包括垂直nand沟道的非易失性存储器装置的制作方法

专利名称：：包括垂直nand沟道的非易失性存储器装置的制作方法
技术领域：
：本发明构思通常涉及半导体领域，更具体地讲，涉及形成半导体装置的方法。
背景技术：
：已经研究了垂直NAND沟道构造来提高非易失性存储器的密度。在“BitCostScalableTechnologyWithPunchandPlugProcessForUltraHighDensityFlashMemory,byH.Tanakaetal.inSymp.onVLSITech.Dig.，ppl415(2007)”中讨论了一种这样的垂直NAND沟道结构。同时，第2009-0121271号题为“Vertical-typenon-volatilememorydevices”的美国专利公布公开了具有金属栅极的垂直NAND及其方法。上述文章和美国公布的公开完全包含于此。
发明内容根据本发明的实施例可提供包括垂直NAND沟道的非易失性存储器装置及其形成方法。根据这些实施例，非易失性存储器装置可包括电结合到所述非易失性存储器装置的单一上选择栅极线或单一下选择栅极线的多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道。在另一实施例中，非易失性存储器装置可包括电结合到非易失性存储器装置的单一上选择栅极线或单一下选择栅极线的多个直接相邻且交替偏移的垂直NAND沟道。在另一实施例中，非易失性存储器装置可包括在位线方向上相互偏移的多个直接相邻的垂直NAND沟道，所述多个直接相邻的垂直NAND沟道电结合到所述非易失性存储器装置的单一上选择栅极线或单一下选择栅极线。在发明构思的一些实施例中，非易失性存储器装置可包括电结合到单一的上或下选择栅极线的多个垂直NAND沟道，其中，所述多个沟道中的直接相邻的沟道在与位线延伸的方向垂直的方向上相互偏移。在发明构思的一些实施例中，所述非易失性存储器装置包括多个相邻的垂直NAND沟道，所述多个相邻的垂直NAND沟道以沿与位线方向垂直的方向延伸的重复的交错图案布置并电结合到所述非易失性存储器装置的单个上选择栅极线或单个下选择栅极线。在本发明构思的一些实施例中，所述非易失性存储器装置包括多个垂直NAND沟道，所述多个垂直NAND沟道以Z字形图案布置，所述Z字形图案被限定为以包括所述沟道中在所述装置的单个逻辑页内的直接相邻的垂直NAND沟道。在本发明构思的一些实施例中，提供了一种垂直NAND存储器装置，所述装置包括基底；多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道，电结合到所述垂直NAND装置的单一选择栅极线并从所述基底向上延伸，其中，在沟道为圆形或圆柱形且所述沟道的宽度为F的情况下，从顶部观看的一个沟道的有效面积不小于4F2且小于6F2。在发明构思的一些实施例中，非易失性存储器装置的垂直NAND沟道可以以偏移的方式布置，以在用于启用这些沟道的各上或下选择栅极线内更紧凑地排列垂直NAND沟道。例如，特定的上选择栅极线内的垂直NAND沟道中的直接相邻的垂直NAND沟道可在连接到多条上选择栅极线的位线的方向上相互偏移。垂直NAND沟道的偏移可提高上选择栅极线内的存储器单元的密度。例如，与垂直NAND沟道在上选择栅极线方向上充分对齐的情况下可能出现的情况相比，位线方向上的偏移可以使沟道(在上选择栅极线方向)相互间更紧凑地分隔开。图IA和图IB分别是示出了在本发明构思的一些实施例中包括垂直NAND沟道的非易失性存储器装置的平面图和剖视图，其中，所述垂直NAND沟道在各上/下选择栅极线内相互交替地偏移。图2A至图2C分别是示出了在本发明构思的一些实施例中的偏移的垂直NAND沟道的平面图、透视图和透视示意图，其中，所述偏移的垂直NAND沟道结合到各上/下选择栅极线且在每三个垂直NAND沟道中具有两个相互偏移的垂直NAND沟道。图3A至图3E分别是示出了在本发明构思的一些实施例中在各上/下栅极线内对称地布置成提供完全相同的图案的偏移的垂直NAND沟道的示意性平面图、透视图、透视示意图、平面图和剖视图。图4是示出了在发明构思的一些实施例中的偏移的垂直NAND沟道的示意性平面图，其中，所述垂直NAND沟道被对称地布置成提供互为镜像布置。图5A至图5D分别是示出了在发明构思的一些实施例中具有与分隔开的上选择栅极线成对的分隔开的下选择栅极线的偏移的垂直NAND沟道的透视图、示意性透视图、平面图和剖视图。图6A至图6E分别是示出了在发明构思的一些实施例中结合到分隔开的上选择栅极线的交替偏移的垂直NAND沟道的示意性平面图、透视图、示意性透视图、平面图和剖视图，其中，分隔开的上选择栅极线在垂直NAND沟道的方向上相互偏移。图7A至图7C分别是示出了在发明构思的一些实施例中已经被裂开的交替偏移的垂直NAND沟道(即，裂开沟道)的示意性平面图、透视图和平面图。图8A和图8B分别是示出了在发明构思的一些实施例中被裂开的交替偏移的垂直NAND沟道(即，裂开沟道)的透视图和平面图，其中，上选择栅极线相互分隔开并与类似地分隔开的下选择栅极线成对。图9A至图9C分别是示出了在发明构思的一些实施例中结合到相互交叉的上选择栅极线的已经被裂开的交替偏移的垂直NAND沟道(即，裂开沟道)的示意性平面图、透视图和平面图。图IOA和图IOB分别是示出了在发明构思的一些实施例中结合到分隔开的上选择栅极线和下选择栅极线的已经被裂开的交替偏移的垂直NAND沟道(即，裂开沟道)的透视图和平面图。图IlA和图IlB分别是示出了在发明构思的一些实施例中结合到相互成对的分隔开的上下选择栅极线的已经被裂开的交替偏移的垂直NAND沟道(即，裂开沟道)的示意性平面图、透视图和平面图。图12是在发明构思的一些实施例中的标准结构规格的存储卡的示意性代表，其中，该存储卡包括具有偏移的垂直NAND沟道的非易失性存储器装置。图13是在发明构思的一些实施例中包括具有偏移的垂直NAND沟道的非易失性存储器系统的系统的示意性代表。图14至图23是示出了在发明构思的一些实施例中包括偏移的垂直NAND沟道的非易失性存储器装置的形成的透视图。图24至图29是示出了在发明构思的一些实施例中偏移的垂直NAND沟道的形成的透视图。具体实施例方式尽管本发明允许各种修改和可替换的形式，但是在附图中通过示例的方式示出了具体的实施例，并将在此进行详细的描述。然而，应该理解的是，并不意图将本发明限制为公开的具体形式，而是相反，本发明意图覆盖落入由权利要求限定的本发明的精神和范围内的全部修改、等同物和可替换物。现在将在下文中参照附图来更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明可以以很多不同的形式来实施，并不应该被理解为限于在此提出的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开将是彻底的和完整的，并将本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。在附图中，为了清晰起见，可夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。相同的标号始终表示相同的元件。应该理解的是，当如层、区域或基底的元件被称作“在”另一元件“上”或延伸“到”另一元件“上”时，该元件可以直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”或“直接”延伸“到”另一元件“上”时，不存在中间元件。还应该理解的是，当元件被称作“连接”或“结合”到另一元件时，该元件可以直接连接或结合到另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接连接”或“直接结合”到另一元件时，不存在中间元件。在这里可以使用如“在......下方”或“在......上方”或“上面的”或“下面的”或“水平的”或“侧向的”或“垂直的”的相对术语来描述在附图中示出的一个元件、层或区域与另一元件、层或区域的关系。应该理解的是，这些术语意图包含除了附图中描述的方位之外的装置的不同方位。应该理解的是，尽管在这里可使用术语第一、第二等来描述不同的元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分应不受这些术语的限制。这些术语仅是用来将一个元件、组件、区域、层和部分与另一个区域、层或部分区分开来。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可被命名为第二元件、组件、区域、层或部分。除非另有定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员所通常理解的意思相同的意思。将进一步理解，除非这里明确定义，否则这里使用的术语应该被解释为具有与本说明书和相关领域的上下文中它们的意思一致的意思，而不应理想地或者过于正式地进行解释。在此参照作为本发明的理想实施例(和中间结构)的示例性示例的剖视图来描述本发明的实施例。为了清晰起见，可夸大附图中层和区域的厚度。另外，预计会出现例如由制造技术和/或公差引起的示例的形状变化。因此，本发明的实施例不应该被理解为限制于在此示出的区域的具体形状，而应该包括例如由制造导致的形状变形。如这里更详细描述的，可以以偏移(offset)的方式来布置非易失性存储器装置的垂直NAND沟道，以在用于启用它们的沟道的各上或下选择栅极线内使所述垂直NAND沟道更紧凑地排列在一起。例如，垂直NAND沟道中在特定的上选择栅极线内的直接相邻的垂直NAND沟道在连接到多条上选择栅极线的位线方向上可相互偏移。在这点上，包括形成沟道的“有源区”、隧道绝缘层、电荷存储层、阻挡绝缘层和用于控制栅极的导电层的构造被称作“存储串”或“串”。垂直NAND沟道的偏移可以提高上选择栅极线内的存储单元的密度。例如，与垂直NAND沟道在上选择栅极线方向上充分对齐的情况下可能出现的情况相比，位线方向上的偏移可以使沟道(在上选择栅极线方向上)更紧凑地相互分隔开。此外，直接相邻的垂直NAND沟道的偏移可以使更多的沟道被单条选择栅极线启用，从而增大了页大小并提高了装置的有效读/写性能。换言之，(通过将更多的垂直NAND沟道排列到单一的上选择栅极线上而)增大页大小可使得在单一操作过程中将更多的数据写入该装置或从该装置读取更多的数据。此外，可以使用用于直接相邻的垂直NAND沟道的偏移的很多不同的图案来提供上述优点。例如，在本发明构思的一些实施例中，多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道提供了图案在上选择栅极线中重复之前垂直NAND沟道中的两个垂直NAND沟道在位线方向上偏移。在本发明构思的另一些实施例中，在图案重复之前，三个垂直NAND沟道在位线方向上偏移。另外，在本发明构思的其它实施例中，在图案在上选择栅极线中重复之前，四个垂直NAND沟道可在位线方向上偏移。可以使用其它的重复图案。在本发明构思的另外的实施例中，用于使垂直NAND沟道中直接相邻的垂直NAND沟道偏移的图案可在直接相邻的上选择栅极线内重复，以提供相互完全相同的图案。在本发明构思的另外的实施例中，在上选择栅极线中的一条上选择栅极线中采用的图案为在上选择栅极线中的直接相邻的一条上选择栅极线中使用的图案的镜像图像。在本发明构思的另外的实施例中，可根据随机图案来构造偏移的垂直NAND沟道。在本发明构思的另外的实施例中，可在分隔开的上选择栅极线内布置偏移的垂直NAND沟道，其中，所述分隔开的上选择栅极线与单一共用的下选择栅极线成对。在本发明构思的另外的实施例中，偏移的垂直NAND沟道被结合到分隔开的上选择栅极线，其中，所述分隔开的上选择栅极线与对应的分隔开的下选择栅极线成对。在发明构思的另外的实施例中，上选择栅极线中直接相邻的上选择栅极线(在其中配置了偏移的垂直NAND沟道)本身沿沟道的方向相互偏移。在发明构思的一些实施例中，在装置内配置了直接相邻的偏移的垂直NAND沟道，在所述装置中，用于对直接相邻的垂直NAND沟道编程的字线用绝缘材料相互分隔开。在发明构思的另外的实施例中，用于对直接相邻的沟道编程的字线被结合到公共字线。在发明构思的另外的实施例中，配置有偏移的垂直NAND沟道的上选择栅极线相互交叉。在发明构思的另外的实施例中，用于启用垂直NAND沟道中直接相邻的垂直NAND沟道的上选择栅极线不相互交叉。图IA和图IB分别是示出了在发明构思的一些实施例中的多个直接相邻且交替偏移的垂直NAND沟道的示意性平面图和剖视图。根据图1A，位线BL沿D方向延伸以与上选择栅极线USGl和USG2交叉，其中，上选择栅极线USGl和USG2沿垂直于D方向的方向延伸。位线BL中的每条位线在上选择栅极线USGl和USG2中的每条上选择栅极线内电连接到单个垂直NAND沟道PL。例如，位线BLl沿与上选择栅极线USGl交叉的D方向延伸，以电接触第一垂直NAND沟道PLl。位线BL在D方向上连续以横过(crossover)上选择栅极线USG2并电接触第二垂直NAND沟道PL2。如图IA中还示出，上选择栅极线USGl和USG2中的每条上选择栅极线电结合到多个垂直NAND沟道PL，所述多个垂直NAND沟道PL中的每个垂直NAND沟道PL结合到沿D方向延伸的对应的位线BL。在发明构思的一些实施例中，连接到上选择栅极线USGl和USG2的垂直NAND沟道PL中直接相邻的垂直NAND沟道PL在D方向上相互交替偏移。具体地讲，连接到上选择栅极线USGl的沟道PLl在D方向上从直接相邻的沟道PL3偏移。而且，直接相邻的沟道PL4也从沟道PL3偏移。因此，应该理解的是，对每个垂直NAND沟道设置的偏移交替，从而提供了沿上选择栅极线(USG线)USGl的方向延伸的Z字形图案或交错图案的垂直NAND沟道，其中，USG线USGl的方向垂直于D方向。所述多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道在垂直于位线方向的方向上偏移一定的距离，所述距离小于包括在所述多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道中的单个沟道的宽度的大约两倍。从位线的中心到所述多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道中电结合到直接相邻的位线的垂直NAND沟道的中心测量所述距离。当垂直NAND沟道的外部直接邻近于相邻的位线时，与在很多传统的布置中发现的相邻沟道相比，使直接相邻的垂直NAND沟道偏移使得这些沟道更紧凑地相互间隔开。如图IA中进一步所示，可以周期性地重复对垂直NAND沟道PL设置的这种交替偏移。例如，结合到上选择栅极线USGl的沟道PL以交替的方式偏移，从而每个沟道从两个它的直接相邻的沟道偏移。此外，在上选择栅极线USGl和上选择栅极线USG2内重复这种交替图案。在非易失性存储器装置内的整体效果为提高垂直NAND沟道的密度，从而提高单元的密度，并且所述整体效果还使得上选择栅极线接触更多的沟道，从而提高了装置内的页大小。进而，提高装置内的页大小可通过允许同时从该装置读取更多的数据或将更多的数据写入该装置来提高该装置的有效速度。如图IB进一步所示，布置垂直NAND沟道PL(具有宽度F)，从而上选择栅极线USG位于由控制栅极(CG)控制的单元的上方，而下选择栅极线LSG位于由控制栅极控制的单元的下方。所述多个控制栅极连接到所述沟道中对应的沟道。多条字线电连接到多个控制栅极，其中，所述多条字线中的直接相邻的字线相互电连接。结合到直接相邻的偏移的垂直NAND沟道的直接相邻的位线比所述沟道的宽度窄。应该理解的是，在发明构思的一些实施例中，根据这里描述的构造而使垂直NAND沟道在位线方向上偏移可使这些沟道与相邻的位线更紧凑地分隔开。例如，如果从顶部观看沟道为包括柱形的圆形或包括管状且底部为圆柱形的圆柱形，且圆的宽度被标记为F，则将有效面积定义为一个沟道在顶表面占据的平均面积。参照图1A，对于本发明的具有两个沟道的重复图案的装置，一个沟道的有效面积将减小至5F2(=2FX5F/2个沟道)，而对于传统的垂直NAND的布局，一个沟道的有效面积为6F2(=2FX3F/1个沟道)。对于具有三个沟道的重复图案的装置，计算所需的面积为大约4.7F2(=2FX7F/3个沟道)，参照图3A，对于四个沟道的装置，计算所需的面积为4.5F2(=2FX9F/4个沟道)。因此，从顶部观看，一个沟道的有效面积可不小于4F2且小于6F2。这样，提高了例如非易失性装置(如NAND)的装置的集成度。根据本发明，当页大小成倍数增加时，编程和读取速度也成倍数增加。根据本发明构思的实施例的非易失性存储器装置包括电结合到单一的上或下选择栅极线的多个垂直NAND沟道，其中，所述多个沟道中的直接相邻的沟道在与位线延伸的方向垂直的方向上相互偏移。此外，根据本发明构思的另一些实施例的非易失性存储器装置包括多个相邻的垂直NAND沟道，所述多个相邻的垂直NAND沟道以沿与位线方向垂直的方向延伸的重复的交错图案布置并电结合到所述非易失性存储器装置的单个上选择栅极线或单个下选择栅极线。图2A至图2C为在发明构思的一些实施例中的多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道的示意性平面图、透视图和示意性透视图。具体地讲，图2A示出了垂直NAND沟道以三个沟道的重复图案沿位线方向D相互偏移的构造。具体地讲，偏移图案按每三个沿上选择栅极线USGl和USG2的方向延伸的沟道进行重复。换言之，鉴于多行沟道中的一行沟道可被认为相互对齐，三个沟道的图案中的另外两个沟道从初始的沟道偏移，从而三个垂直沟道中的两个垂直沟道从对齐的沟道偏移。如图2A至图2C进一步所示，这三张图中示出的图案可通过使每条上选择栅极线中的沟道的数量增多来提高单元的密度(和对应的非易失性存储装置的性能)。此外，图2A至图2C示出了在两条上选择栅极线中设置的直接相邻的垂直NAND沟道的布置可相互对称，从而在上选择栅极线USGl中示出的布置与在上选择栅极线USG2中示出的布置完全相同。图3A至图3E分别是示出了采用偏移的垂直NAND沟道的本发明构思的另一些实施例的示意性平面图、透视图、示意性透视图、平面图和剖视图。具体地讲，图3A至图3E示出了四个垂直NAND沟道按偏移布置的布置。如图3A至图3E进一步所示，分隔开的上选择栅极线USGl和USG2与单条共用的下选择栅极线LSG成对。此外，上选择栅极线USGl和上选择栅极线USG2内示出的布置对称，从而上选择栅极线USGl内的布置与上选择栅极线USG2内的布置完全相同。此外，图3A中的区域A示出了应用于直接相邻的NAND沟道的偏移可以提高单元密度，从而区域A内示出的四个单元可被有效地排列到标准沟道的面积的大约4.5倍的面积(等于4.5F2的有效面积)中，这表示与一些传统的方法相比在密度方面有所提高。图4是根据本发明一些实施例的多个直接相邻且偏移的垂直NAND沟道的示意性平面图。图4中示出的布置利用了相互偏移的四个沟道的图案。具体地讲，示出为结合到上选择栅极线USGl的沟道PL1-PL4均沿位线方向D相互偏移。此外，这样的图案在垂直于位线方向D的方向上重复。另外，上选择栅极线USGl和上选择栅极线USG2中的布置相对于参考线M互为镜像图像。图5A至图5D分别为示出了在本发明构思的一些实施例中的在与相似的分隔开的下选择栅极线成对的分隔开的上选择栅极线内布置的多个直接相邻的偏移的NAND沟道的透视图、示意性透视图、平面图和剖视图，并与关于图3A至图3E的上述描述相似。然而，图5A至图5D示出了多个偏移的垂直NAND沟道PL结合到分隔开的上选择栅极线USGl和USG2中对应的上选择栅极线，并且所述的上选择栅极线USGl和USG2中的每条上选择栅极线与分隔开的下选择栅极线LSGl和LSG2成对。图6A至图6E分别是示出了在发明构思的一些实施例中的结合到相互偏移的上选择栅极线的直接相邻且交替偏移的垂直NAND沟道的示意性平面图、透视图、示意性透视图、平面图和剖视图。具体地讲，图6A至图6E示出了与第二上选择栅极线USG2、USG4...直接相邻的上选择栅极线USG1、USG3...。位线BL沿D方向与上选择栅极线USGl和USG2交叉地延伸，并电接触沟道PL。应该理解的是，上选择栅极线USGl和USG2在垂直的沟道PL的方向上相互偏移。例如，如图6B所示，示出了上选择栅极线USGl在上选择栅极线USG2的上方。因此，在发明构思的一些实施例中，除了多个直接相邻的垂直NAND沟道交替地偏移之外，在发明构思的一些实施例中用于启用这些沟道的上选择栅极线也可以在所述沟道的方向上相互偏移。图7A至图7C分别为示出了在发明构思的一些实施例中已经裂开(split)的直接相邻且交替偏移的垂直NAND沟道的示意性平面图、透视图和平面图。具体地讲，如图7A所示，可通过将否则将形成为单个沟道的位置PLS分成两个分隔开的相互绝缘的沟道来提供裂开沟道(splitchannel)。如在图1至图6中所示，垂直沟道(将形成的沟道)为柱形或管状，上选择栅极线USG或下选择栅极线LSG包围垂直沟道。相反，对于垂直沟道为裂开型并且分隔开的裂开沟道彼此面对的图7A至图7C，因为裂开沟道连接到同一位线和字线，所以裂开沟道应连接到其它上选择栅极线USG或下选择栅极线LSG。因此，在操作中，接触NAND沟道的裂开沟道的上选择栅极线相互独立地进行操作。例如，如图7B所示，裂开沟道PL形成在否则将形成为单一沟道的位置处(如例如上述图5A所示)。而且，分隔开的上选择栅极线USGl至USG4可电接触每个裂开沟道，从而可以独立地操作每个裂开沟道。例如，上选择栅极线USGl被示出为电结合到裂开沟道PL的一侧，而上选择栅极线USG2被示出为结合到裂开沟道PL的相对侧。此外，下选择栅极线LSG可被设置为被分隔开的上选择栅极线中的每条上选择栅极线共用。图8A至图8B为示出了在发明构思的一些实施例中直接相邻且交替偏移的垂直NAND沟道的裂开沟道的透视图和平面图，其中，分隔开的下选择栅极线与分隔开的上选择栅极线成对。例如，如图8A所示，上选择栅极线USGl结合到裂开沟道PL的一侧，而第二上选择栅极线USG2结合到裂开沟道的相对侧。而且，下选择栅极线LSGl与上选择栅极线USGl成对，下选择栅极线LSG2与上选择栅极线USG2成对。因此，在发明构思的一些实施例中，分隔开的下选择栅极线可以与分隔开的上选择栅极线成对。这样的实施例可应用于在"BitCostScalableTechnologyWithPunchandPlugProcessForUltraHighDensityFlashMemory,byH.Tanakaetal.inSymp.onVLSITech.Dig.，ppl415(2007)”中公开的装置。图9A至图9C分别为示出了在发明构思的一些实施例中具有相互交叉的上选择栅极线的直接相邻的偏移的垂直NAND沟道的裂开沟道的示意性平面图、透视图和平面图。例如，如图9A所示，否则将形成为单个沟道PLS的一部分的位置处的裂开沟道的相对侧PLl和PL2结合到不同的上选择栅极线USGl和USG2。而且，上选择栅极线USGl和USG3(相互电结合)与上选择栅极线USG2相互交叉，从而上选择栅极线USG2的至少一部分在由上选择栅极线USGl和USG3的布局限定的开口内延伸。相似地，上选择栅极线USG3与上选择栅极线USG2和USG4相互交叉，从而上选择栅极线USG3的至少一部分在由上选择栅极线USG2和USG4的布局限定的开口内延伸。因此，由不同的沟道PLS形成的直接相邻的裂开沟道PL电结合到不同的上选择栅极线。另外，例如，分隔开的上选择栅极线可与共用的下选择栅极线LSGl成对，如图9B所示。图IOA和图IOB分别为示出了在发明构思的一些实施例中结合到相互交叉的上选择栅极线的多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道的裂开沟道的透视图和平面图，其中，所述相互交叉的上选择栅极线与类似的分隔开的相互交叉的下选择栅极线LSG成对。图IlA和图IlB分别为示出了在发明构思的一些实施例中结合到不相互交叉的上选择栅极线的多个直接相邻且交替偏移的垂直NAND沟道的裂开沟道的示意性平面图和透视图。具体地讲，如图IlA所示，由不同的柱形形成且彼此直接相邻的裂开沟道电结合到结合在一起的上选择栅极线。具体地讲，图IlA示出了例如上选择栅极线USG2电连接到第一多个裂开沟道PLl，而上选择栅极线USG3电连接到分隔开的多个裂开沟道PL2，所述多个裂开沟道PL2与第一多个裂开沟道相邻。而且，第一多个裂开沟道PLl和第二多个裂开沟道PL2与用于形成裂开沟道的不同的柱形物PLSl和PLS2相关。此外，上选择栅极线USG2电连接到上选择栅极线USG3。总的来说，在发明构思的一些实施例中，连接在一起以接触裂开沟道中直接相邻的裂开沟道的上选择栅极线不相互交叉，与例如图IOA和图IOB中示出的布置相反。根据本发明的发明构思不限制并可以改变电连接上选择栅极线USG2和USG3的方式。例如，可将上选择栅极线USG2和USG3图案化以形成线形。可选择地，可通过其它延伸(如通孔)的方式连接上选择栅极线USG2和USG3。这个实施例可应用于在第2009-0121271号题为“Vertical-typenon-volatilememorydevices”的美国专利公布中公开的装置，在该美国专利公布中，需要将金属栅极分开的另一沟槽。图12是在发明构思的一些实施例中的标准结构规格(form-factor)的存储卡10的示意性代表，存储卡10可以包括具有直接相邻的偏移的垂直NAND沟道(裂开或不裂开)的非易失性存储器装置。在操作中，标准结构规格的存储卡10可以沿其边缘设置数据引脚13，从而数据可被提供到该卡或者从该卡提供数据。此外，处理器电路11可协调存储卡10的操作，从而提供给存储卡10的数据通过对非易失性存储器12发布数据和命令而存储在非易失性存储器12中。此外，在发明构思的一些实施例中，处理器电路11可对非易失性存储器12发布命令以取回(retrieve)需要的数据，从而经数据引脚13从存储卡10提供需要的数据。应该理解的是，存储卡可为多媒体卡(MMC)/安全数字(SD)结构规格兼容存储卡。如这里所用的，术语“结构规格”指的是存储卡的物理尺寸和形状。而且，根据本发明的一些实施例的结构规格的存储卡在这里描述为允许这样的存储卡与如读取器等其它兼容装置一起使用的具有一定尺寸和形状的多媒体卡(MMC)/安全数字(SD)存储卡。如本领域技术人员所知，SD表示MMC标准的后续开发的版本，它可以允许MMC兼容存储卡与SD兼容装置一起使用。在发明构思的一些实施例中，MMC/SD结构规格兼容装置的尺寸为大约32mmX大约24mmX大约1.4mm，并且形状可以基本为如图12所示。在“mmca.org”的万维网上进一步讨论了MMC和SD标准。图13是在发明构思的一些实施例中的系统20的示意性示出，系统20包括具有直接相邻的偏移的垂直NAND沟道(裂开或非裂开)的非易失性存储器22。具体地讲，处理器电路21可以经总线24与系统20的不同的子组件交互，以例如经从系统20外部接收数据的I/O子系统23提供来自系统20的数据。此外，处理器电路21可经总线24对非易失性存储器22提供数据或从非易失性存储器22提供数据，以例如在非易失性存储器22中存储数据或从非易失性存储器22取回数据。数据可经I/O子系统23从外部提供，或者在处理器电路21的控制下可从非易失性存储器22取回(fetch)数据，并经I/O子系统23将数据提供到系统20外部。应该理解的是，在发明构思的一些实施例中，非易失性存储器22可包括具有直接相邻的偏移的垂直NAND沟道(裂开或非裂开)的非易失性存储器装置。根据本发明的具有多个直接相邻的偏移的垂直沟道的垂直NAND装置增大了页大小，从而提高了该装置的读/写性能。参照沟道共用控制栅极CG和下选择栅极线LSG的图2C，在下表中示出了可施加到位线、上选择栅极(USG)等的示例性电压值。在该表中，Vcc指上选择栅极线USG的“导通电压”，Vpass指减少编程干扰的“通过电压”，Vpgm指“编程电压”，Verase指“擦除电压”，Vread_pass指施加到未选择的控制栅极的“读取通过电压”，Vread指施加到选择的控制栅极的“读取电压”。“浮置”意思是对应的元件被浮置到一定的电压而未施加任何电压。在第2009-0310425号美国专利公布中更详细地描述了垂直NAND装置的操作。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>图14-23为示出了在发明构思的一些实施例中包括直接相邻且交替偏移的垂直NAND沟道的非易失性存储器装置的形成的透视图。根据图14，在发明构思的一些实施例中，形成了交替堆叠的层1400，所述交替堆叠的层1400可最终用于形成示出为提供包括多个直接相邻且交替偏移的垂直NAND沟道的非易失性存储器装置的不同特征。例如，交替堆叠的层1400可通过交替堆叠二氧化硅(siliconoxide)和氮化硅(siliconnitride)而形成。根据图15，选择性地图案化堆叠的层1400，并去除其一部分以形成接触1501和1502，在所述接触处将最终形成非易失性存储器的沟道。将用于图案化的掩模的形状制造成使得所述接触为本实施例中的偏移形式。根据图16，在接触1501和1502中填充材料以最终提供在此描述的沟道。例如，材料为柱形或管状的有源区的硅。在管状的有源区的情况下，可用如二氧化硅的绝缘层来填充柱形或管状的有源区。根据图17，去除沟道之间的区域以形成凹进1700，从而可得到堆叠的层1400的将最终形成字线(控制栅极)的部分。根据图18，可以选择性地去除多个堆叠的层1400(如由SiN形成的层)，从而提供了将最终形成控制栅极结构(例如金属的控制栅极)的侧向凹进1800。根据图19，在将最终形成控制栅极的侧向凹进1800内顺序地形成多层(如隧道层、电荷存储层和阻挡氧化物膜)。根据图20，在沟道之间的凹进1700中及侧向凹进1800中留下的剩余空间内沉积栅极金属材料2000。可全部或部分沉积栅极金属材料，使得该材料可充分地填充侧向凹进1800。根据图21。从相邻沟道之间的凹进1700去除栅极金属材料2000的一部分，以将沉积在侧向凹进1800中的栅极金属材料2000电分离。根据图22，在沟道之间的凹进1700中沉积隔离材料2200，使得用于控制沟道中直接相邻的沟道的控制栅极可相互隔离。根据图23，在沟道上形成上选择栅极线USG并且将上选择栅极线USG电连接到沟道之后，横过沟道延伸地形成位线2400。应该理解的是，为了简单，没有示出位线和沟道之间的上选择栅极线的形成。图24至图29是示出了在发明构思的一些实施例中包括多个直接相邻且交替偏移的垂直NAND沟道的非易失性存储器装置的形成的剖视图。具体地讲，图24至图29示出了非易失性存储器装置的形成，其中，用于控制沟道中直接相邻的沟道的控制栅极没有用绝缘材料分隔开，这与上述参照图14至图23描述的内容相反。根据图24，与以上参照图14描述的内容相似，形成交替堆叠的层2500。与图14至图23中描述的实施例相反，堆叠结构2500由导电层(如硅)和绝缘层(如二氧化硅)构成。根据图25，去除堆叠的层2500的一部分，以提供按偏移图案的接触2600，在所述接触2600中将最终形成沟道。根据图26，在接触2600中形成多个层2700，以提供控制栅极和沟道材料(形成在接触中)之间的层。根据图27，对形成在垂直NAND沟道上方的层2800提供重掺杂，以提供上选择栅极线的基体。根据图28，将堆叠结构的上面的层2900(上选择栅极线)图案化，以将上选择栅极线相互分隔开，从而它们可以独立地控制分开的沟道。根据图29，然后在栅极选择线上方形成位线，并且所述位线沿垂直于栅极选择线的方向延伸。如图29所示，垂直NAND沟道中直接相邻的垂直NAND沟道由控制栅极控制，所述控制栅极由没有相互分隔开的交替堆叠的层2500限定。换言之，沟道3000中直接相邻的沟道3000由堆叠的层2500内的控制栅极控制，其中，堆叠的层2500在沟道3000中直接相邻的沟道3000之间延伸并连接到沟道3000中直接相邻的沟道3000，因此，堆叠的层2500没有用绝缘材料分隔开。如这里更详细地描述，可以以偏移的方式布置非易失性存储器装置的垂直NAND沟道，以在用于启用它们的沟道的各上或下选择栅极线内使所述垂直NAND沟道更紧凑地排列在一起。例如，垂直NAND沟道中在特定的上选择栅极线内的直接相邻的垂直NAND沟道在连接到多条上选择栅极线的位线方向可相互偏移。垂直NAND沟道的偏移可以提高上选择栅极线内沟道的密度。例如，与垂直NAND沟道在上选择栅极线方向上充分对齐的情况下可能出现的情况相比，位线方向上的偏移可以使沟道(在上选择栅极线方向上)更紧凑地相互分隔开。此外，直接相邻的垂直NAND沟道的偏移可以使更多的沟道被单一选择栅极线启用，从而增大了页大小并提高了装置的有效读/写性能。换言之，(通过将更多的垂直NAND沟道排列到单一的上选择栅极线上而)增大页大小可以使得在单一操作过程中将更多的数据写入该装置或从该装置读取更多的数据。此外，可以使用用于直接相邻的垂直NAND沟道的偏移的很多不同的图案，以提供上述优点。例如，在发明构思的一些实施例中，多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道提供了图案在上选择栅极线内重复之前垂直NAND沟道中的两个垂直NAND沟道在位线方向上偏移。在发明构思的另一些实施例中，在图案重复之前，三个垂直NAND沟道在位线方向上偏移。另外，在发明构思的其它实施例中，在图案在上选择栅极线中重复之前，四个垂直NAND沟道可在位线方向上偏移。可以使用其它重复图案。在发明构思的另外的实施例中，用于使垂直NAND沟道中直接相邻的垂直NAND沟道偏移的图案可在直接相邻的上选择栅极线内重复，以提供相互完全相同的图案。在发明构思的另外的实施例中，在上选择栅极线中的一条上选择栅极线中采用的图案为在与上选择栅极线中的直接相邻的一条上选择栅极线中使用的图案的镜像图像。在发明构思的另外的实施例中，可根据随机图案来构造偏移的垂直NAND沟道。在发明构思的另外的实施例中，可在分隔开的上选择栅极线内布置偏移的垂直NAND沟道，其中，所述分隔开的上选择栅极线成对并具有单一共用的下选择栅极线。在发明构思的另外的实施例中，偏移的垂直NAND沟道被结合到分隔开的上选择栅极线，其中，所述分隔开的上选择栅极线在各分隔开的下选择栅极线内成对。在发明构思的另外的实施例中，上选择栅极线中直接相邻的上选择栅极线(在其中配置了偏移的垂直NAND沟道)本身沿沟道的方向相互偏移。在发明构思的另外的实施例中，在装置内配置了直接相邻的偏移的垂直NAND沟道，在所述装置中，用于对直接相邻的垂直NAND沟道编程的字线用绝缘材料相互分隔开。在发明构思的另外的实施例中，用于对直接相邻的沟道编程的字线被结合到公共字线。在发明构思的另外的实施例中，配置有偏移的垂直NAND沟道的上选择栅极线相互交叉。在发明构思的另外的实施例中，用于启用垂直NAND沟道中直接相邻的垂直NAND沟道的上选择栅极线不相互交叉。本领域技术人员应该清楚，可以对本发明做出不同的修改和变形。因此，本发明意图覆盖在权利要求及其等同物范围内的本发明的修改和变形。权利要求一种非易失性存储器装置，所述非易失性存储器装置包括多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道，电结合到所述非易失性存储器装置的单一的选择栅极线。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道在所述非易失性存储器装置中限定的位线方向上相互偏移。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道在垂直于位线方向的方向上偏移一定的距离，所述距离小于包括在所述多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道中的单个沟道的宽度的两倍。4.根据权利要求3所述的装置，其中，从位线的中心到所述多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道中电结合到直接相邻的位线的垂直NAND沟道的中心测量所述距离。5.根据权利要求1所述的装置，其中，电结合到直接相邻的选择栅极线的分隔开的多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道相互对称地布置。6.根据权利要求1所述的装置，其中，电结合到直接相邻的选择栅极线的分隔开的多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道被对称地布置为互为镜像图像。7.根据权利要求1所述的装置，其中，电结合到直接相邻的选择栅极线的分隔开的多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道被对称地布置为完全相同。8.根据权利要求1所述的装置，其中，电结合到直接相邻的选择栅极线的分隔开的多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道被相对于彼此随机地布置。9.根据权利要求1所述的装置，所述非易失性存储器装置还包括直接相邻的选择栅极线，结合到各分隔开的多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道，其中，所述直接相邻的选择栅极线在所述多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道的方向上相对于彼此偏移。10.根据权利要求1所述的装置，其中，结合到所述直接相邻的偏移的垂直NAND沟道的直接相邻的位线的宽度比所述沟道的宽度窄。11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述直接相邻的偏移的垂直NAND沟道逻辑上被布置为启用所述非易失性存储器装置的单个页。12.根据权利要求2所述的装置，其中，所述多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道包括第一沟道，从第一沟道偏移的第二沟道，从第一和第二沟道偏移的第三沟道，在垂直于位线方向的方向上与第一沟道对齐的第四沟道。13.根据权利要求2所述的装置，其中，所述多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道包括第一沟道，从第一沟道偏移的第二沟道，从第一和第二沟道偏移的第三沟道，从第一沟道、第二沟道和第三沟道偏移的第四沟道，在垂直于位线方向的方向上与第一沟道对齐的第五沟道。14.根据权利要求2所述的装置，其中，所述多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道包括第一沟道，从第一沟道偏移的第二沟道，从第一和第二沟道偏移的第三沟道，从第一沟道、第二沟道和第三沟道偏移的第四沟道，从第一沟道、第二沟道、第三沟道、第四沟道偏移的第五沟道，在垂直于位线方向的方向上与第一沟道对齐的第六沟道。15.根据权利要求1所述的装置，其中，所述沟道包括柱形沟道或圆柱形沟道。16.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道电结合到所述非易失性存储器装置的单一的上选择栅极线。17.根据权利要求1所述的装置，其中，所述沟道包括裂开沟道。18.根据权利要求1所述的装置，其中，所述下选择栅极线结合到每个垂直NAND沟道。19.根据权利要求1所述的装置，所述非易失性存储器装置还包括多个控制栅极，结合到所述沟道中对应的沟道；多条字线，电结合到所述多个控制栅极，其中，所述多条字线中的直接相邻的字线相互电连接。20.根据权利要求1所述的装置，所述非易失性存储器装置还包括多个控制栅极，结合到所述沟道中对应的沟道；多条字线，电结合到所述多个控制栅极；电绝缘层，将多条字线中的直接相邻的字线相互分隔开。21.一种包括电结合到单一的上或下选择栅极线的多个垂直NAND沟道的非易失性存储器装置，其中，所述多个沟道中的直接相邻的沟道在与位线延伸的方向垂直的方向上相互偏移。22.—种非易失性存储器装置，所述非易失性存储器装置包括多个相邻的垂直NAND沟道，以沿与位线方向垂直的方向延伸的重复的交错图案布置并电结合到所述非易失性存储器装置的单个上选择栅极线或单个下选择栅极线。23.一种非易失性存储器装置，所述非易失性存储器装置包括多个垂直NAND沟道，以Z字形图案布置，所述Z字形图案被限定为以包括所述沟道中在所述装置的单个逻辑页内的直接相邻的垂直NAND沟道。24.根据权利要求23所述的装置，其中，利用所述非易失性存储器装置的单一的上选择栅极线来选择NAND沟道。25.一种垂直NAND存储器装置，所述装置包括基底；多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道，电结合到所述垂直NAND装置的单一选择栅极线并从所述基底向上延伸，其中，在沟道为圆形或圆柱形且所述沟道的宽度为F的情况下，从顶部观看的一个沟道的有效面积不小于4F2且小于6F2。全文摘要本发明提供了一种包括垂直NAND沟道的非易失性存储器装置，所述非易失性存储器装置可包括多个直接相邻的偏移的垂直NAND沟道，所述直接相邻的偏移的垂直NAND沟道电结合到所述非易失性存储器装置的单一的上选择栅极线或单一的下选择栅极线。文档编号H01L27/115GK101800224SQ201010114049公开日2010年8月11日申请日期2010年2月9日优先权日2009年2月10日发明者朴允童,薛光洙,金锡必申请人:三星电子株式会社