[发明专利]高密度相变存储器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高密度相变存储器，自下而上包括：肖特基二极管，相变层和上电极，肖特基二极管包括半导体层和与半导体层形成肖特基势垒的金属层，金属层同时作为相变层的下电极；半导体层，金属层，相变层和上电极为自下而上相叠设的平层结构，或者，半导体层，相变层和上电极为自下而上设置的平面结构，金属层相连设有平面的底面和竖直的侧壁，金属层通过其底面与其下方的半导体层相叠设，并通过其侧壁与其上方的相变层相接，相变层与上电极相叠设。本发明能有效提高相变存储器单元的密度，并可减少光刻次数，简化工艺，降低制造成本。本发明还公开了上述高密度相变存储器的制备方法。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造工艺技术领域，更具体地，涉及一种高密度相变存储器及其制备方法。

背景技术

随着大数据、物联网、云计算和移动互联网等一系列的新型信息技术的出现，对存储器提出了高读写速度、低功耗、高存储密度、长使用寿命和高可靠性等要求。目前内存的存储方式主要是DRAM+Flash，NAND Flash的集成度高、成本低，但是速度慢、寿命短。DRAM虽然速度快，寿命长，但是掉电后会丢失数据且成本高。因此研发出一种新型的存储技术成为业界近年来的研究热点，该类新型存储技术须同时拥有DRAM和NAND Flash的优点，即读写速度可与DRAM相匹敌，在成本和非易失性方面与NAND Flash相似，而相变存储器正是这类新型存储技术中的一员。

目前的相变存储器采用的结构一般是1T1R结构，即1个三极管加上1个相变材料电阻，三极管作为相变材料电阻的选通器。但是，由于受到三极管的尺寸限制，无法进一步提高相变存储器的单元密度。

近几年，出现1D1R的结构即采用1个二极管加上1个相变材料电阻的结构。采用二极管替代三极管作为选通器，可以大大降低相变存储器器件单元的尺寸，提高存储器的存储密度。但是，一般传统的二极管驱动电流不够大，不能满足相变单元的操作电流要求，并且制作工艺复杂。

因此，需要一种新型的相变存储单元结构，以满足相变存储器器件的高密度存储的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种高密度相变存储器，以有效提高相变存储器单元的密度。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高密度相变存储器，自下而上包括：肖特基二极管，相变层和上电极，所述肖特基二极管包括半导体层和与所述半导体层形成肖特基势垒的金属层，所述金属层同时作为所述相变层的下电极。

进一步地，所述高密度相变存储器设于一半导体衬底上，所述半导体层，金属层，相变层和上电极为自下而上相叠设的平层结构。

进一步地，所述高密度相变存储器设于一半导体衬底上，所述半导体层，相变层和上电极为自下而上设置的平面结构，所述金属层相连设有平面的底面和竖直的侧壁，所述金属层通过其底面与其下方的所述半导体层相叠设，并通过其侧壁与其上方的所述相变层相接，所述相变层与上电极相叠设。

进一步地，所述半导体层为N型，且所述N型半导体层为具有半导体性质的第一过渡金属硫族化合物，所述金属层为具有金属性质的第二过渡金属硫族化合物，所述相变层为具有相变能力的硫系化合物。