[實(shí)用新型]半導(dǎo)體器件和非易失性存儲(chǔ)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201621453065.2
• 申請(qǐng)日: 2016-11-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN206163529U
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: F·拉羅薩;S·尼埃爾;A·雷尼耶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 意法半導(dǎo)體（魯塞）公司
• 主分類號(hào): H01L45/00
• 分類號(hào): H01L45/00;H01L27/02
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所11256
• 代理人: 王茂華,董典紅

技術(shù)領(lǐng)域

本文的各種實(shí)施例及它們的實(shí)施涉及p-n結(jié)二極管，并且更特別地涉及特別在如電阻存儲(chǔ)器(RRAM)或相變存儲(chǔ)器(PCRAM)的非易失性存儲(chǔ)器中使用的二極管選擇器陣列。

背景技術(shù)

通常，RRAM和PCRAM型存儲(chǔ)器包括存儲(chǔ)器層面，存儲(chǔ)器層面包括按行和列的矩陣配置的存儲(chǔ)器單元，該存儲(chǔ)器單元被設(shè)計(jì)用來(lái)存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)據(jù)值。行存取通常通過(guò)被稱作字線的金屬跡線發(fā)生，列存取通常通過(guò)被稱作位線的金屬跡線發(fā)生。

控制存取RRAM和PCRAM型存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器位置可通過(guò)包括二極管的選擇器陣列來(lái)獲得，二極管例如可設(shè)置在存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器層面下方。

總之，每個(gè)存儲(chǔ)器單元連接到字線和位線，并且施加到字線和位線的電壓的各種配置允許存儲(chǔ)器單元中的數(shù)據(jù)值被讀取、被編程或被擦除。

每個(gè)存儲(chǔ)器單元串聯(lián)連接選擇器陣列的二極管，該二極管的正向或反向?qū)顟B(tài)或不導(dǎo)通狀態(tài)，這取決于電壓，允許選擇給定的存儲(chǔ)器單元。

實(shí)用新型內(nèi)容

選擇器陣列的二極管通常直接形成在半導(dǎo)體襯底內(nèi)，這會(huì)引入不期望的雙極效應(yīng)。

實(shí)際上，在二極管的使用中已經(jīng)觀察到多次出現(xiàn)的問(wèn)題，該二極管的摻雜區(qū)域是直接注入到襯底或阱內(nèi)。這些不期望的雙極效應(yīng)例如是由于與襯底的寄生p-n結(jié)，并且通常是在陣列使用期間和上電時(shí)發(fā)生。

期望以簡(jiǎn)單并且可與非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)兼容的方式來(lái)避免與襯底的這些寄生雙極效應(yīng)。

另外，在用于制造二極管的通常方案中的某些蝕刻工藝表現(xiàn)出對(duì)尺寸減小的約束，例如一方面是由于掩模需要精確對(duì)準(zhǔn)，并且另一方面是由于所蝕刻結(jié)構(gòu)的外形因子的變化。

因此，也期望改進(jìn)對(duì)所述蝕刻工藝的控制。

為此，提供一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括：半導(dǎo)體襯底；位于所述半導(dǎo)體襯底的頂部上的絕緣層；以及在第一方向上按列并且在與所述第一方向正交的第二方向上按行設(shè)置的二極管陣列，每個(gè)二極管包括第一導(dǎo)電類型的陰極區(qū)域和第二導(dǎo)電類型的陽(yáng)極區(qū)域，所述陰極區(qū)域和所述陽(yáng)極區(qū)域彼此重疊并且設(shè)置于所述絕緣層上，使得所述絕緣層將所述二極管與所述半導(dǎo)體襯底絕緣。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述陰極區(qū)域是縱向沿著所述第二方向的對(duì)應(yīng)半導(dǎo)體帶的部分，其中，對(duì)于每行，所述行的所述二極管的所述陰極區(qū)域是所述半導(dǎo)體帶中的對(duì)應(yīng)半導(dǎo)體帶的部分，并且所述行的所述二極管的所述陽(yáng)極區(qū)域是分別與所述行的所述陰極區(qū)域接觸的半導(dǎo)體墊。

在一個(gè)實(shí)施例中，該半導(dǎo)體器件包括：沿著所述第二方向與所述半導(dǎo)體帶平行的金屬跡線，以及將所述金屬跡線連接到所述半導(dǎo)體帶的金屬接觸，所述金屬接觸沿著所述第二方向規(guī)則地設(shè)置在至少一個(gè)二極管構(gòu)成的組之間。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述陰極區(qū)域直接位于所述絕緣層上并且位于所述陽(yáng)極區(qū)域和所述絕緣層之間。

在一個(gè)實(shí)施例中，該半導(dǎo)體器件包括將同一行的所述二極管的所述陽(yáng)極區(qū)域彼此分離的絕緣材料的緩沖部分，所述緩沖部分具有被所述陽(yáng)極區(qū)域的邊緣部分跨越的邊緣。

在一個(gè)實(shí)施例中，該半導(dǎo)體器件包括：分別與陽(yáng)極接觸的金屬接觸；以及

通過(guò)所述金屬接觸分別電耦合至所述陽(yáng)極的存儲(chǔ)器單元。

根據(jù)另一方面，提供一種非易失性存儲(chǔ)器，其特征在于，包括：半導(dǎo)體襯底；位于所述半導(dǎo)體襯底的頂部上的絕緣層；包括存儲(chǔ)器單元陣列的存儲(chǔ)器層面；以及二極管的選擇器陣列，被配置成分別選擇所述存儲(chǔ)器層面的存儲(chǔ)器單元，所述二極管在第一方向上按列并且在與所述第一方向正交的第二方向上按行設(shè)置，每個(gè)二極管包括第一導(dǎo)電類型的陰極區(qū)域和第二導(dǎo)電類型的陽(yáng)極區(qū)域，所述陰極區(qū)域和所述陽(yáng)極區(qū)域彼此重疊并設(shè)置于所述絕緣層上，使得所述絕緣層將所述二極管與所述半導(dǎo)體襯底絕緣。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述存儲(chǔ)器單元是電阻存儲(chǔ)器單元或相變存儲(chǔ)器單元。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述陰極區(qū)域是縱向沿著所述第二方向的對(duì)應(yīng)半導(dǎo)體帶的部分，其中，對(duì)于每行，所述行的所述二極管的所述陰極區(qū)域是所述半導(dǎo)體帶中的對(duì)應(yīng)半導(dǎo)體帶的部分，并且所述行的所述二極管的所述陽(yáng)極區(qū)域是分別與所述行的所述陰極區(qū)域接觸的半導(dǎo)體墊。

在一個(gè)實(shí)施例中，該非易失性存儲(chǔ)器包括：沿著所述第二方向與所述半導(dǎo)體帶平行的金屬跡線，以及將所述金屬跡線連接到所述半導(dǎo)體帶的金屬接觸，所述金屬接觸沿著所述第二方向規(guī)則地設(shè)置在至少一個(gè)二極管構(gòu)成的組之間。

在一個(gè)實(shí)施例中，非易失性存儲(chǔ)器包括將同一行的所述二極管的所述陽(yáng)極區(qū)域彼此分離的絕緣材料的緩沖部分，所述緩沖部分具有被所述陽(yáng)極區(qū)域的邊緣部分跨越的邊緣。