一种基于绝缘体上硅工艺的相变存储器结构制造技术

本发提供一种基于绝缘体上硅工艺的相变存储器结构，属于半导体技术领域，包括：绝缘体层；沉积衬底；阱区；多个存储器单元，形成在n型阱区上并构成存储器单元阵列，位于同一行的多个存储器单元之间由浅沟槽隔离，位于相邻两行的多个存储器单元之间由深沟槽隔离；存储器单元由位于上方的存储部分和位于下方的选通部分构成，选通部分包括由上至下依次连接的顶部电极、覆盖层、相变材料、电热电极以及接触孔，存储部分为PN结结构；多个字线，连接同一行的存储器单元；多个位线，连接同一列的存储器单元。本发明专利技术的有益效果：减少基于绝缘体上硅工艺的相变存储器结构工艺步骤和复杂度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于绝缘体上硅工艺的相变存储器结构
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种基于绝缘体上硅工艺的相变存储器结构。
技术介绍
绝缘体上硅(SiliconOnInsulator，SOI)绝缘体上硅技术是指在半导体制造中使用分层硅-绝缘体-硅衬底代替传统硅衬底，尤其是微电子，以减少寄生器件电容，从而提高性能。优点是可以较易提升时脉，并减少电流漏电成为省电的IC，在工艺上还可以省略部分光掩模以节省成本，因此不论在工艺上或是电路上都有其优势。全耗尽绝缘体上硅(fully-depletedsilicon-on-insulator，FD-SOI)是将绝缘体上硅进行全耗尽沟道的处理，更加优化了包括漏电流在内的绝缘体上硅的性能。相变存储器(Phase-changememory，PCM)是一种非易失性存储器装置。参数随机存取存储器(parameterrandomaccessmemory，PRAM)使用含一种或多种硫族化物的玻璃(Chalcogenideglass)制成，目前的主流为GeSbTe系合金。硫属玻璃的特性是，经由加热可以改变它的状态，成为晶体(Crystalline)或非晶体(Amorphous)。这些不同状态具有相应的电阻值。因此PRAM可以用来存储不同的数值。它是未来可能取代快闪存储器的技术之一。全耗尽绝缘体上硅工艺的入门成本要比鳍式场效应管低，同时能够提供很好低功耗和高性能体验；目前来看，全耗尽绝缘体上硅工艺的设计成本比鳍式场效应管更低；像射频、嵌入式非易失性存储器这样的应用使用全耗尽绝缘体上硅工艺将会更加有效。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术涉及一种基于绝缘体上硅工艺的相变存储器结构。本专利技术采用如下技术方案：一种基于绝缘体上硅工艺的相变存储器结构，包括：晶圆衬底；绝缘层，于所述晶圆衬底上表面沉积绝缘物质生成所述绝缘层；沉积衬底，于所述绝缘层上表面沉积n型硅生成所述沉积衬底；n型阱区，于所述沉积衬底上部掺杂n型杂质形成所述n型阱区，所述n型阱区的下表面高于所述沉积衬底的下表面；多个存储器单元，所述多个存储器单元形成在所述n型阱区上并构成具有多行和多列的存储器单元阵列，位于同一行的多个所述存储器单元之间由沿所述n型阱区的上表面向下延伸到所述n型阱区内部的浅沟槽进行隔离，位于相邻两行的多个所述存储器单元之间由沿所述沉积衬底的上表面向下延伸到所述绝缘层内部且低于所述沉积衬底的下表面的深沟槽进行隔离；所述存储器单元由位于上方的存储部分和位于下方的选通部分构成，所述选通部分包括由上至下依次连接的顶部电极、覆盖层、相变材料、电热电极以及接触孔，所述接触孔由上到下延伸至所述存储器单元的p型掺杂区的上表面，所述电热电极一端连接所述相变材料，另一端设置在所述接触孔的内壁，所述存储部分包括与所述接触孔连接的所述p型掺杂区和位于所述p型掺杂区下方的所述n型阱区，所述p型掺杂区由位于同一行的相邻所述浅沟槽之间的所述n型阱区的上部掺杂p型杂质后形成，所述p型掺杂区和所述n型阱区构成PN结二极管；多个字线连接单元，每个所述字线连接单元分别形成在所述沉积衬底上且位于所述存储器单元阵列的每一行最外端的所述存储器单元的外侧；多个字线，每个所述字线分别连接一所述字线连接单元，并通过所述字线连接单元连接位于同一行的所有所述存储器单元的所述沉积衬底；多个位线，每个所述位线分别连接位于同一列的所有所述存储器单元的所述顶部电极。优选的，所述p型掺杂区的掺杂浓度大于所述n型阱区的掺杂浓度。优选的，通过浅沟槽工艺形成所述浅沟槽。优选的，所述字线连接单元包括：两个连接沟槽，所述两个连接沟槽位于位于所述存储器单元阵列的每一行最外端的所述存储器单元的外侧，且由沿所述n型阱区的上表面向下延伸到所述n型阱区内部，靠近所述存储器单元侧的所述连接沟槽为所述存储器单元的一所述浅沟槽；连接衬底，所述连接衬底位于邻所述连接沟槽之间的所述沉积衬底上表面；至少一个连接通孔，所述至少一个连接通孔从上到下依次连接，所述至少一个连接通孔之间通过导电材料连接，且最底部的所述连接通孔由上到下延伸至所述连接掺杂区的上表面，最顶部的所述连接通孔与相应的所述字线连接。优选的，所述选通部分还包括：第四绝缘层，所述位线设置在所述第四绝缘层内；第三绝缘层，所述第三绝缘层设置在所述第四绝缘层下方，所述第三绝缘层的上表面与所述第四绝缘层的下表面接触，所述顶部电极、所述覆盖层以及相变材料设置在所述第三绝缘层内部；第二绝缘层，所述第二绝缘层设置在所述第三绝缘层下方，所述第二绝缘层的上表面与所述第三绝缘层的下表面接触，所述电热电极贯穿所述第二绝缘层并延伸至所述接触孔内；第一绝缘层，所述第一绝缘层设置在所述第二绝缘层下方，所述第一绝缘层的上表面与所述第二绝缘层的下表面接触，所述第一绝缘层的下表面与述存储器单元的所述p型掺杂区上表面接触。优选的，所述第一绝缘层、所述第三绝缘层以及所述第四绝缘层均采用二氧化硅材质。优选的，所述第二绝缘层采用氮化硅材质。优选的，所述电热电极采用氮化钛材质。优选的，所述相变材料包括锗锑碲；和/或所述相变材料包括锗锑碲钪锑碲相变材料。优选的，所述浅沟槽中填充有二氧化硅材质。本专利技术的有益效果：使用选通二极管代替同样在沉积衬底上制作的包括MOS管在内的晶体管完成控制作用，这样就减少了基于绝缘体上硅工艺的相变存储器结构工艺步骤和复杂度，同时也能完成相应的功能。附图说明图1为本专利技术的一种优选实施例中，一选通管一电阻结构图；图2为本专利技术的一种优选实施例中，衬底结构示意图；图3为现有技术中，原绝缘体上硅结构示意图；图4为现有技术中，原绝缘体上硅接触部分示意图；图5为本专利技术的一种优选实施例中，多重选通管示意图；图6为本专利技术的一种优选实施例中，多重所述一选通管一电阻结构存储阵列示意图；图7为本专利技术的一种优选实施例中，基于绝缘体上硅工艺的相变存储器结构的结构示意图之一；图8为本专利技术的一种优选实施例中，基于绝缘体上硅工艺的相变存储器结构的结构示意图之二。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，下述技术方案，技术特征之间可以相互组合。下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明：如图1-2、5-8所示，一种基于绝缘体上硅工艺的相变存储器结构，包括：晶圆衬底，原本晶圆片的材料类型(图中未示出)；绝缘层20，于所述晶圆衬底上表面沉积绝缘物质生成所述绝缘层20，为在晶圆衬底上生长(或表述为淀积，同下)的一层二氧化硅绝缘层；沉积衬底1，于所述绝缘层20上表面沉积n型硅生成所述沉积衬底1，为在绝缘层20上淀积生成的n型硅；n型阱区2，于所述沉积衬底1上部掺杂n型杂质形成所述n型阱区2，所述n型阱区2的下表面高于所述沉积衬底1的下表面，为选通管n区，在淀积衬底1上掺杂同种n类型杂质形成；多个存储器单元，上述多个存储器单元形成在上述n型阱区2上并构成具有多行和多列的存储器单元阵列，位于同一行的多个上述存储器单元之间由沿上述n型阱区2的上表面向下延伸到上述n型阱区2内部的浅沟槽4进行隔离，位于相邻两行的多个上述存储器单元之间由沿上述沉积衬底1的上表面向下延伸到上述绝缘层20内部且低于上述沉积衬底1的下表面的深沟槽15进行隔离；上述存储器单元由位于上方的存储部分和位于下方的选通部分构成，上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于绝缘体上硅工艺的相变存储器结构，其特征在于，包括：晶圆衬底；绝缘层，于所述晶圆衬底上表面沉积绝缘物质生成所述绝缘层；沉积衬底，于所述绝缘层上表面沉积n型硅生成所述沉积衬底；n型阱区，于所述沉积衬底上部掺杂n型杂质形成所述n型阱区，所述n型阱区的下表面高于所述沉积衬底的下表面；多个存储器单元，所述多个存储器单元形成在所述n型阱区上并构成具有多行和多列的存储器单元阵列，位于同一行的多个所述存储器单元之间由沿所述n型阱区的上表面向下延伸到所述n型阱区内部的浅沟槽进行隔离，位于相邻两行的多个所述存储器单元之间由沿所述沉积衬底的上表面向下延伸到所述绝缘层内部且低于所述沉积衬底的下表面的深沟槽进行隔离；所述存储器单元由位于上方的存储部分和位于下方的选通部分构成，所述存储部分包括由上至下依次连接的顶部电极、覆盖层、相变材料、电热电极以及接触孔，所述接触孔由上到下延伸至所述存储器单元的p型掺杂区的上表面，所述电热电极一端连接所述相变材料，另一端设置在所述接触孔的内壁，所述选通部分包括与所述接触孔连接的所述p型掺杂区和位于所述p型掺杂区下方的所述n型阱区，所述p型掺杂区由位于同一行的相邻所述浅沟槽之间的所述n型阱区的上部掺杂p型杂质后形成，所述p型掺杂区和所述n型阱区构成PN结二极管；多个字线连接单元，每个所述字线连接单元分别形成在所述沉积衬底上且位于所述存储器单元阵列的每一行最外端的所述存储器单元的外侧；多个字线，每个所述字线分别连接一所述字线连接单元，并通过所述字线连接单元连接位于同一行的所有所述存储器单元的所述沉积衬底；多个位线，每个所述位线分别连接位于同一列的所有所述存储器单元的所述顶部电极。...

【技术特征摘要】
1.一种基于绝缘体上硅工艺的相变存储器结构，其特征在于，包括：晶圆衬底；绝缘层，于所述晶圆衬底上表面沉积绝缘物质生成所述绝缘层；沉积衬底，于所述绝缘层上表面沉积n型硅生成所述沉积衬底；n型阱区，于所述沉积衬底上部掺杂n型杂质形成所述n型阱区，所述n型阱区的下表面高于所述沉积衬底的下表面；多个存储器单元，所述多个存储器单元形成在所述n型阱区上并构成具有多行和多列的存储器单元阵列，位于同一行的多个所述存储器单元之间由沿所述n型阱区的上表面向下延伸到所述n型阱区内部的浅沟槽进行隔离，位于相邻两行的多个所述存储器单元之间由沿所述沉积衬底的上表面向下延伸到所述绝缘层内部且低于所述沉积衬底的下表面的深沟槽进行隔离；所述存储器单元由位于上方的存储部分和位于下方的选通部分构成，所述存储部分包括由上至下依次连接的顶部电极、覆盖层、相变材料、电热电极以及接触孔，所述接触孔由上到下延伸至所述存储器单元的p型掺杂区的上表面，所述电热电极一端连接所述相变材料，另一端设置在所述接触孔的内壁，所述选通部分包括与所述接触孔连接的所述p型掺杂区和位于所述p型掺杂区下方的所述n型阱区，所述p型掺杂区由位于同一行的相邻所述浅沟槽之间的所述n型阱区的上部掺杂p型杂质后形成，所述p型掺杂区和所述n型阱区构成PN结二极管；多个字线连接单元，每个所述字线连接单元分别形成在所述沉积衬底上且位于所述存储器单元阵列的每一行最外端的所述存储器单元的外侧；多个字线，每个所述字线分别连接一所述字线连接单元，并通过所述字线连接单元连接位于同一行的所有所述存储器单元的所述沉积衬底；多个位线，每个所述位线分别连接位于同一列的所有所述存储器单元的所述顶部电极。2.根据权利要求1所述的相变存储器结构，其特征在于，所述p型掺杂区的掺杂浓度大于所述n型阱区的掺杂浓度。3.根据权利要求1所述的相变存储器结构，其特征在于，通过浅沟槽工艺形成所述浅沟槽。4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：景蔚亮，陈邦明，
申请(专利权)人：上海新储集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31