[发明专利]立体存储器元件及其制作方法

说明书

本发明公开了一种立体存储器元件及其制作方法，该立体存储器元件包括多层叠层结构、存储层通道层以及开关元件。多层叠层结构包括多个导电层、多个绝缘层和至少一个开口。绝缘层与导电层沿着一个堆叠方向交错堆叠，开口穿过导电层。存储层与导电层至少部分重叠。通道层位于开口中，并与存储层至少部分重叠。开关元件包括：位于多层叠层结构上方，并与通道层电性连接的第一通道插塞；环绕第一通道插塞的栅极介电层；以及环绕栅极介电层的栅极。

技术领域

本发明内容是有关于一种存储器元件及其制造方法，且特别是有关于一种具有高存储密度的立体(three dimensional，3D)存储器元件及其制造方法。

背景技术

存储器元件是可携式电子装置，例如MP3播放器、数码相机、笔记本电脑、智能手机等…中重要的数据储存元件。随着各种应用程序的增加及功能的提升，对于存储器元件的需求，也趋向较小的尺寸、较大的存储容量。而为了因应这种需求，目前设计者转而开发一种包含有多个存储单元阶层(multiple plane of memory cells)堆叠的立体存储器元件，例如垂直通道式(Vertical-Channel，VC)立体NAND快闪存储器元件。

典型的NAND快闪存储器元件是以具有多层介电电荷捕捉结构(multilayerdielectric charge trapping structure)的薄膜晶体管来作为存储单元串列的存储单元及串列/接地选择开关，并采用较高的漏极或源极电压与较低的栅极电压(或浮接)，以诱发带对带隧穿(band-to-band tunneling，BBT)产生栅极导致漏极漏电电流(gate induceddrain leakage current，GIDL)的方式来对存储单元串列进行擦除操作。然而，带对带隧穿所产生的空穴通过横向电场的加速获得能量注入到栅极氧化层之后，常会引起电荷累积，容易使电荷捕捉式薄膜晶体管的串列/接地选择开关，在进行后续的写入操作时无法正常开启，导致操作失效。

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，来解决已知技术所面临的问题。

发明内容

本说明书的一实施例公开一种立体存储器元件，此立体存储器元件包括：立体存储器元件包括多层叠层结构(multi-layer stacks)、存储层通道层以及开关元件。多层叠层结构包括多个导电层、多个绝缘层和至少一个开口。绝缘层与导电层沿着一个堆叠方向交错堆叠，开口穿过导电层。存储层位于开口中，并与导电层至少部分重叠。通道层位于开口中，并与存储层重叠。开关元件，包括：位于多层叠层结构上方，并与通道层电性连接的通道插塞；环绕通道插塞的栅极介电层；以及环绕栅极介电层的栅极。

本说明书的另一实施例公开一种立体存储器元件的制作方法，包括下述步骤：首先，提供一个包括多个导电层、多个绝缘层和至少一个开口的多层叠层结构。其中，绝缘层与导电层沿着一个堆叠方向交错堆叠，开口穿过导电层。在开口中形成与导电层至少部分重叠的存储层。在开口中形成与存储层至少部分重叠的通道层。位于多层叠层结构上方形成开关元件，使开关元件包括：与通道层电性连接的通道插塞；环绕通道插塞，且不具有介电电荷捕捉结构的栅极介电层；以及环绕栅极介电层的栅极。

根据上述实施例，本说明书是公开一种立体存储器元件及其制作方法。其采用不具有介电电荷捕捉结构的栅极介电层的开关元件，来作为立体存储器元件中存储单元串列的串列选择开关/接地选择开关。因此不需要采用带对带隧穿产生栅极导致漏极漏电电流的方式来对存储单元串列进行擦除操作。可以避免使用电荷捕捉式薄膜晶体管作为串列选择开关/接地选择开关，因空穴注入栅极氧化层，引起电荷累积，导致串列选择开关/接地选择开关在写入操作时无法正常开启而失效的问题。