도록, 마스크층을 이용하여 제2 수평 절연층들(235)에 대한 포토 리소그래피 공정 및 식각 공정을 반복하여 수행할 수 있다. 이에 의해, 제2 수평 절연층들(235)은 소정 단위로 계단 형상의 단차 구조를 이룰 수 있다. 예시적인 실시예에서, 서로 다른 공정 단계들에서 형성되는 것도 가능할 것이다. 이 경우, 계단 형상의 단차 구조가 아닐 수 있다.The buffer insulating layer (215), the first horizontal insulating layers (225), and the second horizontal insulating layers (235) arranged in the third region (C) may be laminated with the same material in the same step as the second interlayer insulating layers (220) and the second sacrificial insulating layers (210), respectively. The photolithography process and the etching process may be repeatedly performed on the second horizontal insulating layers (235) using a mask layer so that the upper second horizontal insulating layers (235) extend shorter than the lower second horizontal insulating layers (235). Thereby, the second horizontal insulating layers (235) may form a step structure in a step shape in a predetermined unit. In an exemplary embodiment, it may also be possible to form them in different process steps. In this case, it may not be a step structure in a step shape.
더미 적층 구조물(DS)의 계단 형상의 단차 구조 형성하는 식각 공정시, 버퍼 절연층(215)의 측벽의 x 방향으로 연장되어 적층된 제1 수평 절연층들(225) 및 제2 수평 절연층들(235)이 일부 제거되지 않고 제1 패턴(225a) 및 제2 패턴(235a)을 형성하여 더미 패턴(DP)을 형성할 수 있다. 제1 패턴(225a) 및 제2 패턴(235a)은 여러층으로 적층될 수 있으며, 이 경우, 교대로 적층되는 형태를 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 패턴(225a) 및 제2 패턴(235a)의 모양 및 개수는 다양하게 변경될 수 있다. During an etching process for forming a step-shaped step structure of a dummy laminated structure (DS), the first horizontal insulating layers (225) and the second horizontal insulating layers (235) that are laminated and extended in the x direction of the sidewall of the buffer insulating layer (215) may not be partially removed, thereby forming a first pattern (225a) and a second pattern (235a), thereby forming a dummy pattern (DP). The first pattern (225a) and the second pattern (235a) may be laminated in multiple layers, and in this case, may have a form in which they are alternately laminated. In an exemplary embodiment, the shape and number of the first pattern (225a) and the second pattern (235a) may be variously changed.
제2 캐핑 절연층(290)은 제2 희생 절연층들(210) 및 제2 층간 절연층들(220)의 상부 적층 구조물, 제1 캐핑 절연층(190) 및 더미 적층 구조물(DS)을 덮고, 제4 영역(D)으로 연장되어 적층될 수 있다. 제2 캐핑 절연층(290)을 적층한 후 평탄화 공정을 진행할 수 있다. 상기 평탄화 공정은 화학 기계적 연마 공정(CMP)일 수 있다. 상기 평탄화 공정시, 버퍼 절연층(215)으로 인한 더미 적층 구조물(DS)과 메모리 적층 구조물(CS) 사이에 단차가 형성되므로, 메모리 적층 구조물(CS)의 불필요한 제거 및 손상을 방지할 수 있다. 또한, 버퍼 절연층(215)으로 인한 더미 적층 구조물(DS)과 제4 영역(D)의 적층 구조물 사이에 단차가 형성되므로, 제4 영역(D)의 적층 구조물의 불필요한 제거를 방지할 수 있다. The second capping insulating layer (290) may cover the upper stacked structure of the second sacrificial insulating layers (210) and the second interlayer insulating layers (220), the first capping insulating layer (190) and the dummy stacked structure (DS), and may be stacked to extend to the fourth region (D). After the second capping insulating layer (290) is stacked, a planarization process may be performed. The planarization process may be a chemical mechanical polishing process (CMP). During the planarization process, since a step is formed between the dummy stacked structure (DS) and the memory stacked structure (CS) due to the buffer insulating layer (215), unnecessary removal and damage to the memory stacked structure (CS) can be prevented. In addition, since a step is formed between the dummy stacked structure (DS) and the stacked structure of the fourth region (D) due to the buffer insulating layer (215), unnecessary removal of the stacked structure of the fourth region (D) can be prevented.
도 4e를 참조하면, 상부 적층 구조물 및 하부 적층 구조물을 관통하는 채널 구조물들(CH)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 4e, channel structures (CH) penetrating the upper laminated structure and the lower laminated structure can be formed.
먼저, 도 1a의 채널 구조물들(CH)에 대응되는 위치에서, 상부 적층 구조물을 관통하도록 식각 공정 진행하여 채널 관통홀을 형성한 후, 제1 관통 희생층(115)을 제거하여 채널 관통홀을 하부 적층 구조물로 연장시킬 수 있다. 다음으로, 채널 관통홀을 매립하여 채널 구조물들(CH)을 형성할 수 있다. 채널 구조물들(CH)의 측벽은 제2 기판(101)의 상면에 수직하지 않을 수 있다. 채널 구조물들(CH)은 제2 기판(101)의 일부를 리세스하도록 형성될 수 있다. 채널 구조물들(CH) 내에 도 1b에 도시된 바와 같이, 채널층(140), 및 채널 절연층(150)을 형성할 수 있다. 채널층들(140)은 ALD 또는 CVD 공정을 이용하여 균일한 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 채널 절연층(150)은 채널층들(140)의 내부 공간을 충전하도록 형성되며, 절연 물질일 수 있다. 다만, 실시예들에 따라, 채널 절연층(150)이 아닌 도전성 물질로 채널층(140) 사이의 공간을 매립할 수도 있다. 채널 구조물들(CH) 형성 후, 평탄화 공정을 진행할 수 있다. 상기 평탄화 공정시, 버퍼 절연층(215)으로 인한 더미 적층 구조물(DS)과 메모리 적층 구조물(CS) 사이에 단차가 형성되므로, 메모리 적층 구조물(CS)의 불필요한 제거를 방지할 수 있다.First, at a position corresponding to the channel structures (CH) of FIG. 1a, an etching process is performed to penetrate the upper laminated structure to form a channel through-hole, and then the first through-sacrificial layer (115) is removed to extend the channel through-hole to the lower laminated structure. Next, the channel through-hole can be filled to form the channel structures (CH). The sidewalls of the channel structures (CH) may not be perpendicular to the upper surface of the second substrate (101). The channel structures (CH) may be formed to recess a portion of the second substrate (101). As illustrated in FIG. 1b, a channel layer (140) and a channel insulating layer (150) may be formed within the channel structures (CH). The channel layers (140) may be formed to have a uniform thickness using an ALD or CVD process. The channel insulating layer (150) is formed to fill the internal space of the channel layers (140) and may be an insulating material. However, according to embodiments, the space between the channel layers (140) may be filled with a conductive material instead of a channel insulating layer (150). After the channel structures (CH) are formed, a planarization process may be performed. During the planarization process, Since a step is formed between the dummy stacked structure (DS) and the memory stacked structure (CS) due to the buffer insulating layer (215), unnecessary removal of the memory stacked structure (CS) can be prevented.
도 4f를 참조하면, 제1 및 제2 게이트 전극들(130, 230)을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 4f, first and second gate electrodes (130, 230) can be formed.
분리 영역(SR)(도 1b 참조)에 대응되는 영역들에, 제1 및 제2 희생 절연층들(110, 210) 및 제1 및 제2 층간 절연층들(120, 220)의 적층 구조물을 관통하는 개구부들을 형성하고, 상기 개구부들을 통해 제1 및 제2 희생 절연층들(110, 210)의 일부를 제거하여 터널부들을 형성할 수 있다. In areas corresponding to the separation region (SR) (see Figure 1b), Openings penetrating the laminated structure of the first and second sacrificial insulating layers (110, 210) and the first and second interlayer insulating layers (120, 220) can be formed, and tunnel sections can be formed by removing a portion of the first and second sacrificial insulating layers (110, 210) through the openings.
먼저, 상기 개구부들 내에 별도의 희생 스페이서층들을 형성한 후, 제2 소스 희생층(112)을 선택적으로 제거하고, 그 후에 제1 소스 희생층들(111)을 제거할 수 있다. 제1 및 제2 소스 희생층들(111, 112)은 예를 들어, 습식 식각 공정에 의해 제거될 수 있다. 제1 및 제2 소스 희생층들(111, 112)이 제거된 영역에 도전성 물질을 증착하여 제1 도전층(104)을 형성한 후, 상기 개구부들 내에서 상기 희생 스페이서층들을 제거할 수 있다. 다음으로, 제1 및 제2 희생 절연층들(110, 210)이 일부 제거된 터널부들에 도전성 물질을 매립하여 제1 및 제2 게이트 전극들(130, 230)을 형성할 수 있다. 상기 도전성 물질은 금속, 다결정 실리콘 또는 금속 실리사이드 물질을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 게이트 전극들(130, 230)을 형성한 후, 상기 개구부들 내에 증착된 상기 도전성 물질을 추가적인 공정을 통하여 제거한 후 절연 물질을 채울 수 있다. First, after forming separate sacrificial spacer layers within the openings, the second source sacrificial layer (112) can be selectively removed, and then the first source sacrificial layers (111) can be removed. The first and second source sacrificial layers (111, 112) can be removed, for example, by a wet etching process. A conductive material can be deposited in the areas where the first and second source sacrificial layers (111, 112) are removed to form a first conductive layer (104), and then the sacrificial spacer layers can be removed within the openings. Next, a conductive material can be embedded in the tunnel portions where the first and second sacrificial insulating layers (110, 210) are partially removed to form first and second gate electrodes (130, 230). The conductive material can include a metal, polycrystalline silicon, or a metal silicide material. After forming the first and second gate electrodes (130, 230), the conductive material deposited within the openings can be removed through an additional process and then filled with an insulating material.
다음으로, 도 1a를 다시 참조하면, 추가로 제1 내지 제3 절연층들(295, 296, 297)을 적층하고, 채널 콘택 플러그들(270), 게이트 콘택 플러그들(262), 기판 콘택 플러그들(264), 관통 비아들(267), 비트라인(280) 및 상부 배선 라인들(285)을 형성할 수 있고, 제4 영역(D)을 절단하여 제거할 수 있다.Next, referring back to FIG. 1A, additional first to third insulating layers (295, 296, 297) can be laminated, channel contact plugs (270), gate contact plugs (262), substrate contact plugs (264), through vias (267), bit lines (280), and upper wiring lines (285) can be formed, and the fourth region (D) can be cut and removed.
채널 콘택 플러그들(270)은 채널 구조물들(CH)과 전기적으로 연결되도록 형성되고, 게이트 콘택 플러그들(262)은 제2 영역(B)에서 제1 및 제2 게이트 전극들(130, 230)과 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 또한, 기판 콘택 플러그(264)는 제2 영역(B)의 단부에서 제2 기판(101)과 연결되도록 형성될 수 있다. 채널 콘택 플러그들(270), 게이트 콘택 플러그들(262), 및 기판 콘택 플러그(264)는 서로 다른 깊이로 형성되지만, 식각 정지층 등을 활용하여 동시에 콘택홀들을 형성한 후 상기 콘택홀을 도전성 물질로 채움으로써 형성될 수 있다. 다만, 일부 실시예들에서, 채널 콘택 플러그들(270), 게이트 콘택 플러그들(262), 및 기판 콘택 플러그(264) 중 일부는 서로 다른 공정 단계들에서 형성되는 것도 가능할 것이다.The channel contact plugs (270) may be formed to be electrically connected to the channel structures (CH), and the gate contact plugs (262) may be formed to be electrically connected to the first and second gate electrodes (130, 230) in the second region (B). In addition, the substrate contact plug (264) may be formed to be connected to the second substrate (101) at an end of the second region (B). The channel contact plugs (270), the gate contact plugs (262), and the substrate contact plug (264) may be formed at different depths, but may be formed by simultaneously forming contact holes using an etch stop layer or the like and then filling the contact holes with a conductive material. However, in some embodiments, some of the channel contact plugs (270), the gate contact plugs (262), and the substrate contact plug (264) may be formed in different process steps.
상부 콘택 플러그들(270)은 제3 절연층(297)을 형성한 후, 일부를 식각하여 제거하고 도전성 물질을 매립함으로써 형성할 수 있다. 비트라인(280) 및 상부 배선 라인들(285)은, 예를 들어, 도전성 물질을 증착한 후 이를 패터닝함으로써 형성할 수 있다.The upper contact plugs (270) can be formed by forming the third insulating layer (297), removing a portion by etching, and filling in a conductive material. The bit line (280) and the upper wiring lines (285) can be formed, for example, by depositing a conductive material and then patterning it.
다음으로, 제4 영역(D)은 칩 영역 분리하는 공정에서 절단되어 제거될 수 있다. Next, the fourth region (D) can be cut and removed in the chip region separation process.
이에 의해, 최종적으로 도 1a 내지 도 2의 반도체 장치(100)가 제조될 수 있다.By this, the semiconductor device (100) of FIGS. 1a to 2 can be finally manufactured.
본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경과 실시예들의 조합이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments and the attached drawings, but is intended to be limited by the appended claims. Accordingly, various forms of substitution, modification, and change, and combinations of the embodiments may be made by those skilled in the art within the scope that does not depart from the technical spirit of the present invention described in the claims, and this will also fall within the scope of the present invention.
CH: 채널 구조물 GS1, GS2: 적층 구조물
SR: 분리 영역 101: 제2 기판
104: 제1 도전층 105: 제2 도전층
120, 220: 층간 절연층 130, 230: 게이트 전극
CH: 채널 구조물 SR: 분리 영역
140: 채널층 150: 채널 절연층
160: 중간 층간 절연층 190: 제1 캐핑 절연층
215: 버퍼 절연층 DP: 더미 패턴
225a: 제1 패턴 235a: 제2 패턴
DS: 더미 적층 구조물 225, 235: 수평 절연층
290: 제2 캐핑 절연층 301: 제1 기판
320: 회로 소자 370: 회로 콘택 플러그
380: 회로 배선 라인CH: Channel structure GS1, GS2: Laminated structure
SR: Separation Area 101: Second Substrate
104: 1st challenge layer 105: 2nd challenge layer
120, 220:
CH: Channel structure SR: Separation region
140: Channel layer 150: Channel insulation layer
160: Intermediate interlayer insulation layer 190: First capping insulation layer
215: Buffer insulation layer DP: Dummy pattern
225a: Pattern 1 235a: Pattern 2
DS: Dummy laminated
290: Second capping insulating layer 301: First substrate
320: Circuit element 370: Circuit contact plug
380: Circuit wiring line
Claims (10)
상기 제1 기판의 상부에 배치되는 제2 기판, 상기 제2 기판 상에 서로 교대로 반복적으로 적층되는 제1 게이트 전극들 및 제1 층간 절연층들을 포함하는 제1 적층 구조물, 및 상기 제1 적층 구조물 상에 배치되며, 서로 교대로 반복적으로 적층되는 제2 게이트 전극들 및 제2 층간 절연층들을 포함하는 제2 적층 구조물을 포함하는 메모리 적층 구조물; 및
상기 제1 기판에 수직한 제1 방향에서 상기 제1 기판과 상기 주변 회로 영역으로부터 이격되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향에서 상기 메모리 적층 구조물로부터 이격되고, 서로 이격되어 적층되는 제1 수평 절연층들 및 상기 제1 수평 절연층들과 교대로 적층되는 제2 수평 절연층들을 포함하는 더미 적층 구조물을 포함하고,
상기 제1 기판으로부터 상기 제2 수평 절연층들 중 최하부 제2 수평 절연층까지의 제1 거리는 상기 제1 기판으로부터 상기 제2 게이트 전극들 중 최하부 제2 게이트 전극까지의 제2 거리보다 큰 반도체 장치.
A first substrate, a peripheral circuit area including circuit elements provided on the first substrate;
A memory stack structure including a second substrate disposed on the first substrate, a first stacked structure including first gate electrodes and first interlayer insulating layers alternately and repeatedly stacked on the second substrate, and a second stacked structure disposed on the first stacked structure and including second gate electrodes and second interlayer insulating layers alternately and repeatedly stacked on the first stacked structure; and
A dummy laminated structure including first horizontal insulating layers spaced apart from the first substrate and the peripheral circuit area in a first direction perpendicular to the first substrate, and spaced apart from the memory laminated structure in a second direction perpendicular to the first direction and laminated spaced apart from each other, and second horizontal insulating layers alternately laminated with the first horizontal insulating layers,
A semiconductor device wherein a first distance from the first substrate to the lowermost second horizontal insulating layer among the second horizontal insulating layers is greater than a second distance from the first substrate to the lowermost second gate electrode among the second gate electrodes.
상기 제1 적층 구조물 및 상기 제2 적층 구조물 각각은 중심 영역과 계단 영역을 포함하고,
상기 주변 회로 영역과 상기 더미 적층 구조물의 사이에 배치되고, 상기 제1 적층 구조물의 상기 계단 영역 상으로 연장되는 제1 캐핑 절연층 및 상기 제1 캐핑 절연층과 상기 더미 적층 구조물 사이에 배치되는 버퍼 절연층을 더 포함하는 반도체 장치.
In the first paragraph,
Each of the first laminated structure and the second laminated structure includes a central region and a step region,
A semiconductor device further comprising a first capping insulating layer disposed between the peripheral circuit region and the dummy laminated structure and extending onto the step region of the first laminated structure, and a buffer insulating layer disposed between the first capping insulating layer and the dummy laminated structure.
상기 제1 거리와 상기 제2 거리의 차이는 상기 버퍼 절연층의 두께와 동일한 반도체 장치.
In the second paragraph,
A semiconductor device wherein the difference between the first distance and the second distance is equal to the thickness of the buffer insulating layer.
상기 제1 캐핑 절연층 및 상기 버퍼 절연층은 동일한 물질을 포함하는 반도체 장치.
In the second paragraph,
A semiconductor device wherein the first capping insulating layer and the buffer insulating layer comprise the same material.
상기 버퍼 절연층의 적어도 일 측벽에 배치되고, 상기 제2 수평 절연층과 동일한 물질을 포함하는 더미 패턴을 포함하는 반도체 장치.
In the second paragraph,
A semiconductor device comprising a dummy pattern disposed on at least one sidewall of the buffer insulating layer and comprising the same material as the second horizontal insulating layer.
상기 더미 패턴은 상기 버퍼 절연층의 양 측벽에 각각 배치되는 반도체 장치.
In clause 5,
A semiconductor device in which the above dummy patterns are respectively arranged on both side walls of the buffer insulating layer.
상기 더미 패턴은 적층되어 배치되는 제1 패턴 및 제2 패턴을 포함하고,
상기 제1 패턴은 상기 제2 수평 절연층과 동일한 물질을 포함하는 반도체 장치.
In clause 5,
The above dummy pattern includes a first pattern and a second pattern that are arranged in a stacked manner,
A semiconductor device wherein the first pattern comprises the same material as the second horizontal insulating layer.
상기 기판으로부터 상기 제2 수평 절연층들 중 최상부 제2 수평 절연층의 상면까지의 거리는 상기 기판으로부터 상기 제2 게이트 전극들 중 최상부 제2 게이트 전극의 상면까지의 거리보다 큰 반도체 장치.
In the first paragraph,
A semiconductor device wherein a distance from the substrate to the upper surface of the uppermost second horizontal insulating layer among the second horizontal insulating layers is greater than a distance from the substrate to the upper surface of the uppermost second gate electrode among the second gate electrodes.
상기 더미 적층 구조물을 관통하며 상기 주변 회로 영역과 전기적으로 연결되는 배선을 더 포함하는 반도체 장치.
In the first paragraph,
A semiconductor device further comprising a wiring penetrating the dummy laminated structure and electrically connected to the peripheral circuit area.
상기 제1 기판의 상부에 배치되는 제2 기판, 상기 제2 기판 상에 서로 교대로 반복적으로 적층되는 제1 게이트 전극들 및 제1 층간 절연층들을 포함하는 제1 적층 구조물, 및 상기 제1 적층 구조물 상에 배치되며, 서로 교대로 반복적으로 적층되는 제2 게이트 전극들 및 제2 층간 절연층들을 포함하는 제2 적층 구조물을 포함하는 메모리 적층 구조물;
상기 제1 기판에 수직한 제1 방향에서 상기 제1 기판과 상기 주변 회로 영역으로부터 이격되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향에서 상기 메모리 적층 구조물로부터 이격되고, 서로 이격되어 적층되는 제1 수평 절연층들 및 상기 제1 수평 절연층들과 교대로 적층되는 제2 수평 절연층들을 포함하는 더미 적층 구조물;
상기 제1 방향에서 상기 주변 회로 영역과 상기 더미 적층 구조물의 사이에 배치되고, 상기 제1 적층 구조물의 상부에 배치되는 버퍼 절연층; 및
상기 버퍼 절연층의 적어도 일 측벽에 배치되며, 차례로 적층되는 제1 패턴 및 제2 패턴을 포함하는 더미 패턴을 포함하고,
상기 제1 패턴은 상기 제1 수평 절연층들과 동일한 물질을 포함하고,
상기 제2 패턴은 상기 제2 수평 절연층들과 동일한 물질을 포함하는 반도체 장치.
A first substrate, a peripheral circuit area including circuit elements provided on the first substrate;
A memory stack structure including a second substrate disposed on the first substrate, a first stacked structure including first gate electrodes and first interlayer insulating layers alternately and repeatedly stacked on the second substrate, and a second stacked structure disposed on the first stacked structure and including second gate electrodes and second interlayer insulating layers alternately and repeatedly stacked on the second substrate;
A dummy laminated structure including first horizontal insulating layers spaced apart from the first substrate and the peripheral circuit area in a first direction perpendicular to the first substrate, and spaced apart from the memory laminated structure in a second direction perpendicular to the first direction and laminated spaced apart from each other, and second horizontal insulating layers alternately laminated with the first horizontal insulating layers;
A buffer insulating layer disposed between the peripheral circuit area and the dummy laminated structure in the first direction and disposed on top of the first laminated structure; and
A dummy pattern is disposed on at least one sidewall of the buffer insulating layer and includes a first pattern and a second pattern that are sequentially laminated,
The first pattern comprises the same material as the first horizontal insulating layers,
A semiconductor device wherein the second pattern comprises the same material as the second horizontal insulating layers.
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