[发明专利]弯曲通道三维垂直存储器结构及其制造方法

说明书

本公开有关于一种弯曲通道三维垂直存储器结构及其制造方法，该垂直存储器结构包括一叠层的交替的多个绝缘材料层和多个字线材料层，具有穿过交替的多个层的垂直开口。多个绝缘材料层和多个字线材料层之一具有面向开口的多个凹入内表面。第一导电柱和第二导电柱是设置于垂直开口内。数据储存结构是设置于多个字线材料层的多个内表面上，包括多个凹入内表面上。半导体通道层是设置于环绕垂直开口的周边的数据储存结构上，并具有与第一导电柱和第二导电柱接触的第一和第二源极/漏极端子。

技术领域

本公开涉及高密度存储器装置，且特别涉及其中存储单元的多个平面配置成提供三维3D阵列的弯曲通道三维垂直存储器结构及其制造方法。

背景技术

随着集成电路中的装置的关键尺寸缩小到普通存储单元技术的极限，设计者一直在寻找用于叠层存储单元的多个平面以实现更大的储存容量并实现更低的每位成本的技术。举例而言，薄膜晶体管技术可施加至下述电荷捕捉存储器技术中：Lai等人「A Multi-Layer Stackable Thin-Film Transistor(TFT)NAND-Type Flash Memory」(IEEE Int′lElectron Devices Meeting，11-13 Dec.2006)；Jung等人「Three Dimensionally StackedNAND Flash Memory Technology Using Stacking Single Crystal Si Layers on ILDand TANOS Structure for Beyond 30nm Node」 (IEEE Int′l Electron DevicesMeeting，11-13 Dec.2006)。

平面NOR闪存为用于高速应用的随机存取存储器，但是受限于密度。三维叠层的NAND闪存相较于平面NOR闪存具有更高的密度，但不是随机存取存储器，并且具有相对较低的工作速度。

期望提供用于具有更高密度、随机存取和更高操作速度的三维叠层集成电路存储器的技术。

发明内容

本公开提供一种垂直存储器结构，其系可用于实现具有弯曲通道结构的存储单元的高密度3D NOR存储器阵列，此弯曲通道结构可为一凸形通道结构或一凹形通道结构，其系设置于穿过绝缘材料和字线材料的多个交替层的多个列中。

如本公开所述的垂直存储器结构可包括一叠层的交替的多个绝缘材料层和多个字线材料层，具有穿过其中的垂直开口。多个绝缘材料层和多个字线材料层之一具有面向开口的多个凹入内表面，此多个凹入内表面相对于面向叠层中交替的多个层的邻近者的开口的多个内表面而凹入。第一导电柱系设置于垂直开口的第一侧内和第一侧上。第二导电柱系设置于垂直开口的第二侧内和第二侧上，并与第一导电柱分开。数据储存结构(包括例如电介质电荷捕捉数据储存结构)系设置于多个字线材料层的多个内表面上，包括多个凹入内表面上。半导体通道层系设置于环绕垂直开口的周边的数据储存结构上。半导体通道层具有多个第一和第二源极/漏极端子，其是与垂直开口的第一侧和第二侧上的第一导电柱和第二导电柱接触。

对于其中绝缘材料层凹入的实施例，形成凸形通道结构，其系以平行于垂直方向的平面中以半径而弯曲环绕多个字线层。对于其中字线材料层凹入的实施例，形成凹形通道结构，其系在多个绝缘材料层之间以平行于垂直方向的平面内的半径而弯曲。

本公开实施例是叙述垂直开口的周边在叠层中的多个字线材料层的一给定层的内表面处具有一开口平均半径(在垂直于开口垂直方向的平面上)，第一导电柱和第二导电柱有小于所述给定层的开口平均半径的一半的多个平均半径。同样地，本公开实施例是叙述第一导电柱和第二导电柱具有多个平均半径(在与开口的垂直方向正交的平面中)，其系大于开口平均半径的四分之一、且小于开口平均半径的一半。

由此，一列的多个存储单元是沿着多个垂直导体来形成，并且可以NOR配置来配置，此列中的每个存储单元是设置在字线材料层和垂直导体的交叉点处，内衬于垂直开口的壁的通道材料薄膜层是与垂直导体接触。