[发明专利]共用金属层的肖特基二极管和相变存储器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种肖特基二极管和相变存储器及其制造方法，特别涉及一种共用金属层的肖特基二极管和相变存储器及其制造方法。 

背景技术

相变存储器技术是基于Ovshinsky在20世纪60年代末(Phys.Rev.Lett.，21，1450～1453，1968)70年代初(Appl.Phys.Lett.，18，254～257，1971)提出的相变薄膜可以应用于相变存储介质的构想建立起来的，是一种价格便宜、性能稳定的存储器件。相变存储器可以做在硅晶片衬底上，其关键材料是可记录的相变薄膜，而加热电极材料、绝热材料和引出电极材料的研究热点也就围绕其器件工艺展开：器件的物理机制研究，包括如何减小器件料等。相变存储器的基本原理是利用电脉冲信号作用于器件单元上，使相变材料在非晶态与多晶态之间发生可逆相变，通过分辨非晶态时的高阻与多晶态时的低阻，可以实现信息的写入、擦除和读出操作。 

相变存储器由于具有高速读取、高可擦写次数、非易失性、元件尺寸小、功耗低、抗强震动和抗辐射等优点，被国际半导体工业协会认为最有可能取代目前的闪存存储器而成为未来存储器主流产品和最先成为商用产品的器件。在申请号为200810041393.5、200510030637.6、200810034940.7、200610028107.2、200810033601.7、200710043924.X、200410053752.0、200310109372.X、200710044609.9、及200910045816.5的各中国专利中，公开了多种相变存储器的结构。相变存储器的读、写、擦操作就是在器件单元上施加不同宽度和高度的电压或电流脉冲信号：擦操作(RESET)，当加一个短且强的脉冲信号使器件单元中的相变材料温度升高到熔化温度以上后，再经过快速冷却从而实现相变材料多晶态到非晶态的转换，即“1”态到“0”态的转换；写操作(SET)，当施加一个长且中等强度的脉冲信号使相变材料温度升到熔化温度之下、结晶温度之上后，并保持一段时间促使晶核生长，从而实现非晶态到多晶态的转换，即“0”态到“1”态的转换；读操作，当加一个对相变材料的状态不会产生影响的很弱的脉冲信号后，通过测量器件单元的电阻值来读取它的状态。 

由于目前相变存储器的制造方法较为繁琐，不利于企业降低成本，因此，迫切需要对现有相变存储器制造方法的改进。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种共用金属层的肖特基二极管和相变存储器及其制造方法。 

为了达到上述目的及其他目的，本发明提供的共用金属层的肖特基二极管和相变存储器阵列制造方法，包括步骤：1)在半导体衬底上，通过离子注入，形成具有重掺杂层的夹层结构，其中，所述重掺杂层为夹层；2)对所述夹层结构进行光刻以形成分离的第一线阵，其中，光刻的深度超过所述重掺杂层；3)在所述第一线阵根部形成多个重掺杂的区域，以便电学隔离所述第一线阵包含的各线；4)在形成了重掺杂区域的结构上采用化学气相沉积法沉积绝缘材料，并通过化学机械抛光法及平坦化操作使所述绝缘材料填充在所述第一线阵中；5)对填充了绝缘材料的结构进行离子注入，使处于表面的半导体材料轻度掺杂形成轻度掺杂层；6)在所述轻度掺杂层上覆盖半导体材料并用光刻工艺刻蚀出多个第一窗口，其中，各第一窗口都处于所述轻度掺杂层上；7)在各第一窗口中填充能与所述轻度掺杂层形成肖特基势垒的金属材料，以形成作为相变存储器的各金属电极；8)在具有金属电极的结构上沉积仅具有一上电极的各相变存储器结构，以使所述金属电极成为各相变存储器结构的下电极；以及9)在形成了相变存储器结构的结构上沉积金属层以形成第二线阵。 

其中，所述各相变存储器结构中包含能影响相变材料的过渡层；所述能影响相变材料的过渡层所采用的材料可为：能提高相变材料的结晶速率、降低相变材料熔点的加热材料、能提高热效率的材料、和能提高加热效率、降低操作电压、抑制相变材料中Sb和Te向底电极扩散的材料，而所述加热材料优选为ZrO2、HfO2、Ta2O5、或TiO2；所述能提高热效率的材料优选为：Pt、Ti、或TiN；所述能降低操作电压的材料优选为：LaNiO3、LaSrCoO3、LaSrMnO3、SrRuO3、CaRuO3、或GeSiN。