[發明專利]一種存儲器單元陣列結構和電子裝置

有效

• 申請號: 201610518865.6
• 申請日: 2016-07-04
• 公開（公告）號: CN107579087B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 仇圣棻;曹恒
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司;中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L27/24
• 分類號: H01L27/24
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 董巍;高偉

本發明提供一種存儲器單元陣列結構和電子裝置，涉及半導體技術領域。包括：半導體襯底；若干存儲器單元設置于所述半導體襯底上成m行n列排列，每個所述存儲器單元包括第一二極管、第二二極管和隨機存取存儲器組件；在同一列的存儲器單元的第一二極管設置于同一第一阱區中，該第一阱區中設置有具有與所述第一阱區相同的導電類型的第三摻雜區，該第三摻雜區與所在列的復位線電連接；在同一列的存儲器單元的第二二極管設置于同一第二阱區中，該第二阱區中設置有具有與第二阱區相同的導電類型的第四摻雜區，該第四摻雜區與所在列的位線電連接。該存儲器單元陣列結構在保證存儲器單元陣列功能實現的前提下，明顯的縮小了存儲器單元陣列結構的尺寸。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體而言涉及一種存儲器單元陣列結構和電子裝置。

背景技術

電阻式隨機存取存儲器(RRAM)因其在各方面的性能優勢，如存儲器單元結構簡單、工作速度快、功耗低、信息保持穩定、具有不揮發性、而且易于實現三維立體集成和多值存儲等，已經成為存儲器的研究熱點。電阻式隨機存取存儲器中變阻材料的阻值可以通過對其上底部電極施加電壓或者電流的不同而改變，呈現出低阻和高阻兩種狀態，用著兩種狀態存儲邏輯“0”和邏輯“1”。

電阻式隨機存取存儲器(RRAM)一般需要一個選擇器以消除潛行漏電流路徑(sneak leakage path)，通常以一個NMOS晶體管或一個PN二極管作為RRAM的選擇器，我們稱其為1T1R或1D1R，其中，1T1R結構的RRAM單元包括一個晶體管和一個RRAM，1D1R結構的RRAM單元包括一個PN二極管和一個RRAM。RRAM選擇器要求高的置位(SET)和復位(RE-SET)電流、小的選擇器尺寸，相對高的擊穿電壓(breakdown voltage，簡稱BV)以及低漏電，然而隨著器件尺寸縮小到40nm以下，1T1R結構和1D1R結構不能滿足這些高的要求。

對于1D1R結構中的RAM單元應該是一個單極(unipolar)/非極性(nonpolar)單元，但目前RRAM是雙極性(bipolar)，這意味著它需要通過高的正向電流(forward current)實現SET過程，通過高的反向電流(reverse current)實現RESET過程，而二極管只能提供一個方向的高電流。

因此，為了實現具有高電流和低漏電流的雙極RRAM，2D1R(包括2個二極管和一個RRAM)RRAM存儲器單元陣列被提出，而如何在硅襯底中實現對2D1R RRAM存儲器單元陣列的布局以及使存儲器單元陣列結構的尺寸最小化，是目前繼續解決的技術問題之一。

發明內容

在發明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發明的發明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

針對現有技術的不足，本發明實施例一中提供一種存儲器單元陣列結構，包括：

半導體襯底；

若干存儲器單元，設置于所述半導體襯底上成m行n列排列，m、n為正整數，每個所述存儲器單元包括第一二極管、第二二極管和隨機存取存儲器組件；

n列第一阱區和n列第二阱區，每個所述第一阱區和第二阱區均沿所述列的方向延伸，且所述第一阱區和所述第二阱區沿所述行的方向交替間隔排布于所述半導體襯底中，所述第一阱區具有第一導電類型，所述第二阱區具有第二導電類型；

第一摻雜區，設置于所述第一阱區中，具有所述第二導電類型，其中，在每個所述第一阱區中沿所述列的方向間隔排布m個所述第一摻雜區，每個所述第一摻雜區和其下方的所述第一阱區構成一所述第一二極管；

第二摻雜區，設置于所述第二阱區中，具有所述第一導電類型，其中，在每個所述第二阱區中沿所述列的方向間隔排布m個所述第二摻雜區，每個所述第二摻雜區和其下方的所述第二阱區構成一所述第二二極管；