基于驱动电流和窗口改进的2D1R工艺方法技术

本发明专利技术提供一种基于驱动电流和窗口改进的2D1R工艺方法及阵列，将p+有源区所在的第二个二极管通过CT与复位线相连接；并通过CT将第一个二极管的p型端与第二个二极管的n型端连接至metal层，将metal层与RRAM器件相连以形成RRAM阵列；其中，两个二极管和一个RRAM器件连结组成RRAM阵列中的存储单元；而后按照预设的操作表使RRAM阵列做读取、写入、擦除操作，如此，由于n阱与p阱存在反偏效应，两者的反偏击穿电压一般在10V以上，远远满足RRAM<5V的应用场景，同时将每个二极管的阱端引出，降低阱作为字线和RESET线的电阻，从而降低IR DROP及增大驱动电流，并且采用与现有技术不同的2D1R操作方法，主动设定未选中位线，字线与RESET线的电压，提高器件的抑制性能。提高器件的抑制性能。提高器件的抑制性能。

【技术实现步骤摘要】
基于驱动电流和窗口改进的2D1R工艺方法


[0001]本专利技术涉及存储器
，更为具体地，涉及一种基于驱动电流和窗口改进的2D1R工艺方法。

技术介绍

[0002]RRAM(电阻随机存储器)一般需要一个选择器件来抑制漏电通路(sneak path)以及对选定的存储单元作状态变更，普通的做法是采用单个MOSFET或者是单个二极管来实现。对于采用MOSFET作为选择器件，由于需要提供相对较高的set和reset电压,这样的电压一般在3V左右，对于28纳米及以下结点的逻辑工艺，提供这样电压的MOSFET器件尺寸相对较大，一般在100F^2以上，其中F为工艺节点尺寸，同时漏电也相对较高，器件可靠性由于电压变高而降低，对于采用单个二极管作为选择器件，由于只能单向导通，无法满足双极型RRAM需求。
[0003]所以需要一种新型的阵列结构，2D1R的阵列结构可以满足这样的需求，针对2D1R结构，目前在现有技术中也存在一些实现方法，如专利公开号为CN110047867的现有技术，在该专利文件中，由于存在驱动电流需要流过一个阻值相对较高的阱电阻，产生IR drop，使得到达离阱引出端较远的选中电阻时，电压压降较大，不利于SET或RESET操作，又如专利公开号为CN109427839的专利文件，该专利文件将所有的二极管都采用同一类型的阱(同为n型阱或p型阱)，但在该专利中阱与阱之间的隔离性能很难通过深隔离槽实现完全隔离。
[0004]因此，亟需一种采用n型阱与p型阱相互隔离，同时将每个二极管的阱端引出，以并联的方式平衡器件尺寸与阱电阻的IR drop，提升工艺窗口，实现2D1R的阵列结构的基于驱动电流和窗口改进的2D1R工艺方法。

技术实现思路

[0005]鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于驱动电流和窗口改进的2D1R工艺方法，以解决现有阵列漏电相对较高，器件可靠性由于电压变高而降低，对于采用单个二极管作为选择器件，由于只能单向导通，无法满足双极型RRAM需求的问题。
[0006]本专利技术提供的一种基于驱动电流和窗口改进的2D1R工艺方法，其中，包括：
[0007]通过离子注入形成n阱与p阱，并基于所述n阱与p阱通过刻蚀工艺形成深沟区和浅沟区，对所述浅沟区进行研磨填充以将所述n阱与p阱隔离形成n阱区域与p阱区域；
[0008]在所述n阱区域与所述p阱区域中分别进行离子注入以形成n+有源区和p+有源区；
[0009]将所述n+有源区所在的第一个二极管通过CT与字线相连接；将所述p+有源区所在的第二个二极管通过CT与复位线相连接；并通过CT将所述第一个二极管的p型端与所述第二个二极管的n型端连接至metal层，将metal层与所述RRAM器件相连以形成RRAM阵列；其中，两个二极管和一个RRAM器件连结组成所述RRAM阵列中的存储单元；
[0010]按照预设的操作表使所述RRAM阵列做读取、写入、擦除操作。
[0011]优选地，在通过离子注入形成n阱与p阱的过程中，包括：
[0012]所述n阱由n型元素离子注入而成，所述p阱由p型元素离子注入而成。
[0013]优选地，在注入元素离子的过程中，
[0014]通过调节注入能量来调结所述n阱或所述p阱的注入深度，通过调节注入剂量调节所述n阱或所述p阱的浓度；其中，
[0015]所述n阱与所述p阱的深度与浓度的不同形成n阱与p阱间反偏漏电，并且形成正偏电流。
[0016]优选地，形成n阱与p阱后，
[0017]在所述n阱与所述p阱之间形成np结，所述np结在所述n阱相对于所述p阱加正压时形成反偏效应。
[0018]优选地，在所述RRAM阵列做读取操作的过程中，
[0019]对于所述RRAM阵列中被选中的存储单元，将位线电压设置为Vrd电压，将字线电压设置为0V，复位线无论是否被选中均置为0V。
[0020]优选地，在所述RRAM阵列做写入的过程中，
[0021]对于所述RRAM阵列中被选中的存储单元，将位线电压设置为Vset电压，将字线电压设置为0V，复位线无论是否被选中均置为0V。
[0022]优选地，在所述RRAM阵列做擦除操作的过程中，
[0023]对于所述RRAM阵列中被选中的存储单元的复位线加RESET电压，位线加0V，对于所述RRAM阵列中未被选中的位线加RESET电压以抑制漏电。
[0024]本专利技术还提供一种基于驱动电流和窗口改进的阵列，基于如前所述的基于驱动电流和窗口改进的2D1R工艺方法生成，包括：
[0025]n阱与p阱，其中所述n阱与p阱由离子注入形成；
[0026]在所述n阱与p阱上通过刻蚀工艺形成有深沟区和浅沟区；浅沟区将所述n阱与p阱隔离划分为n阱区域与p阱区域；
[0027]在所述n阱区域与所述p阱区域中分别注入有离子以形成n+有源区和p+有源区；
[0028]所述n+有源区所在的第一个二极管通过CT与字线相连接；所述p+有源区所在的第二个二极管通过CT与复位线相连接；所述第一个二极管的p型端与所述第二个二极管的n型端通过所述CT连接有metal层，所述metal层与所述RRAM器件相连以形成RRAM阵列；其中，两个二极管和一个RRAM器件连结组成所述RRAM阵列中的存储单元；所述RRAM阵列用于按照预设的操作表做读取、写入、擦除操作。
[0029]优选地，所述n阱内含有n型元素离子，所述p阱内含有p型元素离子。
[0030]优选地，在所述n阱与所述p阱之间形成np结，所述np结在所述n阱相对于所述p阱加正压时形成反偏效应。
[0031]从上面的技术方案可知，本专利技术提供的基于驱动电流和窗口改进的2D1R工艺方法，首先通过离子注入形成n阱与p阱，并基于n阱与p阱通过刻蚀工艺形成深沟区和浅沟区，对浅沟区进行研磨填充以将n阱与p阱隔离形成n阱区域与p阱区域；在n阱区域与p阱区域中分别进行离子注入以形成n+有源区和p+有源区；将n+有源区所在的第一个二极管通过CT与字线相连接；将p+有源区所在的第二个二极管通过CT与复位线相连接；并通过CT将第一个二极管的p型端与第二个二极管的n型端连接至metal层，将metal层与RRAM器件相连以形成RRAM阵列；其中，两个二极管和一个RRAM器件连结组成RRAM阵列中的存储单元；而后按照预
设的操作表使RRAM阵列做读取、写入、擦除操作，如此，将同一条字线通过一个相连的n阱实现，将同一条RESET线通过与字线相反型的p阱实现，由于n阱与p阱存在反偏效应，两者的反偏击穿电压一般在10V以上，远远满足RRAM<5V的应用场景，同时将每个二极管的阱端引出，降低阱作为字线和RESET线的电阻，从而降低IR DROP及增大驱动电流，并且采用与现有技术不同的2D1R操作方法，主动设定未选中位线，字线与RESET线的电压，提高器件的抑制性能。
附图说明
[0032]通过参考以下结合附图的说明书内容，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于驱动电流和窗口改进的2D1R工艺方法，其特征在于，包括：通过离子注入形成n阱与p阱，并基于所述n阱与p阱通过刻蚀工艺形成深沟区和浅沟区，对所述浅沟区进行研磨填充以将所述n阱与p阱隔离形成n阱区域与p阱区域；在所述n阱区域与所述p阱区域中分别进行离子注入以形成n+有源区和p+有源区；将所述n+有源区所在的第一个二极管通过CT与字线相连接；将所述p+有源区所在的第二个二极管通过CT与复位线相连接；并通过CT将所述第一个二极管的p型端与所述第二个二极管的n型端连接至metal层，将metal层与所述RRAM器件相连以形成RRAM阵列；其中，两个二极管和一个RRAM器件连结组成所述RRAM阵列中的存储单元；按照预设的操作表使所述RRAM阵列做读取、写入、擦除操作。2.如权利要求1所述的基于驱动电流和窗口改进的2D1R工艺方法，其特征在于，在通过离子注入形成n阱与p阱的过程中，包括：所述n阱由n型元素离子注入而成，所述p阱由p型元素离子注入而成。3.如权利要求2所述的基于驱动电流和窗口改进的2D1R工艺方法，其特征在于，在注入元素离子的过程中，通过调节注入能量来调结所述n阱或所述p阱的注入深度，通过调节注入剂量调节所述n阱或所述p阱的浓度；其中，所述n阱与所述p阱的深度与浓度的不同形成n阱与p阱间反偏漏电，并且形成正偏电流。4.如权利要求1所述的基于驱动电流和窗口改进的2D1R工艺方法，其特征在于，形成n阱与p阱后，在所述n阱与所述p阱之间形成np结，所述np结在所述n阱相对于所述p阱加正压时形成反偏效应。5.如权利要求1所述的基于驱动电流和窗口改进的2D1R工艺方法，其特征在于，在所述RRAM阵列做读取操作的过程中，对于所述RRAM阵列中被选中的存储单元，将位线电压设置为Vrd电压，将字线电压设置为0V，复位线无论是否被选中均...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹恒，仇圣棻，
申请(专利权)人：昕原半导体上海有限公司，
类型：发明
国别省市：