[發明專利]高密度相變存儲器及其制備方法

有效

• 申請號: 201811598980.4
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109686755B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 鐘旻;陳壽面;李銘
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: H01L27/24
• 分類號: H01L27/24;H01L29/47;H01L29/872;H01L45/00;H01L21/34
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;張磊

本發明公開了一種高密度相變存儲器，自下而上包括：肖特基二極管，相變層和上電極，肖特基二極管包括半導體層和與半導體層形成肖特基勢壘的金屬層，金屬層同時作為相變層的下電極；半導體層，金屬層，相變層和上電極為自下而上相疊設的平層結構，或者，半導體層，相變層和上電極為自下而上設置的平面結構，金屬層相連設有平面的底面和豎直的側壁，金屬層通過其底面與其下方的半導體層相疊設，并通過其側壁與其上方的相變層相接，相變層與上電極相疊設。本發明能有效提高相變存儲器單元的密度，并可減少光刻次數，簡化工藝，降低制造成本。本發明還公開了上述高密度相變存儲器的制備方法。

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造工藝技術領域，更具體地，涉及一種高密度相變存儲器及其制備方法。

背景技術

隨著大數據、物聯網、云計算和移動互聯網等一系列的新型信息技術的出現，對存儲器提出了高讀寫速度、低功耗、高存儲密度、長使用壽命和高可靠性等要求。目前內存的存儲方式主要是DRAM+Flash，NAND Flash的集成度高、成本低，但是速度慢、壽命短。DRAM雖然速度快，壽命長，但是掉電后會丟失數據且成本高。因此研發出一種新型的存儲技術成為業界近年來的研究熱點，該類新型存儲技術須同時擁有DRAM和NAND Flash的優點，即讀寫速度可與DRAM相匹敵，在成本和非易失性方面與NAND Flash相似，而相變存儲器正是這類新型存儲技術中的一員。

目前的相變存儲器采用的結構一般是1T1R結構，即1個三極管加上1個相變材料電阻，三極管作為相變材料電阻的選通器。但是，由于受到三極管的尺寸限制，無法進一步提高相變存儲器的單元密度。

近幾年，出現1D1R的結構即采用1個二極管加上1個相變材料電阻的結構。采用二極管替代三極管作為選通器，可以大大降低相變存儲器器件單元的尺寸，提高存儲器的存儲密度。但是，一般傳統的二極管驅動電流不夠大，不能滿足相變單元的操作電流要求，并且制作工藝復雜。

因此，需要一種新型的相變存儲單元結構，以滿足相變存儲器器件的高密度存儲的需求。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種高密度相變存儲器，以有效提高相變存儲器單元的密度。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種高密度相變存儲器，自下而上包括：肖特基二極管，相變層和上電極，所述肖特基二極管包括半導體層和與所述半導體層形成肖特基勢壘的金屬層，所述金屬層同時作為所述相變層的下電極。

進一步地，所述高密度相變存儲器設于一半導體襯底上，所述半導體層，金屬層，相變層和上電極為自下而上相疊設的平層結構。

進一步地，所述高密度相變存儲器設于一半導體襯底上，所述半導體層，相變層和上電極為自下而上設置的平面結構，所述金屬層相連設有平面的底面和豎直的側壁，所述金屬層通過其底面與其下方的所述半導體層相疊設，并通過其側壁與其上方的所述相變層相接，所述相變層與上電極相疊設。

進一步地，所述半導體層為N型，且所述N型半導體層為具有半導體性質的第一過渡金屬硫族化合物，所述金屬層為具有金屬性質的第二過渡金屬硫族化合物，所述相變層為具有相變能力的硫系化合物。