【技术实现步骤摘要】
本公开涉及半导体制备，具体涉及一种三维存储结构的制备方法及存储器。
技术介绍
1、相变存储器(phase change memory，pcm)或铁电存储器(ferroelectric ram，fram)是在半导体后端制程(back-end of line，beol)中集成存储单元的器件，其具体结构为存储单元插入两相邻的金属层之间的构造，该种存储器的存储性能与存储单元中存储层材料及电极层材料的有效面积成正比。
2、现有技术中，在如图1所示的相变/铁电存储器中，二维结构的存储单元100位于第一金属结构110和第二金属结构120之间，由上电极层101、下电极层103及中间的铁电/相变材料存储层102层叠组成，上电极层101、下电极层103及铁电/相变材料存储层102均采用原子层沉积(atomic layer deposition，ald)方式逐层沉积生长获得。然而，随着半导体制程的不断微缩，存储结构的排布愈发密集，传统的二维存储单元在水平面上的面积被压缩而随之变小，进一步导致存储层材料与电极层材料之间的有效面积减小，使得存储器的存储性能受到影响。
技术实现思路
1、针对现有技术中的问题，本公开的目的在于提供一种三维存储结构及存储器，通过逐层沉积形成三维的存储单元结构，能够在占用相同平面面积的情况下扩大存储层材料和电极层材料之间的有效面积。具体的，本公开的第一方面提供了一种三维存储结构的制备方法，包括如下步骤：
2、提供一基底，基底包括第一介质层、形成于第一介质层的
3、于第一通孔的内壁以及第一介质层的部分表面形成具有凹形结构的存储单元，凹形结构的底部与第一金属结构相接触，凹形结构的开口背向第一金属结构，且开口内填充有与存储单元相接触的第一连接结构，第一连接结构及存储单元远离第一介质层的表面覆盖有阻挡层；
4、形成覆盖第一介质层以及阻挡层的第二介质层，并于第二介质层内形成与第一连接结构相接触的第二连接结构；
5、于第二介质层的表面形成第二金属结构，第二金属结构与第二连接结构相接触。
6、在上述第一方面的一种可能的实现中，于第一通孔的内壁以及第一介质层的部分表面形成具有凹形结构的存储单元包括如下步骤：
7、于第一通孔的内壁形成第一电极层；
8、于第一电极层的表面以及第一介质层的表面依次形成存储材料层以及第二电极材料层；
9、于第一通孔内形成第一连接结构，第一连接结构与第二电极材料层相接触；
10、图案化第二电极材料层及存储材料层，形成第二电极层及存储层，并与第一电极层构成存储单元，其中，第一通孔内的第二电极层、存储层及第一电极层形成凹形结构，且凹形结构的底部的第一电极层与第一金属结构相接触，凹形结构的开口背向第一金属结构，第一连接结构位于开口内并与第二电极层相接触；
11、于第一连接结构远离第一介质层的表面、第二电极材料层远离第一介质层的表面以及第一介质层的部分表面沉积阻挡层。
12、在上述第一方面的一种可能的实现中，于第一通孔的内壁形成第一电极材料层包括如下步骤：
13、于第一通孔的内壁及第一介质层的表面沉积第一电极材料层；
14、于第一通孔内填充胶状有机物，胶状有机物覆盖全部位于第一通孔的内壁的第一电极材料层；
15、去除位于第一介质层的表面的第一电极材料层以及胶状有机物，以于第一通孔的内壁形成第一电极层。
16、在上述第一方面的一种可能的实现中，于第一通孔内形成第一连接结构包括如下步骤：
17、于第二电极材料层远离第一介质层的表面沉积金属材料层；
18、化学机械抛光金属材料层，第一通孔内保留的金属材料层形成第一连接结构。
19、在上述第一方面的一种可能的实现中，图案化第二电极材料层及存储材料层，形成第二电极层及存储层包括如下步骤：
20、去除第一介质层表面的部分存储材料层以及第二电极材料层，以形成若干间隔设置的三维存储结构。
21、在上述第一方面的一种可能的实现中，形成覆盖第一介质层以及阻挡层的第二介质层，并于第二介质层内形成与第一连接结构相接触的第二连接结构包括如下步骤：
22、于第二介质层内形成暴露第一连接结构以及部分暴露第二电极层的第二通孔，第二通孔在竖直方向上的中心轴与第一通孔在竖直方向上的中心轴基本重合；
23、于第二通孔内沉积金属材料层；
24、化学机械抛光金属材料层，第二通孔内保留的金属材料层形成第二连接结构。
25、在上述第一方面的一种可能的实现中，第二通孔在水平截面上的径向长度，大于第一通孔在水平截面上的径向长度。
26、在上述第一方面的一种可能的实现中，第一连接结构和第二连接结构的材料均为金属钨；
27、第一介质层与第二介质层均为氧化物层；
28、阻挡层为氮化钛材料层或金属材料层。
29、在上述第一方面的一种可能的实现中，第一电极层和第二电极层的材料均为氮化钛材料；
30、存储层的材料为铁电材料、相变材料或磁阻材料。
31、本公开的第二方面提供了一种存储器，包括若干前述第一方面提供的制备方法得到的三维存储结构。
32、与现有技术相比，本公开具有如下的有益效果：
33、通过本公开提供的技术方案，通过逐层沉积形成三维的存储单元结构，能够在占用相同平面面积的情况下扩大存储层材料和电极层材料之间的有效面积，同时使得存储单元结构底部直接与第一金属结构接触，降低了存储单元底部的漏电风险，使得存储器的运行效率和可靠性得到了提升；同时，采用本公开提供的技术方案，在制备存储单元的过程中仅需对上电极层和存储层进行图案化处理，简化了图案化的工艺需求；通过设置阻挡层能够保护存储单元在后续制备过程中不受损伤，在有效实现存储单元尺寸微缩的同时提升了制程良率。
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1.一种三维存储结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的三维存储结构的制备方法，其特征在于，所述于所述第一通孔的内壁以及所述第一介质层的部分表面形成具有凹形结构的存储单元包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的三维存储结构的制备方法，其特征在于，所述于所述第一通孔的内壁形成第一电极材料层包括如下步骤：
4.根据权利要求2所述的三维存储结构的制备方法，其特征在于，所述于所述第一通孔内形成所述第一连接结构包括如下步骤：
5.根据权利要求2所述的三维存储结构的制备方法，其特征在于，所述图案化所述第二电极材料层及所述存储材料层，形成第二电极层及存储层包括如下步骤：
6.根据权利要求2所述的三维存储结构的制备方法，其特征在于，所述形成覆盖所述第一介质层以及所述阻挡层的第二介质层，并于所述第二介质层内形成与所述第一连接结构相接触的第二连接结构包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的三维存储结构的制备方法，其特征在于，所述第二通孔在水平截面上的径向长度，大于所述第一通孔在水平截面上的径向长度。<...
【技术特征摘要】
1.一种三维存储结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的三维存储结构的制备方法，其特征在于，所述于所述第一通孔的内壁以及所述第一介质层的部分表面形成具有凹形结构的存储单元包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的三维存储结构的制备方法，其特征在于，所述于所述第一通孔的内壁形成第一电极材料层包括如下步骤：
4.根据权利要求2所述的三维存储结构的制备方法，其特征在于，所述于所述第一通孔内形成所述第一连接结构包括如下步骤：
5.根据权利要求2所述的三维存储结构的制备方法，其特征在于，所述图案化所述第二电极材料层及所述存储材料层，形成第二电极层及存储层包括如下步骤：
6.根据权利要求2所述的三维存储结构的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜雪珂，丁甲，孟晋辉，张继伟，胡林辉，周华，
申请(专利权)人：上海积塔半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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