[發明專利]非易失性存儲器器件

在審

• 申請號: 201911187722.1
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN111987107A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 金保延
• 申請（專利權）人: 愛思開海力士有限公司
• 主分類號: H01L27/11582
• 分類號: H01L27/11582;H01L27/11568
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 李興斌

本公開的實施例涉及非易失性存儲器器件。根據本公開的一個實施例的非易失性存儲器器件包括：具有溝道層的襯底、設置于溝道層上的第一隧穿層、設置于第一隧穿層上的第二隧穿層、設置于所述第二隧穿層上的第三隧穿層、設置于第三隧穿層上的電荷俘獲層、設置于電荷俘獲層上的電荷阻擋層以及設置于電荷阻擋層上的柵極電極層。第一隧穿層包括第一絕緣材料。第二隧穿層包括電阻切換材料。第三隧穿層包括第二絕緣材料。電阻切換材料是電阻根據所施加的電場的幅度而在高阻態和低阻態之間可逆地改變的材料。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2019年5月23日提交的韓國專利申請號10-2019-0060870的優先權，其整體內容通過引用合并于此。

技術領域

本公開的各種實施例涉及一種半導體器件，特別地涉及一種具有隧穿結構的非易失性存儲器器件。

背景技術

隨著對增強的集成度和更通用的電子設備的需求的增加，對于能夠提高數據存儲的可靠性和結構穩定性的存儲器器件結構和操作的研究一直不見減弱。

目前，采樣三層結構的晶體管型的非易失性存儲器器件廣泛用作電荷存儲結構，該三層結構為電荷隧穿層、電荷俘獲層和電荷阻擋層。

典型地，非易失性存儲器器件執行將電荷從襯底引入到電荷俘獲層的操作(編程操作)或擦除電荷俘獲層的電荷的操作(擦除操作)，以及電荷俘獲層通過以非易失性的方式存儲所引入的電荷來執行存儲器操作。此外，非易失性存儲器器件可以以NAND型結構來實現，在這種結構中，多個單元晶體管彼此連接，以具有串的形狀。

發明內容

本發明的各種實施例針對一種具有改進的隧穿結構的非易失性存儲器器件。該非易失性存儲器器件可以表現出改進的編程和擦除操作效率。該非易失性存儲器器件還可以表現出改進的保持特性。

根據本公開的一個實施例的非易失性存儲器器件包括：具有溝道層的襯底、設置于所述溝道層上的第一隧穿層、設置于所述第一隧穿層上的第二隧穿層、設置于所述第二隧穿層上的第三隧穿層、設置于所述第三隧穿層上的電荷俘獲層、設置于所述電荷俘獲層上的電荷阻擋層以及設置于所述電荷阻擋層上的柵極電極層。第一隧穿層包括第一絕緣材料。第二隧穿層包括電阻切換材料。第三隧穿層包括第二絕緣材料。電阻切換材料是電阻根據施加的電場的幅度而在高阻態和低阻態之間可逆地改變電阻的材料。

根據本公開的另一個實施例的非易失性存儲器器件包括：襯底；電極堆疊結構，設置于所述襯底上，該電極堆疊結構包括柵極電極層和層間絕緣層，所述柵極電極層和層間絕緣層在垂直于襯底的方向上交替堆疊；第一溝槽，穿透所述襯底上的所述電極堆疊結構，以露出所述柵極電極層和所述層間絕緣層的側壁表面；電荷阻擋層，沿著所述溝槽的內表面設置，以覆蓋所述層間絕緣層和所述柵極電極層；電荷俘獲層，沿著所述溝槽的內表面設置于所述電荷阻擋層上；隧穿結構，沿著所述溝槽的內表面設置于所述電荷俘獲層上；和溝道層，與所述隧穿結構接觸設置。隧穿結構包括：第一隧穿層，包括第一絕緣材料；第二隧穿層，包括電阻切換材料；和第三隧穿層，包括第二絕緣材料。

通過以下結合附圖的詳細描述，本發明的以上及其他特征和優點對于本領域技術人員而言將變得明顯。

附圖說明

圖1是示意性地圖示根據本公開的一個實施例的非易失性存儲器器件的剖面圖。

圖2A是示意性地圖示根據本公開的一個實施例的具有電阻切換材料的隧穿器件的剖面圖。

圖2B是圖示了圖2A的隧穿器件的電學特性的圖。

圖3A-圖3C是示意性地圖示根據本公開的一個實施例的取決于非易失性存儲器器件的操作的能量圖。

圖4是示意性地圖示根據本公開的另一個實施例的非易失性存儲器器件的電路圖。