[發明專利]一種基于絕緣體上硅工藝的相變存儲器結構

在審

• 申請號: 201811647415.2
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109728024A
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 景蔚亮;陳邦明
• 申請（專利權）人: 上海新儲集成電路有限公司
• 主分類號: H01L27/24
• 分類號: H01L27/24;H01L45/00
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 俞滌炯

1.一種基于絕緣體上硅工藝的相變存儲器結構，其特征在于，包括：

晶圓襯底；

絕緣層，于所述晶圓襯底上表面沉積絕緣物質生成所述絕緣層；

沉積襯底，于所述絕緣層上表面沉積n型硅生成所述沉積襯底；

n型阱區，于所述沉積襯底上部摻雜n型雜質形成所述n型阱區，所述n型阱區的下表面高于所述沉積襯底的下表面；

多個存儲器單元，所述多個存儲器單元形成在所述n型阱區上并構成具有多行和多列的存儲器單元陣列，位于同一行的多個所述存儲器單元之間由沿所述n型阱區的上表面向下延伸到所述n型阱區內部的淺溝槽進行隔離，位于相鄰兩行的多個所述存儲器單元之間由沿所述沉積襯底的上表面向下延伸到所述絕緣層內部且低于所述沉積襯底的下表面的深溝槽進行隔離；

所述存儲器單元由位于上方的存儲部分和位于下方的選通部分構成，所述存儲部分包括由上至下依次連接的頂部電極、覆蓋層、相變材料、電熱電極以及接觸孔，所述接觸孔由上到下延伸至所述存儲器單元的p型摻雜區的上表面，所述電熱電極一端連接所述相變材料，另一端設置在所述接觸孔的內壁，所述選通部分包括與所述接觸孔連接的所述p型摻雜區和位于所述p型摻雜區下方的所述n型阱區，所述p型摻雜區由位于同一行的相鄰所述淺溝槽之間的所述n型阱區的上部摻雜p型雜質后形成，所述p型摻雜區和所述n型阱區構成PN結二極管；

多個字線連接單元，每個所述字線連接單元分別形成在所述沉積襯底上且位于所述存儲器單元陣列的每一行最外端的所述存儲器單元的外側；

多個字線，每個所述字線分別連接一所述字線連接單元，并通過所述字線連接單元連接位于同一行的所有所述存儲器單元的所述沉積襯底；

多個位線，每個所述位線分別連接位于同一列的所有所述存儲器單元的所述頂部電極。

2.根據權利要求1所述的相變存儲器結構，其特征在于，所述p型摻雜區的摻雜濃度大于所述n型阱區的摻雜濃度。

3.根據權利要求1所述的相變存儲器結構，其特征在于，通過淺溝槽工藝形成所述淺溝槽。

4.根據權利要求1所述的相變存儲器結構，其特征在于，所述字線連接單元包括：

兩個連接溝槽，所述兩個連接溝槽位于位于所述存儲器單元陣列的每一行最外端的所述存儲器單元的外側，且由沿所述n型阱區的上表面向下延伸到所述n型阱區內部，靠近所述存儲器單元側的所述連接溝槽為所述存儲器單元的一所述淺溝槽；

連接襯底，所述連接襯底位于所述連接溝槽之間的所述沉積襯底上表面；

至少一個連接通孔，所述至少一個連接通孔從上到下依次連接，所述至少一個連接通孔之間通過導電材料連接，且最底部的所述連接通孔由上到下延伸至所述連接襯底的上表面，最頂部的所述連接通孔與相應的所述字線連接；。

5.根據權利要求1所述的相變存儲器結構，其特征在于，所述選通部分還包括：

第四絕緣層，所述位線設置在所述第四絕緣層內；

第三絕緣層，所述第三絕緣層設置在所述第四絕緣層下方，所述第三絕緣層的上表面與所述第四絕緣層的下表面接觸，所述頂部電極、所述覆蓋層以及相變材料設置在所述第三絕緣層內部；

第二絕緣層，所述第二絕緣層設置在所述第三絕緣層下方，所述第二絕緣層的上表面與所述第三絕緣層的下表面接觸，所述電熱電極貫穿所述第二絕緣層并延伸至所述接觸孔內；

第一絕緣層，所述第一絕緣層設置在所述第二絕緣層下方，所述第一絕緣層的上表面與所述第二絕緣層的下表面接觸，所述第一絕緣層的下表面與述存儲器單元的所述p型摻雜區上表面接觸。

6.根據權利要求5所述的相變存儲器結構，其特征在于，所述第一絕緣層、所述第三絕緣層以及所述第四絕緣層均采用二氧化硅材質。

7.根據權利要求15所述的相變存儲器結構，其特征在于，所述第二絕緣層采用氮化硅材質。

8.根據權利要求1所述的相變存儲器結構，其特征在于，所述電熱電極采用氮化鈦材質。