[发明专利]立体存储器元件及其制作方法

说明书

一种立体(Three‑Dimensional，3D)存储器元件包括：多层叠层结构(multi‑layer stacks)、接触层、存储层以及通道层。多层叠层结构包括纵向叠层且彼此隔离的多个导电层，并具有一个第一开口和一个第二开口，分别贯穿这些导电层中的至少二层。接触层位于第一开口中，以导通被第一开口贯穿的至少二层导电层。存储层位于第二开口中。通道层覆盖于存储层上，以在存储层和通道层与被第二开口贯穿的至少二个导电层重叠的多个位置(cross points)上形成多个存储单元。

技术领域

本发明有关于一种高密度存储器元件及其制作方法，特别是有关于一种立体(Three-Dimensional，3D)存储器元件及其制作方法。

背景技术

非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)元件，例如闪存，具有在移除电源时亦不丢失储存于存储单元中的信息的特性。三维非易失性存储器元件，例如具有单栅极(single-gate)存储单元、双栅极(double gate)存储单元和环绕式栅极(surroundinggate)存储单元的三维闪存元件，包含多个构建于多层叠层结构(multi-layer stacks)之中，且具有垂直通道的存储单元立体阵列，可达到更高的储存容量以及更优异的数据保存可靠性和操作速度。目前已广泛运用于便携式音乐播放器、移动电话、数字相机等的固态大容量存储应用。

以具有的单栅极垂直通道(Single-Gate Vertical Channel，SGVC)NAND存储器元件为例，其制作方式是，先以刻蚀工艺在多层叠层结构中形成沟道(trench)；之后再在沟道的底部和侧壁上依序形成包含氧化硅(silicon oxide)层、氮化硅(silicon nitride)层和氧化硅层(即，ONO复合层)的存储层和由多晶硅材质所构成的通道层，借以在沟道的侧壁上定义出多个垂直串接的存储单元，并进一步构成U形存储单元串行结构。

其中，每一个U形存储单元串行结构顶部的二个存储单元可以分别作为串行选择线(String Selection Line，SSL)和接地选择线(Ground Selection Line，GSL)开关；而位于U形存储单元串行结构底部的至少一个存储单元则可作为反相辅助栅极(inversionassist gate，IG)开关，用来控制U形存储单元串行结构中的其他存储单元，借以进行写入/擦除操作。而相较于U形存储单元串行结构中的其他存储单元，串行选择线开关、接地选择开关和反相辅助栅极开关需要具备较大的阈值电压。已知的作法，是通过增加串行选择线开关、接地选择开关和反相辅助栅极开关的栅极厚度来增加其通道长度，以得到增大阈值电压及降低漏电流的目的。

然而采用增加栅极厚度的方式，在形成多层叠层结构时，制作串行选择线开关、接地选择开关和反相辅助栅极开关栅极的工艺，必须与制作其他存储单元的垂直栅极的工艺分开进行，徒增工艺步骤与成本。

因此有需要提供一种先进的立体存储器元件及其制作方法，以解决现有技术所面临的问题。

发明内容

本发明的一实施例是公开一种立体存储器元件。此立体存储器元件包括：多层叠层结构(multi-layer stacks)、接触层、存储层以及通道层。多层叠层结构包括纵向叠层且彼此隔离的多个导电层，并具有一个第一开口和一个第二开口，分别贯穿这些导电层中的至少二层。接触层位于第一开口中，以导通被第一开口贯穿的至少二层导电层。存储层位于第二开口中。通道层覆盖于存储层上，以在存储层和通道层与被第二开口贯穿的至少二个导电层重叠的多个位置(cross points)上形成多个存储单元。