[发明专利]非易失性存储器器件

说明书

本公开的实施例涉及非易失性存储器器件。根据本公开的一个实施例的非易失性存储器器件包括：具有沟道层的衬底、设置于沟道层上的第一隧穿层、设置于第一隧穿层上的第二隧穿层、设置于所述第二隧穿层上的第三隧穿层、设置于第三隧穿层上的电荷俘获层、设置于电荷俘获层上的电荷阻挡层以及设置于电荷阻挡层上的栅极电极层。第一隧穿层包括第一绝缘材料。第二隧穿层包括电阻切换材料。第三隧穿层包括第二绝缘材料。电阻切换材料是电阻根据所施加的电场的幅度而在高阻态和低阻态之间可逆地改变的材料。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年5月23日提交的韩国专利申请号10-2019-0060870的优先权，其整体内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开的各种实施例涉及一种半导体器件，特别地涉及一种具有隧穿结构的非易失性存储器器件。

背景技术

随着对增强的集成度和更通用的电子设备的需求的增加，对于能够提高数据存储的可靠性和结构稳定性的存储器器件结构和操作的研究一直不见减弱。

目前，采样三层结构的晶体管型的非易失性存储器器件广泛用作电荷存储结构，该三层结构为电荷隧穿层、电荷俘获层和电荷阻挡层。

典型地，非易失性存储器器件执行将电荷从衬底引入到电荷俘获层的操作(编程操作)或擦除电荷俘获层的电荷的操作(擦除操作)，以及电荷俘获层通过以非易失性的方式存储所引入的电荷来执行存储器操作。此外，非易失性存储器器件可以以NAND型结构来实现，在这种结构中，多个单元晶体管彼此连接，以具有串的形状。

发明内容

本发明的各种实施例针对一种具有改进的隧穿结构的非易失性存储器器件。该非易失性存储器器件可以表现出改进的编程和擦除操作效率。该非易失性存储器器件还可以表现出改进的保持特性。

根据本公开的一个实施例的非易失性存储器器件包括：具有沟道层的衬底、设置于所述沟道层上的第一隧穿层、设置于所述第一隧穿层上的第二隧穿层、设置于所述第二隧穿层上的第三隧穿层、设置于所述第三隧穿层上的电荷俘获层、设置于所述电荷俘获层上的电荷阻挡层以及设置于所述电荷阻挡层上的栅极电极层。第一隧穿层包括第一绝缘材料。第二隧穿层包括电阻切换材料。第三隧穿层包括第二绝缘材料。电阻切换材料是电阻根据施加的电场的幅度而在高阻态和低阻态之间可逆地改变电阻的材料。

根据本公开的另一个实施例的非易失性存储器器件包括：衬底；电极堆叠结构，设置于所述衬底上，该电极堆叠结构包括栅极电极层和层间绝缘层，所述栅极电极层和层间绝缘层在垂直于衬底的方向上交替堆叠；第一沟槽，穿透所述衬底上的所述电极堆叠结构，以露出所述栅极电极层和所述层间绝缘层的侧壁表面；电荷阻挡层，沿着所述沟槽的内表面设置，以覆盖所述层间绝缘层和所述栅极电极层；电荷俘获层，沿着所述沟槽的内表面设置于所述电荷阻挡层上；隧穿结构，沿着所述沟槽的内表面设置于所述电荷俘获层上；和沟道层，与所述隧穿结构接触设置。隧穿结构包括：第一隧穿层，包括第一绝缘材料；第二隧穿层，包括电阻切换材料；和第三隧穿层，包括第二绝缘材料。

通过以下结合附图的详细描述，本发明的以上及其他特征和优点对于本领域技术人员而言将变得明显。

附图说明

图1是示意性地图示根据本公开的一个实施例的非易失性存储器器件的剖面图。

图2A是示意性地图示根据本公开的一个实施例的具有电阻切换材料的隧穿器件的剖面图。

图2B是图示了图2A的隧穿器件的电学特性的图。

图3A-图3C是示意性地图示根据本公开的一个实施例的取决于非易失性存储器器件的操作的能量图。

图4是示意性地图示根据本公开的另一个实施例的非易失性存储器器件的电路图。