一种相变存储器单元及其制备方法与流程

1.本发明涉及半导体集成电路制造工艺技术领域，尤其涉及一种相变存储器单元及其制备方法。


背景技术：

2.小存储单元尺寸、高性能以及低功耗一直是存储器器件持续追求的目标。但是，随着工艺节点的不断减小，晶体管因采用了立体器件，例如鳍式场效应晶体管，而无法与现有的一些嵌入式存储器件相兼容。并且，随着大数据、物联网、云计算和人工智能等一系列的新型信息技术的出现，对存储器件还提出了高计算能力要求，但现有的dram和nand闪存等存储器件已无法满足。因此，以相变存储器为代表的新型存储技术越来越受到追捧。
3.参考图1。现有的相变存储器单元，以英特尔x-point技术为例，通常自下而上由底电极01、选择器件层02、阻挡层03、相变材料层04和顶电极05组成。在上述相变存储器单元的实际制备过程中，由于选择器件层02、阻挡层03和相变材料层04这三层是在各自薄膜沉积后，通过一次光刻和刻蚀，将此三层薄膜刻蚀出图形的，因而该刻蚀工艺将带来以下三个问题：
4.第一，由于选择器件层02、阻挡层03和相变材料层04三层薄膜之间材料的不同，造成它们之间刻蚀速率的不同，因此刻蚀后图形的侧壁不是呈理想的直线形态，而是存在曲折，如图2所示。这种图形侧壁的曲折形态，可能造成器件可靠性的下降。
5.第二，在刻蚀过程中，等离子体会对刻蚀出的图形侧壁带来损伤，造成选择器件层02、阻挡层03和相变材料层04薄膜侧壁的线边缘粗糙度增加，如图3所示。这种图形侧壁的线边缘粗糙度增加，将导致相变器件的性能受到影响。
6.第三，在英特尔3dx-point技术中采用的双向阈值开关的阈值电压较高，达到3～5v，导致相变单元的功耗较大。并且，双向阈值开关所用的材料大都含有as或se等有毒物质，因而沉积薄膜的设备需要额外配备特殊防护装置，从而增加了大规模生产的成本，并增加了与cmos生产线兼容的难度。
7.因此，需要设计一种低功耗相变存储器单元及其制备方法，以解决工艺不足所带来的上述问题。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种相变存储器单元及其制备方法，以有效提高相变存储器单元的器件性能和可靠性，降低器件功耗，并节约生产成本。
9.为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
10.本发明提供一种相变存储器单元，自下而上包括对应设置的第一电极、相变单元和第二电极，所述相变单元被配置为纵向的柱形结构，所述柱形结构由内向外包括依次连接的相变材料层、阻挡层和选择器件层；其中，所述第一电极与所述选择器件层连接，所述
第二电极与所述相变材料层连接，所述选择器件层包括纵向设置的二维晶体二极管层。
11.进一步地，所述二维晶体二极管层包括二维晶体pn二极管层，其被配置为相连的具有n型半导体性质的二维晶体材料层和具有p型半导体性质的二维晶体材料层，所述第一电极与所述具有p型半导体性质的二维晶体材料层连接。
12.进一步地，所述二维晶体二极管层包括二维晶体肖特基二极管层，其被配置为相连的具有半导体性质的二维晶体材料层和具有金属性质的二维晶体材料层，所述第一电极与所述具有金属性质的二维晶体材料层连接。
13.进一步地，所述选择器件层还包括相连设于所述二维晶体二极管层外侧的导体材料层，所述第一电极与所述导体材料层连接。
14.进一步地，所述第一电极包括底电极和第一加热电极，所述第一加热电极的下端与所述底电极的上端相连，所述第一加热电极的上端与所述选择器件层的下端相连，和/或所述第二电极包括顶电极和第二加热电极，所述第二加热电极的上端与所述顶电极的下端相连，所述第二加热电极的下端与所述相变材料层的上端相连。
15.本发明还提供一种相变存储器单元的制备方法，包括以下步骤：
16.s01：提供一衬底，在所述衬底上沉积第一介质层，在所述衬底和所述第一介质层中形成第一电极；
17.s02：在所述第一介质层上沉积第二介质层，在对应所述第一电极位置的所述第二介质层中形成贯通的第一凹槽结构；
18.s03：在所述第一凹槽的侧壁表面上依次形成选择器件层和阻挡层，从而在所述阻挡层以内的所述第一凹槽中形成第二凹槽，并使所述选择器件层与所述第一电极连接；其中，形成的所述选择器件层包括二维晶体二极管层；
19.s04：在所述第二凹槽中形成相变材料层，并将所述第二凹槽填满；
20.s05：将所述第一凹槽以外多余的相变材料层、阻挡层和选择器件层材料去除，在所述第一凹槽中形成柱形结构的相变单元；
21.s06：在所述第二介质层上沉积第三介质层，在所述第三介质层中形成连接所述相变材料层的第二电极。
22.进一步地，步骤s03中，形成所述二维晶体二极管层时，包括在所述第一凹槽的侧壁表面依次形成具有p型半导体性质的二维晶体材料层和具有n型半导体性质的二维晶体材料层，从而形成二维晶体pn二极管层，并使所述具有p型半导体性质的二维晶体材料层与所述第一电极连接。
23.进一步地，步骤s03中，形成所述二维晶体二极管层时，包括在所述第一凹槽的侧壁表面依次形成具有金属性质的二维晶体材料层和具有半导体性质的二维晶体材料层，从而形成二维晶体肖特基二极管层，并使所述具有金属性质的二维晶体材料层与所述第一电极连接。
24.进一步地，步骤s03中，形成所述选择器件层时，包括在所述第一凹槽的侧壁表面先形成导体材料层，再在所述导体材料层内侧形成二维晶体二极管层，并使所述导体材料层与所述第一电极连接。
25.进一步地，步骤s01中，在所述衬底和所述第一介质层中形成第一电极，包括：在所述衬底和所述第一介质层中形成底电极，在所述底电极上继续形成与所述底电极相连的第
一加热电极；所述步骤s03中，使形成的所述选择器件层与所述第一加热电极相连；和/或步骤s06中，在所述第三介质层中形成连接所述相变材料层的第二电极，包括：在所述第三介质层中形成第二加热电极，并使所述第二加热电极与所述相变材料层相连，在所述第二加热电极上继续形成与所述第二加热电极相连的顶电极。
26.从上述技术方案可以看出，本发明通过凹槽填充和化学机械抛光方式制备形成具有相变材料层、阻挡层和选择器件层环形嵌套结构的柱形相变单元，既能使相变单元保持平滑的图形侧壁形貌，又不会对相变材料的操作关键区域即相变材料与第二电极的接触区域造成损伤，因此可以提高器件的性能和可靠性；同时，可利用凹槽填充方式形成具有较小体积的柱形相变材料层，因而可使发生相变所需的功耗大幅减小，并且可以发生全相变，从而提高了单元间的一致性；并且，通过采用二维晶体二级管层作为选择器件层，并设置位于相变单元柱形结构的外侧，利用其具有的较低阈值电压，能有效降低器件功耗，且二维晶体二级管层所用材料不含有毒元素，具有环境友好，与标准cmos工艺线兼容的特点，从而可以克服以往使用双向阈值开关所存在的问题，使生产成本得以降低。综上，本发明能有效提高相变存储器单元的器件性能和可靠性，降低器件功耗，并节约生产成本。
附图说明
27.图1是一种传统相变存储器单元的结构示意图；
28.图2是第一种现有的相变存储器单元制备中产生的缺陷形态示意图；
29.图3是第二种现有的相变存储器单元制备中产生的缺陷形态示意图；
30.图4是本发明第一种实施例的相变存储器单元的结构示意图；
31.图5是本发明的实施例中在衬底上沉积形成第一介质层和底电极后得到的结构的示意图；
32.图6是在图5所示的结构上沉积形成第四介质层和第一加热电极后得到的结构的截面图和俯视图的对应示意图；
33.图7是在图6所示的结构上沉积形成第二介质层和第一凹槽后得到的结构的截面图和俯视图的对应示意图；
34.图8是在图7所示的结构上沉积形成选择器件层和阻挡层后得到的结构的截面图和俯视图的对应示意图；
35.图9是在图8所示的结构上沉积形成相变材料层后得到的结构的截面图和俯视图的对应示意图；
36.图10是在图9所示的结构上进行化学机械抛光处理形成相变单元后得到的结构的截面图和俯视图的对应示意图；
37.图11是在图10所示的结构上沉积形成第三介质层和第二加热电极后得到的结构的截面图和俯视图的对应示意图；
38.图12是在图11所示的结构上沉积形成第五介质层和顶电极后得到的结构的截面图和俯视图的对应示意图；
39.图13是本发明第二种实施例的相变存储器单元的结构的截面图和俯视图的对应示意图。
具体实施方式
40.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
41.下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
42.图4是本发明第一种实施例的相变存储器单元的结构示意图。
43.本发明的一种相变存储器单元，参考图4，自下而上包括一一对应的第一电极103、相变单元112和第二电极114。相变单元112为纵向的柱形结构；柱形结构由内侧向外侧包括依次连接的相变材料层111、阻挡层109和选择器件层108。其中，第一电极103与选择器件层108对应连接，第二电极114与相变材料层111对应连接。选择器件层108包括纵向设置的二维晶体二极管层。
44.相变存储器单元可建立在一个衬底101上。衬底101上可设有一至多层介质层，例如可设有第一介质层102、第二介质层106和第三介质层113；还可以在第一介质层102和第二介质层106之间设有第四介质层104，以及在第三介质层113上设有第五介质层。其中，第四介质层104可视为是第一介质层102的延伸层，第五介质层可视为是第三介质层113的延伸层。相变存储器单元可嵌设于上述各介质层中。
45.衬底101可以包括半导体材料，如硅衬底、砷化镓衬底、锗衬底、锗硅衬底或全耗尽型绝缘层上硅衬底等。衬底101也可以是集成电路，包括具有选通管如三极管或二极管等的集成电路。
46.在一可选实施例中，第一电极103可以包含底电极103a和第一加热电极103b；底电极103a顶部和第一加热电极103b底部连接。
47.底电极103a可同时位于衬底101及第一介质层102中。例如，底电极103a的下部分可位于衬底101中，上部分露出衬底101表面，并位于第一介质层102中。
48.底电极103a可采用通孔的结构；底电极103a的材质可以为铜电极，但不限于此。
49.第一加热电极103b可位于第四介质层104中，并可采用纵向设于底电极103a上表面上的扇形体(立体扇环形)结构、立方体结构、l形结构结构。其中采用l形结构时，l形结构的水平底边连接在底电极103a的上表面上，l形结构的竖直侧壁上端对应连接在选择器件层108的环形下端上。
50.本实施例中，采用l形结构的竖直侧壁形式的第一加热电极103b。
51.相变单元112可位于第二介质层106中，其由内而外可包括：柱形相变材料层111、环形阻挡层109和环形选择器件层108。较佳地，相变单元112由内而外可包括圆柱形相变材料层111，圆环形阻挡层109和圆环形选择器件层108。
52.其中，环形选择器件层108采用二维晶体二极管层。选择器件层108材料不会在相变存储器器件操作过程中发生相变。
53.在一可选实施例中，选择器件层108可以是二维晶体pn二极管层，其包括相连的具
有n型半导体性质的二维晶体材料层108b和具有p型半导体性质的二维晶体材料层108a。其中，具有n型半导体性质的二维晶体材料层108b的材料可以是硅烯、锗烯、黑磷、锡烯、三嗪基石墨相氮化碳、过渡金属二硫化物如二硫化钼、二硫化钨、二硒化钼中的至少一种；具有p型半导体性质的二维晶体材料层108a的材料可以是硅烯、锗烯、黑磷、锡烯、三嗪基石墨相氮化碳中的至少一种，或者硅烯、锗烯、黑磷、锡烯、三嗪基石墨相氮化碳的掺杂后材料中的至少一种，其中掺杂元素可以是b、al、in等。
54.在一可选实施例中，选择器件层108还可以是二维晶体肖特基二极管层，其包括相连的具有半导体性质的二维晶体材料层108b和具有金属性质的二维晶体材料层108a。其中，具有半导体性质的二维晶体材料层108b的材料可以是二硫化钨和二硫化钼、二碲化钼、二硫化钽、二碲化钽、二硫化铌、二碲化铌中的至少一种；具有金属性质的二维晶体材料层108a的材料可以是二硫化钛、二硫化钼、二碲化钨中的至少一种。
55.上述实施例中，第一加热电极103b的上端仅与具有p型半导体性质的二维晶体材料层108a或具有金属性质的二维晶体材料层108a的下端对应连接。
56.阻挡层109材料包括导电材料，其具有热导率和电导率高，并且化学性质稳定的特点，不会和选择器件层108的材料、相变材料层111的材料发生化学反应或者发生元素扩散，并能防止选择器件层108材料和相变材料层111材料之间的相互反应和元素扩散，从而有利于二维晶体材料的生长。阻挡层109材料可以是石墨烯，含碳化合物，二维材料，含ti、pt、w、ta、cu、wcn、wn和tan等材料中的至少一种。
57.相变材料层111初始状态为晶态。相变材料层111的材料可为gete-sb2te3体系、gete-snte体系、sb2te体系、in3sbte2体系、sb掺杂体系、掺杂sc、ag、in、al、in、c、s、se、n、cu、w元素的gete-sb2te3体系、掺杂sc、ag、in、al、in、c、s、se、n、cu、w元素的gete-snte体系、掺杂sc、ag、in、al、in、c、s、se、n、cu、w元素的sb2te体系、掺杂sc、ag、in、al、in、c、s、se、n、cu、w元素的in3sbte2体系、掺杂sc、ag、in、al、in、c、s、se、n、cu、w元素的sb掺杂体系中的至少一种。
58.在一可选实施例中，第二电极114可由顶电极114b和第二加热电极114a组成。其中，第二加热电极114a底部仅与相变材料层111连接，第二加热电极114a顶部连接顶电极114b。
59.第二加热电极114a可为纵向设于相变单元112上并位于第三介质层113中的扇环体结构或侧壁结构。
60.这样，可以利用具有较小厚度的第一加热电极103b和第二加热电极114a，产生更高的电流密度，使加热效率得到明显提高，从而能进一步降低器件功耗。
61.顶电极114b可采用设于第二加热电极114a上并位于第五介质层中的金属层结构，例如可以是铜导线，但不限于此。
62.下面通过具体实施方式及附图，对本发明的一种制备例如图4中的相变存储器单元的方法进行进一步说明。
63.如图5-图12所示，本发明的一种相变存储器单元的制备方法，可包括以下步骤：
64.s11：如图5所示，在衬底101上沉积形成第一介质层102，并在衬底101和第一介质层102中形成两个底电极103a。其中，可使底电极103a的下半部分位于衬底101中，上半部分位于第一介质层102中。
65.本实施例中，底电极103a可以为铜线，直径可为50～100nm，较佳为60nm。
66.如图6所示，在第一介质层102和底电极103a上沉积第四介质层104，并在对应底电极103a位置的第四介质层104中形成贯通第四介质层104的凹槽结构。
67.从俯视方向来看，凹槽可采用圆形、椭圆形、矩形和多边形中的一种。在本实施例中，可在第四介质层104中形成一矩形凹槽。其中，凹槽的边长略小于两个底电极103a的外侧边的间距。即使凹槽位于两个底电极103a外侧边以内的上方位置上。
68.然后，在凹槽的内壁表面上形成第一加热电极103b，并使第一加热电极103b与底电极103a相连，从而形成第一电极103。
69.第一加热电极103b可以是立体扇环形和立体l形侧壁结构中的至少一种。第一加热电极103b薄膜可采用原子层沉积、化学气相沉积或高密度等离子体化学气相淀积的工艺方式沉积。
70.在本实施例中，通过在矩形凹槽的内壁表面上沉积第一加热电极103b材料薄膜，并通过光刻、刻蚀对第一加热电极103b材料进行图形化，去除位于凹槽侧壁及底面上多余的第一加热电极103b材料，再在凹槽内填充第四介质层104材料，将凹槽填满，并通过抛光工艺进行平坦化，形成两个分别位于一个底电极103a上的l形结构的第一加热电极103b。图6俯视图中省略了l形结构的第一加热电极103b的水平底边。
71.第一加热电极103b材料可以是tin。第一加热电极103bl形结构的竖直侧壁的厚度可为3～10nm，较佳为6nm。
72.s12：如图7所示，在第四介质层104和第一加热电极103b上沉积第二介质层106，在对应每个底电极103a上方位置的第二介质层106中形成贯通第二介质层106的第一凹槽107结构。其中，第一凹槽107可以是椭圆柱形、圆柱形、长方体和棱柱中的一种。在本实施例中，第一凹槽107为圆形通孔结构，其直径为40-120nm，例如可为60nm。
73.s13：如图8所示，在第一凹槽107的侧壁表面上依次形成环形的选择器件层108和阻挡层109，并使第一加热电极103b顶部与环形选择器件层108底部连接。其中，选择器件层108包括二维晶体二极管层。
74.步骤s11中，在底电极103a上进一步制备第一加热电极103b的作用，是确保底电极103a与选择器件层108之间的连通。由于选择器件层108的厚度较薄，一般为5-30nm，而常规的底电极一般在40-120nm，因而如果按照常规方式使底电极103a与选择器件层108直接相连，就容易出现光刻套准失误问题，导致底电极103a与选择器件层108不连通，或者底电极103a与选择器件层108、阻挡层109和相变材料层111同时连接的问题，从而会降低工艺质量。本发明通过在底电极103a上增加一个第一加热电极103b，利用第一加热电极103b相比选择器件层108所具有的较小厚度，可以有效提高工艺稳定性和工艺窗口(光刻对准)，从而确保了选择器件层108与底电极103a之间的可靠连接性能。
75.在一可选实施例中，选择器件层108可为二维晶体pn二极管层，并可由具有n型半导体性质的二维晶体材料层108b和具有p型半导体性质的二维晶体材料层108a组成。其中，具有n型半导体性质的二维晶体材料层108b可以是硅烯、锗烯、黑磷、锡烯、三嗪基石墨相氮化碳、过渡金属二硫化物如二硫化钼、二硫化钨中的至少一种，具有p型半导体性质的二维晶体材料层108a可以是硅烯、锗烯、黑磷、锡烯、三嗪基石墨相氮化碳中的至少一种。
76.在一可选实施例中，选择器件层108也可以为二维晶体肖特基二极管层，并可由具
有半导体性质的二维晶体材料层108b和具有金属性质的二维晶体材料层108a组成。其中，具有半导体性质的二维晶体材料层108b可以是二硫化钨和二硫化钼、二碲化钼、二硫化钽、二碲化钽、二硫化铌、二碲化铌中的至少一种，具有金属性质的二维晶体材料层108a可以是二硫化钛、二硫化钼、二碲化钨中的至少一种。
77.阻挡层109材料可为导电材料，其具备热导率和电导率高，高温下化学性质稳定的特点，不会和选择器件层108的材料、相变材料层111的材料发生化学反应或者发生元素扩散，并能防止选择器件层108材料和相变材料层111材料的相互反应和元素扩散。阻挡层109材料可以是石墨烯，含碳化合物，二维材料，含ti，pt，w，ta，cu，wcn，wn，tan等材料中的至少一种。
78.选择器件层108沉积可以采用高密度等离子体化学气相淀积的方式或者原子层沉积工艺沉积薄膜，即只在第一凹槽107的侧壁沉积形成立体环形薄膜。阻挡层109可采用高密度等离子体化学气相淀积的方式沉积，并可以与选择器件层108在同一设备中沉积。
79.在本实施例中，选择器件层108采用二维晶体肖特基二极管层，其中具有半导体性质的二维晶体材料层108b为mos2，具有金属性质的二维晶体材料层108a为wte2。由具有金属性质的二维晶体材料层108a和具有半导体性质的二维晶体材料层108b组成的选择器件层108不会在相变单元操作中发生变化。阻挡层109的材料例如为石墨烯，厚度可为3-15nm，例如可为5nm。采用hdp cvd在同一台设备中沉积选择器件层108材料和阻挡层109材料，形成圆环形的选择器件层108和阻挡层109。
80.高密度等离子体化学气相淀积方式为沉积-刻蚀-沉积-刻蚀的方式，因此可以保证选择器件层108和阻挡层109只在第一凹槽107的侧壁沉积，而在第一凹槽107的底部没有薄膜沉积，使选择器件层108和阻挡层109为立体圆环形。
81.石墨烯作为阻挡层109，其化学性质稳定，并且导电性和导热性都十分优异，有利于改善相变存储器器件性能。
82.第一加热电极103b的竖直侧壁上表面整体位于具有金属性质的二维晶体材料层108a下表面以内区域内。
83.由于阻挡层109只在第一凹槽107的侧壁上形成，因而在阻挡层109以内的第一凹槽107中形成了第二凹槽。
84.s14：如图9所示，在阻挡层109以内的第二凹槽中沉积相变材料层111材料，并将第二凹槽填满。
85.相变材料层111初始状态为晶态。相变材料层111的材料为gete-sb2te3体系、gete-snte体系、sb2te体系、in3sbte2体系、sb掺杂体系、掺杂sc、ag、in、al、in、c、s、se、n、cu、w元素的gete-sb2te3体系、掺杂sc、ag、in、al、in、c、s、se、n、cu、w元素的gete-snte体系、掺杂sc、ag、in、al、in、c、s、se、n、cu、w元素的sb2te体系、掺杂sc、ag、in、al、in、c、s、se、n、cu、w元素的in3sbte2体系、掺杂sc、ag、in、al、in、c、s、se、n、cu、w元素的sb掺杂体系中的至少一种。
86.相变材料层111可采用化学气相淀积或者原子层沉积工艺。沉积工艺需保证形成的立体柱形的相变材料层111中间没有缝隙和孔洞。沉积温度可在200～500℃，沉积后的相变材料为晶态。
87.在本实施例中，相变材料层111的材料例如为c掺杂的gesbte，沉积温度为300℃，
沉积后c掺杂的gesbte薄膜为晶态。
88.s15：如图10所示，可通过化学机械抛光，将第一凹槽107外多余的相变材料层111、阻挡层109和选择器件层108材料去除，在第一凹槽107中形成柱形相变单元112。
89.形成的柱形相变单元112由内而外包括：相变材料层111、阻挡层109和选择器件层108。柱形相变单元112可以是椭圆柱形、圆柱形、长方体和棱柱中的一种。第一加热电极103b顶端只与柱形相变单元112最外部的选择器件层108相连，第一加热电极103b底端只与底电极103a相连。
90.s16：如图11所示，在第二介质层106和相变单元112上沉积第三介质层113，在第三介质层113中形成连接相变材料层111的第二加热电极114a。
91.形成的第二加热电极114a只与柱形相变单元112最里面的相变材料层111相连。
92.在本实施例中，在第三介质层113中先形成一圆形凹槽，圆形凹槽的圆周底面与图示两个相变单元112中的相变材料层111表面相交；在凹槽中沉积第二加热电极114a薄膜，并通过光刻、刻蚀，形成两个分别位于一个相变材料层111上的扇环形的第二加热电极114a，并使扇环形的第二加热电极114a底部只和相变单元112中的相变材料层111接触。再通过在凹槽中沉积介质层材料和抛光工艺，最终形成立体扇环形的第二加热电极114a。第二加热电极114a材料例如为tin，厚度为3-60nm，例如可为6nm。
93.如图12所示，在第三介质层113和第二加热电极114a上沉积第五介质层，在第五介质层中形成连接第二加热电极114a的顶电极114b。在本实施例中，顶电极114b为铜导线金属层，宽度为30-120nm，例如可为45nm。
94.在本实施例中，第二电极114由第二加热电极114a和顶电极114b组成。第二加热电极114a底部连接相变材料层111，第二加热电极114a顶部连接顶电极114b。第二加热电极114a为纵向设于相变单元112上的扇环形结构或侧壁结构。
95.图13是本发明第二种实施例的相变存储器单元的结构的截面图和俯视图的对应示意图，为清楚反映本发明结构，图13中显示了该结构的截面图和俯视图的对应示意图，图13中上图显示的是截面图，下图显示的是俯视图。
96.参考图13。作为其他可选的实施方式，本发明的一种相变存储器单元，包括：设于衬底201和第一介质层202上的第一电极203、设于第二介质层206中的相变单元212和设于第三介质层213上的第二电极214。相变单元212为纵向的柱形结构，柱形结构由内侧向外侧包括依次连接的柱形相变材料层211、环形阻挡层209和环形选择器件层208。
97.其中，选择器件层208可以包括设于柱形相变单元212最外侧的导体材料层208a和位于导体材料层208a内侧的环形二维晶体二极管层208b。二维晶体二极管层208b可包括具有p型半导体性质的二维晶体材料层和具有n型半导体性质的二维晶体材料层；或者，二维晶体二极管层208b也可包括具有半导体性质的二维晶体材料层和具有金属性质的二维晶体材料层。
98.设置导体材料层208a有利于二维晶体的生长，并且具备热导率和电导率高，高温下化学性质稳定的特点，可以进一步减小与第一电极203之间的接触电阻。导体材料层208a可以是石墨烯，含碳化合物，二维材料，含ti、pt、w、ta、cu、wcn、wn和tan等材料中的至少一种。在本实施例中，导体材料层208a为石墨烯。
99.其中，第一电极203可包括底电极203a和第一加热电极203b，第一加热电极203b可
设于第一介质层202上的第四介质层204中，第一加热电极203b仅与选择器件层208的导体材料层208a对应连接；第二电极214可包括顶电极214b和第二加热电极214a，第二加热电极214a仅与相变材料层211对应连接。
100.上述相变存储器单元的其他方面及其制备方法，可参考上述图4结构及图5-图12的制备方法实施例加以理解，不再赘述。
101.虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。