一种高密度存储器交叉点阵制造技术

本发明专利技术公布了一种高密度存储器交叉点阵，属于半导体技术领域。该存储器交叉点阵包括一系列互相垂直的导线，横向的导线之间互相平行，称之为字线；纵向的导线之间互相平行，称之为位线，每根字线与每根位线之间都互相垂直且存在交叉点，若字线共M根，位线共N根，则交叉点阵存在M

【技术实现步骤摘要】
一种高密度存储器交叉点阵


[0001]本专利技术属于半导体(semiconductor)
，具体涉及一种利用锚点来提高阵列可靠性的新型存储器交叉点阵(random access memory crosspoints)。

技术介绍

[0002]随着现代社会逐步迈入信息化、智能化的时代，信息处理能力和数据存储能力正在以各种各样的形式推动着现代社会的进步，未来的智能终端和计算平台将不仅强调传统的计算和大数据，更是在有限的功耗和嵌入式的平台中实现海量传感数据和信息的智能化处理，在复杂的数据处理中学习并进化，实现更加快速高效的信息处理、分类和存储。
[0003]在信息存储方面，随着半导体工艺节点的持续推进，特征尺寸不断缩小，传统半导体存储器的尺寸缩小能力已经接近物理极限，集成密度进一步提高面临巨大挑战。此外，在现有的存储架构下，存储器系统由于在处理器和各级存储器间存在运行速度差异，导致数据交换存在“存储墙”的问题，使得存储系统的运行效率受到限制，从而降低了信息传输和存储的性能。
[0004]一些新型存储器件可以解决这个问题，比如阻变存储器(RRAM)、相变存储器(PCRAM)、磁隧穿结(FTJ)等。它们具有集成密度高的特点，N层3D器件的尺寸为4F2/N，有望在嵌入式存储等领域代替DRAM、Flash等传统器件，解决以上提到的传统器件物理极限问题。制备高密度的新型存储器阵列的核心问题之一在于制备大规模的交叉点阵(crosspoints)，当制备大规模的交叉点阵时，由于阵列的字线和位线长度都随着阵列规模增大而变长，因此阵列可能会面临粘附性不足而脱落的问题，如图1所示，在制备一个32
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32的RRAM交叉点阵时，由于金属线条细长，因此在后续工艺中发生了金属线条脱落。因此，这一问题的解决也成了新型存储器大规模集成的关键问题之一。同时，大规模点阵制备由于字线、位线过长，还会面临线电阻过大，导致线上驱动电压降非常严重的问题：同一根字线或者位线上，在靠近驱动电压源的地方电压高，原理驱动电压源的地方电压低，使得同一根字线或者位线上，器件表现出的特性不一致甚至失效，影响到新型存储器大规模集成。

技术实现思路

[0005]鉴于上述不足，本专利技术提出了一种新型存储器交叉点阵，利用创新的版图设计方式，通过在存储器交叉点阵中的字线和位线中周期性的增加了锚点结构，来增大金属线与半导体衬底之间的粘附性，从而防止在后续工艺中金属线脱落，使得超大规模的新型存储器点阵制备成为可能。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种高密度存储器交叉点阵，其特征在于，包括一系列互相垂直的导线，横向的导线之间互相平行，称之为字线；纵向的导线之间互相平行，称之为位线，每根字线与每根位线之间都互相垂直且存在交叉点，若字线共M根，位线共N根，则交叉点阵存在M
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N个交叉点，在字线和位线上分别周期性设有锚点结构，锚点在字线上以每隔n个交叉点设立一个均
匀分布，在位线上以每隔m个交叉点设立一个均匀分布，n与m相互独立，n、m＝1，2，3，4
……
所述锚点的形状可以是圆形、六边形或其他任意平面图形。
[0008]所述字线和位线在不作金属引出的一端可以各设有一个锚点。
[0009]所述存储器可以是阻变存储器、相变存储器、铁电存储器、磁存储器、磁隧穿结，以及任何具有两端电极特征的存储器。
[0010]本专利技术提出的版图设计方式，与传统交叉点阵相比，在没有增加版图数量或者改变工艺方式的基础上(不引入额外成本和工艺变动)，不仅增加了金属线的粘附性，从而显著提高了工艺的可靠性，且降低了导线电阻，缓解了大规模阵列中电压降的问题，对超大规模新型存储器点阵的制备具有重要意义。
附图说明
[0011]图1为现有大规模的交叉点阵的示意图；
[0012]图2为本专利技术具体实施例64
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128规模的RRAM交叉点阵的版图；
[0013]图3为本专利技术具体实施例RRAM交叉点阵的3D模型示意图；
[0014]图4为本专利技术具体实施例RRAM交叉点阵的SEM图。
具体实施方式
[0015]为使本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，本专利技术特举具体实施例，并配合所附图作详细说明如下。
[0016]图2展示了本专利技术64
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128规模的RRAM交叉点阵的版图，字线上共有127个周期性分布的锚点，位线上共有63个周期性分布的锚点，锚点位于临近的字线或者位线中间，该锚点形状为六边形。在字线和位线的末端，没有连接引出线的部分，也存在一种锚点，该锚点的形状为长方形和三角形组合成的多边形。
[0017]图3是该阵列的3D模型，具有锚点结构的字线和位线互相垂直。
[0018]图4是实际通过实验制备的128
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64阵列部分结构的SEM图，可以看到长细线条的制备非常完整、稳定，与图1形成鲜明对比。
[0019]下表是计算了无锚点和有锚点的导线电阻值，长度为100um、线宽为100nm、截面高度50nm的铜导线的电阻，可见带有锚点结构的线条，阻值相比不带锚点结构的减小了约40％，显著减小了大规模交叉点阵中的线电阻，缓解了电压降的问题。
[0020] 无锚点有锚点电阻(Ω)370222
[0021]以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术的精神和范围，本专利技术的保护范围应以权利要求书所述为准。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高密度存储器交叉点阵，其特征在于，包括一系列互相垂直的导线，横向的导线之间互相平行，称之为字线；纵向的导线之间互相平行，称之为位线，每根字线与每根位线之间都互相垂直且存在交叉点，若字线共M根，位线共N根，则交叉点阵存在M
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N个交叉点，在字线和位线上分别周期性设有锚点结构，即锚点在字线上以每隔n个交叉点设立一个均匀分布，锚点在位线上以每隔m个交叉点设立一个均匀分布，n与m相互独立，n、m＝1...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡一茂，凌尧天，王宗巍，秦雅博，黄如，
申请(专利权)人：北京超弦存储器研究院，
类型：发明
国别省市：