电阻转换存储器装置及其制造工艺制造方法及图纸

本发明专利技术揭示了一种电阻转换存储器装置及其制造工艺，所述电阻转换存储器装置通过双浅沟道隔离形成二极管阵列，深度不同的第一浅沟道与第二浅沟道非正交相交；第一浅沟道将第一导电类型的重掺杂导电半导体线分隔开，形成多根半导体线；第二浅沟道则在同一重掺杂导电半导体线上方隔离形成多个二极管；二极管对应所需选通的电阻转换存储器单元。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微电子
，涉及一种存储器装置，尤其涉及一种电阻转换存储 器装置；同时，本专利技术还涉及上述电阻转换存储器装置的制造工艺。
技术介绍
当代数据量随着信息化的进一步深入得到爆发式的增长，因此，存储器的容量越 来越高。在半导体存储器的应用中，随着摩尔定律的发展，半导体存储器的容量不断地提 升，并且新型的存储器也是层出不穷。作为下一代非易失性半导体通用存储器的重要候 选，电阻转换存储器日益受到重视，其中相变存储器已经开始量产，而另外一种电阻存储 器——电阻随机存储器也吸引了众多关注的目光。在这两种电阻转换存储器中，为了提升 存储器的容量，在縮小存储单元的同时，无一例外地在选通器件上做足了文章，面积较小的 二极管在密度上具有明显的优势，因此在高密度电阻存储器的应用中占据了很大的优势， 受到了很多公司的青睐。 在已有的技术中，有采用外延法制造二极管(例如三星公司)，该方法制造得到的二极管性能优越，但是该方法的成本较高，较高的温度也限制了某些工艺的开展。 此外，也有人提出了一些新型的结构，例如在丹尼尔，徐的专利技术专利中就揭示了一种双浅沟道隔离的二极管阵列选通的相变存储器(中国专利公开号CN1533606A)，这种存储器结构的特点是二极管由两组相互正交(垂直)的浅沟道分隔开，通过垂直的双浅沟道隔离得到的二极管呈现矩形结构，双浅沟道通过氧化物隔离开。但该方法还有待改进，在现有的技术节点中，该结构在半导体工艺上实现有较大的困难，获得的结构性能可能会有缺陷，例如会有较大的串扰电流，并且获得二极管的驱动能力可能不够，并且该方面不利于降低器件的成本。专利技术内容 本专利技术所要解决的技术问题是提供一种电阻转换存储器装置，解决现有技术的 不足之处。此外，本专利技术还提供上述电阻转换存储器装置的制造工艺。 为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案 本专利技术揭示一种由非正交浅沟道隔离形成而存储器装置，装置中的二极管是由两 组非正交(垂直)的浅沟道分隔开，两个相交的浅沟道的中心线的夹角并不为直角，其角度 在45度和90度之间，形成的二极管的俯视图位呈现非矩形的平行四边形形状。为了达到 所需要的电学条件，第一浅沟道的深度普遍超过1微米，典型的深度为1. 5微米，此深度相 对于第一浅沟道的宽度(典型宽度为100nm左右)有很高的深高比，大于10的深高比如果 采用氧化物的填充法基本不可行，必须要采用多晶硅作为双浅沟道的填充隔离。而且，本发 明的应用领域并不局限于相变存储器，同样可以应用到其他电阻存储器中。 —种电阻转换存储器装置，通过双浅沟道隔离形成二极管阵列，深度不同的第一浅沟道与第二浅沟道非正交相交；第一浅沟道将第一导电类型的重掺杂导电半导体线分隔 开，形成多根半导体线；第二浅沟道则在同一重掺杂导电半导体线上方隔离形成多个二极 管；二极管对应所需选通的电阻转换存储器单元。 作为本专利技术的一种优选方案，所述重掺杂导电半导体线的上方还包含导电通孔。 作为本专利技术的一种优选方案，所述第一浅沟道与第二浅沟道非正交相交，两浅沟 道中心线之间的夹角在45度到89度之间。 作为本专利技术的一种优选方案，所述双浅沟道采用绝缘材料形成电学隔离结构；绝 缘材料为多晶硅，或为氧化物和氮化物中的一种或多种。 作为本专利技术的一种优选方案，所述第一浅沟道的深度要深于第二浅沟道的深度；较深的第一浅沟道将第一导电类型的重掺杂导电半导体线分隔开，形成多根半导体线；较浅的第二浅沟道则在同一重掺杂导电半导体线上方隔离形成多个二极管。 作为本专利技术的一种优选方案，第一浅沟道的深度在700nm到5000nm之间，深度足够以形成分立的重掺杂导电半导体线，使重掺杂导电半导体线之间具有较差的导电性。 作为本专利技术的一种优选方案，第二浅沟道的深度在350nm到3000nm之间，深度要至少达到重掺杂导电半导体线的顶部，在重掺杂导电半导体线上方形成分立的二极管。 作为本专利技术的一种优选方案，由第一浅沟道和第二浅沟道隔离得到的二极管的俯视图形状为非矩形的平行四边形。 作为本专利技术的一种优选方案，多个二极管共享一根重掺杂导电半导体线。 作为本专利技术的一种优选方案，所述的电阻转换存储器为相变存储器或电阻随机存储器。 作为本专利技术的一种优选方案，在第一浅沟道的底部有第二导电类型的掺杂，增强 第一浅沟道的电学隔离效果。—种制造电阻转换存储器装置的工艺方法，所述工艺包括如下步骤 A、在第二导电类型的半导体基底表面上形成的第一导电类型重掺杂； B、在基底上方形成半导体单晶外延层； C、制造出第一浅沟道，第一浅沟道的深度要大于重掺杂半导体层加上外延单晶层 的总厚度； D、通过调节和实现第一导电类型重掺杂层上方半导体单晶的掺杂种类和剂量，在 第一浅沟道隔离后形成的线条上形成PN结； E、制造第一浅沟道非正交相交的第二浅沟道，第二浅沟道的深度小于第一浅沟道 的深度，其深度又要大于或者等于上述单晶层的厚度，第一浅沟道和第二浅沟道隔离后形 成的区域即为分立的二极管，二极管的俯视图形状为非矩形的平行四边形； F、制造导电通孔，填充绝缘材料，实现电学隔离，化学机械抛光平坦化； G、制造电阻转换存储单元，并制造位线。 作为本专利技术的一种优选方案，步骤A中，重掺杂层的厚度在700nm到5000nm之间， 重掺杂的方案为扩散法，或为离子注入法；步骤B中，通过外延法或金属诱导法或激光退火 法在基底上方形成半导体单晶外延层，外延层为第二导电类型；步骤C中，第一浅沟道的深 度在710nm到6000nm之间。 作为本专利技术的一种优选方案，第二浅沟道的深度在350nm到3000nm之间。6 作为本专利技术的一种优选方案，步骤F所述绝缘材料的填充材料为多晶硅，填充方 法为气相沉积法。 作为本专利技术的一种优选方案，第一浅沟道与第二浅沟道非正交相交，两者中心线 之间的夹角在45度到89度之间。 作为本专利技术的一种优选方案，由第一浅沟道和第二浅沟道隔离得到的二极管的俯 视图形状为非矩形的平行四边形。 作为本专利技术的一种优选方案，所述的电阻转换存储器为相变存储器或电阻随机存 储器。—种制造电阻转换存储器装置的工艺方法，所述工艺包括如下步骤 A'、在第一导电类型的基底上制造出第一浅沟道，形成多条半导体线； B'、采用化学气相沉积法沉积保护层，通过回刻工艺，去除多余部分的保护层，仅保留第一浅沟道底部的保护层； C'、通过化学气相沉积法沉积含有第二导电类型掺杂物的材料，通过回刻工艺， 去除第一浅沟道开口处的含有第二导电类型掺杂物的材料； D'、通过退火进行热扩散，对在通过第一浅沟道隔离分隔形成的半导体线进行第 二导电类型重掺杂，掺杂完成后形成了第二导电类型重掺杂的半导体字线，去除残留的含 有掺杂物的材料； E'、通过离子注入法在第一浅沟道隔离后形成的线条上实现掺杂，形成PN结； F'、采用刻蚀法，制造与第一浅沟道非正交相交的第二浅沟道，刻蚀深度要到达 重掺杂层的顶部，但是小于第一浅沟道的深度，在第二导电类型重掺杂的半导体字线上方 形成多个二极管； G'、填充绝缘材料，实现电学隔离，化学机械抛光平坦化，制造通孔，引出第二导电类型重掺杂的半导体字线； H'、制造电阻转换存储单元和位线。 作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤A'中，第一浅沟道深度在700nm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电阻转换存储器装置，其特征在于：通过双浅沟道隔离形成二极管阵列，深度不同的第一浅沟道与第二浅沟道非正交相交；第一浅沟道将第一导电类型的重掺杂导电半导体线分隔开，形成多根半导体线；第二浅沟道则在同一重掺杂导电半导体线上方隔离形成多个二极管；二极管对应所需选通的电阻转换存储器单元。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张挺，宋志棠，刘波，封松林，陈邦明，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]