[發明專利]存儲器元件及其制作方法

有效

• 申請號: 201710417339.5
• 申請日: 2017-06-06
• 公開（公告）號: CN109003987B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 賴二琨;龍翔瀾
• 申請（專利權）人: 旺宏電子股份有限公司
• 主分類號: H01L27/11582
• 分類號: H01L27/11582
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

一種存儲器元件，包括：多層堆疊結構(multi?layers stack)、電荷儲存層、第一通道層以及串列選擇(String Selection，SSL)開關。多層堆疊結構包括交錯堆疊的多個導體層和絕緣層以及至少一個第一貫穿開口，貫穿這些絕緣層和導體層。電荷儲存層毯覆于第一貫穿開口的側壁上。第一通道層位于第一貫穿開口中。串列選擇開關，位于多層堆疊結構上，包括：第二通道層、柵極介電層和柵極。第二通道層位于第一通道層上方，并與第一通道層電性接觸。柵極介電層位于第二通道層上，且具有與電荷儲存層相異的材質。柵極位于柵極介電層上。

技術領域

本發明書是有關于一種存儲器元件及其制作方法。特別是有關于一種非易失性存儲器(Non-Volatile Memory，NVM)及其制作方法。

背景技術

非易失性存儲器元件，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。已廣泛運用于用于便攜式音樂播放器、移動電話、數碼相機等的固態大容量存儲應用。三維非易失性存儲器元件，例如垂直通道式(Vertical-Channel，VC)三維閃存元件，具有許多層堆疊結構，可達到更高的儲存容量，更具有優異的電子特性，例如具有良好的數據保存可靠性和操作速度。

形成典型三維非易失性存儲器元件的方法，包括下述步驟：首先形成包含有彼此交錯堆疊的多個絕緣層和導電層的多層疊結構(multi-layers stack)。并以刻蝕工藝在多層疊結構中形成至少一條溝槽，將多層疊結構區分為多個脊狀多層疊層(ridge-shapedstacks)，使每一脊狀多層疊層都包含多條由圖案化導電層所形成的導電條帶。再于溝槽的側壁上依序形成包含有硅氧化物-氮化硅-硅氧化物(ONO結構)電荷儲存層和通道層，進而在脊狀多層疊層的每一個導電條帶與電荷儲存層和通道層三者重疊的位置上，定義出多個開關結構(switch)。其中，只有位于脊狀多層疊層堆疊中間階層的開關結構，可以用來作為存儲單元，并通過通道層串接形成存儲單元串列。位于脊狀多層疊層堆疊的頂部階層的開關結構則是作為存儲單元串列的串列選擇(String Selection，SSL)開關。

由于，串列選擇開關包含有電荷儲存層，并且通過通道層與存儲單元串接。因此當存儲單元進行寫入/抹除操作時，串列選擇開關和接地選擇開關的電荷儲存層會被充電，造成串列選擇開關和接地選擇開關的臨界電壓改變。而為了可靠地控制存儲單元的操作，串列選擇開關的臨界電壓必須保持穩定。需要增加額外的控制電路來對串列選擇開關和接地選擇開關施加電壓，以補償寫入/抹除操作所造成的臨界電壓偏移效應。不僅會增加三維非易失性存儲器元件的電力消耗，也影響三維非易失性存儲器元件的操作效率。

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

發明內容

本說明書的一實施例揭露一種存儲器元件，包括：多層堆疊結構(multi-layersstack)、電荷儲存層、第一通道層以及串列選擇(String Selection，SSL)開關。多層堆疊結構包括交錯堆疊的多個導體層和絕緣層以及至少一個第一貫穿開口，貫穿這些導體層。電荷儲存層毯覆于第一貫穿開口的側壁上。第一通道層位于第一貫穿開口中。串列選擇開關，位于多層堆疊結構上，包括：第二通道層、柵極介電層和柵極。第二通道層位于第一通道層上方，并與第一通道層電性接觸。柵極介電層位于第二通道層上，且具有與電荷儲存層相異的材質。柵極位于柵極介電層上。

本說明書的另一實施例揭露一種存儲器元件的制作方法，包括下述步驟：首先，形成一個多層堆疊結構，使其包括交錯堆疊的多個導體層和絕緣層以及至少一個第一貫穿開口，貫穿這些絕緣層和導體層。形成電荷儲存層，毯覆于第一貫穿開口的一側壁上；并于第一貫穿開口中形成第一通道層，藉以于這些導體層、電荷儲存層和第一通道層的多個重疊區域(intersection points)上定義出多個存儲單元。再于多層堆疊結構上形成串列選擇開關，使串列選擇開關包括：第二通道層、柵極介電層和柵極。第二通道層位于第一通道層上方，并與第一通道層電性接觸。柵極介電層位于第二通道層上，具有與電荷儲存層相異的材質。柵極位于柵極介電層上。