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반도체 기판 상에 절연막을 사이에 두고 수직으로 2개 이상의 반도체층들로 적층되어 수평으로 일정 거리 이격되며 복수개 형성된 액티브 라인들과;상기 각 액티브 라인의 일측에서 수직으로 적층된 상기 반도체층들과 하나의 라인으로 전기적으로 연결된 복수개의 비트라인들과;상기 각 비트라인과 연결된 상기 각 액티브 라인의 일측에 상기 액티브 라인들과 수직하게 교차하며 상기 반도체층들의 층수만큼 복수개 형성된 층선택라인들과;상기 층선택라인들과 이웃하게 이격되어 상기 액티브 라인들과 수직하게 교차하며 복수개 형성된 워드라인들과;상기 워드라인들과 이웃하게 이격되어 상기 액티브 라인들과 수직하게 교차하며 형성된 접지선택라인과;상기 접지선택라인과 이웃하게 이격되어 상기 액티브 라인들에 전기적으로 연결된 공통소스라인을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 3차원 스타구조를 갖는 낸드 플래시 메모리 어레이
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제 1 항에 있어서,상기 각 액티브 라인은 일측이 계단 형상을 이루도록 하층으로 가며 단차지게 돌출되고,상기 각 비트라인은 복수개의 비트라인컨택들을 통하여 상기 계단 형상으로 돌출된 상기 각 액티브 라인의 모든 반도체층들과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 3차원 스타구조를 갖는 낸드 플래시 메모리 어레이
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3 |
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제 2 항에 있어서,상기 각 층선택라인은 상기 비트라인컨택들 사이에 상기 각 액티브 라인의 각 계단 마다 형성된 것을 특징으로 하는 3차원 스타구조를 갖는 낸드 플래시 메모리 어레이
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제 2 항에 있어서,상기 각 층선택라인은 상기 각 비트라인컨택을 감싸며 상기 각 액티브 라인의 각 계단 마다 형성된 것을 특징으로 하는 3차원 스타구조를 갖는 낸드 플래시 메모리 어레이
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제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 각 액티브 라인은 상기 각 층선택라인과 교차하는 부분 중 최상위 반도체층에만 채널 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 스타구조를 갖는 낸드 플래시 메모리 어레이
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6 |
6
제 5 항에 있어서,상기 채널 영역의 양측에는 전기적으로 가상 소스/드레인이 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 스타구조를 갖는 낸드 플래시 메모리 어레이
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7
제 5 항에 있어서, 상기 워드라인들 및 상기 접지선택라인은 상기 각 액티브 라인의 각 반도체층을 절연막을 사이에 두고 양 측면 또는 4 면에서 감싼 것을 특징으로 하는 3차원 스타구조를 갖는 낸드 플래시 메모리 어레이
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8
제 7 항에 있어서,상기 액티브 라인들의 타측은 각 반도체층마다 하나의 반도체 바디로 연결되고,상기 반도체 바디의 상, 하층 사이 및 상기 반도체 바디와 상기 반도체 기판 사이에는 상기 반도체 바디 또는 상기 반도체 기판과 격자 구조가 유사한 제 2의 반도체 물질로 연결되고,상기 접지선택라인은 절연막을 사이에 두고 각 층의 상기 반도체 바디와 일부 겹치게 형성되고,상기 공통소스라인은 각 층의 상기 반도체 바디 일측과 접하게 형성되되, 상기 접지선택라인과 상기 공통소스라인 사이의 상기 반도체 바디에는 상기 각 반도체층과 반대되는 타입의 고농도 불순물 도핑층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 3차원 스타구조를 갖는 낸드 플래시 메모리 어레이
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제 8 항에 있어서,상기 고농도 불순물 도핑층과 이격된 상기 반도체 바디의 타측에는 상기 각 반도체층과 동일한 타입의 고농도 불순물 도핑층이 더 형성되고,상기 각 반도체층과 동일한 타입의 고농도 불순물 도핑층에는 바디컨택이 형성된 것을 특징으로 하는 3차원 스타구조를 갖는 낸드 플래시 메모리 어레이
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제 8 항에 있어서,상기 각 층선택라인, 상기 각 워드라인 및 상기 접지선택라인의 양측에 위치한 상기 각 반도체층에는 전기적으로 가상 소스/드레인이 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 스타구조를 갖는 낸드 플래시 메모리 어레이
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11
소정의 반도체 기판 상에 에피텍시(epitaxy)법으로 "적층매개층-003e#단결정반도체층"을 2 이상 n번 반복 적층시킨 후, n번째 단결정반도체층 상부에 n+1번째 적층매개층을 한번 더 형성시킨 다음, 상기 n+1번째 적층매개층 상부에 제 1 식각 마스크를 형성시키는 제 1 단계와;상기 제 1 식각 마스크를 이용하여 상기 n+1번째 적층매개층부터 n번 적층된 "단결정반도체층/적층매개층"을 순차 식각하여 컨택부, 셀 형성부 및 바디부를 갖는 담장 형상의 적층 구조를 형성하는 제 2 단계와;상기 구조 전면에 완충용 절연막을 형성하고 액티브 라인과 평행하게 소정의 각도로 경사 이온주입을 행하여 상기 단결정반도체층의 바디부에 제 1 형 불순물로 제 1 도핑층을 형성하는 제 3 단계와;상기 기판 전면에 절연막을 증착하고 평탄화한 후, 제 2 식각 마스크를 형성하는 제 4 단계와;상기 제 2 식각 마스크를 이용하여 상기 절연막을 비등방성으로 식각하여 상기 담장 형상의 적층 구조를 드러나게 한 다음, 드러난 상기 적층 구조의 적층매개층을 식각하여 상기 단결정반도체층만 남게 하는 제 5 단계와;상기 기판 전면에 층간 절연막을 증착하여 상기 적층매개층이 식각된 빈 공간을 채우고, 상기 층간 절연막을 식각하여 상기 제 2 식각 마스크가 드러나게 하는 제 6 단계와;상기 제 2 식각 마스크를 이용하여 상기 층간 절연막을 비등방성으로 식각하여 상기 층간 절연막이 채워진 담장 형상의 적층 구조를 드러나게 한 다음, 상기 제 2 식각 마스크를 제거하여 절연막 칸막이를 노출시키는 제 7 단계와;상기 담장 형상의 적층 구조에서 노출된 상기 단결정반도체층 상에 절연막을 형성한 다음, 상기 기판 전면에 게이트 물질을 증착하고 식각하여 상기 셀 형성부에 복수개의 워드라인들을 형성하는 제 8 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 3차원 스타구조를 갖는 낸드 플래시 메모리 어레이의 제조방법
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제 11 항에 있어서,상기 제 7 단계와 상기 제 8 단계 사이에,상기 단결정반도체층 사이에 채워진 상기 층간 절연막 중 노출된 층간 절연막을 제거하여 상기 절연막 칸막이 사이로 상기 단결정반도체층을 완전히 노출시키고, 상기 절연막 칸막이도 식각되어 폭이 작아지게 하는 제 7-1 단계가 더 포함된 것을 특징으로 하는 3차원 스타구조를 갖는 낸드 플래시 메모리 어레이의 제조방법
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13
제 12 항에 있어서,상기 제 7-1 단계 및 상기 제 8 단계 사이에,상기 절연막 칸막이 사이로 노출된 상기 단결정반도체층을 더 식각하여 단면이 원형 또는 타원형이 되도록 한 것을 특징으로 하는 3차원 스타구조를 갖는 낸드 플래시 메모리 어레이의 제조방법
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제 11 항에 있어서,상기 제 7 단계와 상기 제 8 단계 사이에,상기 기판 전면에 차단용 절연막을 증착하고 식각하여, 상기 층간 절연막이 채워진 담장 형상의 적층 구조 중 셀 형성부 및 바디부는 상기 차단용 절연막으로 가리고 컨택부만 드러나게 하는 제 7-1 단계와;상기 컨택부에 계단 형상의 단차를 형성하는 공정을 수행하는 제 7-2 단계와;상기 컨택부로 노출된 단결정반도체층의 상부 및 측면에 상기 제 1 형 불순물로 이온주입 하는 제 7-3 단계와;상기 컨택부로 노출된 단결정반도체층의 상부에 제 2 형 불순물로 이온주입 하는 제 7-4 단계와;상기 셀 형성부 및 바디부를 가리는 상기 차단용 절연막을 제거하는 제 7-5 단계가 더 포함되고,상기 제 8 단계는 상기 컨택부에 복수개의 층선택라인들도 함께 형성하는 것을 특징으로 하는 3차원 스타구조를 갖는 낸드 플래시 메모리 어레이의 제조방법
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제 14 항에 있어서,상기 제 8 단계 직후에 상기 컨택부 및 상기 셀 형성부로 노출된 단결정반도체층의 상부 및 측면에 상기 제 1 형 불순물로 이온주입 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 스타구조를 갖는 낸드 플래시 메모리 어레이의 제조방법
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제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 8 단계 직전에 최상위 단결정반도체층의 바디부에 형성한 제 1 도핑층이 드러나도록 상기 제 1 도핑층 상부에 있는 절연막 칸막이를 제거하는 단계를 더 진행하여, 상기 제 8 단계에서 접지선택라인도 함께 형성하는 것을 특징으로 하는 3차원 스타구조를 갖는 낸드 플래시 메모리 어레이의 제조방법
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제 16 항에 있어서,상기 접지선택라인은 상기 각 단결정반도체층의 바디부에 형성된 제 1 도핑층과 일부 겹치도록 형성하는 것을 특징으로 하는 3차원 스타구조를 갖는 낸드 플래시 메모리 어레이의 제조방법
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제 17 항에 있어서,상기 제 8 단계 이후에 상기 각 단결정반도체층의 바디부를 드러내고 상기 바디부 측면에 상기 제 2 형 불순물로 이온주입 하여 상기 바디부에 형성된 제 1 도핑층과 이격된 위치에 제 2 도핑층을 형성하고,상기 제 2 도핑층과 접하며 바디컨택을 형성하는 공정을 더 진행하는 것을 특징으로 하는 3차원 스타구조를 갖는 낸드 플래시 메모리 어레이의 제조방법
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