[发明专利]一种低功耗相变存储器的制备方法

权利要求书

1.一种低功耗相变存储器的制备方法，包括：

(1)提供一衬底，在所述衬底上生长第一介质层，并形成镶嵌于第一介质层并且顶部暴露的圆柱状底电极；

(2)在步骤(1)中包含圆柱状底电极的第一介质层上形成第二介质层，将第二介质层进行光刻和刻蚀形成纵向的沟槽1，沟槽1的底面停留在第一介质层上表面，沟槽1的两个侧面分别位于第一介质层上纵向相邻两排圆柱状底电极的中心线上，使得每个底电极有一半的面积暴露在沟槽1的底面；

(3)在步骤(2)中沟槽1内形成“倒几字”型相变材料层，对相变材料层进行回刻蚀，使得沟槽1外以及沟槽1底部的相变材料刻蚀完全，只留下沟槽1侧壁上的相变材料，侧壁上的相变材料底部与下方底电极接触；

(4)在步骤(3)中形成的侧壁相变结构上生长第三电介质层，在第三电介质层上生长第四电介质层并填满沟槽1，抛光将沟槽1外的材料去除，直至侧壁相变结构的顶部暴露出来；

(5)在步骤(4)中抛光后的整体结构上生长导电薄膜层，并通过光刻和刻蚀形成纵向条状导电线条，导电线条底部中心位于侧壁相变结构上；

(6)在步骤(5)形成的结构上生长第五电介质层，在第五电介质层上生长第六电介质层并填满导电线条之间的沟槽2，然后通过抛光将第六电介质层表面进行平坦化；

(7)在步骤(6)中平坦化的第六电介质层上进行圆孔1光刻和刻蚀，圆孔1的中心位于导电线条纵向中心线上，在圆孔1内填充导电材料直至填满，然后抛光去除圆孔1外的导电材料直至与第六电介质层上表面齐平，作为顶电极。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中衬底为半导体衬底；第一介质层材料为SiO₂，厚度为150～300nm；生长的方式包括化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积或低压化学气相沉积；圆柱状底电极材料选自W、Pt、Al、Ag或TiN，孔径为50～100nm；圆柱状底电极形成的方式包括溅射法或化学气相沉积。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中第二介质层材料选自SiO₂或SiN，厚度为150nm～270nm；第二介质层形成的方式为化学气相沉积，沉积温度不高于400℃；沟槽1的刻蚀方法为反应离子刻蚀或等离子体耦合刻蚀；沟槽1的宽度为200nm～400nm；侧壁的垂直度在70°～90°。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中相变材料层形成之前使用ICP刻蚀对步骤(2)完成后的晶圆进行软刻蚀预处理；相变材料层的形成方式包括物理气相沉积、化学气相沉积或原子层沉积；相变材料层材料选自In_xGe_ySb_zTe_(1-x-y-z)，Ta_uSb_vTe_(1-u-v)或C_xGe_ySb_zTe_(1-x-y-z)，其中0≤u＜1，0≤v＜1，0≤x＜1，0≤y＜1，0≤z＜1，u+v≤1，x+y+z≤1；沟槽1外相变薄膜厚度为20nm～80nm，沟槽1内侧壁上相变薄膜厚度为10nm～50nm；回刻蚀包括RIE或ICP刻蚀。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中第三电介质层和第四电介质层的生长方式包括物理气相沉积、化学气相沉积或原子层沉积；第三电介质层材料为SiN，厚度为5～20nm；第四电介质层材料为SiO₂；抛光为化学机械抛光。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中导电薄膜层的生长方式包括物理气相沉积或化学气相沉积；导电薄膜层材料为TiN，厚度为30～40nm；导电线条中心线位于侧壁相变材料中心线正上方，导电线条宽度为180～250nm。