(57)【要約】【課題】垂直型非揮発性メモリ装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】垂直型非揮発性メモリ装置は、複数個のゲート電極、チャネル、導電性パッド、絶縁性パッド、コンタクトプラグおよび第１参照構造物を含む。ゲート電極は第１領域および第１領域を取り囲む第２領域を含む基板の第１領域上に基板の表面に直交した第３方向に沿って積層される。チャネルは、ゲート電極を貫通すると共に第３方向に延びる。導電性パッドは各ゲート電極から基板表面に平行した第１方向に延び、基板の第２領域上に形成される。絶縁性パッドは各ゲート電極および導電性パッドから基板表面に平行して第１方向に直交した第２方向に延びて基板の第２領域上に形成される。コンタクトプラグは、導電性パッドにそれぞれ電気的に接続される。第１参照構造物は、基板の第２領域上の絶縁性パッドのうち、少なくとも一部の下に形成される。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１領域および前記第１領域を取り囲む第２領域を含む基板の前記第１領域上に前記基板の表面に直交した第３方向に沿って積層された複数個のゲート電極と、
前記ゲート電極を貫通して前記第３方向に延びたチャネルと、
前記各ゲート電極から前記基板表面に平行した第１方向に延びて前記基板の第２領域上に形成された導電性パッドと、
前記各ゲート電極および前記導電性パッドから前記基板表面に平行して、前記第１方向に直交した第２方向に延びて前記基板の第２領域上に形成された絶縁性パッドと、
前記導電性パッドにそれぞれ電気的に接続されたコンタクトプラグと、
前記基板の第２領域上の前記絶縁性パッドの少なくとも一部の下に形成された第１参照構造物を含む垂直型非揮発性メモリ装置。
【請求項２】
前記第１参照構造物は、前記第１方向に延びることを特徴とする請求項１に記載の垂直型非揮発性メモリ装置。
【請求項３】
前記第１領域は、表面から見たとき、長方形状を有し、前記第１参照構造物は前記第１領域の両側に隣接した前記第２領域の各部分に少なくとも一つ以上形成されたことを特徴とする請求項１に記載の垂直型非揮発性メモリ装置。
【請求項４】
前記第１参照構造物は、前記第１方向に沿って複数個形成されたことを特徴とする請求項１に記載の垂直型非揮発性メモリ装置。
【請求項５】
前記第１参照構造物は、
前記基板の第２領域上に形成されたトレンチと、
前記絶縁性パッドのうち、少なくとも一つの一部として前記トレンチ上に凹むように形成された部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の垂直型非揮発性メモリ装置。
【請求項６】
前記導電性パッドは、前記第３方向に沿って上層に行けば行くほど前記第１方向に延びた長さが次第に短くなって、前記絶縁性パッドは、前記第３方向に沿って上層に行けば行くほど、前記第２方向に延びた長さが次第に短くなることを特徴とする請求項１に記載の垂直型非揮発性メモリ装置。
【請求項７】
前記基板の第２領域上の前記絶縁性パッドのうち、少なくとも一部と接触し、前記絶縁性パッドのうち、最下層の絶縁性パッドの端部より前記第１領域から近い距離に位置する第２参照構造物をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の垂直型非揮発性メモリ装置。
【請求項８】
第１領域およびそれを取り囲む第２領域を含む基板の前記第２領域上に第１トレンチを形成することと、
前記基板上に第１絶縁膜および第１犠牲膜を交互に繰り返し形成して、前記第１トレンチ上の前記第１絶縁膜および第１犠牲膜のうち、少なくとも一つ以上の一部が凹むように積層された第１参照構造物を形成することと、
前記基板の第２領域上の前記第１絶縁膜および第１犠牲膜を部分的に除去して前記基板表面から上層に行けば行くほど小さい面積を有する階段状に積層された第１絶縁膜パターンおよび第１犠牲膜パターンを形成することと、
前記第１参照構造物を参照して前記第１絶縁膜パターンおよび第１犠牲膜パターンの大きさおよび位置をモニタリングすることと、
前記第１絶縁膜パターンおよび第１犠牲膜パターンを貫通するチャネルを前記基板の第１領域上に形成することと、
前記基板の第１領域上の前記第１犠牲膜パターン部分をゲート電極に置き換えることを含む垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１絶縁膜パターンおよび第１犠牲膜パターンの大きさおよび位置をモニタリングすること以後に、前記第１絶縁膜パターンおよび第１犠牲膜パターンの一部を除去して第２トレンチを形成することと、
前記第１絶縁膜パターンおよび第１犠牲膜パターンのうち、最上層および前記第２トレンチ上に第２犠牲膜および第２絶縁膜を交互に繰り返し形成して、前記第２トレンチ上の前記第２犠牲膜および第２絶縁膜のうち、少なくとも一つ以上の一部が凹むように積層された第２参照構造物を形成することと、
前記基板の第２領域上の前記第２犠牲膜および第２絶縁膜を部分的に除去して前記基板表面から上層に行けば行くほど次第に小さい面積を有する階段状に積層された第２犠牲膜パターンおよび第２絶縁膜パターンを形成することと、
前記第２参照構造物を参照して前記第２犠牲膜パターンおよび第２絶縁膜パターンの大きさおよび位置をモニタリングすることをさらに含み、前記チャネルは前記第１および第２絶縁膜パターンおよび前記第１および第２犠牲膜パターンを貫通するように形成されて、前記基板の第１領域上の前記第１犠牲膜パターン部分を前記ゲート電極に置き換えることは前記第１領域上の前記第２犠牲膜パターン部分を前記ゲート電極に置き換えることを含むことを特徴とする請求項８に記載の垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法。
【請求項１０】
前記基板の第１領域上の前記第１犠牲膜パターン部分を前記ゲート電極に置き換えることは、前記第１トレンチが形成されなかった前記基板の第２領域上に形成された前記第１犠牲膜パターン部分を前記ゲート電極のような物質を含む導電性パッドに置き換えることを含むことを特徴とする請求項８に記載の垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直型非揮発性メモリ装置およびその製造方法に関する。より詳細に、本発明は、階段状のワードラインパッドを含む垂直型非揮発性メモリ装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、集積度増加のために垂直型非揮発性メモリ装置が開発されている。前記垂直型非揮発性メモリ装置は、階段状に配列される複数個のワードラインパッドを含んでもよく、前記各ワードラインパッドには上部配線との電気的接続のためのコンタクトプラグが形成されることができる。それによって、前記ワードラインパッドと前記コンタクトプラグが接触することができるように、それらの間の整列が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】韓国公開特許第２０１２−００８９１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一目的は、優れた電気的特性を有する垂直型非揮発性メモリ装置を提供することにある。
【０００５】
本発明の他の目的は、優れた電気的特性を有する垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した本発明の一目的を達成するために、本発明の実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置は複数個のゲート電極、チャネル、導電性パッド、絶縁性パッド、コンタクトプラグおよび第１参照構造物を含む。前記複数個のゲート電極は第１領域および前記第１領域を取り囲む第２領域を含む基板の前記第１領域上に前記基板の表面に直交した第３方向に沿って積層される。前記チャネルは、前記ゲート電極を貫通すると共に前記第３方向に延びる。前記導電性パッドは、前記各ゲート電極から前記基板表面に平行した第１方向に延びて前記基板の第２領域上に形成される。前記絶縁性パッドは、前記各ゲート電極および前記導電性パッドから前記基板表面に平行して前記第１方向に直交した第２方向に延びて前記基板の第２領域上に形成される。前記コンタクトプラグは、前記導電性パッドにそれぞれ電気的に接続される。前記第１参照構造物は、前記基板の第２領域上の前記絶縁性パッドのうち、少なくとも一部の下に形成される。
【０００７】
例示的な実施例において、前記第１参照構造物は、前記第１方向に延びてもよい。
【０００８】
例示的な実施例において、前記第１領域は、表面から見たとき、長方形状を有してもよく、前記第１参照構造物は、前記第１領域の両側に隣接した前記第２領域の各部分に少なくとも一つ以上形成されてもよい。
【０００９】
例示的な実施例において、前記第１参照構造物は、前記第１方向に沿って複数個形成されてもよい。
【００１０】
例示的な実施例において、前記第１参照構造物は、前記基板の第２領域上に形成されたトレンチおよび前記絶縁性パッドのうち、少なくとも一つの一部として前記トレンチ上に凹むように形成された部分を含んでもよい。
【００１１】
例示的な実施例において、前記導電性パッドは前記第３方向に沿って上層に行けば行くほど前記第１方向に延びた長さが次第に短くなってもよく、前記絶縁性パッドは前記第３方向に沿って上層に行けば行くほど前記第２方向に延びた長さが次第に短くなってもよい。
【００１２】
例示的な実施例において、前記垂直型非揮発性メモリ装置は、前記基板の第２領域上の前記絶縁性パッドのうち、少なくとも一部と接触し、前記絶縁性パッドのうち、最下層絶縁性パッドの端部より前記第１領域から近い距離に位置する第２参照構造物をさらに含んでもよい。
【００１３】
例示的な実施例において、前記第２参照構造物は、前記第１方向に延びてもよい。
【００１４】
例示的な実施例において、前記第２参照構造物は、前記絶縁性パッドと同一の物質を含み、凹むように形成された少なくとも一つ以上の層を含んでもよい。
【００１５】
例示的な実施例において、前記導電性パッドは、前記ゲート電極と同一の物質を含んでもよい。
【００１６】
例示的な実施例において、前記垂直型非揮発性メモリ装置は、前記チャネルと前記各ゲート電極の間に順次に積層されたトンネル絶縁膜パターン、電荷トラッピング膜パターンおよびブロッキング膜パターンをさらに含んでもよい。
【００１７】
上述した本発明の他の目的を達成するために、本発明の実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置製造方法において、第１領域およびそれを取り囲む第２領域を含む基板の前記第２領域上に第１トレンチを形成する。前記基板上に第１絶縁膜および第１犠牲膜を交互に繰り返し形成し、前記第１トレンチ上の前記第１絶縁膜および第１犠牲膜のうち、少なくとも一つ以上の一部が凹むように積層された第１参照構造物を形成する。前記基板の第２領域上の前記第１絶縁膜および第１犠牲膜を部分的に除去して前記基板表面から上層に行けば行くほど次第に小さい面積を有する階段状に積層された第１絶縁膜パターンおよび第１犠牲膜パターンを形成する。前記第１参照構造物を参照して前記第１絶縁膜パターンおよび第１犠牲膜パターンの大きさおよび位置をモニタリングする。前記第１絶縁膜パターンおよび第１犠牲膜パターンを貫通するチャネルを前記基板の第１領域上に形成する。前記基板の第１領域上の前記第１犠牲膜パターン部分をゲート電極に置き換える。
【００１８】
例示的な実施例において、前記第１絶縁膜パターンおよび第１犠牲膜パターンの大きさおよび位置をモニタリングした後、前記第１絶縁膜パターンおよび第１犠牲膜パターンの一部を除去して第２トレンチを形成して、前記第１絶縁膜パターンおよび第１犠牲膜パターンのうち、最上層および前記第２トレンチ上に第２犠牲膜および第２絶縁膜を交互に繰り返し形成して、前記第２トレンチ上の前記第２犠牲膜および第２絶縁膜のうち、少なくとも一つ以上の一部が凹むように積層された第２参照構造物を形成し、前記基板の第２領域上の前記第２犠牲膜および第２絶縁膜を部分的に除去して前記基板表面から上層に行けば行くほど次第に小さい面積を有する階段状に積層された第２犠牲膜パターンおよび第２絶縁膜パターンを形成して、前記第２参照構造物を参照して前記第２犠牲膜パターンおよび第２絶縁膜パターンの大きさおよび位置をモニタリングしてもよい。このとき、前記チャネルは、前記第１および第２絶縁膜パターンおよび前記第１および第２犠牲膜パターンを貫通するように形成されてもよく、前記基板の第１領域上の前記第１犠牲膜パターン部分を前記ゲート電極に置き換えるとき、前記第１領域上の前記第２犠牲膜パターン部分を前記ゲート電極に置き換えることができる。
【００１９】
例示的な実施例において、前記基板の第１領域上の前記第１犠牲膜パターン部分を前記ゲート電極に置き換えるとき、前記第１トレンチが形成されなかった前記基板の第２領域上に形成された前記第１犠牲膜パターン部分を前記ゲート電極のような物質を含む導電性パッドで置き換えることができる。
【００２０】
例示的な実施例において、前記導電性パッドにそれぞれ接触するコンタクトプラグをさらに形成してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
上述したように、本発明の実施例によると、垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法で、参照構造物を形成してモールド構造物を構成する絶縁膜パターンおよび犠牲膜パターンの位置および／または大きさをモニタリングする。これにより、前記参照構造物は基板のセル領域内にだけ形成されて周辺回路領域には形成されないので高集積化に寄与することができる。また、前記参照構造物はコンタクトプラグに接触して実際的な機能を行う導電性パッドが形成される領域には形成されず、実際的な機能を行わない絶縁性パッドが形成される領域にだけ形成されるため、前記メモリ装置の機能実行には支障を与えないと共に前記モニタリングを効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図ある。
【図２】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための平面図である。
【図３】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための平面図である。
【図４】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための平面図である。
【図５】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための平面図である。
【図６】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図７】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図８】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための斜視図である。
【図９】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１１】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための平面図である。
【図１２】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１４】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための斜視図である。
【図１５】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１６】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１７】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための平面図である。
【図１８】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための平面図である。
【図１９】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２０】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２１】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための平面図である。
【図２２】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２３】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２４】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２５】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための平面図である。
【図２６】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２７】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２８】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための平面図である。
【図２９】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図３０】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図３１】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図３２】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図３３】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図３４】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図３５】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図３６】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図３７】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図３８】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図３９】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図４０】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図４１】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図４２】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図４３】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図４４】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図４５】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図４６】例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置およびその製造方法に対し詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるのではなく、当該分野において、通常の知識を持った者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において本発明を多様な他の形態で実現することができる。添付された図面において、基板、層、領域、パターンまたは構造物の大きさは本発明の明確性を期するために実際より拡大して図示した。本発明において、各層（膜）、領域、電極、パターンまたは構造物が、基板、各層（膜）、領域、電極、構造物またはパターン「上に」、「上部に」または「下部」に形成されることとして言及される場合には、各層（膜）、領域、電極、パターンまたは構造物が、直接基板、各層（膜）、領域、構造物またはパターン上に形成されたり下に位置したりすることを意味し、あるいは、他の層（膜）、他の領域、他の電極、他のパターンまたは他の構造物が基板上に追加的に形成されてもよい。また、物質、層、領域、電極、パターンまたは構造物が「第１」、「第２」および／または「予備」と言及される場合、このような部材を限定するためのものでなく、単に各物質、層（膜）、領域、電極、パターンまたは構造物を区分するためである。したがって「第１」、「第２」および／または「予備」は、各層（膜）、領域、電極、パターンまたは構造物に対し、それぞれ選択的に、または交換的に使われることができる。
【００２４】
図１乃至図３０は、例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図及び平面図並びに斜視図である。具体的に、図１、図６〜図７、図９〜図１０、図１２〜図１３、図１５〜図１６、図１９〜図２０、図２２〜図２４、図２６〜図２７および図２９〜図３０は、断面図であり、図２〜図５、図１１、図１７〜図１８、図２１、図２５および図２８は、平面図であり、図８および図１４は、斜視図である。ここで、図１、図６〜図７、図９〜図１０、図１２〜図１３、図１５〜図１６、図１９〜図２０、図２２〜図２３、図２６および図２９は、前記第２方向に延びるＡ−Ａ’線に沿って切断した断面図であり、図２４、図２７および図３０は、前記第１方向に延びるＢ−Ｂ’線に沿って切断した断面図である。一方、前記基板表面に実質的に直交した方向を第３方向に定義して、以下、すべての図面において前記第１乃至第３方向は上記のように定義される。
【００２５】
図１および図２を参照すると、第１領域Ｉおよびそれを取り囲む第２領域ＩＩを含む基板１００の第２領域ＩＩ上に第１トレンチ１０２を形成する。
【００２６】
基板１００は、シリコン、ゲルマニウムなどのような半導体物質を含んでもよい。例示的な実施例において、第１領域Ｉは、それぞれチャネルおよびゲート電極を含むメモリセルが形成されるセルアレイ領域であり、第２領域ＩＩは、前記ゲート電極からそれぞれ延びたパッドが形成されるパッド領域である。一方、第１領域Ｉおよび第２領域ＩＩは、共にセル領域を構成することができ、基板１００は、前記セル領域の周辺に配置され、前記メモリセルを駆動する回路が形成される周辺回路領域をさらに含んでもよい。以下、すべての図面では説明の便宜のために、前記周辺回路領域は図示せず、前記セル領域のみを図示する。
【００２７】
例示的な実施例において、第１領域Ｉは、表面から見たとき、長方形状を有し、それによって、第１領域Ｉを取り囲む第２領域ＩＩは、表面から見たとき、長方形輪状を有してもよい。
【００２８】
例示的な実施例において、第１トレンチ１０２は、前記第１方向に延びるように形成され、第１領域Ｉの両側に隣接した第２領域ＩＩの各部分上に少なくとも一つ以上形成されてもよい。一実施例において、第１トレンチ１０２は、第１領域Ｉに比べて前記第１方向において長くなるように形成されてもよい。
【００２９】
図２には、例示的に第１領域Ｉの両側に隣接した第２領域ＩＩの各部分上に一つの第１トレンチ１０２が形成されたものが図示されている。一方、第１トレンチ１０２は、図２に図示された大きさおよびレイアウトとは異なった変形された大きさおよびレイアウトを有してもよく、これらはそれぞれ例示的に図３乃至図５に図示されている。
【００３０】
図３を参照すると、第１トレンチ１０２は、図２のように第１領域Ｉの両側に隣接した第２領域ＩＩの各部分上に少なくとも一つ以上形成されてもよく、図２とは異なり、各第１トレンチ１０２は、前記第１方向に沿って第２領域ＩＩの端部までに延びるように形成されてもよい。それと異なり、図示しないが、各第１トレンチ１０２は、第１領域Ｉに比べて前記第１方向において短くなるように形成されてもよい。
【００３１】
図４を参照すると、第１トレンチ１０２は、図２のように第１領域Ｉの両側に隣接した第２領域ＩＩの各部分上に少なくとも一つ以上形成されてもよく、図２とは異なり、前記各部分上でも前記第１方向に沿って互いに離隔するように複数個の第１トレンチ１０２が形成されてもよい。
【００３２】
図５を参照すると、図２とは異なり、第１トレンチ１０２が第１領域Ｉの両側の中から一側に隣接する第２領域ＩＩの部分上にだけ形成されてもよい。
【００３３】
以下では説明の便宜のために、図２に図示された大きさおよびレイアウトを有する第１トレンチ１０２が形成された実施例のみ記述する。
【００３４】
図６を参照すると、第１トレンチ１０２が形成された基板１００上に第１絶縁膜１１０および第１犠牲膜１２０を交互に繰り返し積層する。それによって、複数の第１絶縁膜１１０および複数の第１犠牲膜１２０が前記第３方向に沿って交互に積層されてもよい。図６には例示的に、５つの層の第１絶縁膜１１０および５つの層の第１犠牲膜１２０が基板１００上に交互に形成されたものが図示されているが、第１絶縁膜１１０および第１犠牲膜１２０の個数はそれに限定されない。
【００３５】
例示的な実施例によると、第１絶縁膜１１０および第１犠牲膜１２０は、化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）工程、プラズマ化学気相蒸着（Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＥＣＶＤ）工程、原子層蒸着（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＡＬＤ）工程等を通して形成してもよい。特に、基板１００表面に直接形成される最下層第１絶縁膜１１０の場合、基板１００表面に対する熱酸化工程によって形成されてもよい。
【００３６】
第１絶縁膜１１０は、例えば、ピーイーテオス（ＰＥ−ＴＥＯＳ）、高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化物またはペオックス（ＰＥＯＸ）等のようなシリコン酸化物を用いて形成されてもよい。第１犠牲膜１２０は第１絶縁膜１１０に対してエッチング選択比を有する物質、例えば、シリコン窒化物を用いて形成されてもよい。
【００３７】
一方、第１絶縁膜１１０および第１犠牲膜１２０のうち、一部は第１トレンチ１０２上に形成されて凹んだ形状を有してもよい。すなわち、図６では例示的に、基板１００表面から２つの層に形成された第１絶縁膜１１０および２つの層に形成された第１犠牲膜１２０のうち、第２領域ＩＩ上に形成された一部が第１トレンチ１０２上に形成されて凹んだ形状を有することが図示されている。第１トレンチ１０２およびその上部に形成された第１絶縁膜１１０および第１犠牲膜１２０の前記凹んだ部分は第１参照構造物Ｒ１を形成してもよく、第１参照構造物Ｒ１は前記第２方向における真ん中の位置に第１中心Ｃ１を有してもよい。
【００３８】
第１トレンチ１０２は、図２乃至図５を参照して説明したように多様な形状およびレイアウトを有することができるので、第１トレンチ１０２上に形成される第１参照構造物Ｒ１もそれに対応して多様な形態およびレイアウトを有してもよい。
【００３９】
図７および図８を参照すると、最上層の第１犠牲膜１２０上にフォトレジストパターン（図示せず）を形成してそれをエッチングマスクとして用いて、第１絶縁膜１１０および第１犠牲膜１２０をエッチングすることによって、それぞれ第１絶縁膜パターン１１２および第１犠牲膜パターン１２２を形成する。それによって、基板１００上に第１絶縁膜パターン１１２および第１犠牲膜パターン１２２を含む下部モールド構造物が形成されてもよい。
【００４０】
このとき、第１絶縁膜パターン１１２および第１犠牲膜パターン１２２は、上層に行けば行くほど前記第１および第２方向それぞれにおける幅を次第に減らすことができる。それによって、前記下部モールド構造物は基板１００表面から上層に行けば行くほど次第に小さい面積を有する階段状を有してもよい。すなわち、前記下部モールド構造物は基板１００の第１領域Ｉ上では扁平な形状を有するが、基板１００の第２領域ＩＩ上では階段状を有してもよい。
【００４１】
例示的な実施例において、前記下部モールド構造物の階段は表面から見たとき、基板１００の第２領域ＩＩ上に形成された第１参照構造物Ｒ１より基板１００の第１領域Ｉから遠く離隔するように形成されてもよい。
【００４２】
前記下部モールド構造物を形成した後、第１参照構造物Ｒ１を参照して前記下部モールド構造物の階段が望ましい位置および／または大きさで形成されているかどうかをモニタリングしてもよい。すなわち、第１参照構造物Ｒ１は、第１トレンチ１０２上に凹んだ形状で積層された少なくとも一つ以上の第１絶縁膜パターン１１２および／または第１犠牲膜パターン１２２部分を含むので、前記第２方向において前記凹んだ部分の真ん中に位置する第１参照構造物Ｒ１の第１中心Ｃ１と、基板１００上に積層された第１絶縁膜パターン１１２および第１犠牲膜パターン１２２の各端部の間の第１距離Ｄ１を比較することによって、それらが望ましい位置および／または大きさを有するようにパターニングされたかどうかを確認することができる。
【００４３】
前記モニタリング結果によって、第１絶縁膜パターン１１２および第１犠牲膜パターン１２２を形成するときに用いられた整列キー（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｋｅｙ）の誤差を補正したり、または、すでに形成された第１絶縁膜パターン１１２および第１犠牲膜パターン１２２を追加パターニングしたりすることによって、それらがよって正確な位置および／または大きさを有するようにすることができる。
【００４４】
一方、第１参照構造物Ｒ１は、表面から見たとき、前記下部モールド構造物が形成された領域内部に形成されるので、それを形成するための別途の空間を必要とせず、それによって、前記垂直型非揮発性メモリ装置の高集積化に寄与することができる。
【００４５】
図９を参照すると、前記下部モールド構造物および第１参照構造物Ｒ１が形成された基板１００上に第１層間絶縁膜を形成して、最上層の第１犠牲膜パターン１２２表面が露出するまで前記第１層間絶縁膜を平坦化する。例示的な実施例において、前記平坦化工程は最上層の第１犠牲膜パターン１２２を研磨停止点として用いる化学機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）工程を通じて行ってもよい。すなわち、最上層の第１犠牲膜パターン１２２は、一種の研磨阻止膜役割を行ってもよい。以後、最上層の第１犠牲膜パターン１２２まで除去されて第１絶縁膜パターン１１２の表面が露出するように前記平坦化工程を継続して行うことによって、基板１００上に前記下部モールド構造物の階段をカバーする第１層間絶縁膜パターン１３０を形成してもよい。
【００４６】
図１０および図１１を参照すると、第１層間絶縁膜パターン１３０およびその下部の前記下部モールド構造物の階段すなわち、基板１００の第２領域ＩＩ上に形成された第１絶縁膜パターン１１２および第１犠牲膜パターン１２２の一部をエッチングし、第２トレンチ１３２を形成する。このとき、第２トレンチ１３２によって基板１００表面が露出することができる。
【００４７】
例示的な実施例において、第２トレンチ１３２は、図２乃至図５にそれぞれ図示された第１トレンチ１０２のうち、いずれか一つと同様の形状、大きさおよびレイアウトで形成されてもよい。それによって、図１１には例示的に図２の第１トレンチ１０２と同様に、第１領域Ｉ両側の第２領域ＩＩ各部分上に前記第１方向に延びるように一つずつ形成された第２トレンチ１３２が図示されていて、以下では説明の便宜のためにそれを含む実施例のみ説明する。ただし、本実施例において第２トレンチ１３２は表面から見たとき、第１トレンチ１０２より基板１００の第１領域Ｉから前記第２方向にさらに遠く離隔するように形成される。
【００４８】
図１２を参照すると、図６を参照して説明した工程と実質的に同一であるかまたは同様の工程を行う。
【００４９】
すなわち、前記下部モールド構造物および第２トレンチ１３２が形成された基板１００上に第２犠牲膜１４０および第２絶縁膜１５０を交互に繰り返し積層して、それによって、複数の第２犠牲膜１４０および複数の第２絶縁膜１５０が前記第３方向に沿って交互に積層されてもよい。一方、最上層の第２絶縁膜１５０上には研磨阻止膜１６０がさらに形成されてもよい。図１２には例示的に、７つの層の第２犠牲膜１４０および７つの層の第２絶縁膜１５０が基板１００上に交互に形成されたものが図示されているが、第２犠牲膜１４０および第２絶縁膜１５０の個数はそれに限定されない。
【００５０】
第２犠牲膜１４０および第２絶縁膜１５０はそれぞれ第１犠牲膜１２０および第１絶縁膜１１０と実質的に同一の物質を用いて実質的に同一の蒸着工程を通じて形成されてもよい。それによって、第２犠牲膜１４０は例えば、シリコン窒化物を用いて形成されてもよく、第２絶縁膜１５０は、例えばシリコン酸化物を用いて形成されてもよい。
【００５１】
一方、第２犠牲膜１４０および第２絶縁膜１５０のうちの一部は、第２トレンチ１３２上に形成されて凹んだ形状を有してもよい。すなわち、図１２では例示的に、基板１００表面から２つの層に形成された第２犠牲膜１４０および１つの層に形成された第２絶縁膜１５０のうち、第２領域ＩＩ上に形成された一部が第２トレンチ１３２上に形成されて凹んだ形状を有することが図示されている。第２トレンチ１３２およびその上部に形成された第２犠牲膜１４０および第２絶縁膜１５０の前記凹んだ部分は第２参照構造物Ｒ２を形成してもよく、第２参照構造物Ｒ２は、前記第２方向における真ん中の位置に第２中心Ｃ２を有してもよい。
【００５２】
図１３および図１４を参照すると、研磨阻止膜１６０上にフォトレジストパターン（図示せず）を形成してこれをエッチングマスクとして用いて、第２犠牲膜１４０および第２絶縁膜１５０をエッチングすることによって、それぞれ第２犠牲膜パターン１４２および第２絶縁膜パターン１５２を形成する。また、最上層の第２絶縁膜パターン１５２上には研磨阻止膜パターン１６２が形成されてもよい。それによって、前記下部モールド構造物が形成された基板１００上に第２犠牲膜パターン１４２および第２絶縁膜パターン１５２を含む上部モールド構造物が形成されてもよい。
【００５３】
このとき、第２犠牲膜パターン１４２および第２絶縁膜パターン１５２は上層に行けば行くほど前記第１および第２方向それぞれにおける幅を次第に減らすことができる。それによって、前記上部モールド構造物は、基板１００表面から上層に行けば行くほど次第に小さい面積を有する階段状を有してもよい。すなわち、前記上部モールド構造物は基板１００の第１領域Ｉ上では扁平な形状を有するが、基板１００の第２領域ＩＩ上では階段状を有してもよい。また、最下層の第２犠牲膜パターン１４２は最上層の第１絶縁膜パターン１１２より小さい幅を有するように形成されてもよい。
【００５４】
一方、第２参照構造物Ｒ２は、前記下部モールド構造物を構成する第１絶縁膜パターン１１２および第１犠牲膜パターン１２２のうち、少なくとも一部と基板１００の第２領域ＩＩ上で接触することができて、表面から見たとき、第１絶縁膜パターン１１２および第１犠牲膜パターン１２２のうち、最下層の端部より第１領域Ｉから近い距離に位置してもよい。
【００５５】
例示的な実施例において、基板１００の第２領域ＩＩ上に形成された第２参照構造物Ｒ２は表面から見たとき、前記上部モールド構造物の階段より基板１００の第１領域Ｉから遠く離隔するように形成されてもよい。
【００５６】
前記上部モールド構造物を形成した後、第２参照構造物Ｒ２を参照して前記上部モールド構造物の階段が望ましい位置および／または大きさで形成されたのかどうかモニタリングしてもよい。すなわち、第２参照構造物Ｒ２は、第２トレンチ１３２上に凹んだ形状で積層された少なくとも一つ以上の第２犠牲膜パターン１４２および／または第２絶縁膜パターン１５２部分を含むため、前記第２方向において前記凹んだ部分の中に位置する第２参照構造物Ｒ２の第２中心Ｃ２と、基板１００上に積層された第２犠牲膜パターン１４２および第２絶縁膜パターン１５２の各端部の間の第２距離Ｄ２を比較することによって、それが望ましい位置および／または大きさを有するようにパターニングされたかどうか確認することができる。
【００５７】
前記モニタリングの結果によって、第２犠牲膜パターン１４２および第２絶縁膜パターン１５２を形成するときに用いられた整列キー（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｋｅｙ）の誤差を補正したり、またはすでに形成された第２犠牲膜パターン１４２および第２絶縁膜パターン１５２を追加パターニングしたりすることによって、それらがより正確な位置および／または大きさを有するようにすることができる。
【００５８】
一方、第２参照構造物Ｒ２は、表面から見たとき、前記下部モールド構造物が形成された領域内部に形成されるので、それを形成するための別途の空間を必要とせず、それによって、前記垂直型非揮発性メモリ装置の高集積化に寄与することができる。
【００５９】
図１５を参照すると、前記上部および下部モールド構造物、第１参照構造物Ｒ１および第２参照構造物Ｒ２および第１層間絶縁膜パターン１３０が形成された基板１００上に第２層間絶縁膜を形成して、研磨阻止膜パターン１６２表面が露出するまで前記第２層間絶縁膜を平坦化する。例示的な実施例において、前記平坦化工程は、化学機械的研磨ＣＭＰ工程を通じて行ってもよい。以後、研磨阻止膜パターン１６２まで除去されて第２絶縁膜パターン１５２の表面が露出するように前記平坦化工程を継続して行うことによって、第１層間絶縁膜パターン１３０上に前記上部モールド構造物の階段をカバーする第２層間絶縁膜パターン１７０を形成してもよい。
【００６０】
図１６および図１７を参照すると、基板１００の第１領域Ｉ上に第１絶縁膜パターン１１２および第２絶縁膜パターン１５２、第１犠牲膜パターン１２２および第２犠牲膜パターン１４２を貫通して基板１００表面を露出させる複数個のホール（ｈｏｌｅｓ）１８０を形成する。
【００６１】
例示的な実施例によると、ホール１８０は、前記第１および第２方向に沿ってそれぞれ複数個形成されて、それによって、ホールアレイ（ａｒｒａｙ）が構成されることができる。例示的な実施例において、前記ホールアレイは前記第１方向に沿って複数個形成された第１ホールを含む第１ホール列（ｈｏｌｅ  ｃｏｌｕｍｎ）と、前記第１方向に沿って複数個形成された第２ホールを含み、前記第２方向に前記第１ホール列と一定間隔離隔した第２ホール列を含んでもよい。このとき、前記第１ホールは、前記第２ホールから前記第１方向または第２方向と鋭角を成す方向にそれぞれ位置してもよい。それによって、前記第１および第２ホールは、全体的に前記第１方向に基づいて、ジグザグ（ｚｉｇｚａｇ）で配列されることができる。このように前記第１および第２ホールがジグザグで配列されることによって、単位面積内により多くの数のホール１８０が配列されることができる。
【００６２】
また、前記ホールアレイは、前記第２方向に沿って前記第１ホール列と一定間隔で離隔された第３および第４ホール列を含んでもよい。例示的な実施例において、前記第３および第４ホール列は、前記第２ホール列に隣接して前記第１および第３方向によって定義される仮想の面に基づいて、前記第１および第２ホール列にそれぞれ対称的に配置され、複数個の第３および第４ホールをそれぞれ含んでもよい。それによって、前記第１ホール列と前記第４ホール列の間の離隔距離は前記第２ホール列と前記第３ホール列の間の離隔距離に比べて小さいことがある。
【００６３】
一方、前記第１乃至第４ホール列は、一つのホールセット（ｓｅｔ）を構成してもよく、前記ホールセットは、前記第２方向に沿って繰り返し配列されて前記ホールアレイを形成してもよい。図１７では前記ホールアレイのうち、一つのホールセットのみが図示されている。
【００６４】
図１８を参照すると、図１７に図示されたホールアレイとは異なったホールアレイが図示されている。すなわち、一つのホールセット内において、第１および第２ホール列と第３および第４ホール列が仮想の面に基づいて、互いに対称的に配置されるのではなく、第１ホール列と第３ホール列の間の距離が第２ホール列と第４ホール列の間の距離と実質的に同一に配置されてもよい。
【００６５】
図１７および図１８は、例示的なホールアレイをそれぞれ図示していて、前記垂直型非揮発性メモリ装置はそれとは異なった多様なホールアレイを有するが、説明の便宜上、以下では、図１７のホールアレイを有する実施例のみ記述する。
【００６６】
図１９を参照すると、まず、各ホール１８０を部分的に詰める半導体パターン１９０を形成する。
【００６７】
具体的に、ホール１８０によって露出された基板１００表面をシード（ｓｅｅｄ）として用いる選択的エピタキシャル成長（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｅｐｉｔａｘｉａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ：ＳＥＧ）工程を行い、ホール１８０を部分的に詰める半導体パターン１９０を形成してもよい。それによって、半導体パターン１９０は基板１００の材質によって、単結晶シリコンまたは単結晶ゲルマニウムを含むように形成されて、場合によって不純物がドーピングされることができる。それと異なり、ホール１８０を詰めるアモルファスシリコン膜を形成した後、前記アモルファスシリコン膜にレーザエピタキシャル成長（Ｌａｓｅｒ  Ｅｐｉｔａｘｉａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ：ＬＥＧ）工程または固相エピタキシ（Ｓｏｌｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ：ＳＰＥ）工程を行い、半導体パターン１９０を形成してもよい。
【００６８】
以後、ホール１８０の内側壁、半導体パターン１９０の表面、最上層第２絶縁膜パターン１５２および第２層間絶縁膜パターン１７０表面に第１ブロッキング膜、電荷保存膜、トンネル絶縁膜およびスペーサ膜（図示せず）を順次に形成して、前記スペーサ膜を異方性エッチングし、ホール１８０の内側壁上にのみ残留するスペーサ（図示せず）を形成した後、前記スペーサをエッチングマスクとして用いて前記トンネル絶縁膜、前記電荷保存膜および前記第１ブロッキング膜をエッチングすることによって、ホール１８０の内側壁および半導体パターン１９０上に底面中央部の穴があけられたカップ状のトンネル絶縁膜パターン２２０、電荷保存膜パターン２１０および第１ブロッキング膜パターン２００をそれぞれ形成してもよい。
【００６９】
前記第１ブロッキング膜は、例えば、シリコン酸化物のような酸化物を用いて形成してもよく、前記電荷保存膜は、例えば、シリコン窒化物のような窒化物を用いて形成してもよく、前記トンネル絶縁膜は、例えば、シリコン酸化物のような酸化物を用いて形成してもよく、前記スペーサ膜は、例えば、シリコン窒化物のような窒化物を用いて形成してもよい。
【００７０】
前記スペーサを除去した後、露出された半導体パターン１９０、トンネル絶縁膜パターン２２０、最上層第２絶縁膜パターン１５２および第２層間絶縁膜パターン１７０上にチャネル膜を形成して、ホール１８０の残り部分を十分に詰める第１充電膜を前記チャネル膜上に形成する。
【００７１】
前記チャネル膜は、不純物がドーピングされ、または、ドーピングされないポリシリコンまたはアモルファスシリコンを用いて形成してもよい。前記チャネル膜がアモルファスシリコンを用いて形成される場合、以後、ＬＥＧ工程またはＳＰＥ工程を追加的に行い、それを結晶質シリコンに変換させてもよい。前記第１充電膜は、例えば、シリコン酸化物のような酸化物を用いて形成してもよい。
【００７２】
以後、最上層第２絶縁膜パターン１５２表面または第２層間絶縁膜パターン１７０表面が露出するまで前記第１充電膜および前記チャネル膜を平坦化することによって、各ホール１８０の残り部分を詰める第１充電膜パターン２４０を形成してもよく、前記チャネル膜はチャネル２３０に変換されてもよい。
【００７３】
それによって、各ホール１８０内半導体パターン１９０上には第１ブロッキング膜パターン２００、電荷保存膜パターン２１０、トンネル絶縁膜パターン２２０、チャネル２３０および第１充電膜パターン２４０が順次に形成されてもよい。このとき、第１ブロッキング膜パターン２００、電荷保存膜パターン２１０およびトンネル絶縁膜パターン２２０は、それぞれ底面中央部に穴があけられたカップ状として形成されてもよく、チャネル２３０は、カップ状として形成されて、第１充電膜パターン２４０はピラー（ｐｉｌｌａｒ）状として形成されてもよい。
【００７４】
チャネル２３０が形成されるホール１８０が前記第１乃至第４ホールを含むホールセットおよびさらにホールアレイを構成することによって、チャネル２３０もそれに対応して第１乃至第４チャネルを含むチャネルセットおよびさらにチャネルアレイを構成してもよい。
【００７５】
以後、第１充電膜パターン２４０、チャネル２３０、トンネル絶縁膜パターン２２０、電荷保存膜パターン２１０および第１ブロッキング膜パターン２００により構成される第１構造物の上部を除去してリセス（図示せず）を形成し、前記リセスを詰めるキャッピング膜パターン２５０を形成する。
【００７６】
具体的に、前記第１構造物の上部を、エッチバック工程を通じて除去して前記リセスを形成した後、前記リセスを詰めるキャッピング膜を前記第１構造物、最上層第２絶縁膜パターン１５２および第２層間絶縁膜パターン１７０上に形成して、最上層第２絶縁膜パターン１５２または第２層間絶縁膜パターン１７０の表面が露出されるまで前記キャッピング膜の上部を平坦化してキャッピング膜パターン２５０を形成してもよい。例示的な実施例によると、前記キャッピング膜は不純物がドーピングされ、または、ドーピングされないポリシリコンまたはアモルファスシリコンを用いて形成されて、前記キャッピング膜がアモルファスシリコンを用いて形成される場合、それを決定化させる工程が追加的に行なわれてもよい。
【００７７】
キャッピング膜パターン２５０は、各チャネル２３０上に形成されるので、前記チャネルアレイに対応してキャッピング膜パターンアレイを形成してもよい。
【００７８】
一方、各ホール１８０内部に形成される前記第１構造物、半導体パターン１９０およびキャッピング膜パターン２５０は第２構造物を構成してもよい。
【００７９】
図２０および図２１を参照すると、第１絶縁膜パターン１１２および第２絶縁膜パターン１５２、第１犠牲膜パターン１２２および第２犠牲膜パターン１４２を貫通する第１開口２６０を形成して基板１００表面を露出させる。
【００８０】
例示的な実施例によると、第１開口２６０は、前記セル領域内において前記第１方向に沿って延びるように形成されて、前記第２方向に沿って複数個形成されてもよい。ただし、第１開口２６０は、第１参照構造物Ｒ１および第２参照構造物Ｒ２が形成された第１領域Ｉ両側の第２領域ＩＩには形成されない。すなわち、第１開口２６０は、第１領域Ｉにおいて形成され、前記セル領域の端部まで第１方向に沿って延びることによって第１方向において第１領域Ｉの両側に位置する第２領域ＩＩ部分にも形成されるが、第２方向において第１領域Ｉの両側に位置する第２領域ＩＩ部分には形成されない。
【００８１】
例示的な実施例において、第１開口２６０は、前記各ホールセットの間に形成されて全体的に複数個形成され、図２１には一つのホールセット両側に形成された２つの第１開口２６０のみが図示されている。
【００８２】
以後、第１開口２６０によって露出された第１犠牲膜パターン１２２および第２犠牲膜パターン１４２を除去して、第１絶縁膜パターン１１２および第２絶縁膜パターン１５２の各層の間にギャップ２７０を形成する。ギャップ２７０によって、第１ブロッキング膜パターン２００の外側壁の一部および半導体パターン１９０の側壁の一部が露出されてもよい。例示的な実施例によると、燐酸または硫酸を含むエッチング液を用いる湿式エッチング工程を通じて、第１開口２６０によって露出した第１犠牲膜パターン１２２および第２犠牲膜パターン１４２を除去してもよい。
【００８３】
ただし、上述したように、第１開口２６０は、第１領域Ｉの第２方向において両側に位置する第２領域ＩＩ部分には形成されないため、ここに形成された第１犠牲膜パターン１２２、第２犠牲膜パターン１４２の部分は前記湿式エッチング工程によって除去されず残留することができ、以下ではそれをそれぞれ第１絶縁性パッド１２４および第２絶縁性パッド１４４という。
【００８４】
図２２を参照すると、露出された第１ブロッキング膜パターン２００の外側壁、露出された半導体パターン１９０の側壁、ギャップ２７０の内壁、第１絶縁膜パターン１１２および第２絶縁膜パターン１５２の表面、露出された基板１００表面、キャッピング膜パターン２５０の表面および第２層間絶縁膜パターン１７０の表面に第２ブロッキング膜を形成して、ギャップ２７０の残り部分を十分に詰める導電膜を前記第２ブロッキング膜上に形成する。
【００８５】
例示的な実施例によると、前記第２ブロッキング膜は、例えば、アルミニウム酸化物、ハフニウム酸化物、ランタン酸化物、ランタンアルミニウム酸化物、ランタンハフニウム酸化物、ハフニウムアルミニウム酸化物、チタニウム酸化物、タンタリウム酸化物、ジルコニウム酸化物などの金属酸化物を用いて形成してもよい。
【００８６】
例示的な実施例によると、前記導電膜は金属および／または金属窒化物を用いて形成されてもよい。例えば、前記導電膜はタングステン、チタニウム、タンタリウム、白金などの電気抵抗が低い金属またはチタニウム窒化物、タンタリウム窒化物などの金属窒化物を用いて形成されてもよい。
【００８７】
以後、前記導電膜を部分的に除去して、ギャップ２７０内部に導電体２９０を形成する。例示的な実施例によると、前記導電膜は湿式エッチング工程を通じて部分的に除去されることができる。
【００８８】
例示的な実施例において、導電体２９０は、基板１００の第１領域Ｉ上で前記第１方向に延びて、さらに前記第１方向に沿って第１領域Ｉに隣接する第２領域ＩＩにまで延びてもよい。以下では、基板１００の第１領域Ｉ上に形成された導電体２９０の部分はゲート電極といい、基板１００の第２領域ＩＩ上に形成された導電体２９０の部分は導電性パッドという。特に、第１犠牲膜パターン１２２が代替された導電性パッドは第１導電性パッドであり、第２犠牲膜パターン１４２が代替された導電性パッドは第２導電性パッドと称してもよい。
【００８９】
例示的な実施例において、前記ゲート電極は基板１００の表面から前記第３方向に沿って順次に形成されたＧＳＬ、ワードラインおよびＳＳＬを含んでもよい。このとき、前記各ＧＳＬ、ワードラインおよびＳＳＬは１つまたは複数の層に形成されてもよい。例えば、前記ＧＳＬは１つの層に形成され、前記ＳＳＬは２つの層に形成されて、前記ワードラインは前記ＧＳＬおよび前記ＳＳＬの間の８つの層に形成されてもよい。それによって、前記ＧＳＬは半導体パターン１９０に隣接して形成され、前記ワードラインおよびＳＳＬはチャネル２３０に隣接して形成されてもよい。
【００９０】
一方、前記導電膜を部分的に除去するとき、第１絶縁膜パターン１１２および第２絶縁膜パターン１５２の表面、基板１００表面、キャッピング膜パターン２５０の表面および第２層間絶縁膜パターン１７０表面の前記第２ブロッキング膜の部分が共に除去されて、それによって、導電体２９０の側壁を取り囲む第２ブロッキング膜パターン２８０が形成されてもよい。第１ブロッキング膜パターン２００および第２ブロッキング膜パターン２８０は共にブロッキング膜パターン構造物を形成してもよい。
【００９１】
一方、前記導電膜および前記第２ブロッキング膜が部分的に除去されることによって、基板１００上部を露出させて前記第１方向に延びる第１開口２６０を再び形成して、前記露出された基板１００上部に不純物を注入して不純物領域３００を形成してもよい。例示的な実施例によると、前記不純物は燐、ヒ素のようなｎ型不純物を含んでもよい。例示的な実施例によると、不純物領域３００は前記第１方向に延びて共通ソースラインＣＳＬの役割を行ってもよい。
【００９２】
図示されてないが、不純物領域３００上に、例えば、コバルトシリサイドパターンまたはニッケルシリサイドパターンのような金属シリサイドパターンをさらに形成してもよい。
【００９３】
以後、第１開口２６０を詰める第２充電膜パターン３１０を形成する。例示的な実施例によると、第１開口２６０を詰める第２充電膜を基板１００、最上層第２絶縁膜パターン１５２および第２層間絶縁膜パターン１７０上に形成した後、最上層第２絶縁膜パターン１５２の表面または第２層間絶縁膜パターン１７０の表面が露出するまで前記第２充電膜上部を平坦化することによって、第２充電膜パターン３１０を形成してもよい。
【００９４】
図２３乃至図２５を参照すると、最上層第２絶縁膜パターン１５２、キャッピング膜パターン２５０、第２層間絶縁膜パターン１７０および第２充電膜パターン３１０上に第３層間絶縁膜３２０を形成して、フォトレジストパターン（図示せず）を用いる写真エッチング工程を通じて、キャッピング膜パターン２５０表面を露出させる第２開口３３０および各層の前記導電性パッドを露出させる第３開口３４０形成する。このとき、第２開口３３０は基板１００の第１領域Ｉ上において第３層間絶縁膜３２０を貫通し、第３開口３４０は基板１００の第２領域ＩＩ上において第３層間絶縁膜３２０、第１層間絶縁膜パターン１３０および第２層間絶縁膜パターン１７０、第１パターン１１２および第２絶縁膜パターン１５２および第２ブロッキング膜パターン２８０を貫通してもよい。ただし、第３開口３４０は前記第２方向において第１領域Ｉの両側に位置する第２領域ＩＩ上には形成されず、それによって、第１絶縁性パッド１２４および第２絶縁性パッド１４４は露出できないことがある。
【００９５】
第２開口３３０は、キャッピング膜パターン２５０に対応するように複数個形成されて第２開口アレイを形成してもよい。例示的な実施例において、第３開口３４０は前記第１および第２ホール列に対応して前記第１方向に沿って複数個形成された第１開口列、前記第３および第４ホール列に対応して前記第１方向に沿って複数個形成された第２開口列等を含む第３開口アレイを形成してもよい。それとは異なり、図１８のようなレイアウトでホール１８０が配列される場合には、前記第３開口アレイは、前記各ホール列に一対一で対応するように各開口列が形成される構成を有してもよい。
【００９６】
一方、図２５には例示的に、第３開口３４０が前記第１方向に沿って基板１００の第１領域Ｉの一方に位置する第２領域ＩＩ部分には複数個形成されて、前記第１方向に沿って基板１００の第１領域Ｉの他方に位置する第２領域ＩＩ部分には一つのみ形成されることが図示されているが、それに限定されず、前記第１方向に沿って基板１００の第１領域Ｉの両側に位置する第２領域ＩＩ部分の全てに複数個形成されてもよい。
【００９７】
図２６乃至図２８を参照すると、第２開口３３０を詰めるビットラインコンタクト３５０をキャッピング膜パターン２５０上に形成して、第３開口３４０を詰める第１コンタクトプラグ３６０を前記導電性パッド上に形成する。
【００９８】
例示的な実施例において、ビットラインコンタクト３５０および第１コンタクトプラグ３６０は露出されたキャッピング膜パターン２５０、露出された前記導電性パッドおよび第３層間絶縁膜３２０上に第２開口３３０および第３開口３４０を十分に詰めるコンタクトレイヤーを形成した後、第３層間絶縁膜３２０表面が露出するとき前記コンタクトレイヤーを平坦化することによって形成してもよい。前記コンタクトレイヤーは、例えば、金属、金属窒化物、不純物がドーピングされたポリシリコンなどを用いて形成してもよい。
【００９９】
図２９および図３０を参照すると、ビットラインコンタクト３５０に電気的に接続されるビットライン３７０および第１コンタクトプラグ３６０に電気的に接続される第１配線３８０を形成して前記垂直型非揮発性メモリ装置を完成することができる。ビットライン３７０および第１配線３８０は、例えば、金属、金属窒化物、ドーピングされたポリシリコンなどを用いて形成されてもよい。
【０１００】
例示的な実施例によると、ビットライン３７０はそれぞれが前記第２方向に延びるように前記第１方向に沿って複数個形成され、第１配線３８０もそれぞれが前記第２方向に延びるように前記第１方向に沿って複数個形成されてもよい。一方、第１配線３８０上には第２コンタクトプラグ（図示せず）および第２配線（図示せず）がさらに形成されてもよい。
【０１０１】
上述した工程を通じて形成された垂直型非揮発性メモリ装置の主な部分を簡単に説明すれば下記のとおりである。
【０１０２】
すなわち、同様の工程を通じて一律に形成された前記第１および第２導電性パッドおよび前記ゲート電極は導電体２９０を形成する。このとき、前記第１および第２導電性パッドは前記各ゲート電極から前記第１方向に延びて基板１００の第２領域ＩＩ上に形成されてもよい。一方、第１絶縁性パッド１２４および第２絶縁性パッド１４４は、前記各ゲート電極および前記第１および第２導電性パッドを含む導電体２９０から前記第２方向に延びて基板１００の第２領域ＩＩ上に形成されてもよい。
【０１０３】
このとき、第１コンタクトプラグ３６０は、前記第１および第２導電性パッドにそれぞれ電気的に接続されることができる。第１参照構造物Ｒ１は基板１００の第２領域ＩＩ上の第１絶縁性パッド１２４および第２絶縁性パッド１４４のうち、少なくとも一部の下に形成されてもよい。また、第２参照構造物Ｒ２は基板１００の第２領域ＩＩ上の第１絶縁性パッド１２４および第２絶縁性パッド１４４のうち、少なくとも一部と接触して、第１絶縁性パッド１２４および第２絶縁性パッド１４４のうち、最下層の絶縁性パッドの端部より第１領域Ｉから近い距離に位置してもよい。
【０１０４】
一方、前記第１および第２導電性パッドは前記第３方向に沿って上層に行けば行くほど前記第１方向に延びる長さが次第に短くなることができ、第１絶縁性パッド１２４および第２絶縁性パッド１４４は前記第３方向に沿って上層に行けば行くほど前記第２方向に延びる長さが次第に短くなることができる。
【０１０５】
上述したように、例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置製造方法で、第１参照構造物Ｒ１を形成して前記下部モールド構造物を構成する第１絶縁膜パターン１１２および第１犠牲膜パターン１２２の位置および／または大きさをモニタリングしてもよく、第２参照構造物Ｒ２を形成して前記上部モールド構造物を構成する第２絶縁膜パターン１５２および第２犠牲膜パターン１４２の位置および／または大きさをモニタリングしてもよい。それによって、第１犠牲膜パターン１２２、第２犠牲膜パターン１４２の一部が代替される前記第１および第２導電性パッドとそれら上に形成される第１コンタクトプラグ３６０の間の整列を容易にモニタリングできる。
【０１０６】
特に、第１参照構造物Ｒ１および第２参照構造物Ｒ２は、基板１００のセル領域内にのみ形成されて周辺回路領域には形成されないため高集積化に寄与することができる。
【０１０７】
一方、第１参照構造物Ｒ１および第２参照構造物Ｒ２は、第１コンタクトプラグ３６０に接触して実際的な機能を行う前記第１および第２導電性パッドが形成される領域には形成されず、実際的な機能を行わない第１絶縁性パッド１２４および第２絶縁性パッド１４４が形成される領域にのみ形成されるので、前記垂直型非揮発性メモリ装置の機能実行には何の支障を与えられないことがある。
【０１０８】
図３１乃至図３４は、例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。前記垂直型非揮発性メモリ装置製造方法は、第２参照構造物の位置を除いては、図１乃至図３０を参照して説明した工程と実質的に同一であるか同様の工程を含み、それによって、同じ構成要素には同じ参照符号を付与してこれらに対する詳しい説明は省略する。
【０１０９】
まず、図１乃至図９を参照して説明した工程と実質的に同一であるか同様の工程を行う。
【０１１０】
以後、図３１を参照すると、図１０および図１１を参照して説明した工程と同様の工程を行う。ただし、基板１００表面を露出させる第２トレンチ１３２の代わりに第１絶縁膜パターン１１２の表面を露出させる第３トレンチ１３４を形成する。第３トレンチ１３４は、第１犠牲膜パターン１２２の表面を露出させるように形成されることもでき、さらに第１絶縁膜パターン１１２または第１犠牲膜パターン１２２の表面でなく一部を露出させるように形成されてもよい。
【０１１１】
すなわち、第３トレンチ１３４は、下部モールド構造物を構成する第１絶縁膜パターン１１２および第１犠牲膜パターン１２２のうち、少なくとも一部を除去するように形成されれば、いかなる形状や大きさを有しても本発明の範囲に含まれうる。
【０１１２】
図３２を参照すると、図１２を参照して説明した工程と実質的に同一であるか同様の工程を行う。それによって、第２中心Ｃ２を有する第２参照構造物Ｒ２を形成してもよく、第２犠牲膜１４０および第２絶縁膜１５０を交互に繰り返し形成してもよい。
【０１１３】
図３３を参照すると、図１３および図１４を参照して説明した工程と実質的に同一であるか同様の工程を行う。それによって、第２犠牲膜パターン１４２および第２絶縁膜パターン１５２を形成してもよく、第２参照構造物Ｒ２を用いてそれらの位置、大きさなどに対するモニタリングを行ってもよい。
【０１１４】
図３４を参照すると、図１５乃至図３０を参照して説明した工程と実質的に同一であるか同様の工程を行うことによって前記垂直型非揮発性メモリ装置を完成することができる。
【０１１５】
図３５乃至図３８は、例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。前記垂直型非揮発性メモリ装置製造方法は第２参照構造物の位置を除いては、図１乃至図３０を参照して説明した工程と実質的に同一であるか同様の工程を含み、それによって、同じ構成要素には同じ参照符号を付与してこれらに対する詳しい説明は省略する。
【０１１６】
まず、図１乃至図９を参照して説明した工程と実質的に同一であるか同様の工程を行う。
【０１１７】
以後、図３５を参照すると、図１０および図１１を参照して説明した工程と同様の工程を行う。ただし、第１トレンチ１０２より第１領域Ｉから前記第２方向において遠く離隔するように形成された第２トレンチ１３２の代わりに、第１トレンチ１０２にオーバーラップされる位置の第４トレンチ１３６を形成する。それによって、第１参照構造物Ｒ１は第１トレンチ１０２上に形成された第３絶縁膜パターン１１５および第３犠牲膜パターン１２５を含むように変形されてもよい。
【０１１８】
図３６を参照すると、図１２を参照して説明した工程と実質的に同一であるか同様の工程を行う。それによって、第２中心Ｃ２を有する第２参照構造物Ｒ２を形成してもよく、第２犠牲膜１４０および第２絶縁膜１５０を交互に繰り返し形成してもよい。このとき、第２参照構造物Ｒ２は第１参照構造物Ｒ１に垂直的にオーバーラップされるように形成されてもよい。
【０１１９】
図３７を参照すると、図１３および図１４を参照して説明した工程と実質的に同一であるか同様の工程を行う。それによって、第２犠牲膜パターン１４２および第２絶縁膜パターン１５２を形成してもよく、第２参照構造物Ｒ２を用いてそれらの位置、大きさなどに対するモニタリングを行ってもよい。
【０１２０】
図３８を参照すると、図１５乃至図３０を参照して説明した工程と実質的に同一であるか同様の工程を行うことによって前記垂直型非揮発性メモリ装置を完成することができる。
【０１２１】
図３９乃至図４２は、例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。前記垂直型非揮発性メモリ装置製造方法は第１および第２参照構造物の位置を除いては、図１乃至図３０を参照して説明した工程と実質的に同一であるか同様の工程を含み、それによって、同じ構成要素には同じ参照符号を付与してこれらに対する詳しい説明は省略する。
【０１２２】
図３９を参照すると、図１乃至図９を参照して説明した工程と同様の工程を行う。
【０１２３】
ただし、第１参照構造物Ｒ１が基板１００の第１領域Ｉに隣接しないで前記セル領域の端に隣接するように形成される。それによって、第１参照構造物Ｒ１はその後形成される第１絶縁膜パターン１１２および第１犠牲膜パターン１２２の端部に近接するように形成されてもよい。
【０１２４】
以後、図４０を参照すると、図１０および図１１を参照して説明した工程と同様の工程を行う。ただし、前記第２方向に沿って第１参照構造物Ｒ１より第１領域Ｉに隣接するように第５トレンチ１３８が形成される。
【０１２５】
図４１を参照すると、図１２を参照して説明した工程と実質的に同一であるか同様の工程を行う。それによって、第２中心Ｃ２を有する第２参照構造物Ｒ２を形成してもよく、第２犠牲膜１４０および第２絶縁膜１５０を交互に繰り返し形成してもよい。このとき、第２参照構造物Ｒ２は、前記第２方向において第１参照構造物Ｒ１よりも第１領域Ｉの近くに隣接するように形成されてもよい。
【０１２６】
図３７を参照すると、図１３および図１４を参照して説明した工程と実質的に同一であるか同様の工程を行う。それによって、第２犠牲膜パターン１４２および第２絶縁膜パターン１５２を形成してもよく、第２参照構造物Ｒ２を用いてそれらの位置、大きさなどに対するモニタリングを行ってもよい。
【０１２７】
図４２を参照すると、図１５乃至図３０を参照して説明した工程と実質的に同一であるか同様の工程を行うことによって前記垂直型非揮発性メモリ装置を完成することができる。
【０１２８】
図４３乃至図４６は、例示的な実施例に係る垂直型非揮発性メモリ装置の製造方法を説明するための断面図である。前記垂直型非揮発性メモリ装置製造方法は第２参照構造物を形成せず、上部および下部モールド構造物の区別なしでモールド構造物を一度に形成することを除き、図１乃至図３０を参照して説明した工程と実質的に同一であるか同様の工程を含んで、それによって、同じ構成要素には同じ参照符号を付与してそれらに対する詳しい説明は省略する。
【０１２９】
図４３を参照すると、図１乃至図６を参照して説明した工程と同様の工程を行う。
【０１３０】
ただし、第１絶縁膜１１０および第１犠牲膜１２０を交互に繰り返し形成して、最終的に形成したい個数の層を一度に積層する。一方、最上層の第１絶縁膜１１０上には研磨阻止膜１６０を形成してもよい。
【０１３１】
以後、図４４を参照すると、図７および図８を参照して説明した工程と同様の工程を行う。それによって、第１絶縁膜パターン１１２、第１犠牲膜パターン１２２および研磨阻止膜パターン１６２が形成され、第１参照構造物Ｒ１を用いて前記パターンの位置、大きさなどをモニタリングしてもよい。
【０１３２】
図４５を参照すると、図１５乃至図３０を参照して説明した工程と実質的に同一であるか同様の工程を行うことによって前記垂直型非揮発性メモリ装置を完成することができる。
【０１３３】
上述したように本発明の望ましい実施例を参照して説明したが当該技術分野で通常の知識を持った者であれば、特許請求範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正および変更させる可能性があることを理解できる。
【符号の説明】
【０１３４】
１００  基板、
１０２  第１トレンチ、
１３２  第２トレンチ、
１３４  第３トレンチ、
１３６  第４トレンチ、
１３８  第５トレンチ、
１１０  第１絶縁膜、
１５０  第２絶縁膜、
１１２、１５２、１１５  第１、第２、第３絶縁膜パターン、
１２０、１４０  第１、第２犠牲膜、
１２２、１４２、１２５  第１、第２、第３犠牲膜パターン、
１３０、１７０  第１、第２層間絶縁膜パターン、
１６０  研磨阻止膜、
１６２  研磨阻止膜パターン、
１８０  ホール、
１９０  半導体パターン、
２００、２８０  第１、第２ブロッキング膜パターン、
２１０  電荷保存膜パターン、
２２０  トンネル絶縁膜パターン、
２３０  チャネル、
２４０、３１０  第１、第２充電膜パターン、
２５０  キャッピング膜パターン、
２６０、３３０、３４０  第１、第２、第３開口、
２７０  ギャップ、
２９０  導電体、
３００  不純物領域、
３２０  第３層間絶縁膜、
３５０  ビットラインコンタクト、
３６０  第１コンタクトプラグ、
３７０  ビットライン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2015142133.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015142133.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015142133.tif 000009
【図８】
2015142133.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2015142133.tif 000012
【図１１】
2015142133.tif 000013
【図１２】
2015142133.tif 000014
【図１３】
2015142133.tif 000015
【図１４】
2015142133.tif 000016
【図１５】
2015142133.tif 000017
【図１６】
2015142133.tif 000018
【図１７】
2015142133.tif 000019
【図１８】
2015142133.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
2015142133.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2015142133.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
2015142133.tif 000030
【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
2015142133.tif 000036
【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
2015142133.tif 000040
【図３９】
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【図４０】
2015142133.tif 000042
【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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