[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于三維閃存存儲器的選通管及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910316738.1
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110112290B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 繆向水;錢航;童浩
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體存儲領(lǐng)域，具體公開了一種應(yīng)用于三維閃存存儲器的選通管及其制備方法，其中該選通管包括第一金屬屏蔽層、第二金屬屏蔽層以及選通功能層；該選通管設(shè)置在用于構(gòu)成三維閃存存儲器的閃存存儲串的頂端，并位于垂直溝道的正上方；選通管與閃存存儲串一一對應(yīng)，任意一個閃存存儲串均呈三維堆疊結(jié)構(gòu)垂直設(shè)置在襯底上；選通功能層用于根據(jù)第一金屬屏蔽層與第二金屬屏蔽層上的電壓導(dǎo)通或截止，從而控制位于該選通管下方的閃存存儲串的選通。本發(fā)明通過對選通管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、設(shè)置方式等進行改進，與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠有效解決選通管制備工藝與三維閃存存儲器制備工藝不兼容、且選通管功耗高等問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于三維半導(dǎo)體存儲器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種應(yīng)用于三維閃存存儲器的選通管及其制備方法。

背景技術(shù)

根據(jù)摩爾定律，微電子器件工藝特征尺寸不斷降低，閃存存儲器特尺寸微縮存在物理極限，于是平面閃存工藝開始向三維發(fā)展，三維閃存存儲器應(yīng)運而生。與傳統(tǒng)的平面半導(dǎo)體存儲器相比，三維閃存存儲器的存儲密度不在受限于工藝特征尺寸，可以隨著垂直方向上堆疊實現(xiàn)存儲密度的不斷提升。

對于三維閃存存儲器，通常從采用晶體管來選通單個存儲串，工藝中需要進行單獨的選通晶體管制備，工藝復(fù)雜。并且在器件工作中，選通管需要持續(xù)施加電壓控制，功耗較高。

二端選通管結(jié)構(gòu)本身結(jié)構(gòu)簡單，工藝步驟少，并且可以與三維閃存的垂直溝道制備工藝集成。通過二端選通管結(jié)構(gòu)技術(shù)可以有效降低三維閃存存儲器制備的復(fù)雜度，從而提高集成制造的良率。此外，二端選通管技術(shù)具有高開關(guān)比，高開態(tài)電流，低亞域斜率，可以有效的降低三維閃存存儲陣列選通的速度以及功耗。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于三維閃存存儲器的選通管及其制備方法，其中通過對選通管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、設(shè)置方式等進行改進，與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠有效解決選通管制備工藝與三維閃存存儲器制備工藝不兼容、且選通管功耗高等問題，本發(fā)明中的選通管結(jié)構(gòu)非常適用于三維閃存存儲器，能夠有效的與三維閃存存儲器的內(nèi)部細節(jié)結(jié)構(gòu)相配合實現(xiàn)閃存存儲串的選通控制，并且，選通管的制備工藝能夠有效與現(xiàn)有三維閃存存儲器制備工藝兼容，二端選通管是利用選通材料的閾值特性實現(xiàn)開態(tài)與關(guān)態(tài)，而傳統(tǒng)晶體管的閾值特性是利用柵電極電壓使溝道載流子耗盡或積累形成關(guān)斷或?qū)ǎ虼吮景l(fā)明能夠提升現(xiàn)有三維閃存存儲陣列存儲串的選通速度、簡化工藝過程、降低選通功耗。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種應(yīng)用于三維閃存存儲器的選通管，其特征在于，該選通管包括第一金屬屏蔽層、第二金屬屏蔽層以及選通功能層，其中所述選通功能層位于所述第一金屬屏蔽層以及所述第二金屬屏蔽層之間；該選通管設(shè)置在用于構(gòu)成三維閃存存儲器的閃存存儲串的頂端，并位于垂直溝道的正上方；所述選通管與所述閃存存儲串一一對應(yīng)，任意一個所述閃存存儲串均呈三維堆疊結(jié)構(gòu)垂直設(shè)置在襯底上；

并且，所述第一金屬屏蔽層與位線相連，所述第二金屬屏蔽層與閃存存儲串的存儲溝道頂部相連，存儲溝道的底部與源極相連；所述選通功能層用于根據(jù)所述第一金屬屏蔽層與所述第二金屬屏蔽層之間的電壓之差導(dǎo)通或截止，從而控制位于該選通管下方的閃存存儲串的選通；其中，當(dāng)所述第一金屬屏蔽層與所述第二金屬屏蔽層之間的電壓值之差的絕對值大于等于閾值電壓值時所述選通功能層導(dǎo)通，當(dāng)所述第一金屬屏蔽層與所述第二金屬屏蔽層之間的電壓值之差的絕對值小于閾值電壓值時所述選通功能層截止；

此外，在三維閃存存儲器進行讀或?qū)懖僮鳎枰x擇特定存儲串時，通過在位線和源極分別施加滿足電壓相對大小條件的位線電壓和源極電壓使所述選通功能層導(dǎo)通或截止。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述選通功能層所采用的材料為硫系化合物材料，具體為包含Ge、Se、Cu三種元素的合金化合物；優(yōu)選的，所述選通功能層所采用的材料其化學(xué)通式為Ge_xSe_yCu_100-x-y，其中0x100，0y100，0(100-x-y)100。