[发明专利]非易失性存储单元及其形成方法

权利要求书

1.一种非易失性存储单元，其特征在于，包括：

基底；

位于基底上的间隔堆叠的若干绝缘层和若干栅极层，栅极层和绝缘层内形成有垂直于基底的通孔；

位于所述通孔内的沟道层，所述沟道层的表面与通孔顶部齐平；

位于所述栅极层和沟道层之间的存储介质层。

2.根据权利要求1所述的非易失性存储单元，其特征在于，所述存储介质层包括位于栅极层侧壁表面的第一氧化物层、位于所述第一氧化物层表面的氮化物层和位于所述氮化物层表面的第二氧化物层。

3.根据权利要求2所述的非易失性存储单元，其特征在于，所述第一氧化物层为氧化硅、氮化物层为氮化硅、第二氧化物层为氧化硅；或者，所述第一氧化物层为氧铝化铪、氮化物层为氮化铪、第二氧化物层为氧铝化铪。

4.根据权利要求2所述的非易失性存储单元，其特征在于，所述第一氧化物层的厚度为0.1nm～1nm，所述氮化物层的厚度为1nm～2nm，第二氧化物层的厚度为0.1nm～1nm。

5.根据权利要求1所述的非易失性存储单元，其特征在于，所述存储介质层覆盖通孔的侧壁表面。

6.根据权利要求1所述的非易失性存储单元，其特征在于，所述存储介质层还覆盖栅极层的上表面和下表面。

7.根据权利要求1所述的非易失性存储单元，其特征在于，所述绝缘层的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氧化硅或碳氮氧化硅，所述绝缘层的厚度为30nm～60nm。

8.根据权利要求1所述的非易失性存储单元，其特征在于，所述栅极层的材料为多晶硅、Al、Cu、Ag、Au、Pt、Ni、Ti、TiN、TaN、Ta、TaC、TaSiN、W、WN、WSi的一种或多种，所述栅极层的厚度为20nm～50nm。

9.根据权利要求1所述的非易失性存储单元，其特征在于，所述沟道层的材料为硅、锗或锗化硅。

10.根据权利要求1所述的非易失性存储单元，其特征在于，所述沟道层的厚度小于7nm。

11.根据权利要求1所述的非易失性存储单元，其特征在于，所述沟道层填充满所述通孔。

12.根据权利要求1所述的非易失性存储单元，其特征在于，还包括位于所述沟道层表面填充满所述通孔的介质层。

13.一种非易失性存储单元的形成方法，其特征在于，包括：

提供基底；

形成位于基底上的间隔堆叠的若干绝缘层和若干栅极层；

在所述栅极层和绝缘层内形成有垂直于基底的通孔；

形成位于所述通孔内的沟道层，所述沟道层的表面与通孔顶部齐平；

形成位于所述栅极层和沟道层之间的存储介质层。

14.根据权利要求13所述的非易失性存储单元的形成方法，其特征在于，所述沟道层和存储介质层的形成方法包括：在所述通孔内壁表面形成存储介质层、在所述存储介质层表面形成沟道层，所述沟道层的厚度小于7nm。

15.根据权利要求13所述的非易失性存储单元的形成方法，其特征在于，所述栅极层、存储介质层和沟道层的形成方法包括：形成位于基底上的间隔堆叠的若干绝缘层和若干伪栅极材料层；在所述绝缘层和伪栅极材料层内形成通孔，所述通孔底部位于基底表面；所述通孔内形成沟道层；去除伪栅极材料层，形成凹槽；在所述凹槽内壁表面形成存储介质层；在所述存储介质层表面形成栅极层，所述栅极层填充满所述凹槽。

16.根据权利要求13所述的非易失性存储单元的形成方法，其特征在于，所述沟道层的为硅、锗或锗化硅。

17.根据权利要求13所述的非易失性存储单元的形成方法，其特征在于，所述沟道层的材料为锗，形成所述锗沟道层的方法包括：在所述存储介质层表面形成锗化硅层，所述锗化硅层中，锗的含量为30%～55%；对所述锗化硅层进行氧化处理，使所述锗化硅层中的锗析出，形成位于存储介质层表面的单晶锗层和位于所述单晶锗层表面的氧化硅层。

18.根据权利要求17所述的非易失性存储单元的形成方法，其特征在于，所述氧化处理为氧气氛围下的退火工艺，温度为600℃～1000℃，氧气浓度为10%～80%，退火时间为20min～200min。