存储阵列及制备方法、存储芯片、相变存储器和电子设备

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种存储阵列及制备方法、存储芯片、相变存储器和电子设备。

背景技术

相变存储器(phase change memory，PCM)，是利用硫系化合物在晶态和非晶态之间相互转化时所表现出来的导电性差异来存储数据的一种存储介质，既具有内存(memory)快速读写的优势，又兼顾了存储器(storage)非易失的特点。

参见图1A和图1B，图1A为PCM的结构示意图、图1B为PCM的俯视图，图1A中的PCM包括两层存储阵列，每层存储阵列中均包括多个存储单元，每个存储单元包括顶电极、底电极、选通材料和相变材料等。如图1B所示，每个底电极上间隔排布有多个存储单元。但是，现有PCM的物理结构中，1个存储单元仅可以存储1比特(bit)数据。

发明内容

本申请提供一种存储阵列及制备方法、存储芯片、相变存储器和电子设备，解决了现有技术中存储阵列的1个存储单元仅可以存储1bit数据的问题。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

第一方面，提供一种存储阵列，所述存储阵列包括：

衬底层，以及排布在所述衬底层上的多个相变存储单元，每个所述相变存储单元与至少两条字线相接触；

每个所述相变存储单元包括：第一电极和至少两块相变材料，所述至少两块相变材料与所述至少两条字线一一对应，每块所述相变材料位于所述第一电极和对应的所述字线之间，所述至少两条字线作为所述相变存储单元的第二电极。

通过调整各个相变存储单元在存储阵列中的位置，使得每个相变存储单元均与至少两条字线相接触，而相变存储单元中设置有至少两块相变材料，至少两块相变材料与至少两条字线一一对应，每块相变材料与对应的字线相接触，从而可以通过各条字线对同一相变存储单元中的不同相变材料分别进行控制，且每块相变材料可存储1bit数据，相变存储单元中设置的多块相变材料即可实现对多bit数据的存储，可以提高存储阵列的存储量。

而且，每个相变存储单元中的各相变材料分离，可以降低各块相变材料对其他相变材料的热串扰，从而可以提高相变存储单元的可靠性。

另外，在制备存储阵列的过程中，仅需对各个相变存储单元的位置进行调整，工艺简单，无需复杂的工艺流程即可制备得到存储bit数据的存储阵列，可以提高制备存储阵列的适用性。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，各个所述相变存储单元之间通过位线，和/或，至少两条所述字线相连接；

对于每个所述相变存储单元，所述相变存储单元的第一电极与所述位线连接，所述相变存储单元的至少两块相变材料均与对应的所述字线相接触。

基于第一方面中的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，每条所述字线沿第一方向延伸，并与至少两个所述相变存储单元相接触；

各条所述位线位于各所述相变存储单元的第一电极的上方；

与同一所述位线连接的各所述相变存储单元沿第二方向间隔排布。

对存储阵列中的各条字线和各条位线进行图形化，可以通过不同的字线和位线对每块相变材料进行控制，实现每块相变材料存储不同的数据，从而可以提高存储阵列的存储量，可以提高对各块相变材料进行读写的灵活性。

基于第一方面中的第一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，对于每条所述字线，所述字线的宽度大于与所述字线相对应、且相邻的两个所述相变存储单元的边缘之间的最小距离。

通过调整字线的宽度，使得字线与各个相变存储单元的相变材料相接触，将字线作为各个相变存储单元的第二电极，从而可以通过各个第二电极对相接触的相变材料进行控制，实现控制每块相变材料的读写，可以提高存储阵列的存储量，也可以简化制备存储阵列的工艺。

基于第一方面中的任意一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，对于每个所述相变存储单元，所述相变存储单元中的至少两块所述相变材料，纵向排布在所述相变存储单元的第一电极的外侧；

所述相变存储单元中高度相同的各所述相变材料，等间距周向排布在所述相变存储单元的第一电极的外侧。

通过在相变存储单元的同一水平面中排布至少两块相变材料，可以通过横向排布多块相变材料的方式进一步提高存储阵列的存储量。类似的，通过在相变存储单元中堆叠排布多块相变材料，可以通过纵向堆叠的方式进一步提高存储阵列的存储量。

基于第一方面中的任意一种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述存储阵列还包括：绝缘层；

所述绝缘层覆盖在多个所述相变存储单元的上表面，并与各个所述相变存储单元之间填充的绝缘材料相接触；

位线通过所述绝缘层的通孔与各所述相变存储单元的第一电极连接。

基于第一方面中的任意一种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述相变存储单元还包括：选通层，所述选通层覆盖在所述相变存储单元的第一电极的外表面，位于所述第一电极和所述相变材料之间。

基于第一方面中的除第六种之外的任意一种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述相变存储单元还包括：缓冲层，所述缓冲层覆盖在所述相变存储单元的第一电极的外表面，位于所述第一电极和所述相变材料之间。

基于第一方面中的第七种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述相变存储单元还包括：选通层，所述选通层覆盖在所述缓冲层的外表面，位于所述缓冲层和所述相变材料之间。

基于第一方面的一种实现方式，

基于第一方面中的除第六种至第八种之外的任意一种可能的实现方式，在第一方面的第九种可能的实现方式中，对于每个所述相变存储单元，所述相变存储单元中的第一电极与所述相变存储单元中的每块相变材料相接触。

基于第一方面中的任意一种可能的实现方式，在第一方面的第十种可能的实现方式中，所述字线所在的第一方向，与位线所在的第二方向，在同一平面内互相垂直。

基于第一方面中的任意一种可能的实现方式，在第一方面的第十一种可能的实现方式中，所述相变材料由锗锑碲材料生成，绝缘材料和绝缘层由二氧化硅材料生成，所述第一电极、位线和所述字线由钨材料或氮化钛材料生成。

第二方面，提供一种存储阵列的制备方法，所述方法包括：

采用化学气相沉积工艺在衬底层上依次生长绝缘材料和金属材料；

采用光刻和刻蚀工艺，对所述绝缘材料和所述金属材料进行图形化，得到由所述金属材料形成的多条字线、以及由所述绝缘材料形成的多个孔结构；

在各个所述孔结构的侧面填充相变材料，使得填充的相变材料与各所述字线相接触；

在各个所述孔结构中沉积金属材料，形成与所述相变材料相接触的第一电极；

在各所述第一电极上方沉积金属材料并刻蚀，得到与各所述第一电极相连接的位线。

在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述采用光刻和刻蚀工艺，对所述绝缘材料和所述金属材料进行图形化，得到由所述金属材料形成的多条字线、以及由所述绝缘材料形成的多个孔结构，包括：

采用光刻和刻蚀工艺，对所述绝缘材料和所述金属材料进行图形化刻蚀，得到多条所述字线；

再次沉积绝缘材料，填充刻蚀后的绝缘材料和刻蚀后的金属材料之间的空间；

再次采用光刻和刻蚀工艺，对所述再次沉积的绝缘材料进行图形化刻蚀，得到多个所述孔结构。

基于第二方面中的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，在所述衬底层上生长的所述绝缘材料和所述金属材料组成叠层结构；

所述采用光刻和刻蚀工艺，对所述绝缘材料和所述金属材料进行图形化刻蚀，得到多条所述字线，包括：

采用光刻和刻蚀工艺，对所述叠层结构进行图形化刻蚀，得到多条所述字线；

所述再次采用光刻和刻蚀工艺，对所述再次沉积的绝缘材料进行图形化刻蚀，得到多个所述孔结构，包括：

再次采用光刻和刻蚀工艺，对所述再次沉积的绝缘材料和多条所述字线进行图形化刻蚀，得到多个所述孔结构，所述孔结构为圆形结构，且所述圆形孔结构的直径大于相邻两条所述字线的边缘之间的距离。

第三方面，提供一种存储芯片，所述存储芯片包括至少一个如第一方面中任一所述的存储阵列。

第四方面，提供一种相变存储器，所述相变存储器包括：控制电路和如第三方面中所述的存储芯片；

所述控制电路与所述存储芯片连接，所述控制电路用于向所述存储芯片发送读写指令，所述读写指令用于指示所述存储芯片执行读写操作。

第五方面，提供电子设备，所述电子设备包括：控制器和如第四方面中所述的相变存储器；

所述控制器与所述相变存储器连接，所述控制器用于向所述相变存储器发送读写指令，所述读写指令用于指示所述相变存储器执行读写操作。

可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。

附图说明

图1A为现有技术中提供的一种存储阵列的结构示意图；

图1B为现有技术中提供的一种存储阵列的俯视图；

图2为本申请实施例提供的一种存储阵列所涉及的电子设备的框架结构图；

图3A为本申请实施例提供的一种存储阵列的结构示意图；

图3B为本申请实施例提供的一种存储阵列的俯视图；

图3C为本申请实施例提供的一种存储阵列的局部放大示意图；

图4A为本申请实施例提供的另一种存储阵列的结构示意图；

图4B为本申请实施例提供的另一种存储阵列的俯视图；

图4C为本申请实施例提供的一种存储阵列的剖面示意图；

图4D为本申请实施例提供的另一种存储阵列的剖面示意图；

图4E为本申请实施例提供的又一种相变存储单元的剖面示意图；

图4F为本申请实施例提供的又一种相变存储单元的剖面示意图；

图4G为本申请实施例提供的又一种相变存储单元的剖面示意图；

图4H为本申请实施例提供的又一种相变存储单元的剖面示意图；

图5为本申请实施例提供的一种制备存储阵列的工艺流程示意图；

图6A为本申请实施例提供的一种在制备存储阵列的过程中存储阵列的剖面示意图；

图6B为本申请实施例提供的一种在制备存储阵列的过程中存储阵列的俯视图；

图7A为本申请实施例提供的另一种在制备存储阵列的过程中存储阵列的剖面示意图；

图7B为本申请实施例提供的另一种在制备存储阵列的过程中存储阵列的俯视图；

图8A为本申请实施例提供的又一种在制备存储阵列的过程中存储阵列的剖面示意图；

图8B为本申请实施例提供的又一种在制备存储阵列的过程中存储阵列的俯视图；

图9A为本申请实施例提供的又一种在制备存储阵列的过程中存储阵列的剖面示意图；

图9B为本申请实施例提供的又一种在制备存储阵列的过程中存储阵列的俯视图；

图10A为本申请实施例提供的又一种在制备存储阵列的过程中存储阵列的剖面示意图；

图10B为本申请实施例提供的又一种在制备存储阵列的过程中存储阵列的俯视图；

图11A为本申请实施例提供的又一种在制备存储阵列的过程中存储阵列的剖面示意图；

图11B为本申请实施例提供的又一种在制备存储阵列的过程中存储阵列的俯视图；

图12A为本申请实施例提供的又一种在制备存储阵列的过程中存储阵列的剖面示意图；

图12B为本申请实施例提供的又一种在制备存储阵列的过程中存储阵列的俯视图；

图13A为本申请实施例提供的又一种在制备存储阵列的过程中存储阵列的剖面示意图；

图13B为本申请实施例提供的又一种在制备存储阵列的过程中存储阵列的俯视图；

图14A为本申请实施例提供的又一种在制备存储阵列的过程中存储阵列的剖面示意图；

图14B为本申请实施例提供的又一种在制备存储阵列的过程中存储阵列的俯视图；

图15A为本申请实施例提供的又一种在制备存储阵列的过程中存储阵列的剖面示意图；

图15B为本申请实施例提供的又一种在制备存储阵列的过程中存储阵列的俯视图；

图16A为本申请实施例提供的又一种在制备存储阵列的过程中存储阵列的剖面示意图；图16B为本申请实施例提供的又一种在制备存储阵列的过程中存储阵列的俯视图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的存储阵列的制备方法、存储芯片、相变存储器和电子设备的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“所述”、“上述”和“该”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。

下述对本申请实施例提供的一种存储阵列所涉及的电子设备进行介绍。参见图2，图2为本申请实施例提供的一种存储阵列所涉及的电子设备的框架结构图，电子设备可以包括：控制器210和PCM220，PCM220可以包括：控制电路2201和至少一个存储芯片2202，每个存储芯片2202中均包括存储阵列。

其中，控制器210可以向PCM220发送读写指令，PCM220的控制电路2201可以根据接收的读写指令，结合各个存储芯片2202剩余的存储空间，选取某个存储芯片2202，对该存储芯片2202的存储阵列执行相对应的读写操作，从而实现对数据的存储、删除和覆盖等操作。

而且，控制电路2201可以为互补金属氧化物半导体(complementary metal oxidesemiconductor，CMOS)电路，还可以为其他具有控制功能元器件所组成的电路，如二极管所组成的控制电路，本申请实施例对控制电路2201不做限定。

在电子设备读写数据的过程中，基于存储芯片2202中存储阵列的相变材料可以在晶态和非晶态之间切换，而相变材料处于晶态和非晶态时分别对应不同的电阻，则存储阵列可以根据相变材料在不同状态之间的切换，完成数据的写入操作和擦除操作，从而实现PCM220对数据的存储。

具体地，若存储阵列的相变材料处于晶态，则PCM220的控制电路2201可以根据接收的读写指令，对存储阵列的相变材料进行加热，使得相变材料的温度高于再结晶温度，但是低于熔点温度。之后，对相变材料进行缓慢冷却，使得相变材料的晶粒形成整层，得到非晶态(高阻态)的相变材料，完成擦除操作。

若存储阵列的相变材料处于非晶态，则PCM220的控制电路2201可以根据接收的读写指令，对存储阵列2202的相变材料进行加热，使得相变材料的温度略高于熔点温度。之后，突然对相变材料进行淬火使得相变材料冷却，从而得到晶态(低阻态)的相变材料，完成写入操作。

需要说明的是，在实际应用中，存储芯片2202中可以包括多个存储阵列，每个存储阵列可以纵向堆叠排布，本申请实施例仅是以存储芯片2202包括一个存储阵列为例进行说明，本申请实施例对存储阵列的数目不做限定。

下述对存储芯片2202中的存储阵列进行介绍，而电子设备的控制器210和PCM220中的控制电路2201均可以参照现有技术，本申请实施例对控制器210和控制电路2201不再赘述。

参见图3A，图3A为本申请实施例提供的一种存储阵列的结构示意图，存储阵列自下向上可以包括：衬底层310和排布在衬底层310上的多个相变存储单元320，各个相变存储单元320之间可以通过位线和/或字线连接。

其中，位线和字线均可以由钨(W)材料或氮化钛(TiN)材料生成，本申请实施例对位线和字线的材料不做限定。

如图3B所示，多个相变存储单元320分别沿第一方向和第二方向排布在衬底层310的上表面。结合图3A所示，各条字线位于各个相变存储单元320的侧面，沿第一方向连接各个相变存储单元320；各条位线位于各个相变存储单元320的上方，沿第二方向连接各个相变存储单元320。

其中，参见图3B，本申请实施例中是以第一方向为图3B中的横向、以第二方向为图3B中的纵向为例进行说明，也即是第一方向与第二方向在同一平面内垂直，而在实际应用中，第一方向与第二方向也可以不垂直，第一方向与第二方向之间的夹角范围可以为大于0度，小于或等于90度。例如，第一方向与第二方向之间的夹角可以为30度、45度或60度，本申请实施例对第一方向与第二方向之间的夹角不做限定。

而且，参见图3B，每个相变存储单元320均可以与至少两条字线相接触。例如，与相变存储单元320相接触的至少两条字线可以位于相同高度，也可以纵向排布在相变存储单元320的外侧，还可以同时包括：位于相同高度的多条字线和纵向排布在相变存储单元320的外侧的多条字线，本申请实施例对相变存储单元320相接触的至少两条字线的排布方式和数量不做限定。

需要说明的是，如图3B所示，对于存储阵列的每条字线，字线的宽度(图3B中字线在纵向的长度)大于与字线相对应、且相邻的两个相变存储单元320的边缘之间的最小距离，也即是，沿纵向排布、且相邻的两个相变存储单元320的边缘之间的最小距离，小于该相邻的两个相变存储单元320之间的字线的宽度。每条字线与各个相变存储单元320相接触的边界，与各个相变存储单元320的边界相契合。

例如，如图3B所示，各个相变存储单元320的横截面呈圆形，相应的，每条字线与各个相变存储单元320相接触的边界则呈圆弧状，从而可以与各个相变存储单元320的边界相契合。

进一步地，参见图3C，示出了与相变存储单元320相接触的位于相同高度的两条字线，两条字线平行排布，分别位于图3C中相变存储单元320的上下两侧。而且，两条字线分别与相变存储单元320的不同相变材料(图3C中所示的A和B)相接触，从而可以通过不同的字线控制不同的相变材料存储数据，实现在同一相变存储单元320中存储多位数据，可以提高存储阵列和PCM的存储空间。

需要说明的是，存储阵列的各个相变存储单元320之间可以填充绝缘材料，从而可以通过填充的绝缘材料对各个相变存储单元320进行隔离，减少各个相变存储单元320之间的热串扰等影响因素。相应的，沿第一方向延伸的各条字线，可以在填充的绝缘材料中连接各个相变存储单元320，沿第二方向延伸的各个位线可以在相变存储单元320的上方连接各个相变存储单元320。其中绝缘材料可以由二氧化硅(SiO

参见图4A和图4B，图4A为本申请实施例提供的另一种存储阵列的结构示意图，图4B为本申请实施例提供的另一种存储阵列的俯视图，存储阵列还可以包括：绝缘层330。

其中，绝缘层330可以由二氧化硅(SiO

具体地，绝缘层330覆盖在各个相变存储单元320的上表面，并与各个相变存储单元320之间的绝缘材料相接触。与图3A和图3B所示的存储阵列相对应的，存储阵列中的位线可以通过绝缘层330中设置的通孔与相变存储单元320相连接。

而且，参见图4A和图4B，至少两条位线位于同一相变存储单元320上方，且相变存储单元320上方的至少两条位线中，仅有一条位线通过绝缘层330的通孔与该相变存储单元320相连接。

进一步地，与同一位线相连接的各个相变存储单元320沿第二方向间隔排布，从而可以实现每个相变存储单元320中每块相变材料相连接的字线或位线，与其他相变材料相连接的字线或位线不同，进而可以控制每个相变存储单元320中的每块相变材料存储数据。

需要说明的是，如图4B所示，绝缘层330的通孔在衬底层310的投影，位于位线在衬底层310的投影与相变存储单元320在衬底层310的投影之间相重合的区域内。也即是，位线在与相变存储单元320相连接时，位线可以通过绝缘层330中竖直贯穿的通孔与相变存储单元320相连接，且通孔在衬底层310的投影的中心，与相变存储单元320在衬底层310的投影的中心不重合。

参见图4C，图4C为本申请实施例提供的一种存储阵列的剖面示意图，相变存储单元320可以包括：第一电极3201和多块相变材料3202。

其中，多块相变材料3202与存储阵列的多条字线一一对应，每块相变材料3202位于第一电极3201和对应的字线之间。相应的，与各相变材料3202相对应的字线均可以作为相变存储单元320的第二电极，从而可以通过各第二电极控制相对应的相变材料3202存储不同的数据。

而且，相变材料3202可以由锗(Ge)锑(Sb)碲(Te)材料生成，第一电极3201可以由W材料或TiN材料生成。本申请实施例对第一电极3201和相变材料3202不做限定。

在一种可选实施例中，每块相变材料3202可以均与第一电极3201相接触，每块相变材料3202均与对应的字线相接触。也即是，同一相变存储单元320中的各块相变材料3202分别与不同的字线相接触，则在相变存储单元320与位线连接的基础上，相变存储单元320可以根据每块相变材料3202相接触的字线，完成对每块相变材料3202的读写，从而可以实现单个相变存储单元320存储多位数据。

例如，参见图4C，对于每个相变存储单元320，相变存储单元320的第一电极3201与位线连接，相变存储单元320中的各相变材料3202与相对应的字线连接。

而且，每个相变存储单元320中的至少两块相变材料3202可以位于相同高度，且位于相同高度的各相变材料3202，可以等间距周向排布在相变存储单元320的第一电极3201的外侧。相应的，与同一字线相接触的、位于相同的或不同的相变存储单元320中的各相变材料3202均可以位于相同的高度。

另外，各个相变存储单元320中的至少两块相变材料3202，还可以纵向排布在相变存储单元320的第一电极3201的外侧。进一步地，每个相变存储单元320中纵向排布的各相变材料3202中，纵向相邻的任意两块相变材料3202之间的高度差相同。

例如，如图4C所示，该相变存储单元320中既包括横向排布的相变材料3202，也包括纵向排布的相变材料3202。其中，位于同一水平面的2块相变材料3202，等间距分布在第一电极3201的外侧，也即是图4C中所示的第一电极3201的左右两侧。而且，纵向排布的各块相变材料3202中，任意两块相邻的相变材料3202之间的高度差相同。另外，每块相变材料3202的一端与第一电极3201相接触，另一端与相对应的位线相接触。

需要说明的是，第一电极3201可以呈圆柱体，图4C中示出的第一电极3201的横截面呈圆形。而受到工艺精度的影响，实际得到的第一电极3201可能为其他规则图形，例如，第一电极3201可以呈棱柱体(如12棱柱体)。而且，第一电极3201与衬底层310的上表面相垂直，也即是呈圆柱体的第一电极3201的轴线可以与衬底层310的上表面相垂直。另外，若第一电极3201可以呈圆柱体，则第一电极3201的圆形直径范围可以是50纳米(nm)至500nm。

进一步地，上述以每个相变存储单元320中包括位于同一水平面的2块相变材料3202为例说明，而在实际应用中，相变存储单元320中还可以包括其他数目的相变材料3202，本申请实施例对相变存储单元320中位于同一水平面的相变材料3202的数目不做限定。

另外，各个相变存储单元320与衬底层310之间也可以填充绝缘材料，避免相变存储单元320中的第一电极3201和相变材料3202与衬底层310相接触。每个相变存储单元320中纵向排布的各相变材料3202之间也可以通过绝缘材料填充，避免各相变材料3202相接触。

参见图4D，图4D为本申请实施例提供的另一种存储阵列的剖面示意图，相变存储单元320还可以包括：选通层3203。

其中，选通层3203可以覆盖在相变存储单元320的第一电极3201的外表面，位于第一电极3201和相变材料3202之间。

在存储阵列读写数据的过程中，选通层3203可以在一定的电流或电压下，控制选通层3203所在的相变存储单元320选通。相应的，选通层3203在选通后，相变存储单元320可以根据施加的电压或电流，对相变材料3202的状态进行切换，实现数据的读写，提高相变存储单元320的可靠性。

例如，参见图4D，选通层3203覆盖第一电极3201的侧面和下表面，选通层3203的侧面分别与各块相变材料3202和绝缘材料相接触，选通层3203的底面与衬底层310上方的绝缘材料相接触。

对于不包括选通层3203的相变存储单元320，可以通过与相变存储单元320连接的开关器件控制相变存储单元320的选通或关断。例如，开关器件可以为晶体管等具有开关作用的元器件，本申请实施例对开关器件不做限定。

参见图4E，图4E为本申请实施例提供的又一种相变存储单元的剖面示意图，相变存储单元320还可以包括：缓冲层3204。

其中，缓冲层3204可以覆盖在相变存储单元320的第一电极3201的外表面，位于第一电极3201和相变材料3202之间。缓冲层3204可以用于增强相变材料3202与其他材料之间的粘附性，同时可以改善相变材料3202与其他材料之间的电学匹配，形成良好的欧姆接触，提高相变存储单元320的可靠性。

需要说明的是，在相变存储单元320的第一电极3201与相变材料3202之间单独包括缓冲层3204时，缓冲层3204与选通层3203类似，在此不再赘述。

在图4E所述的存储阵列中，所述相变存储单元320为自选通材料，所述自选通材料包括选通特性及存储特性，当需要向目标相变存储单元存储数据时，通过字线及位线施加电流至所述相变存储单元，利用所述相变存储单元的选通特性选通所述目标相变存储单元，并在所述目标相变存储单元中存储数据。

参见图4F，图4F为本申请实施例提供的又一种相变存储单元的剖面示意图，相变存储单元320还可以同时包括：选通层3203和缓冲层3204。

其中，缓冲层3204可以覆盖在相变存储单元320的第一电极3201的外表面，选通层3203可以覆盖在缓冲层3204的外表面，位于缓冲层3204和相变材料3202之间。相应的，相变材料3202位于选通层3203和对应的字线之间。

进一步地，相变存储单元320还可以包括多个缓冲层3204。例如，参见图4G，相变存储单元320可以包括：第一缓冲层3204a、选通层3203和第二缓冲层3204b，第一缓冲层3204a可以覆盖在相变存储单元320的第一电极3201的外表面；选通层3203可以覆盖在第一缓冲层3204a的外表面，位于第一缓冲层3204a和相变材料3202之间；第二缓冲层3204b可以覆盖在选通层3203的外表面，则相变材料3202位于第二缓冲层3204b和对应的字线之间。

在存储阵列读写数据的过程中，选通层3203基于流过第一电极3201的电流，或者第一电极3201与字线之间的电压，选通层3203切换为选通状态。之后，存储阵列即可对相变材料3202中存储的数据进行读取，或者对相变材料3202进行加热，从而完成对相变材料3202的数据写入。

需要说明的是，上述实施例中以相变材料3202与第一电极3201之间设置选通层3203和/或缓冲层3204为例进行说明，而在实际应用中，相变材料3202可以与第一电极3201相接触，并在相变材料3202与字线之间设置选通层3203和/或缓冲层3204。

例如，参见图4H，图4H为本申请实施例提供的本申请实施例提供的又一种相变存储单元的剖面示意图，如图4H所示，相变材料3202覆盖第一电极3201的侧面和底面，选通层3203覆盖在相变材料3202的外表面，缓冲层3204设置在选通层3203的外表面，并与字线相接触，缓冲层3204位于选通层3203和字线之间。

上述对存储芯片2202中的一层存储阵列进行了介绍，在实际应用中，存储芯片2202可以包括多层堆叠排布的存储阵列，堆叠排布的各层存储阵列与上述介绍的存储阵列类似，在此不再赘述。

下述对存储阵列的制备工艺流程进行介绍。

参见图5，图5为本申请实施例提供的一种制备存储阵列的工艺流程示意图，可以包括如下步骤：

S1、参见图6A和图6B，采用化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)工艺在衬底层310上依次生长绝缘材料/金属材料叠层，图6A中以4组叠层为例示出。

其中，绝缘材料可以由二氧化硅材料生成，金属材料可以由W或TiN材料生成。而且，绝缘材料的厚度可以为40nm，金属材料的厚度可以为20nm。

S2、参见图7A和图7B，采用光刻和刻蚀等工艺，对绝缘材料和金属材料进行图形化，形成多条字线和多个孔结构。

具体地，可以采用光刻和刻蚀工艺，对沉积的绝缘材料和金属材料进行图形化刻蚀，先得到多条字线；之后，可以再次沉积绝缘材料，填充刻蚀后的绝缘材料和刻蚀后的金属材料之间的空间，使得各条字线之间再次填充绝缘材料，以便可以再次采用光刻和刻蚀工艺，对再次沉积的绝缘材料进行图形化刻蚀，得到多个孔结构。

进一步地，在刻蚀孔结构的过程中，可以再次采用光刻和刻蚀工艺，对再次沉积的绝缘材料和多条字线进行图形化刻蚀，得到多个孔结构，其中孔结构可以为圆形结构，且该圆形孔结构的直径大于相邻两条字线的边缘之间的距离。

需要说明的是，受到工艺精度的影响，随着与衬底层之间的距离逐渐减小，各个孔结构的直径也逐渐减小。相应的，各个第一电极靠近衬底层部分的截面直径也可以自适应的逐渐减小。

S3、参见图8A和图8B，采用回刻工艺，对绝缘材料之间的金属材料进行回刻，得到用于填充相变材料的空间。

例如，填充相变材料的空间可以呈半圆形，也可以为其他形状，本申请实施例对此不做限定。

S4、参见图9A和图9B，沉积相变材料，对回刻得到的各空间填充相变材料，使得相变材料与字线相接触。

S5、参见图10A和图10B，采用光刻和刻蚀等工艺，对沉积的相变材料进行刻蚀，得到各相变存储单元中的相变材料3202。

S6、参见图11A和图11B，沉积选通材料，并对沉积的选通材料进行刻蚀，形成选通层3203。

S7、参见图12A和图12B，沉积缓冲材料，并对沉积的缓冲材料进行刻蚀，形成缓冲层3204。

S8、参见图13A和图13B，沉积金属材料，并对沉积的金属材料进行刻蚀，形成第一电极3201，之后进行平坦化处理。

S9、参见图14A和图14B，沉积绝缘材料，形成绝缘层330。

S10、参见图15A和图15B，在绝缘层刻蚀通孔，并在通孔中沉积金属材料。

S11、参见图16A和图16B，在绝缘层330上沉积金属材料并刻蚀，得到与各个通孔中的金属材料相连接的位线。

综上所述，本申请实施例提供的存储阵列，通过调整各个相变存储单元在存储阵列中的位置，使得每个相变存储单元均与至少两条字线相接触，而相变存储单元中设置有至少两块相变材料，至少两块相变材料与至少两条字线一一对应，每块相变材料与对应的字线相接触，从而可以通过各条字线对同一相变存储单元中的不同相变材料分别进行控制，且每块相变材料可存储1bit数据，相变存储单元中设置的多块相变材料即可实现对多bit数据的存储，可以提高存储阵列的存储量。

而且，每个相变存储单元中的各相变材料分离，可以降低各块相变材料对其他相变材料的热串扰，从而可以提高相变存储单元的可靠性。

另外，在制备存储阵列的过程中，仅需对各个相变存储单元的位置进行调整，工艺简单，无需复杂的工艺流程即可制备得到存储bit数据的存储阵列，可以提高制备存储阵列的适用性。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到PCM/存储芯片的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。

最后应说明的是：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，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，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。