[发明专利]具有非捕捉型开关晶体管的存储器装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明是有关于闪存技术，尤其是关于一种具有非捕捉型开关晶体管的存储器装置及其制造方法。

背景技术

闪存为一种非易失性集成电路存储器技术。传统的闪存是使用浮动栅极存储单元。然而随着存储器装置的密度增加，浮动栅极存储单元彼此间越来越靠近，相邻二浮动栅极其所储存的电荷间的接口即成为一项问题，并限制了基于浮动栅极存储单元的闪存其密度继续增加。使用于闪存的另一种存储单元可被称为电荷捕捉存储单元，是以一种介电电荷捕捉结构取代浮动栅极。电荷捕捉存储单元使用介电材料以储存电荷，因此不具有如同浮动栅极技术的存储单元间接口。

一种典型的电荷捕捉快闪存储单元是由场效应晶体管结构(FET)构成，具有以一通道分隔的源极与漏极，以及以电荷储存结构与该通道分隔的栅极，其中电荷储存结构包含一介电层、一电荷储存层与一阻挡介电层。早期传统的电荷捕捉存储器因其设计被称为SONOS装置，根据SONOS设计，源极、漏极与通道是形成于一硅衬底(S)上，介电层以氧化硅(O)为材料形成，电荷储存层以氮化硅(N)为材料形成，阻挡介电层以氧化硅(O)为材料形成，而栅极包括多晶硅(S)。

虽然也存在及(AND)架构等其他各类架构，使用于闪存装置的通常是反及(NAND)或反或(NOR)架构。NAND架构是由于数据储存应用方面的高密度与高速而盛行；而NOR架构则较适用于重视随机存取的应用，例如编码的储存。在一NAND架构，具有开关晶体管的存储单元排列于NAND串行中，而包括串联存储单元的NAND串行是用以将串行连接至例如位线与共同源极线。开关晶体管通常作为串行选择晶体管与接地选择晶体管的总称，可由与存储单元串行串联的一FET晶体管组成，并具有位于相对应的串行选择线(SSL)或接地选择线(GSL)内的栅极；SSL与GSL是与存储器阵列的字线平行排列。开关晶体管也可用于其他种架构中，作为存储单元的选择区块。

在包含三维阵列的高密度电荷捕捉存储单元中，尽管有时具有较宽的通道或有其他类型的调整，开关晶体管是实质上使用与存储单元相同的FET结构。如此一来，这些开关晶体管于栅极介电层内具有电荷捕捉结构。在制造此型电荷捕捉存储器装置时，电荷可累积于开关晶体管的栅极介电层，并导致跨越装置整体的开关晶体管临界值有一广泛分布。此一情形将对装置造成许多人们所不希望发生的影响。

因此，希望能提供一种新的存储器技术，适用于电荷捕捉存储器装置的开关晶体管，并包含以一NAND架构排列的装置。

发明内容

一实施例是有关一种存储器装置，包括一三维存储单元阵列。该三维存储单元阵列包含有一介电电荷捕捉结构，并具有多个开关晶体管，该多个开关晶体管包含不同于介电电荷捕捉结构的栅极介电结构。在某些例子中，栅极介电结构包含经修改的介电电荷捕捉结构，所做的修改为减低或消除介电电荷捕捉结构捕捉电荷的能力。

另一实施例是有关一三维反及(NAND)架构阵列，包含环绕型栅极开关晶体管。

又一实施例是有关制造方法，可用以形成本发明中所述存储器阵列的栅极介电结构，存储器阵列包含三维NAND架构阵列。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

附图说明

图1是一三维NAND架构电荷捕捉存储器装置的基本结构的透视图。

图2是一三维NAND架构电荷捕捉存储器装置的简单示意图。

图3是根据现有技艺实施例所绘制的一NAND串行的简单剖面图，其中电荷捕捉结构是作为串行选择晶体管与接地选择晶体管的栅极介电层。

图4是一NAND串行的简单剖面图，该NAND串行具有根据本说明书一实施例所绘示的串行选择晶体管及接地选择晶体管。

图5是一NAND串行的串行选择端的简单剖面图，该串行选择端位于根据本说明书另一实施例所绘示的串行选择晶体管与接地选择晶体管内。

图6是一NAND串行的串行选择端的简单剖面图，该串行选择端位于根据本说明书再一实施例所绘示的串行选择晶体管与接地选择晶体管内。

图7是一NAND串行的串行选择端的简单剖面图，该串行选择端位于根据本说明书又一实施例所绘示的串行选择晶体管与接地选择晶体管内。

图8是一三维NAND闪存结构的透视图，包含由平行于Y轴且排列于多个脊形叠层中的半导体长条所构成的多个平面、位于半导体长条侧表面的一电荷捕捉存储器层以及排列于脊形叠层之上并具有与脊形叠层共形的底面的多条字线。