[發明專利]電阻轉換存儲器裝置及其制造工藝

有效

• 申請號: 201010127295.0
• 申請日: 2010-03-18
• 公開（公告）號: CN101794808A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 張挺;宋志棠;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;H01L21/82;H01L21/763
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 王松

技術領域

本發明屬于微電子技術領域，涉及一種存儲器裝置，尤其涉及一種電阻轉換 存儲器裝置；同時，本發明還涉及上述電阻轉換存儲器裝置的制造工藝。

背景技術

當代數據量隨著信息化的進一步深入得到爆發式的增長，因此，存儲器的容 量越來越高。在半導體存儲器的應用中，隨著摩爾定律的發展，半導體存儲器的 容量不斷地提升，并且新型的存儲器也是層出不窮。作為下一代非易失性半導體 通用存儲器的重要候選，電阻轉換存儲器日益受到重視，其中相變存儲器已經開 始量產，而另外一種電阻存儲器——電阻隨機存儲器也吸引了眾多關注的目光。 在這兩種電阻轉換存儲器中，為了提升存儲器的容量，在縮小存儲單元的同時， 無一例外地在選通器件上做足了文章，面積較小的二極管在密度上具有明顯的優 勢，因此在高密度電阻存儲器的應用中占據了很大的優勢，受到了很多公司的青 睞。

在已有的技術中，有采用外延法制造二極管(例如三星公司)，該方法制造 得到的二極管性能優越，但是該方法的成本較高，較高的溫度也限制了某些工藝 的開展。

此外，也有人提出了一些新型的結構，例如在丹尼爾·徐的發明專利中就揭 示了一種雙淺溝道隔離的二極管陣列選通的相變存儲器(中國專利公開號： CN1533606A)，這種存儲器結構的特點是二極管由兩組相互正交(垂直)的淺溝 道分隔開，通過垂直的雙淺溝道隔離得到的二極管呈現矩形結構，雙淺溝道通過 氧化物隔離開。但該方法還有待改進，在現有的技術節點中，該結構在半導體工 藝上實現有較大的困難，獲得的結構性能可能會有缺陷，例如會有較大的串擾電 流，并且獲得二極管的驅動能力可能不夠，并且該方面不利于降低器件的成本。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種電阻轉換存儲器裝置，解決現有技 術的不足之處。

此外，本發明還提供上述電阻轉換存儲器裝置的制造工藝。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

本發明揭示一種由非正交淺溝道隔離形成而存儲器裝置，裝置中的二極管是 由兩組非正交(垂直)的淺溝道分隔開，兩個相交的淺溝道的中心線的夾角并不 為直角，其角度在45度和90度之間，形成的二極管的俯視圖位呈現非矩形的平 行四邊形形狀。為了達到所需要的電學條件，第一淺溝道的深度普遍超過1微米， 典型的深度為1.5微米，此深度相對于第一淺溝道的寬度(典型寬度為100nm 左右)有很高的深高比，大于10的深高比如果采用氧化物的填充法基本不可行， 必須要采用多晶硅作為雙淺溝道的填充隔離。而且，本發明的應用領域并不局限 于相變存儲器，同樣可以應用到其他電阻存儲器中。

一種電阻轉換存儲器裝置，通過雙淺溝道隔離形成二極管陣列，深度不同的 第一淺溝道與第二淺溝道非正交相交；第一淺溝道將第一導電類型的重摻雜導電 半導體線分隔開，形成多根半導體線；第二淺溝道則在同一重摻雜導電半導體線 上方隔離形成多個二極管；二極管對應所需選通的電阻轉換存儲器單元。

作為本發明的一種優選方案，所述重摻雜導電半導體線的上方還包含導電通 孔。

作為本發明的一種優選方案，所述第一淺溝道與第二淺溝道非正交相交，兩 淺溝道中心線之間的夾角在45度到89度之間。

作為本發明的一種優選方案，所述雙淺溝道采用絕緣材料形成電學隔離結 構；絕緣材料為多晶硅，或為氧化物和氮化物中的一種或多種。

作為本發明的一種優選方案，所述第一淺溝道的深度要深于第二淺溝道的深 度；較深的第一淺溝道將第一導電類型的重摻雜導電半導體線分隔開，形成多根 半導體線；較淺的第二淺溝道則在同一重摻雜導電半導體線上方隔離形成多個二 極管。

作為本發明的一種優選方案，第一淺溝道的深度在700nm到5000nm之間， 深度足夠以形成分立的重摻雜導電半導體線，使重摻雜導電半導體線之間具有較 差的導電性。

作為本發明的一種優選方案，第二淺溝道的深度在350nm到3000nm之間， 深度要至少達到重摻雜導電半導體線的頂部，在重摻雜導電半導體線上方形成分 立的二極管。

作為本發明的一種優選方案，由第一淺溝道和第二淺溝道隔離得到的二極管 的俯視圖形狀為非矩形的平行四邊形。

作為本發明的一種優選方案，多個二極管共享一根重摻雜導電半導體線。

作為本發明的一種優選方案，所述的電阻轉換存儲器為相變存儲器或電阻隨 機存儲器。