[发明专利]半导体装置和包括该半导体装置的数据存储系统

说明书

提供了半导体装置和包括该半导体装置的数据存储系统。所述半导体装置包括第一基底结构和第二基底结构，第一基底结构包括基底、电路元件和第一键合金属层，第二基底结构连接到第一基底结构。第二基底结构包括：板层；栅电极，在第一方向上堆叠在板层下方；分离区域，穿透栅电极并且在第二方向上延伸并在第二方向上彼此间隔开；绝缘区域，从板层的上表面延伸并且穿透板层和在分离区域之间的栅电极中的至少一个；以及第二键合金属层，连接到第一键合金属层。绝缘区域具有倾斜的侧表面，使得绝缘区域的宽度在朝向第一基底结构的方向上减小。

本申请要求于2021年5月10日向韩国知识产权局提交的第10-2021-0060059号韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用全部包括于此。

技术领域

本公开涉及半导体装置和包括该半导体装置的数据存储系统。

背景技术

在需要数据存储的数据存储系统中，对可以存储大容量数据的半导体装置的需求不断增加。因此，已经对增大半导体装置的数据存储容量的方法进行了研究。例如，作为增大半导体装置的数据存储容量的方法，已经提出了包括三维布置的存储单元而不是二维布置的存储单元的半导体装置。

发明内容

示例实施例提供了一种具有改善的可靠性的半导体装置。

示例实施例提供了一种包括具有改善的可靠性的半导体装置的数据存储系统。

根据示例实施例，一种半导体装置包括：第一基底结构，包括基底、在基底上的电路元件、在电路元件上的第一互连结构以及在第一互连结构上的第一键合金属层；以及第二基底结构，在第一基底结构上并且连接到第一基底结构。第二基底结构包括：板层；栅电极，在板层下方在垂直于板层的下表面的第一方向上堆叠并且彼此间隔开，并且包括从板层依次地设置的第一栅电极、第二栅电极和第三栅电极；第一栅极介电层，沿着栅电极的上表面和下表面延伸；沟道结构，穿透栅电极并且在第一方向上延伸，沟道结构中的每个包括沟道层；第一分离区域，贯穿栅电极并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间隔开；第二分离区域，在第一分离区域之间穿透栅电极，在第一方向和第二方向上延伸，并且在至少一个区域中在第二方向上彼此间隔开；绝缘区域，从板层的上表面延伸并且在第二隔离区之间穿透板层和第一栅电极；第二互连结构，在沟道结构和栅电极下方；以及第二键合金属层，在第二互连结构下方并且连接到第一键合金属层。绝缘区域与第一栅电极的侧表面接触，并且第一栅极介电层的侧表面与第一栅电极接触。

根据示例实施例，一种半导体装置包括：第一基底结构，包括基底、设置在基底上的电路元件以及设置在电路元件上的第一键合金属层；以及第二基底结构，设置在第一基底结构上并且连接到第一基底结构。第二基底结构包括：板层；栅电极，在板层下方在垂直于板层的下表面的第一方向上堆叠并且彼此间隔开；分离区域，穿透栅电极并在垂直于第一方向的第二方向上延伸，并且在至少一个区域中在第二方向上彼此间隔开；绝缘区域，从板层的上表面延伸并且在分离区域之间穿透板层和栅电极中的至少一个栅电极；以及第二键合金属层，设置在栅电极下方并且连接到第一键合金属层。绝缘区域具有倾斜的侧表面，使得绝缘区域的宽度在朝向第一基底结构的方向上减小。

根据示例实施例，一种数据存储系统包括：半导体存储装置，包括：第一基底结构，包括电路元件和第一键合金属层；第二基底结构，包括沟道结构和连接到第一键合金属层的第二键合金属层；以及输入/输出垫，电连接到电路元件；以及控制器，通过输入/输出垫电连接到半导体存储装置并且被构造为控制半导体存储装置。第二基底结构还包括：板层；栅电极，在板层下方在垂直于板层的下表面的第一方向上堆叠并且彼此间隔开；分离区域，穿透栅电极并在垂直于第一方向的第二方向上延伸，并且在至少一个区域中在第二方向上彼此间隔开；以及绝缘区域，从板层的上表面延伸并且在分离区域之间穿透板层和栅电极中的至少一个栅电极。绝缘区域具有相对于第一方向倾斜的侧表面，使得绝缘区域的宽度在朝向第一基底结构的方向上减小。

附图说明