[发明专利]相变存储器及其制造方法

说明书

本发明提供一种相变存储器及其制造方法，相变存储器包括相变存储单元，相变存储单元具有沿第一方向依次堆叠的第一导电层、选通层、第一电极层、相变材料层、第二电极层和第二导电层，其中，第一电极层和第二电极层均为氮化钛/碳双层电极结构。本发明的相变存储器中采用的TiN/C双层电极结构，TiN层和C层都有成熟的生长工艺，其生长工艺不会对相变材料层中的相变材料产生损伤，将两者结合起来可以兼顾电极材料导电，导热和防迁移的要求。另外，TiN层和C层之间的界面层有比较高的热阻和电阻值，通过引入高热阻和电阻的界面层，可以大幅降低对电极厚度的要求，从而一定程度降低沟槽深度，降低整体的工艺整合难度，提高工艺窗口。

技术领域

本发明涉及存储器技术领域，特别涉及一种相变存储器及其制造方法。

背景技术

相变存储器(Phase Change RAM，PCRAM)是一种固态半导体非易失性存储器，其具有高速读取、高可擦写次数、非易失性、元件尺寸小、功耗低等优点，且相比于动态随机存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)来说，其成本更低，断电后信息不会丢失，存储密度更大，功耗也更低，因此被认为是极具发展前景，并且最有可能完全替代DRAM的新型非易失性存储器。特别地，PCRAM因具备非易失性以及可字节寻址等特点，从而同时具备了作为主存和外存的潜力，由此，PCRAM也被寄希望，以打破主存与外存之间的界限，为未来的存储体系结构带来重大的变革。

对于相变存储技术而言，电极材料的选择十分重要，电极材料有各种严格的要求或限制，它需要同时满足耐高温、导电、高阻值，导热阻热能力适中，同时不和相变材料互相迁移渗透，因此，选择合适的电极材料是相变存储技术中很重要的研究方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相变存储器及其制造方法，通过采用氮化钛/碳的双层电极结构，提高相变存储器的性能。

为达到上述目的，本发明提供一种相变存储器，包括：

相变存储单元，所述相变存储单元具有沿第一方向依次堆叠的第一导电层、选通层、第一电极层、相变材料层、第二电极层和第二导电层；其中，所述第一电极层和所述第二电极层均为氮化钛/碳双层电极结构。

可选的，所述相变存储单元还包括第三电极层，所述第三电极层设置在所述第一导电层和所述选通层之间，且所述第三电极层为氮化钛/碳双层电极结构。。

可选的，所述第一电极层和所述第二电极层中的氮化钛层与所述相变材料层接触；所述第三电极层中的氮化钛层与所述选通层接触。

可选的，所述相变存储单元还包括第四电极层：所述第四电极层设置在所述选通层和所述第一电极层之间，所述第四电极层为氮化钛层。

可选的，所述第一导电层沿第二方向延伸，所述第二导电层沿第三方向延伸，所述第一方向、第二方向、第三方向两两正交。

可选的，所述相变存储器还包括沿第二方向延伸的第一隔离结构和/或沿第三方向延伸的第二隔离结构，所述第一隔离结构用于电隔离所述相变存储器中沿第三方向并列设置的相邻两个所述相变存储单元；所述第二隔离结构用于电隔离所述相变存储器中沿第二方向并列设置的相邻两个所述相变存储单元。

相应的，本发明还提供一种相变存储器的制造方法，包括：

沿第一方向在衬底上依次堆叠形成第一导电层、选通层、第一电极层、相变材料层、第二电极层和第二导电层；其中，所述第一电极层和所述第二电极层均为氮化钛/碳双层电极结构。

可选的，在形成所述第一导电层之后，形成所述选通层之前还包括：在所述第一导电层上形成第三电极层，且所述第三电极层为氮化钛/碳双层电极结构，所述第三电极层的氮化钛层与所述选通层接触。

可选的，在形成所述选通层之后，形成所述第一电极层之前还包括：在所述第三导电层上形成第四电极层，且所述第四电极层为氮化钛层。