一种三维超导电极材料相变存储器的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种三维超导电极材料相变存储器的制备方法，采用超导材料作为相变存储单元的电极材料，在临界温度下可以减小相变存储单元的操作电流，实现存储单元的多层叠加，提高相变存储器的集成密度和存储容量。

【技术实现步骤摘要】
一种三维超导电极材料相变存储器的制备方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种三维超导电极材料相变存储器的制备方法。
技术介绍
随着电子产业的发展，人们对于高性能的存储设备的需求也却来越大。相变存储器技术被认为是新一代存储器中最为成熟的存储器，相变存储器是一种非易失性存储设备，存储容量大，耐久性更强，读写速度快。随着集成电路技术节点的不断进步，集成密度以及存储性能的要求越来越高，相变存储器在低温超导领域也能发挥出关键性的作用。现有的相变存储器技术中由于存在相变材料的技术瓶颈，三维结构中对于相变存储器堆叠的存储单元层数较小，基于三维结构的相变存储器技术很难得到应用。因此，有必要开发一种新的方案，实现将相变存储器的存储单元层数提高，实现三维结构下的相变存储器，提高相变存储器的集成密度和存储容量。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种三维超导电极材料相变存储器的制备方法。具体技术方案如下：一种三维超导电极材料相变存储器的制备方法，包括以下步骤：步骤S1：提供一预先制备好多个功能区域的单晶硅晶圆作为衬底，并于所述衬底上交替沉积第一绝缘层和电极材料层以形成一存储器胚体，所述存储器胚体的最顶层和最底层均为所述第一绝缘层，所述电极材料层采用超导电极材料形成；步骤S2：采用曝光刻蚀从所述存储器胚体的最顶层刻蚀至所述存储器胚体的最底层的所述第一绝缘层，以在所述存储器胚体的内部形成一第一凹槽；步骤S3：在所述第一凹槽的上表面至所述存储器胚体的上表面依次沉积一相变材料层和一加热电极层，所述加热电极层与所述电极材料层采用相同的超导电极材料形成；步骤S4：在所述存储器胚体的上表面沉积绝缘材料并填满所述第一凹槽以形成一第二绝缘层，随后对所述存储器胚体表面进行抛光；步骤S5：在所述存储器胚体的侧边上依次进行多次刻蚀，以形成多个依次连通各个所述电极材料层的连接凹槽，多个所述连接凹槽连通以形成一凹槽部位；步骤S6：在所述凹槽部位内沉积绝缘材料以形成一第三绝缘层，随后对所述存储器胚体进行抛光；步骤S7：对所述存储器胚体相对于所述第三绝缘层的另一侧边进行刻蚀直至所述加热电极层，以形成一第一电极槽，并在第一电极槽内沉积所述超导电极材料；步骤S8：对每个所述连接凹槽进行刻蚀直至所述连接凹槽所对应的所述电极材料层为止，以形成多个第二电极槽，并在每个所述第二电极槽内沉积所述超导电极材料；步骤S9：对所述存储器胚体的表面进行抛光，从而得到三维超导电极材料相变存储器。优选的，所述超导电极材料为铌材料。优选的，在所述步骤S4、所述步骤S6和所述步骤S9中，采用化学机械抛光对所述存储器胚体进行抛光。优选的，所述衬底上还设置有选通管。优选的，所述第一绝缘层、所述第二绝缘层和所述第三绝缘层分别由二氧化硅和/或氮化硅形成。优选的，所述步骤S3中，所述相变材料层的材质为锗锑碲材料及其惨杂物或者钛锑碲材料以及惨杂物。优选的，所述步骤S1中，所述电极材料层的厚度小于所述第一绝缘层的厚度。优选的，一种三维超导电极材料相变存储器，采用上述一项所述的制备方法制备得到，所述三维超导电极材料相变存储器具体包括：衬底，设置在所述三维超导电极材料相变存储器的底部；多个第一绝缘层和多个电极材料层，交替堆叠在所述单晶硅衬底上，最顶层和最底层均为所述第一绝缘层；第一凹槽，从最顶层的所述第一绝缘层连接至最底层的所述第一绝缘层；相变材料层，设置在所述第一凹槽和最底层的所述第一绝缘层的上表面；加热电极层，设置在所述相变材料层的上表面；第二绝缘层，设置在所述加热电极层的上表面；第三绝缘层，设置在所述第二绝缘层的侧边，所述第三绝缘层底部分别连接每个所述电极材料层；第一电极，设置在所述第二绝缘层中相对于所述第三绝缘层的另一侧边，所述第一电极的底部连接所述加热电极层；多个第二电极，设置在所述第三绝缘层中，每个所述第二电极的底部分别对应连接一所述电极材料层；所述电极材料层、所述加热电极层、所述第一电极、所述第二电极均为超导电极材料。优选的，所述超导电极材料为铌材料，所述相变材料层的材质为锗锑碲材料及其惨杂物或者钛锑碲材料以及惨杂物。优选的，所述第一绝缘层、所述第二绝缘层和所述第三绝缘层分别由二氧化硅和/或氮化硅形成。上述技术方案具有如下优点或有益效果：采用超导电极材料作为相变存储器的电极材料，结合上述技术方案形成的相变存储器的结构，可以在临界温度下可以减小相变存储单元的操作电流，实现存储单元的多层叠加，提高相变存储器的集成密度和存储容量。同时，在制备过程较为便捷，制造工艺容易实现，有助于三维超导电极材料相变存储器的广泛应用。附图说明参考所附附图，以更加充分的描述本专利技术的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本专利技术范围的限制。图1为本专利技术一种三维超导电极材料相变存储器的制备方法实施例的流程图；图2为本专利技术一种三维超导电极材料相变存储器的制备方法实施例中存储器胚体初始的结构示意图；图3为本专利技术一种三维超导电极材料相变存储器的制备方法实施例中存储器胚体刻蚀第一凹槽后的结构示意图；图4为本专利技术一种三维超导电极材料相变存储器的制备方法实施例中存储器胚体设置加热电极层后的结构示意图；图5为本专利技术一种三维超导电极材料相变存储器的制备方法实施例中存储器胚体设置第二绝缘层后的结构示意图图6为本专利技术一种三维超导电极材料相变存储器的制备方法实施例中存储器胚体设置第二绝缘层后的结构示意图；图7为本专利技术一种三维超导电极材料相变存储器的制备方法实施例中存储器胚体设置第一电极槽和第二电极槽后的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。本专利技术一种较佳的实施例中，根据图1所示，一种三维超导电极材料相变存储器的制备方法，包括以下步骤：步骤S1：提供一预先制备好多个功能区域的单晶硅晶圆作为衬底1，并于衬底1上交替沉积第一绝缘层2和电极材料层3以形成一存储器胚体，存储器胚体的最顶层和最底层均为第一绝缘层2，电极材料层3采用超导电极材料形成；步骤S2：采用曝光刻蚀从存储器胚体的最顶层刻蚀至存储器胚体的最底层的第一绝缘层2，以在存储器胚体的内部形成一第一凹槽4；步骤S3：在第一凹槽4的上表面至存储器胚体的上表面依次沉积一相变材料层5和一加热电极层6，加热电极层6与电极材料层3采用相同的超导电极材料形成；步骤S4：在存储器胚体的上表面沉积绝缘材料并填满第一凹槽4以形成一第二绝缘层7，随后对存储器胚体表面进行抛光；步骤S5：在存储器胚体的侧边上依次进行多次刻蚀，以形成多个依次连通各个电极材料层3的连接凹槽，多个连接凹槽连通以形成一凹槽部位；步骤S6：在凹槽部位内沉积绝缘材料以形成一第三绝缘层8，随后对存储器胚体进行抛光；步骤S7：对存储器胚体相对于第三绝缘层8的另一侧边进行刻蚀直至加热电极层6，以形成一第一电极槽9，并在第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维超导电极材料相变存储器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：提供一预先制备好多个功能区域的单晶硅晶圆作为衬底，并于所述衬底上交替沉积第一绝缘层和电极材料层以形成一存储器胚体，所述存储器胚体的最顶层和最底层均为所述第一绝缘层，所述电极材料层采用超导电极材料形成；步骤S2：采用曝光刻蚀从所述存储器胚体的最顶层刻蚀至所述存储器胚体的最底层的所述第一绝缘层，以在所述存储器胚体的内部形成一第一凹槽；步骤S3：在所述第一凹槽的上表面至所述存储器胚体的上表面依次沉积一相变材料层和一加热电极层，所述加热电极层与所述电极材料层采用相同的超导电极材料形成；步骤S4：在所述存储器胚体的上表面沉积绝缘材料并填满所述第一凹槽以形成一第二绝缘层，随后对所述存储器胚体表面进行抛光；步骤S5：在所述存储器胚体的侧边上依次进行多次刻蚀，以形成多个依次连通各个所述电极材料层的连接凹槽，多个所述连接凹槽连通以形成一凹槽部位；步骤S6：在所述凹槽部位内沉积绝缘材料以形成一第三绝缘层，随后对所述存储器胚体进行抛光；步骤S7：对所述存储器胚体相对于所述第三绝缘层的另一侧边进行刻蚀直至所述加热电极层，以形成一第一电极槽，并在第一电极槽内沉积所述超导电极材料；步骤S8：对每个所述连接凹槽进行刻蚀直至所述连接凹槽所对应的所述电极材料层为止，以形成多个第二电极槽，并在每个所述第二电极槽内沉积所述超导电极材料；步骤S9：对所述存储器胚体的表面进行抛光，从而得到三维超导电极材料相变存储器。...

【技术特征摘要】
1.一种三维超导电极材料相变存储器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：提供一预先制备好多个功能区域的单晶硅晶圆作为衬底，并于所述衬底上交替沉积第一绝缘层和电极材料层以形成一存储器胚体，所述存储器胚体的最顶层和最底层均为所述第一绝缘层，所述电极材料层采用超导电极材料形成；步骤S2：采用曝光刻蚀从所述存储器胚体的最顶层刻蚀至所述存储器胚体的最底层的所述第一绝缘层，以在所述存储器胚体的内部形成一第一凹槽；步骤S3：在所述第一凹槽的上表面至所述存储器胚体的上表面依次沉积一相变材料层和一加热电极层，所述加热电极层与所述电极材料层采用相同的超导电极材料形成；步骤S4：在所述存储器胚体的上表面沉积绝缘材料并填满所述第一凹槽以形成一第二绝缘层，随后对所述存储器胚体表面进行抛光；步骤S5：在所述存储器胚体的侧边上依次进行多次刻蚀，以形成多个依次连通各个所述电极材料层的连接凹槽，多个所述连接凹槽连通以形成一凹槽部位；步骤S6：在所述凹槽部位内沉积绝缘材料以形成一第三绝缘层，随后对所述存储器胚体进行抛光；步骤S7：对所述存储器胚体相对于所述第三绝缘层的另一侧边进行刻蚀直至所述加热电极层，以形成一第一电极槽，并在第一电极槽内沉积所述超导电极材料；步骤S8：对每个所述连接凹槽进行刻蚀直至所述连接凹槽所对应的所述电极材料层为止，以形成多个第二电极槽，并在每个所述第二电极槽内沉积所述超导电极材料；步骤S9：对所述存储器胚体的表面进行抛光，从而得到三维超导电极材料相变存储器。2.根据权利要求1所述的三维超导电极材料相变存储器的制备方法，其特征在于，所述超导电极材料为铌材料。3.根据权利要求1所述的三维超导电极材料相变存储器的制备方法，其特征在于，在所述步骤S4、所述步骤S6和所述步骤S9中，采用化学机械抛光对所述存储器胚体进行抛光。4.根据权利要求1所述的三维超导电极材料相变存储器的制备方法，其特征在于，所述衬...

【专利技术属性】
技术研发人员：王本艳，景蔚亮，陈邦明，
申请(专利权)人：上海新储集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31