一种半导体装置包括：衬底；栅电极，其在垂直于衬底的上表面的第一方向上堆叠并彼此间隔开；沟道结构，其穿透栅电极，在第一方向上延伸，并且各自包括沟道层；分离区，其穿透栅电极，在第一方向和垂直于第一方向的第二方向上延伸，并且在垂直于第一方向和第二方向的第三方向上彼此分离开；以及裂纹防止层，其设置在分离区的至少一部分上，其中，分离区中的每一个包括下区和上区，上区在下区上在第二方向上彼此分离开并且从下区向上突出，并且其中，裂纹防止层接触上区的上表面。纹防止层接触上区的上表面。纹防止层接触上区的上表面。
【技术实现步骤摘要】
半导体装置和包括该半导体装置的数据存储系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年7月5日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10
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2021
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0087985的优先权的利益，该申请的公开以引用方式全文并入本文中。
[0003]示例实施例涉及一种半导体装置和包括该半导体装置的数据存储系统。
技术介绍
[0004]需要一种半导体装置，它可以在需要数据存储的数据存储系统中存储大容量数据。因此，研究了用于提高半导体装置的数据存储容量的方法。例如，作为增加半导体装置的数据存储容量的一种方法，已经提出了包括三维排列的存储单元而不是二维排列的存储单元的半导体装置。
技术实现思路
[0005]根据实施例，一种半导体装置包括：衬底，其具有第一区和第二区；栅电极，其在垂直于衬底的上表面的第一方向上堆叠在衬底上并且彼此分离开，并且在第二区上在垂直于第一方向的第二方向上以不同长度延伸；沟道结构，其穿透栅电极，在第一方向上延伸，并且各自包括沟道层；水平导电层，其在衬底上设置在栅电极下方，并且接触沟道结构中的每一个的沟道层；分离区，其穿透栅电极，在第一方向和第二方向上延伸，并且在垂直于第一方向和第二方向的第三方向上彼此分离开；单元区绝缘层，其覆盖栅电极和沟道结构；上支承层，其设置在单元区绝缘层上，并且具有设为在第一方向上与分离区重叠的开口；以及裂纹防止层，其接触分离区的上表面，并且具有在第三方向上的由上支承层覆盖的侧表面，其中，分离区中的每一个在第三方向上具有第一宽度，并且裂纹防止层中的每一个在第三方向上具有大于第一宽度的第二宽度，并且其中，裂纹防止层的下表面设置在比沟道结构的上表面的水平高度更高的水平高度上。
[0006]根据实施例，一种半导体装置包括：衬底；栅电极，其在垂直于衬底的上表面的第一方向上堆叠并彼此间隔开；沟道结构，其穿透栅电极，在第一方向上延伸，并且各自包括沟道层；分离区，其穿透栅电极，在第一方向和垂直于第一方向的第二方向上延伸，并且在垂直于第一方向和第二方向的第三方向上彼此分离开；以及裂纹防止层，其设置在分离区的至少一部分上，其中，分离区中的每一个包括下区和上区，上区在下区上在第二方向上彼此分离开并且从下区向上突出，并且其中，裂纹防止层接触上区的上表面。
[0007]根据实施例，一种数据存储系统包括：半导体存储装置，其包括衬底、设置在衬底的一侧上的电路装置和电连接至电路装置的输入/输出焊盘；以及控制器，其通过输入/输出焊盘电连接至半导体存储装置，并且控制半导体存储装置，其中，半导体存储装置包括栅电极、沟道结构、分离区和裂纹防止层，栅电极在垂直于衬底的上表面的第一方向上堆叠并彼此间隔开，沟道结构穿透栅电极、在第一方向上延伸并且各自包括沟道层，分离区穿透栅
电极、在第一方向和垂直于第一方向的第二方向上延伸、并且在垂直于第一方向和第二方向的第三方向上彼此分离开，裂纹防止层设置在分离区的至少一部分上，其中，分离区中的每一个包括下区和上区，上区在下区上在第二方向上彼此分离开并且从下区向上突出，并且其中，裂纹防止层接触上区的上表面。
附图说明
[0008]通过参照附图详细描述示例实施例，特征将对于本领域技术人员变得明显，在附图中：
[0009]图1A至图1C是示出根据示例实施例的半导体装置的图；
[0010]图2A至图2E是示出根据示例实施例的半导体装置的剖视图；
[0011]图3是示出根据示例实施例的半导体装置的一部分的放大图；
[0012]图4A和图4B是示出根据示例实施例的半导体装置的一部分的放大图；
[0013]图5A至图5D是示出根据示例实施例的半导体装置的平面图；
[0014]图6A和图6B是示出根据示例实施例的半导体装置的平面图和剖视图；
[0015]图7A和图7B是示出根据示例实施例的半导体装置的平面图和剖视图；
[0016]图8是示出根据示例实施例的半导体装置的剖视图；
[0017]图9是示出根据示例实施例的半导体装置的剖视图；
[0018]图10是示出根据示例实施例的半导体装置的剖视图；
[0019]图11A至图20B是示出根据示例实施例的制造半导体装置的方法的剖视图；
[0020]图21是示出包括根据示例实施例的半导体装置的数据存储系统的图；
[0021]图22是示出包括根据示例实施例的半导体装置的数据存储系统的透视图；以及
[0022]图23是示出根据示例实施例的半导体封装件的剖视图。
具体实施方式
[0023]图1A至图1C是示出根据示例实施例的半导体装置的图。图1B是示出图1A中的右区的放大图，其仅示出了诸如上支承层170、第一分离区MS1和第二分离区MS2以及裂纹防止层190的元件的一部分。图1C是示出图1A中的区“A”的放大图。
[0024]图2A至图2E是示出根据示例实施例的半导体装置的剖视图。图2A和图2B分别示出了沿着图1A中的线I
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I
’
和线II
‑
II
’
截取的横截面，并且图2C至图2E示出了沿着图1C中的线III
‑
III
’
、线IV
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IV
’
和线V
‑
V'截取的横截面。
[0025]图3是示出根据示例实施例的半导体装置的一部分的放大图，其示出了图2C中的区“B”。
[0026]参照图1A至图3，半导体装置100可包括：衬底101，其具有第一区R1和第二区R2；衬底101上的第一水平导电层102和第二水平导电层104；栅电极130，其堆叠在衬底101上；层间绝缘层120，其在衬底101上与栅电极130交替地堆叠；以及沟道结构CH，其设置为穿透栅电极130的堆叠结构，并且各自包括沟道层140；穿透堆叠结构的一部分的上分离区SS；通过穿透堆叠结构延伸的第一分离区MS1和第二分离区MS2；单元区绝缘层160，其覆盖栅电极130和沟道结构CH；上支承层170，其设置在单元区绝缘层160上；以及裂纹防止层190，其接触第一分离区MS1和第二分离区MS2的上表面。半导体装置100还可包括设置为穿透栅电极
130的堆叠结构的支承结构SP和连接至栅电极130的栅极接触件195。
[0027]在半导体装置100中，单个存储器单元串可配置为围绕各个沟道结构CH，并且多个存储器单元串可在X方向和Y方向上按照多列多行排列。
[0028]衬底101可具有在X方向和Y方向上延伸的上表面。在衬底101的第一区R1中，栅电极130可竖直地堆叠，并且可设置沟道结构CH，并且存储器单元可设置在第一区R1中。
[0029]在衬底101的第二区R2中，栅电极130可以以不同长度延伸，第二区R2可设为将存储器单元电连接至外围电路区。第二区R2可在例如X方向的至少一个方向上设置在第一区R本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，包括：衬底，其具有第一区和第二区；栅电极，其在垂直于所述衬底的上表面的第一方向上堆叠在所述衬底上并且彼此分离开，并且在所述第二区上在垂直于所述第一方向的第二方向上以不同长度延伸；沟道结构，其穿透所述栅电极，在所述第一方向上延伸，并且各自包括沟道层；水平导电层，其在所述衬底上设置在所述栅电极下方，并且接触所述沟道结构中的每一个的沟道层；分离区，其穿透所述栅电极，在所述第一方向和所述第二方向上延伸，并且在垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向上彼此分离开；单元区绝缘层，其覆盖所述栅电极和所述沟道结构；上支承层，其设置在所述单元区绝缘层上，并且具有设为在所述第一方向上与所述分离区重叠的开口；以及裂纹防止层，其接触所述分离区的上表面，并且具有在所述第三方向上的由所述上支承层覆盖的侧表面，其中：所述分离区中的每一个在所述第三方向上具有第一宽度，所述裂纹防止层中的每一个在所述第三方向上具有大于所述第一宽度的第二宽度，并且所述裂纹防止层的下表面设置在比所述沟道结构的上表面的水平高度更高的水平高度上。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述裂纹防止层在所述第三方向上的所述侧表面和所述分离区在所述第三方向上的侧表面彼此分离开。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述分离区中的每一个包括下区和从所述下区延伸至所述上支承层的所述开口中的上区。4.根据权利要求3所述的半导体装置，其中：所述下区在所述第三方向上具有第三宽度，所述上区中的每一个在所述第三方向上具有大于所述第三宽度的第四宽度，并且所述第四宽度小于所述第二宽度。5.根据权利要求3所述的半导体装置，其中，所述裂纹防止层连接至所述上区的至少一部分。6.根据权利要求3所述的半导体装置，其中，所述裂纹防止层连接至所述下区。7.根据权利要求3所述的半导体装置，其中，所述裂纹防止层中的每一个的厚度在至的范围内。8.根据权利要求1所述的半导体装置，其中：所述分离区包括具有第一杨氏模量的材料，并且所述裂纹防止层包括具有大于所述第一杨氏模量的第二杨氏模量的材料。9.根据权利要求8所述的半导体装置，其中，所述上支承层包括具有小于所述第二杨氏模量的第三杨氏模量的材料。10.根据权利要求8所述的半导体装置，其中，所述裂纹防止层包括硅、氮化硅和钨中的至少一种。
11.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述裂纹防止层和所述衬底的热膨胀系数之间的差小于所述上支承层和所述衬底的热膨胀系数之间的差。12.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述裂纹防止层在所述分离...
【专利技术属性】
技术研发人员：千相勋，郑光泳，芦英智，朴正桓，韩智勋，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：
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