【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及阻变存储器领域，特别是涉及一种高集成度rram存储器阵列结构及其制备方法。
技术介绍
1、随着微电子逐渐向纳电子时代推进，人们基于新材料、新结构和新功能多种创新设计，不断提出不同的技术方案，以期获得更小尺寸更优性能的存储器，包括电荷陷阱存储器(ctm)、铁电存储器(feram)、磁存储器(mram)、相变存储器(pram)，阻变存储器等。其中，rram凭借其各方面的优异存储性能，尤其是其巨大的尺寸缩小潜质，获得了人们的广泛关注；在最近几年中，更是成为存储器行业普遍的研究热点。
2、rram具有显著的尺寸优势，同时rram也具有开关比高、操作电压低、功耗小、耐久性和保持特性好等优异的存储性能。但是就rram本身而言，其单独集成时由于相邻器件间隔较小通常存在较严重的串扰问题，故人们往往采用1t1r的集成结构，这样集成密度便取决于面积较大的选择管t，使集成密度降低而大大削弱了rram的尺寸优势，工艺步骤长，成本高，集成度差。所以人们期待找到合适的工艺以提高rram单位面积的集成度，减少工艺步骤、降低生产成本。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种高集成度rram存储器阵列结构及其制备方法，用于解决现有技术中工艺步骤长、集成度差、生产成本高的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种高集成度rram存储器，所述高集成度rram存储器至少包括：
3、半导体衬底，所述半导体衬底包括相对设置
4、阻变层，所述阻变层位于所述阱区的上方；
5、上极板层，所述上极板层包括栅极层，所述栅极层位于所述阻变层上方，且所述栅极层侧壁与所述阻变层侧壁平齐；
6、下极板层，所述下极板层包括所述阱区与第一接触层，所述第一接触层位于所述栅极层一侧的所述阱区的上方；
7、其中，所述下极板层、所述阻变层、所述上极板层形成一个阻变存储单元，不同阻变存储单元通过所述半导体衬底内间隔结构间隔开。
8、优选地，所述栅极层及所述阻变层的侧壁上形成有隔离侧墙，以隔离所述阻变层与所述第一接触层。
9、优选地，在所述第一表面的所述阱区对应处形成有高浓度离子注入层。
10、优选地，所述高浓度离子注入层包括p型或n型离子注入层，注入浓度为1e15～8e15at/cm2，并且所述高浓度离子注入层与所述阱区的离子注入类型相反。
11、优选地，所述阻变层包括过渡金属氧化物层，厚度为10nm～100nm。
12、优选地，所述栅极层包括多晶硅栅极层或金属栅极层，厚度为600～1000埃。
13、优选地，所述栅极层为多晶硅栅极层，所述上极板层还包括第二接触层，所述第二接触层位于所述栅极层上方。
14、优选地，还包括逻辑器件单元，所述逻辑器件单元包括所述阱区、形成在所述阱区中的源区和漏区，以及形成在所述源区和所述漏区之间且位于所述阱区上方的栅氧结构及所述栅极层，所述逻辑器件单元与所述阻变存储单元通过所述半导体衬底内的间隔结构相互隔离。
15、优选地，所述第一接触层形成在所述高浓度注入层上方，与所述高浓度注入层形成欧姆接触。
16、优选地，所述第一接触层为金属硅化物层，所述第二接触层为金属硅化物层。
17、本专利技术还提供一种高集成度rram存储器制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：
18、s1.提供一半导体衬底，所述半导体衬底包括相对设置的第一表面与第二表面，自所述第一表面对所述半导体衬底进行离子注入，在所述半导体衬底中形成阱区；
19、s2.于所述第一表面上沉积阻变材料层，刻蚀所述阻变材料层以形成阻变层，所述阻变层位于所述阱区的上方；
20、s3.于所述阻变层上方形成栅极层以形成上极板层，所述栅极层与所述阻变层的侧壁齐平；
21、s4.于所述栅极层一侧的所述半导体衬底的第一表面上方形成第一接触层，所述第一接触层与所述阱区形成下极板层；
22、所述上极板层、所述阻变层及所述下极板层形成一个阻变存储单元，不同阻变存储单元通过所述半导体衬底内间隔结构间隔开。
23、优选地，步骤s1还包括在所述第一表面的所述阱区对应处形成高浓度离子注入层，所述高浓度离子注入层与所述阱区的离子注入类型相反，包括p型或n型离子注入，注入浓度为1e15～8e15at/cm2。
24、优选地，于所述阻变层上方形成所述栅极层后还包括：在所述栅极层及所述阻变层的侧壁上形成隔离侧墙，以隔离所述阻变层与所述第一接触层。
25、优选地，于所述阻变层上方形成栅极层以形成上极板层具体包括：于所述阻变层上方沉积多晶硅层，刻蚀所述多晶硅层以形成多晶硅栅极层。
26、优选地，步骤s4还包括：在所述多晶硅栅极层上方及所述栅极层一侧的所述衬底的第一表面上方形成金属硅化物层，其中所述第一表面上方的金属硅化物层形成所述第一接触层，所述多晶硅栅极层上方的所述金属硅化物层形成第二接触层，所述上极板层还包括所述第二接触层。
27、优选地，上述高集成度rram存储器制备方法还包括：在所述半导体衬底中形成逻辑器件单元，采用逻辑器件工艺形成步骤s1所述的阱区；
28、用掩膜层覆盖所述逻辑器件单元区域，于定义出的所述阻变存储单元区域形成所述高浓度离子注入层。
29、优选地，上述高集成度rram存储器制备方法还包括：步骤s2形成所述阻变层之后，在所述逻辑器件单元对应的阱区内进行栅氧工艺形成栅氧结构；
30、步骤s3形成所述栅极层后，在所述逻辑器件单元区域于所述栅极层两侧形成源区与漏区，所述逻辑器件单元与所述阻变存储单元通过所述半导体衬底内的间隔结构相互隔离。
31、如上所述，本专利技术的一种高集成度rram存储器及其制备方法，具有以下有益效果：本专利技术的所述高集成度rram存储器，直接将阻变层形成在栅氧层的位置上，上极板层包括多晶硅栅极层与由金属硅化物层形成的第二接触层，或者上极板层为金属栅极层，下极板层包括半导体衬底第一表面内的阱区与由金属硅化物层形成的第一接触层，如此去除尺寸大的选择管，极大提高rram存储器单位面积的集成度；所述上极板引出层与所述下极板引出层同侧，经过一次光刻刻蚀便可形成，高集成度rram存储器的工艺平台能够与逻辑工艺平台兼容，阻变存储单元与逻辑器件单元同层分布，经过一次后端金属连线工艺便能搭建，减少后端金属层次，简化工艺、减少了掩模层的使用，降低大规模生产流片成本，具有很大的发展潜力与发展前景；所述下极板层由阱区与第一接触层代替贵金属，进一步降低生产成本。
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1.一种高集成度RRAM存储器，其特征在于，所述高集成度RRAM存储器至少包括：
2.根据权利要求1所述的高集成度RRAM存储器，其特征在于，所述栅极层及所述阻变层的侧壁上形成有隔离侧墙，以隔离所述阻变层与所述第一接触层。
3.根据权利要求1所述的高集成度RRAM存储器，其特征在于，在所述第一表面的所述阱区对应处形成有高浓度离子注入层。
4.根据权利要求3所述的高集成度RRAM存储器，其特征在于，所述高浓度离子注入层包括P型或N型离子注入层，注入浓度为1E15～8E15 at/cm2，并且所述高浓度离子注入层与所述阱区的离子注入类型相反。
5.根据权利要求1所述的高集成度RRAM存储器，其特征在于，所述阻变层包括过渡金属氧化物层，厚度为10nm～100nm。
6.根据权利要求1所述的高集成度RRAM存储器，其特征在于，所述栅极层包括多晶硅栅极层或金属栅极层，厚度为600～1000埃。
7.根据权利要求6所述的高集成度RRAM存储器，其特征在于，所述栅极层为多晶硅栅极层，所述上极板层还包括第二接触层，所述第二接
8.根据权利要求1所述的高集成度RRAM存储器，其特征在于，还包括逻辑器件单元，所述逻辑器件单元包括所述阱区、形成在所述阱区中的源区和漏区，以及形成在所述源区和所述漏区之间且位于所述阱区上方的栅氧结构及所述栅极层，所述逻辑器件单元与所述阻变存储单元通过所述半导体衬底内的间隔结构相互隔离。
9.根据权利要求3所述的高集成度RRAM存储器，其特征在于，所述第一接触层形成在所述高浓度注入层上方，与所述高浓度注入层形成欧姆接触。
10.根据权利要求7所述的高集成度RRAM存储器，其特征在于，所述第一接触层为金属硅化物层，所述第二接触层为金属硅化物层。
11.一种高集成度RRAM存储器制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括如下步骤：
12.根据权利要求11所述的高集成度RRAM存储器制备方法，其特征在于，步骤S1还包括在所述第一表面的所述阱区对应处形成高浓度离子注入层，所述高浓度离子注入层与所述阱区的离子注入类型相反，包括P型或N型离子注入，注入浓度为1E15～8E15 at/cm2。
13.根据权利要求11所述的高集成度RRAM存储器制备方法，其特征在于，于所述阻变层上方形成所述栅极层后还包括：在所述栅极层及所述阻变层的侧壁上形成隔离侧墙，以隔离所述阻变层与所述第一接触层。
14.根据权利要求11所述的高集成度RRAM存储器制备方法，其特征在于，于所述阻变层上方形成栅极层以形成上极板层具体包括：
15.根据权利要求14所述的高集成度RRAM存储器制备方法，其特征在于，步骤S4还包括：
16.根据权利要求12所述的高集成度RRAM存储器制备方法，其特征在于，还包括：
17.根据权利要求16所述的高集成度RRAM存储器制备方法，其特征在于，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种高集成度rram存储器，其特征在于，所述高集成度rram存储器至少包括：
2.根据权利要求1所述的高集成度rram存储器，其特征在于，所述栅极层及所述阻变层的侧壁上形成有隔离侧墙，以隔离所述阻变层与所述第一接触层。
3.根据权利要求1所述的高集成度rram存储器，其特征在于，在所述第一表面的所述阱区对应处形成有高浓度离子注入层。
4.根据权利要求3所述的高集成度rram存储器，其特征在于，所述高浓度离子注入层包括p型或n型离子注入层，注入浓度为1e15～8e15 at/cm2，并且所述高浓度离子注入层与所述阱区的离子注入类型相反。
5.根据权利要求1所述的高集成度rram存储器，其特征在于，所述阻变层包括过渡金属氧化物层，厚度为10nm～100nm。
6.根据权利要求1所述的高集成度rram存储器，其特征在于，所述栅极层包括多晶硅栅极层或金属栅极层，厚度为600～1000埃。
7.根据权利要求6所述的高集成度rram存储器，其特征在于，所述栅极层为多晶硅栅极层，所述上极板层还包括第二接触层，所述第二接触层位于所述栅极层上方。
8.根据权利要求1所述的高集成度rram存储器，其特征在于，还包括逻辑器件单元，所述逻辑器件单元包括所述阱区、形成在所述阱区中的源区和漏区，以及形成在所述源区和所述漏区之间且位于所述阱区上方的栅氧结构及所述栅极层，所述逻辑器件单元与所述阻变存储单元通过所述半导体衬底内的...
【专利技术属性】
技术研发人员：马强，
申请(专利权)人：芯恩青岛集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：
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