电阻转换存储器制造技术

本发明专利技术揭示一种电阻转换存储器，包括选通单元、数据存储单元；所述选通单元为ＰＮ二极管、或肖特基二极管、或双极型晶体管；所述电阻转换存储器采用的选通单元被至少两个深度不同的浅沟道相互隔离开。本发明专利技术提供几种电阻转换存储器的器件结构，包括了ＰＮ二极管、肖特基二极管和双极型晶体管的器件结构，这些结构的特点在于构造简单，因此其制造方法简便，且与半导体工艺完全兼容，有助于降低成本，使采用该技术的高密度电阻转换存储器更具竞争力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微电子
，涉及一种存储器，尤其涉及一种电阻转换存储器。
技术介绍
电阻转换存储器是目前新一代非易失性存储器研究的热点，它集高速、高密 度、结构简单、成本低廉、抗辐照、非易失性等优点于一身，是目前被广泛看好 的下一代存储器，具有广阔的市场前景，它将有机会替代目前广泛使用的闪存存储器，从而在电子存储器领域占据重要一席。目前的电阻转换存储器主要有相 变存储器和电阻随机存储器，两种类型的电阻转换存储器都是目前国际上广为看 好的下一代存储器。前者是建立在器件中的相变材料的可逆相变造成的电阻转 换，而后者则是建立在非相变的基础上。信息时代信息量的急剧膨胀使得高密度电阻转换存储器成为电阻转换存储 器发展的重要方向，为了提升电阻转换存储器的密度，可采用二极管(包括PN 管和肖特基管)取代M0SFET (场效应晶体管)来选通存储单元，同比下二极管 的单位面积远小于M0SFET管。二极管在电阻转换存储器中的应用将大大提高电 阻转换存储器的集成度，从而使电阻转换存储器更具竟争力。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种构造简单的电阻转换存储器，其制 造方法简便，且与半导体工艺完全兼容，有助于降低成本。 为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案一种实施方式为一种PN二极管选通的电阻转换存储器，其釆用PN二极管选 通电阻转换存储器单元，且采用的选通PN 二极管被两深度不同的浅沟道隔离相 互分隔开。结构中较深的浅沟道用以隔离各导电字线，较浅的浅沟道用以隔离同 一字线上方的分立二极管，浅沟道隔离采用的材料为绝缘材料。导电字线为第一导电类型重掺杂半导体，同一导电字线上方拥有数个分立的二极管。第一导电类型重掺杂半导体字线与字线上方的至少一层第二导电类型的半导体之间形成PN 二极管。导电字线上方的至少一层的第二导电类型半导体是与第一导电类型重掺 杂半导体字线一体，或是通过薄膜沉积制备到第一导电类型重掺杂半导体字线 上，或是通过圆晶键合到第一导电类型重掺杂半导体字线上。进一步地，所述电 阻转换存储器器件数据存储的方法是通过电信号对存储材料的编程实现器件电 阻的改变。本专利技术的第二种实施方式为一种肖特基二极管选通的电阻转换存储器结构， 采用肖特基二极管选通电阻转换存储器单元，且采用的选通肖特基二极管被两深 度不同的浅沟道隔相互离开。结构中较深的浅沟道用以隔离各字线，较浅的浅沟 道用以隔离同一字线上方的分立肖特基二极管，浅沟道隔离采用的材料为绝缘材 料。导电字线为第一导电类型重掺杂半导体，同一导电字线上方拥有数个分立的 肖特基二极管。结构中第一导电类型重掺杂半导体字线上有第一导电类型轻掺杂 的半导体，在轻掺杂半导体上方有金属层，且金属层与第一导电类型轻掺杂层之间形成肖特基接触。导电字线上方的轻掺杂半导体是与字线一体，或是通过薄膜 沉积制备到字线上，或是通过圆晶键合到字线上。电阻转换存储器器件数据存储 的方法是通过电信号对存储材料的编程实现器件电阻的改变。本专利技术的第三种实施方式为一种双极型晶体管选通的电阻转换存储器结构， 采用双极型晶体管选通电阻转换存储器单元，且采用的选通双极型晶体管被两深 度不同的浅沟道隔相互离开。结构中较深的浅沟道用以隔离各字线，浅沟道隔离 的材料为绝缘材料，较浅的浅沟道用以隔离同一字线上方的分立二极管。结构中， 第一导电类型重摻杂的导电字线上方的是第二导电类型掺杂的半导体，第二导电 类型掺杂的半导体的上方则又是第一导电类型掺杂的半导体，三层半导体之间形 成了双极型晶体管结构。而导电字线上方的形成双极型晶体管必须的至少两层半 导体是与第 一导电类型重掺杂半导体字线为 一体，或是通过薄膜沉积制备到第一 导电类型重掺杂半导体字线上，或是通过圆晶键合到第一导电类型重掺杂半导体 字线上。电阻转换存储器器件数据存储的方法是通过电信号对存储材料的编程实 现器件电阻的改变。6本专利技术的有益效果在于本专利技术提供几种电阻转换存储器的器件结构，包括 了PN二极管、肖特基二极管和双极型晶体管选通的器件结构，这些结构的特点 在于构造简单，因此其制造方法简便，且与半导体工艺完全兼容，有助于降低成 本，使采用该技术的高密度电阻转换存储器更具竟争力。另外，电阻转换存储器 采用的选通元器件是具有双浅沟道结构，两浅沟道的深度不同，起到电学隔离的 对象也不同。附图说明图U-1B为本专利技术PN二极管选通的电阻转换存储器器件的结构示意图。 图2A-2B为本专利技术肖特基二极管选通的电阻转换存储器器件的结构示意图。 图3A-3B为本专利技术双极型晶体管选通的电阻转换存储器器件的结构示意图。具体实施例方式下面结合附图详细说明本专利技术的优选实施例。 实施例一请参阅图1A-1B,本专利技术揭示一种PN二极管选通的电阻转换存储器；图1A-1B 为采用PN二极管作为选通单元的电阻转换存储器器件单元的结构截面图。如图1A所示，在基底1上有第一导电类型(n型或者p型)重摻杂的字线2， 导电字线为半导体材料，字线2上方有第二导电类型轻掺杂和重掺杂的半导体材 料5和6，半导体材料层5、 6与第一导电类型重掺杂的字线2之间形成PN二极 管结构。同一字线上方的PN二极管之间通过深度较浅的浅沟道4隔离开，浅沟 道采用的材料为绝缘材料，如氧化物、氮化物或多晶硅等。而各字线之间通过相 比于浅沟道4更深的浅沟道14分隔开，目的是使各字线之间电学绝缘，如图1B 所示。图1B为图1A中沿A-A方向的投影。在PN 二极管(由字线2、半导体材料 层5、 6形成)的上方有硅化层7、下电极层8、电阻转换材料层10以及上电极78等。硅化层7和各电极层数8可根据实际需要进行增减，周围有介质材料3， 而金属通孔9的目的是引出字线2。为了形成更好的电学接触，对其进行硅化处 理，形成硅化层13，上电极通过通孔11的引出并形成引线12。从上述的结构可见，本实施例中采用了两步浅沟道隔离， 一步的目的是为了 将各跟导电字线有效隔离，而另一步的目的则是将同一字线上方的二极管和存储 单元电学隔离。字线2、半导体材料层5、 6之间可以是一体形成的，也可以是 通过后续的薄膜沉积以及圆晶键合等方法分步制造而成。本实施例中，器件数据存储的方法是通过电信号对存储材料的编程实现器件 电阻的改变。实施例二请参阅图2A-2B，图2A-2B中，电阻转换存储器器件采用肖特基二极管作为 选通单元。肖特基二极管阵列的构成是由两浅沟道隔离实现，较深的浅沟道隔离的目的 是有效分隔导电的重掺杂半导体字线，而较浅的浅沟道隔离的目的是电学隔离单 一字线上方的肖特基二极管。如图2A所示的结构中，在半导体基底21上有第一导电类型重掺杂的字线 22,字线22之间的相互分隔依靠图2B所示的较深浅沟道隔离30的分隔。图2B为图2A中沿B-B方向的投影。第一导电类型重掺杂的字线22的上方 有轻掺杂的半导体23，轻掺杂的半导体23的上方则是与23形成肖特基接触的 金属或者金属合金24。如此，金属24与半导体23和22之间形成肖特基二极管， 二极管之间通过深度较浅的浅沟道隔离25隔开。肖特基二极管的上方则是电极 27、存储材料28和上电极29。半导体23、及半导体22之间可以是一体形成的， 也可以是通过后续的薄膜沉积以及圆晶键合等方法分步制造而成。实施例三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电阻转换存储器，包括选通单元、数据存储单元；其特征在于：　所述存储器采用的选通单元被至少两个深度不同的浅沟道相互隔离开。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张挺，宋志棠，刘波，封松林，陈邦明，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]