[發明專利]具有圍繞柵極的垂直開關的三維存儲器及其方法

有效

• 申請號: 201380041340.2
• 申請日: 2013-06-13
• 公開（公告）號: CN104520995B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: Y-T.陳;S.J.雷迪根;R.E.朔伊爾萊因;R-A.塞爾尼
• 申請（專利權）人: 桑迪士克科技有限責任公司
• 主分類號: H01L27/24
• 分類號: H01L27/24;G11C13/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 邱軍

1.一種具有存儲器元件的三維存儲器裝置，所述存儲器元件布置成三維圖案，由具有x、y和z方向的直角坐標限定，并且具有堆疊在該z方向的多個平行平面，所述存儲器裝置具有在基板的頂部上的多層結構，該多層結構包括多平面存儲器層，所述三維存儲器裝置還包括：

作為位線柱的導電柱的x-y平面中的二維陣列，延伸通過在該z方向的該多個平面，該位線柱的二維陣列在該x方向和該y方向分別由間隔Lx和間隔Ly分隔，并且間隔Ly和間隔Lx之差由間隔Ls給出；

該x-y平面中隔離的TFT溝道的二維陣列，每個TFT溝道與沿著該z方向的該位線柱之一成一線，并且具有連接到該位線柱之一的一端的第一端；

柵極材料層，圍繞每個TFT溝道，但是由中間氧化物層與該TFT溝道隔離，所述柵極材料層具有的厚度使得其可填充相鄰TFT溝道之間在x方向的間隔，以形成沿著y方向的選擇柵極線，因此以圍繞每個TFT溝道的所述厚度的至少一半留下選擇柵極，同時留下相鄰TFT溝道之間沿著y方向的間隔Ls；以及

沿著y方向的單獨金屬線，每個金屬線與y方向一列位線之間的TFT溝道的第二端接觸。

2.如權利要求1所述的三維存儲器裝置，其中：

每個TFT溝道還包括：

第一層N+摻雜多晶硅；

第二層P-摻雜多晶硅；以及

第三層N+摻雜多晶硅。

3.如權利要求1所述的三維存儲器裝置，其中：

該導電柱由多晶硅形成。

4.如權利要求1所述的三維存儲器裝置，其中：

隔離的氧化物層位于兩個相鄰的選擇柵極線之間；并且

該隔離氧化物層具有由間隔Ls給出的厚度。

5.如權利要求1所述的三維存儲器裝置，其中：

該間隔Ls使該隔離氧化物層的厚度能承受操作電壓而不會被電擊穿。

6.如權利要求1所述的三維存儲器裝置，其中：

其中該存儲器元件是非易失性可再編程存儲器元件。

7.如權利要求6所述的三維存儲器裝置，其中：

該非易失性可再編程存儲器元件的每一個具有電阻，該電阻在阻值上響應于施加到材料的電壓或通過材料的電流進行可逆變化。

8.一種在具有存儲器元件的三維存儲器裝置中形成垂直開關層的方法，所述存儲器元件布置成三維圖案，由具有x、y和z方向的直角坐標限定，并且具有堆疊在該z方向的多個平行平面，所述存儲器裝置具有在基板頂部上的多層結構，該多層結構包括多平面存儲器層，所述方法包括：

在該多平面存儲器層中提供作為位線柱的導電柱的x-y平面中的二維陣列，該位線柱在z方向延伸通過該多個平面，該位線柱的二維陣列在x方向和y方向分別以間隔Lx和間隔Ly分隔，并且間隔Ly和間隔Lx之差由間隔Ls給出；

通過在板層的該x-y平面中形成隔離的TFT溝道的二維陣列，在該多平面存儲器層的頂部上形成垂直開關層的該板層，每個TFT溝道與沿著該z方向的該位線柱之一成一線，并且具有連接到該位線柱之一的一端的第一端；

在該板層上沉積柵極氧化物層；

通過在該柵極氧化物層上沉積柵極材料層而形成圍繞每個TFT溝道的選擇柵極，所述柵極材料層具有的厚度使得其可填充在相鄰TFT溝道之間的在x方向的間隔，以形成沿著y方向的選擇柵極線，因此以圍繞每個TFT溝道的所述厚度的至少一半留下選擇柵極，同時留下相鄰TFT溝道之間沿著y方向的間隔Ls；

通過選擇性回蝕刻該柵極材料而暴露每個TFT溝道的頂端，并且該氧化物沉積在每個TFT溝道的該頂端上；

通過沉積氧化物繼之以平坦化而填充該垂直開關層中的任何凹陷；以及

沿著y方向形成單獨的金屬線，每個金屬線與y方向的一列位線之間的TFT溝道的第二端接觸。

9.如權利要求8所述的方法，其中所述形成隔離的TFT溝道的二維陣列還包括：

沉積三層的摻雜多晶硅以形成排列在z方向的薄膜晶體管(TFT)的溝道結構；

設掩模且蝕刻該三層的摻雜多晶硅的部分以在該x-y平面中形成隔離的TFT溝道的二維陣列，每個TFT溝道與沿著z方向該位線柱之一成一線并且與該位線柱之一的一端連接。

10.如權利要求7所述的方法，其中所述三層的摻雜多晶硅是第一層N+摻雜多晶硅、繼之以第二層P-摻雜多晶硅和繼之以第三層N+摻雜多晶硅。