[发明专利]超高密度垂直与非记忆器件及其制造方法

权利要求书

1.一种制造单片三维NAND串的方法，其包括：

在基板上形成第一材料和第二材料的交替层的堆叠，其中第一材料包括导电或半导体控制栅极材料，以及其中第二材料包括绝缘材料；

蚀刻所述堆叠以在所述堆叠中形成至少一个开口；

选择性地蚀刻第一材料以在第一材料中形成第一凹入部；

在第一凹入部中形成阻挡电介质；

在第一凹入部中所述阻挡电介质上方形成彼此分离的多个离散电荷储存段；

在所述离散电荷储存段的暴露于所述至少一个开口中的侧壁上方形成穿隧电介质；以及

在所述至少一个开口中形成半导体通道。

2.如权利要求1所述的方法，其中当自上面观看时所述半导体通道具有圆形剖面。

3.如权利要求l所述的方法，其中在所述至少一个开口中形成所述半导体通道的步骤采用半导体通道材料完全填充所述至少一个开口。

4.如权利要求l所述的方法，其中在所述至少一个开口中形成所述半导体通道的步骤在所述至少一个开口的侧壁上而不是在所述至少一个开口的中心部分中形成半导体通道材料，以使得所述半导体通道材料不完全填充所述至少一个开口。

5.如权利要求4所述的方法，其进一步包括在所述至少一个开口的中心部分中形成绝缘填充材料以完全填充所述至少一个开口。

6.如权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述半导体通道上方形成上部电极。

7.如权利要求6所述的方法，其进一步包括在形成所述交替层的堆叠之前，在所述半导体通道下方提供下部电极。

8.如权利要求1所述的方法，其中在所述至少一个开口中形成半导体通道的步骤包括：

在所述至少一个开口中且在所述交替层的堆叠上方形成非晶半导体层；

在所述非晶半导体层上方形成成核促进剂层；

使所述非晶半导体再结晶以形成多晶半导体层；以及

使用所述交替层的堆叠的顶部表面作为停止位来移除所述成核促进剂层及所述多晶半导体层的上部部分。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述成核促进剂层包括Ge、Ni、Pd、Al或其组合中的至少之一。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述多个离散电荷储存段包括多个离散电荷储存电介质特征。

11.如权利要求1所述的方法，其中所述多个离散电荷储存段包括多个浮动栅极。

12.如权利要求11所述的方法，其中形成所述多个离散电荷储存段的步骤包括：

在第一凹入部中在所述阻挡电介质上方以及在所述至少一个开口的侧壁上方形成浮动栅极层；以及

蚀刻所述浮动栅极层的外部部分以在所述凹入部中悬垂的第二材料层部分之间留下所述多个浮动栅极。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述浮动栅极层包括半导体浮动栅极材料。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述半导体浮动栅极材料包括多晶硅。

15.如权利要求13所述的方法，其中蚀刻所述浮动栅极层的外部部分的步骤包括：

氧化所述浮动栅极层的外部部分；以及

选择性地蚀刻所述浮动栅极层的所述经氧化的外部部分，同时使所述浮动栅极层的未经氧化的半导体内部部分不被蚀刻。

16.如权利要求1所述的方法，其中形成所述多个离散电荷储存段以以及形成穿隧电介质的步骤包括：

在第一凹入部中在所述阻挡电介质上方以及在所述至少一个开口的侧壁上方形成半导体层；以及

氧化所述半导体层的外部部分以形成所述穿隧电介质，其中所述半导体层的未经氧化的内部部分在所述凹入部中在悬垂的第二材料层部分之间形成彼此分离的所述多个离散电荷储存段。

17.如权利要求13所述的方法，其中蚀刻所述浮动栅极层的外部部分的步骤包括：

将所述浮动栅极层的外部部分转换成金属硅化物；以及

选择性地蚀刻所述浮动栅极层的金属硅化物外部部分，同时使所述浮动栅极层的未经硅化的半导体内部部分不被蚀刻。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述金属硅化物是从由硅化钛、硅化钴、硅化镍、硅化钼或其组合组成的群组选择的。