[發明專利]電阻轉換存儲器及其制造方法

有效

• 申請號: 200810207813.2
• 申請日: 2008-12-25
• 公開（公告）號: CN101436607A
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發明（設計）人: 張挺;宋志棠;陳小剛;顧怡峰;劉波;封松林;陳邦明
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L27/24
• 分類號: H01L27/24;H01L21/822;G11C16/02;G11C11/56
• 代理公司: 上海光華專利事務所
• 代理人: 余明偉;馮 珺

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，涉及一種電阻轉換存儲器，尤其涉及一種基于含銻金屬(或 合金)的電阻轉換存儲器；此外，本發明還涉及上述電阻轉換存儲器的制造方法。

背景技術

包括相變隨機存儲器和電阻隨機存儲器在內的電阻轉換存儲器作為下一代非易失性半導 體存儲器的潛在候選受到了業界極大的關注，特別是前者，被認為是最有希望替代FLASH(閃 存)的下一代存儲器，已經進入了樣片試制階段，將在不久的將來透入市場。在相變存儲器 中，數據的存儲建立在相變材料相變造成材料電阻的改變上，材料電阻的改變來源于相變材 料加熱過程中造成的結構的可逆變化；而電阻隨機存儲器中，器件電阻的轉變建立在金屬氧 化物等材料的CER效應(電場誘發的超巨大電阻變化)。

含銻金屬或合金被發現具有電阻轉換的能力，其電阻轉換的原理不同于以上兩種。根據 本申請人(中國科學院上海微系統與信息技術研究所)于2008年10月20日申請的一件專利 申請(申請號：200810201407.5，發明名稱：《含銻材料作為電阻轉換存儲材料的應用》，發 明人：張挺等人)，含銻材料具有電阻轉換的能力以及在電阻轉換存儲器中的潛在應用；且銻 材料作為半導體工業中一種常用的n型摻雜原子，能夠對硅進行擴散，從而實現硅襯底的n 型摻雜。此外，含銻金屬與半導體的接觸可以用來制造肖特基二極管(本申請人申請的中國 專利：《基于含銻的肖特基二極管及自對準制造方法》，申請號：200810207453.6，發明人：張 挺等人)，從而用來對電阻轉換存儲器進行選通和操作。

無論在相變隨機存儲器和電阻隨機存儲器中，器件的密度都是覺得器件未來市場前景的 重要因素，作為存儲器芯片的重要組成部分，芯片中的邏輯器件的面積很大程度上決定了存 儲芯片的密度，例如場效應晶體管的面積就遠超二極管的面積，因此，在高密度的應用中， 二極管的應用更具備競爭優勢，前景更被看好，盡管開發二極管工藝的開支巨大。在二極管 中，肖特基二極管相比于PN型二極管具有成本上的優勢。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種基于含銻金屬(或合金)的電阻轉換存儲器， 可以獲得高密度、低成本的固態存儲器。

此外，本發明還提供上述電阻轉換存儲器的制造方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種電阻轉換存儲器，其包括選通單元及數據存儲單元；選通單元采用肖特基二極管； 所述肖特基二極管包括至少一層含銻材料層、至少一層半導體層；數據存儲單元包括至少一 層含銻材料層。

作為本發明的一種優選方案，所述含銻材料層為銻純金屬、或為含有銻的合金材料。

作為本發明的一種優選方案，所述含銻材料層的組份為銻及其他金屬的混合物、或/和銻 的氧化物、或/和銻的氮化物、或/和銻的氮氧化物。

作為本發明的一種優選方案，所述含銻材料層作為數據存儲單元的一部分，同時作為選 通單元的一部分。

作為本發明的一種優選方案，所述含銻材料層還作為存儲器芯片中的導電位線。

作為本發明的一種優選方案，所述肖特基二極管中，含銻材料層、半導體層之間形成肖 特基接觸、即金屬-半導體接觸，從而形成肖特基二極管結構。

作為本發明的一種優選方案，所述肖特基二極管由至少一層含銻材料層、至少一層半導 體層組成；所述數據存儲單元由至少一層含銻材料層組成。

作為本發明的一種優選方案，所述的電阻轉換存儲器數據存儲特征為雙級存儲、或為多 級存儲。

作為本發明的一種優選方案，所述存儲器包括高低阻轉換單元，高低阻轉換單元通過電 信號的編程，使存儲器實現器件在高電阻、低電阻之間的可逆轉變。

一種制造電阻轉換存儲器的方法，該方法包括如下步驟：

A1、在第一導電類型或者本征的半導體基底上制造外圍電路；

A2、制造出淺溝道，分隔出分立的線條，淺溝道刻蝕完畢后不去除光刻膠；

A3、通過離子注入，形成對基底的第一導電類型重摻雜，由于光刻膠的阻擋作用，分立 的線條將不被摻雜，僅對淺溝道底部進行第一導電類型離子注入，形成第一導電類型重摻雜 的區域，此區域圍繞在分立線條的四周，用于電學隔離各根字線，注入完成后去除光刻膠；

A4、在被淺溝道分隔開的線條的底部形成第二導電類型重摻雜的字線，方法為離子注入 或者側面原子擴散法；