[发明专利]相变存储器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件及制备技术领域，特别是涉及一种相变存储器及其制备方法，能够支持块擦除操作。

背景技术

存储器是半导体产业的重要组成部分，近两年随着计算机和移动通讯技术的快速发展，对于存储器的要求越来越高，不但要求体积小、功耗低、成本低、读/写速度快，而且要求具有不挥发性，即在掉电的情况下仍能保存数据。目前市场上主流的存储器包括SRAM、DRAM和FLASH等，这些存储器在各个方面起着重要作用，但目前还没有一种理想的存储器，满足所有需求的性能。新型非挥发存储器主要有铁电存储器(FRAM)、磁存储器(MRAM)和相变存储器(PCRAM)。相变存储器是一种新型的固态半导体存储器，它是基于Ovshisky在20世纪60年代末提出的奥弗辛斯基电效应的存储器。相变存储器可以做在硅晶片衬底上，其关键材料是可记录的相变薄膜、加热电极材料、绝热材料和引出电极材料等。相变存储器的基本原理是利用电脉冲信号作用于器件单元上，使相变材料在非晶态与多晶态之间发生可逆相变，通过分辨非晶态时的高阻与多晶态时的低阻，可以实现信息的写入、擦除和读出操作。

相变存储器具有存储单元尺寸小、非挥发性、循环寿命长、稳定性好、功耗低和可嵌入功能强等优点，特别是在器件尺寸的微缩方面优势尤为突出。因此，相变存储器被认为是下一代非挥发存储技术的最佳解决方案之一，在低压、低功耗、高速、高密度和嵌入式存储方面有着广阔的商用前景。

典型的相变存储器结构都是在各个下电极或者下加热电极上淀积相变材料，形成各个分立的相变存储单元，这种结构不能完成整块操作，只能执行单元操作。这种结构很难满足快速擦除和写入的要求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种相变存储器及其制备方法，能够支持块擦除操作，用于解决现有技术中现有相变存储器不能完成块操作，因而不能满足快速擦除和写入要求的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种相变存储器，其中，所述相变存储器至少包括：

下电极，所述下电极呈阵列式排布；

位于所述下电极上的下加热电极；

位于多个下加热电极上的相变材料层，所述相变材料层呈条状等间距排布；

位于所述下加热电极上方位置的相变材料层上的上电极，所述上电极呈条状等间距排布，且与所述相变材料层相互垂直。

优选地，所述相变存储器还包括：位于所述相变材料层下部两端的大电极，所述上电极还位于所述大电极上方位置的相变材料层上。

优选地，所述相变存储器还包括：位于所述下电极、所述下加热电极、所述相变材料层和所述大电极的外侧壁与内侧壁的绝热材料层。

优选地，所述上电极与控制信号连接，所述大电极通过所述相变材料层与所述上电极电连接，所述上电极通过所述相变材料层与所述下加热电极及所述下电极电连接。

优选地，所述相变存储器还包括：位于所述下电极下部的二极管或晶体管。

优选地，所述下加热电极为与所述下电极形状、大小相同的电极或者T型小电极。

本发明还提供一种相变存储器的制备方法，其中，所述相变存储器的制备方法至少包括如下步骤：

提供衬底，在所述衬底上形成第一绝热材料层，图形化所述第一绝热材料层，在所述第一绝热材料层上形成通至所述衬底的呈阵列式排布的第一通孔；在所述第一通孔内淀积电极材料形成下电极，去除多余的电极材料；

形成第二绝热材料层，覆盖所述第一绝热材料层和所述下电极，图形化所述第二绝热材料层，在所述第二绝热材料层上形成通至各下电极的呈阵列式排布的第二通孔；在所述第二通孔内淀积电极材料形成下加热电极，去除多余的电极材料；

继续图形化所述第一绝热材料层和所述第二绝热材料层，在所述第一绝热材料层和所述第二绝热材料层的两端形成通至所述衬底的与所述下电极位置相应的第三通孔；在所述第三通孔内淀积电极材料形成大电极，去除多余的电极材料；

形成第三绝热材料层，覆盖所述第二绝热材料层、所述大电极和所述下加热电极，图形化所述第三绝热材料层，形成通至所述下加热电极和所述大电极的呈条状等间距排布的沟道；在所述沟道内淀积电极材料形成相变材料层，去除多余的电极材料；

形成电极材料层，覆盖所述第三绝热材料层和所述相变材料层，图形化所述电极材料层，在所述下加热电极和所述大电极上方位置的相变材料层上，形成呈条状等间距排布、且与所述相变材料层相互垂直的上电极。