[发明专利]用于替代DRAM及FLASH的相变存储单元及其制作方法

权利要求书

1.一种相变存储单元，其包括相变材料层和与其接触并位于其下方的圆柱体下电极，其特征在于，所述相变材料层由侧壁层与圆形底层连接而成，并形成上部开口的空心圆柱体或空心倒圆台，所述空心圆柱体或空心倒圆台内部填充介质层。

2.根据权利要求1所述的相变存储单元，其特征在于：所述圆形底层的直径等于或大于圆柱体下电极的直径。

3.根据权利要求1或2所述的相变存储单元，其特征在于：所述圆形底层的直径范围是5~30 nm。

4.根据权利要求1或2所述的相变存储单元，其特征在于：所述圆柱体下电极的直径范围是2~5 nm，高度小于或等于500 nm。

5.根据权利要求1或2所述的相变存储单元，其特征在于：所述圆柱体下电极的直径范围是5~30 nm，高度小于或等于500 nm。

6.根据权利要求1所述的相变存储单元，其特征在于：所述圆形底层的厚度范围是1~10 nm，所述侧壁层的厚度范围是2~15 nm。

7.一种相变存储单元的制作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1）提供一金属电极层，在所述金属电极层上生长第一介质层，并在所述第一介质层上制备出圆柱形孔，形成带有圆柱形孔的第一介质层；所述圆柱形孔的深度等于所述第一介质层的厚度；

2）在所述带有圆柱形孔的第一介质层上沉积下电极金属材料，并进行抛光去除所述圆柱形孔外的下电极金属材料，留下的下电极金属材料与所述第一介质层齐平；

3）在所述步骤2）中抛光后的结构上进行回刻，形成圆柱体结构或倒圆台结构的孔洞；剩余的下电极金属材料形成圆柱体下电极；

4）沉积相变材料层，形成由侧壁层与圆形底层连接而成并上部开口的空心圆柱体或空心倒圆台；接着沉积用于填充在所述空心圆柱体或空心倒圆台内部的第二介质层；然后抛光去除所述圆柱体结构或倒圆台结构的孔洞外多余的第二介质和相变材料，直至与所述第一介质层齐平，然后制备出上电极。

8.根据权利要求7所述的相变存储单元的制作方法，其特征在于：于所述步骤4）中沉积相变材料层时进行原位加温；所述原位加温的温度范围是200~400 ℃。

9.根据权利要求7所述的相变存储单元的制作方法，其特征在于：于所述步骤4）中沉积第二介质层时进行加温；所述加温的温度范围是200~400 ℃。

10.根据权利要求7所述的相变存储单元的制作方法，其特征在于：所述圆形底层的直径等于或大于圆柱体下电极的直径。

11.根据权利要求7或10所述的相变存储单元的制作方法，其特征在于：所述圆形底层的厚度范围是1~10 nm，所述侧壁层的厚度范围是2~15 nm。