专利名称：多层堆叠电阻转换存储器结构的利记博彩app
技术领域：
本发明属于半导体技术领域，涉及一种多层堆叠的电阻转换存储器的结构，用于半导体器件的制造。
背景技术：
半导体器件的密度和性能随着半导体技术的发展而日新月异，半导体器件多层堆叠已经是国际半导体技术路线图中重要的一部分，是公认的集成电路发展的必然趋势。半导体器件多层堆叠的意义不仅仅在于集成度的大幅提升，还在于器件速度和功耗等方面性能的可观改进，与此同时，器件的单位密度的成本也将会显著降低，从而使半导体器件更具竞争力。在存储器方面，对于高性能存储器的需求，使得相变存储器、电阻随机存储器等新型电阻转换存储器成为当今炙手可热的下一代非易失性半导体存储器候选，他们都具有广阔的市场前景，如相变存储器已经在2010年第一季度开始小批量的商业化应用，今后将在越来越多的电子产品中得到应用。电阻转换存储器的存储密度高、制造工艺简单、成本低、速度快、并且具有良好的数据保持能力，将在不久的将来在各个领域得到广泛的应用，有望成为一种通用的存储器。 它们将首先应用在嵌入式的产品中，随后开始逐渐替代NOR等应用，最后有望占据DRAM和硬盘等部分市场。如上所述，对于新型的电阻转换存储器来说，多层堆叠也是此种存储器发展的重要方向。由此，张挺等人也提出了多层堆叠的电阻转换存储器结构和制造工艺(中国专利三维立体堆叠的电阻转换存储器及其制造方法，专利号ZL 200910045084. X，授权日期2010-10-13 ；多层堆叠的存储器及其制造方法，申请号201010512040. 6，申请日期 2010-10-19)。本发明提供了一种多层堆叠的电阻转换存储器结构，与现有技术的差异在于此种结构的存储器不仅具有多层堆叠的结构，并且结构中一个选通管选通多个(至少两个)电阻存储单元，不仅进一步大幅提高了存储器的密度，而且通过共享外围电路节省了外围电路的面积，并且多个存储单元共用选通管就有效地增大了选通二极管的面积，也就增大了选通管的驱动电流，给电阻转换存储器的编程操作留出了更多的空间。
发明内容
本发明主要解决的技术问题在于提供一种多层堆叠的电阻转换存储器的器件集成结构。为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种多层堆叠电阻转换存储器结构，其特征在于该种电阻转换存储器结构包括至少两层电阻转换存储层，每层电阻转换存储层中含有选通管和与其对应的电阻转换存储单元，每个选通管至少对应选通两个电阻转换存储单元，此多层堆叠的电阻转换存储器结构还包括与各电阻转换存储层连接的外围电路。 作为本发明的优选方案，所述的多层堆叠电阻转换存储器结构中的选通管为肖特
基二极管、或为PN 二极管、或为氧化物二极管、或为双极型晶体管。 作为本发明的优选方案，所述的电阻转换存储单元的电阻能够在电信号的作用下
实现高、低电阻之间的可逆变化；该种电阻转换存储器的类型是相变存储器，或是电阻随机
存储器，或是磁阻存储器；电阻转换存储单元的数据存储是两级数据存储或者多级数据存储。作为本发明的优选方案，所述的多层堆叠电阻转换存储器结构的外围电路中含有场效应晶体管，各层电阻转换存储层共用外围电路。本发明的有益效果在于提供了一种多层堆叠的电阻转换存储器结构，与现有技术的差异在于此种结构的存储器不仅具有多层堆叠的结构，并且结构中一个选通管选通多个(至少两个)电阻存储单元，不仅进一步大幅提高了存储器的密度，而且通过共享外围电路节省了外围电路的面积，并且多个存储单元共用选通管就有效地增大了选通二极管的面积，也就增大了选通管的驱动电流，给电阻转换存储器的编程操作留出了更多的空间。
图1是实施例一中多层堆叠电阻转换存储器示意图。图2A-D是实施例一中单层电阻转换存储层示意图。图3A-B是实施例二中电阻转换存储单元示意图。
具体实施例方式下面结合附图，进一步说明本发明的具体实施方式
。以下是本发明的几个优选实施例实施例一请参阅图1，本发明揭示了一种多层堆叠的电阻转换存储器结构，从图可见，多层堆叠的电阻转换存储器在基底上不仅具有外围电路和电阻转换存储单元，还应该包括至少两层电阻转换存储层，如图所示为η层，此η层的电阻转换存储器共用位于底层的外围电路，当然，外围电路也可以根据实际需要设定在任意一层。很显然，电阻转换存储器多层堆叠以后，存储器的密度将大幅提升。各层电阻转换存储层通过金属通孔实现互连。本发明揭示的多层堆叠的电阻转换存储器结构的重要特点在于单层的电阻转换存储层中不仅含有选通管和电阻转换存储单元，且单个选通管至少选通两个或者两个以上的电阻转换存储单元，单层的电阻转换存储层的剖面图如图2Α所示，图中选通管2被绝缘材料1分隔开，在选通管2的上方是电极3和4，电极的上方是嵌在绝缘层中的存储材料5， 覆盖在存储材料5上方的是电极6和7，电极6和7在存储芯片中可以是以字或位线形式存在。图2Α所示的选通管2优选为二极管，当然也可以是双极型晶体管和场效应晶体管等， 如PN 二极管、肖特基二极管和氧化物二极管都在此适用，不需要赘述。为了进一步说明单个选通管选通至少两个存储单元的结构，在图2Α中，沿Α-Α、 B-B、C-C方向的投影分别如图2Β所示，从两图可以看出，电极3完全覆盖在选通管2的上方，电极4的底部覆盖在电极3的顶部，而电极4是一个类似“水沟”的结构，“水沟”的底部与选通管2或电极3连接，而“水沟”的侧壁与存储材料5形成接触，作为下电极。在这里， 需要指出，存储器采用的存储材料5可以是相变材料，也可以是金属氧化物，还可以是巨磁阻材料，或者是其他任何类型的能够在电信号作用下实现电阻可逆转变的材料。采用的存储材料5可以是均勻的，也可以是多层结构的，例如在磁阻存储器的应用中，存储材料可以拥有两层的结构。当然，上述的器件结构还可以是其他的结构，比如在图2A中，沿A-A、B_B、C_C方向的投影还可以分别如图2C所示。参考此图可见，电极4在本例中是一个类似于“方型水杯”的结构，“方型水杯”的底部与选通管2或电极3连接，而“方型水杯”的侧壁与存储材料5形成接触，侧壁作为下电极，而其上方的存储材料5也是环形的结构，被嵌在绝缘绝热材料内。上图显示的是1S2R(1个选通管选通两个电阻存储单元)的结构，要指出，本发明显然也保护1个选通管选通两个以上电阻存储单元的结构，在此，以1S4R为例，其他情况就不再举例说明。在1S4R的情况下，图2A中，沿A-A、B-B, C-C方向的投影还可以分别如图 2D所示，所以1个选通管选通四个电阻转换存储单元。很显然，结构还可以是ISnR结构，这里η大于等于2。实施例二对于上述的存储单元中存储材料与电极的接触方式显然可以做相应的调整，存储单元的剖面图可以如图3Α和:3Β所示，在上述的实施例一中，存储材料是嵌在绝缘材料内的，这样的结构对于某些类型的电阻转换存储器性能的提升很有利，例如当存储器件是相变存储器时，相变材料被嵌入绝缘材料中，材料的体积缩小后器件的功耗、速度、一致性等方面的性能得到显著的提高，基于热致相变原理的存储材料被绝缘绝热材料包覆后热量利用率显著提升。而对于电阻随机存储器等其他存储类型，存储材料是否被潜入绝缘绝热材料中并无太大的影响，因此可以采用图3Α所示的结构，这种结构的优点在于制造工艺较为简单，其中，011为绝缘材料，012为选通管，电极013和014组成为下电极，015为存储材料， 016为上电极。而图:3Β所示的结构显示，有部分的存储材料被潜入绝缘材料内，其中，021 为绝缘材料，022为选通管，电极023和OM组成为下电极，025为存储材料，0 为上电极。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，以及用其他基底、 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。
权利要求
1.一种多层堆叠的电阻转换存储器结构，其特征在于该种电阻转换存储器结构包括至少两层电阻转换存储层，每层电阻转换存储层中含有选通管和与其对应的电阻转换存储单元，每个选通管至少对应选通两个电阻转换存储单元，此多层堆叠的电阻转换存储器结构还包括与各电阻转换存储层连接的外围电路。
2.如权利要求1所述的多层堆叠电阻转换存储器结构，其特征在于所述选通管为肖特基二极管、或为PN 二极管、或为氧化物二极管、或为双极型晶体管。
3.如权利要求1所述的多层堆叠电阻转换存储器，其特征在于存储单元的电阻在电信号的作用下实现高、低电阻之间的可逆变化。
4.如权利要求1或3所述的多层堆叠电阻转换存储器，其特征在于该种电阻转换存储器的类型是相变存储器，或是电阻随机存储器，或是磁阻存储器。
5.如权利要求1或3所述的多层堆叠电阻转换存储器，其特征在于电阻转换存储单元的数据存储是两级数据存储或者多级数据存储。
6.如权利要求1所述的多层堆叠电阻转换存储器结构，其特征在于各电阻转换存储层共用外围电路。
7.如权利要求1所述的多层堆叠电阻转换存储器结构，其特征在于所述外围电路中含有场效应晶体管。
全文摘要
本发明涉及一种多层堆叠电阻转换存储器结构，具有以下的特征电阻转换存储器结构包括至少两层电阻转换存储层；每层的电阻转换存储层中含有选通管和对应的电阻转换存储单元，单个选通管选通至少两个电阻转换存储单元；选通管为双极型晶体管、肖特基二极管、PN二极管或者为氧化物二极管；多层堆叠电阻转换存储器结构还包含外围电路，各层电阻转换存储层共享外围电路。该器件结构能大幅提高存储器的密度，而且通过共享外围电路节省了外围电路的面积，并且多个存储单元共用选通管就有效地增大了选通二极管的面积，也就增大了选通管的驱动电流，给电阻转换存储器的编程操作留出了更多的空间。
文档编号H01L27/24GK102185104SQ20111009147
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月12日 优先权日2011年4月12日
发明者刘波, 宋志棠, 封松林, 张挺, 陈婉, 陈邦明 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所