二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器及制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器制造方法，在二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對應(yīng)第二P型擴(kuò)散層位置的鎢插塞上及N阱的接觸點電極上形成金屬層；淺隔離槽的絕緣層上依次形成緩沖層、介質(zhì)層、低溫氮化物及絕緣層；位于N型擴(kuò)散層之上的鎢插塞上形成相變化存儲器材料，相變化存儲器材料上形成金屬層，從而形成二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器。該制造方法工藝簡單，對襯底表面要求較低，節(jié)約制造成本；由該方法形成二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器，成本較低，且品質(zhì)較好。
【專利說明】二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器及制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器及制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]相變隨機(jī)存儲器具有高讀取速度、低功率、高容量、高可靠度、高寫擦次數(shù)、低工作電壓/電流和低成本等特性，適合與CMOS工藝結(jié)合，用來作為較高密度的獨立式或嵌入式的存儲器應(yīng)用。
[0003]相變隨機(jī)存取存儲器包括具有相變層的存儲節(jié)點、連接到該存儲節(jié)點的晶體管和與晶體管接的PN結(jié)二極管。根據(jù)施加到其上的電壓，相變層從結(jié)晶態(tài)變成非結(jié)晶態(tài)，或與此相反。當(dāng)所施加的電壓為設(shè)置電壓，相變層從非結(jié)晶態(tài)變成結(jié)晶態(tài)。當(dāng)所施加的電壓為重置電壓，相變層從結(jié)晶態(tài)轉(zhuǎn)變成非結(jié)晶態(tài)。
[0004]然而，現(xiàn)有技術(shù)相變隨機(jī)存儲器制作過程中PN結(jié)二極管是由外延硅或選擇性外延硅形成，如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)相變隨機(jī)存儲器的PN結(jié)二極管結(jié)構(gòu)10，在P型半導(dǎo)體襯底101內(nèi)注入N型離子，形成掩埋N阱102 ;然后，在P型半導(dǎo)體襯底101上形成N型外延層103 ;在N型外延層103表面摻雜P型離子，形成P型擴(kuò)散層104。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)形成相變隨機(jī)存儲器中的PN結(jié)二極管采用外延硅或選擇性外延硅作為材料，制造成本昂貴；另外，由于外延硅或選擇外延硅的沉積溫度高，對襯底表面要求高，使制造PN結(jié)二極管的工藝復(fù)雜，花費時間長；同時，PN結(jié)二極管采用在襯底表面堆疊方式形成，其存在材料品質(zhì)問題。
[0006]相變隨機(jī)存儲器(PRAM)是通過施加不同大小的特殊脈沖，導(dǎo)致相變材料局部區(qū)域因不同溫度而產(chǎn)生非晶態(tài)與晶態(tài)。相變存儲器的優(yōu)越性在尺寸達(dá)到納米級能最大限度的體現(xiàn)。納米級電子器件的制備主要受工藝上的限制，如曝光技術(shù)，刻蝕技術(shù)等?，F(xiàn)有技術(shù)中，納米級相變存儲器制造工藝在于工藝復(fù)雜，成本昂貴。無法用方便而簡潔的方法制備出納米級的接觸面，從而提高器件的響應(yīng)速度，減小功耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器及制造方法，該制造方法工藝簡單，對襯底表面要求較低，節(jié)約制造成本；由該方法形成二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器，成本較低，且品質(zhì)較好。
[0008]為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案為:
二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器制造方法，包括以下步驟:
步驟一，在P型半導(dǎo)體襯底上間隔形成淺隔離槽，淺隔離槽之間形成胚體柱，其中之一為P結(jié)胚體柱，其余為N結(jié)胚體柱；
步驟二，在淺隔離槽中填滿絕緣層；
步驟三，在P型半導(dǎo)體襯底上形成N阱；步驟四，在N阱上層掩埋第一P型擴(kuò)散層；
步驟五，在位于第一 P型擴(kuò)散層上層的N結(jié)胚體柱上形成N型擴(kuò)散層，N型擴(kuò)散層上層形成鎢插塞，鎢插塞與N型擴(kuò)散層連接形成二極管第一極；在位于第一 P型擴(kuò)散層上層的P結(jié)胚體柱上延伸形成第二 P型擴(kuò)散層，第二 P型擴(kuò)散層上層形成鎢插塞，鎢插塞與第二 P型擴(kuò)散層連接形成二極管第二極；N阱一側(cè)上層形成N型擴(kuò)散層，N型擴(kuò)散層上層形成鎢插塞，鎢插塞與N型擴(kuò)散層連接形成N阱的接觸點電極；
步驟六，在鎢插塞及絕緣層上依次沉積緩沖層和介質(zhì)層，在介質(zhì)層上沉積一層光阻層，并在光阻層上對應(yīng)N型擴(kuò)散層位置打開相變化存儲器區(qū)域；
步驟七，依次將相變化存儲器區(qū)域的介質(zhì)層和緩沖層蝕刻，使鎢插塞暴露；
步驟八，沉積一層氮化物，填滿相變化存儲器區(qū)域并覆蓋在介質(zhì)層上；
步驟九，執(zhí)行氮化物蝕刻，使鎢插塞暴露，同時在相變化存儲器區(qū)域側(cè)壁形成“斜坡狀”側(cè)墻；
步驟十，沉積一層相變化存儲器材料，填滿變化存儲器區(qū)域，與鎢插塞接觸；
步驟十一，研磨相變化存儲器材料，使相變化存儲器材料與介質(zhì)層齊平；在相變化存儲器材料上沉積一層低溫氮化物，并在低溫氮化物上沉積一層絕緣層；
步驟十二，將對應(yīng)相變化存儲器材料位置的絕緣層蝕刻，同時，將對應(yīng)第二 P型擴(kuò)散層位置的絕緣層蝕刻，使低溫氮化物暴露，形成金屬層區(qū)域；
步驟十三，依次將對應(yīng)第二 P型擴(kuò)散層位置的低溫氮化物及介質(zhì)層蝕刻，使緩沖層暴露，形成金屬層接觸窗區(qū)域；
步驟十四，將對應(yīng)第二 P型擴(kuò)散層位置的緩沖層及對應(yīng)相變化存儲器材料位置的低溫氮化物蝕刻，使相變化存儲器材料及對應(yīng)第二 P型擴(kuò)散層位置的鎢插塞暴露；
步驟十五，沉積一層金屬層，將對應(yīng)第二 P型擴(kuò)散層位置的金屬層接觸窗區(qū)域及對應(yīng)相變化存儲器材料位置的金屬層區(qū)域填滿。
[0009]進(jìn)一步，步驟三中，采用N阱掩模、曝光、顯影工藝把N阱區(qū)域打開；用離子植入方式把N型離子植入N阱區(qū)域，執(zhí)行N阱驅(qū)入形成N阱，使淺隔離槽之間的胚體柱稀釋為輕摻雜P型擴(kuò)散層或輕摻雜N型擴(kuò)散層。
[0010]進(jìn)一步，N型離子為磷離子或砷離子的一種或兩種，劑量為lE12_lE14cm_2，能量分別為 10Kev_200Kev 或 200Kev_800Kev。
[0011]進(jìn)一步，步驟四中，采用掩埋、曝光、顯影工藝把第一 P型擴(kuò)散區(qū)域打開；用離子植入方式把P型離子植入P型擴(kuò)散區(qū)域，形成第一 P型擴(kuò)散層。
[0012]進(jìn)一步，P型離子為硼離子，劑量為5E14-5E15 cnT2，能量為25Kev_150Kev。
[0013]進(jìn)一步，在步驟二之后還包括在P型半導(dǎo)體襯底上形成深隔離槽步驟；深隔離槽的深度大于淺隔離槽的深度，在深隔離槽中填滿絕緣層，絕緣層的高度等于深隔離槽的高度；深隔離槽位于N阱的接觸點電極一側(cè)。
[0014]進(jìn)一步，步驟六中，緩沖層為氮化物，介質(zhì)層為二氧化硅，氮化物的厚度為50A-200A，二氧化硅的厚度為200A-1000A (埃)。 [0015]進(jìn)一步，步驟十中，相變化存儲器材料為一種鍺銻碲硫族化物，在相變化存儲器材料底部形成一層氮化鉭或氮化鈦的保護(hù)層。
[0016]進(jìn)一步，步驟十一中，低溫氮化物厚度為50A-150A，溫度為350 -400 ;絕緣層為硼磷硅玻璃或硼磷硅玻璃酸鹽或低溫化學(xué)氣相沉積氧化硅，厚度為500A-3000A。
[0017]進(jìn)一步，步驟十五中還包括在N阱一側(cè)上層形成N型擴(kuò)散層對應(yīng)位置的鎢插塞上形成金屬層步驟。
[0018]二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器，在P型半導(dǎo)體襯底上間隔形成淺隔離槽，淺隔離槽中填滿絕緣層，使淺隔離槽之間形成胚體柱，其中之一為P結(jié)胚體柱，其余為N結(jié)胚體柱；在P型半導(dǎo)體襯底中心位置形成N阱，在N阱上層掩埋第一 P型擴(kuò)散層；在位于第一 P型擴(kuò)散層上層的N結(jié)胚體柱上形成N型擴(kuò)散層，N型擴(kuò)散層上層形成鎢插塞，鎢插塞與N型擴(kuò)散層連接形成二極管第一極；在位于第一 P型擴(kuò)散層上層的P結(jié)胚體柱上延伸形成第二 P型擴(kuò)散層，第二 P型擴(kuò)散層上層形成鎢插塞，鎢插塞與第二 P型擴(kuò)散層連接形成二極管第二極；N阱一側(cè)上層形成N型擴(kuò)散層，N型擴(kuò)散層上層形成鎢插塞，鎢插塞與N型擴(kuò)散層連接形成N阱的接觸點電極；對應(yīng)第二 P型擴(kuò)散層位置的鎢插塞上及N阱的接觸點電極上形成金屬層；淺隔離槽的絕緣層上依次形成緩沖層、介質(zhì)層、低溫氮化物及絕緣層；位于N型擴(kuò)散層之上的鎢插塞上形成相變化存儲器材料，相變化存儲器材料上形成金屬層。
[0019]進(jìn)一步，相變化存儲器材料呈“喇叭口 ”狀。
[0020]進(jìn)一步，在P型半導(dǎo)體襯底上還形成深隔離槽；深隔離槽的深度大于淺隔離槽的深度，在深隔離槽中填滿絕緣層，絕緣層的高度等于深隔離槽的高度；深隔離槽位于N阱的接觸點電極一側(cè)。
[0021]進(jìn)一步，在P型半導(dǎo)體襯底上還形成邏輯電路，邏輯電路位于深隔離槽一側(cè)。
[0022]采用上述方案后，本發(fā)明在P型半導(dǎo)體襯底上間隔形成淺隔離槽，淺隔離槽之間形成胚體柱，其中之一為P結(jié)胚體柱，其余為N結(jié)胚體柱，使得本發(fā)明二極管的P結(jié)形成于P型半導(dǎo)體襯底上，同時，二極管的N結(jié)陣列也形成在P型半導(dǎo)體襯底上，由于P型半導(dǎo)體襯底的品質(zhì)純度高，因此，本發(fā)明二極管品質(zhì)較好，即本發(fā)明二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器品質(zhì)較好，成本較低。
[0023]而且，相變化存儲器材料呈“喇叭口”狀，由上至下寬度逐漸縮小，減小相變化存儲器材料與鎢插塞的接觸面積，有益于降低相變化存儲器單元在電性操作時設(shè)置和重置需用的電流。
[0024]同時，本發(fā)明二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器工藝簡單，對襯底表面要求較低，節(jié)約制造成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為現(xiàn)有技術(shù)PN結(jié)二極管結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明在P型半導(dǎo)體襯底上形成淺隔離槽示意圖；
圖3為本發(fā)明在P型半導(dǎo)體襯底上形成深隔離槽示意圖；
圖4為本發(fā)明在P型半導(dǎo)體襯底上形成N阱示意圖；
圖5為本發(fā)明在P型半導(dǎo)體襯底上掩埋第一 P型擴(kuò)散層示意圖；
圖6為本發(fā)明二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為本發(fā)明在二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)上形成緩沖層、介質(zhì)層及光阻層結(jié)構(gòu)示意
圖；
圖8為本發(fā)明形成相變化存儲器區(qū)域示意圖； 圖9為本發(fā)明在相變化存儲器區(qū)域上沉積氮化物示意圖；
圖10為本發(fā)明在相變化存儲器區(qū)域內(nèi)形成側(cè)墻示意圖；
圖11為本發(fā)明沉積相變化存儲器材料示意圖；
圖12為本發(fā)明依次形成低溫氮化物及絕緣層示意圖；
圖13至圖15為本發(fā)明形成金屬層區(qū)域示意圖；
圖16為本發(fā)明形成金屬層示意圖；
圖17為本發(fā)明相變化存儲器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]標(biāo)號說明
PN結(jié)二極管結(jié)構(gòu)10
P型半導(dǎo)體襯底101N阱102
N型外延層103P型擴(kuò)散層104
P型半導(dǎo)體襯底I淺隔離槽11
胚體柱12深隔離槽13
N阱14第一 P型擴(kuò)散層15
邏輯閘16N型擴(kuò)散層17
鎢插塞18第二 P型擴(kuò)散層19
邏輯電路2緩沖層3
介質(zhì)層4氮化物41
側(cè)墻42光阻層5
相變化存儲器區(qū)域51相變化存儲器材料6
低溫氮化物7金屬層區(qū)域71
金屬層接觸窗區(qū)域72金屬層73
絕緣層8。
【具體實施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
[0028]參閱圖2至圖16所示，本發(fā)明揭示的一種二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)制造方法，包括以下步驟:
如圖2所示，提供P型半導(dǎo)體襯底1，在P型半導(dǎo)體襯底I上間隔形成淺隔離槽11，其執(zhí)行步驟包含在P型半導(dǎo)體襯底I上形成氧化硅層或氮化硅層，執(zhí)行光刻步驟包含采用隔離掩模、曝光、顯影等把淺隔離槽11區(qū)域打開，采用各向異性干蝕刻方式執(zhí)行硅蝕刻以形成的隔離槽11。淺隔離槽11的形成為標(biāo)準(zhǔn)制程，此處不詳述。淺隔離槽11之間形成胚體柱12，其中之一為P結(jié)胚體柱，其余為N結(jié)胚體柱。
[0029]如圖3所示，在圖2的結(jié)構(gòu)上形成深隔離槽13，深隔離槽13的深度大于淺隔離槽11的深度；將二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)與其它電路較好地隔離。執(zhí)行光刻步驟包含采用深隔離槽13掩模、曝光、顯影等把深隔離槽13區(qū)域打開，采用各向異性干蝕刻方式執(zhí)行硅蝕刻以形成深隔離槽13。深隔離槽13的形成為標(biāo)準(zhǔn)制程，此處不詳述。
[0030]在圖3的結(jié)構(gòu)上，用熱生長和化學(xué)氣相淀積方式形成氧化硅層，該氧化硅層的厚度超過深隔離槽13的深度，將深隔離槽13和淺隔離槽11填滿；執(zhí)行化學(xué)機(jī)械研磨法把氧化硅層研磨后讓剩余的氧化硅剛好填滿深隔離槽13和淺隔離槽11。
[0031]如圖4所示，在圖3的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在P型半導(dǎo)體襯底I上形成N阱14。執(zhí)行光刻步驟包含采用N阱掩模、曝光、顯影等把N阱14區(qū)域打開；用離子植入方式把N型離子如磷離子及砷離子等植入N阱14區(qū)域，該N型離子可以包含一種或數(shù)種離子，劑量為1E12chT2-1E14 cm2,能量分別為10Kev_200Kev或200Kev-800Kev，N阱用到的N型離子通常有2-4種，能量大的離子打的比較深，其能量在200Κθν-800Κθν之間；能量小的離子打的比較淺，其能量在10KeV-200KeV之間。執(zhí)行N阱驅(qū)入形成N阱14、使淺隔離槽11之間的胚體柱12稀釋為輕摻雜P型擴(kuò)散層或輕摻雜N型擴(kuò)散層。
[0032]如圖5所示，在圖4的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在N阱14上層掩埋第一 P型擴(kuò)散層15。執(zhí)行光刻步驟包含采用P型擴(kuò)散掩模、曝光、顯影等把掩埋第一 P型擴(kuò)散層15區(qū)域打開；用離子植入方式把P型離子如硼離子植入第一 P型擴(kuò)散層15區(qū)域，該P型離子劑量為5E14 cm_2-5E15cm_2，能量為25Kev-150Kev。該掩埋第一 P型擴(kuò)散層15形成存儲單元的掩埋字線(BuriedWord Line)。
[0033]如圖6所示，在圖5的結(jié)構(gòu)上，形成二極管選擇元件陣列。執(zhí)行步驟包含形成多晶硅柵極晶體管如成長柵氧化，用化學(xué)汽相淀積方式形成多晶硅層或非晶硅層，采用邏輯閘掩模、曝光、顯影等把邏輯閘16區(qū)域打開，采用各向異性干蝕刻方式執(zhí)行多晶硅蝕刻或非晶硅蝕刻以形成邏輯閘16。
[0034]在位于第一 P型擴(kuò)散層15上層的N結(jié)胚體柱上形成N型擴(kuò)散層17，N型擴(kuò)散層17上層形成鎢插塞18，鎢插塞18與N型擴(kuò)散層17連接形成二極管第一極；N阱14 一側(cè)上層也形成N型擴(kuò)散層17，N型擴(kuò)散層17上層形成鎢插塞18，鎢插塞18與N型擴(kuò)散層17連接形成N阱14的接觸點電極。形成N型擴(kuò)散層17包含采用N型擴(kuò)散掩模、曝光、顯影等把N型擴(kuò)散層17區(qū)域打開，用離子植入方式把N型離子如磷離子、砷離子等植入N型擴(kuò)散層17區(qū)域，該N型離子劑量為1E13 cnT2-5E15 cnT2，能量為10Kev_100Kev。
[0035]在位于第一 P型擴(kuò)散層15上層的P結(jié)胚體柱上延伸形成第二 P型擴(kuò)散層19，第二 P型擴(kuò)散層19上層形成鎢插塞18，鎢插塞18與第二 P型擴(kuò)散層19連接形成二極管第二極。形成第二 P型擴(kuò)散層19包含采用P型擴(kuò)散掩模、曝光、顯影等把第二 P型擴(kuò)散層19區(qū)域打開，用離子植入方式把P型離子如硼離子植入第二 P型擴(kuò)散層19區(qū)域，該P型離子劑量為 1E13 cnT2-5E15 cnT2，能量為 10Kev-100Kev。
[0036]形成鎢插塞18包含采用接觸窗掩模、曝光、顯影等把接觸窗區(qū)域打開，執(zhí)行金屬鈦淀積、氮化鈦淀積和鎢淀積，執(zhí)行化學(xué)機(jī)械研磨法把鎢研磨后讓剩余的鎢剛好填滿接觸窗、并與周邊的隔離絕緣層的頂面等高，即與淺隔離槽11及深隔離槽13的頂面等高。
[0037]如圖7所示，在鎢插塞18及淺隔離槽11及深隔離槽13中的絕緣層上依次沉積緩沖層3和介質(zhì)層4，緩沖層3為緩沖氮化物，介質(zhì)層4為二氧化硅，氮化物的厚度為50A-200A，而二氧化硅的厚度為200A-1000A (埃)；在介質(zhì)層4上沉積一層光阻層(PhotoResist)5，執(zhí)行光刻步驟包含采用相變化存儲器掩模、曝光、顯影等把在光阻層5上對應(yīng)N型擴(kuò)散層17位置打開相變化存儲器區(qū)域51。
[0038]如圖8所示，采用各向異性干蝕刻方式執(zhí)行二氧化硅蝕刻和氮化物蝕刻，直到相變化存儲器區(qū)域51內(nèi)的鎢插塞18暴露出來。
[0039]如圖9所示，沉積一層氮化物41，填滿相變化存儲器區(qū)域51并覆蓋在介質(zhì)層4上。[0040]如圖10所示，采用各向異性干蝕刻方式執(zhí)行氮化物蝕刻，直到相變化存儲器區(qū)域51內(nèi)的鎢插塞18暴露出來，剩余未被蝕刻的氮化物延著二氧化硅(介質(zhì)層4)和緩沖氮化物(緩沖層3)的側(cè)壁形成氮化物側(cè)墻，即在相變化存儲器區(qū)域51側(cè)壁形成“斜坡狀”側(cè)墻42 ；
該氮化物側(cè)墻42使得相變化存儲器區(qū)域51內(nèi)的鎢插塞18與后述的與之連接的相變化存儲器材料相接觸的面積縮小，有益于降低相變化存儲器單元在電性操作時設(shè)置和重置需用的電流。
[0041]如圖11所示，沉積一層相變化存儲器材料6，填滿二氧化硅(介質(zhì)層4)和緩沖氮化物(緩沖層3)堆疊區(qū)塊之間的相變化存儲器區(qū)域51，并覆蓋在二氧化硅和緩沖氮化物堆疊區(qū)塊上，相變化存儲器材料6與鎢插塞18接觸；其中，相變化存儲器材料6為一種硫族化物物質(zhì)，如鍺銻碲。在相變化存儲器材料6底部可以形成一層氮化鉭或氮化鈦的保護(hù)層。
[0042]如圖12所示，執(zhí)行化學(xué)機(jī)械研磨法(CMP)把二氧化硅(介質(zhì)層4)和緩沖氮化物(緩沖層3)堆疊區(qū)塊上的相變化存儲器材料6完全磨去，并讓相鄰二氧化硅和緩沖氮化物堆疊區(qū)塊間空隙區(qū)間填滿相變化存儲器材料6，且其頂面與相鄰的二氧化硅和緩沖氮化物堆疊區(qū)塊間的頂面齊平。在相變化存儲器材料6上沉積一層低溫氮化物7，其厚度為50A-150A，溫度為350 -400 ;并在低溫氮化物7上沉積一層絕緣層8 ;硼磷硅玻璃或硼磷硅玻璃酸鹽或低溫化學(xué)氣相沉積氧化硅，厚度為500A-3000A。
[0043]如圖13所示，采用各向異性干蝕刻方式將對應(yīng)相變化存儲器材料6位置的絕緣層8蝕刻，同時，將對應(yīng)第二 P型擴(kuò)散層19位置的絕緣層8蝕刻，直到低溫氮化物7暴露出來；采用金屬層掩模、曝光、顯影等把金屬層區(qū)域71打開。
[0044]如圖14所示，采用各向異性干蝕刻方式依次將對應(yīng)第二 P型擴(kuò)散層19位置的低溫氮化物7及介質(zhì)層4蝕刻，直到緩沖層3暴露出，采用金屬層掩模、曝光、顯影等把非相變化存儲器元件金屬層接觸窗區(qū)域72打開。
[0045]如圖15所示，采用各向異性干蝕刻方式將對應(yīng)第二 P型擴(kuò)散層19位置的緩沖層3及對應(yīng)相變化存儲器材料6位置的低溫氮化物蝕刻7，使相變化存儲器材料6及對應(yīng)第二P型擴(kuò)散層19位置的鎢插塞18暴露出來。
[0046]如圖16所示，沉積一層金屬層73，將對應(yīng)第二P型擴(kuò)散層19位置的金屬層接觸窗區(qū)域72及對應(yīng)相變化存儲器材料6位置的金屬層區(qū)域71填滿。執(zhí)行化學(xué)機(jī)械研磨法把金屬層73研磨后讓剩余的金屬層73剛好填滿金屬層接觸窗區(qū)域72和金屬層區(qū)域71，并把絕緣材料區(qū)8上的金屬層73完全磨去。同時，如圖17所示，在N阱14 一側(cè)上層形成N型擴(kuò)散層17對應(yīng)位置的鎢插塞18上也形成金屬層73。
[0047]如圖17所示，基于上述制造方法形成的二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器，在P型半導(dǎo)體襯底I上間隔形成淺隔離槽11，淺隔離槽11中填滿絕緣層，絕緣層為氧化硅，使淺隔離槽11之間形成胚體柱12，其中之一為P結(jié)胚體柱，其余為N結(jié)胚體柱。
[0048]在P型半導(dǎo)體襯底I中心位置形成N阱14，在N阱14上層掩埋第一 P型擴(kuò)散層15 ;在位于第一 P型擴(kuò)散層15上層的N結(jié)胚體柱上形成N型擴(kuò)散層17，N型擴(kuò)散層17上層形成鎢插塞18，鎢插塞18與N型擴(kuò)散層17連接形成二極管第一極。
[0049]在位于第一 P型擴(kuò)散層15上層的P結(jié)胚體柱上延伸形成第二 P型擴(kuò)散層19，第二 P型擴(kuò)散層19上層形成鎢插塞18，鎢插塞18與第二 P型擴(kuò)散層19連接形成二極管第二極。[0050]N阱14 一側(cè)上層形成N型擴(kuò)散層17，N型擴(kuò)散層17上層形成鎢插塞18，鎢插塞18與N型擴(kuò)散層17連接形成N阱14的接觸點電極。
[0051]對應(yīng)第二 P型擴(kuò)散層19位置的鎢插塞18上及N阱14的接觸點電極上形成金屬層73 ;淺隔離槽11的絕緣層上依次形成緩沖層3、介質(zhì)層4、低溫氮化物7及絕緣層8 ;位于N型擴(kuò)散層17之上的鎢插塞18上形成相變化存儲器材料6，相變化存儲器材料6上形成金屬層73。相變化存儲器材料6呈“喇叭口 ”狀，由上至下寬度逐漸縮小，減小相變化存儲器材料6與鎢插塞18的接觸面積，有益于降低相變化存儲器單元在電性操作時設(shè)置和重置需用的電流。
[0052]本發(fā)明二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器，在P型半導(dǎo)體襯底I上還形成深隔離槽13 ;深隔離槽13的深度大于淺隔離槽11的深度，在深隔離槽13中填滿絕緣層，絕緣層為氧化硅層，絕緣層的高度等于深隔離，13的高度；深隔離槽13位于N阱14的接觸點電極一側(cè)。
[0053]本發(fā)明二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器，在P型半導(dǎo)體襯底I上還形成邏輯電路2，邏輯電路2位于深隔離槽13 —側(cè)。深隔離槽13將二極管電路與邏輯電路2隔開。邏輯電路2具體結(jié)構(gòu)為常規(guī)電路，其制造方法為常規(guī)制程，此處不詳述。
[0054]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非對本案設(shè)計的限制，凡依本案的設(shè)計關(guān)鍵所做的等同變化，均落入本案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器制造方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一，在P型半導(dǎo)體襯底上間隔形成淺隔離槽，淺隔離槽之間形成胚體柱，其中之一為P結(jié)胚體柱，其余為N結(jié)胚體柱； 步驟二，在淺隔離槽中填滿絕緣層； 步驟三，在P型半導(dǎo)體襯底上形成N阱； 步驟四，在N阱上層掩埋第一P型擴(kuò)散層； 步驟五，在位于第一 P型擴(kuò)散層上層的N結(jié)胚體柱上形成N型擴(kuò)散層，N型擴(kuò)散層上層形成鎢插塞，鎢插塞與N型擴(kuò)散層連接形成二極管第一極；在位于第一 P型擴(kuò)散層上層的P結(jié)胚體柱上延伸形成第二 P型擴(kuò)散層，第二 P型擴(kuò)散層上層形成鎢插塞，鎢插塞與第二 P型擴(kuò)散層連接形成二極管第二極；N阱一側(cè)上層形成N型擴(kuò)散層，N型擴(kuò)散層上層形成鎢插塞，鎢插塞與N型擴(kuò)散層連接形成N阱的接觸點電極； 步驟六，在鎢插塞及絕緣層上依次沉積緩沖層和介質(zhì)層，在介質(zhì)層上沉積一層光阻層，并在光阻層上對應(yīng)N型擴(kuò)散層位置打開相變化存儲器區(qū)域； 步驟七，依次將相變 化存儲器區(qū)域的介質(zhì)層和緩沖層蝕刻，使鎢插塞暴露； 步驟八，沉積一層氮化物，填滿相變化存儲器區(qū)域并覆蓋在介質(zhì)層上； 步驟九，執(zhí)行氮化物蝕刻，使鎢插塞暴露，同時在相變化存儲器區(qū)域側(cè)壁形成“斜坡狀”側(cè)墻； 步驟十，沉積一層相變化存儲器材料，填滿變化存儲器區(qū)域，與鎢插塞接觸； 步驟十一，研磨相變化存儲器材料，使相變化存儲器材料與介質(zhì)層齊平；在相變化存儲器材料上沉積一層低溫氮化物，并在低溫氮化物上沉積一層絕緣層； 步驟十二，將對應(yīng)相變化存儲器材料位置的絕緣層蝕刻，同時，將對應(yīng)第二 P型擴(kuò)散層位置的絕緣層蝕刻，使低溫氮化物暴露，形成金屬層區(qū)域； 步驟十三，依次將對應(yīng)第二 P型擴(kuò)散層位置的低溫氮化物及介質(zhì)層蝕刻，使緩沖層暴露，形成金屬層接觸窗區(qū)域； 步驟十四，將對應(yīng)第二 P型擴(kuò)散層位置的緩沖層及對應(yīng)相變化存儲器材料位置的低溫氮化物蝕刻，使相變化存儲器材料及對應(yīng)第二 P型擴(kuò)散層位置的鎢插塞暴露； 步驟十五，沉積一層金屬層，將對應(yīng)第二 P型擴(kuò)散層位置的金屬層接觸窗區(qū)域及對應(yīng)相變化存儲器材料位置的金屬層區(qū)域填滿。
2.如權(quán)利要求1所述的二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器制造方法，其特征在于:步驟三中，采用N阱掩模、曝光、顯影工藝把N阱區(qū)域打開；用離子植入方式把N型離子植入N阱區(qū)域，執(zhí)行N阱驅(qū)入形成N阱，使淺隔離槽之間的胚體柱稀釋為輕摻雜P型擴(kuò)散層或輕摻雜N型擴(kuò)散層。
3.如權(quán)利要求2所述的二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器制造方法，其特征在于:N型離子為磷離子或砷離子的一種或兩種，劑量為lE12-lE14cm_2，能量分別為10Kev-200Kev 或 200Kev_800Kev。
4.如權(quán)利要求1所述的二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器制造方法，其特征在于:步驟四中，采用掩埋、曝光、顯影工藝把第一 P型擴(kuò)散區(qū)域打開；用離子植入方式把P型離子植入P型擴(kuò)散區(qū)域，形成第一 P型擴(kuò)散層。
5.如權(quán)利要求4所述的二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器制造方法，其特征在于:p型離子為硼離子，劑量為5E14-5E15 cnT2，能量為25Kev_150Kev。
6.如權(quán)利要求1所述的二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器制造方法，其特征在于:在步驟二之后還包括在P型半導(dǎo)體襯底上形成深隔離槽步驟；深隔離槽的深度大于淺隔離槽的深度，在深隔離槽中填滿絕緣層，絕緣層的高度等于深隔離槽的高度；深隔離槽位于N阱的接觸點電極一側(cè)。
7.如權(quán)利要求1所述的二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器制造方法，其特征在于:步驟六中，緩沖層為氮化物，介質(zhì)層為二氧化硅，氮化物的厚度為50A-200A，二氧化硅的厚度為200A-1000A。
8.如權(quán)利要求1所述的二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器制造方法，其特征在于:步驟十中，相變化存儲器材料為一種鍺銻碲硫族化物，在相變化存儲器材料底部形成一層氮化鉭或氮化鈦的保護(hù)層。
9.如權(quán)利要求1所述的二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器制造方法，其特征在于:步驟十一中，低溫氮化物厚度為50A-150A，溫度為350 -400 ;絕緣層為硼磷硅玻璃或硼磷硅玻璃酸鹽或低溫化學(xué)氣相沉積氧化硅，厚度為500A-3000A。
10.如權(quán)利要求1所述的二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器制造方法，其特征在于:步驟十五中還包括在N阱一側(cè)上層形成N型擴(kuò)散層對應(yīng)位置的鎢插塞上形成金屬層步驟。
11.二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器，其特征在于:在P型半導(dǎo)體襯底上間隔形成淺隔離槽，淺隔離槽中填滿絕緣層，使淺隔離槽之間形成胚體柱，其中之一為P結(jié)胚體柱，其余為N結(jié)胚體柱；在P型半導(dǎo)體襯底中心位置形成N阱，在N阱上層掩埋第一 P型擴(kuò)散層；在位于第一 P型擴(kuò)散層上層的N結(jié)胚體柱上形成N型擴(kuò)散層，N型擴(kuò)散層上層形成鎢插塞，鎢插塞與N型擴(kuò)散層連接形成二極管第一極；在位于第一 P型擴(kuò)散層上層的P結(jié)胚體柱上延伸形成第二 P型擴(kuò)散層，第二 P型擴(kuò)散層上層形成鎢插塞，鎢插塞與第二 P型擴(kuò)散層連接形成二極管第二極；N阱一側(cè)上層形成N型擴(kuò)散層，N型擴(kuò)散層上層形成鎢插塞，鎢插塞與N型擴(kuò)散層連接形成N阱的接觸點電極；對應(yīng)第二 P型擴(kuò)散層位置的鎢插塞上及N阱的接觸點電極上形成金屬層；淺隔離槽的絕緣層上依次形成緩沖層、介質(zhì)層、低溫氮化物及絕緣層；位于N型擴(kuò)散層之上的鎢插塞上形成相變化存儲器材料，相變化存儲器材料上形成金屬層。
12.如權(quán)利要求11所述的二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器，其特征在于:相變化存儲器材料呈“喇叭口 ”狀。
13.如權(quán)利要求11所述的二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器，其特征在于:在P型半導(dǎo)體襯底上還形成深隔離槽；深隔離槽的深度大于淺隔離槽的深度，在深隔離槽中填滿絕緣層，絕緣層的高度等于深隔離槽的高度；深隔離槽位于N阱的接觸點電極一側(cè)。
14.如權(quán)利要求11所述的二極管選擇元件陣列結(jié)構(gòu)的相變化存儲器，其特征在于:在P型半導(dǎo)體襯底上還形成邏輯電路，邏輯電路位于深隔離槽一側(cè)。
【文檔編號】H01L45/00GK103972383SQ201310040154
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月1日
【發(fā)明者】陳秋峰, 王興亞 申請人:廈門博佳琴電子科技有限公司