高密度相变存储器的制备方法技术

本发明专利技术揭示一种高密度相变存储器的制备方法，该方法包括制备纳米电极阵列的步骤；利用聚焦离子束沉积设定化学元素的方法制备纳米电极阵列。所述方法还包括光刻对准标记的制备步骤；利用聚焦离子束沉积设定化学元素的方法制备光刻对准标记。本发明专利技术利用聚焦离子束沉积铂制备电极阵列，使得电极阵列的密度可达１０↑［１０］／ｃｍ↑［２］以上；在此基础上为研究相邻单元之间的相互影响提供了一种可行的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微电子
，涉及一种存储器的制备方法，尤其涉及一种高 密度相变存储器的制备方法。
技术介绍
相变存储器技术是基于Ovshinsky在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，是一种价格便宜、性能稳定 的存储器件。相变存储器可以做在硅晶片衬底上，其关键材料是可记录的相变薄 膜、加热电极材料、绝热材料和引出电极材料等。相变存储器的基本原理是利用 电脉冲信号作用于器件单元上，使相变材料在非晶态与多晶态之间发生可逆相 变，通过分辨非晶态时的高阻与多晶态时的低阻，可以实现信息的写入、擦除和 读出操作。相变存储器由于具有高速读取、高可擦写次数、非易失性、元件尺寸小、功 耗低、抗强震动和抗辐射等优点，被国际半导体工业协会认为最有可能取代目前 的闪存存储器而成为未来存储器主流产品和最先成为商用产品的器件。当今，存储器的研究一直朝着高速、高密度、低功耗的方向发展。目前世界 上从事相变存储器研发工作的机构大多数是半导体行业的大公司，研究热点大多 围绕其器件工艺展开器件的物理机制研究，包括如何减小器件的操作电流，即 降低功耗；器件结构设计和存储机理研究等；高密度器件阵列的制造工艺研究， 包括如何实现器件单元的纳米尺度化问题、高密度器件芯片的工艺问题、器件单 元的失效问题等。传统的半导体工艺中，高密度单元器件的制*赖于光刻技术，光刻的极限 指标决定了器件单元的最小尺寸；由于光刻中邻近效应的影响对于高密度器件的 制备工艺上受到的限制较多
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种，电极阵列密度可达107cii^以上。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案一种，该方法包括制备纳米电极阵列的步骤； 利用聚焦离子束沉积设定化学元素的方法制备纳米电极阵列。作为本专利技术的一种优选方案，所述方法还包括光刻对准标记的制备步骤；利 用聚焦离子束沉积设定化学元素的方法制备光刻对准标记。进一步地，利用聚焦 离子束沉积铂的方法制备光刻对准标记。所述标记的形状为十字线以及与十字线 相连的四个方形组成。作为本专利技术的一种优选方案，利用聚焦离子束沉积铂的方法制备纳米电极阵列。作为本专利技术的一种优选方案，所述方法还包括相变材料的沉积步骤；相变材 料的沉积步骤利用磁控'减射结合剥离完成；在基片上旋涂双层电子束抗蚀剂，抗 蚀剂厚度控制为200 ~ 300nm;执行对准程序，而后电子束曝光形成相变材料的 沉积区域；磁控溅射沉积设定厚度的相变材料；用丙酮浸泡设定时间，并将光刻 胶及其上面沉积的相变材料去除。作为本专利技术的一种优选方案，在制备底层介质层的步骤之前还包括清洗硅片 步骤将硅片》文入第一溶液中煮沸3-10分钟，冷却，去离子水冲洗l-5分钟，而 后用氮气吹干；其中，所述第一溶液为氨水、双氧水、去离子水的混合液，氨水、 双氧水、去离子水的比例为l: 2: 5;将硅片放入第二溶液中煮沸3-10分钟，冷却，去离子水冲洗l-5分钟，而 后用氮气吹干；其中，所述第二溶液为盐酸、双氧水、去离子水的混合液，盐酸、 双氧水、去离子水的比例为l: 2: 5;清洗硅片后，将硅片于IO(TC-200。C的烘箱中烘烤10min-60min去除表面的 水分。一种，该方法如下步骤 制备底层介质层的步骤；5制备底层电极的步骤；制备标记图形的步骤；制备纳米电极阵列的步骤，利用聚焦离子束沉积设定化学元素的方法制备纳 米电极阵列；制备相变材料的步骤； 顶层电极的引出步骤； 顶层氧化硅沉积步骤。作为本专利技术的一种优选方案，利用聚焦离子束沉积铂的方法制备纳米电极阵列。作为本专利技术的一种优选方案，制备标记图形的步骤中，利用聚焦离子束沉积 铂的方法制备光刻对准标记。本专利技术的有益效果在于本专利技术利用聚焦离子束沉积铂制备电极阵列，使得 电极阵列的密度可达10"/cn^以上；在此基础上为研究相邻单元之间的相互影响 提供了一种可行的方法。等比例缩小单元尺寸是相变存储器相对于其他类型存储器的显著优点，在单 元尺寸不断缩小的情况下，对相邻单元之间的相互影响的研究将变得尤为重要， 本专利技术为该项研究提供了一种有效的方法。单元器件的制备中，经过试验得知 沉积相变材料的时候，以柏电极为中心，相变材料的生长相对于其他区域较快； 这说明铂电极对于相变材料的生长具有促进作用，同时也表明相变材料与铂的接 触性比其他电极材料的接触性更好；在相变存储器的研究中，工艺实现上是一方 面，另一方面是相变材料性能的研究，对于高密度相变存储器所用的材料性能的 研究，本专利技术也为之提供了一种行之有效的手段。附图说明图1为底层介质层制备后相变存储器的结构示意图。 图2为底层电极制备后相变存储器的结构示意图。 图3为标记图形制备后相变存储器的结构示意图。6图4为电极阵列制备后相变存储器的结构示意图。 图5为相变材料沉积后相变存储器的结构示意图。图6为引出顶层电极后相变存储器的结构示意图。具体实施例方式下面结合附图详细说明本专利技术的优选实施例。 实施例一请参阅图1至图6，本专利技术揭示一种，主要包 括如下步骤步骤1硅片衬底清洗。将硅片放入1#液(氨水、双氧水、去离子水的混合物，氨水双氧水去 离子水=1: 2: 5)中煮沸5分钟，冷却，去离子水冲洗3分钟，然后氮气吹干。 主要作用去除硅表面的油污和大颗粒。将硅片放入2#液(盐酸、双氧水、去离子水的混合物，盐酸双氧水去 离子水-l: 2: 5)中清洗，方法同上述1#液的清洗方法；主要作用是去除硅 片表面的金属离子。将硅片于120。C的烘箱中烘烤30min去除表面的水分。步骤2底层介质层的制备。利用化学气相沉积的方法在前述处理干净的硅片上沉积一层厚度为3 0 0 ~ 500mn的SixN (如图1所示)。步骤3底层电极的制备。利用磁控'賊射的方法形成底层电极Al/Ti/TiN,其相应的厚度控制为 150nra/100nm/50mn (如图2所示)。步骤4标记图形的制备。利用聚焦离子束沉积铂制备标记。标记的形状为十字线以及与之相连的四个 方形组成；十字线的线宽为200nm，长度为2jum;方形图形为长度为1 ym的正 方形；标记层厚度为200mn (如图3所示)。步骤5纳米电极阵列的制备。利用聚焦离子束沉积铂电极。电极的直径控制为50nm以下，电极高度为 150nm以下，电才及阵列的周期为100nra以下，电才及阵列的单元凄t为10 x 10 (如图 4所示)。步骤6相变材料的制备。利用磁控賊射结合剥离的方法沉积相变材料。旋涂正性双层电子束抗蚀剂， 厚度控制为300nm,仔细精确的执行对准程序，而后电子光刻形成相变材料的沉 积区域，区域尺寸为2x2jam;磁控'减射沉积厚度为100nm的相变材料，丙酮浸 泡12小时剥离光刻胶及其上面沉积的相变材料(如图5所示)。步骤7顶层电极的引出。顶层电极的沉积利用聚焦离子束沉积铂材料完成。电极的线宽控制为lOOnm 以下，电极材料的厚度为100nm (如图6所示)。步骤8顶层氧化硅沉积。顶层绝热保护层氧化硅的沉积利用离子束沉积法完成。氧化硅的厚度控制为 200nm。综上所述，本专利技术利用聚焦离子束沉积铂制备 电极阵列，使得电极阵列的密度可达10"ct^以上；在此基础上为研究相邻单元 之间的相互影响^是供了 一种可行的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高密度相变存储器的制备方法，其特征在于：该方法包括制备纳米电极阵列的步骤；　利用聚焦离子束沉积设定化学元素的方法制备纳米电极阵列。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋志棠，吕士龙，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]