基于ZnO肖特基二极管的相变随机存储器阵列及制作方法

摘要

本发明公开了一种基于ZnO肖特基二极管的相变随机存储器阵列及其制作方法。其结构包括：半导体衬底；位于半导体衬底上的绝缘缓冲层；位于绝缘缓冲层上的多条字线；电连接于字线的多个ZnO肖特基二极管，分别位于每个ZnO肖特基二极管之上的第二导体层；分别位于每个第二导体层之上的相变存储层；电连接于相变存储层的多条位线，其中的ZnO肖特基二极管由第一导体层和n型ZnO多晶态薄膜组成。本发明采用由n型ZnO多晶态薄膜和金属层形成的ZnO肖特基二极管作为选通元件，使相变存储器具有更高的密度，更低的功耗和更高的性能，其制备方法采用原子层沉积n型ZnO多晶态薄膜的低温工艺，在成本上具有竞争力，更有望在三维堆栈相变存储器中得到广泛应用。

主权项

一种基于ZnO肖特基二极管的相变随机存储器阵列的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在半导体衬底上形成绝缘缓冲层；(2)利用沉积和光刻刻蚀工艺在所述绝缘缓冲层上形成多条相互平行的字线，并在多条所述字线之间填充绝缘隔离层，然后进行化学机械抛光使表面平坦化；(3)在所述字线上形成第一导体层，然后利用原子层沉积技术将ZnO以单原子形式一层一层的镀在第一导体层表面形成n型ZnO多晶态薄膜，沉积温度不高于200℃；再在n型ZnO多晶态薄膜之上形成第二导体层，通过刻蚀工艺从而形成多个包括第一导体层、n型ZnO多晶态薄膜和第二导体层的柱状单元，多个所述柱状单元组成柱状阵列；(4)在该柱状阵列的间隙内壁表面先制备第一介质障壁层，然后利用介电材料将间隙填满以形成第一介电隔离结构，之后进行化学机械抛光使表面平坦化；(5)在所述第一介电隔离结构上制备一层介电材料，然后利用光刻刻蚀工艺开设多个通孔，分别使其下柱状单元的第二导体层露出，并在通孔内壁表面制备第二介质障壁层，之后在通孔内填充相变材料形成相变存储层，相变存储层及第二介质障壁层周围的介电材料成为第二介电隔离结构；(6)利用化学机械抛光平坦化相变存储层表面，然后在其上制作位线，所述位线空间垂直于所述字线。