[发明专利]非易失性存储器件及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年8月2日提交的申请号为10-2012-0084758的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明的示例性实施例涉及一种非易失性存储器件及其制造方法，更具体而言，涉及一种具有多个存储器单元沿着从衬底垂直突出的沟道层叠的3D结构的非易失性存储器件及其制造方法。

背景技术

非易失性存储器件即使电源切断也保留其中储存的数据。近来，广泛地使用诸如快闪存储器等各种非易失性存储器件。

近来，随着存储器单元在硅衬底之上形成为单层的2D非易失性存储器件的集成度的改善，达到理论极限，已经提出了多个存储器单元沿着从硅衬底垂直突出的沟道层叠的具有3D结构的3D非易失性存储器件。

图1是说明具有3D结构的现有的非易失性存储器件的示图。

参见图1，在衬底10之上设置有针对每个存储块分开的第一栅电极11。第一栅电极层11中布置有多个岛形的第二孔H2。在第一栅电极层11之上设置有层叠结构。层叠结构包括交替层叠的多个层间电介质层13和多个第二栅电极层14。层叠结构包括与每个第二孔H2连接的一对第一孔H1。一对第一孔H1与第二孔H2形成具有U形状的孔。此外，沿着第一孔H1和第二孔H2的内壁形成有存储层15，并且在第一孔H1和第二孔H2中掩埋沟道层16。在第一孔H1之间，设置缝隙S以将第一孔H1之间的第二栅电极14分开。附图标记12和17表示绝缘材料。

第二栅电极14用作存储器单元晶体管的栅电极。沟道层16（掩埋在一对第一孔H1中的任何一个第一孔H1中）、一个第二栅电极14（与沟道层16接触）、以及位于沟道层16与第二栅电极14之间的存储层15形成单位存储器单元。沿着掩埋在一对第一孔H1中的一个第一孔H1中的沟道层16形成的存储器单元被称作为第一子存储串。沿着掩埋在一对第一孔H1中的另一个第一孔H1中的沟道层16形成的存储器单元被称作为第二子存储串。第一栅电极11控制第一子存储串与第二子存储串之间的连接。

在图1的非易失性存储器件中，需要以下工艺来形成第一孔H1和第二孔H2。

首先，形成第一栅电极层11。然后，刻蚀第一栅电极11以在与将要形成第二孔H2的位置相对应的位置形成开口。将绝缘材料沉积在开口中以形成牺牲层。然后，刻蚀层间电介质层13和第二栅电极层14的层叠结构以形成孔H1并且暴露出牺牲层。去除暴露出的牺牲层以形成第二孔H2。

根据上述工艺，利用一种形成牺牲层并且去除牺牲层的方法来形成第二孔H2。因此，工艺变得复杂。即，需要刻蚀第一栅电极11的工艺和沉积绝缘材料的工艺来形成牺牲层，然后需要另一种刻蚀工艺来去除牺牲层。

此外，在去除牺牲层以形成第二孔H2的工艺期间，可能会破坏经由第一孔H1暴露出的层叠结构的侧壁，并且第一孔H1和第二孔H2可能会倾斜。

此外，由于在形成第一孔H1和第二孔H2之后，沿着第一孔H1和第二孔H2的内壁形成存储层15，所以即使在不需要存储层15的第二孔H2中，存储层15也会存在。

发明内容

一个示例性实施例涉及一种能防止工艺缺陷、简化工艺以及改善器件的特性的非易失性存储器件及其制造方法。

根据一个示例性实施例，一种存储器件可以包括：多个沟道连接层，所述多个沟道连接层形成在衬底之上；第一栅电极层，所述第一栅电极层填充在所述多个沟道连接层之间的空间；栅电介质层，所述栅电介质层插入在每个沟道连接层与第一栅电极层之间；层叠结构，所述层叠结构形成在所述多个沟道连接层和第一栅电介质层之上，所述层叠结构包括交替层叠的多个层间电介质层和多个第二栅电极层；沟道层对，所述沟道层对被形成为穿通层叠结构并且与所述多个沟道连接层中的每个沟道连接层连接；以及存储层，所述存储层插入在每个沟道层与每个第二栅电极层之间。

根据一个示例性实施例，一种制造存储器件的方法可以包括以下步骤：在衬底之上形成多个沟道连接层；在每个沟道连接层的表面上形成栅电介质层；形成第一栅电极层以填充所述多个沟道连接层之间的空间；在所述多个沟道连接层和第一栅电极层之上形成层叠结构，所述层叠结构包括交替层叠的多个层间电介质层和多个第二栅电极层；穿通层叠结构形成沟道孔对，以暴露出所述多个沟道连接层中的每个沟道连接层；以及在沟道孔对的每个沟道孔中形成存储层和沟道层。