[发明专利]相变存储器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种相变存储器及其制备方法。通过对氮化硅层进行羟基化处理以在氮化硅层的表面上产生硅羟基，提高了氮化硅层和有机材料层之间的粘附性能，使得有机材料层可直接形成在氮化硅层上，从而可以省略有机材料层和氮化硅层之间的粘合层，有利于增大氮化硅层的厚度，提高对相变层的保护强度，改善所制备出的相变存储器的性能。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种相变存储器及其制备方法。

背景技术

相变存储器(Phase Change Memory，PCM)是基于20世纪60年代末70年代初提出的相变薄膜可以应用于相变存储介质的构想建立起来的。作为一种新兴的非易失性存储技术，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，已成为目前非挥发存储技术研究的焦点。故相变存储器被广泛认为是最具潜力的22nm的节点以下的存储器。

其中，相变存储器PCM主要是通过其中的固态相变材料在晶态和非晶态间的可逆相变来实现其存储功能。具体而言，固态相变材料会在加热条件下于晶态和非晶态之间发生可逆相变，当固态相变材料处于非晶态时呈现高阻，而处于晶态时呈现低阻。其中，固态相变材料的两个稳定状态中的任一个都能被指定为逻辑1，而另一个被指定为逻辑0，从而可被用作存储结构。此外，利用晶态和非晶态之间的中间状态所固有的电阻率变化，还可以制造多位存储元件。

随着技术的不断发展，器件尺寸也随之缩减，而针对较小尺寸的相变存储器而言，如何进一步提高对相变材料的保护强度也越发重要，以及相变存储器中相邻的存储结构之间也要求有较好的绝缘和隔热效果，从而对填充在相邻的存储结构之间的绝缘材料提出了更高的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相变存储器的制备方法，通过优化填充在相邻的相变存储结构之间的绝缘材料，以提高对相变材料的保护强度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种相变存储器的制备方法，包括：提供衬底，并在所述衬底上形成多个相变存储结构，相邻的相变存储结构之间相互间隔设置；在所述相变存储结构的侧壁上形成氮化硅层，并对所述氮化硅层进行羟基化处理，以在所述氮化硅层的表面上产生硅羟基；以及，在相邻的相变存储结构之间的间隙内填充有机材料层，以使所述有机材料层与所述氮化硅层的表面上的所述硅羟基发生脱水缩合反应。

可选的，对所述氮化硅层进行羟基化处理的方法包括：利用过氧化氢和强酸的混合溶液对所述氮化硅层进行表面处理。其中，羟基化处理时混合溶液的温度例如为50℃～100℃。

可选的，过氧化氢和强酸的混合溶液是利用过氧化氢溶液和硫酸溶液以体积比为1:4～3:7的比例混合形成，其中，过氧化氢溶液为30％质量分数的过氧化氢溶液，硫酸溶液为98％质量分数的硫酸溶液。

可选的，过氧化氢和强酸的混合溶液是利用过氧化氢溶液和硝酸溶液以体积比为1:6～1:3的比例混合形成，其中，过氧化氢溶液为30％质量分数的过氧化氢溶液，硝酸溶液为98％质量分数的硝酸溶液。

可选的，填充所述有机材料层的方法包括：执行旋涂工艺，以将有机材料填充在所述间隙内；以及，执行固化工艺以固化所述有机材料形成所述有机材料层。

可选的，所述固化工艺中的固化温度为180℃-220℃。

可选的，所述氮化硅层的厚度大于25埃。

可选的，所述相变存储结构包括由下至上依次堆叠设置的第一电极层、选通层、第二电极层、相变层和第三电极层；或者，所述相变存储结构包括由下至上依次堆叠设置的第一电极层、相变层、第二电极层、选通层和第三电极层。

本发明又一目的在于提供一种相变存储器，包括：多个间隔设置的相变存储结构；氮化硅层，覆盖所述相变存储结构的侧壁，且所述氮化硅层的表面有硅羟基；以及，有机材料层，填充在相邻的相变存储结构之间的间隙内，并直接接触所述氮化硅层。其中，所述氮化硅层的厚度大于25埃。