一种相变存储器及其制造方法

摘要

本申请实施例公开了一种相变存储器及其制造方法，所述方法包括：形成半导体结构，所述半导体结构包括多个结构相同且彼此独立的相变存储阵列，其中，所述相变存储阵列具有相变存储层；选择所述半导体结构中的至少一个所述相变存储阵列作为第一部分；对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，以使所述第一部分获得第一存储性能，所述第一存储性能和所述半导体结构中除所述第一部分以外的其他相变存储阵列的存储性能不同；其中，所述存储性能为与存储需求匹配的读写速度和/或数据保持力。

权利要求

1.一种相变存储器的制造方法，其特征在于，所述方法包括：形成半导体结构，所述半导体结构包括多个结构相同且彼此独立的相变存储阵列，其中，所述相变存储阵列具有相变存储层；

选择所述半导体结构中的至少一个所述相变存储阵列作为第一部分，以及选择所述半导体结构中的至少一个相变存储阵列作为第二部分；对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，以使所述第一部分获得第一存储性能，所述第一存储性能和所述半导体结构中除所述第一部分以外的其他相变存储阵列的存储性能不同；对所述第二部分的相变存储层进行第二离子注入，以使所述第二部分获得第二存储性能，所述第二存储性能和所述第一存储性能不同；

其中，所述存储性能为与存储需求匹配的读写速度和/或数据保持力。

2.根据权利要求1所述的相变存储器的制造方法，其特征在于，所述对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，包括：采用锑和/或锡对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，以改变所述第一部分的相变存储层由非晶态转换成结晶态的速度，使所述第一部分的第一读写速度和所述半导体结构中除所述第一部分以外的其他相变存储阵列的读写速度不同；或者，采用锗、碲、氮、碳或者钛中一种或多种的组合对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，以改变所述第一部分的相变存储层的结晶温度，使所述第一部分的第一数据保持力和所述半导体结构中除所述第一部分以外的其他相变存储阵列的数据保持力不同。

3.根据权利要求2所述的相变存储器的制造方法，其特征在于，所述第一离子注入中注入的元素的含量为1at%‑30at%。

4.根据权利要求1所述的相变存储器的制造方法，其特征在于，所述第一离子注入与所述第二离子注入中注入的元素不同；或者，所述第一离子注入与所述第二离子注入中注入的元素相同，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素的含量不同。

5.根据权利要求4所述的相变存储器的制造方法，其特征在于，所述对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，包括：采用锑和/或锡对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，以改变所述第一部分的相变存储层由非晶态转换成结晶态的速度，使所述第一部分的第一读写速度和所述半导体结构中除所述第一部分以外的其他相变存储阵列的读写速度不同；

所述对所述第二部分的相变存储层进行第二离子注入，包括：采用锑和/或锡对所述第二部分的相变存储层进行第二离子注入，以改变所述第二部分的相变存储层由非晶态转换成结晶态的速度，使所述第二部分的第二读写速度和所述第一部分的第一读写速度不同；

其中，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素不同。

6.根据权利要求4所述的相变存储器的制造方法，其特征在于，所述对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，包括：采用锑和/或锡对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，以改变所述第一部分的相变存储层由非晶态转换成结晶态的速度，使所述第一部分的第一读写速度和所述半导体结构中除所述第一部分以外的其他相变存储阵列的读写速度不同；

所述对所述第二部分的相变存储层进行第二离子注入，包括：采用锑和/或锡对所述第二部分的相变存储层进行第二离子注入，以改变所述第二部分的相变存储层由非晶态转换成结晶态的速度，使所述第二部分的第二读写速度和所述第一部分的第一读写速度不同；

其中，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素相同，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素的含量不同。

7.根据权利要求4所述的相变存储器的制造方法，其特征在于，所述对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，包括：采用锗、碲、氮、碳或者钛中一种或多种的组合对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，以改变所述第一部分的相变存储层的结晶温度，使所述第一部分的第一数据保持力和所述半导体结构中除所述第一部分以外的其他相变存储阵列的数据保持力不同；

所述对所述第二部分的相变存储层进行第二离子注入，包括：采用锗、碲、氮、碳或者钛中一种或多种的组合对所述第二部分的相变存储层进行第二离子注入，以改变所述第二部分的相变存储层的结晶温度，使所述第二部分的第二数据保持力和所述第一部分的第一数据保持力不同；

其中，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素不同。

8.根据权利要求4所述的相变存储器的制造方法，其特征在于，所述对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，包括：采用锗、碲、氮、碳或者钛中一种或多种的组合对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，以改变所述第一部分的相变存储层的结晶温度，使所述第一部分的第一数据保持力和所述半导体结构中除所述第一部分以外的其他相变存储阵列的数据保持力不同；

所述对所述第二部分的相变存储层进行第二离子注入，包括：采用锗、碲、氮、碳或者钛中一种或多种的组合对所述第二部分的相变存储层进行第二离子注入，以改变所述第二部分的相变存储层的结晶温度，使所述第二部分的第二数据保持力和所述第一部分的第一数据保持力不同；

其中，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素相同，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素的含量不同。

9.根据权利要求1所述的相变存储器的制造方法，其特征在于，所述第二离子注入中注入的元素的含量为1at%‑30at%。

10.根据权利要求1所述的相变存储器的制造方法，其特征在于，所述第二部分为所述多个相变存储阵列中除所述第一部分以外的其他相变存储阵列中的至少一个相变存储阵列。

11.根据权利要求1所述的相变存储器的制造方法，其特征在于，所述对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入之前，所述方法还包括：在所述半导体结构上形成图案化的光刻胶层，所述图案化的光刻胶层暴露所述第一部分；

对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入。

12.一种相变存储器，其特征在于，所述相变存储器通过权利要求1所述的相变存储器的制造方法制备得到。

13.根据权利要求12所述的相变存储器，其特征在于，所述第一相变存储阵列的相变存储层中注入的元素为锑和/或锡，以使所述第一相变存储阵列的相变存储层由非晶态转换成结晶态的速度改变，使所述第一相变存储阵列的第一读写速度和所述多个相变存储阵列中除所述第一相变存储阵列以外的其他相变存储阵列的读写速度不同；或者，所述第一相变存储阵列的相变存储层中注入的元素为锗、碲、氮、碳或者钛中的一种或多种的组合，以使所述第一相变存储阵列的相变存储层的结晶温度改变，使所述第一相变存储阵列的第一数据保持力和所述多个相变存储阵列中除所述第一相变存储阵列以外的其他相变存储阵列的数据保持力不同。

14.根据权利要求13所述的相变存储器，其特征在于，所述第一离子注入中注入的元素的含量为1at%‑30at%。

15.根据权利要求12所述的相变存储器，其特征在于，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素不同；或者，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素相同，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素的含量不同。

16.根据权利要求15所述的相变存储器，其特征在于，所述第一相变存储阵列的相变存储层中注入的元素为锑和/或锡，以使所述第一相变存储阵列的相变存储层由非晶态转换成结晶态的速度改变，使所述第一相变存储阵列的第一读写速度和所述多个相变存储阵列中除所述第一相变存储阵列以外的其他相变存储阵列的读写速度不同；

所述第二相变存储阵列的相变存储层中注入的元素为锑和/或锡，以使所述第二相变存储阵列的相变存储层由非晶态转换成结晶态的速度改变，使所述第二相变存储阵列的第二读写速度和所述第一相变存储阵列的第一读写速度不同；

其中，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素不同。

17.根据权利要求15所述的相变存储器，其特征在于，所述第一相变存储阵列的相变存储层中注入的元素为锑和/或锡，以使所述第一相变存储阵列的相变存储层由非晶态转换成结晶态的速度改变，使所述第一相变存储阵列的第一读写速度和所述多个相变存储阵列中除所述第一相变存储阵列以外的其他相变存储阵列的读写速度不同；

所述第二相变存储阵列的相变存储层中注入的元素为锑和/或锡，以使所述第二相变存储阵列的相变存储层由非晶态转换成结晶态的速度改变，使所述第二相变存储阵列的第二读写速度和所述第一相变存储阵列的第一读写速度不同；

其中，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素相同，所述第一离子注入和所述第一离子注入中注入的元素的含量不同。

18.根据权利要求15所述的相变存储器，其特征在于，所述第一相变存储阵列的相变存储层中注入的元素为锗、碲、氮、碳或者钛中的一种或多种的组合，以使所述第一相变存储阵列的相变存储层的结晶温度改变，使所述第一相变存储阵列的第一数据保持力和所述多个相变存储阵列中除所述第一相变存储阵列以外的其他相变存储阵列的数据保持力不同；

所述第二相变存储阵列的相变存储层中注入的元素为锗、碲、氮、碳或者钛中的一种或多种的组合，以使所述第二相变存储阵列的相变存储层的结晶温度改变，使所述第二相变存储阵列的第二数据保持力和所述第一相变存储阵列的第一数据保持力不同；

其中，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素不同。

19.根据权利要求15所述的相变存储器，其特征在于，所述第一相变存储阵列的相变存储层中注入的元素为锗、碲、氮、碳或者钛中的一种或多种的组合，以使所述第一相变存储阵列的相变存储层的结晶温度改变，使所述第一相变存储阵列的第一数据保持力和所述多个相变存储阵列中除所述第一相变存储阵列以外的其他相变存储阵列的数据保持力不同；

所述第二相变存储阵列的相变存储层中注入的元素为锗、碲、氮、碳或者钛中的一种或多种的组合，以使所述第二相变存储阵列的相变存储层的结晶温度改变，使所述第二相变存储阵列的第二数据保持力和所述第一相变存储阵列的第一数据保持力不同；

其中，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素相同，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素的含量不同。

20.根据权利要求12所述的相变存储器，其特征在于，所述第二离子注入中注入的元素的含量为1at%‑30at%。

说明书

一种相变存储器及其制造方法

技术领域

[0001] 本申请实施例涉及半导体制造领域，特别涉及一种相变存储器及其制造方法。

背景技术

[0002] 相变存储器(Phase Change Memory，PCM)是一种新型的电阻式非易失性半导体存储器，它以相变材料为存储介质，利用加工到纳米尺寸的相变材料在晶态(呈低阻状态)与
非晶态(呈高阻状态)时不同的电阻状态来实现数据存储。

[0003] 然而，大多相变存储器存在读写速度慢或数据保持力差等问题，因此，需要对相变存储器的性能进行改进。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本申请实施例为解决现有技术中存在的至少一个问题而提供一种相变存储器及其制造方法。

[0005] 为达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：

[0006] 第一方面，本申请实施例提供一种相变存储器的制造方法，所述方法包括：

[0007] 形成半导体结构，所述半导体结构包括多个结构相同且彼此独立的相变存储阵列，其中，所述相变存储阵列具有相变存储层；

[0008] 选择所述半导体结构中的至少一个所述相变存储阵列作为第一部分；对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，以使所述第一部分获得第一存储性能，所述第一存
储性能和所述半导体结构中除所述第一部分以外的其他相变存储阵列的存储性能不同；

[0009] 其中，所述存储性能为与存储需求匹配的读写速度和/或数据保持力。

[0010] 在一种可选的实施方式中，所述对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，包括：

[0011] 采用锑和/或锡对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，以改变所述第一部分的相变存储层由非晶态转换成结晶态的速度，使所述第一部分的第一读写速度和所
述半导体结构中除所述第一部分以外的其他相变存储阵列的读写速度不同；或者，

[0012] 采用锗、碲、氮、碳或者钛中一种或多种的组合对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，以改变所述第一部分的相变存储层的结晶温度，使所述第一部分的第一数
据保持力和所述半导体结构中除所述第一部分以外的其他相变存储阵列的数据保持力不
同。

[0013] 在一种可选的实施方式中，所述第一离子注入中注入的元素的含量为1at％‑30at％。

[0014] 在一种可选的实施方式中，所述方法还包括：

[0015] 选择所述第一部分中的至少一个相变存储阵列作为第二部分；

[0016] 对所述第二部分的相变存储层进行第二离子注入，以使所述第二部分获得第二存储性能，所述第二存储性能和所述第一存储性能不同。

[0017] 在一种可选的实施方式中，所述第一离子注入与所述第二离子注入中注入的元素不同；或者，所述第一离子注入与所述第二离子注入中注入的元素相同，所述第一离子注入
和所述第二离子注入中注入的元素的含量不同。

[0018] 在一种可选的实施方式中，所述对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，包括：采用锑和/或锡对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，以改变所述第
一部分的相变存储层由非晶态转换成结晶态的速度，使所述第一部分的第一读写速度和所
述半导体结构中除所述第一部分以外的其他相变存储阵列的读写速度不同；

[0019] 所述对所述第二部分的相变存储层进行第二离子注入，包括：采用锑和/或锡对所述第二部分的相变存储层进行第二离子注入，以改变所述第二部分的相变存储层由非晶态
转换成结晶态的速度，使所述第二部分的第二读写速度和所述第一部分的第一读写速度不
同；

[0020] 其中，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素不同。

[0021] 在一种可选的实施方式中，所述对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，包括：采用锑和/或锡对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，以改变所述第
一部分的相变存储层由非晶态转换成结晶态的速度，使所述第一部分的第一读写速度和所
述半导体结构中除所述第一部分以外的其他相变存储阵列的读写速度不同；

[0022] 所述对所述第二部分的相变存储层进行第二离子注入，包括：采用锑和/或锡对所述第二部分的相变存储层进行第二离子注入，以改变所述第二部分的相变存储层由非晶态
转换成结晶态的速度，使所述第二部分的第二读写速度和所述第一部分的第一读写速度不
同；

[0023] 其中，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素相同，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素的含量不同。

[0024] 在一种可选的实施方式中，所述对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，包括：采用锗、碲、氮、碳或者钛中一种或多种的组合对所述第一部分的相变存储层进行
第一离子注入，以改变所述第一部分的相变存储层的结晶温度，使所述第一部分的第一数
据保持力和所述半导体结构中除所述第一部分以外的其他相变存储阵列的数据保持力不
同；

[0025] 所述对所述第二部分的相变存储层进行第二离子注入，包括：采用锗、碲、氮、碳或者钛中一种或多种的组合对所述第二部分的相变存储层进行第二离子注入，以改变所述第
二部分的相变存储层的结晶温度，使所述第二部分的第二数据保持力和所述第一部分的第
一数据保持力不同；

[0026] 其中，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素不同。

[0027] 在一种可选的实施方式中，所述对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，包括：采用锗、碲、氮、碳或者钛中一种或多种的组合对所述第一部分的相变存储层进行
第一离子注入，以改变所述第一部分的相变存储层的结晶温度，使所述第一部分的第一数
据保持力和所述半导体结构中除所述第一部分以外的其他相变存储阵列的数据保持力不
同；

[0028] 所述对所述第二部分的相变存储层进行第二离子注入，包括：采用锗、碲、氮、碳或者钛中一种或多种的组合对所述第二部分的相变存储层进行第二离子注入，以改变所述第
二部分的相变存储层的结晶温度，使所述第二部分的第二数据保持力和所述第一部分的第
一数据保持力不同；

[0029] 其中，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素相同，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素的含量不同。

[0030] 在一种可选的实施方式中，所述第二离子注入中注入的元素的含量为1at％‑30at％。

[0031] 在一种可选的实施方式中，所述第二部分为所述多个相变存储阵列中除所述第一部分以外的其他相变存储阵列中的至少一个相变存储阵列。

[0032] 在一种可选的实施方式中，所述对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入之前，所述方法还包括：

[0033] 在所述半导体结构上形成图案化的光刻胶层，所述图案化的光刻胶层暴露所述第一部分；

[0034] 对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入。

[0035] 第二方面，本申请实施例提供一种相变存储器，包括：多个结构相同且彼此独立的相变存储阵列，其中，所述相变存储阵列具有相变存储层；

[0036] 所述相变存储阵列包括第一相变存储阵列；所述第一相变存储阵列的相变存储层为进行第一离子注入后的相变存储层；

[0037] 所述第一相变存储阵列的第一存储性能和所述相变存储阵列中除所述第一相变存储阵列以外的其他相变存储阵列的存储性能不同；

[0038] 其中，所述存储性能为与存储需求匹配的读写速度和/或数据保持力。

[0039] 在一种可选的实施方式中，所述第一相变存储阵列的相变存储层中注入的元素为锑和/或锡，以使所述第一相变存储阵列的相变存储层由非晶态转换成结晶态的速度改变，
使所述第一相变存储阵列的第一读写速度和所述多个相变存储阵列中除所述第一相变存
储阵列以外的其他相变存储阵列的读写速度不同；或者，

[0040] 所述第一相变存储阵列的相变存储层中注入的元素为锗、碲、氮、碳或者钛中的一种或多种的组合，以使所述第一相变存储阵列的相变存储层的结晶温度改变，使所述第一
相变存储阵列的第一数据保持力和所述多个相变存储阵列中除所述第一相变存储阵列以
外的其他相变存储阵列的数据保持力不同。

[0041] 在一种可选的实施方式中，所述第一离子注入中注入的元素的含量为1at％‑30at％。

[0042] 在一种可选的实施方式中，所述相变存储阵列还包括第二相变存储阵列；其中，

[0043] 所述第二相变存储阵列的相变存储层为进行第二离子注入后的相变存储层；

[0044] 所述第二相变存储阵列的第二存储性能和所述第一存储性能不同。

[0045] 在一种可选的实施方式中，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素不同；或者，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素相同，所述第一离子注入
和所述第二离子注入中注入的元素的含量不同。

[0046] 在一种可选的实施方式中，所述第一相变存储阵列的相变存储层中注入的元素为锑和/或锡，以使所述第一相变存储阵列的相变存储层由非晶态转换成结晶态的速度改变，
使所述第一相变存储阵列的第一读写速度和所述多个相变存储阵列中除所述第一相变存
储阵列以外的其他相变存储阵列的读写速度不同；

[0047] 所述第二相变存储阵列的相变存储层中注入的元素为锑和/或锡，以使所述第二相变存储阵列的相变存储层由非晶态转换成结晶态的速度改变，使所述第二相变存储阵列
的第二读写速度和所述第一相变存储阵列的第一读写速度不同；

[0048] 其中，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素不同。

[0049] 在一种可选的实施方式中，所述第一相变存储阵列的相变存储层中注入的元素为锑和/或锡，以使所述第一相变存储阵列的相变存储层由非晶态转换成结晶态的速度改变，
使所述第一相变存储阵列的第一读写速度和所述多个相变存储阵列中除所述第一相变存
储阵列以外的其他相变存储阵列的读写速度不同；

[0050] 所述第二相变存储阵列的相变存储层中注入的元素为锑和/或锡，以使所述第二相变存储阵列的相变存储层由非晶态转换成结晶态的速度改变，使所述第二相变存储阵列
的第二读写速度和所述第一相变存储阵列的第一读写速度不同；

[0051] 其中，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素相同，所述第一离子注入和所述第一离子注入中注入的元素的含量不同。

[0052] 在一种可选的实施方式中，所述第一相变存储阵列的相变存储层中注入的元素为锗、碲、氮、碳或者钛中的一种或多种的组合，以使所述第一相变存储阵列的相变存储层的
结晶温度改变，使所述第一相变存储阵列的第一数据保持力和所述多个相变存储阵列中除
所述第一相变存储阵列以外的其他相变存储阵列的数据保持力不同；

[0053] 所述第二相变存储阵列的相变存储层中注入的元素为锗、碲、氮、碳或者钛中的一种或多种的组合，以使所述第二相变存储阵列的相变存储层的结晶温度改变，使所述第二
相变存储阵列的第二数据保持力和所述第一相变存储阵列的第一数据保持力不同；

[0054] 其中，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素不同。

[0055] 在一种可选的实施方式中，所述第一相变存储阵列的相变存储层中注入的元素为锗、碲、氮、碳或者钛中的一种或多种的组合，以使所述第一相变存储阵列的相变存储层的
结晶温度改变，使所述第一相变存储阵列的第一数据保持力和所述多个相变存储阵列中除
所述第一相变存储阵列以外的其他相变存储阵列的数据保持力不同；

[0056] 所述第二相变存储阵列的相变存储层中注入的元素为锗、碲、氮、碳或者钛中的一种或多种的组合，以使所述第二相变存储阵列的相变存储层的结晶温度改变，使所述第二
相变存储阵列的第二数据保持力和所述第一相变存储阵列的第一数据保持力不同；

[0057] 其中，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素相同，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素的含量不同。

[0058] 在一种可选的实施方式中，所述第二离子注入中注入的元素的含量为1at％‑30at％。

[0059] 本申请实施例提供了一种相变存储器及其制造方法，所述方法包括：形成半导体结构，所述半导体结构包括多个结构相同且彼此独立的相变存储阵列，其中，所述相变存储
阵列具有相变存储层；选择所述半导体结构中的至少一个所述相变存储阵列作为第一部
分；对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，以使所述第一部分获得第一存储性
能，所述第一存储性能和所述半导体结构中除所述第一部分以外的其他相变存储阵列的存
储性能不同；其中，所述存储性能为与存储需求匹配的读写速度和/或数据保持力。如此，本
申请实施例在形成相变存储层后，只需增加一步离子注入工艺，即可对位于第一部分的相
变存储层的存储性能进行改变，从而同一相变存储器内的不同存储单元可以具有不同的存
储性能，不仅节约工艺、更能够保证离子注入之后存储性能的稳定性。

附图说明

[0060] 图1为本申请实施例提供的相变存储器的制造方法的实现流程示意图；

[0061] 图2a‑图2d为本申请一具体示例提供的相变存储器的制造方法中的结构示意图；

[0062] 图3为本申请一具体示例提供的一种相变存储器的示意图。

具体实施方式

[0063] 下面将参照附图更详细地描述本申请公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请，而不应被这里阐述
的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能
够将本申请公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

[0064] 在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本申请更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本申请可以无需一个或多个这些细节而得以
实施。在其他的例子中，为了避免与本申请发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进
行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。

[0065] 在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

[0066] 应当明白，当元件或层被称为“在……上”、“与……相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，
或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在……上”、“与……直接相邻”、
“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管
可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、
层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分
与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本申请教导之下，下面讨论的第一元件、
部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。而当讨论的第二元件、部件、区、
层或部分时，并不表明本申请必然存在第一元件、部件、区、层或部分。

[0067] 空间关系术语例如“在……下”、“在……下面”、“下面的”、“在……之下”、“在……之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征
与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括
使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件
下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性
术语“在……下面”和“在……下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度
或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

[0068] 在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本申请的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另
外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整
数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、
元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所
有组合。

[0069] 为了能够更加详尽地了解本申请实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本申请实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本申请实施例。

[0070] 本申请实施例提供一种相变存储器的制造方法，图1为本申请实施例提供的相变存储器的制造方法的实现流程示意图，该方法主要包括以下步骤：

[0071] 步骤101、形成半导体结构，所述半导体结构包括多个结构相同且彼此独立的相变存储阵列，其中，所述相变存储阵列具有相变存储层。

[0072] 在本申请实施例中，形成半导体结构，所述半导体结构至少包括多个结构相同且彼此独立的相变存储阵列，所述相变存储阵列具有相变存储层。所述相变材料层可以采用
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)形成。其中，所述相变存储层能够在晶态和非晶态之间发生
可逆转变。所述相变存储层可以是为硫系化合物，例如锗锑碲合金、锑碲合金、锗碲合金、钛
锑碲合金、钽锑碲合金或其他硫系化合物的任意一种，当然，所述相变存储层还可以是其他
合适的相变材料，本申请在此不作限定。

[0073] 在本申请实施例中，所述相变存储阵列内还包括位于所述相变存储层上的材料层，如电极层和导电线层等。其中，所述电极层的材料可以包括：单金属材料钨、铂、金、钛、
铝、银、铜、镍中的任意一种，或由所述单金属材料中的任意两种或多种组合成的合金材料，
或所述单金属材料的氮化物或氧化物。所述导电线层可以为字线或位线。需要说明的是，材
料层可以为一层材料层，也可以为多层材料层。所述材料层指代位于所述相变存储层上的
所有材料层。

[0074] 步骤102、选择所述半导体结构中的至少一个所述相变存储阵列作为第一部分；对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，以使所述第一部分获得第一存储性能，所
述第一存储性能和所述半导体结构中除所述第一部分以外的其他相变存储阵列的存储性
能不同；其中，所述存储性能为与存储需求匹配的读写速度和/或数据保持力。

[0075] 在本申请实施例中，在所述半导体结构上形成图案化的光刻胶层，所述图案化的光刻胶层暴露所述第一部分；对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，以在所述
第一部分内形成掺杂的相变存储层，即在形成所述相变存储层之后，可以利用聚焦离子束
注入将所述掺杂元素注入在所述相变存储层中，改变所述相变存储层的存储性能，以使所
述第一部分获得第一存储性能。所述存储需求包括读写速度需求和数据保持力需求。具体
地，可以采用锑和/或锡对所述相变存储层进行离子注入，锑和/或锡的加入可以增加相变
存储层从非晶态转换成晶态的速率，从而可以提高所述相变存储层的读写速度。当然也可
以采用其他能够改变相变存储层从非晶态转换成晶态的速率的元素进行离子注入。其中，
所述锑离子注入的元素的含量优选为1at％‑30at％，所述锡离子注入的元素的含量优选为
1at％‑10at％。可以采用锗、碲、氮、碳或者钛中一种或多种的组合对所述相变存储层进行
离子注入，由于锗、碲、氮、碳或者钛是一种低热导的材料，可以很好的防止热扩散，可以提
高所述相变存储层的结晶温度，从而可以提高所述相变存储层的数据保持力。当然也可以
采用其他能够改变所述相变存储层的结晶温度的元素进行离子注入。其中，锗、碲离子注入
的元素的含量优选为1at％‑30at％，所述氮、碳、钛离子注入的元素的含量优选为1at％‑
10at％。本申请实施例在形成相变存储层后，只需增加一步离子注入工艺，即可对相变存储
层的存储性能进行改变，从而使形成的相变存储器可以适应于不同的存储需求。本申请实
施例提供的所述相变存储层的存储性能的改进方式，相较于针对相变材料本身进行改进的
方式，更加灵活多变，可以适应于不同器件的工艺制造过程，应用范围较广，且本申请是直
接对已形成的相变存储层进行离子注入，在该离子注入过程中，不会对相变存储层的形成
过程造成任何的不利影响和限制，从而在一定程度上提高了相变存储器的性能。

[0076] 在本申请实施例中，可以采用锑和/或锡对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，以改变所述第一部分的相变存储层由非晶态转换成结晶态的速度，使所述第一
部分的第一读写速度和所述半导体结构中除所述第一部分以外的其他相变存储阵列的读
写速度不同；其中，所述第一离子注入中注入的元素的含量为1at％‑30at％。

[0077] 在本申请实施例中，还采用锗、碲、氮、碳或者钛中一种或多种的组合对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，以改变所述第一部分的相变存储层的结晶温度，使
所述第一部分的第一数据保持力和所述半导体结构中除所述第一部分以外的其他相变存
储阵列的数据保持力不同；其中，第一离子注入中注入的元素的含量为1at％‑30at％。

[0078] 在本申请实施例中，在所述相变存储阵列内还包括位于所述相变存储层上的材料层的情况下，同样可以通过离子注入的方式对所述材料层下的所述相变存储层进行离子注
入。选择所述半导体结构中的至少一个相变存储阵列作为第一部分，通过所述第一部分的
材料层对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入。这里，在形成相变存储阵列后，同
样也可以通过离子注入的方式对相变存储阵列中的相变存储单元的所述相变存储层进行
离子注入。其中，所述相变存储阵列包括呈阵列排布的相变存储单元，所述相变存储单元包
括相变存储层。本申请实施例在形成相变存储层后，可以在后续任意合适的工艺步骤中增
加一步离子注入工艺，即可对相变存储层的存储性能进行改变，从而使形成的相变存储器
可以适应于不同的存储需求。

[0079] 在本申请实施例中，选择所述半导体结构中的至少一个相变存储阵列作为第二部分；对第二部分的相变存储层进行第二离子注入，以使所述第二部分获得第二存储性能，所
述第二存储性能和所述第一存储性能不同。这里，所述第二部分可以为所述多个相变存储
阵列中除所述第一部分以外的其他相变存储阵列中的至少一个相变存储阵列；所述第二部
分也可以为所述第一部分中的至少一个相变存储阵列；所述第二部分还可以同时包括所述
第一部分中的至少一个相变存储阵列和所述多个相变存储阵列中除所述第一部分以外的
其他相变存储阵列中的至少一个相变存储阵列。本申请实施例中可以通过涂覆光刻胶来覆
盖无需进行离子注入或需要进行其他离子注入的区域(如第一部分)，而曝露需要进行离子
注入的区域(如第二部分)，实现对不同区域的相变存储层进行不同的离子注入。其中，所述
第一离子注入与所述第二离子注入中注入的元素可以不同。例如，所述第一离子注入中注
入的元素可以为锡，从而可以提高第一部分的相变存储层的读写速度，使所述第一部分获
得第一读写速度；所述第二离子注入中注入的元素可以为锗，从而可以提高第二部分的相
变存储层的数据保持力，使所述第二部分获得第二数据保持力。所述第一离子注入与所述
第二离子注入中注入的元素可以相同，但所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的
元素的含量不同。例如，所述第一离子注入中注入的元素可以为碳，所述第二离子注入中注
入的元素也为碳，但第一离子注入中注入的元素的含量为5a t％，使所述第一部分获得第
一数据保持力，而第二离子注入中注入的元素的含量为10at％，使所述第二部分获得第二
数据保持力，虽然掺杂碳均能提高第一部分和第二部分的数据保持力，但由于第二离子注
入的元素的含量大于第一离子注入的元素的含量，从而第二部分的第二数据保持力要高于
第一部分的第一数据保持力。本申请实施例中可以通过对不同相变存储阵列的相变存储层
进行不同的离子注入，从而改变不同相变存储阵列的相变存储层的读写速度和/或数据保
持力。且进一步地，本申请实施例中还可以通过调整不同相变存储阵列的相变存储层的离
子注入元素的含量，来调整不同相变存储阵列的相变存储层的读写速度和/或数据保持力。

[0080] 本申请实施例中通过第一离子注入和第二离子注入使得相变存储器同时具备有第一存储性能和第二存储性能，而第一存储性能和第二存储性能不同，从而能够实现在一
个相变存储器中集成具有不同读写速度和/或数据保持力的相变存储阵列。相较于现有技
术中单一存储性能的存储器，本申请实施例中通过第一离子注入和/或第二离子注入即可
使得相变存储器同时包括具有不同读写速度和/或数据保持力的相变存储阵列，从而丰富
了相变存储器的应用场景，且可以根据用户需求适应性的调整相变存储器中集成的不同存
储性能，从而可以满足不同用户的不同需求。

[0081] 在一些实施例中，可以通过在相变存储层中掺杂氮或碳来提高相变存储阵列中相变存储单元的结晶温度，以适应相变存储器的260℃的封装温度。例如，采用氮和/或碳对所
述第二部分的相变存储层进行第二离子注入，以改变所述第二部分的相变存储层的结晶温
度，使所述第二部分能适应相变存储器的封装温度；其中，第二离子注入中注入的元素的含
量为1at％‑30at％。

[0082] 在一些实施例中，还可以通过在相变存储层中掺杂高含量的氮或碳来大幅提高相变存储阵列中相变存储单元的结晶温度，氮或碳掺杂的相变存储层的高温数据保持力及可
靠性有了极大的提高，那么写入该掺杂的相变存储层的数据具有很高的保持力，几乎不会
被改写，从而可以利用该掺杂的相变存储层来实现熔断器的功能。

[0083] 本申请实施例提供了一种相变存储器的制造方法，所述方法包括：形成半导体结构，所述半导体结构包括多个结构相同且彼此独立的相变存储阵列，其中，所述相变存储阵
列具有相变存储层；选择所述半导体结构中的至少一个所述相变存储阵列作为第一部分；
对所述第一部分的相变存储层进行第一离子注入，以使所述第一部分获得第一存储性能，
所述第一存储性能和所述半导体结构中除所述第一部分以外的其他相变存储阵列的存储
性能不同；其中，所述存储性能为与存储需求匹配的读写速度和/或数据保持力。本申请实
施例中通过对相变存储器中的相变存储层进行离子注入，以改变该相变存储层的读写速度
和/或数据保持力，从而能够实现在一个存储器中集成具有不同读写速度和/或数据保持力
的存储阵列。

[0084] 本申请实施例提供的所述相变存储阵列的存储性能的改进方式，相较于针对相变材料本身进行改进的方式，更加稳定且能确保离子注入后的相变存储阵列具有稳定的存储
性能，且本申请是直接对已形成的相变存储阵列中的相变存储层进行离子注入，此时整个
相变存储阵列中相变存储单元的结构均已完善，从而离子注入后的相变存储层不会受到相
变存储阵列的形成工艺的影响，如此，在没有相变存储阵列的形成工艺的影响下，离子注入
后的相变存储层能够稳定的实现其存储性能。且在离子注入过程中，同样不会对相变存储
层的形成过程造成任何不利的影响和限制，进一步确保了离子注入后的相变存储层的存储
性能的稳定性。本申请实施例提供的所述相变存储阵列的存储性能的改进方式，避开了相
变存储阵列形成工艺可能造成的不良影响，从而保证了离子注入后相变存储阵列的存储性
能的稳定性。

[0085] 以下结合图2a‑图2d对本申请实施例提供的相变存储器的制造方法进行详细阐述。图2a‑图2d为本申请一具体示例提供的相变存储器的制造方法中的结构示意图。需要说
明的是，图2a‑图2d以半导体结构包括相变存储阵列为例进行说明。如图2a所示，半导体结
构包括多个相变存储阵列210，所述相变存储阵列210包括多个呈阵列排布的相变存储单
元，所述相变存储单元包括相变存储层。

[0086] 如图2b所示，在所述半导体结构上形成图案化的光刻胶层220，所述图案化的光刻胶层220暴露预设区域230的相变存储阵列210；对所述预设区域230内的相变存储阵列210
中的相变存储层进行第一离子注入，以使所述第一区域230内的相变存储阵列210的存储性
能和所述第一区域230外的相变存储阵列的存储性能不同。如图2c所示，进行离子注入后形
成掺杂相变存储阵列240。

[0087] 如图2d所示，去除所述图案化的光刻胶层220，形成包括未掺杂的相变存储阵列210和掺杂相变存储阵列240的半导体结构，从而最终形成包括不同存储性能的相变存储阵
列的相变存储器。

[0088] 图3为本申请一具体示例提供的一种相变存储器的示意图。参照图3所示，相变存储器包括：多个结构相同且彼此独立的相变存储阵列，其中，所述相变存储阵列具有相变存
储层；

[0089] 所述相变存储阵列包括第一相变存储阵列310；

[0090] 所述第一相变存储阵列310的相变存储层为进行第一离子注入后的相变存储层；

[0091] 所述第一相变存储阵列310的第一存储性能和所述相变存储阵列中除所述第一相变存储阵列310以外的其他相变存储阵列的存储性能不同；

[0092] 其中，所述存储性能为与存储需求匹配的读写速度和/或数据保持力。

[0093] 在本申请实施例中，所述相变存储阵列还包括位于第二相变存储阵列320；其中，

[0094] 所述第二相变存储阵列320的相变存储层为进行第二离子注入后的相变存储层；

[0095] 所述第二相变存储阵列320的第二存储性能和所述第一存储性能不同。

[0096] 本申请实施例中相变存储至少包括两个不同部分的相变存储阵列，而不同部分的相变存储阵列中的相变存储层经由不同的离子注入，从而使得不同部分的相变存储阵列具
有不同的存储性能，可以适应于不同的存储需求。

[0097] 在本申请实施例中，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素不同。例如，所述第一离子注入中注入的元素可以为锡，从而提高了第一相变存储阵列310的读写
速度；所述第二离子注入中注入的元素可以为锗，从而提高了第二相变存储阵列320的数据
保持力。

[0098] 在本申请实施例中，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素相同。例如，所述第一离子注入中注入的元素可以为碳，所述第二离子注入中注入的元素也为碳，
但第一离子注入中注入的元素的含量为5at％，而第二离子注入中注入的元素的含量为
5at％，虽然掺杂碳均能提高第一相变存储阵列310和第二相变存储阵列320的数据保持力，
但由于第二离子注入后的第二相变存储阵列中注入的元素的含量大于第一相变存储阵列
中注入的元素的含量，从而第二相变存储阵列320的数据保持力要优于第一相变存储阵列
310的数据保持力。本申请实施例中可以通过对不同相变存储阵列的相变存储层进行不同
的离子注入，从而改变不同相变存储阵列的相变存储层的读写速度和/或数据保持力。且进
一步地，本申请实施例中还可以通过调整不同相变存储阵列的相变存储层的离子注入元素
的含量，来调整不同相变存储阵列的相变存储层的读写速度和/或数据保持力。

[0099] 在本申请实施例中，所述第一相变存储阵列310的相变存储层中注入的元素为锑和/或者锡，以使所述第一相变存储阵列的读写速度和所述多个相变存储阵列中除所述第
一相变存储阵列以外的其他相变存储阵列的读写速度不同。锑和/或锡的加入可以增加相
变存储层从非晶态转换成晶态的速率，从而可以提高所述相变存储层的读写速度。所述第
二相变存储阵列的相变存储层中注入的元素为锑和/或锡，以使所述第二相变存储阵列的
相变存储层由非晶态转换成结晶态的速度改变，使所述第二相变存储阵列的第二读写速度
和所述第一相变存储阵列的第一读写速度不同；其中，所述第一离子注入和所述第二离子
注入中注入的元素不同；或者，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素相同，
所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素的含量不同。其中，所述锑离子注入
的元素的含量优选为1at％‑30at％，所述锡离子注入的元素的含量优选为1at％‑10at％。

[0100] 在本申请实施例中，所述第一相变存储阵列310的相变存储层中注入的元素为锗、碲、氮、碳或者钛中的一种或多种的组合，以使所述第一相变存储阵列的数据保持力和所述
多个相变存储阵列中除所述第一相变存储阵列以外的其他相变存储阵列的数据保持力不
同。由于锗、碲、氮、碳或者钛是一种低热导的材料，可以很好的防止热扩散，可以提高所述
相变存储层的结晶温度，从而可以提高所述相变存储层的数据保持力。所述第二相变存储
阵列的相变存储层中注入的元素为锗、碲、氮、碳或者钛中的一种或多种的组合，以使所述
第二相变存储阵列的相变存储层的结晶温度改变，使所述第二相变存储阵列的第二数据保
持力和所述第一相变存储阵列的第一数据保持力不同；其中，所述第一离子注入和所述第
二离子注入中注入的元素不同；或者，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元
素相同，所述第一离子注入和所述第二离子注入中注入的元素的含量不同。其中，锗、碲离
子注入的元素的含量优选为1at％‑30at％，所述氮、碳、钛离子注入的元素的含量优选为
1at％‑10at％。

[0101] 在本申请实施例中，所述第二相变存储阵列的相变存储层中注入的元素为氮和/或碳，以使所述第二相变存储阵列的相变存储层的结晶温度改变，使所述第二相变存储阵
列能适应相变存储器的封装温度；其中，第二离子注入中注入的元素的含量为1at％‑
30at％。

[0102] 在本申请实施例中，所述相变存储阵列还可以包括第三相变存储阵列330；其中，所述第三相变存储阵列330中相变存储层为进行第三离子注入后的相变存储层，所述第三
相变存储阵列330的第三存储性能和所述第一存储性能及所述第二存储性能不同。

[0103] 这里，所述第三离子注入和所述第一离子注入及所述第二离子注入中注入的元素可以相同，也可以不同。若所述第三离子注入和所述第一离子注入及所述第二离子注入中
注入的元素相同，那么所述第三离子注入和所述第一离子注入及所述第二离子注入中注入
的元素的含量不同。

[0104] 以下，以第一离子注入的元素为锡，第二离子注入的元素碳，第三离子注入为碳，且第二离子注入碳的含量低于第三离子注入的碳的含量为例，对本申请实施例中的相变存
储进行说明。本申请实施例中的相变存储包括第一相变存储阵列310、第二相变存储阵列
320和第三相变存储阵列330；其中，第一相变存储阵列310具有高读写速度，而第二相变存
储阵列320和第三相变存储阵列330具有高数据保持力，且第三相变存储阵列330的数据保
持力高于第二相变存储阵列320的数据保持力。那么在实际应用时，相变存储器中的所述第
一相变存储阵列310可以用于存储经常需要调用的数据，相变存储器中的所述第二相变存
储阵列320可以用于存储很少被调用的数据，而相变存储器中的所述第三相变存储阵列330
可以用于存储不能被改写的熔断数据。从而本申请实施例中一个相变存储器即可实现针对
多种不同存储需求的数据存储。

[0105] 应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的
“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结
构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本申请的各种实施
例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功
能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。上述本申请实施例
序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

[0106] 本申请所提供的几个方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。

[0107] 以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵
盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。