一种三维垂直结构相变存储器及其制备方法

本文件涉及微电子器件及存储器，尤其涉及一种三维垂直结构相变存储器及其制备方法。

背景技术：

1、相变存储器作为一种新兴的非易失性存储器件，相变存储器在读写速度、读写次数、数据保持时间、单元面积、多值实现等诸多方面对快闪存储器都具有较大的优越性。

2、两种最典型的三维存储结构已经被提出：一种采用了垂直柱状沟道，如bics和tcat结构；另一种则采用了多个多晶硅层层叠的水平沟道，如vg结构。

3、然而，上述方案由于工艺限制，上述方案存储器的位密度较低，不能满足用户的需求。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本申请旨在提出一种三维垂直结构相变存储器及其制备方法，以提高存储器的位密度。

2、第一方面，本说明书一个或多个实施例提供了一种三维垂直结构相变存储器，其特征在于，包括：

3、在相变存储器的主体结构上设置孔结构；

4、沿垂直于所述孔结构底部的方向，所述孔结构内壁上设置有多个凹陷结构；

5、各所述凹陷结构中设置有插入电极。

6、进一步地，所述存储器主体结构为设置在衬底上的多层结构，沿垂直所述多层结构表面的方向，所述孔结构贯穿所述多层结构，所述孔结构的底部为所述衬底表面。

7、进一步地，所述相变存储器的主体结构为水平电极层和绝缘层交替堆叠而成；

8、所述凹陷结构设置在所述水平电极层上。

9、进一步地，所述凹陷结构包括第一内壁、第二内壁和第三内壁；

10、所述第一内壁和所述第二内壁为所述绝缘层，所述第三内壁为所述水平电极层；

11、所述第三内壁位于所述第一内壁和所述第二内壁之间。

12、进一步地，所述插入电极，包括：选通管层和插入电极层；

13、沿进入所述凹陷结构方向，依次为所述插入电极层、所述选通管层和所述水平电极层。

14、进一步地，所述变存储器还包括：相变层；

15、所述相变层覆盖所述孔结构内表面和所述插入电极。

16、进一步地，所述变存储器还包括：顶电极层；

17、所述顶电极层填充所述相变层形成的孔结构形空间结构。

18、第二方面，本申请实施例提供了一种第一方面任一项所述相变存储器的制备方法，包括：

19、在衬底上，制备多层结构；

20、在所述多层结构设置孔结构；

21、沿垂直于所述孔结构方向，在所述孔结构内壁上设置多个凹陷结构；

22、在各所述凹陷结构中设置插入电极。

23、进一步地，所述在所述多层结构设置孔结构，包括：

24、沿预设第一方向，在所述多层结构上，开设沟槽，所述沟槽贯穿所述多层结构体，并分割所述多层结构体中的水平电极层；所述第一方向与所述多层结构的上表面平行；

25、用绝缘材料填充所述沟槽，得到填充后的多层结构；

26、沿预设第二方向，在所述填充后的多层结构上的字线和位线交叉处开设所述孔结构，所述孔结构贯穿所述填充后的多层结构；所述第二方向与所述第一方向交叉，且与所述多层结构的上表面平行。

27、进一步地，所述多层结构由水平电极层和绝缘层交替堆叠而成；

28、所述沿进入所述孔结构方向，在所述孔结构内壁上设置多个凹陷结构，包括：

29、基于各向同性刻蚀法，刻蚀所述水平电极层，得到所述凹陷结构。

30、与现有技术相比，本申请至少能实现以下技术效果：

31、通过开设孔结构以及在孔结构上设置多个插入电极，实现设置三维相变存储阵列。同时，工作人员可以根据实际情况调整孔结构的凹陷结构的深度，选通管层及插入电极厚度及种类，以便于实现器件更好的性能。同时可以根据实际情况调整孔结构的分布排列方式，以便提高三维相变存储阵列的位密度。

技术特征：

1.一种三维垂直结构相变存储器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的相变存储器，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的相变存储器，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的相变存储器，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的相变存储器，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的相变存储器，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的相变存储器，其特征在于，

8.一种权利要求1-7中任一项所述的相变存储器的制备方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在所述多层结构设置孔结构，包括：

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

技术总结本说明书实施例提供了一种三维垂直结构相变存储器及其制备方法，相变存储器包括：在相变存储器的主体结构上设置孔结构；沿垂直于所述孔结构底部的方向，所述孔结构内壁上设置有多个凹陷结构；各所述凹陷结构中设置有插入电极。本申请提供的技术方案用以解决现有技术存储器的位密度较低，不能满足用户的需求的问题。技术研发人员：高建峰,刘卫兵,李俊杰,周娜,杨涛,李俊峰,罗军受保护的技术使用者：中国科学院微电子研究所技术研发日：技术公布日：2024/8/1