为了实现高密度相变存储器(PCRAM)，开发并系统研究了双沟道外延二极管器件关键技术，分析了二极管阵列器件的物理机制，取得了以下创新成果:　　 1)在国际上首次开发了基于双沟道隔离技术的外延二极管阵列器件;基于0.13微米CMOS工艺平台、单元面积为0.196um2(5F2)的16X16二极管阵列器件具有良好的电学性能和抗串扰能力。　　 2)提出并实现了双沟道外延二极管阵列结构的关键技术。采用砷元素作为离子源实现了结深为0.3um，面电阻为60ohm的低阻字线层;提出并实现了三步外延法制备纳米量级的外延薄膜，成功抑制了砷原子的纵向和横向自掺杂效应;采用浸润式曝光和多步刻蚀相结合的技术实现深度和宽度之比为20:1的深沟槽;通过浸润式曝光与无定型硅作为掩膜的刻蚀技术解决了多介质层衬底材料的浅沟道隔离的制造难题。　　 3)提出了一系列的解决方案和创新技术解决了双沟道外延二极管阵列器件相邻单元间存在的串扰问题;通过高掺杂N型埋层字线下方P型掺杂或者深沟槽底部的P型掺杂的方法实现了pA量级的相邻字线间的漏电流。通过减小外延层厚度、增加浅沟道深度以及埋层字线掺杂浓度等方法有效降低同一位线上最近邻二极管单元串扰电流与驱动电流之比至1.34％。此外，提出并建立了二极管阵列器件的物理模型。　　 4)系统研究了双沟道外延二极管阵列器件性能与工艺参数之间的关系，进一步优化了二极管阵列器件的电学性能;成功研制了国内首款基于0.13微米CMOS工艺平台的存储单元大小为0.349um2(10F2)、存储容量为1Mb的二极管选通的PCRAM芯片。　　 5)首次基于40纳米CMOS工艺技术成功制造了纳米二极管阵列器件;单元面积大小为0.0248um2(6F2)的16X16纳米双沟道外延二极管阵列器件单元在2V正向偏压下的电流密度为80mA/um2，开启与闭合电流密度之比大于109，并且具有良好的相邻单元间的抗串扰能力，证实了该创新器件结构的可微缩性。此外，采用中心复合的实验设计方法研究了纳米二极管阵列器件性能与关键工艺参数之间的关系，为纳米阵列器件性能的进一步优化设计和产业化制造奠定了坚实的基础。