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公開番号2025114009
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-04
出願番号2025009767
出願日2025-01-23
発明の名称半導体装置及びそれを含むデータ格納システム
出願人三星電子株式会社,Samsung Electronics Co.,Ltd.
代理人弁理士法人ITOH
主分類H10B 43/27 20230101AFI20250728BHJP()
要約【課題】信頼性が向上した半導体装置を提供する。
【解決手段】本発明の実施形態に係る半導体装置は、垂直方向に積層される層間絶縁層及びゲート電極を含む積層構造物と、前記積層構造物上に配置され、第1領域を定義するセルガイド構造物と、前記第1領域内で前記積層構造物の上部に配置される第1導電層と、前記セルガイド構造物によって定義された前記第1領域以外の第2領域で前記積層構造物の上部に配置される保護層と、前記第1領域において、前記垂直方向に前記積層構造物を貫通する第1部分、及び前記第1部分から上部に延びて前記第1導電層と直接接触するチャネル層を含む第2部分をそれぞれ含むチャネル構造物と、を含み、前記第1導電層と前記セルガイド構造物との界面で前記第1導電層の側面と前記第1導電層の下面とは鋭角をなすことができる。
【選択図】図4a

特許請求の範囲【請求項１】
第１基板、前記第１基板上の回路素子、前記回路素子と電気的に連結される下部配線構造物、及び前記下部配線構造物と連結される下部ボンディング構造物を含む第１半導体構造物と、
前記第１半導体構造物上で前記第１半導体構造物と連結される第２半導体構造物と、を含み、
前記第２半導体構造物は、
第１領域及び第２領域内で、垂直方向に積層される層間絶縁層及びゲート電極を含む積層構造物と、
前記積層構造物の下に配置される上部配線構造物と、
前記上部配線構造物と連結され、前記下部ボンディング構造物と接合される上部ボンディング構造物と、
前記積層構造物の上部で前記第１領域と第２領域とを区分するセルガイド構造物と、
前記第１領域内で前記垂直方向に、前記積層構造物を貫通する第１部分及び前記第１部分から上部に延びる第２部分をそれぞれ含むチャネル構造物と、
前記第２領域内で前記垂直方向に、前記積層構造物を貫通して前記ゲート電極のコンタクト領域と連結されるコンタクトプラグと、
前記第１領域内で前記セルガイド構造物の内側面と接触し、前記積層構造物の上部に配置され、前記チャネル構造物の前記第２部分と連結される第１導電層と、
前記第２領域内で前記セルガイド構造物の外側面と接触し、前記積層構造物の上部に配置される保護層と、を含む、半導体装置。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記保護層は窒化物を含み、前記第１導電層は結晶質半導体を含む、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１領域において、前記第１導電層は、前記チャネル構造物の前記第２部分の長さよりも大きい厚さを有し、前記第１導電層の上面の面積は下面の面積よりも小さい、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１導電層は、前記第１領域内で前記積層構造物の上を覆うソース領域、及び前記ソース領域から折り曲げられ、前記セルガイド構造物の側面に沿って延びる拡張領域をさらに含み、前記第１導電層の前記ソース領域の厚さは、前記拡張領域の厚さよりも大きい、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体装置は、前記セルガイド構造物の上部から前記保護層上に拡張される拡張絶縁領域をさらに含み、
前記拡張絶縁領域の厚さは、前記セルガイド構造物の厚さよりも小さい、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記保護層の下面と前記セルガイド構造物の下面とは共面をなし、
前記第１導電層の下面は、前記保護層の下面よりも低いレベルに位置する、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２半導体構造物は、前記第１領域において、前記第１導電層の上に前記第１導電層に沿って配置される第２導電層をさらに含む、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記保護層上に配置され、第１物質層及び前記第１物質層上の前記第１物質層とは異なる物質を含む第２物質層の層状構造を有する反射構造物をさらに含み、前記反射構造物は、前記チャネル構造物と前記垂直方向に重ならない、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１物質層は酸化物を含み、前記第２物質層は窒化物を含む、請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記反射構造物は、複数の前記第１物質層と複数の前記第２物質層とが互いに交番して積層される、請求項８に記載の半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びそれを含むデータ格納システムに関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
データ格納を必要とするデータ格納システムにおいて、高容量のデータを格納することができる半導体装置が要求されている。これにより、半導体装置のデータ格納容量を増加させることができる方案が研究されている。例えば、半導体装置のデータ格納容量を増加させるための方法の一つとして、２次元的に配列されるメモリセルの代わりに３次元的に配列されるメモリセルを含む半導体装置が提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の技術的思想が成し遂げようとする技術的課題の一つは、信頼性が向上した半導体装置を提供することである。
【０００４】
本発明の技術的思想が成し遂げようとする技術的課題の一つは、信頼性が向上した半導体装置を含むデータ格納システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
例示的な実施形態において、第１基板、上記第１基板上の回路素子、上記回路素子と電気的に連結される下部配線構造物、及び上記下部配線構造物と連結される下部ボンディング構造物を含む第１半導体構造物と、上記第１半導体構造物上で上記第１半導体構造物と連結される第２半導体構造物と、を含み、上記第２半導体構造物は、第１領域及び第２領域内で、垂直方向に積層される層間絶縁層及びゲート電極を含む積層構造物と、上記積層構造物の下に配置される上部配線構造物と、上記上部配線構造物と連結され、上記下部ボンディング構造物と接合される上部ボンディング構造物と、上記積層構造物の上部で上記第１領域と上記第２領域とを区分するセルガイド構造物と、上記第１領域内で上記垂直方向に上記積層構造物を貫通する第１部分及び上記第１部分から上部に延びる第２部分をそれぞれ含むチャネル構造物と、上記第２領域内で上記垂直方向に上記積層構造物を貫通して上記ゲート電極のコンタクト領域と連結されるコンタクトプラグと、上記第１領域内で上記セルガイド構造物の内側面と接触し、上記積層構造物の上部に配置され、上記チャネル構造物の上記第２部分と連結される第１導電層と、上記第２領域内で上記セルガイド構造物の外側面と接触し、上記積層構造物の上部に配置される保護層と、を含む、半導体装置を提供することができる。
【０００６】
例示的な実施形態において、垂直方向に積層される層間絶縁層及びゲート電極を含む積層構造物と、上記積層構造物上に配置され、第１領域を定義するセルガイド構造物と、上記第１領域内で上記積層構造物の上部に配置される第１導電層と、上記セルガイド構造物によって定義された上記第１領域以外の第２領域で上記積層構造物の上部に配置される保護層と、上記第１領域で、上記垂直方向に上記積層構造物を貫通する第１部分及び上記第１部分から上部に延び、上記第１導電層と直接接触するチャネル層を含む第２部分をそれぞれ含むチャネル構造物と、を含み、上記第１導電層と上記セルガイド構造物との界面で上記第１導電層の側面と上記第１導電層の下面は鋭角をなす、半導体装置を提供することができる。
【０００７】
例示的な実施形態において、基板及び上記基板上の回路素子を含む第１半導体構造物、第１領域及び第２領域内で、垂直方向に積層される層間絶縁層及びゲート電極を含む積層構造物、並びに上記積層構造物を貫通するチャネル構造物を含む第２半導体構造物と、上記回路素子と電気的に連結される入出力パッドを含む半導体格納装置と、上記入出力パッドを介して上記半導体格納装置と電気的に連結され、上記半導体格納装置を制御するコントローラと、を含み、上記第１半導体構造物は、上記回路素子と電気的に連結されるか下部配線構造物と、上記下部配線構造物と連結される下部ボンディング構造物と、をさらに含み、上記第２半導体構造物は、上記積層構造物の下に配置される上部配線構造物と、上記上部配線構造物と連結され、上記下部ボンディング構造物と接合される上部ボンディング構造物と、上記積層構造物の上部で上記第１領域と上記第２領域とを区分するセルガイド構造物と、上記第２領域内で上記垂直方向に上記積層構造物を貫通して上記ゲート電極のコンタクト領域と連結されるコンタクトプラグと、上記第１領域内で上記セルガイド構造物の内側面と接触し、上記積層構造物の上部に配置され、上記チャネル構造物の上記第２部分と連結される第１導電層と、上記第２領域内で上記セルガイド構造物の外側面と接触し、上記積層構造物の上部に配置される保護層と、を含む、データ格納システムを提供することができる。
【発明の効果】
【０００８】
２つ以上の基板構造物が接合された構造において、上部基板構造物の後面から露出する積層構造物上にセル領域と延長領域とを区分するためのセルガイド構造物を形成し、延長領域上に保護層としての窒化膜を形成し、セル領域上に共通ソースラインをそれぞれ形成することができる。セル領域上に共通ソースラインとして配置されるシリコン層にレーザアニールによる活性化を行う際に、レーザアニールによるエネルギーが延長領域の前面まで到達することを保護層によって遮断することにより、延長領域の前面に配置される多くの配線構造物の金属拡散、特に銅拡散による不良を防止することができる。また、保護層上に少なくとも一対の反射構造物をさらに形成することにより、下の配線構造物にエネルギーが伝達されることをより効果的に防止することができる。
【０００９】
また、保護層にＨ－ｒｉｃｈ窒化物を適用してチャネル構造物に水素を提供し、各チャネル層の活性化を容易に行うことができる。
【００１０】
セルガイド構造物をゲート電極の置換後に形成することにより、チャネル構造物を形成する前のベース基板内にセルガイド構造物を形成することによって、分離領域の開放によるゲート電極の金属置換時に、セルガイド構造物と分離領域の交差領域において金属物質の残留により発生する漏れ電流などの問題を防止することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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