相变存储器及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种相变存储器及其制备方法。通过在相变存储单元的至少相变元件的侧壁上形成自组装有机分子膜，以利用自组装有机分子膜提高相变元件和保护层之间的黏附力度，进而可更好的抵抗器件在较高温度下由于产生的内应力而引起的空洞问题，提高器件的有效寿命和可靠性。和可靠性。和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
相变存储器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种相变存储器及其制备方法。

技术介绍

[0002]相变存储器(Phase Change Memory，PCM)是基于20世纪60年代末70年代初提出的相变薄膜可以应用于相变存储介质的构想建立起来的。作为一种新兴的非易失性存储技术，相变存储器在读写速度、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，已成为目前非挥发存储技术研究的焦点。故相变存储器被广泛认为是最具潜力的22nm的节点以下的存储器。
[0003]其中，相变存储器PCM主要是通过其中的固态相变材料在晶态和非晶态间的可逆相变来实现其存储功能。具体而言，固态相变材料会在加热条件下于晶态和非晶态之间发生可逆相变，当固态相变材料处于非晶态时呈现高阻，而处于晶态时呈现低阻。其中，固态相变材料的两个稳定状态中的任一个都能被指定为逻辑1，而另一个被指定为逻辑0，从而可被用作存储结构。
[0004]目前的相变存储器PCM中，其各相变存储单元的侧壁上通常都会覆盖有保护层，以对相变存储单元进行隔离保护，尤其是对相变存储单元中的相变元件进行保护。然而，该保护层的存在也同时会引起其他问题，例如保护层和相变元件之间容易出现空洞等。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种相变存储器及其制备方法，以解决现有的相变存储器中在相变元件和保护层之间容易出现空洞的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种相变存储器，包括：多个间隔设置的相变存储单元；其中，所述相变存储单元中的至少相变元件沿第一方向和/或第二方向的侧壁上形成有自组装有机分子膜，所述自组装有机分子膜和所述相变元件至少基于化学键连接。所述相变存储单元沿第一方向和/或第二方向的侧壁上还设置有保护层及隔离材料层，所述保护层覆盖所述自组装有机分子膜，并和所述自组装有机分子膜之间基于化学键连接；所述隔离材料层填充在相邻的相变存储单元之间，并覆盖所述保护层。
[0007]可选的，所述自组装有机分子膜具有巯基，所述自组装有机分子膜中的至少部分巯基和所述相变层形成硫
‑
金属键。
[0008]可选的，所述自组装有机分子膜上悬挂有羟基，所述保护层和所述自组装有机分子膜上的羟基形成化学键连接。
[0009]可选的，所述自组装有机分子膜为单分子膜。所述自组装有机分子膜的厚度可进一步小于等于5nm。
[0010]本专利技术提供的一种相变存储器的制备方法，包括：形成多个相变存储结构，相邻的相变存储结构之间相互间隔设置；在所述相变存储结构的至少相变层沿第一方向和/或第二方向的侧壁上形成自组装有机分子膜，所述自组装有机分子膜和所述相变层自发形成化
学键连接；在所述相变存储结构沿第一方向和/或第二方向的侧壁上形成保护层，所述保护层相应覆盖所述自组装有机分子膜，并和所述自组装有机分子膜之间基于化学键连接；以及，在相邻的相变存储结构之间的间隙内填充隔离材料层，所述隔离材料层覆盖所述保护层。
[0011]可选的，所述自组装有机分子膜的形成方法包括：旋涂自组装有机分子材料，自组装有机分子材料自发的连接在所述相变存储结构的至少部分侧壁上；进行烘烤，以去除未与所述相变存储结构发生连接的自组装有机分子材料。
[0012]可选的，进行烘烤的烘烤温度不高于300℃。
[0013]可选的，所述自组装有机分子材料具有巯基，巯基自发和相变材料产生硫
‑
金属键。
[0014]可选的，所述自组装有机分子膜为单分子膜。所述自组装有机分子膜的厚度可进一步小于等于5nm。
[0015]可选的，所述相变存储结构为沿着第一方向连续延伸的条状结构。以及，所述制备方法还包括：沿着第二方向将所述相变存储结构刻蚀为多个柱状结构的相变存储单元；在所述相变存储单元暴露出的侧壁上依次形成自组装有机分子膜和保护层；其中，所述自组装有机分子膜至少形成在相变层沿第二方向的侧壁上并和所述相变层自发形成化学键连接，所述保护层相应覆盖所述自组装有机分子膜，并和所述自组装有机分子膜之间基于化学键连接；在相邻的相变存储单元之间的间隙内填充隔离材料层，所述隔离材料层覆盖所述保护层。
[0016]在本专利技术提供的相变存储器及其制备方法中，通过在相变存储单元的至少相变元件的侧壁上形成自组装有机分子膜，以利用所述自组装有机分子膜提高相变元件和保护层之间的粘附力度，进而可更好的抵抗器件在较高温度下由于产生的内应力而引起的空洞问题，提高器件的有效寿命和可靠性。此外，所述自组装有机分子膜可以自发的附着在至少相变元件的侧壁上，其制备过程简单便利。
附图说明
[0017]图1为一种相变存储器的结构示意图。
[0018]图2为本专利技术一实施例中的相变存储器的一种结构示意图。
[0019]图3为本专利技术一实施例中的相变存储器的另一种结构示意图。
[0020]图4为本专利技术一实施例中的相变存储器的制备方法的流程示意图。
[0021]图5
‑
12为本专利技术一实施例中的相变存储器的制备方法在其制备过程中的结构示意图。
[0022]其中，附图标记如下：
[0023]100
‑
衬底；
[0024]210
‑
第一导线；
[0025]220
‑
第二导线；
[0026]230
‑
第三导线；
[0027]300
‑
相变存储单元；
[0028]310
‑
选通元件；
[0029]320/32
‑
相变元件；
[0030]331
‑
第一电极；
[0031]332
‑
第二电极；
[0032]333
‑
第三电极；
[0033]300a
‑
相变存储结构；
[0034]310a
‑
选通层；
[0035]320a
‑
相变层；
[0036]331a
‑
第一电极层；
[0037]332a
‑
第二电极层；
[0038]333a
‑
第三电极层；
[0039]400
‑
自组装有机分子膜；
[0040]500/50
‑
保护层；
[0041]600/60
‑
隔离材料层；
[0042]700
‑
间隙。
具体实施方式
[0043]承如
技术介绍
所述，在相变存储单元侧壁上设置保护层，以用于对相变存储单元进行保护，然而这同时还会引起其他问题。例如，相变元件的侧壁上容易产生空洞(Void)，在后续的电性操作中，空洞的存在会使得相变存储单元产生例如分相等一系列问题，影响器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相变存储器，其特征在于，包括：多个间隔设置的相变存储单元；其中，所述相变存储单元中的至少相变元件沿第一方向和/或第二方向的侧壁上形成有自组装有机分子膜，所述自组装有机分子膜和所述相变元件至少基于化学键连接；所述相变存储单元沿第一方向和/或第二方向的侧壁上还设置有保护层及隔离材料层，所述保护层覆盖所述自组装有机分子膜，并和所述自组装有机分子膜之间基于化学键连接；所述隔离材料层填充在相邻的相变存储单元之间，并覆盖所述保护层。2.如权利要求1所述的相变存储器，其特征在于，所述自组装有机分子膜具有巯基，所述自组装有机分子膜中的至少部分巯基和所述相变元件形成硫
‑
金属键。3.如权利要求1所述的相变存储器，其特征在于，所述自组装有机分子膜上悬挂有羟基，所述保护层和所述自组装有机分子膜上的羟基形成化学键连接。4.如权利要求1～3任一项所述的相变存储器，其特征在于，所述自组装有机分子膜为单分子膜。5.如权利要求4所述的相变存储器，其特征在于，所述自组装有机分子膜的厚度小于等于5nm。6.一种相变存储器的制备方法，其特征在于，包括：形成多个相变存储结构，相邻的所述相变存储结构之间相互间隔设置；在所述相变存储结构中的至少相变层沿第一方向和/或第二方向的侧壁上形成自组装有机分子膜，所述自组装有机分子膜和所述相变层自发形成化学键连接；在所述相变存储结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐平，刘峻，王恩博，杨红心，
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：