[发明专利]存储器元件及其制作方法

说明书

一种存储器元件，包括：多层堆叠结构(multi‑layers stack)、电荷储存层、第一通道层以及串列选择(String Selection，SSL)开关。多层堆叠结构包括交错堆叠的多个导体层和绝缘层以及至少一个第一贯穿开口，贯穿这些绝缘层和导体层。电荷储存层毯覆于第一贯穿开口的侧壁上。第一通道层位于第一贯穿开口中。串列选择开关，位于多层堆叠结构上，包括：第二通道层、栅极介电层和栅极。第二通道层位于第一通道层上方，并与第一通道层电性接触。栅极介电层位于第二通道层上，且具有与电荷储存层相异的材质。栅极位于栅极介电层上。

技术领域

本发明书是有关于一种存储器元件及其制作方法。特别是有关于一种非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)及其制作方法。

背景技术

非易失性存储器元件，例如闪存，具有在移除电源时亦不丢失储存于存储单元中的信息的特性。已广泛运用于用于便携式音乐播放器、移动电话、数码相机等的固态大容量存储应用。三维非易失性存储器元件，例如垂直通道式(Vertical-Channel，VC)三维闪存元件，具有许多层堆叠结构，可达到更高的储存容量，更具有优异的电子特性，例如具有良好的数据保存可靠性和操作速度。

形成典型三维非易失性存储器元件的方法，包括下述步骤：首先形成包含有彼此交错堆叠的多个绝缘层和导电层的多层叠结构(multi-layers stack)。并以刻蚀工艺在多层叠结构中形成至少一条沟槽，将多层叠结构区分为多个脊状多层叠层(ridge-shapedstacks)，使每一脊状多层叠层都包含多条由图案化导电层所形成的导电条带。再于沟槽的侧壁上依序形成包含有硅氧化物-氮化硅-硅氧化物(ONO结构)电荷储存层和通道层，进而在脊状多层叠层的每一个导电条带与电荷储存层和通道层三者重叠的位置上，定义出多个开关结构(switch)。其中，只有位于脊状多层叠层堆叠中间阶层的开关结构，可以用来作为存储单元，并通过通道层串接形成存储单元串列。位于脊状多层叠层堆叠的顶部阶层的开关结构则是作为存储单元串列的串列选择(String Selection，SSL)开关。

由于，串列选择开关包含有电荷储存层，并且通过通道层与存储单元串接。因此当存储单元进行写入/抹除操作时，串列选择开关和接地选择开关的电荷储存层会被充电，造成串列选择开关和接地选择开关的临界电压改变。而为了可靠地控制存储单元的操作，串列选择开关的临界电压必须保持稳定。需要增加额外的控制电路来对串列选择开关和接地选择开关施加电压，以补偿写入/抹除操作所造成的临界电压偏移效应。不仅会增加三维非易失性存储器元件的电力消耗，也影响三维非易失性存储器元件的操作效率。

因此，有需要提供一种先进的存储器元件及其制作方法，来解决现有技术所面临的问题。

发明内容

本说明书的一实施例揭露一种存储器元件，包括：多层堆叠结构(multi-layersstack)、电荷储存层、第一通道层以及串列选择(String Selection，SSL)开关。多层堆叠结构包括交错堆叠的多个导体层和绝缘层以及至少一个第一贯穿开口，贯穿这些导体层。电荷储存层毯覆于第一贯穿开口的侧壁上。第一通道层位于第一贯穿开口中。串列选择开关，位于多层堆叠结构上，包括：第二通道层、栅极介电层和栅极。第二通道层位于第一通道层上方，并与第一通道层电性接触。栅极介电层位于第二通道层上，且具有与电荷储存层相异的材质。栅极位于栅极介电层上。

本说明书的另一实施例揭露一种存储器元件的制作方法，包括下述步骤：首先，形成一个多层堆叠结构，使其包括交错堆叠的多个导体层和绝缘层以及至少一个第一贯穿开口，贯穿这些绝缘层和导体层。形成电荷储存层，毯覆于第一贯穿开口的一侧壁上；并于第一贯穿开口中形成第一通道层，藉以于这些导体层、电荷储存层和第一通道层的多个重叠区域(intersection points)上定义出多个存储单元。再于多层堆叠结构上形成串列选择开关，使串列选择开关包括：第二通道层、栅极介电层和栅极。第二通道层位于第一通道层上方，并与第一通道层电性接触。栅极介电层位于第二通道层上，具有与电荷储存层相异的材质。栅极位于栅极介电层上。