[发明专利]一种三维相变存储器的形成方法及三维相变存储器

说明书

本申请实施例提供一种三维相变存储器的形成方法及三维相变存储器，其中方法包括：采用沿第一方向延伸的多个初始刻蚀图案，刻蚀第一掩膜叠层，以形成第一刻蚀掩膜叠层；在所述第一刻蚀掩膜叠层表面形成第二掩模叠层；采用沿第二方向延伸的多个二次刻蚀图案，依次刻蚀所述第二掩膜叠层和所述第一刻蚀掩膜叠层，形成二次刻蚀掩膜叠层，其中，所述二次刻蚀掩膜叠层具有网格状图案；以所述二次刻蚀掩膜叠层为掩膜，刻蚀相变存储单元叠层，以形成柱状的相变存储单元。

技术领域

本申请实施例涉及半导体领域，涉及但不限于一种三维相变存储器的形成方法及三维相变存储器。

背景技术

相变存储器(Phase Change Memory，PCM)是利用相变材料在具有不同电阻的状态之间的可逆、热辅助切换的非易失性固态存储技术。PCM单元中的相变材料可以位于两个电极之间，并且可以施加电流以使相变材料(或其阻挡电流通路的部分)在两种相之间反复切换，以存储数据。

在三维相变存储器(3D PCM)中，存储器芯片由许多存储阵列组成，这些阵列具有单独的字线(Word Line，WL)和位线(Bit Line，BL)。在每一阵列中相互垂直的WL和BL的交叉点处形成自对准的PCM单元，PCM单元为垂直方形柱状，与顶部和底部BL触点接触，WL位于PCM单元的中间。

相关技术在制造PCM单元时，需要分别采用双重图案化技术形成WL和BL方向的结构，在形成WL或BL方向结构时均需要沉积形成多个沉积层，并分别进行两次部分刻蚀，共需要进行4次部分刻蚀以及形成8个沉积层来形成一个PCM单元，并且在刻蚀完成后，需要去除多余的沉积层材料，使得刻蚀过程非常复杂。此外，在形成2叠层或4叠层的3D PCM工艺中，部分刻蚀的次数增加到4或8次，形成的沉积层数量也增加了一倍或四倍。也就是说，随着3DPCM叠层数量的增大，刻蚀的工艺次数会成倍的增加，这大大提高了制造成本。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种三维相变存储器的形成方法及三维相变存储器。

本申请实施例的技术方案是这样实现的：

本申请实施例提供一种三维相变存储器的形成方法，所述方法包括：提供一叠层结构；所述叠层结构包括依次堆叠的相变存储单元叠层和第一掩模叠层；

采用沿第一方向延伸的多个初始刻蚀图案，刻蚀所述第一掩膜叠层，以形成第一刻蚀掩膜叠层；

在所述第一刻蚀掩膜叠层表面形成第二掩模叠层；

采用沿第二方向延伸的多个二次刻蚀图案，依次刻蚀所述第二掩膜叠层和所述第一刻蚀掩膜叠层，形成二次刻蚀掩膜叠层，其中，所述二次刻蚀掩膜叠层具有网格状图案；

以所述二次刻蚀掩膜叠层为掩膜，刻蚀所述相变存储单元叠层，以形成柱状的相变存储单元；其中，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。

在一些实施例中，所述叠层结构还包括：沿所述第一方向延伸且沿所述第二方向排布的多条位线，以及位于每一所述位线上的至少一个位线触点，所述位线触点用于连接所述位线和所述相变存储单元叠层。

在一些实施例中，所述第一掩模叠层至少包括：从下往上依次堆叠的的第一掩模层、第二掩模层和第三掩模层；

所述第一刻蚀掩膜叠层通过以下步骤形成：

基于沿所述第一方向延伸的多个初始刻蚀图案，刻蚀所述第三掩膜层，形成具有所述初始刻蚀图案的第三刻蚀掩膜层；

以所述第三刻蚀掩膜层为掩膜，刻蚀所述第二掩膜层，并去除剩余的第三刻蚀掩膜层，形成具有所述初始刻蚀图案的第二刻蚀掩膜层；其中，所述第一掩模层和所述第二刻蚀掩膜层，构成所述第一刻蚀掩膜叠层。

在一些实施例中，所述第一掩模叠层还包括：位于所述第三掩膜层之上且依次堆叠的第一芯轴层、第一介质层和第一阻挡层；