相变存储单元及其制作方法与流程

文档序号:11837164阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种相变存储单元,包括第一介电材料层和位于所述第一介电材料层上的第二介电材料层,所述第一介电材料层中设置有第一电极和位于所述第一电极上的第二电极,所述第二介电材料层中设置有相变材料层和位于所述相变材料层上的第三电极,其特征在于,

所述第二电极的上表面低于所述第一介电材料层的上表面,在所述第一介电材料层中形成有以所述第二电极的上表面为底面的凹槽;

所述相变材料层具有与所述凹槽的结构匹配的凸出部,所述凸出部与所述第二电极形成电连接。

2.根据权利要求1所述的相变存储单元,其特征在于,所述凸出部至少部分或完全覆盖所述第二电极的上表面。

3.根据权利要求1或2所述的相变存储单元,其特征在于,所述凸出部的横截面为长方形,所述长方形的宽度为20~30纳米,长度为80~150纳米,优选地,所述长方形的宽度为25~30纳米,长度为110~150纳米。

4.根据权利要求1或2所述的相变存储单元,其特征在于,所述凸出部的横截面为正方形,所述正方形的边长为20~30纳米。

5.根据权利要求1或2所述的相变存储单元,其特征在于,所述凸出部的横截面为圆形,所述圆形的直径为20~30纳米。

6.根据权利要求1所述的相变存储单元,其特征在于,所述相变存储单元还包括:

第一电极粘附层,设置于所述第一电极与所述第一介电材料层之间;

第二电极粘附层,设置于所述第二电极与所述第一介电材料层之间;

相变材料粘附层,设置在所述相变材料层和所述第三电极之间;

相变材料覆盖层,覆盖在所述相变材料层和所述相变材料粘附层的侧壁所述第一介电材料层的表面上。

7.根据权利要求6所述的相变存储单元,其特征在于,

所述第一电极粘附层、所述第二电极粘附层和所述相变材料粘附层由氮化钛制成;

所述相变材料覆盖层由氮化硅制成。

8.一种相变存储单元的制作方法,其特征在于,所述制作方法包括:

在半导体器件层上形成第一电极、围绕所述第一电极设置的第一介电材料层和位于所述第一介电材料层中欲形成第二电极的位置上的预凹槽;

在所述预凹槽中形成上表面低于所述第一介电材料层的上表面的第二电极,并在所述第一介电材料层中形成以所述第二电极的上表面为底面的凹槽;

在所述第一介电材料层上形成具有填充所述凹槽的凸出部的相变材料层;

形成位于所述相变材料层上的第三电极和围绕所述相变材料层和第三电极设置的第二介电材料层。

9.根据权利要求8所述的制作方法,其特征在于,形成所述第二电极的步骤包括:

形成覆盖所述预凹槽和所述第一介电材料层的第二预备电极;

抛光去除所述第一介电材料层的表面上的所述第二预备电极;

刻蚀剩余的所述第二预备电极以形成所述第二电极和以所述第二电极的上表面为底面的凹槽。

10.根据权利要求9所述的制作方法,其特征在于,

在形成所述第二预备电极的步骤之前,在所述第一通孔的内壁和所述第一介电材料层的表面上形成第二电极粘附预备层;

在形成所述第二预备电极的步骤中,形成覆盖所述第一通孔和第二电极粘附预备层的第二预备电极;

在所述抛光的步骤中,去除位于第一介电材料层的表面上的第二电极粘附预备层和所述第二预备电极,形成第二电极粘附层。

11.根据权利要求8所述的制作方法,其特征在于,形成所述相变材料层的步骤包括:

在所述第一介电材料层和第二电极上沉积相变材料预备层;

刻蚀所述相变材料预备层形成相变材料层。

12.根据权利要求11所述的制作方法,其特征在于,

在沉积所述相变材料预备层的步骤之后,在所述相变材料预备层上沉积相变材料粘附预备层;

刻蚀所述相变材料预备层的步骤中顺序刻蚀所述相变材料粘附预备层和相变材料预备层,形成所述相变材料层和位于所述相变材料层上的相变材料粘附层。

13.根据权利要求12所述的制作方法,其特征在于,

形成所述第一电极、第一介电材料层和预凹槽的步骤包括:

在所述半导体器件层上形成所述第一电极;

形成覆盖所述半导体器件层的裸露表面和所述第一电极的第一介电材料预备层;

沿欲形成第二电极的位置刻蚀所述第一介电材料预备层,形成所述第一介电材料层和所述预凹槽;

形成所述第三电极和所述第二介电材料层的步骤包括:

在所述相变材料层和所述第一介电材料层上形成第二介电材料预备层;

刻蚀穿透所述第二介电材料预备层以在欲形成所述第三电极的位置上形成通孔,并形成所述第二介电材料层;

在所述通孔中填充形成所述第三电极。

14.根据权利要求13所述的制作方法,其特征在于,

在形成所述第一介电材料预备层的步骤之前,在所述第一电极的侧壁上形成第一电极粘附层;

在形成所述第二介电材料预备层的步骤之前,形成覆盖所述第一介电材料层、相变材料层和相变材料粘附层的相变材料覆盖层。

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