CN101436607A - 电阻转换存储器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种电阻转换存储器及其制造方法,该电阻转换存储器包括选通单元及数据存储单元;选通单元采用肖特基二极管;所述肖特基二极管包括至少一层含锑材料层、至少一层半导体层;数据存储单元包括至少一层含锑材料层。本发明存储器中含锑金属不仅作为电阻转换的存储介质,而且作为肖特基二极管中的金属层,甚至可以作为存储器芯片中的导电位线。本发明还提出了多种制造基于含锑金属(或合金)的电阻转换存储器的方法,有望在获得高密度、低成本的固态存储器的竞争中获得较大优势。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术领域,涉及一种电阻转换存储器,尤其涉及一种基于含锑金属(或合金)的电阻转换存储器;此外,本发明还涉及上述电阻转换存储器的制造方法。
背景技术
包括相变随机存储器和电阻随机存储器在内的电阻转换存储器作为下一代非易失性半导体存储器的潜在候选受到了业界极大的关注,特别是前者,被认为是最有希望替代FLASH(闪存)的下一代存储器,已经进入了样片试制阶段,将在不久的将来透入市场。在相变存储器中,数据的存储建立在相变材料相变造成材料电阻的改变上,材料电阻的改变来源于相变材料加热过程中造成的结构的可逆变化;而电阻随机存储器中,器件电阻的转变建立在金属氧化物等材料的CER效应(电场诱发的超巨大电阻变化)。
含锑金属或合金被发现具有电阻转换的能力,其电阻转换的原理不同于以上两种。根据本申请人(中国科学院上海微***与信息技术研究所)于2008年10月20日申请的一件专利申请(申请号:200810201407.5,发明名称:《含锑材料作为电阻转换存储材料的应用》,发明人:张挺等人),含锑材料具有电阻转换的能力以及在电阻转换存储器中的潜在应用;且锑材料作为半导体工业中一种常用的n型掺杂原子,能够对硅进行扩散,从而实现硅衬底的n型掺杂。此外,含锑金属与半导体的接触可以用来制造肖特基二极管(本申请人申请的中国专利:《基于含锑的肖特基二极管及自对准制造方法》,申请号:200810207453.6,发明人:张挺等人),从而用来对电阻转换存储器进行选通和操作。
无论在相变随机存储器和电阻随机存储器中,器件的密度都是觉得器件未来市场前景的重要因素,作为存储器芯片的重要组成部分,芯片中的逻辑器件的面积很大程度上决定了存储芯片的密度,例如场效应晶体管的面积就远超二极管的面积,因此,在高密度的应用中,二极管的应用更具备竞争优势,前景更被看好,尽管开发二极管工艺的开支巨大。在二极管中,肖特基二极管相比于PN型二极管具有成本上的优势。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种基于含锑金属(或合金)的电阻转换存储器,可以获得高密度、低成本的固态存储器。
此外,本发明还提供上述电阻转换存储器的制造方法。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
一种电阻转换存储器,其包括选通单元及数据存储单元;选通单元采用肖特基二极管;所述肖特基二极管包括至少一层含锑材料层、至少一层半导体层;数据存储单元包括至少一层含锑材料层。
作为本发明的一种优选方案,所述含锑材料层为锑纯金属、或为含有锑的合金材料。
作为本发明的一种优选方案,所述含锑材料层的组份为锑及其他金属的混合物、或/和锑的氧化物、或/和锑的氮化物、或/和锑的氮氧化物。
作为本发明的一种优选方案,所述含锑材料层作为数据存储单元的一部分,同时作为选通单元的一部分。
作为本发明的一种优选方案,所述含锑材料层还作为存储器芯片中的导电位线。
作为本发明的一种优选方案,所述肖特基二极管中,含锑材料层、半导体层之间形成肖特基接触、即金属—半导体接触,从而形成肖特基二极管结构。
作为本发明的一种优选方案,所述肖特基二极管由至少一层含锑材料层、至少一层半导体层组成;所述数据存储单元由至少一层含锑材料层组成。
作为本发明的一种优选方案,所述的电阻转换存储器数据存储特征为双级存储、或为多级存储。
作为本发明的一种优选方案,所述存储器包括高低阻转换单元,高低阻转换单元通过电信号的编程,使存储器实现器件在高电阻、低电阻之间的可逆转变。
一种制造电阻转换存储器的方法,该方法包括如下步骤:
A1、在第一导电类型或者本征的半导体基底上制造***电路;
A2、制造出浅沟道,分隔出分立的线条,浅沟道刻蚀完毕后不去除光刻胶;
A3、通过离子注入,形成对基底的第一导电类型重掺杂,由于光刻胶的阻挡作用,分立的线条将不被掺杂,仅对浅沟道底部进行第一导电类型离子注入,形成第一导电类型重掺杂的区域,此区域围绕在分立线条的四周,用于电学隔离各根字线,注入完成后去除光刻胶;
A4、在被浅沟道分隔开的线条的底部形成第二导电类型重掺杂的字线,方法为离子注入或者侧面原子扩散法;
A5、将浅沟道填充介质材料,介质材料沉积厚度高于浅沟道的深度,后经化学机械抛光工艺平坦化,控制抛光厚度,使字线上方保留一定厚度的介质材料;
A6、通过光刻工艺,选择性地刻蚀字线上方的介质材料,在每一单一的字线上方都制造出多个窗口,用以制造肖特基二极管单元;
A7、再一次通过离子注入,被注入离子通过上述形成的窗口在字线上形成第二导电类型的轻掺杂区;
A8、沉积含锑材料,该材料与上述第二导电类型的轻掺杂半导体之间形成可靠的肖特基接触;
A9、沉积不同于含锑材料的导电材料;
A10、光刻法形成位线,位线包括步骤A9所述的导电材料层和含锑材料层,如此形成基于含锑的电阻转换存储器阵列。
作为本发明的一种优选方案,所述含锑材料层为锑纯金属、或为含有锑的合金材料。
作为本发明的一种优选方案,所述含锑材料层的组份为锑及其他金属的混合物、或/和锑的氧化物、或/和锑的氮化物、或/和锑的氮氧化物。
作为本发明的一种优选方案,所述含锑材料层作为数据存储单元的一部分,同时作为选通单元的一部分。
作为本发明的一种优选方案,所述含锑材料层还作为存储器芯片中的导电位线。
作为本发明的一种优选方案,所述肖特基二极管中,含锑材料层、半导体层之间形成肖特基接触、即金属—半导体接触,从而形成肖特基二极管。
作为本发明的一种优选方案,所述肖特基二极管由至少一层含锑材料层、至少一层半导体层组成;所述数据存储单元由至少一层含锑材料层组成。
作为本发明的一种优选方案,所述的电阻转换存储器数据存储特征为双级存储、或为多级存储。
作为本发明的一种优选方案,所述存储器包括高低阻转换单元,高低阻转换单元通过电信号的编程,使存储器实现器件在高电阻、低电阻之间的可逆转变。
作为本发明的一种优选方案,所述方法还包括退火处理步骤,在步骤A8沉积了含锑材料后进行的退火用于改善含锑材料与半导体之间的界面。
另一种制造电阻转换存储器的方法,该方法包括如下步骤:
B1、制造***电路;
B2、采用第一导电类型或者本征的半导体基底,通过离子注入从上到下依次形成紧密接触的第二导电类型轻掺杂的半导体层和第二导电类型重掺杂的半导体层;
B3、沉积含锑材料,材料与第二导电类型的轻掺杂半导体形成肖特基接触;
B4、通过光刻工艺,刻蚀出第一深度的浅沟道,用以分隔线条,所述第一深度的深度超过第二导电类型重掺杂层的深度;通过第一深度浅沟道的隔离,被分隔的第二导电类型重掺杂线条成为字线;
B5、经过步骤B4光刻后的光刻胶保留,通过离子注入,在第一深度浅沟道的底部形成第一导电类型的重掺杂区域,重掺杂区域围绕在第二导电类型字线的四周,用于电学隔绝字线;
B6、再一次通过光刻工艺,在单一的字线上方制造出第二深度的浅沟道,且使每一第二浅沟道深度至所述第二导电类型轻掺杂层和所述第二导电类型重掺杂层交界处,浅沟道用以将字线上方的含锑材料以及第二导电类型轻掺杂的区域分隔成分立小单元,第二导电类型轻掺杂小块区域与含锑材料之间形成肖特基二极管;
B7、通过介质材料的填充以及化学机械抛光工艺,再通过后续的导电位线的制造获得含锑材料的电阻转换存储器阵列。
作为本发明的一种优选方案,所述第一深度深于第二深度。
作为本发明的一种优选方案,所述含锑材料层为锑纯金属、或为含有锑的合金材料。
作为本发明的一种优选方案,所述含锑材料层的组份为锑及其他金属的混合物、或/和锑的氧化物、或/和锑的氮化物、或/和锑的氮氧化物。
作为本发明的一种优选方案,所述含锑材料层作为数据存储单元的一部分,同时作为选通单元的一部分。
作为本发明的一种优选方案,所述含锑材料层还作为存储器芯片中的导电位线。
作为本发明的一种优选方案,所述肖特基二极管中,含锑材料层、半导体层之间形成肖特基接触、即金属—半导体接触,从而形成肖特基二极管。
作为本发明的一种优选方案,所述肖特基二极管由至少一层含锑材料层、至少一层半导体层组成;所述数据存储单元由至少一层含锑材料层组成。
作为本发明的一种优选方案,所述的电阻转换存储器数据存储特征为双级存储、或为多级存储。
作为本发明的一种优选方案,所述存储器包括高低阻转换单元,高低阻转换单元通过电信号的编程,使存储器实现器件在高电阻、低电阻之间的可逆转变。
作为本发明的一种优选方案,所述方法还包括退火处理步骤。
再一种制造电阻转换存储器的方法,该方法包括如下步骤:
C1、制造***电路;
C2、在第一导电类型或者本征的基底上制造出浅沟道,分隔出分立的线条,不去除光刻胶;
C3、通过离子注入,形成对基底的第一导电类型掺杂,由于光刻胶的阻挡作用,分立的线条将不被掺杂,仅对浅沟道底部进行第一导电类型离子注入,形成第一导电类型重掺杂的区域,用于电学隔离各跟字线,注入完成后去除光刻胶;
C4、在被浅沟道分隔出的线条的底部形成第二导电类型重掺杂的位线,方法为离子注入或者边缘原子扩散法;
C5、填充介质材料覆盖浅沟道,介质材料沉积厚度高于浅沟道的深度,后经化学机械抛光工艺平坦化,使字线上方保留一定厚度的介质材料;
C6、通过光刻工艺,选择性刻蚀介质材料,在每一单一的位线上方都刻蚀出多个窗口;
C7、再一次通过离子注入,被注入离子通过窗口后,在字线上方形成第二导电类型的轻掺杂的区域;
C8、沉积介质材料,采用侧墙工艺,在窗口内形成侧墙;
C9、沉积含锑材料,采用化学机械平坦化后,将介质材料上方的含锑材料全部去除;
C10、制造位线,就形成了基于含锑材料的电阻转换存储器阵列。
作为本发明的一种优选方案,所述第一深度深于第二深度。
作为本发明的一种优选方案,所述含锑材料层为锑纯金属、或为含有锑的合金材料。
作为本发明的一种优选方案,所述含锑材料层的组份为锑及其他金属的混合物、或/和锑的氧化物、或/和锑的氮化物、或/和锑的氮氧化物。
作为本发明的一种优选方案,所述含锑材料层作为数据存储单元的一部分,同时作为选通单元的一部分。
作为本发明的一种优选方案,所述含锑材料层还作为存储器芯片中的导电位线。
作为本发明的一种优选方案,所述肖特基二极管中,含锑材料层、半导体层之间形成肖特基接触、即金属—半导体接触,从而形成肖特基二极管。
作为本发明的一种优选方案,所述肖特基二极管由至少一层含锑材料层、至少一层半导体层组成;所述数据存储单元由至少一层含锑材料层组成。
作为本发明的一种优选方案,所述的电阻转换存储器数据存储特征为双级存储、或为多级存储。
作为本发明的一种优选方案,所述存储器包括高低阻转换单元,高低阻转换单元通过电信号的编程,使存储器实现器件在高电阻、低电阻之间的可逆转变。
作为本发明的一种优选方案,所述方法还包括退火处理步骤。
本发明的有益效果在于:本发明提出一种基于含锑金属的电阻转换存储器,在存储器中含锑金属不仅作为电阻转换的存储介质,而且作为肖特基二极管中的金属层,甚至可以作为存储器芯片中的导电位线。本发明还提出了多种制造基于含锑金属(或合金)的电阻转换存储器的方法,有望在获得高密度、低成本的固态存储器的竞争中获得较大优势。
附图说明
图1A为电阻转换存储器电路示意图,包含二极管逻辑单元和电阻单元。
图1B为纯锑材料与硅之间的电流—电压曲线,为典型的肖特基接触。
图2A—图2H为基于含锑金属的电阻转换存储器阵列的制造流程图。
图3A—图3B为另一种基于含锑金属的电阻转换存储器阵列的制造方法,对应图2H。
图4A—图4D为图3B中10所示圆圈包括部分的放大示意图,为各种不同原理的电阻存储器单元结构。
图5A—图5I为另一种基于含锑金属的电阻转换存储器阵列的制造方法。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例一
电阻转换存储器的电路示意图如图1A所示,存储器包括逻辑单元二极管(即图中的二极管标志)以及电阻转换单元(即图中的电阻存储单元)。由二极管进行选通,操作使电阻存储单元在高电阻与低电阻之间实现可逆的变化。
根据研究,纯锑材料与半导体硅的接触为典型的金属—半导体接触,其电流—电压曲线如图1B所示,具有良好的开关特性,可以应用作为选通二极管,更为重要的是基于锑材料的器件能够在电信号的作用下实现电阻的转换,从而存储数据。对纯锑材料进行适量的掺杂后得到的材料也具有类似的性能。
本发明揭示了一种电阻转换存储器,其包括选通单元及数据存储单元;选通单元采用肖特基二极管;所述肖特基二极管包括至少一层含锑材料层、至少一层半导体层;数据存储单元包括至少一层含锑材料层。所述含锑材料层为纯锑材料、或为含有锑材料的合金材料。具体地,含锑材料层的组份可以为锑、锑和他金属的混合物、锑的氧化物、锑的氮化物、锑的氮氧化物中的一个或多个。
所述肖特基二极管中,含锑材料层、半导体层之间形成肖特基接触、即金属—半导体接触,从而形成肖特基二极管。
所述含锑材料层作为数据存储单元的一部分,同时作为选通单元的一部分,甚至可以作为存储器芯片中的导电位线。通过上述改进,本发明可以在获得高密度、低成本的固态存储器的竞争中获得较大优势。
此外,所述存储器还可以包括高低阻转换单元,高低阻转换单元通过电信号的编程,使存储器实现器件在高电阻、低电阻之间的可逆转变。除了能够利用器件高电阻和低电阻态实现数据“0”和“1”的双级存储,也能够通过利用中间态电阻实现多级存储,例如“00”、“01”、“10”、“11”的四级存储。
实施例二
本实施例介绍制造本发明电阻转换存储器的方法,该方法包括如下步骤:
步骤A1、在第一导电类型或者本征的半导体基底上制造***电路;
步骤A2、制造出浅沟道,分隔出分立的线条,浅沟道刻蚀完毕后不去除光刻胶;
步骤A3、通过离子注入,形成对基底的第一导电类型重掺杂,由于光刻胶的阻挡作用,分立的线条将不被掺杂,仅对浅沟道底部进行第一导电类型离子注入,形成第一导电类型重掺杂的区域,此区域围绕在分立线条的四周,用于电学隔离各根字线,注入完成后去除光刻胶;
步骤A4、在被浅沟道分隔开的线条的底部形成第二导电类型重掺杂的字线,方法为离子注入或者侧面原子扩散法;
步骤A5、将浅沟道填充介质材料,介质材料沉积厚度高于浅沟道的深度,后经化学机械抛光工艺平坦化,控制抛光厚度,使字线上方保留一定厚度的介质材料;
步骤A6、通过光刻工艺,选择性地刻蚀字线上方的介质材料,在每一单一的字线上方都制造出多个窗口,用以制造肖特基二极管单元;
步骤A7、再一次通过离子注入,被注入离子通过上述形成的窗口在字线上形成第二导电类型的轻掺杂区;
步骤A8、沉积含锑材料,该材料与上述第二导电类型的轻掺杂半导体之间形成可靠的肖特基接触;
步骤A9、退火处理,改善含锑材料与上述第二导电类型的轻掺杂半导体之间的界面;
步骤A10、沉积不同于含锑材料的导电材料;
步骤A11、光刻法形成位线,位线包括步骤A10所述的导电材料层和含锑材料层,如此形成基于含锑的电阻转换存储器阵列。
实施例三
本实施例介绍制造电阻转换存储器的另一种方法,该方法包括如下步骤:
步骤B1、制造***电路;
步骤B2、采用第一导电类型或者本征的半导体基底,通过离子注入从上到下依次形成紧密接触的第二导电类型轻掺杂的半导体层和第二导电类型重掺杂的半导体层;
步骤B3、沉积含锑材料,材料与第二导电类型的轻掺杂半导体形成肖特基接触;
步骤B4、通过光刻工艺,刻蚀出第一深度的浅沟道,用以分隔线条,所述第一深度的深度超过第二导电类型重掺杂层的深度;通过第一深度浅沟道的隔离,被分隔的第二导电类型重掺杂线条成为字线;
步骤B5、经过步骤B4光刻后的光刻胶保留,通过离子注入,在第一深度浅沟道的底部形成第一导电类型的重掺杂区域,重掺杂区域围绕在第二导电类型字线的四周,用于电学隔绝字线;
步骤B6、再一次通过光刻工艺,在单一的字线上方制造出第二深度的浅沟道,且使每一第二浅沟道深度至所述第二导电类型轻掺杂层和所述第二导电类型重掺杂层交界处,浅沟道用以将字线上方的含锑材料以及第二导电类型轻掺杂的区域分隔成分立小单元,第二导电类型轻掺杂小块区域与含锑材料之间形成肖特基二极管;
步骤B7、通过介质材料的填充以及化学机械抛光工艺,再通过后续的导电位线的制造获得含锑材料的电阻转换存储器阵列。
此外,所述第一深度深于第二深度。
优选地,所述方法还包括退火处理步骤。
实施例四
本实施例介绍制造电阻转换存储器的再一种方法,该方法包括如下步骤:
步骤C1、制造***电路;
步骤C2、在第一导电类型或者本征的基底上制造出浅沟道,分隔出分立的线条,不去除光刻胶;
步骤C3、通过离子注入,形成对基底的第一导电类型掺杂,由于光刻胶的阻挡作用,分立的线条将不被掺杂,仅对浅沟道底部进行第一导电类型离子注入,形成第一导电类型重掺杂的区域,用于电学隔离各跟字线,注入完成后去除光刻胶;
步骤C4、在被浅沟道分隔出的线条的底部形成第二导电类型重掺杂的位线,方法为离子注入或者边缘原子扩散法;
步骤C5、填充介质材料覆盖浅沟道,介质材料沉积厚度高于浅沟道的深度,后经化学机械抛光工艺平坦化,使字线上方保留一定厚度的介质材料;
步骤C6、通过光刻工艺,选择性刻蚀介质材料,在每一单一的位线上方都刻蚀出多个窗口;
步骤C7、再一次通过离子注入,被注入离子通过窗口后,在字线上方形成第二导电类型的轻掺杂的区域;
步骤C8、沉积介质材料,采用侧墙工艺,在窗口内形成侧墙,侧墙的目的在于有效地减小随后沉积的含锑材料与第二导电类型轻掺杂半导体的接触面积,降低器件编程功耗;
步骤C9、沉积含锑材料,采用化学机械平坦化后,将介质材料上方的含锑材料全部去除;
步骤C10、制造位线,就形成了基于含锑材料的电阻转换存储器阵列。
上述步骤中,所述第一深度深于第二深度。
另外,所述方法还包括退火处理步骤。
实施例五
本发明所述制造基于含锑金属的电阻转换存储器阵列的方法如图2所示,本方法包括如下步骤:
步骤D1、先在基底1上用浅沟道分隔出字线,在制造字线以先,基底1通过离子注入形成了n型重掺杂区域2,图2A中所示2和3分别为n型重掺杂以及未掺杂的半导体,图中沿A-A方向所示的投影如图2B所示。
步骤D2、在沟道的底部形成p型重掺杂区域4,用于电学隔离各根n型重掺杂字线2,如图2C所示。
步骤D3、沉积介质材料5,经化学机械抛光平坦化后得到如图2D所示的结构,图中,沿B-B方向上的投影如图2E所示。
步骤D4、在单一字线的上方通过光刻法制造出多个窗口,如图2F所示。
步骤D5、采用离子注入对未掺杂的半导体3进行离子注入,形成对3的n型自对准轻掺杂。
步骤D6、沉积纯锑材料,厚度超过未掺杂半导体3上方残留的介质材料5的厚度,通过光刻法制造出含锑材料位线8,截面图如图2H所示。
在此实施例中,含锑材料8不仅与n型轻掺杂层7间形成金属—半导体接触形成肖特基二极管单元,而且也作为存储介质材料,同时具有导电金属位线的功能。
实施例六
实施例五中,在得到图2G后,也可以沉积含锑材料8,通过回刻工艺得到如图3A所示的结构,含锑材料8的厚度低于未掺杂半导体3上方残留的介质材料5的厚度。随后,沉积导电金属材料,通过光刻工艺得到位线9,截面图如图3B所示。此实施例与实施例五的不同之处在于,作为位线的导电材料不同于含锑材料8。
图3B中,圆圈10所示的部分的放大图如图4A所示,该结构为本发明基于含锑材料的存储器中一个存储单元结构的结构示意图。该存储单元结构包括重掺杂导电字线11,绝缘介质材料12,轻掺杂半导体层13,含锑材料14与导电材料层15。
另外几种基于含锑材料的存储器的结构示意图如图4B—图4D所示。三者的区别在于:
图4B中,在含锑材料14靠近导电材料层15的界面,通过原子扩散作用形成扩散薄层16,此薄层具有在电信号编程下电阻转变的能力。
图4C中,在含锑材料14靠近低掺杂半导体材料层13的界面,通过原子扩散作用形成扩散薄层17,此薄层具有在电信号编程下电阻转变的能力。
图4D中,在含锑材料14靠近导电材料层15以及低掺杂半导体材料层13的界面,通过原子扩散作用形成扩散层19和18,上述两层薄层都具有在电信号编程作用下电阻转变的能力。
在以上不同的类型的存储器中,器件电阻的转换依靠存储介质材料不同区域内发生的电阻转换。
实施例七
本实施例介绍另一种基于含锑金属的电阻转换存储器阵列的制造方法,其流程图如图5A-5I所示。本实施例中,电阻转换存储器阵列的制造方法包括如下步骤:
步骤E1、首先通过离子注入法在基底21上形成截面如图5A所示的结构,其中22和23分别为n型重掺杂和轻掺杂层。
步骤E2、在上述结构上沉积纯锑金属层24,进而通过光刻法制造第一浅沟道25将22层分隔成导电字线,图5B中沿C-C方向的投影如图5C所示。
步骤E3、随后在沟道25的底部形成p型重掺杂,目的是电学隔离各根n型重掺杂导电字线,如图5D所示,图中沿D-D方向的投影依旧如图5B所示。
步骤E4、制造第二浅沟道27,目的是将单一字线上方的n型轻掺杂层23与纯锑金属层24分隔成独立的部分,通过浅沟道27的分隔,23与24之间形成了肖特基二极管结构,如图5E所示。
步骤E5、通过介质材料28的填充和化学机械抛光平坦化,得到如图5F所示的结构,图中,沿E-E方向的投影如图5G所示。
步骤E6、最后通过导电材料的沉积和光刻,制造出导电位线29,如图5H所示,图中沿F-F方向的投影如图5I所示。
这里本发明的描述和应用是说明性的,并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的,对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是,在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下,本发明可以以其他形式、结构、布置、比例,以及用其他元件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下,可以对这里所披露的实施例进行其他变形和改变。
如,肖特基二极管还可以包括除含锑材料层、半导体层外的其他结构,含锑材料层、半导体层可以为一层或多层;数据存储单元中的含锑材料层可以为一层或多层。
Claims (38)
1、一种电阻转换存储器,其特征在于,其包括:
选通单元,该选通单元采用肖特基二极管;所述肖特基二极管包括至少一层含锑材料层、至少一层半导体层;
数据存储单元,包括至少一层含锑材料层。
2、根据权利要求1所述的电阻转换存储器,其特征在于:所述含锑材料层为锑纯金属、或为含有锑的合金材料。
3、根据权利要求1所述的电阻转换存储器,其特征在于:所述含锑材料层的组份为锑及其他金属的混合物、或/和锑的氧化物、或/和锑的氮化物、或/和锑的氮氧化物。
4、根据权利要求1所述的电阻转换存储器,其特征在于:所述含锑材料层作为数据存储单元的一部分,同时作为选通单元的一部分。
5、根据权利要求4所述的电阻转换存储器,其特征在于:所述含锑材料层还作为存储器芯片中的导电位线。
6、根据权利要求1所述的电阻转换存储器,其特征在于:所述肖特基二极管中,含锑材料层、半导体层之间形成肖特基接触、即金属—半导体接触,从而形成肖特基二极管结构。
7、根据权利要求1所述的电阻转换存储器,其特征在于:所述肖特基二极管由至少一层含锑材料层、至少一层半导体层组成;所述数据存储单元由至少一层含锑材料层组成。
8、根据权利要求7所述的电阻转换存储器,其特征在于:所述的电阻转换存储器数据存储特征为双级存储、或为多级存储。
9、根据权利要求1所述的电阻转换存储器,其特征在于:所述存储器包括高低阻转换单元,高低阻转换单元通过电信号的编程,使存储器实现器件在高电阻、低电阻之间的可逆转变。
10、一种制造电阻转换存储器的方法,其特征在于:该方法包括如下步骤:
A1、在第一导电类型或者本征的半导体基底上制造***电路;
A2、制造出浅沟道,分隔出分立的线条,浅沟道刻蚀完毕后不去除光刻胶;
A3、通过离子注入,形成对基底的第一导电类型重掺杂,由于光刻胶的阻挡作用,分立的线条将不被掺杂,仅对浅沟道底部进行第一导电类型离子注入,形成第一导电类型重掺杂的区域,此区域围绕在分立线条的四周,用于电学隔离各根字线,注入完成后去除光刻胶;
A4、在被浅沟道分隔开的线条的底部形成第二导电类型重掺杂的字线,方法为离子注入或者侧面原子扩散法;
A5、将浅沟道填充介质材料,介质材料沉积厚度高于浅沟道的深度,后经化学机械抛光工艺平坦化,控制抛光厚度,使字线上方保留一定厚度的介质材料;
A6、通过光刻工艺,选择性地刻蚀字线上方的介质材料,在每一单一的字线上方都制造出多个窗口,用以制造肖特基二极管单元;
A7、再一次通过离子注入,被注入离子通过上述形成的窗口在字线上形成第二导电类型的轻掺杂区;
A8、沉积含锑材料,该材料与上述第二导电类型的轻掺杂半导体之间形成可靠的肖特基接触;
A9、沉积不同于含锑材料的导电材料;
A10、光刻法形成位线,位线包括步骤A9所述的导电材料层和含锑材料层,如此形成基于含锑的电阻转换存储器阵列。
11、根据权利要求10所述的方法,其特征在于:所述含锑材料层为锑纯金属、或为含有锑的合金材料。
12、根据权利要求10所述的方法,其特征在于:所述含锑材料层的组份为锑及其他金属的混合物、或/和锑的氧化物、或/和锑的氮化物、或/和锑的氮氧化物。
13、根据权利要求10所述的方法,其特征在于:所述方法还包括在步骤A8沉积了含锑材料后进行的退火处理步骤。
14、根据权利要求10所述的方法,其特征在于:所述含锑材料层在存储器中不仅作为存储介质,还作为肖特基二极管中的金属层。
15、根据权利要求10所述的方法,其特征在于:所述肖特基二极管中,含锑材料层、半导体层之间形成肖特基接触、即金属一半导体接触,从而形成肖特基二极管。
16、根据权利要求10所述的方法,其特征在于:所述肖特基二极管由至少一层含锑材料层、至少一层半导体层组成;所述数据存储单元由至少一层含锑材料层组成。
17、根据权利要求16所述的方法,其特征在于:所述的电阻转换存储器数据存储特征为双级存储、或为多级存储。
18、根据权利要求10所述的方法,其特征在于:所述存储器包括高低阻转换单元,高低阻转换单元通过电信号的编程,使存储器实现器件在高电阻、低电阻之间的可逆转变。
19、一种制造电阻转换存储器的方法,其特征在于:该方法包括如下步骤:
B1、制造***电路;
B2、采用第一导电类型或者本征的半导体基底,通过离子注入从上到下依次形成紧密接触的第二导电类型轻掺杂的半导体层和第二导电类型重掺杂的半导体层;
B3、沉积含锑材料,材料与第二导电类型的轻掺杂半导体形成肖特基接触;
B4、通过光刻工艺,刻蚀出第一深度的浅沟道,用以分隔线条,所述第一深度的深度超过第二导电类型重掺杂层的深度;通过第一深度浅沟道的隔离,被分隔的第二导电类型重掺杂线条成为字线;
B5、经过步骤B4光刻后的光刻胶保留,通过离子注入,在第一深度浅沟道的底部形成第一导电类型的重掺杂区域,重掺杂区域围绕在第二导电类型字线的四周,用于电学隔绝字线;
B6、再一次通过光刻工艺,在单一的字线上方制造出第二深度的浅沟道,且使每一第二浅沟道深度至所述第二导电类型轻掺杂层和所述第二导电类型重掺杂层交界处,浅沟道用以将字线上方的含锑材料以及第二导电类型轻掺杂的区域分隔成分立小单元,第二导电类型轻掺杂小块区域与含锑材料之间形成肖特基二极管;
B7、通过介质材料的填充以及化学机械抛光工艺,再通过后续的导电位线的制造获得含锑材料的电阻转换存储器阵列。
20、根据权利要求19所述的方法,其特征在于:所述第一深度深于第二深度。
21、根据权利要求19所述的方法,其特征在于:所述含锑材料层为锑纯金属、或为含有锑的合金材料。
22、根据权利要求19所述的方法,其特征在于:所述含锑材料层的组份为锑及其他金属的混合物、或/和锑的氧化物、或/和锑的氮化物、或/和锑的氮氧化物。
23、根据权利要求19所述的方法,其特征在于:所述方法还包括退火处理步骤,退火处理在步骤B3之后,或者在B7之后。
24、根据权利要求19所述的方法,其特征在于:所述含锑材料层在存储器中不仅作为存储介质,还作为肖特基二极管中的金属层。
25、根据权利要求19所述的方法,其特征在于:所述肖特基二极管中,含锑材料层、半导体层之间形成肖特基接触、即金属一半导体接触,从而形成肖特基二极管。
26、根据权利要求19所述的方法,其特征在于:所述肖特基二极管由至少一层含锑材料层、至少一层半导体层组成;所述数据存储单元由至少一层含锑材料层组成。
27、根据权利要求26所述的方法,其特征在于:所述的电阻转换存储器数据存储特征为双级存储、或为多级存储。
28、根据权利要求19所述的方法,其特征在于:所述存储器包括高低阻转换单元,高低阻转换单元通过电信号的编程,使存储器实现器件在高电阻、低电阻之间的可逆转变。
29、一种制造电阻转换存储器的方法,其特征在于:该方法包括如下步骤:
C1、制造***电路;
C2、在第一导电类型或者本征的基底上制造出浅沟道,分隔出分立的线条,不去除光刻胶;
C3、通过离子注入,形成对基底的第一导电类型重掺杂,由于光刻胶的阻挡作用,分立的线条将不被掺杂,仅对浅沟道底部进行第一导电类型离子注入,形成第一导电类型重掺杂的区域,用于电学隔离各跟字线,注入完成后去除光刻胶;
C4、在被浅沟道分隔出的线条的底部形成第二导电类型重掺杂的位线,方法为离子注入或者边缘原子扩散法;
C5、填充介质材料覆盖浅沟道,介质材料沉积厚度高于浅沟道的深度,后经化学机械抛光工艺平坦化,使字线上方保留一定厚度的介质材料;
C6、通过光刻工艺,选择性刻蚀介质材料,在每一单一的位线上方都刻蚀出多个窗口;
C7、再一次通过离子注入,被注入离子通过窗口后,在字线上方形成第二导电类型的轻掺杂的区域;
C8、沉积介质材料,采用侧墙工艺,在窗口内形成侧墙,缩小随后沉积的含锑材料与字线的接触面积;
C9、沉积含锑材料,采用化学机械平坦化后,将介质材料上方的含锑材料全部去除;
C10、制造位线,就形成了基于含锑材料的电阻转换存储器阵列。
30、根据权利要求29所述的方法,其特征在于:所述第一深度深于第二深度。
31、根据权利要求29所述的方法,其特征在于:所述含锑材料层为锑纯金属、或为含有锑的合金材料。
32、根据权利要求29所述的方法,其特征在于:所述含锑材料层的组份为锑及其他金属的混合物、或/和锑的氧化物、或/和锑的氮化物、或/和锑的氮氧化物。
33、根据权利要求29所述的方法,其特征在于:所述方法还包括在步骤C9沉积了介质材料之后进行的退火处理。
34、根据权利要求29所述的方法,其特征在于:所述含锑材料层在存储器中不仅作为存储介质,还作为肖特基二极管中的金属层。
35、根据权利要求29所述的方法,其特征在于:所述肖特基二极管中,含锑材料层、半导体层之间形成肖特基接触、即金属一半导体接触,从而形成肖特基二极管。
36、根据权利要求29所述的方法,其特征在于:所述肖特基二极管由至少一层含锑材料层、至少一层半导体层组成;所述数据存储单元由至少一层含锑材料层组成。
37、根据权利要求36所述的方法,其特征在于:所述的电阻转换存储器数据存储特征为双级存储、或为多级存储。
38、根据权利要求29所述的方法,其特征在于:所述存储器包括高低阻转换单元,高低阻转换单元通过电信号的编程,使存储器实现器件在高电阻、低电阻之间的可逆转变。
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