[发明专利]竖直堆叠存储器件

权利要求书

1.一种竖直堆叠存储器件，包括：

掺杂半导体衬底，所述掺杂半导体衬底具有施加了源极电力的公共源极以及与所述公共源极间隔开的低带隙层，并且所述低带隙层包括低带隙材料；

堆叠栅极结构，具有沿第一方向交替地且竖直地堆叠在所述衬底上的栅电极和绝缘间层图案；

沟道结构，沿所述第一方向穿透所述堆叠栅极结构，所述沟道结构与所述低带隙层接触；以及

电荷存储结构，介于所述堆叠栅极结构与所述沟道结构之间，并且选择性地存储电荷作为存储器数据，所述栅电极以及与所述栅电极相对应的所述沟道结构成及所述电荷存储结构配置成所述竖直堆叠存储器件的存储单元。

2.根据权利要求1所述的竖直堆叠存储器件，其中所述低带隙层的所述低带隙材料由栅极感应漏极泄露(GIDL)电流激活，并且所述低带隙材料配置为：产生电子空穴，将所产生的电子空穴转移到所述存储单元，并且擦除所述存储单元中的所述电荷。

3.根据权利要求2所述的竖直堆叠存储器件，其中所述低带隙层具有原子间距离大于所述衬底的原子间距离的晶格结构，使得通过在所述衬底和所述低带隙层之间的边界区域处的所述低带隙层的压应力来降低所述电子空穴的有效质量。

4.根据权利要求1所述的竖直堆叠存储器件，其中所述衬底包括硅(Si)，并且所述低带隙层包括从由硅锗(SiGe)、砷化铟(InAs)、锑化镓(GaSb)及其组合组成的组中选择的至少一种材料。

5.根据权利要求1所述的竖直堆叠存储器件，其中所述沟道结构包括半导体材料，并且包括穿过所述堆叠栅极结构延伸到所述低带隙层的圆筒形层和柱中的一个。

6.根据权利要求5所述的竖直堆叠存储器件，还包括介于所述低带隙层与所述沟道结构之间的低电阻图案，所述低电阻图案配置为减小所述沟道结构与所述低带隙层之间的接触电阻。

7.根据权利要求6所述的竖直堆叠存储器件，其中所述低电阻图案包括通过选择性外延生长(SEG)工艺形成的外延图案。

8.根据权利要求6所述的竖直堆叠存储器件，其中所述低电阻图案包括所述低带隙材料。

9.根据权利要求8所述的竖直堆叠存储器件，其中所述沟道结构包括所述低带隙材料。

10.一种竖直堆叠存储器件，包括：

掺杂半导体衬底，具有配置为接收源极电力的公共源极；

堆叠栅极结构，具有沿第一方向交替地且竖直地堆叠在所述衬底上的栅电极和绝缘间层图案；

沟道结构，沿所述第一方向穿透所述堆叠栅极结构，并且通过包括低带隙材料的低带隙通孔图案连接到所述衬底；以及

电荷存储结构，介于所述堆叠栅极结构与所述沟道结构之间，并且选择性地存储电荷作为存储器数据，所述栅电极和与所述栅电极相对应的所述沟道结构以及所述电荷存储结构配置成所述竖直堆叠存储器件的存储单元。

11.根据权利要求10所述的竖直堆叠存储器件，其中所述低带隙通孔图案延伸到所述衬底中，使得所述低带隙通孔图案与所述衬底中的所述公共源极间隔开，并且所述低带隙通孔图案的所述低带隙材料由栅极感应漏极泄漏(GIDL)电流激活，并且所述低带隙材料配置为：产生电子空穴，将所产生的电子空穴转移到所述存储单元，并且擦除所述存储单元中的所述电荷。

12.根据权利要求11所述的竖直堆叠存储器件，其中所述低带隙图案具有原子间距离大于所述衬底的原子间距离的晶格结构，使得通过在所述衬底和所述低带隙通孔图案之间的边界区域处的压应力来减小所述电子空穴的有效质量。

13.根据权利要求10所述的竖直堆叠存储器件，其中所述半导体衬底包括硅(Si)，并且所述低带隙通孔图案包括从由硅锗(SiGe)、砷化铟(InAs)、锑化镓(GaSb)及其组合组成的组中选择的至少一种材料。