CN101488514B - 电阻转换存储器 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种电阻转换存储器，包括选通单元、数据存储单元；所述选通单元为PN二极管、或肖特基二极管、或双极型晶体管；所述电阻转换存储器采用的选通单元被至少两个深度不同的浅沟道相互隔离开。本发明提供几种电阻转换存储器的器件结构，包括了PN二极管、肖特基二极管和双极型晶体管的器件结构，这些结构的特点在于构造简单，因此其制造方法简便，且与半导体工艺完全兼容，有助于降低成本，使采用该技术的高密度电阻转换存储器更具竞争力。

Description

电阻转换存储器
技术领域
本发明属于微电子技术领域，涉及一种存储器，尤其涉及一种电阻转换存储器。
背景技术
电阻转换存储器是目前新一代非易失性存储器研究的热点，它集高速、高密度、结构简单、成本低廉、抗辐照、非易失性等优点于一身，是目前被广泛看好的下一代存储器，具有广阔的市场前景，它将有机会替代目前广泛使用的闪存存储器，从而在电子存储器领域占据重要一席。目前的电阻转换存储器主要有：相变存储器和电阻随机存储器，两种类型的电阻转换存储器都是目前国际上广为看好的下一代存储器。前者是建立在器件中的相变材料的可逆相变造成的电阻转换，而后者则是建立在非相变的基础上。
信息时代信息量的急剧膨胀使得高密度电阻转换存储器成为电阻转换存储器发展的重要方向，为了提升电阻转换存储器的密度，可采用二极管(包括PN管和肖特基管)取代MOSFET(场效应晶体管)来选通存储单元，同比下二极管的单位面积远小于MOSFET管。二极管在电阻转换存储器中的应用将大大提高电阻转换存储器的集成度，从而使电阻转换存储器更具竞争力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种构造简单的电阻转换存储器，其制造方法简便，且与半导体工艺完全兼容，有助于降低成本。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种实施方式为一种PN二极管选通的电阻转换存储器，其采用PN二极管选通电阻转换存储器单元，且采用的选通PN二极管被两深度不同的浅沟道隔离相互分隔开。结构中较深的浅沟道用以隔离各导电字线，较浅的浅沟道用以隔离同一字线上方的分立二极管，浅沟道隔离采用的材料为绝缘材料。导电字线为第一导电类型重掺杂半导体，同一导电字线上方拥有数个分立的二极管。第一导电类型重掺杂半导体字线与字线上方的至少一层第二导电类型的半导体之间形成PN二极管。导电字线上方的至少一层的第二导电类型半导体是与第一导电类型重掺杂半导体字线一体，或是通过薄膜沉积制备到第一导电类型重掺杂半导体字线上，或是通过圆晶键合到第一导电类型重掺杂半导体字线上。进一步地，所述电阻转换存储器器件数据存储的方法是通过电信号对存储材料的编程实现器件电阻的改变。
本发明的第二种实施方式为一种肖特基二极管选通的电阻转换存储器结构，采用肖特基二极管选通电阻转换存储器单元，且采用的选通肖特基二极管被两深度不同的浅沟道隔相互离开。结构中较深的浅沟道用以隔离各字线，较浅的浅沟道用以隔离同一字线上方的分立肖特基二极管，浅沟道隔离采用的材料为绝缘材料。导电字线为第一导电类型重掺杂半导体，同一导电字线上方拥有数个分立的肖特基二极管。结构中第一导电类型重掺杂半导体字线上有第一导电类型轻掺杂的半导体，在轻掺杂半导体上方有金属层，且金属层与第一导电类型轻掺杂层之间形成肖特基接触。导电字线上方的轻掺杂半导体是与字线一体，或是通过薄膜沉积制备到字线上，或是通过圆晶键合到字线上。电阻转换存储器器件数据存储的方法是通过电信号对存储材料的编程实现器件电阻的改变。
本发明的第三种实施方式为一种双极型晶体管选通的电阻转换存储器结构，采用双极型晶体管选通电阻转换存储器单元，且采用的选通双极型晶体管被两深度不同的浅沟道隔相互离开。结构中较深的浅沟道用以隔离各字线，浅沟道隔离的材料为绝缘材料，较浅的浅沟道用以隔离同一字线上方的分立二极管。结构中，第一导电类型重掺杂的导电字线上方的是第二导电类型掺杂的半导体，第二导电类型掺杂的半导体的上方则又是第一导电类型掺杂的半导体，三层半导体之间形成了双极型晶体管结构。而导电字线上方的形成双极型晶体管必须的至少两层半导体是与第一导电类型重掺杂半导体字线为一体，或是通过薄膜沉积制备到第一导电类型重掺杂半导体字线上，或是通过圆晶键合到第一导电类型重掺杂半导体字线上。电阻转换存储器器件数据存储的方法是通过电信号对存储材料的编程实现器件电阻的改变。
本发明的有益效果在于：本发明提供几种电阻转换存储器的器件结构，包括了PN二极管、肖特基二极管和双极型晶体管选通的器件结构，这些结构的特点在于构造简单，因此其制造方法简便，且与半导体工艺完全兼容，有助于降低成本，使采用该技术的高密度电阻转换存储器更具竞争力。另外，电阻转换存储器采用的选通元器件是具有双浅沟道结构，两浅沟道的深度不同，起到电学隔离的对象也不同。
附图说明
图1A-1B为本发明PN二极管选通的电阻转换存储器器件的结构示意图。
图2A-2B为本发明肖特基二极管选通的电阻转换存储器器件的结构示意图。
图3A-3B为本发明双极型晶体管选通的电阻转换存储器器件的结构示意图。
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
请参阅图1A-1B，本发明揭示一种PN二极管选通的电阻转换存储器；图1A-1B为采用PN二极管作为选通单元的电阻转换存储器器件单元的结构截面图。
如图1A所示，在基底1上有第一导电类型(n型或者p型)重掺杂的字线2，导电字线为半导体材料，字线2上方有第二导电类型轻掺杂和重掺杂的半导体材料5和6，半导体材料层5、6与第一导电类型重掺杂的字线2之间形成PN二极管结构。同一字线上方的PN二极管之间通过深度较浅的浅沟道4隔离开，浅沟道采用的材料为绝缘材料，如氧化物、氮化物或多晶硅等。而各字线之间通过相比于浅沟道4更深的浅沟道14分隔开，目的是使各字线之间电学绝缘，如图1B所示。
图1B为图1A中沿A-A方向的投影。在PN二极管(由字线2、半导体材料层5、6形成)的上方有硅化层7、下电极层8、电阻转换材料层10以及上电极8等。硅化层7和各电极层数8可根据实际需要进行增减，周围有介质材料3，而金属通孔9的目的是引出字线2。为了形成更好的电学接触，对其进行硅化处理，形成硅化层13，上电极通过通孔11的引出并形成引线12。
从上述的结构可见，本实施例中采用了两步浅沟道隔离，一步的目的是为了将各跟导电字线有效隔离，而另一步的目的则是将同一字线上方的二极管和存储单元电学隔离。字线2、半导体材料层5、6之间可以是一体形成的，也可以是通过后续的薄膜沉积以及圆晶键合等方法分步制造而成。
本实施例中，器件数据存储的方法是通过电信号对存储材料的编程实现器件电阻的改变。
实施例二
请参阅图2A-2B，图2A-2B中，电阻转换存储器器件采用肖特基二极管作为选通单元。
肖特基二极管阵列的构成是由两浅沟道隔离实现，较深的浅沟道隔离的目的是有效分隔导电的重掺杂半导体字线，而较浅的浅沟道隔离的目的是电学隔离单一字线上方的肖特基二极管。
如图2A所示的结构中，在半导体基底21上有第一导电类型重掺杂的字线22，字线22之间的相互分隔依靠图2B所示的较深浅沟道隔离30的分隔。
图2B为图2A中沿B-B方向的投影。第一导电类型重掺杂的字线22的上方有轻掺杂的半导体23，轻掺杂的半导体23的上方则是与23形成肖特基接触的金属或者金属合金24。如此，金属24与半导体23和22之间形成肖特基二极管，二极管之间通过深度较浅的浅沟道隔离25隔开。肖特基二极管的上方则是电极27、存储材料28和上电极29。半导体23、及半导体22之间可以是一体形成的，也可以是通过后续的薄膜沉积以及圆晶键合等方法分步制造而成。
实施例三
请参阅图3A-3B，图3A-3B中，电阻转换存储器器件采用双极型晶体管作为选通单元。
双极型晶体管阵列的构成是由两浅沟道隔离实现，较深的浅沟道隔离的目的是有效分隔导电的重掺杂半导体字线，而较浅的浅沟道隔离的目的是电学隔离单一字线上方的双极型晶体管。
如图3A所示的存储器结构中，在半导体基底31上有第一导电类型重掺杂的字线32，字线32的相互分隔依靠图3B所示的较深浅沟道隔离40的分隔。
图3B为图3A中沿C-C方向的投影。第一导电类型重掺杂的字线32的上方有第二导电类型掺杂的半导体33，半导体33的上方则是半导体34(半导体34的材料为第一导电类型掺杂的半导体材料)。如此半导体34与半导体33和半导体32之间形成双极型晶体管，双极型晶体管之间通过深度较浅的浅沟道隔离35隔开。双极型晶体管的上方则是电极37、存储材料38和上电极39。半导体34、半导体33与半导体32之间可以是一体形成的，也可以是通过后续的薄膜沉积以及圆晶键合等方法分步制造而成。
综上所述，本发明提供几种电阻转换存储器的器件结构，包括了PN二极管、肖特基二极管和三极管选通的器件结构，这些结构的特点在于构造简单，因此其制造方法简便，且与半导体工艺完全兼容，有助于降低成本，使采用该技术的高密度电阻转换存储器更具竞争力。另外，电阻转换存储器采用的选通元器件是具有双浅沟道结构，两浅沟道的深度不同，起到电学隔离的对象也不同。
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，选通单元还可以为除了PN二极管、肖特基二极管和双极型晶体管以外的其他结构；另外，深度不同的浅沟道的数量也可以为两个以上。
两个深度不同的浅沟道的实施例中，较深的浅沟道用以隔离各字线，较浅的浅沟道用以隔离同一字线上方的分立选通单元。

Claims (9)

1.一种电阻转换存储器，包括选通单元、数据存储单元；其特征在于：
所述选通单元为肖特基二极管或双极型晶体管，其中，
所述肖特基二极管包括导电字线，所述导电字线为第一导电类型重掺杂半导体；在所述第一导电类型重掺杂半导体的字线上有第一导电类型轻掺杂的半导体，在轻掺杂半导体上方有金属层；导电字线上方的轻掺杂半导体是与字线一体，或是通过薄膜沉积制备到字线上，或是通过圆晶键合到字线上；
所述双极型晶体管包括导电字线，所述导电字线为第一导电类型重掺杂半导体；第一导电类型重掺杂的导电字线上方的是第二导电类型掺杂的半导体；第二导电类型掺杂的半导体的上方则又是第一导电类型掺杂的半导体；上述三层半导体之间形成了双极型晶体管结构；导电字线上方的至少两层半导体是与第一导电类型重掺杂半导体字线为一体，或是通过薄膜沉积制备到第一导电类型重掺杂半导体字线上，或是通过圆晶键合到第一导电类型重掺杂半导体字线上；
所述肖特基二极管或双极型晶体管被至少两个深度不同的浅沟道相互隔离开，较深的浅沟道用以隔离各字线，较浅的浅沟道用以隔离同一字线上方的分立选通单元。
2.根据权利要求1所述的电阻转换存储器，其特征在于：
所述选通单元采用的选通单元被两个深度不同的浅沟道相互隔离开。
3.根据权利要求1所述的电阻转换存储器，其特征在于：
器件数据存储的方法是通过电信号对存储材料的编程实现器件电阻的改变。
4.根据权利要求1所述的电阻转换存储器，其特征在于：
所述浅沟道隔离采用的材料为绝缘材料。
5.根据权利要求1所述的电阻转换存储器，其特征在于：
两个深度不同的浅沟道中，较深的浅沟道用以隔离各字线，较浅的浅沟道用以隔离同一字线上方的分立肖特基二极管。
6.根据权利要求1所述的电阻转换存储器，其特征在于：
同一导电字线上方拥有数个分立的肖特基二极管。
7.根据权利要求1所述的电阻转换存储器，其特征在于：所述金属层与第一导电类型轻掺杂半导体层之间形成肖特基接触。
8.根据权利要求1所述的电阻转换存储器，其特征在于：
两个深度不同的浅沟道中，较深的浅沟道用以隔离各字线，较浅的浅沟道用以隔离同一字线上方的分立双极型晶体管。
9.根据权利要求1所述的电阻转换存储器，其特征在于：
同一导电字线上方拥有数个分立的双极型晶体管。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102117822B (zh) * 2009-12-31 2013-09-11 北京大学 阻变存储器存储单元的制备方法
CN102254927A (zh) * 2010-05-18 2011-11-23 中国科学院上海微***与信息技术研究所 一种电阻式随机存取存储器及其制造方法
CN102185104A (zh) * 2011-04-12 2011-09-14 中国科学院上海微***与信息技术研究所 多层堆叠电阻转换存储器结构
CN104576924B (zh) * 2013-10-11 2017-06-13 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 一种半导体器件及其制造方法和电子装置
KR102453349B1 (ko) * 2016-02-25 2022-10-07 삼성전자주식회사 가변 저항 메모리 장치 및 이의 제조 방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1347688A (en) * 1970-05-22 1974-02-27 Marconi Co Ltd Semiconductor memory arrays
US4818717A (en) * 1986-06-27 1989-04-04 Energy Conversion Devices, Inc. Method for making electronic matrix arrays
US6033957A (en) * 1997-01-22 2000-03-07 International Business Machines Corporation 4F-square memory cell having vertical floating-gate transistors with self-aligned shallow trench isolation
US6339544B1 (en) * 2000-09-29 2002-01-15 Intel Corporation Method to enhance performance of thermal resistor device
CN1533606A (zh) * 2002-02-22 2004-09-29 ض� 相变存储器单元的双沟槽隔离结构及其制造方法
CN101262005A (zh) * 2008-04-11 2008-09-10 中国科学院上海微***与信息技术研究所 使用肖特基二极管为选通管的相变存储单元及制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1347688A (en) * 1970-05-22 1974-02-27 Marconi Co Ltd Semiconductor memory arrays
US4818717A (en) * 1986-06-27 1989-04-04 Energy Conversion Devices, Inc. Method for making electronic matrix arrays
US6033957A (en) * 1997-01-22 2000-03-07 International Business Machines Corporation 4F-square memory cell having vertical floating-gate transistors with self-aligned shallow trench isolation
US6339544B1 (en) * 2000-09-29 2002-01-15 Intel Corporation Method to enhance performance of thermal resistor device
CN1533606A (zh) * 2002-02-22 2004-09-29 ض� 相变存储器单元的双沟槽隔离结构及其制造方法
CN101262005A (zh) * 2008-04-11 2008-09-10 中国科学院上海微***与信息技术研究所 使用肖特基二极管为选通管的相变存储单元及制备方法

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