与目前已有的多种半导体存储技术相比， 相变存储器具有低功耗， 高密度、 抗辐照、 非易失性、 高速读取、 循环寿命长（>10 ¹³ 次）、器件尺寸可缩性（纳米级）， 耐高低温（-55 °。至125 °C)、 抗振动、 抗电子干扰和制造工艺简单 （能和现有的集成电路工艺相匹配） 等优点， 是目前被工业界广泛看好的下一代存储器中最 有力的竞争者， 拥有广阔的市场前 存储器的研究一直朝着高速、 高密度、 低功耗、 高可靠性的方向发展。 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， 他们关注的焦点都集中在如 何尽快实现相变存储器的商业化上， 在相变存储器制作过程中涉及的相变材料加工 工艺主 要有两种， 一种是刻蚀方法， 另一种是化学机械抛光方法。 在采用化学机械抛光方法过程 中， 由于电化学腐蚀的存在， 使得相变材料在加工过程中被过度腐蚀去除 （相变材料层变 得很薄， 如图 1 所示， 圆圈中的即为相变材料层）， 甚至被完全腐蚀去除干净， 如此， 使 得造成相变材料的相变性能变劣， 造成相变存储器的性能（信息的写入、擦除和 读出操作） 下降， 甚至是完全失效。 究其原因， 主要是因器件形成的回路加剧了电化学腐蚀的 程度， 并且形成的回路电阻越低， 电化学腐蚀程度越大。 发明内容 本发明的目的在于提供一种相变存储单元及其 制作方法， 用于解决现有技术中相变存 储单元中的相变材料在化学机械抛光中被过度 腐蚀而造成相变存储单元性能降低甚至失 效的问题。 本发明提供一种相变存储单元， 包括半导体衬底、 依序位于所述半导体衬底上的第一 电极层、 相变材料层和第二电极层、 位于所述半导体衬底上的引出电极、 以及用于避免所 述相变材料层在化学机械抛光工艺中过度腐蚀 的高阻材料层， 所述高阻材料层的阻值至少 为所述相变材料层的阻值的十倍及以上。 可选地， 所述高阻材料层位于所述第一电极层和所述相 变材料层之间或者位于所述第 一电极层的引出电极之上。 可选地，所述高阻材料层的制作材料包含第四 主族、第五主族和第六主族元素的单质、 合金、 氧化物、 氮化物、 碳化物、 氮氧化物中的任一种。 可选地， 所述高阻材料层的厚度范围为 1纳米至 50纳米。 本发明另提供一种相变存储单元的制作方法， 包括： 提供半导体衬底， 在所述半导体 衬底上形成第一电极层以及引出电极； 在所述第一电极层上形成相变材料层， 在所述引出 电极上形成高阻材料层， 所述高阻材料层的阻值至少为所述相变材料层 的阻值的十倍及以 上； 减薄所述相变材料层， 并去除所述引出电极上的高阻材料层； 在所述相变材料层上形 成第二电极层； 将所述第一、 第二电极层通过所述引出电极与控制开关、 驱动电路及外围 电路集成， 制作出相变存储单元。 可选地，所述高阻材料层的制作材料包含第四 主族、第五主族和第六主族元素的单质、 合金、 氧化物、 氮化物、 碳化物、 氮氧化物中的任一种。 可选地， 所述高阻材料层的厚度范围为 10纳米至 50纳米。 本发明再提供一种相变存储单元的制作方法， 包括： 提供半导体衬底， 在所述半导体 衬底上形成第一电极层以及引出电极； 在所述第一电极层上形成高阻材料层； 在所述高阻 材料层上形成相变材料层并作减薄处理； 所述高阻材料层的阻值至少为所述相变材料层 的 阻值的十倍及以上； 在所述相变材料层上形成第二电极层； 将所述第一、 第二电极层通过 所述引出电极与控制开关、 驱动电路及外围电路集成， 制作出相变存储单元。 可选地，所述高阻材料层的制作材料包含第四 主族、第五主族和第六主族元素的单质、 合金、 氧化物、 氮化物、 碳化物、 氮氧化物中的任一种。 可选地， 所述高阻材料层的厚度范围为 1纳米至 10纳米。 相较于现有技术， 本发明的提供的相变存储单元， 额外增加了至少为所述相变材料层 的阻值的十倍及以上的高阻材料层， 可以避免相变材料层在化学机械抛光工艺中过 度腐蚀 的现象， 提高相变存储单元的存储性能和成品率。 附图说明 图 1显示了在现有技术中相变存储器因电化学腐� �导致相变材料被过度减薄后的局部 剖面图； 图 2 显示了本发明提供的相变存储单元的制作方法 在第一实施例中的流程示意图； 图 3至图 7为根据图 2流程制作相变存储单元的结构示意图； 图 8显示了本发明制作的相变存储单元经化学机� �抛光后仍能保持结构完整性的局部 剖面图； 图 9显示了本发明提供的相变存储单元的制作方� �在第二实施例中的流程示意图； 图 10至图 14为根据图 9流程制作相变存储单元的结构示意图。

具体实施方式 本发明的发明人发现： 在现有相变存储器件采用化学机械抛光方法过 程中， 因器件形 成的回路加剧了电化学腐蚀的程度， 并且形成的回路电阻越低， 电化学腐蚀程度越大， 如 此使得其中的相变材料出现过度腐蚀并造成存 储器件功能失效的问题。 因此， 本发明的发明人对现有技术进行了改进， 提出了一种新型的相变存储单元， 所 述相变存储单元包括有用于避免所述相变材料 层在化学机械抛光工艺中过度腐蚀的高阻 材料层。 所述高阻材料层的阻值至少为所述相变材料层 的阻值的十倍及以上， 可以克服相 变材料在化学机械抛光过程中被电化学腐蚀去 除的现象， 进而提高了相变存储单元的成品 率。

下面通过具体实施例进一步说明本发明的实质 性特点， 但是本发明绝非仅限于实施 例， 也即所述的实施例绝非限制本发明。 第一实施例： 请参阅图 2， 其显示了本发明提供的相变存储单元的制作方 法在第一实施例中的流程 示意图。 如图 2所示， 所述制作方法包括如下步骤：

S10, 提供半导体衬底， 在所述半导体衬底上形成第一电极层以及引出 电极；

S12, 在所述第一电极层上形成相变材料层以及在所 述引出电极上形成高阻材料层； S14, 减薄所述相变材料层， 并去除所述引出电极上的高阻材料层；

S16, 在所述相变材料层上形成第二电极层；

S18, 将所述第一、 第二电极层通过所述引出电极与控制开关、 驱动电路及外围电路 集成， 制作出相变存储单元。

下面结合附图对本发明的内容进行详细说明。

首先执行步骤 S10， 提供半导体衬底 100， 在半导体衬底 100上形成第一电极层 101 以及引出电极 105， 形成如图 3所示的结构。

其中， 所述半导体衬底 100为形成有半导体器件的硅、 形成有半导体器件的绝缘体上 硅 （SOI)、 或者为形成有半导体器件的 II- VI或者 III-V族化合物半导体。

第一电极层 101即作为下电极， 其形成的方法可以是溅射法、 蒸发法、 化学气相沉积 法 （CVD)、 等离子体增强化学气相沉积法 （PECVD)、 低压化学气相沉积法 （LPCVD)、 金属化合物气相沉积法 （MOCVD)、 分子束外延法 （MBE)、 原子气相沉积法 （AVD) 或 原子层沉积法（ALD)中的任一种。第一电极层 101的制作材料为单金属材料，例如钨（W)、 铂 （Pt)、 金 （Au)、 钛 （Ti)、 铝 （Al)、 银 （Ag)、 铜 （Cu) 或镍 （M) 中的任一种， 也 可以是包含有上述单金属的合金、 氧化物、 氮化物、 氮氧化物中的任一种。

在本实施例中， 采用化学气相沉积法 （CVD) 制作第一电极层 101， 其制作材料为金 属钨 （W)， 直径为 10纳米 （nm) 至 70纳米 （nm)， 厚度为 50 nm 至 200 nm。

另外， 引出电极 105 形成的方法可以是溅射法、 蒸发法、 化学气相沉积法 （CVD)、 等离子体增强化学气相沉积法 （PECVD)、 低压化学气相沉积法 （LPCVD)、 金属化合物 气相沉积法 （MOCVD)、 分子束外延法 （MBE)、 原子气相沉积法 （AVD) 或原子层沉积 法（ALD) 中的任一种。 引出电极 105的制作材料为单金属材料， 例如钨 （W)、 铂 （Pt)、 金 （Au)、 钛 （Ti)、 铝 （Al)、 银 （Ag)、 铜 （Cu) 或镍 （M) 中的任一种， 也可以是包含 有上述单金属的合金、 氧化物、 氮化物、 氮氧化物中的任一种。

在本实施例中， 采用磁控溅射法制作引出电极 105， 其制作材料为金属铝 （Al)， 厚度 为 300 nm至 500 nm。

步骤 S12， 在第一电极层 101上形成相变材料层 103以及在引出电极 105上形成高阻 材料层 102， 形成如图 4所示。 具体地， 可以先在第一电极层 101上形成相变材料层 103 后在引出电极 105上形成高阻材料层 102， 也可以是先在引出电极 105上形成高阻材料层

102后在第一电极层 101上形成相变材料层 103， 当然还可以同时在第一电极层 101上形 成相变材料层 103以及在引出电极 105上形成高阻材料层 102 (工艺条件允许的情况下）。

其中， 形成相变材料层 103 的方法为溅射法、 蒸发法、 化学气相沉积法 （CVD)、 等 离子体增强化学气相沉积法 （PECVD)、 低压化学气相沉积法 （LPCVD)、 金属化合物气 相沉积法 （MOCVD)、 分子束外延法 （MBE)、 原子气相沉积法 （AVD) 或原子层沉积法 (ALD) 中任一种。 相变材料为硫系化合物、 锗-锑 （GeSb) 化合物、 硅-锑 （SiSb) 化合 物、 锗-锑-碲 （Ge-Sb-Te， GST) 化合物和金属氧化物中的任一种。

在本实施例中，相变材料层 103为锗-锑-碲（Ge-Sb-Te，GST)化合物，例如为 Ge ₂ Sb ₂ Te ₅ 。 具体地， 采用磁控溅射法、 Ge ₂ Sb ₂ Te ₅ 合金靶制作 Ge ₂ Sb ₂ Te ₅ 相变材料层， 其中的工艺参数 包括： 本底气压为 lxlO_ ⁵ Pa， 溅射时 Ar气气压为 0.2 Pa， 溅射功率为 200 W， 衬底温度为 25 °C相变材料层 103的厚度为 300 nm至 500 nm。

形成高阻材料层 102 的方法可以是溅射法、 蒸发法、 化学气相沉积法 （CVD)、 等离 子体增强化学气相沉积法 （PECVD)、 低压化学气相沉积法 （LPCVD)、 金属化合物气相 沉积法（MOCVD)、分子束外延法（MBE)、原子气� �沉积法（AVD)和原子层沉积法（ALD) 中任一种； 高阻材料层 102的阻值至少为相变材料层 103的阻值的十倍及以上， 高阻材料 层 102的制作材料为包含第四主族、 第五主族和第六主族元素的单质、 合金、 氧化物、 氮 化物、 碳化物、 氮氧化物中的任一种。

在本实施例中， 高阻材料层 102的制作材料为二氧化硅 （Si0 ₂ )， 其厚度为 10 nm至 50nm, 优选地， 为 10 nm、 15 nm 20 nm 25 nm 30 nm 35 nm 40 nm 45nm或 50 nm 等。 当然在其他实施例中， 高阻材料层 102 的制作材料也可以是例如碳化硅 （SiN) 或者 多晶 步骤 S14， 减薄相变材料层 103， 并去除引出电极 105上的高阻材料层 102， 形成如图 5所示的结构。

在本实施例中， 减薄相变材料层 103采用的是化学机械抛光法， 使得相变材料层 103 经减薄处理后只保留孔内的相变材料。 去除引出电极 105上的高阻材料层 102采用的是刻 蚀法。 由于化学机械抛光法以及刻蚀法已为本领域技 术人员所熟知的现有技术， 故不在此 赘述。

步骤 S16， 在减薄后的相变材料层 103上形成第二电极层 104， 形成如图 6的结构。 其中， 第二电极层 104即作为上电极， 其形成的方法可以是溅射法、 蒸发法、 化学气 相沉积法 （CVD )、 等离子体增强化学气相沉积法 （PECVD )、 低压化学气相沉积法 (LPCVD)、 金属化合物气相沉积法 （MOCVD)、 分子束外延法 （MBE)、 原子气相沉积 法 （AVD) 或原子层沉积法 （ALD) 中的任一种。 第二电极层 104的制作材料为单金属材 料， 例如钨 （W)、 铂 （Pt)、 金 （Au)、 钛 （Ti)、 铝 （Al)、 银 （Ag)、 铜 （Cu) 或镍 （M) 中的任一种， 也可以是包含有上述单金属的合金、氧化物、 氮化物、氮氧化物中的任一种。

在本实施例中， 第二电极层 104为氮化钛（TiN)， 采用磁控溅射法制作而成， 制作工 艺参数包括： 本底气压为 lxlO_ ⁵ Pa， 溅射时气压为 0.2 Pa， Ar/N ₂ 的气体流量比例为 1 : 1， 溅射功率为 300 W， 衬底温度为 25 °C。 第二电极层 104的厚度为 20 nm至 40 nm。

S18， 将第一、 第二电极层 101、 104通过引出电极 105与其他的控制开关及外围电路 集成， 制作出相变存储单元， 形成如图 7所示的结构。 采用上述制作方法制作出的相变存储单元可具 体参阅图 8。 由于增加了阻值至少为相 变材料层的阻值的十倍及以上的高阻材料层， 使得在后续进行相变材料层的化学机械抛光 工艺中可以避免相变材料出现过度腐蚀甚至完 全被腐蚀去除的现象， 相比于现有技术， 确 保相变存储器件中的相变材料保存完好 （如图 8 中圆圈中的即为相变材料层）， 提高了相 变存储单元的成品率。 经实验测试结构显示， 在合理的测量参数之内， 成功实现将相变存 储单元的电阻由低阻转变为高阻， 且实现了循环擦写次数达到 10 ^1Q ， 可靠性大幅度提高。 第二实施例：

请参阅图 9， 其显示了本发明提供的相变存储单元的制作方 法在第一实施例中的流程 示意图。 如图 9所示， 所述制作方法包括如下步骤：

S20, 提供半导体衬底， 在所述半导体衬底上形成第一电极层以及引出 电极；

S22, 在所述第一电极层上形成高阻材料层；

S24, 在所述高阻材料层上形成相变材料层并作减薄 处理；

S26, 在所述相变材料层上形成第二电极层；

S28, 将所述第一、 第二电极层通过所述引出电极与控制开关、 驱动电路及外围电路 集成， 制作出相变存储单元。

下面结合附图对本发明的内容进行详细说明。

首先执行步骤 S20， 提供半导体衬底 200， 在半导体衬底 200上形成第一电极层 201 以及引出电极 205， 形成如图 10所示的结构。

其中， 所述半导体衬底 100为形成有半导体器件的硅、 形成有半导体器件的绝缘体上 硅 （SOI)、 或者为形成有半导体器件的 II- VI或者 III-V族化合物半导体。 第一电极层 201即作为下电极， 其形成的方法可以是溅射法、 蒸发法、 化学气相沉积 法 （CVD)、 等离子体增强化学气相沉积法 （PECVD)、 低压化学气相沉积法 （LPCVD)、 金属化合物气相沉积法 （MOCVD)、 分子束外延法 （MBE)、 原子气相沉积法 （AVD) 或 原子层沉积法（ALD)中的任一种。第一电极层 201的制作材料为单金属材料，例如钨（W)、 铂 （Pt)、 金 （Au)、 钛 （Ti)、 铝 （Al)、 银 （Ag)、 铜 （Cu) 或镍 （M) 中的任一种， 也 可以是包含有上述单金属的合金、 氧化物、 氮化物、 氮氧化物中的任一种。

在本实施例中，第一电极层 201为金属钨（W)，直径为 10 nm至 70 nm，厚度为 50 nm 至 200 mn。

另外， 引出电极 205 形成的方法可以是溅射法、 蒸发法、 化学气相沉积法 （CVD)、 等离子体增强化学气相沉积法 （PECVD)、 低压化学气相沉积法 （LPCVD)、 金属化合物 气相沉积法 （MOCVD)、 分子束外延法 （MBE)、 原子气相沉积法 （AVD) 或原子层沉积 法（ALD) 中的任一种。 引出电极 205的制作材料为单金属材料， 例如钨 （W)、 铂 （Pt)、 金 （Au)、 钛 （Ti)、 铝 （Al)、 银 （Ag)、 铜 （Cu) 或镍 （M) 中的任一种， 也可以是包含 有上述单金属的合金、 氧化物、 氮化物、 氮氧化物中的任一种。

在本实施例中， 引出电极 205为金属铝 （Al)， 厚度为 300 nm至 500 nm。

步骤 S22， 在第一电极层 201上形成高阻材料层 202， 形成如图 11所示的结构。

其中， 形成高阻材料层 202的方法可以是溅射法、 蒸发法、 化学气相沉积法 （CVD)、 等离子体增强化学气相沉积法 （PECVD)、 低压化学气相沉积法 （LPCVD)、 金属化合物 气相沉积法 （MOCVD)、 分子束外延法 （MBE)、 原子气相沉积法 （AVD) 和原子层沉积 法 （ALD) 中任一种； 高阻材料层 202的制作材料为包含第四主族、 第五主族和第六主族 元素的单质、 合金、 氧化物、 氮化物、 碳化物、 氮氧化物中的任一种。

在本实施例中， 高阻材料层 202的制作材料为二氧化硅（Si02)， 其厚度为 1 nm至 10 nm, 优选地， 为 2 nm、 5 nm、 8 nm或10 nm等。 当然在其他实施例中， 高阻材料层 102 的制作材料也可以是例如碳化硅 （SiN) 或者多晶硅。

步骤 S24， 在高阻材料层 202上形成相变材料层 203并作减薄处理， 形成如图 12所示 的结构。

其中形成相变材料层 203 的方法为溅射法、 蒸发法、 化学气相沉积法 （CVD)、 等离 子体增强化学气相沉积法 （PECVD)、 低压化学气相沉积法 （LPCVD)、 金属化合物气相 沉积法（MOCVD)、分子束外延法（MBE)、原子气� �沉积法（AVD)或原子层沉积法（ALD) 中任一种。 相变材料为硫系化合物、 锗-锑 （GeSb) 化合物、 硅-锑 （SiSb) 化合物、 锗-锑 -碲 （Ge-Sb-Te， GST) 化合物和金属氧化物中的任一种。 在本实施例中，相变材料层 203为锗-锑-碲（Ge-Sb-Te，GST)化合物，例如为 Ge ₂ Sb ₂ Te ₅ 。 具体地， 采用磁控溅射法、 Ge ₂ Sb ₂ Te ₅ 合金靶制作 Ge ₂ Sb ₂ Te ₅ 相变材料层， 其中的工艺参数 包括： 本底气压为 lxlO_ ⁵ Pa， 溅射时 Ar气气压为 0.2 Pa， 溅射功率为 200 W， 衬底温度为 25 V。 相变材料层 203的厚度为 300 nm至 500 nm。

减薄处理采用的是化学机械抛光法， 使得相变材料层 203经减薄处理后只保留孔内的 相变材料。

步骤 S26， 在相变材料层 203上形成第二电极层 204， 形成如图 13所示的结构。

其中， 第二电极层 204即作为上电极， 其形成的方法可以是溅射法、 蒸发法、 化学气 相沉积法 （CVD )、 等离子体增强化学气相沉积法 （PECVD )、 低压化学气相沉积法 (LPCVD)、 金属化合物气相沉积法 （MOCVD)、 分子束外延法 （MBE)、 原子气相沉积 法 （AVD) 或原子层沉积法 （ALD) 中的任一种。 第二电极层 204的制作材料为单金属材 料， 例如钨 （W)、 铂 （Pt)、 金 （Au)、 钛 （Ti)、 铝 （Al)、 银 （Ag)、 铜 （Cu) 或镍 （M) 中的任一种， 也可以是包含有上述单金属的合金、氧化物、 氮化物、氮氧化物中的任一种。

在本实施例中， 第二电极层 204为氮化钛（TiN)， 采用磁控溅射法制作而成， 制作工 艺参数包括： 本底气压为 lxlO_ ⁵ Pa， 溅射时气压为 0.2 Pa， Ar/N ₂ 的气体流量比例为 1 : 1， 溅射功率为 300 W， 衬底温度为 25 °C。 第二电极层 204的厚度为 20 nm至 40 nm。

步骤 S28， 将第一、 第二电极层 201、 204通过引出电极 205与其他的控制开关、 驱动 电路及外围电路集成， 制作出相变存储单元， 形成如图 14所示的结构。

上述实施例仅列示性说明本发明的原理及功 效， 而非用于限制本发明。 任何熟悉此项 技术的人员均可在不违背本发明的精神及范围 下， 对上述实施例进行修改。 因此， 本发明 的权利保护范围， 应如权利要求书所列。