[发明专利]三维存储器及其操作方法

说明书

本发明提供一种三维存储器及其操作方法，包括：衬底、多条源极线、多个隔离结构、多条漏极线、多个位线、多个电荷存储结构以及多个导体层。源极线位于衬底上。隔离结构分别位于源极线之间，以电性隔离源极线。漏极线位于源极线上。漏极线与源极线的延伸方向不同。位线自源极线延伸至漏极线。电荷存储结构分别围绕位线。导体层分别覆盖沿各源极线排列的电荷存储结构的表面。

技术领域

本发明涉及一种半导体元件及其操作方法，尤其涉及一种三维存储器及其操作方法。

背景技术

闪速存储器(Flash memory)元件由于具有可多次进行数据的存入、读取、抹除等动作，且存入的数据在断电后也不会消失的优点，所以已成为个人电脑和电子设备所广泛采用的一种非易失性存储器元件。

典型的闪速存储器元件是以掺杂的多晶硅制作浮置栅极与控制栅极。而且，浮置栅极与控制栅极之间以介电层相隔。浮置栅极与衬底之间是以穿隧氧化层相隔。在读取闪速存储器中的数据时，是对控制栅极上施加一工作电压，并依据浮置栅极的带电状态来影响其下通道的开/关，而此通道的开/关即为判读数据值“0”或“1”的依据。

随着科技的进步，各类电子产品皆朝向高速、高效能、且轻薄短小的趋势发展，而在这趋势之下，对于更高存储能力的闪速存储器的需求也随之增加。因此，闪速存储器的设计也已朝向具有高积集度及高密度的三维闪速存储器结构发展。

发明内容

本发明提供一种三维存储器及其操作方法，其可在单一存储单元中存储4比特(4bits)的数据，进而提高整体三维存储器存储能力。

本发明提供一种三维存储器，其将隔离结构配置在相邻源极线之间，藉此降低读取时的干扰。

本发明提供一种三维存储器，包括：衬底、多条源极线、多个隔离结构、多条漏极线、多个位线、多个电荷存储结构以及多个导体层。源极线位于衬底上。隔离结构分别位于源极线之间，以电性隔离源极线。漏极线位于源极线上。漏极线与源极线的延伸方向不同。位线自源极线延伸至漏极线。电荷存储结构分别围绕位线。导体层分别覆盖沿各源极线排列的电荷存储结构的表面。

在一实施例中，形成位线的材料包括第一型多晶硅材料。形成源极线与漏极线的材料包括第二型多晶硅材料。第一型多晶硅材料不同于第二型多晶硅材料。

在一实施例中，各位线包括第一部分、第二部分与第三部分。第二部分位于第一部分与第三部分之间。第二部分被电荷存储结构所包围。第一部分连接源极线且作为源极。第三部分连接漏极线且作为漏极。

在一实施例中，三维存储器还包括硅化金属层位于源极线上，以降低所述源极线与位线之间的电阻值。

在一实施例中，电荷存储结构是经组态以存储4比特的数据。

在一实施例中，电荷存储结构包括穿隧介电层、电荷存储层以及电子阻挡层。所述电荷存储层位于穿隧介电层与电子阻挡层之间。

在一实施例中，电荷存储层的材料包括氮化硅、氧化铝、二氧化铪、二氧化锆、氧化镧、氧化钇或其组合。

本发明提供一种用于所述三维存储器的操作方法，包括：程序化、抹除或读取电荷存储结构。

在一实施例中，程序化电荷存储结构的步骤包括对导体层施加一正电压，对漏极线施加另一正电压，并将源极线接地，以将电子存储在靠近所述漏极线的所述电荷存储结构中。

在一实施例中，抹除电荷存储结构的步骤包括对导体层施加一负电压，对漏极线施加一正电压，并将源极线接地，以将电洞吸引至靠近所述漏极线的电荷存储结构中。

在一实施例中，读取电荷存储结构的机制包括对导体层施加一读取电压，对漏极线施加一正电压，并将源极线接地，以读取靠近所述漏极线的电荷存储结构中的存储状态。