專利名稱：相變非易失性存儲器及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種相變非易失性存儲器及其加工方法。
背景技術(shù)：
相變非易失性存儲器(PCRAM)技術(shù)利用相變材料由于相變造成的電阻的可逆變化實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲。由于合金具有兩種穩(wěn)定的狀態(tài)多晶態(tài)具有較低電阻率；而非晶態(tài)具有較高的電阻率。PCRAM采用電脈沖實(shí)現(xiàn)對相變材料的可逆的相變操作，實(shí)現(xiàn)電阻的快速反轉(zhuǎn)。PCRAM的性能很大程度上取決于在于相變材料的性能，目前常用的相變材料為 GST (GeSbTe,即DVD-RW光盤中最常用的材料)。PCRAM單元可擦寫次數(shù)為一億次以上，單元可擦寫次數(shù)超過十萬億次，能夠滿足多數(shù)場合的存儲器應(yīng)用?，F(xiàn)有技術(shù)中PCRAM的加工方法，如圖Ia-If所示，按順序包括以下步驟(a)成型出N型硅襯底101，在該N型硅襯底101上方成型出氧化硅層102，并通過氧化-光刻-腐蝕的方法，在該氧化硅層102中成型出氧化硅凹槽，即圖Ia所示的兩部分的氧化硅層102 之間的部分。(b)應(yīng)用物理氣象沉積(CVD)的方法，在氧化硅凹槽中得到外延生長的沉積硅層103(本征沉積硅層)，即圖Ib所示的i-Epi Si部分。(c)向沉積硅外延生長環(huán)境中添加IH6氣體，外延生長出ρ型沉積硅層104，即圖Ic中的p-Epi Si部分。(d)停止向沉積硅外延生長環(huán)境中添加的IH6氣體，繼續(xù)外延生長沉積硅層103，直到其長滿氧化硅凹槽， 發(fā)生體接觸(bulk contact)時停止沉積沉積硅，從而得到圖Id所示的上方的i_Epi Si部分。(e)腐蝕掉ρ型沉積硅層104以上部分的沉積硅，得到圖Ie所示的結(jié)構(gòu)。(f)在ρ型沉積硅層104上方沉積GST層105，從而得到成品的PCRAM，如圖If所示。上述PCRAM的加工方法有以下缺點(diǎn)在步驟(e)中，腐蝕掉P型沉積硅層104以上部分的本征沉積硅層的腐蝕程度不容易精確控制，這必將導(dǎo)致過腐蝕或者腐蝕程度不足， 即有可能將P型沉積硅腐蝕去一些，也可能在P型沉積硅上方還留有一部分的本征沉積硅， 兩種可能的情況都將對最后得到的PCRAM的性能造成影響。如果腐蝕程度嚴(yán)重偏離預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，勢必造成PCRAM廢品。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中相變非易失性存儲器的加工方法中，對于腐蝕掉P型沉積硅層以上部分的本征沉積硅層步驟中的工藝參數(shù)要求過于嚴(yán)格的技術(shù)問題，提供一種可以確保腐蝕掉P型沉積硅以上部分的本征沉積硅層步驟中不會出現(xiàn)過腐蝕或者腐蝕不足現(xiàn)象的，相變非易失性存儲器的加工方法。以及應(yīng)用本發(fā)明的加工方法得到的相變非易失性存儲器。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下一種相變非易失性存儲器的加工方法，包括以下步驟成型出N型硅襯底，在該N型硅襯底上方成型出氧化硅層，在該氧化硅層中刻蝕出氧化硅凹槽，所述氧化硅凹槽垂直貫穿所述氧化硅層；在所述氧化硅凹槽中的N型硅襯底上外延生長出本征沉積硅層；在所述本征沉積硅層上外延生長出ρ型沉積硅層；在所述ρ型沉積硅層上外延生長出鍺化硅層；在所述鍺化硅層上外延生長出另外一層本征沉積硅層；將外延生長出的所述本征沉積硅層刻蝕去除，使所述鍺化硅層處于所述氧化硅凹槽中的最上一層；在所述鍺化硅層上沉積出相變材料層。優(yōu)選的，所述沉積相變材料層時采用的相變材料為GST。優(yōu)選的，進(jìn)行所述外延生長時采用的方法為氣相外延方法。優(yōu)選的，外延生長所述本征沉積硅層所采用的方法為外延生長所述本征沉積硅層所采用的方法為向本征沉積硅層外延生長環(huán)境中添加SiH4、Si2H6、Si3H8、SiH2Cl2、SiHCl3 或者SiCl4中的一種氣體以及氫氣H2。優(yōu)選的，在本征沉積硅層上外延生長出ρ型沉積硅層所采用的方法為在外延生長沉積硅的同時向沉積硅外延生長環(huán)境中添加氫化硼B(yǎng)2H6氣體。優(yōu)選的，在ρ型沉積硅層上外延生長出鍺化硅層所采用的方法為在外延生長沉積硅的同時向沉積硅外延生長環(huán)境中添加氫化鍺GeH4氣體。優(yōu)選的，將所述外延生長出的本征沉積硅層刻蝕去除時，采用濕法腐蝕的方法。優(yōu)選的，所述濕法腐蝕的方法具體為利用15-25wt%氫氧化鉀的去離子水溶液， 在70-85攝氏度條件下進(jìn)行腐蝕。一種應(yīng)用上述的加工方法得到的相變非易失性存儲器，包括N型硅襯底；氧化硅凹槽，所述氧化硅凹槽設(shè)置于所述N型硅襯底上方；以及在所述氧化硅凹槽中，由下至上設(shè)置有本征沉積硅層；ρ型沉積硅層；鍺化硅層；相變材料層。優(yōu)選的，所述相變材料層中的相變材料為GST。優(yōu)選的，所述鍺化硅層中鍺的含有比例為0. 2-0. 3。本發(fā)明的相變非易失性存儲器的加工方法具有以下的有益效果首先，本發(fā)明的相變非易失性存儲器的加工方法，通過在ρ型沉積硅層上方設(shè)置鍺化硅層，利用鍺化硅的抗腐蝕能力比本征沉積硅的強(qiáng)的特性，使得在對本征沉積硅層進(jìn)行腐蝕去除的過程中，本征沉積硅腐蝕結(jié)束以后不再對鍺化硅層進(jìn)行腐蝕，從而也就避免了對所述鍺化硅層下方的P型沉積硅層的過腐蝕。在本發(fā)明的加工方法中，工藝參數(shù)要求不高，只需進(jìn)行充分的腐蝕本征沉積硅層即可，不會出現(xiàn)P型沉積硅層過腐蝕或者本征多晶層硅腐蝕不足的情況，相變非易失性存儲器的加工質(zhì)量很容易的得到了保證。另外，本發(fā)明的相變非易失性存儲器的加工方法，利用濕法腐蝕的方法去除鍺化硅層上方的本征沉積硅層，在本征硅層得到腐蝕后鍺化硅層得以保存，可以滿足本發(fā)明的加工工藝對于腐蝕加工步驟的需要。


圖Ia-If顯示了現(xiàn)有技術(shù)中的相變非易失性存儲器的制作工藝流程，其中圖If是現(xiàn)有技術(shù)中的相變非易失性存儲器的豎直截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a_2g顯示了本發(fā)明的相變非易失性存儲器的制作工藝流程的一種具體實(shí)施方式
，其中圖2g是本發(fā)明的相變非易失性存儲器的豎直截面結(jié)構(gòu)示意圖；101，201-N型硅襯底；102，202-氧化硅層；103，203-沉積硅層；104，204_p型沉積硅層；105,205-GST M ；206-鍺化硅層。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種相變非易失性存儲器的加工方法，包括以下步驟(a)、成型出N型硅襯底，在該N型硅襯底上方成型出氧化硅層，在該氧化硅層中刻蝕出氧化硅凹槽，所述氧化硅凹槽垂直貫穿所述氧化硅層；(b)、在氧化硅凹槽中的N型硅襯底上外延生長出本征沉積硅層；(c)、在步驟(b)中得到的本征沉積硅層上外延生長出ρ型沉積硅層；(d)、在步驟(C)中得到的ρ型沉積硅層上外延生長出鍺化硅層；(e)、在步驟(d)中得到的鍺化硅層上外延生長出另外一層本征沉積硅層；(f)、將步驟(e)中外延生長出的本征沉積硅層刻蝕去除，使所述鍺化硅層處于所述氧化硅凹槽中的最上一層；(g)、在步驟(e)中的所述鍺化硅層上沉積出相變材料層。本發(fā)明的相變非易失性存儲器的加工方法，通過在ρ型沉積硅層上方設(shè)置鍺化硅層，利用鍺化硅的抗腐蝕能力比本征沉積硅的強(qiáng)的特性，使得在對本征沉積硅進(jìn)行腐蝕去除的過程中，腐蝕結(jié)束本征沉積硅以后不再對鍺化硅層進(jìn)行腐蝕，從而也就避免了對所述鍺化硅層下方的P型沉積硅層的過腐蝕。在本發(fā)明的加工方法中，工藝參數(shù)要求不高，只需進(jìn)行充分的腐蝕本征沉積硅層即可，不會出現(xiàn)P型沉積硅層過腐蝕或者本征多晶層硅腐蝕不足的情況，相變非易失性存儲器的加工質(zhì)量很容易的得到了保證。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案、及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例， 對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1如圖加至28所示，本發(fā)明的一種相變非易失性存儲器的加工方法，包括以下步驟 (a)成型出N型硅襯底201，在該N型硅襯底201上方成型出氧化硅層202，并通過先光刻后腐蝕的方法，在該氧化硅層202中成型出氧化硅凹槽，即圖加所示的豎直截面中兩部分的氧化硅層202之間空余的部分。(b)應(yīng)用化學(xué)氣象沉積或者物理氣象沉積的方法， 在氧化硅凹槽中得到外延生長的沉積硅層203 (本征沉積硅層)，即圖2b所示的i-Epi Si 部分。外延生長沉積硅層203所采用的方法為向本征沉積硅層外延生長環(huán)境中添加SiH4、 Si2H6, Si3H8, SiH2Cl2, SiHCl3或者SiCl4中的一種氣體以及氫氣H2 (后面的外延生長沉積硅層的方法與此相同)。(c)向沉積硅外延生長環(huán)境中添加IH6氣體，外延生長出ρ型沉積硅層204，即圖2c中的p-Epi Si部分。(d)向外延生長環(huán)境中添加GeH4氣體，以在ρ型沉積硅層204上外延生長出鍺化硅SiGe層206，所述鍺化硅層206中鍺的含有比例為0. 2-0. 3。 (e)停止向沉積硅外延生長環(huán)境中添加的IH6氣體和GeH4氣體，繼續(xù)外延生長沉積硅層 203，直到其長滿氧化硅凹槽，發(fā)生體接觸(bulk contact)時停止硅的沉積，從而得到圖加所示的上方的i-Epi Si部分。(f)利用濕法腐蝕或者干法刻蝕的方法腐蝕或者刻蝕掉鍺化硅層206以上部分的沉積硅。具體的說，濕法腐蝕是利用15-25wt%氫氧化鉀的去離子水溶液，在70-85攝氏度條件下進(jìn)行腐蝕的方法，腐蝕掉鍺化硅層206以上部分的沉積硅，得到圖2f所示的結(jié)構(gòu)。腐蝕的時間足夠長即可，因?yàn)楦g會停止在所述鍺化硅層206的上表面位置處。(g)在鍺化硅層206上方沉積相變材料GST層205，從而得到成品的PCRAM。如圖2g所示，經(jīng)過上述加工方法得到的成品PCRAM包括N型硅襯底201和左右兩部分氧化硅202之間氧化硅凹槽；所述氧化硅凹槽設(shè)置于所述N型硅襯底201上方；該成品的PCRAM還包括設(shè)置在所述氧化硅凹槽中，由下至上設(shè)置的本征沉積硅層203、p型沉積硅層204、鍺化硅層206以及GST層205。當(dāng)然在其他的具體實(shí)施方式
中，在采用濕法腐蝕時，也可以利用其他的腐蝕溶劑進(jìn)行腐燭，比如 EPPW(Ethylene-Dimene-PyroCatehcol Pyrozine)溶液或者 TMAH(例如， trimethylammonium hydroxide)溶液，這兩種溶液均為本領(lǐng)域人員的常規(guī)選擇，不再贅述。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種相變非易失性存儲器的加工方法，其特征在于，包括以下步驟成型出N型硅襯底，在該N型硅襯底上方成型出氧化硅層，在該氧化硅層中刻蝕出氧化硅凹槽，所述氧化硅凹槽垂直貫穿所述氧化硅層；在所述氧化硅凹槽中的N型硅襯底上外延生長出本征沉積硅層； 在所述本征沉積硅層上外延生長出P型沉積硅層； 在所述P型沉積硅層上外延生長出鍺化硅層； 在所述鍺化硅層上外延生長出另外一層本征沉積硅層；將外延生長出的所述本征沉積硅層刻蝕去除，使所述鍺化硅層處于所述氧化硅凹槽中的最上一層；在所述鍺化硅層上沉積出相變材料層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述沉積相變材料層時采用的相變材料為GST。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于，進(jìn)行所述外延生長時采用的方法為氣相外延方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加工方法，其特征在于，外延生長所述本征沉積硅層所采用的方法為向本征沉積硅層外延生長環(huán)境中添加SiH4、Si2H6, Si3H8, SiH2Cl2, SiHCl3或者 SiCl4中的一種氣體以及氫氣H2。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加工方法，其特征在于，在本征沉積硅層上外延生長出ρ型沉積硅層所采用的方法為在外延生長沉積硅的同時向沉積硅外延生長環(huán)境中添加氫化硼 KH6氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加工方法，其特征在于，在ρ型沉積硅層上外延生長出鍺化硅層所采用的方法為在外延生長沉積硅的同時向沉積硅外延生長環(huán)境中添加氫化鍺6紐4氣體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于，將所述外延生長出的本征沉積硅層刻蝕去除時，采用濕法腐蝕的方法。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加工方法，其特征在于，所述濕法腐蝕的方法具體為利用 15-25wt%氫氧化鉀的去離子水溶液，在70-85攝氏度條件下進(jìn)行腐蝕。
9.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的加工方法得到的相變非易失性存儲器，其特征在于，包括N型硅襯底；氧化硅凹槽，所述氧化硅凹槽設(shè)置于所述N型硅襯底上方；以及在所述氧化硅凹槽中，由下至上設(shè)置有本征沉積硅層；P型沉積硅層；鍺化硅層；相變材料層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的相變非易失性存儲器，其特征在于，所述相變材料層中的相變材料為GST。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的相變非易失性存儲器，其特征在于，所述鍺化硅層中鍺的含有比例為0. 2-0.3。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種相變非易失性存儲器的加工方法，包括以下步驟成型出N型硅襯底，在該N型硅襯底上方成型出氧化硅層，在該氧化硅層中刻蝕出氧化硅凹槽；在氧化硅凹槽中的N型硅襯底上外延生長出本征沉積硅層；在本征沉積硅層上外延生長出p型沉積硅層；在p型沉積硅層上外延生長出鍺化硅層；在鍺化硅層上外延生長出另外一層本征沉積硅層；將外延生長出的本征沉積硅層刻蝕去除，使鍺化硅層處于氧化硅凹槽中的最上一層；在鍺化硅層上沉積出相變材料層。本發(fā)明的加工方法，使得在對本征沉積硅進(jìn)行腐蝕去除的過程中，腐蝕結(jié)束本征沉積硅以后不再對鍺化硅層進(jìn)行腐蝕，從而也就避免了對所述鍺化硅層下方的p型沉積硅層的過腐蝕。
文檔編號H01L45/00GK102376876SQ201010248140
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月5日
發(fā)明者三重野文健, 龐軍玲 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司