[发明专利]具有新型电极结构的相变存储器的制备方法

权利要求书

1.一种相变存储器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A、在硅片上面制备一层SixN介质层；

步骤B、依次沉积Al层、Ti层、TiN层，使其作为底层电极；

步骤C、在上述底层电极上使用超高真空电子束蒸发法制备氧化硅作为绝缘层；旋涂负性抗蚀剂；利用电子束曝光制备设定长度直径圆的阵列以及后续光刻的对准标记；刻蚀所述氧化硅，形成氧化硅柱的阵列；

步骤D、使用化学气相沉积法沉积金属材料钨，使其均匀包裹氧化硅柱；

步骤E、沉积相变材料；

步骤F、利用离子束沉积法沉积氧化硅作为介质保护层；

步骤G、旋涂正性抗蚀剂，电子束曝光开孔，曝光前仔细精确的执行位置对准，使孔位于氧化硅柱的位置；

步骤H、磁控溅射沉积设定厚度的钨，紫外光刻后经反应离子刻蚀形成上层电极。

2.根据权利要求1所述的相变存储器的制备方法，其特征在于：

步骤A中，应用化学气相沉积的方法制备一层SixN介质层，SixN介质层的厚度为300～500nm；

步骤B中，使用磁控溅射的方法沉积300nm厚的底层电极材料，底层电极材料中Al层、Ti层、TiN层的厚度分别为150nm、100nm、50nm；

步骤C中，在上述底层电极上使用超高真空电子束蒸发法制备SixO作为绝缘层；SixO层为200nm，抗蚀剂厚度控制为200nm；利用电子束曝光制备40～60nm直径圆的阵列以及后续光刻的对准标记，阵列周期为100nm～1um；

使用ICP刻蚀所述氧化硅；

步骤D中，沉积100nm厚的金属材料钨；

步骤E中，利用磁控溅射法沉积厚度为100nm的相变材料；

步骤F中，利用离子束沉积法沉积200nm的氧化硅作为介质保护层；

步骤G中，所述正性抗蚀剂为PMMA，抗蚀剂厚度控制为200nm；

步骤H中，磁控溅射沉积的钨的厚度为150nm。

3.根据权利要求1所述的相变存储器的制备方法，其特征在于：

所述步骤G还包括：

利用反应离子刻蚀法去除开孔位置沉积的氧化硅，确保相变材料上没有残余的氧化硅；

刻蚀完成，通过丙酮浸泡去除残余的抗蚀剂。

4.根据权利要求1所述的相变存储器的制备方法，其特征在于：

在步骤A之前还包括清洗硅片步骤：

将硅片放入第一溶液中煮沸3-10分钟，冷却，去离子水冲洗1-5分钟，而后用氮气吹干；其中，所述第一溶液为氨水、双氧水、去离子水的混合液，氨水、双氧水、去离子水的比例为1∶2∶5；

将硅片放入第二溶液中煮沸3-10分钟，冷却，去离子水冲洗1-5分钟，而后用氮气吹干；其中，所述第二溶液为盐酸、双氧水、去离子水的混合液，盐酸、双氧水、去离子水的比例为1∶2∶5；

清洗硅片后，将硅片于100℃-200℃的烘箱中烘烤10min-60min去除表面的水分。

5.根据权利要求1所述的相变存储器的制备方法，其特征在于：

步骤A中，硅片表面利用化学气相沉积的方法制备一层SixN介质层，其厚度控制为300～500nm。

6.根据权利要求1所述的相变存储器的制备方法，其特征在于：

与相变材料接触的下层电极为钨包裹氧化硅柱的结构，氧化硅柱的制备利用电子束曝光结合ICP刻蚀的方法完成，在制备氧化硅柱的同时完成对准标记的制备；

氧化硅柱的直径控制为30～60nm，钨的制备方式为磁控溅射法。

7.根据权利要求1所述的相变存储器的制备方法，其特征在于：

相变材料层上的氧化硅的制备采用电子束蒸发或者是离子束沉积的方法常温沉积，确保沉积氧化硅的时候不影响相变材料的性质。

8.根据权利要求1所述的相变存储器的制备方法，其特征在于：

刻蚀相变材料上的氧化硅时，需要在氧化硅柱的位置上开孔，其余部分被PMMA抗蚀剂保护；

执行电子束曝光时，首先利用前述形成的对准标记进行图形结构对准，而后仔细精确的调整扫描电子显微镜的状态，使其达到最佳的图形分辨率，最后进行曝光；氧化硅的刻蚀利用反应离子刻蚀法完成。