[发明专利]具有围绕栅极的垂直开关的三维存储器及其方法

说明书

技术领域

本申请的主题关于使用和制造可再编程非易失性存储器单元阵列的结构，尤其涉及形成在半导体基板上及之上的存储器储存元件的三维阵列。

背景技术

利用闪存的可再编程非易失性大数据储存系统的使用广泛地用于存储计算机文档的数据、照片和其它类型主机产生和/或使用的数据。通常形式的闪存是通过连接器可移动连接到主机的卡。有很多可购买到的不同的闪存卡，例如，以商标CompactFlash(CF)、MultiMediaCard(MMC)、Secure Digital(SD)、miniSD、microSD、Memory Stick、Memory Stick Micro、xD-Picture Card、SmartMedia和TransFlash销售的闪存卡。这些卡根据它们的规范具有唯一的机械插头和/或电气接口，并且插入匹配的提供为主机的一部分或者与其连接的插座中。

广泛使用的另一种形式的闪存系统是闪存驱动器，是小而长的封装体形式的手持存储系统，具有串行总线(USB)插头用于与主机连接，将其插入主机的USB插座中。此处的受让人桑迪士克公司以其Cruzer、Ultra和Extreme Contour商标销售闪存驱动器。在再一种形式的闪存系统中，大量的存储器永久地安装在主机系统内，例如在笔记本电脑内取代通常的磁盘驱动海量数据存储系统。这三种形式的海量数据存储系统的每一个通常包括相同类型的闪存阵列。它们的每一个也通常包含其自己的存储器控制器和驱动器，但是也有某些仅存储器的系统，代之至少部分地由与存储器连接的主机执行的软件控制。闪存一般地形成在一个或多个集成电路芯片上，并且控制器形成在另一个电路芯片上。但是，在某些存储器系统中，其包括控制器，尤其是嵌入主机内的那些，存储器、控制器和驱动器常常形成在单一的集成电路芯片上。

有两个主要技术使数据在主机和闪存系统之间通信。一种是：系统产生或接收的数据文档的地址映射入为系统建立的连续逻辑地址空间的不同范围。地址空间的范围一般地不充分覆盖系统能处理的全部地址范围。作为一个示例，磁盘存储驱动器通过这样的逻辑地址空间与计算机或其它主机系统通信。主机系统保持跟踪由文件分配表(FAT)给其分配文件的逻辑地址，并且存储器系统支持这些逻辑地址的地图成为其中存储数据的物理存储地址。商业可购买的大部分存储卡和闪存驱动器利用该类型的接口，因为它与主机与其具有常规连接的磁盘驱动器匹配。

在两种技术的第二种中，电子系统产生的数据文件被唯一地识别，并且它们的数据通过偏移量逻辑编址在文件内。然后，这些文件的标识符直接绘制在存储器系统中成为物理存储器位置。例如，在专利申请公开号US 2006/0184720 Al中也描述和对比了两种类型的主机/存储器系统接口。

闪存系统一般地利用具有存储器单元阵列的集成电路，其根据其中存储的数据单个存储控制存储器单元阈值电平的电荷。导电的浮置栅极最普遍地提供为存储器单元的一部分来存储电荷，但是交替地采用电荷诱捕材料。NAND结构通常优选为用于大容量海量存储系统所用的存储单元阵列。其它的结构，例如NOR，一般地用于小容量存储器。NAND闪存阵列及其操作作为闪存系统一部分的示例可参见美国专利号5,570,315、5,774,397、6,046,935、6,373,746、6,456,528、6,522,580、6,643,188、6,771,536、6,781,877和7,342,279。

存储器单元阵列中存储的数据的每个位所需的集成电路面积量近年来已经显著减小，并且目标是进一步保持对其减小。闪存系统的成本和尺寸因此也相应减小。NAND阵列结构的使用对此有贡献，但是也已经采用其它方法来减小存储器单元阵列的尺寸。这些其它方法之一是在半导体基板上形成多个二维存储器单元阵列，在不同平面中一个在另一个上，取代更加典型的单一阵列。美国专利号7,023,739和7,177,191给出了集成电路的示例，其具有多个堆叠的NAND闪存单元阵列平面。