[發明專利]三維可變電阻存儲器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201310674314.5
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN104124257B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 樸南均
• 申請（專利權）人: 愛思開海力士有限公司
• 主分類號: H01L27/24
• 分類號: H01L27/24;H01L45/00
• 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: 俞波;毋二省

1.一種可變電阻存儲器件，包括：

半導體襯底；

公共源極區，其形成在所述半導體層上；

溝道層，其實質垂直于所述半導體襯底的表面而形成，所述溝道層被選擇性地連接至所述公共源極區；

多個單元柵電極，所述多個單元柵電極沿著所述溝道層的一側而形成；

柵絕緣層，其圍繞所述多個單元柵電極的各單元柵電極而形成；

單元漏極區，其位于所述多個單元柵電極的各單元柵電極之間；

可變電阻層，其沿著所述溝道層的另一側而形成；以及

位線，其電連接至所述溝道層與所述可變電阻層。

2.如權利要求1所述的可變電阻存儲器件，還包括：

串選擇開關，其位于所述半導體襯底與所述溝道層之間，所述串選擇開關被配置以選擇性地連接所述公共源極區與所述溝道層。

3.如權利要求2所述的可變電阻存儲器件，其中所述串選擇開關包括：

溝道柱體，其形成在所述公共源極區上；

漏極區，其形成在所述溝道柱體的上部分中；

柵電極，其圍繞所述溝道柱體；以及

柵絕緣層，其位于所述溝道柱體與所述柵電極之間。

4.如權利要求3所述的可變電阻存儲器件，還包括形成在所述漏極區上的歐姆層。

5.如權利要求1所述的可變電阻存儲器件，其中所述溝道層具有的導電類型與所述漏極區的導電類型相反。

6.如權利要求1所述的可變電阻存儲器件，其中所述溝道層具有實質上圓柱形狀，且所述可變電阻層形成在所述溝道層的表面上。

7.如權利要求1所述的可變電阻存儲器件，其中所述多個單元柵電極與所述單元漏極區以平行所述半導體襯底的表面的方向延伸，且所述單元漏極區交迭于所述多個單元柵電極。

8.如權利要求1所述的可變電阻存儲器件，其中所述可變電阻層包括Pr_1-xCa_xMnO₃(PCMO)層、硫族化合物層、磁層、磁化反轉器件層或聚合物層。

9.如權利要求1所述的可變電阻存儲器件，其中所述溝道層僅設置在面對所述多個單元柵電極的各單元柵電極的區域。

10.一種制造可變電阻存儲器件的方法，所述方法包括以下步驟：

在半導體襯底上形成公共源極區；

在所述公共源極區上形成選擇開關；

在所述選擇開關之上，通過將具有第一刻蝕選擇性的多個第一層間絕緣層與具有第二刻蝕選擇性的多個第二層間絕緣層交替層疊來在所述半導體襯底上形成絕緣結構，所述第二刻蝕選擇性不同于所述第一刻蝕選擇性；

在所述絕緣結構中形成通孔以暴露所述選擇開關；

通過去除所述多個第一層間絕緣層的透過所述通孔而暴露的部分來形成空間部分；

在各空間部分中形成單元漏極區；

在各通孔中，沿著限定各通孔的表面形成溝道層；

選擇性地去除所述多個第二絕緣層來形成多個開口；

在所述多個開口的各開口中形成柵絕緣層；

在所述多個開口的各開口中形成單元柵電極，使得各單元柵電極被柵絕緣層圍繞；

在所述溝道層的表面上形成可變電阻層；

在所述通孔中形成絕緣層；以及

形成位線，以電連接至所述溝道層與所述可變電阻層。

11.如權利要求10所述的方法，其中選擇性地去除所述多個第二絕緣層來形成多個開口的步驟還包括：

在形成所述溝道層之后且在選擇性地去除所述第二絕緣層之前，

在通孔之間，形成穿過所述多個第二層間絕緣層的分離孔；

經由所述分離孔，選擇性地去除所述多個第二絕緣層來形成所述多個開口；以及

在所述柵絕緣層與單元柵電極被形成在各開口中之后，在所述分離孔中形成絕緣層。