存储器件及其制造方法及包括该存储器件的电子设备与流程

技术特征：

1.一种存储器件，包括在衬底上依次叠置的多个存储单元层，每一存储单元层包括第一存储单元的第一阵列，每个第一存储单元包括有源半导体层以及绕有源半导体层外周形成的第一存储栅堆叠，各存储单元层中的第一存储单元沿着存储单元层的叠置方向彼此实质上对准，其中，对于各第一存储单元，其有源半导体层与下层的相应第一存储单元以及上层的相应第一存储单元各自的有源半导体层一体延伸，其特征在于：

每一存储单元层还包括第二存储单元的第二阵列，其中，第一阵列和第二阵列彼此嵌套，各存储单元层中的第二存储单元沿着存储单元层的叠置方向彼此实质上对准，

其中，每个第二存储单元包括：

依次叠置的第一源/漏层、沟道层和第二源/漏层，其中，沟道层包括与第一、第二源/漏层不同的半导体材料；以及

绕沟道层的外周形成的第二存储栅堆叠，

其中，同一存储单元层中各第二存储栅堆叠中的栅导体层成一体，以及

其中，对于各第二存储单元，其第一源/漏层与下层的相应第二存储单元的第二源/漏层一体，其第二源/漏层与上层的相应第二存储单元的第一源/漏层一体，

其中，在同一存储单元层中，第一存储栅堆叠与第二存储栅堆叠包括公共的栅导体层。

2.根据权利要求1所述的存储器件，其中，

第二存储栅堆叠包括依次叠置的第一栅介质层、浮栅层或电荷俘获层、第二栅介质层和栅导体层，

第一存储栅堆叠包括依次叠置的另一第一栅介质层、另一电荷俘获层、另一第二栅介质层，且同一层中第二存储单元的栅导体层同时用作第一存储单元的栅导体层。

3.根据权利要求1所述的存储器件，其中，第二存储单元的沟道层包括单晶半导体材料，第二存储单元的第一、第二源/漏层包括单晶半导体材料。

4.根据权利要求3所述的存储器件，其中，第二存储单元的沟道层的单晶半导体材料与第二存储单元的第一、第二源/漏层的单晶半导体材料是共晶体。

5.根据权利要求4所述的存储器件，其中，

第二存储单元的沟道层的单晶半导体材料为Si，第二存储单元的第一、第二源/漏层的单晶半导体材料为SiGe；或

第二存储单元的沟道层的单晶半导体材料为Si，第二存储单元的第一、第二源/漏层的单晶半导体材料为Si：C；或

第二存储单元的沟道层的单晶半导体材料为SiGe，第二存储单元的第一、第二源/漏层的单晶半导体材料为Si。

6.根据权利要求1所述的存储器件，其中，第二存储栅堆叠自对准于沟道层。

7.根据权利要求1所述的存储器件，其中，各第二存储单元中，沟道层的外周相对于第一、第二源/漏层的外周向内凹入。

8.根据权利要求1所述的存储器件，其中，在每一存储单元层中，第二存储单元阵列中的第二存储单元按行和列排列成二维阵列，且第一存储单元阵列中的第一存储单元按行和列排列成二维阵列，其中各第二存储单元位于第一存储单元的二维阵列的网格的大致中心，各第一存储单元位于第二存储单元阵列的二维阵列的网格的大致中心。

9.根据权利要求1所述的存储器件，其中，第一源/漏层和第二源/漏层包括相同的半导体材料。

10.根据权利要求2所述的存储器件，其中，

同一存储单元层中各第二存储单元的沟道层位于实质上平行于衬底表面的相同平面上，且该存储单元层中各第二存储单元的栅导体层在该平面上延伸，

同一存储单元层中各第二存储单元的第一源/漏层位于实质上平行于衬底表面的相同平面上，

同一存储单元层中各第二存储单元的第二源/漏层位于实质上平行于衬底表面的相同平面上。

11.根据权利要求2或10所述的存储器件，其中，第一存储单元的一体延伸的有源半导体层沿实质上垂直于衬底表面的方向延伸，第一存储单元的另一第一栅介质层、另一电荷俘获层和另一第二栅介质层分别沿实质上垂直于衬底表面的方向延伸，且绕相应的有源半导体层形成同心环结构。

12.根据权利要求11所述的存储器件，其中，有源半导体层具有环形结构，且环形结构的轴沿实质上垂直于衬底表面的方向延伸。

13.根据权利要求1所述的存储器件，还包括：最下的存储单元层中各第二存储单元的第一源/漏层以及各第一存储单元的有源半导体层共同连接到的地电势面。

14.根据权利要求13所述的存储器件，其中，地电势面是衬底中的掺杂区。

15.根据权利要求1所述的存储器件，其中，第二存储栅堆叠和第一存储栅堆叠中至少之一中包括铁电材料。

16.根据权利要求15所述的存储器件，其中，

第二存储栅堆叠和第一存储栅堆叠中至少之一包括依次叠置第一金属层、铁电材料层、第二金属层和栅介质层；或者

第二存储栅堆叠包括依次叠置的第一栅介质层、浮栅层或电荷俘获层、第二栅介质层和栅导体层，第一存储栅堆叠包括依次叠置的第一金属层、铁电材料层、第二金属层和栅介质层；或者

第一存储栅堆叠包括依次叠置的第一栅介质层、电荷俘获层、第二栅介质层，第二存储单元的存储栅堆叠包括依次叠置的第一金属层、铁电材料层、第二金属层和栅介质层。

17.根据权利要求16所述的存储器件，其中，铁电材料包括氧化铪、氧化锆、氧化钽、氧化铪锆或氧化铪钽，第一金属层和第二金属层包括TiN。

18.根据权利要求17所述的存储器件，其中，氧化铪包括HfO2，氧化锆包括ZrO2，氧化钽包括TaO2，氧化铪锆包括HfxZr1-xO2，氧化铪钽包括HfXTa1-xO2，其中x取值为(0，1)的范围。

19.根据权利要求16所述的存储器件，其中，铁电材料包括含Si的HfO2、含Al的HfO2、BaTiO3、KH2PO4或SBTi，第一金属层和第二金属层包括TiN。

20.一种制造存储器件的方法，包括：

在衬底上设置源/漏层和沟道层的交替堆叠，该堆叠的最下方是源/漏层，最上方是源/漏层；

在所述堆叠中形成若干加工孔；

经由加工孔，选择性刻蚀堆叠中的沟道层，以在堆叠中的各沟道层中形成彼此分离的多个单元沟道部的阵列；

经由加工孔，在所述堆叠内的空隙中形成用于第一存储单元的存储栅堆叠；

去除加工孔中的材料，以露出加工孔；

经由加工孔，选择性刻蚀堆叠中的源/漏层，以在各单元沟道部的上侧和下侧分别形成单元源/漏部，其中，各单元沟道部以及其上侧和下侧的相应单元源/漏部构成第一存储单元；

经由加工孔，在所述堆叠内的空隙中形成隔离层；

去除加工孔中的材料，以露出加工孔；以及

在加工孔的侧壁上形成用于第二存储单元的存储栅堆叠，并在侧壁上形成有用于第二存储单元的存储栅堆叠的加工孔中填充用于第二存储单元的有源半导体层。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，通过外延生长来设置源/漏层和沟道层的交替堆叠。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，在生长源/漏层时对源/漏层进行原位掺杂，掺杂类型对应于器件导电类型。

23.根据权利要求21所述的方法，其中，在生长沟道层时对沟道层进行原位掺杂，掺杂类型与器件导电类型相反。

24.根据权利要求20所述的方法，其中，

形成用于第一存储单元的存储栅堆叠包括：依次形成第一栅介质层、浮栅层或电荷俘获层、第二栅介质层和栅导体层，

形成用于第二存储单元的存储栅堆叠包括：依次形成另一第一栅介质层、另一电荷俘获层和另一第二栅介质层。

25.根据权利要求20所述的方法，还包括：在衬底中形成用于与最下的存储单元电接触的阱区。

26.根据权利要求20所述的方法，其中，衬底包括存储单元区和接触区，

在存储单元区上，加工孔的密度被设置为使得在经由加工孔对沟道层选择性刻蚀了给定时间之后，沟道层位于存储单元区的部分被分离为隔离的岛状部，这些岛状部构成单元沟道部，

在接触区上，加工孔的密度被设置为使得在所述给定时段内沟道层位于接触区的部分被实质上完全去除。

27.根据权利要求26所述的方法，其中，各沟道层中的单元沟道部按行和列排列成二维阵列，且在存储单元区上，加工孔被设置为与该二维阵列相对应的二维阵列，各单元沟道部位于加工孔的二维阵列中的网格的大致中心处。

28.根据权利要求20所述的方法，其中，在选择性刻蚀沟道层且在形成用于第一存储单元的存储栅堆叠之前，该方法还包括：

选择性刻蚀源/漏层，以加大源/漏层之间的间隙。

29.根据权利要求20所述的方法，还包括：控制对源/漏层的选择性刻蚀，使得单元源/漏部的外周相对于相应的单元沟道部的外周向外突出。

30.根据权利要求20所述的方法，其中，在加工孔的侧壁上形成用于第二存储单元的存储栅堆叠包括：将用于第二存储单元的存储栅堆叠形成为与各层第一存储栅堆叠相对应的多层彼此分离的存储栅堆叠。

31.根据权利要求30所述的方法，其中，

在选择性刻蚀堆叠中的源/漏层之后且在形成隔离层之前，该方法还包括：经由加工孔，形成保护层，

在加工孔的侧壁上形成用于第二存储单元的存储栅堆叠包括：

经由加工孔选择性刻蚀隔离层以及在加工孔侧面上延伸的保护层部分；

在加工孔的侧壁上依次形成用于第二存储单元的栅介质层、第一金属层、铁电材料层以及第二金属层；

形成使得隔离层的侧壁露出的沟槽；

经由该沟槽，去除隔离层，并选择性刻蚀用于第二存储单元的栅介质层、第一金属层、铁电材料层以及第二金属层；

经由该沟槽，向所述堆叠内的空隙中形成隔离层。

32.一种电子设备，包括由如权利要求1～19中任一项所述的存储器件。

33.根据权利要求32所述的电子设备，还包括与所述存储器件相配合的处理器。

34.根据权利要求32所述的电子设备，该电子设备包括智能电话、计算机、平板电脑、可穿戴智能设备、移动电源。