[發明專利]三維非易失性存儲器件、存儲系統及其制造方法

有效

• 申請號: 201210442592.3
• 申請日: 2012-11-08
• 公開（公告）號: CN103165618B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 盧侑炫;崔鍾武;安泳洙
• 申請（專利權）人: 愛思開海力士有限公司
• 主分類號: H01L27/11582
• 分類號: H01L27/11582
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙)11363
• 代理人: 石卓瓊,郭放

相關申請的交叉引用

本申請要求2011年12月19日提交的申請號為10-2011-0137331的韓國專利申請的優先權，其全部內容通過引用合并于此。

技術領域

本發明的實施例涉及一種半導體器件、存儲系統及其制造方法，更具體而言，涉及一種三維非易失性存儲器件、存儲系統及其制造方法。

背景技術

非易失性存儲器件即使在沒有電源的情況下也可以保留數據。存儲器單元以單層制造在硅襯底之上的二維存儲器件在增加其集成度上已經達到物理極限。因此，已經提出了將存儲器單元在硅襯底之上沿垂直方向層疊的三維非易失性存儲器件。

在下文中，參照圖1來描述三維（3D）非易失性存儲器件的結構。

圖1是說明現有的3D非易失性存儲器件的結構的立體圖。

如圖1所示，現有的3D非易失性存儲器件可以包括溝道結構C、垂直柵14以及字線WL。溝道結構C可以沿著第一方向I-I’平行延伸。垂直柵14可以位于相鄰的溝道結構C之間并從襯底10突出。字線WL可以與垂直柵14耦接，并且沿著第二方向II-II’平行延伸。

這里，每個溝道結構C可以包括交替層疊在襯底10之上的層間絕緣層11和溝道層12。另外，隧道絕緣層13A、電荷陷阱層13B以及電荷阻擋層13C可以插入在垂直柵14與溝道結構C之間。

根據上述結構，可以沿著相對于襯底10的水平方向布置存儲串（string）。這些存儲串可以層疊在襯底10之上。因此，與二維結構的存儲器件相比，可以增加具有以上結構的3D存儲器件的集成度。然而，因為在3D存儲器件中未提供阱區，所以3D存儲器件可能具有低的操作速度。

發明內容

本發明的實施例涉及一種具有改進的操作速率的三維非易失性存儲器件、存儲系統以及制造方法。

根據本發明的一個實施例，一種三維（3D）非易失性存儲器件包括：溝道結構，所述溝道結構每個都包括層疊在襯底之上的溝道層并且第一方向延伸，其中，所述溝道層分別包括阱區；垂直柵，所述垂直柵位于溝道結構之間并且彼此間隔開；以及阱拾取線，所述阱拾取線與溝道層的阱區接觸，并沿著與溝道結構交叉的第二方向延伸。

根據本發明的另一個實施例，一種存儲系統包括三維（3D）非易失性存儲器件和存儲控制器。所述三維非易失性存儲器件包括：溝道結構，每個溝道結構具有層疊在襯底之上的溝道層并且包括各個阱區；垂直柵，所述垂直柵位于溝道結構之間并且彼此間隔開；以及阱拾取線，所述阱拾取線與溝道層的阱區接觸，并且沿著與溝道結構交叉的方向延伸。所述存儲控制器被配置成控制3D非易失性存儲器件。

根據本發明的另一個實施例，一種制造三維（3D）非易失性存儲器件的方法包括以下步驟：形成溝道結構，每個溝道結構包括交替地層疊在襯底之上的溝道層和層間絕緣層，其中，溝道層分別包括阱區；在溝道結構之間形成彼此間隔開的垂直柵；以及形成阱拾取線，所述阱拾取線在溝道層的阱區上接觸，并沿與溝道結構交叉的方向延伸。

附圖說明

圖1是說明現有的三維（3D）非易失性存儲器件的結構的立體圖；

圖2A至圖5B是說明根據本發明的一個實施例的制造3D非易失性存儲器件的方法的示圖；

圖6是說明根據本發明的一個實施例的存儲系統的框圖；以及

圖7是說明根據本發明的一個實施例的計算系統的框圖。

具體實施方式

在下文中，將參照附圖詳細地描述本發明的各種實施例。提供附圖是為了使本領域技術人員能根據本發明的實施例來實現和利用本發明。

圖2A至圖5B是說明根據本發明的一個實施例的制造三維（3D）非易失性存儲器件的方法的示圖。圖2A至圖5A是立體圖。圖2B至圖4B是分別沿著圖2A至圖4A的線A-A’截取的平面圖，并且圖5B是圖5A的俯視平面圖。

如圖2A和圖2B所示，可以在襯底20之上形成層間絕緣層21和溝道層22。這里，層間絕緣層21可以包括氧化物層。溝道層22可以包括半導體層，例如多晶硅層或摻雜了低濃度的P型雜質的多晶硅層。

根據本發明的一個實施例，可以在后續工藝中形成溝道結構C。溝道結構C可以包括層疊在襯底20之上的溝道層。可以沿著溝道結構C的側壁形成存儲器單元MC。另外，每個溝道層可以摻雜雜質以形成阱區W和源極區S。例如，阱區W可以位于包括在溝道結構C中的每個溝道層的一個端部。源極區S可以位于阱區W與形成有存儲器單元的區MC之間。在圖2B中，出于說明目的，相應區的部分用虛線表示。