[發明專利]相變存儲器及其制造方法

有效

• 申請號: 201210053872.5
• 申請日: 2012-03-02
• 公開（公告）號: CN103296049A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 李瑩;吳關平;王蕾
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L27/24
• 分類號: H01L27/24;H01L45/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種相變存儲器及其制造方法。

背景技術

相變存儲器(Phase?Change?Memory，PCM)作為一種新興的非易失性存儲技術，在讀寫速度、讀寫次數、數據保持時間、單元面積、多值實現等諸多方面相對快閃存儲器都具有較大的優越性。

在美國專利US6531373中公開了一種相變存儲器。參考圖1，示出了所述美國專利中相變存儲器一實施例的結構示意圖，所述相變存儲器位于由X軸、Y軸、Z軸兩兩正交形成的空間內。具體地，所述相變存儲器包括襯底001，所述襯底001表面形成有若干數目的字線105，所述若干數目的字線105沿X軸方向進行排布，字線和與其相鄰的字線之間通過絕緣材料進行電隔離。每條字線105均沿Y軸方向進行延伸。

其中沿Z軸方向上，所述每條字線105表面均形成有若干數目的存儲單元101，且所述若干數目的存儲單元101按陣列排布，每個所述存儲單元101包含有串聯連接的相變電阻102與選通二極管103。

繼續參考圖1，位于所述存儲單元101表面形成有位線104，所述位線104沿Y軸方向進行排布，且每條位線104沿X軸延伸，將位于不同字線105的存儲單元101進行連接，每條位線104分別將位于每條字線105上的一個存儲單元101進行連接。

繼續參考圖1，在X軸和Z軸構成的平面內，所述字線和與其相鄰字線，所述存儲單元和與其相鄰的存儲單元之間形成有深溝槽隔離區域106，所述深溝槽隔離區域106內填充有隔離材料(未圖示)。所述深溝槽隔離區域106將字線與字線，存儲器件和與其不共字線的存儲器件進行隔離。所述深溝槽隔離區域106嵌入部分所述襯底001內。

繼續參考圖1，在Y軸和Z軸構成的平面內，所述位線和與其相鄰的位線，所述存儲單元和與其相鄰的存儲單元之間形成有淺溝槽隔離區域107，所述淺溝槽隔離區域107內填充有隔離材料(未圖示)。所述淺溝槽隔離區域107將位線與位線，存儲器件和與其共字線的存儲器件進行隔離。

繼續參考圖1，aa′方向和bb′方向沿位線104延伸方向，cc′方向為沿字線延伸方向。其中，沿所述bb′方向所得剖視圖為沿所述淺溝槽隔離區域107所得剖視圖；沿所述aa′方向所得剖視圖為沿位線104所得剖視圖。

圖2所示為圖1的等效電路示意圖，所述相變存儲器的每一存儲單元101中均包含有串聯連接的相變電阻102與選通二極管103。結合圖1和圖2，在對所述相變存儲器進行寫入操作時，對應于某一待選存儲單元101的位線104與字線105上形成了較大的電勢差，所述電勢差使得選通二極管103正向導通，進而在相變電阻102上形成較大的寫入電流，所述寫入電流使得相變電阻102狀態發生變化，數據也得以記錄。

現有技術的相變存儲器中，在存儲單元101的周邊區域還設置有與所述選通二極管103相連的電路，用作控制選通二極管103的開關。結合參考圖3，示出了現有技術相變存儲器另一實施例的側面示意圖，本實施例示出了相變存儲器中存儲單元區域I與電路區域II交界處的結構。如圖3所示，用作存儲單元開關的為P型晶體管，包括P型襯底110，位于P型襯底110上的N型阱區111，位于N型阱區111上的柵極結構113，以及位于柵極結構113下方N型阱區111內的P型摻雜區112。所述選通二極管103包括N型摻雜層109、位于N型摻雜層109上的P型摻雜層108。在存儲單元區域I與電路區域II交界處，所述晶體管的P型摻雜區112與所述選通二極管103中N型摻雜層109，所述選通二極管103中N型摻雜層109與晶體管的P型襯底110分別形成了寄生二極管，所述寄生二極管會影響相變存儲器的性能。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供一種可減小寄生二極管的相變存儲器及其制造方法。

為了解決上述問題，本發明提供一種相變存儲器，包括：襯底，位于襯底上的存儲單元陣列和電路單元，所述電路單元位于所述存儲單元陣列周圍，所述相變存儲器還包括位于所述存儲單元陣列和所述電路單元之間的、圍繞所述存儲單元陣列的溝槽隔離結構。

可選地，所述存儲單元陣列包括多個平行的淺溝槽隔離區域、多個與所述淺溝槽隔離區域垂直的深溝槽隔離區域，所述深溝槽隔離區域包括：形成于襯底中的溝槽；覆蓋于所述溝槽底部表面和側壁表面上的襯墊層；填充于所述溝槽中的第一填充層；覆蓋于所述第一填充層上的阻擋層；填充于所述溝槽中的、位于所述阻擋層上的第二填充層。

可選地，所述溝槽隔離結構為圍繞所述存儲單元陣列的封閉式結構。