[发明专利]一种相变存储器元件及其制作方法

权利要求书

1.一种相变存储器元件，包括：

底部电极；

纳米颗粒，所述纳米颗粒位于所述底部电极的上表面；

绝缘层，所述绝缘层形成在所述底部电极的上表面未被所述纳米颗粒覆盖的区域；

相变层，所述相变层形成在所述纳米颗粒和所述绝缘层之上，并且位于所述底部电极的正上方；以及

顶部电极，所述顶部电极形成在所述相变层上对准所述底部电极的位置，

其中，所述纳米颗粒用于电连接所述底部电极和所述相变层。

2.如权利要求1所述的相变存储器元件，其特征在于，所述纳米颗粒的平均直径为1-10nm。

3.如权利要求1所述的相变存储器元件，其特征在于，所述纳米颗粒由金属制成，所述金属包括铂、金、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、镓、锆、铌、钼、银、铟、锡、锑、钽、钨中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的相变存储器元件，其特征在于，所述底部电极的材料为Si或掺杂多晶硅。

5.如权利要求1所述的相变存储器元件，其特征在于，所述绝缘层的厚度大于等于1.5nm，并且与所述纳米颗粒的平均直径之间的差异小于等于10nm。

6.一种制作相变存储器元件的方法，包括：

提供前端器件结构，所述前端器件结构包括第一介电层和露出表面的底部电极，所述第一介电层包围所述底部电极的四周；

在所述前端器件结构的上表面形成纳米颗粒；

在所述底部电极的上表面未被所述纳米颗粒覆盖的区域形成绝缘层；

在所述前端器件结构上形成第二介电层和相变层，其中，所述相变层位于所述底部电极的正上方，所述第二介电层包围所述相变层的四周；

在所述第二介电层和相变层上形成第三介电层和顶部电极，其中，所述第三介电层包围所述顶部电极的四周，且所述顶部电极形成在所述相变层上对准所述底部电极的位置。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述纳米颗粒是通过原子层沉积法结合退火工艺形成的。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述原子层沉积法结合退火工艺包括：

在所述前端器件结构上形成厚度为5-30埃的薄膜；

进行快速退火，其中，退火温度为500-1100℃。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述底部电极的材料为Si或掺杂多晶硅。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述绝缘层是通过氧化工艺或氮化工艺形成的。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述氧化工艺为等离子体氧化工艺，所述氮化工艺为等离子体氮化工艺。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述等离子体氧化工艺或所述等离子体氮化工艺的反应温度小于等于200℃，反应腔室内的压力为3-40毫托。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述反应温度为室温至70℃，反应腔室内的压力为10毫托。

14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述等离子体氧化工艺或所述等离子体氮化工艺中还可以通入惰性气体。

15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述等离子体氧化工艺或所述等离子体氮化工艺中，功率为100-3000瓦，反应时间为10-200秒。

16.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在形成所述绝缘层的步骤后，还包括在还原气氛下退火的步骤。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述在还原气氛下退火过程中，通入氢气或一氧化碳。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述氢气的流速为10-100sccm。

19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述在还原气氛下退火过程中，还通入惰性气体。