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相变存储器(Phase-Change Random Access Memory, PCRAM)具有可嵌入功能强、优异的可反复擦写特性、稳定性好以及和CMOS工艺兼容等诸多优点，因而被认为是最有可能成为未来通用的新一代非挥发性半导体存储器件之一。 目前，相变随机存储器发展面临的主要问题是RESET电流过大，减小有效相变体积是降低RESET电流的有效方法之一。本文主要围绕纳米尺度水平全限制相变存储器的关键工艺和器件制备进行了相关研究。本文的具体内容如下: 1.摸索并优化了相变存储器制备过程中的干法刻蚀以及电子束曝光两大关键工艺。首先研究了金属电极钨的ICP刻蚀工艺，对影响刻蚀的工艺参数如源功率、偏置功率、气体流量及腔室气压等进行了大量实验摸索和分析，并通过扫描电子显微镜(SEM)观测刻蚀深度，刻蚀形貌等信息，最后确定了合适的工艺条件。然后对PMMA抗蚀剂的电子束曝光参数进行了摸索优化，研究了版图设计、旋涂厚度、曝光剂量以及显影液配比等因素对曝光质量的影响，最后确定了负性PMMA抗蚀剂掩膜的电子束曝光参数。 2.设计了纳米尺度水平全限制相变存储器的工艺流程，并进行了流片验证，根据结果进行了工艺优化。主要采用薄膜淀积、电子束曝光以及干法刻蚀工艺，自对准制备出了尺寸为45nm×255nm×30nm的相变节点。利用扫面电子显微镜对各项工艺结果进行了表征，给出了相关工艺的SEM图，并根据表征结果进行了单项工艺的优化改进。 3.研究了相变存储器器件的可靠性问题。我们对制备好的相变存储器进行了测试，得到的电流电压特性曲线表明器件表现出了明显的相变特性。同时，测试中发现大多数器件处于断开或短路状态，未发生相变，检测不到相应的电流信号。因此对器件进行了可靠性分析，通过实验发现主要问题是器件的电极接触不好导致器件无效。对此，我们进行了相关工艺优化，并对优化前后的工艺结果进行了对比，证明器件的接触得到了极大的改善。