CN102446760A - 制作垂直二极管的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的制作垂直二极管的方法包括以下步骤：在衬基的表面上形成一介质层；去除衬基内第一型掺杂离子掺杂区表面上的介质层，在所述衬基表面上的介质层内形成窗口；在所述介质层的表面以及所述窗口的侧壁和底面形成一氮化硅层；去除所述介质层的表面以及所述窗口的底面上的氮化硅层，在所述窗口的侧壁形成一保护侧墙；在所述窗口内选择性沉积外延层；对所述外延层进行第二型掺杂离子的重掺杂，掺杂后进行退火处理，形成垂直二极管。本发明的制作垂直二极管的方法能保护窗口的侧壁与底面之间的夹角免受氢气腐蚀，改善窗口的形状。
Description
技术领域
本发明涉及相变存储器，尤其涉及一种制作垂直二极管的方法。
背景技术
相变存储器的基本原理是利用电脉冲信号作用于器件单元上，使相变材料在非晶态与多晶态之间发生可逆相变，通过分辨非晶态时的高阻与多晶态时的低阻，可以实现信息的写入、擦除和读出操作。
相变存储器由于具有高速度读取、高可擦写次数、非易失性、原件尺寸小、功耗低、抗震动和抗辐射等优点，被认为是未来非易失性存储器主流产品。
在相变存储单元中，常使用二极管作为选通管，图1A～图1E所示为现有技术的制作相变存储单元中垂直二极管的流程图：
参见图1A，对衬基101表面下方、要制作二极管的区域进行重掺杂，例如采用离子注入法注入高浓度的施主离子，形成N+区102；
参见图1B，在所述衬基101的表面沉积介质层103，所述介质层103的厚度略大于要制作的垂直二极管的高度；
参见图1C，刻蚀掉所述N+区102表面上的介质层，在所述介质层103内形成窗口104；
参见图1D，在所述窗口104内选择性沉积外延层105；
参见图1E，对所述外延层105进行受主离子重掺杂，掺杂后进行退火处理，形成垂直二极管106。
在所述窗口104内选择性沉积外延层105是在反应腔内进行的，在沉积外延层之前，先要通入氢气(H2)净化反应腔。如图2所示，在通入氢气净化反应腔的过程中，氢气会腐蚀所述窗口104的侧壁与底面之间的夹角，从而损坏所述窗口104的轮廓(参见图2中的虚线圈)，影响垂直二极管的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制作垂直二极管的方法，能保护窗口的侧壁与底面之间的夹角免受氢气腐蚀，改善窗口的形状。
为了达到上述的目的，本发明提供一种制作垂直二极管的方法，其特征在于，包括以下步骤：在衬基的表面上形成一介质层；去除衬基内第一型掺杂离子掺杂区表面上的介质层，在所述衬基表面上的介质层内形成窗口；在所述介质层的表面以及所述窗口的侧壁和底面形成一氮化硅层；去除所述介质层的表面以及所述窗口的底面上的氮化硅层，在所述窗口的侧壁形成一保护侧墙；在所述窗口内选择性沉积外延层；对所述外延层进行第二型掺杂离子的重掺杂，掺杂后进行退火处理，形成垂直二极管。
上述制作垂直二极管的方法，其中，采用原子层沉积法在所述介质层的表面以及所述窗口的侧壁和底面沉积氮化硅层。
上述制作垂直二极管的方法，其中，在温度为350～550℃、气压为20～1000Pa的条件下，通入二氯二氢硅气体和氨气，由二氯二氢硅和氨气反应生成氮化硅。
上述制作垂直二极管的方法，其中，所述二氯二氢硅气体的流速为0.1～1.5slm，所述氨气的流速为0.5～10slm。
上述制作垂直二极管的方法，其中，所述氮化硅层的厚度为10～300埃。
上述制作垂直二极管的方法，其中，采用各向异性刻蚀刻蚀掉所述介质层表面上的氮化硅层以及所述窗口底面上的氮化硅层。
本发明的制作垂直二极管的方法在窗口的侧壁形成保护墙，保护窗口的轮廓在通入氢气的过程中不受损坏，不影响制作的垂直二极管的性能。
附图说明
本发明的制作垂直二极管的方法由以下的实施例及附图给出。
图1A～图1E是现有技术的制作垂直二极管的流程图。
图2是现有技术中窗口受氢气腐蚀后的示意图。
图3A～图3G是本发明的制作垂直二极管的流程图。
具体实施方式
以下将结合图3A～图3G对本发明的制作垂直二极管的方法作进一步的详细描述。
本发明的制作垂直二极管的方法包括以下步骤：
参见图3A，对衬基201表面下方、要制作二极管的区域进行重掺杂，形成第一型掺杂离子的掺杂区202；
例如采用离子注入法注入高浓度的施主离子，形成N+掺杂区；
参见图3B，在所述衬基201的表面形成介质层203；
例如采用化学气相沉积法在所述衬基201的表面沉积一层介质；
所述介质层203的厚度略大于要制作的垂直二极管的高度；
所述介质层203例如为二氧化硅层；
参见图3C，去除所述掺杂区202表面上的介质层，在所述介质层203内形成窗口204；
例如采用浅槽隔离STI方法刻蚀掉所述掺杂区202表面上的介质层；
参见图3D，在所述介质层203的表面以及所述窗口204的侧壁和底面形成一薄的氮化硅层205；
例如采用化学气相沉积法或者原子层沉积法(atomic layerdeposition，ALD)在所述介质层203的表面以及所述窗口204的侧壁和底面沉积一层薄的氮化硅；
采用原子层沉积法时，在温度为350～550℃、气压为20～1000Pa的条件下，通入二氯二氢硅(SiH2Cl)气体和氨气(NH3)，由二氯二氢硅和氨气反应生成氮化硅，所述二氯二氢硅气体的流速为0.1～1.5slm，所述氨气的流速为0.5～10slm；
所述氮化硅层205的厚度为10～300埃；
氮化硅具有良好的阶梯覆盖能力和高度均匀性(即使是很薄的氮化硅膜)，能在高的深宽比沟槽的表面(沟槽的侧壁和底面)上形成厚度均匀的膜，深宽比是指沟槽的深度与宽度的比值；
氮化硅不仅在同一片晶圆内具有高度均匀性，而且在不同晶圆之间具有高度均匀性；
氮化硅是一种不产生负载效应(loading effect)、能防止漏电(leakage)的电介质材料；
形成所述氮化硅层205的目的是在所述窗口204的侧壁形成保护侧墙；
参见图3E，去除所述介质层203的表面以及所述窗口204的底面上的氮化硅层，在所述窗口204的侧壁形成一氮化硅保护侧墙206；
采用各向异性刻蚀刻蚀掉所述介质层203表面上的氮化硅层以及所述窗口204底面上的氮化硅层，而保留下所述窗口204侧壁上的氮化硅层，所述窗口204侧壁上的氮化硅层就形成一保护侧墙；
参见图3F，在所述窗口204内选择性沉积外延层207；
沉积外延层之前，通入氢气净化反应腔，由于所述窗口204的侧壁有保护侧墙206，氢气腐蚀不到所述窗口204的侧壁与底面之间的夹角，因此，在本发明中，所述窗口204具有较好的轮廓；
外延层只在所述衬基201的表面沉积，在所述介质层203的表面没有外延层沉积；
参见图3G，对所述外延层207进行第二型掺杂离子的重掺杂，掺杂后进行退火处理，形成垂直二极管208；
例如采用离子注入法注入高浓度第二型掺杂离子，在所述掺杂区202为N+掺杂区的情况下，对所述外延层207进行P型掺杂离子的重掺杂；
在退火过程中，所述外延层207内的部分第二型掺杂离子朝所述掺杂区202移动，所述掺杂区202内的部分第一型掺杂离子朝所述外延层207移动，在相遇的地方形成PN结。
本发明的制作垂直二极管的方法在窗口的侧壁形成保护墙，保护窗口的轮廓在通入氢气的过程中不受损坏，不影响制作的垂直二极管的性能。
Claims (6)
1.一种制作垂直二极管的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在衬基的表面上形成一介质层；
去除所述衬基内第一型掺杂离子掺杂区表面上的介质层，在所述衬基表面上的介质层内形成窗口；
在所述介质层的表面以及所述窗口的侧壁和底面形成一氮化硅层；
去除所述介质层的表面以及所述窗口的底面上的氮化硅层，在所述窗口的侧壁形成一保护侧墙；
在所述窗口内选择性沉积外延层；
对所述外延层进行第二型掺杂离子的重掺杂，掺杂后进行退火处理，形成垂直二极管。
2.如权利要求1所述的制作垂直二极管的方法，其特征在于，采用原子层沉积法在所述介质层的表面以及所述窗口的侧壁和底面沉积氮化硅层。
3.如权利要求1或2所述的制作垂直二极管的方法，其特征在于，在温度为350～550℃、气压为20～1000Pa的条件下，通入二氯二氢硅气体和氨气，由二氯二氢硅和氨气反应生成氮化硅。
4.如权利要求3所述的制作垂直二极管的方法，其特征在于，所述二氯二氢硅气体的流速为0.1～1.5slm，所述氨气的流速为0.5～10slm。
5.如权利要求1或2所述的制作垂直二极管的方法，其特征在于，所述氮化硅层的厚度为10～300埃。
6.如权利要求1或2所述的制作垂直二极管的方法，其特征在于，采用各向异性刻蚀刻蚀掉所述介质层表面上的氮化硅层以及所述窗口底面上的氮化硅层。
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