相变存储器及相变存储器的制作方法技术

本公开实施例公开了一种相变存储器及相变存储器的制作方法，所述相变存储器包括：由下至上依次层叠设置的第一导电线、相变存储单元以及第二导电线；其中，所述第一导电线和第二导电线平行于同一平面且彼此垂直；所述相变存储单元与所述第一导电线和第二导电线均垂直；所述相变存储单元包括：由下至上依次层叠设置的隧道势垒层、第一电极层、选通层、第二电极层、相变存储层和第三电极层；其中，所述第一电极层，用于阻挡所述隧道势垒层和所述选通层之间的扩散；所述隧道势垒层具有开启状态和关闭状态；其中，处于所述开启状态的所述隧道势垒层导电，处于所述关闭状态的所述隧道势垒层电绝缘。

【技术实现步骤摘要】
相变存储器及相变存储器的制作方法
本公开实施例涉及半导体
，特别涉及一种相变存储器及相变存储器的制作方法。
技术介绍
相变存储器作为一种新兴的非易失性存储器件，在读写速度、读写次数、数据保持时间、单元面积、多值实现等诸多方面对快闪存储器都具有较大的优越性。随着相变存储器的集成度提高，相邻存储单元之间的串扰问题愈发严重，降低了相变存储器的可靠性。
技术实现思路
有鉴于此，本公开实施例提供一种相变存储器及相变存储器的制作方法。根据本公开实施例的第一方面，提供一种相变存储器，包括：由下至上依次层叠设置的第一导电线、相变存储单元以及第二导电线；其中，所述第一导电线和第二导电线平行于同一平面且彼此垂直；所述相变存储单元与所述第一导电线和第二导电线均垂直；所述相变存储单元包括：由下至上依次层叠设置的隧道势垒层、第一电极层、选通层、第二电极层、相变存储层和第三电极层；其中，所述第一电极层，用于阻挡所述隧道势垒层和所述选通层之间的扩散；所述隧道势垒层具有开启状态和关闭状态；其中，处于所述开启状态的所述隧道势垒层导电，处于所述关闭状态的所述隧道势垒层电绝缘。在一些实施例中，处于所述关闭状态的所述隧道势垒层的禁带宽度，大于所述选通层的禁带宽度，且大于所述相变存储层的禁带宽度。在一些实施例中，所述隧道势垒层的厚度，小于所述选通层的厚度，且小于所述相变存储层的厚度。在一些实施例中，所述隧道势垒层的组成材料包括以下至少之一：硅氧化物；硅氮化物；金属氧化物。在一些实施例中，在所述隧道势垒层的组成材料包括所述金属氧化物时，所述金属氧化物包括的金属与所述第一导电线包括的金属相同。在一些实施例中，所述相变存储器还包括：衬底；第一隔离结构，沿第一方向与层叠设置的所述第一导电线和所述相变存储单元并列交替设置于所述衬底表面；其中，所述第一方向平行于所述衬底表面。在一些实施例中，所述第一隔离结构包括：第一隔离层，沿垂直于所述第一方向设置，覆盖所述第三电极层侧壁和所述相变存储层侧壁；第二隔离层，沿垂直于所述第一方向设置，覆盖所述第二电极层侧壁、所述选通层侧壁、所述第一电极层侧壁、所述隧道势垒层侧壁和所述第一导电线侧壁。在一些实施例中，所述相变存储器还包括：第二隔离结构，沿第二方向与层叠设置的所述相变存储单元和所述第二导电线并列交替设置于所述衬底表面；其中，所述第二方向平行于所述衬底，且所述第二方向垂直于所述第一方向。在一些实施例中，所述第二隔离结构包括：第三隔离层，沿垂直于所述第二方向设置，覆盖所述第三电极层侧壁和所述相变存储层侧壁；第四隔离层，沿垂直于所述第二方向设置，覆盖所述第二电极层侧壁、所述选通层侧壁、所述第一电极层侧壁、所述隧道势垒层侧壁和所述第二导电线侧壁。在一些实施例中，沿平行于所述第一导电线的延伸方向，所述相变存储层具有第一宽度，所述第二电极层具有第二宽度；其中，所述第二宽度大于所述第一宽度；和/或，沿平行于所述第二导电线的延伸方向，所述相变存储层具有第三宽度，所述第二电极层具有第四宽度；其中，所述第四宽度大于所述第三宽度。在一些实施例中，所述相变存储器包括层叠设置的至少两个相变存储阵列，所述相变存储阵列包括多个所述相变存储单元；其中，所述第一导电线或所述第二导电线设置在相邻的两个所述相变存储阵列结构之间。根据本公开实施例的第二方面，提供一种相变存储器的制作方法，包括：形成第一导电线；在所述第一导电线表面形成隧道势垒层；其中，所述隧道势垒层具有开启状态和关闭状态，处于所述开启状态的所述隧道势垒层导电，处于所述关闭状态的所述隧道势垒层电绝缘；在所述隧道势垒层表面由下至上依次形成层叠设置的第一电极层、选通层、第二电极层、相变存储层和第三电极层；其中，所述第一电极层，用于阻挡所述隧道势垒层和所述选通层之间的扩散；在所述第三电极层上形成第二导电线；其中，所述第二导电线和所述第一导电线平行于同一平面且彼此垂直。在一些实施例中，所述形成第一导电线；在所述第一导电线表面形成隧道势垒层，包括：在衬底表面形成具有第一厚度的所述第一导电线；氧化所述第一导电线，形成所述隧道势垒层；或者，在所述第一导电线表面沉积所述隧道势垒层；其中，所述隧道势垒层的第二厚度小于所述第一厚度。在一些实施例中，所述方法还包括：在衬底表面形成层叠设置的第一导电材料层、隧道势垒材料层、第一电极材料层、选通材料层、第二电极材料层、相变存储材料层和第三电极材料层；形成贯穿所述第一导电材料层、所述隧道势垒材料层、所述第一电极材料层、所述选通材料层、所述第二电极材料层、所述相变存储材料层和所述第三电极材料层的多个第一隔离结构；其中，所述第一隔离结构沿平行于所述衬底表面的第二方向延伸；所述多个第一隔离结构，将所述第一导电材料层分割为彼此平行的多条第一导电线。在一些实施例中，所述第一隔离结构还覆盖所述第三电极材料层表面，所述在所述第三电极层上形成第二导电线，包括：去除覆盖在所述第三电极材料层表面的所述第一隔离结构，直至显露所述第三电极材料层；形成覆盖所述第三电极材料层和所述第一隔离结构的第二导电材料层；形成贯穿所述隧道势垒材料层、所述第一电极材料层、所述选通材料层、所述第二电极材料层、所述相变存储材料层、所述第三电极材料层和所述第二导电材料层的多个第二隔离结构；其中，所述第二隔离结构沿平行于所述衬底表面的第一方向延伸，所述第一方向垂直于所述第二方向；其中，所述多个第二隔离结构，将所述第二导电材料层分割为彼此平行的多条第二导电线；所述第二隔离结构和所述第一隔离结构，将层叠设置的所述隧道势垒材料层、所述第一电极材料层、所述选通材料层、所述第二电极材料层、所述相变存储材料层和第三电极材料层分割为多个相变存储单元；每个所述相变存储单元包括层叠设置的隧道势垒层、第一电极层、选通层、第二电极层、相变存储层和第三电极层。在一些实施例中，所述方法还包括：在所述第二导电线表面形成第二个隧道势垒层；在所述第二个隧道势垒层表面由下至上依次形成层叠设置的第二个第一电极层、第二个选通层、第二个第二电极层、第二个相变存储层和第二个第三电极层；其中，所述第二个隧道势垒层在所述第二个第三电极层上形成第二个第一导电线。本公开实施例通过在第一导电线和第二导电线之间设置层叠的隧道势垒层、第一电极层、选通层、第二电极层、相变存储层和第三电极层，当隧道势垒层处于关闭状态时，电绝缘的隧道势垒层可增大带电粒子在选通层和导电线之间发生隧穿的难度，减小由于带电粒子在选通层和导电线之间隧穿产生的漏电流，提高相变存储器的可靠性。并且，通过减小漏电流，有利于改善由于漏电流较大对于存储单元尺寸缩小的限制，有利于存储单元尺寸的进一步缩小，进而提高相变存储器的集成度。此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相变存储器，其特征在于，包括：/n由下至上依次层叠设置的第一导电线、相变存储单元以及第二导电线；其中，所述第一导电线和所述第二导电线平行于同一平面且彼此垂直，所述相变存储单元与所述第一导电线和第二导电线均垂直；/n所述相变存储单元包括：由下至上依次层叠设置的隧道势垒层、第一电极层、选通层、第二电极层、相变存储层和第三电极层；其中，所述第一电极层，用于阻挡所述隧道势垒层和所述选通层之间的扩散；/n所述隧道势垒层具有开启状态和关闭状态；其中，处于所述开启状态的所述隧道势垒层导电，处于所述关闭状态的所述隧道势垒层电绝缘。/n

【技术特征摘要】
1.一种相变存储器，其特征在于，包括：
由下至上依次层叠设置的第一导电线、相变存储单元以及第二导电线；其中，所述第一导电线和所述第二导电线平行于同一平面且彼此垂直，所述相变存储单元与所述第一导电线和第二导电线均垂直；
所述相变存储单元包括：由下至上依次层叠设置的隧道势垒层、第一电极层、选通层、第二电极层、相变存储层和第三电极层；其中，所述第一电极层，用于阻挡所述隧道势垒层和所述选通层之间的扩散；
所述隧道势垒层具有开启状态和关闭状态；其中，处于所述开启状态的所述隧道势垒层导电，处于所述关闭状态的所述隧道势垒层电绝缘。


2.根据权利要求1所述的相变存储器，其特征在于，
处于所述关闭状态的所述隧道势垒层的禁带宽度，大于所述选通层的禁带宽度，且大于所述相变存储层的禁带宽度。


3.根据权利要求1所述的相变存储器，其特征在于，
所述隧道势垒层的厚度，小于所述选通层的厚度，且小于所述相变存储层的厚度。


4.根据权利要求1至3任一项所述的相变存储器，其特征在于，所述隧道势垒层的组成材料包括以下至少之一：
硅氧化物；
硅氮化物；
金属氧化物。


5.根据权利要求4所述的相变存储器，其特征在于，
在所述隧道势垒层的组成材料包括所述金属氧化物时，所述金属氧化物包括的金属与所述第一导电线包括的金属相同。


6.根据权利要求1所述的相变存储器，其特征在于，所述相变存储器还包括：
衬底；
第一隔离结构，沿第一方向与层叠设置的所述第一导电线和所述相变存储单元并列交替设置于所述衬底表面；其中，所述第一方向平行于所述衬底表面。


7.根据权利要求6所述的相变存储器，其特征在于，所述第一隔离结构包括：
第一隔离层，沿垂直于所述第一方向设置，覆盖所述第三电极层侧壁和所述相变存储层侧壁；
第二隔离层，沿垂直于所述第一方向设置，覆盖所述第二电极层侧壁、所述选通层侧壁、所述第一电极层侧壁、所述隧道势垒层侧壁和所述第一导电线侧壁。


8.根据权利要求6所述的相变存储器，其特征在于，所述相变存储器还包括：
第二隔离结构，沿第二方向与层叠设置的所述相变存储单元和所述第二导电线并列交替设置于所述衬底表面；其中，所述第二方向平行于所述衬底，且所述第二方向垂直于所述第一方向。


9.根据权利要求8所述的相变存储器，其特征在于，所述第二隔离结构包括：
第三隔离层，沿垂直于所述第二方向设置，覆盖所述第三电极层侧壁和所述相变存储层侧壁；
第四隔离层，沿垂直于所述第二方向设置，覆盖所述第二电极层侧壁、所述选通层侧壁、所述第一电极层侧壁、所述隧道势垒层侧壁和所述第二导电线侧壁。


10.根据权利要求1所述的相变存储器，其特征在于，
沿平行于所述第一导电线的延伸方向，所述相变存储层具有第一宽度，所述第二电极层具有第二宽度；其中，所述第二宽度大于所述第一宽度；
和/或，
沿平行于所述第二导电线的延伸方向，所述相变存储层具有第三宽度，所述第二电极层具有第四宽度；其中，所述第四宽度大于所述第三宽度。


11.根据权利要求1所述的相变存储器，其特征在于，
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘峻，
申请(专利权)人：长江先进存储产业创新中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42