半导体器件及其制造方法、电子设备与流程

本公开实施例涉及但不限于半导体制造领域，具体是涉及一种半导体器件及其制造方法、电子设备。

背景技术：

1、非易失性存储器能够在缺乏所施加的电力的情况下保持存储的数据，因而广泛应用于个人计算机、智能手机、数码相机和多媒体播放设备等电子产品中。其中，相变存储器(phase change memory，pcm)作为一种新兴的非易失性存储器，由于其高速读取、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，得到广泛的关注。然而，随着人们对存储设备性能要求的不断提升，对非易失存储器的性能提出了更高的要求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开实施例提供了一种半导体器件及其制造方法、电子设备。

2、第一方面，本公开实施例提供一种半导体器件的制造方法，所述方法包括：

3、提供衬底；

4、沿垂直于所述衬底的第一方向在所述衬底上交替层叠第一子层和第二子层以形成堆叠层；

5、形成贯穿所述堆叠层的第一孔；

6、在所述第一孔中依次形成存储层和第一电极；

7、至少去除部分所述第二子层，使所述第一电极显露，形成沿所述第一方向间隔排布且沿平行于所述衬底的第二方向延伸的多个气隙；

8、将所述第一子层替换为第二电极或者将所述第一子层作为第二电极。

9、在一些实施例中，所述在所述第一孔中依次形成存储层和第一电极，包括：

10、在所述第一孔中形成存储材料层；

11、在所述第一孔中形成覆盖所述存储材料层的第一电极；

12、去除部分所述第二子层和部分所述存储材料层，使所述第一电极显露，形成所述气隙以及沿所述第一方向间隔排布的所述存储层。

13、在一些实施例中，所述在所述第一孔中依次形成存储层和第一电极，包括：

14、基于所述第一孔去除部分所述第一子层，形成沿所述第一方向间隔排布且沿所述第二方向延伸的多个第一空隙；

15、在所述第一孔和所述第一空隙中形成存储材料层；

16、去除位于所述第一孔中的所述存储材料层，保留的位于所述第一空隙中的所述存储材料层构成所述存储层；

17、在所述第一孔和所述第一空隙中形成所述第一电极。

18、在一些实施例中，形成所述气隙，包括：

19、对所述第二子层进行热处理，以去除所述第二子层，形成所述气隙。

20、在一些实施例中，所述第二子层的材料包括可热分解的聚合物材料。

21、在一些实施例中，形成所述气隙，包括：

22、至少去除部分所述第二子层，形成沿所述第一方向间隔排布且沿所述第二方向延伸的多个初始气隙；

23、向所述初始气隙中沉积第一绝缘材料，形成所述气隙和隔离层。

24、在一些实施例中，所述第一绝缘材料包括共价有机框架材料。

25、在一些实施例中，所述存储层的材料包括具有双向阈值切换特性的硫属化物材料。

26、第二方面，本公开实施例提供一种半导体器件的制造方法，所述方法包括：

27、提供衬底；

28、沿垂直于所述衬底的第一方向在所述衬底上交替层叠第一子层和第二子层以形成堆叠层；

29、形成贯穿所述堆叠层的第二孔；

30、在所述第二孔中形成第一电极；

31、形成贯穿所述堆叠层的第三孔，所述第三孔位于所述第二孔沿平行于所述衬底的第二方向相对的两侧；

32、在所述第三孔中依次形成存储层和第二电极，所述存储层与所述第一电极接触；

33、至少去除部分所述第一子层，使所述第一电极显露，形成沿所述第一方向间隔排布且沿平行于所述衬底的第二方向延伸的多个气隙。

34、在一些实施例中，所述在所述第三孔中形成存储层和第二电极，包括：

35、基于所述第三孔去除部分所述第二子层，使所述第一电极显露，形成沿所述第一方向间隔排布且沿所述第二方向延伸的多个第二空隙；

36、在所述第三孔和所述第二空隙中依次形成存储材料层和导电层；

37、去除位于所述第三孔中的所述存储材料层和所述导电层，保留的位于所述第二空隙中的存储材料层和导电层分别构成所述存储层和所述第二电极。

38、第三方面，本公开实施例提供一种半导体器件，包括：

39、衬底；

40、沿垂直于所述衬底的第一方向间隔堆叠的多个存储单元层，每个所述存储单元层包括呈阵列排布的多个存储单元；所述存储单元包括沿所述第一方向延伸的第一电极、环绕部分所述第一电极的存储层以及第二电极，所述存储层位于所述第一电极和所述第二电极之间；

41、至少位于沿所述第一方向相邻的所述存储层之间的气隙，所述气隙暴露出所述第一电极的部分侧壁。

42、在一些实施例中，所述存储层包括第一部分、第二部分以及连接所述第一部分和所述第二部分的第三部分；其中，所述第一部分和所述第二部分具有沿所述第一方向相对的第一表面和第二表面；所述第三部分沿所述第一方向延伸且具有相对的内侧壁和外侧壁；

43、所述第一电极覆盖所述第三部分的内侧壁、所述第一部分的第一表面和所述第二部分的第二表面；所述第三部分的外侧壁与所述第二电极接触；

44、或者，

45、所述第二电极覆盖所述第三部分的内侧壁、所述第一部分的第一表面和所述第二部分的第二表面；所述第三部分的外侧壁与所述第一电极接触。

46、在一些实施例中，所述存储层的材料包括具有双向阈值切换特性的硫属化物材料。

47、在一些实施例中，所述气隙由可热分解的聚合物材料经热处理形成。

48、在一些实施例中，所述半导体器件还包括：隔离层，至少位于沿所述第一方向相邻的所述第二电极之间；所述气隙位于所述隔离层和所述第一电极之间。

49、在一些实施例中，所述隔离层的材料包括共价有机框架材料。

50、第四方面，本公开实施例提供一种电子设备，包括根据第二方面任一种所述的半导体器件的制造方法制造的半导体器件，或根据第二方面任一种所述的半导体器件的制造方法制造的半导体器件，或如第三方面任一种所述的半导体器件。

51、本公开实施例提供的技术方案中，一方面通过在相邻存储单元的存储层之间设置气隙，降低相邻存储单元之间的寄生电容进而减少读写串扰问题，提高半导体器件的性能。另一方面，沿第一方向间隔排布的存储单元共享第一电极且第一电极和第二电极分别兼具位线和字线的功能，可以有效提高半导体器件的集成度。

52、本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本公开而了解。本公开的其他优点可通过在说明书中以及附图中所描述的方案来实现和获得。

1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述在所述第一孔中依次形成存储层和第一电极，包括：

3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述在所述第一孔中依次形成存储层和第一电极，包括：

4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，形成所述气隙，包括：

5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述第二子层的材料包括可热分解的聚合物材料。

6.根据权利要求2或3所述的制造方法，其特征在于，形成所述气隙，包括：

7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述第一绝缘材料包括共价有机框架材料。

8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述存储层的材料包括具有双向阈值切换特性的硫属化物材料。

9.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述在所述第三孔中形成存储层和第二电极，包括：

11.一种半导体器件，其特征在于，包括：

12.根据权利要求11所述的半导体器件，其特征在于，所述存储层包括第一部分、第二部分以及连接所述第一部分和所述第二部分的第三部分；其中，所述第一部分和所述第二部分均具有沿所述第一方向相对的第一表面和第二表面；所述第三部分沿所述第一方向延伸且具有相对的内侧壁和外侧壁；

13.根据权利要求11所述的半导体器件，其特征在于，所述存储层的材料包括具有双向阈值切换特性的硫属化物材料。

14.根据权利要求11所述的半导体器件，其特征在于，所述气隙由可热分解的聚合物材料经热处理形成。

15.根据权利要求11所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件还包括：隔离层，至少位于沿所述第一方向相邻的所述第二电极之间；所述气隙位于所述隔离层和所述第一电极之间。

16.根据权利要求15所述的半导体器件，其特征在于，所述隔离层的材料包括共价有机框架材料。

17.一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求1至8任一项所述的制造方法制造的半导体器件，或根据权利要求9-10任一项所述的制造方法制造的半导体器件，或如权利要求11至16任一项所述的半导体器件。