[發明專利]立體存儲器元件及其制作方法

在審

• 申請號: 201710149059.0
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN108573973A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 李冠儒;邱家榮
• 申請（專利權）人: 旺宏電子股份有限公司
• 主分類號: H01L27/11521
• 分類號: H01L27/11521;H01L27/11551;H01L27/11568;H01L27/11578
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

一種立體(Three?Dimensional，3D)存儲器元件包括：多層疊層結構(multi?layer stacks)、接觸層、存儲層以及通道層。多層疊層結構包括縱向疊層且彼此隔離的多個導電層，并具有一個第一開口和一個第二開口，分別貫穿這些導電層中的至少二層。接觸層位于第一開口中，以導通被第一開口貫穿的至少二層導電層。存儲層位于第二開口中。通道層覆蓋于存儲層上，以在存儲層和通道層與被第二開口貫穿的至少二個導電層重疊的多個位置(cross points)上形成多個存儲單元。

技術領域

本發明有關于一種高密度存儲器元件及其制作方法，特別是有關于一種立體(Three-Dimensional，3D)存儲器元件及其制作方法。

背景技術

非易失性存儲器(Non-Volatile Memory，NVM)元件，例如閃存，具有在移除電源時亦不丟失儲存于存儲單元中的信息的特性。三維非易失性存儲器元件，例如具有單柵極(single-gate)存儲單元、雙柵極(double gate)存儲單元和環繞式柵極(surroundinggate)存儲單元的三維閃存元件，包含多個構建于多層疊層結構(multi-layer stacks)之中，且具有垂直通道的存儲單元立體陣列，可達到更高的儲存容量以及更優異的數據保存可靠性和操作速度。目前已廣泛運用于便攜式音樂播放器、移動電話、數字相機等的固態大容量存儲應用。

以具有的單柵極垂直通道(Single-Gate Vertical Channel，SGVC)NAND存儲器元件為例，其制作方式是，先以刻蝕工藝在多層疊層結構中形成溝道(trench)；之后再在溝道的底部和側壁上依序形成包含氧化硅(silicon oxide)層、氮化硅(silicon nitride)層和氧化硅層(即，ONO復合層)的存儲層和由多晶硅材質所構成的通道層，借以在溝道的側壁上定義出多個垂直串接的存儲單元，并進一步構成U形存儲單元串行結構。

其中，每一個U形存儲單元串行結構頂部的二個存儲單元可以分別作為串行選擇線(String Selection Line，SSL)和接地選擇線(Ground Selection Line，GSL)開關；而位于U形存儲單元串行結構底部的至少一個存儲單元則可作為反相輔助柵極(inversionassist gate，IG)開關，用來控制U形存儲單元串行結構中的其他存儲單元，借以進行寫入/擦除操作。而相較于U形存儲單元串行結構中的其他存儲單元，串行選擇線開關、接地選擇開關和反相輔助柵極開關需要具備較大的閾值電壓。已知的作法，是通過增加串行選擇線開關、接地選擇開關和反相輔助柵極開關的柵極厚度來增加其通道長度，以得到增大閾值電壓及降低漏電流的目的。

然而采用增加柵極厚度的方式，在形成多層疊層結構時，制作串行選擇線開關、接地選擇開關和反相輔助柵極開關柵極的工藝，必須與制作其他存儲單元的垂直柵極的工藝分開進行，徒增工藝步驟與成本。

因此有需要提供一種先進的立體存儲器元件及其制作方法，以解決現有技術所面臨的問題。

發明內容

本發明的一實施例是公開一種立體存儲器元件。此立體存儲器元件包括：多層疊層結構(multi-layer stacks)、接觸層、存儲層以及通道層。多層疊層結構包括縱向疊層且彼此隔離的多個導電層，并具有一個第一開口和一個第二開口，分別貫穿這些導電層中的至少二層。接觸層位于第一開口中，以導通被第一開口貫穿的至少二層導電層。存儲層位于第二開口中。通道層覆蓋于存儲層上，以在存儲層和通道層與被第二開口貫穿的至少二個導電層重疊的多個位置(cross points)上形成多個存儲單元。