[發明專利]多晶硅圖案形成方法、多層交叉點電阻存儲器及制造方法

有效

• 申請號: 200610172718.4
• 申請日: 2006-12-26
• 公開（公告）號: CN101114585A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發明（設計）人: 殷華湘;樸永洙;鮮于文旭;趙世泳
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L21/20
• 分類號: H01L21/20;H01L27/24;H01L21/822
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 張波

技術領域

本發明涉及形成多晶硅圖案的方法、具有多晶硅圖案的電阻存儲器、以及制造該存儲器的方法，更特別地，涉及利用準分子激光退火工藝形成多晶硅圖案的方法、包括由多晶硅圖案形成的垂直二極管的多層交叉點電阻存儲器、以及制造該存儲器的方法。

背景技術

半導體存儲器可以分為易失性存儲器和非易失性存儲器。如果電源被切斷，則易失性存儲器中的記錄數據被全部抹去。另外，如果電源被切斷，則非易失性存儲器中的記錄數據不被抹去。因此，非易失性存儲器廣泛用于計算機、移動通訊終端和存儲卡中。

特別地，用于長時間存儲數據且用于移動數據到其他位置例如存儲條的數據存儲介質正在被銷售，因此，對非易失性存儲器的興趣正在增大。

非易失性存儲器中作為基本元件的存儲單元的結構隨著使用非易失性存儲器的領域而改變。

例如，在作為廣泛應用的大容量非易失性存儲器的與非(NAND)型閃存器件中的存儲單元的情況下，晶體管的柵極結構一般具有堆疊的結構，其中浮置柵極、柵間電介質層和控制柵極順序堆疊，浮置柵極中存儲電荷即數據。

然而，該閃存器件與作為代表性易失性存儲器的動態隨機存取存儲器(DRAM)相比具有較低集成度和較慢運行速度。更具體地，由于閃存器件使用導電材料例如摻雜的多晶硅作為形成浮置柵極的材料，所以當高度集成存儲器時柵極結構之間的寄生電容變大。

因此，正在積極進行開發改善閃存器件的弱點的非易失性存儲器的研究。結果，提出了電阻隨機存取存儲器(RRAM)，其電阻屬性根據所施加電壓而變化。

特別地，作為一類RRAM器件的多層交叉點RRAM器件有利于高度集成。下文中，將參照圖1詳細描述常規多層交叉點RRAM器件。

圖1是一般多層交叉點RRAM器件的透視圖。參照圖1，在多層交叉點RRAM器件中，多個導線(M)形成在半導體襯底(未示出)上，其間具有恒定間距。另外，形成為線的第一堆疊圖案P1形成在導線M上方，其間具有恒定間距，同時從導線M的上表面分隔開預定距離。第一堆疊圖案P1以直角交叉導線M，圖案P1的每個具有其中第一電阻器R1和第一上電極TE1順序堆疊的結構。

包括第一垂直二極管D1的塞(plug)型第一堆疊結構S1在導線M與第一堆疊圖案P1的交叉點置于導線M和第一堆疊圖案P1之間。第一堆疊結構S1是其中第一鎢塞W1、第一垂直二極管D1和第一下電極BE1順序堆疊的結構。第一垂直二極管D1一般由堆疊n型氧化物層n0例如TiO₂和p型氧化物層p0例如NiO形成。第一鎢塞W1減小氧化物層形成的第一垂直二極管D1和導線M之間的接觸電阻。

另外，形成為線的第二堆疊圖案P2布置為其間有恒定間距同時與第一堆疊圖案P1的上表面分隔開預定距離。第二堆疊圖案P2以直角與第一堆疊圖案P1交叉，且第二堆疊圖案P2的每個由順序堆疊第二電阻器R2和第二上電極TE2而形成。

包括第二垂直二極管D2的塞型第二堆疊結構S2在第一和第二堆疊圖案P1和P2的交叉點置于第一堆疊圖案P1和第二堆疊圖案P2之間。第二堆疊結構S2是其中順序堆疊第二鎢塞W2、第二垂直二極管D2和第二下電極BE2的結構，且由與第一堆疊結構S1相同的材料形成。第二堆疊結構S2具有與第一堆疊結構S1相同的結構，對該結構的詳細描述被省略。

第一和第二電阻器R1和R2是用作數據存儲層的氧化物層例如NiO。另外，第一和第二垂直二極管D1和D2具有包括氧化物層的p-n結結構且用作使電流沿正向流動的整流器件。

多層交叉點RRAM器件通過堆疊二極管和電阻器形成，因而器件的結構可以簡化。因此，多層交叉點RRAM器件可以高度集成，且作為下一代NAND器件而引人注目。

然而，常規多層交叉點RRAM器件使用二元氧化物層例如TiO₂和NiO作為垂直二極管，因此，通過二極管的電流密度不高且整流屬性不好。另外，形成二極管的氧化物層可以在高溫下形成以獲得優良的層質量，因此，制造成本由于高溫工藝而增大。

另外，多層交叉點RRAM器件的垂直二極管可由單晶硅形成，因為由單晶硅形成的二極管比二元基氧化物層形成的二極管具有更高電流密度、更低導通電流和更低泄漏電流。然而，因為垂直二極管形成在由金屬層或金屬氧化物層形成的預沉積層上，所以二極管實際上不能由單晶硅形成。

發明內容

本發明提供一種多層交叉點電阻存儲器及其制造方法，該存儲器包括與常規二元基氧化物層二極管相比具有優越的整流特性的二極管。