[发明专利]多层单晶三维堆栈式存储器及其制造方法

权利要求书

1.一种存储器装置的制造方法，该方法包括：

结合一第一单晶半导体本体至一第一绝缘材料层的一表面，且于平行于该第一绝缘材料层的该表面的平面上，分离该第一单晶半导体本体，留下一第一单晶半导体材料层结合于该第一绝缘材料层上；

形成一第二绝缘材料层于该第一单晶半导体材料层上；

结合一第二单晶半导体本体至该第二绝缘材料层的一表面，且于平行于该第二绝缘材料层的该表面的平面上，分离该第二单晶半导体本体，留下一第二单晶半导体材料层结合于该第二绝缘材料层上；以及

处理该第一与该第二单晶半导体材料层，用以形成一三维存储器阵列(3D memory array)。

2.根据权利要求1所述的方法，更包括在结合该第一绝缘材料层的该表面之前，注入离子以形成位于该第一单晶半导体本体中的一缺陷层(defect layer)，且在结合该第一绝缘材料层的该表面之后，在该缺陷层处分离该第一单晶半导体本体，以留下该第一单晶半导体材料层结合于该第一绝缘材料层上。

3.根据权利要求2所述的方法，其中注入离子包括注入氢离子。

4.根据权利要求2所述的方法，其中在该缺陷层处分离该第一单晶半导体本体，包括退火(annealing)用以诱导在该缺陷层处分离。

5.根据权利要求1所述的方法，其中处理该第一与该第二单晶半导体材料层包括：

刻蚀该第一与该第二单晶半导体材料层，用以定义多个单晶半导体材料条的多个堆栈，该多个单晶半导体材料条被该绝缘材料所分离；

形成多个导电线路，该多个导电线路与该多个堆栈重叠；及

形成相邻于该多个堆栈的多个存储器元件，用以建立多个存储器单元的一三维阵列(3D array)，该多个存储器单元的该三维阵列通过该多个单晶半导体材料条与该多个导电线路进行存取。

6.根据权利要求5所述的方法，其中形成该多个导电线路，用以建立多个接口区域的一三维阵列，该多个接口区域的该三维阵列位于该多个单晶半导体材料条与该多个导电线路间的交叉点；及

形成该多个存储器元件于该多个接口区域中。

7.根据权利要求6所述的方法，其中形成该多个存储器元件包括形成一存储层，该存储层位于在该多个堆栈中的该多个单晶存储器材料条的侧边；及

形成该多个导电线路于该多个堆栈之上，且该多个导电线路具有一表面，该表面与该多个堆栈上的该存储层共形。

8.根据权利要求7所述的方法，其中该存储层包括一反熔丝材料层。

9.根据权利要求7所述的方法，其中该存储层包括一多层电荷储存结构。

10.根据权利要求5所述的方法，其中该多个单晶半导体材料条包括一具有一第一导电性类型的掺杂半导体材料，该多个导电线路包括一具有一第二导电性类型的掺杂半导体材料，以在该多个接口区域中建立一p-n结(p-n junction)。

11.根据权利要求5所述的方法，其中该多个单晶半导体材料条包括一掺杂半导体，使该多个半导体材料条被排列，用以操作该多个存储器单元作为多个电荷储存晶体管。

12.根据权利要求1所述的方法，其中在留下该第一单晶半导体材料层之后，该第二单晶半导体本体为该第一单晶半导体本体的剩余部分。

13.一种制造存储器装置的方法，包括：

形成多个单晶半导体材料的堆栈层，其中在该多个堆栈层中形成的各一单晶半导体的特定层，包括结合一单晶半导体本体至一绝缘材料层，且分离该单晶半导体本体，使得该多个单晶半导体材料的特定层保持于该绝缘材料层之上；

刻蚀该多个特定层，用以定义多个单晶半导体材料条的多个堆栈；

形成多个导电线路，该多个导电线路与该多个堆栈重叠，使得多个接口区域的一三维阵列建立于该多个单晶半导体材料条与该多个导电线路的表面的交叉点；以及

形成多个存储器元件在该多个接口区域中，用以建立多个存储器单元的一三维阵列，该多个存储器单元的该三维阵列通过该多个单晶半导体材料条与该多个导电线路进行存取。