一种三维堆叠相变存储阵列器件及其制备方法

摘要

本发明提供一种三维堆叠相变存储阵列器件及其制备方法，所述三维堆叠相变存储阵列器件中，无结型晶体管的栅极采用控制栅极的阶梯式引出方式，形成SSL控制端，WL、BL和SSL的交界点处有一个相变存储单元，实现对每一个存储位点的读、写、擦操作。此外，栅极导电材料与绝缘介质层所构成的堆叠结构横跨在相邻的两个钨塞之上，实现了相变材料层的共用，最大程度地降低工艺成本，提升存储密度。本发明的三维堆叠相变存储阵列器件的制备方法与传统CMOS工艺兼容，无结型晶体管和相变单元的形成均为低温工艺，其热处理制程不会对外围电路造成性能漂移，并且无结型晶体管的沟道采用无浓度梯度重掺杂多晶硅材料，有效地避免了离子注入等掺杂工艺引入的额外光罩。

主权项

一种三维堆叠相变存储阵列器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供一驱动阵列；所述驱动阵列包括若干分立设置的驱动单元，所述驱动单元顶部连接有第一导电柱；在所述驱动阵列上方形成若干平行于字线方向的多层栅条状结构；所述多层栅条状结构包括至少两层栅极材料层，相邻两层栅极材料层之间通过绝缘材料层隔离，且顶层栅极材料层上表面及底层栅极材料层下表面均形成有绝缘材料层；所述多层栅条状结构沿字线方向的末端为阶梯式，暴露出每一层栅极材料层；所述多层栅条状结构底部与所述第一导电柱顶部连接，且每条所述多层栅条状结构横跨两列沿字线方向排列的所述第一导电柱；形成若干分立的相变叠层结构，所述相变叠层结构从顶部及侧壁包围所述多层栅条状结构的一段；所述相变叠层结构由内而外依次包括形成于所述多层栅条状结构侧壁的一对栅氧化层、包围所述多层栅条状结构顶部及侧壁的沟道材料层、相变材料层及保护介质层；所述沟道材料层底端连接至所述第一导电柱，且每个所述相变叠层结构横跨两列沿位线方向排列的所述第一导电柱；在所述相变叠层结构上形成与所述沟道材料层连接的第二导电柱，并形成若干连接多个所述第二导电柱的位线；在所述多层栅条状结构末端暴露的每一层栅极材料层上分别形成第三导电柱，并形成连接多个所述第三导电柱的层控制端金属线，每一层栅极材料层分别对应至少一条所述层控制端金属线。