三维相变存储器及其制备方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种三维相变存储器及其制备方法，其中，所述三维相变存储器包括：沿第一方向延伸的第一导电线、沿第二方向延伸的第二导电线以及位于所述第一导电线和所述第二导电线相交处的相变存储单元；其中，所述第一方向与所述第二方向平行于同一平面且彼此垂直；所述相变存储单元包括在第三方向上堆叠分布的选通层、相变存储层、第一膜层和第二膜层，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向；所述第一膜层的上表面和/或所述第二膜层的上表面为经过粗糙化处理的粗糙面；所述选通层和所述相变存储层分别通过在所述第一膜层的上表面和所述第二膜层的上表面执行沉积工艺而形成。

【技术实现步骤摘要】
三维相变存储器及其制备方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及三维相变存储器及其制备方法。
技术介绍
存储器（Memory）是现代信息技术中用于保存信息的记忆设备。随着各类电子设备对集成度和数据存储密度的需求的不断提高，普通的二维存储器件越来越难以满足要求，在这种情况下，三维（3D）存储器应运而生。3D相变存储器（PhaseChangeMemory，PCM）可以基于以电热方式对相变材料所做的加热和淬火来利用相变材料中的非晶相和晶相的电阻率之间的差异。在现有的3DPCM中，位线（WL）和字线（BL）彼此垂直地形成，垂直方柱形的相变存储单元在位线和字线的交叉点处自对准地形成。相变存储单元由多层堆栈结构组成，其中，相变存储层和选通层可以在三维中堆叠并被电极层隔开。然而，多层堆栈结构的各层间的附着力不强，易造成三维相变存储器的倾覆，进而影响器件的性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例为解决
技术介绍
中存在的至少一个问题而提供一种三维相变存储器及其制备方法。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术实施例提供了一种三维相变存储器，包括：沿第一方向延伸的第一导电线、沿第二方向延伸的第二导电线以及位于所述第一导电线和所述第二导电线相交处的相变存储单元；其中，所述第一方向与所述第二方向平行于同一平面且彼此垂直；所述相变存储单元包括在第三方向上堆叠分布的选通层、相变存储层、第一膜层和第二膜层，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向；所述第一膜层的上表面和/或所述第二膜层的上表面为经过粗糙化处理的粗糙面；所述选通层和所述相变存储层分别通过在所述第一膜层的上表面和所述第二膜层的上表面执行沉积工艺而形成。上述方案中，所述粗糙化处理包括等离子刻蚀处理或溅射刻蚀处理。上述方案中，所述粗糙化处理中使用的刻蚀剂包括Ar或Kr。上述方案中，所述粗糙面具有纳米级粗糙度。上述方案中，所述第一膜层和/或所述第二膜层为电极层。上述方案中，所述第二膜层包括沿第三方向分布的第一子电极层和第二子电极层，所述第二子电极层的电阻率低于所述第一子电极层的电阻率；对应于所述第二膜层的上表面为经过粗糙化处理的粗糙面，所述相变存储层通过在所述第二子电极层的上表面执行沉积工艺而形成。上述方案中，所述第一子电极层的上表面为经过粗糙化处理的粗糙面，所述第二子电极层通过在所述第一子电极层的上表面执行沉积工艺而形成。本专利技术实施例还提供了一种三维相变存储器的制备方法，所述方法包括：形成第一导电线层，所述第一导电线层用于形成沿第一方向延伸的第一导电线；在所述第一导电线层上形成相变存储单元叠层，所述相变存储单元叠层用于形成相变存储单元；所述相变存储单元叠层包括在第三方向上堆叠分布的选通材料层、相变存储材料层、第一膜层材料层和第二膜层材料层；所述形成相变存储单元叠层，包括：形成第一膜层材料层，对所述第一膜层材料层的上表面进行粗糙化处理，在粗糙化处理后的所述第一膜层材料层的上表面沉积所述选通材料层；和/或，形成第二膜层材料层，对所述第二膜层材料层的上表面进行粗糙化处理，在粗糙化处理后的所述第二膜层材料层的上表面沉积所述相变存储材料层；形成位于所述相变存储单元上且沿第二方向延伸的第二导电线；其中，所述第一方向与所述第二方向平行于同一平面且彼此垂直；所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。上述方案中，所述粗糙化处理包括等离子刻蚀处理或溅射刻蚀处理。上述方案中，所述粗糙化处理中使用的刻蚀剂包括Ar或Kr。上述方案中，所述粗糙面具有纳米级粗糙度。上述方案中，所述第一膜层材料层和/或所述第二膜层材料层用于形成电极层。上述方案中，所述形成第二膜层材料层，包括：形成第一子电极材料层，在所述第一子电极材料层上形成第二子电极材料层，所述第二子电极材料层的电阻率低于所述第一子电极材料层的电阻率；所述对所述第二膜层材料层的上表面进行粗糙化处理，在粗糙化处理后的所述第二膜层材料层的上表面沉积所述相变存储材料层，包括：对所述第二子电极材料层的上表面进行粗糙化处理，在粗糙化处理后的所述第二子电极材料层的上表面沉积所述相变存储材料层。上述方案中，所述形成第二膜层材料层，还包括：在所述形成第一子电极材料层后，对所述第一子电极材料层的上表面进行粗糙化处理；所述在所述第一子电极材料层上形成第二子电极材料层，具体包括：在粗糙化处理后的所述第一子电极材料层的上表面沉积所述第二子电极材料层。上述方案中，所述方法还包括：在形成所述相变存储单元叠层后，在所述第一方向上将所述相变存储单元叠层和所述第一导电线层分别刻蚀为多个沿所述第一方向延伸的相变存储结构体和多条沿所述第一方向延伸的所述第一导电线；所述形成位于所述相变存储单元上且沿第二方向延伸的第二导电线，包括：在所述相变存储结构体形成第二导电线层；在所述第二方向上将所述第二导电线层和多个所述相变存储结构体分别刻蚀为多条沿所述第二方向延伸的所述第二导电线和多个彼此独立且沿所述第三方向延伸的柱形的所述相变存储单元。本专利技术实施例所提供的三维相变存储器及其制备方法，其中，所述三维相变存储器包括：沿第一方向延伸的第一导电线、沿第二方向延伸的第二导电线以及位于所述第一导电线和所述第二导电线相交处的相变存储单元；其中，所述第一方向与所述第二方向平行于同一平面且彼此垂直；所述相变存储单元包括在第三方向上堆叠分布的选通层、相变存储层、第一膜层和第二膜层，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向；所述第一膜层的上表面和/或所述第二膜层的上表面为经过粗糙化处理的粗糙面；所述选通层和所述相变存储层分别通过在所述第一膜层的上表面和所述第二膜层的上表面执行沉积工艺而形成。如此，所述第一膜层与所述选通层之间和/或所述第二膜层与所述相变存储层之间的有效接触面积增加，从而粘附性得到了有效改善，所述选通层可以更稳固地形成在所述第一膜层上和/或所述相变存储层可以更稳固地形成在所述第二膜层上，降低了相变存储单元坍塌倾覆的概率，使得相变存储单元具有足够的物理完整性；同时，由于有效接触面积的增加，电接触电阻可以被降低；并且基于粗糙面的形貌，边界热阻可以被增加，在一定程度上防止了热量散逸；进而提高了三维相变存储器的性能。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1为发生倾覆的三维相变存储器的扫描电镜图；图2为本专利技术实施例提供的三维相变存储器的立体图；图3至图6为本专利技术各实施例提供的三维相变存储器的剖视图；图7为本专利技术实施例提供的三维相变存储器的制备方法的流程示意图；图8a至图8f为本专利技术实施例提供的三维相变存储器在制备过程中的结构立体图；图9和图11为本专利技术实施例中形成相变存储单元叠层的流程示意图；图10a至图10c为与图9相对应的一种三维相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维相变存储器，其特征在于，包括：沿第一方向延伸的第一导电线、沿第二方向延伸的第二导电线以及位于所述第一导电线和所述第二导电线相交处的相变存储单元；其中，所述第一方向与所述第二方向平行于同一平面且彼此垂直；/n所述相变存储单元包括在第三方向上堆叠分布的选通层、相变存储层、第一膜层和第二膜层，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向；/n所述第一膜层的上表面和/或所述第二膜层的上表面为经过粗糙化处理的粗糙面；所述选通层和所述相变存储层分别通过在所述第一膜层的上表面和所述第二膜层的上表面执行沉积工艺而形成。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维相变存储器，其特征在于，包括：沿第一方向延伸的第一导电线、沿第二方向延伸的第二导电线以及位于所述第一导电线和所述第二导电线相交处的相变存储单元；其中，所述第一方向与所述第二方向平行于同一平面且彼此垂直；
所述相变存储单元包括在第三方向上堆叠分布的选通层、相变存储层、第一膜层和第二膜层，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向；
所述第一膜层的上表面和/或所述第二膜层的上表面为经过粗糙化处理的粗糙面；所述选通层和所述相变存储层分别通过在所述第一膜层的上表面和所述第二膜层的上表面执行沉积工艺而形成。


2.根据权利要求1所述的三维相变存储器，其特征在于，
所述粗糙化处理包括等离子刻蚀处理或溅射刻蚀处理。


3.根据权利要求2所述的三维相变存储器，其特征在于，
所述粗糙化处理中使用的刻蚀剂包括Ar或Kr。


4.根据权利要求1所述的三维相变存储器，其特征在于，
所述粗糙面具有纳米级粗糙度。


5.根据权利要求1所述的三维相变存储器，其特征在于，
所述第一膜层和/或所述第二膜层为电极层。


6.根据权利要求1所述的三维相变存储器，其特征在于，
所述第二膜层包括沿第三方向分布的第一子电极层和第二子电极层，所述第二子电极层的电阻率低于所述第一子电极层的电阻率；
对应于所述第二膜层的上表面为经过粗糙化处理的粗糙面，所述相变存储层通过在所述第二子电极层的上表面执行沉积工艺而形成。


7.根据权利要求6所述的三维相变存储器，其特征在于，所述第一子电极层的上表面为经过粗糙化处理的粗糙面，所述第二子电极层通过在所述第一子电极层的上表面执行沉积工艺而形成。


8.一种三维相变存储器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
形成第一导电线层，所述第一导电线层用于形成沿第一方向延伸的第一导电线；
在所述第一导电线层上形成相变存储单元叠层，所述相变存储单元叠层用于形成相变存储单元；所述相变存储单元叠层包括在第三方向上堆叠分布的选通材料层、相变存储材料层、第一膜层材料层和第二膜层材料层；所述形成相变存储单元叠层，包括：形成第一膜层材料层，对所述第一膜层材料层的上表面进行粗糙化处理，在粗糙化处理后的所述第一膜层材料层的上表面沉积所述选通材料层；和/或，形成第二膜层材料层，对所述第二膜层材料层的上表面进行粗糙化处理，在粗糙化处理后的所述第二膜层材料层的上表...

【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