[发明专利]多层堆叠电阻转换存储器结构

说明书

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。

附图说明

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n层，此n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。