三维相变存储器及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种三维相变存储器及其制造方法，其使得每层相变存储单元及其所需的第一布线(即字线或位线)分开制作，且进一步利用牺牲层的替换和介质侧墙的限缩作用来制作底电极与第一触点电性接触的相变存储单元，能够使得相变存储单元的形状和尺寸不再完全依赖于字线和位线交叉点处的重叠情况，有利于实现更小的存储器尺寸和更高的存储密度，且能改善字线和位线引入的寄生效应，降低相变存储器的编程电流和电源要求。此外，还可以将用于将字线向外引出的接触插塞、将位线向外引出的接触插塞均布置在相变存储单元形成的阵列的外围，由此可以有利于相变存储器整体尺寸的进一步微缩以及存储密度的进一步提高。缩以及存储密度的进一步提高。缩以及存储密度的进一步提高。

【技术实现步骤摘要】
三维相变存储器及其制造方法


[0001]本专利技术涉及存储器
，尤其涉及一种三维相变存储器及其制造 方法。

技术介绍

[0002]通过改善工艺技术、电路设计、程序算法和制造工艺使平面存储单元 缩放到更小的尺寸。但是，随着存储单元的特征尺寸接近下限，平面工艺 和制造技术变得有挑战性和成本高昂。这样一来，平面存储单元的存储密 度接近上限，而三维(3D)存储架构应运而生，用以解决平面存储单元中的 密度限制的问题。
[0003]目前主流的三维相变存储器(3D Phase Change Memory，3D PCM)的 架构可以包括单层的相变存储单(PCM cell)元、两层堆叠的相变存储单 元或者四层堆叠的相变存储单元，且每层相变存储单元一般是自对准地形 成在相互垂直的字线(WL)和位线(BL)的交叉点处，其形状和尺寸均 完全依赖于字线和位线交叉点处的重叠情况，因此一般整体上呈现为垂直 方形柱状。
[0004]虽然上述的三维相变存储器的架构可以突破平面相变存储器中的密度 限制，但是由于其相变存储单元的形状和尺寸均完全依赖于字线和位线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维相变存储器的制造方法，其特征在于，包括：采用第一布线工艺形成第一层间介质层，且所述第一层间介质层中形成有若干条沿第一方向延伸的第一布线以及位于每条所述第一布线上的若干第一触点，所述第一布线为位线或字线；在所述第一层间介质层和所述第一触点上形成堆叠层，所述堆叠层包括底电极层以及层叠在所述底电极层上方的牺牲层；对所述堆叠层进行相应的光刻和刻蚀，直至使得所述底电极层被图案化，以形成若干相互间隔开的堆叠体；形成间隙填充层于相邻所述堆叠体之间的间隙中，且所述间隙填充层暴露出所述牺牲层的顶面；去除所述牺牲层以形成开口，并进一步在所述开口的侧壁上形成介质侧墙；沉积相变存储层于所述开口、所述介质侧墙以及所述间隙填充层的表面上。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，采用第一布线工艺形成第一层间介质层、第一布线以及第一触点的步骤包括：在一衬底上形成第一介质层，并对所述第一介质层进行光刻和刻蚀，以形成沿第一方向延伸的若干条第一沟槽；形成填充于各条第一沟槽中的第一布线；在所述第一介质层和所述第一布线上覆盖第二介质层，并对所述第二介质层进行光刻和刻蚀，以在每条所述第一布线上形成若干第一接触孔，所述第一介质层和所述第二介质层组成所述第一层间介质层；形成填充于各个第一接触孔中的第一触点。3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，沿所述第一方向对所述堆叠层进行相应的光刻和刻蚀，直至使得所述底电极层被图案化，以形成若干条相互间隔开且沿第一方向延伸的堆叠体；且在沉积相变存储层于所述开口、所述介质侧墙以及所述间隙填充层的表面上之后，所述制造方法还包括：沿与所述第一方向相交的第二方向对所述相变存储层和剩余的所述堆叠体进行相应的光刻和刻蚀，直至使得所述底电极层再次被图案化，以通过双重图案曝光技术形成若干相互间隔开的相变存储单元，每个相变存储单元的底电极层与相应的所述第一触点对准并电性接触；形成第二层间介质层，所述第二层间介质层填充相邻所述相变存储单元之间的间隙并将各个所述相变存储单元的相变存储层的顶面掩埋在内；采用第二布线工艺在所述第二层间介质层中形成所需的第二触点，并在所述第二层间介质层上形成若干条沿所述第二方向延伸的第二布线，每个所述第二触点与相应的所述相变存储单元的相变存储层对准且接触，每条所述第二布线通过相应的所述第二触点与相应的所述相变存储单元电性连接，其中，所述第一布线为位线时，所述第二布线为字线，所述第一布线为字线时，所述第二布线为位线。4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，在沉积相变存储层于所述开口、所述介质侧墙以及所述间隙填充层的表面上之后，且沿第二方向对所述相变存储层和剩余的所
述堆叠体进行相应的光刻和刻蚀，以形成若干相互间隔开的相变存储单元之前或之后，对所述相变存储层进行顶面平坦化直至暴露出所述间隙填充层的顶面。5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，沿所述第一方向对所述堆叠层进行相应的光刻和刻蚀，直至使得所述底电极层被图案化，以形成若干条相互间隔开且沿第一方向延伸的堆叠体；且在沉积相变存储层于所述开口、所述介质侧墙以及所述间隙填充层的表面上之后，所述制造方法还包括：对所述相变存储层进行顶面平坦化直至暴露出所述间隙填充层的顶面；依次沉积顶电极层和第二布线层于所述相变存储层以及所述间隙填充层上；沿所述第二方向对所述第二布线层、顶电极层、相变存储层和剩余的所述堆叠体进行相应的光刻和刻蚀，直至使得所述底电极层再次被图案化，以通过双重图案曝光技术形成若干相互间隔开的相变...

【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：