自对准肖特基二极管及相应电阻转换存储器制造方法技术

本发明专利技术涉及一种采用自对准法制造肖特基二极管阵列的方法，此方法用较少的工艺步骤制造二极管阵列，有效节省了光刻次数，采用特定的金属与半导体，使两者之间形成稳定的肖特基接触，用于肖特基二极管的形成，进而对存储器件进行选通。作为本发明专利技术的一部分，还包括基于自对准肖特基二极管阵列的电阻转换存储器的制造方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制造应用于电阻转换存储器的肖特基二极管阵列的方法，属于半导体器 件领域。
技术介绍
高密度高性能非易失性固态存储器是下一代半导体存储器发展的重要方向，海量固态 存储器的应用不仅将极大提升存储器的存储容量，还将大大縮小记忆体的体积，从而满足 更多的需求。电阻转换存储器作为一种较新的技术，越来越受到了各界的关注，被认为是下一代存 储器最有希望的候选之一，它拥有的高数据保持能力、高可縮小能力、简单的结构以及与 半导体工艺的兼容都使它广受业界青睐。此外，作为电阻转换存储器的一种，相变存储器 还被认为是一种通用的存储器，将有望在各个领域得到广泛的应用，具有巨大的市场前景， 在未来的几年中，将逐步替代目前的闪存，在随后的发展中，可能进一步替代动态存储器 甚至是硬盘。在各类电阻转换存储器中，电阻单元必须要同逻辑选通单元一起方能够进行芯片的编 程操作，在目前的技术中，场效应晶体管以及PN二极管都有应用，前者是现有工艺，工艺简单，成本低廉，但是尺寸较大；而后者的工艺复杂，开发成本较高，但是具有明显的 高密度的竞争优势，在高密度的电阻转换存储器中，有望得到应用。除了PN二极管，肖特基二极管也因为其各方面的性能优势受到了关注(凌云等人， 中国专利使用肖特基二极管为选通管的相变存储器件及制备方法，申请号-200810035940.9)。本专利技术提出了一种自对准的肖特基二极管阵列的制造方法，该方法工艺简单，在制造 成本上具有明显的竞争力，应用到电阻转换存储器中也将简化存储器的制造工艺，减少光刻次数，降低制造成本；此外，本专利技术还包括了制造基于上述自对准的肖特基二极管的存 储器的方法，用此方法制造的存储器工艺得到简化，同时性能将有效提升。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种自对准法制造肖特基二极管阵列的方法，此外还包括了基于上述自对准肖特基二极管的电阻转换存储器的制造方法。 一种自对准法制造肖特基二极管阵列的方法，步骤如下(1) 在第一导电类型或者本征的半导体基底上制造出浅沟道，分隔出分立的线条，浅 沟道刻蚀完毕后不去除光刻胶；(2) 通过离子注入，形成对基底的第一导电类型掺杂，由于光刻胶的阻挡作用，分立 的线条将不被掺杂，仅对浅沟道底部进行第一导电类型离子注入，形成第一导电类 型重掺杂的区域，此区域围绕在分立线条的四周，用于电学隔离各根字线，注入完 成后去除光刻胶；(3) 在被浅沟道分隔开的线条的底部形成第二导电类型重掺杂的字线，方法为离子注 入或者侧面扩散法；(4) 将浅沟道填充介质材料，介质材料沉积厚度高于浅沟道的深度，后经化学机械抛 光工艺平坦化，控制抛光厚度，使字线上方保留一定厚度的介质材料；(5) 通过光刻工艺，选择性刻蚀字线上方的介质材料，在每一单一的字线上方都制造 出多个窗口，用以制造肖特基二极管单元；(6) 再一次通过离子注入，被注入离子通过上述形成的窗口在字线上形成第二导电类 型的轻掺杂区；(7) 沉积金属材料，所选择的材料应与上述第二导电类型的轻掺杂半导体之间形成可 靠的肖特基接触；(8) 化学机械抛光工艺平坦化，去除覆盖在分立线条上方的金属材料，使金属材料仅 保留在窗口内，即使各个窗口内的金属材料分开，如此形成肖特基二极管阵列。本专利技术特点在于多次采用自对准方法，在字线上方开窗口，再通过离子注入法对半导 体实现掺杂，随后通过金属的沉积形成肖特基接触。步骤(7)和(8)所述的金属材料， 其特征为单一金属材料，或为多种包括金属在内的材料组成的合金，另一特征是与第二导 电类型的轻掺杂半导体之间有功函数的差异，能够形成稳定的肖特基接触。上述步骤(2) 中形成第一导电类型重掺杂隔离区域的方法也可以采用扩散方法。而在字线的形成过程 中，所需的重掺杂，方法为离子注入法，或为侧面扩散法。此外，所述的可靠的肖特基接 触的形成，可借助退火处理。一种自对准法制造肖特基二极管阵列的方法，步骤如下-(1)采用第一导电类型或者本征的半导体基底，通过离子注入从上到下依次形成紧 密接触的第二导电类型轻掺杂的半导体层和第二导电类型重掺杂的半导体层；(2) 沉积金属材料，所选择的材料应与第二导电类型的轻掺杂半导体形成肖特基接 触；(3) 通过光刻工艺，刻蚀出第一深度的浅沟道，用以分隔线条，所述第一深度的深 度深于第二导电类型重掺杂层的深度；通过第一深度浅沟道的隔离，被分隔的 第二导电类型重掺杂线条成为字线；(4) 上一步光刻后的光刻胶保留，通过离子注入，在第一深度浅沟道的底部形成第 一导电类型的重掺杂区域，重掺杂区域围绕在第二导电类型字线的四周，用于 电学隔绝字线；(5) 再一次通过光刻工艺，在单一的字线上方制造出第二深度的浅沟道，第二深度 直到第二导电类型字线的顶部，浅沟道用以将字线上方的金属以及第二导电类 型轻掺杂的区域分隔成分立小单元，第二导电类型轻掺杂小块区域与金属之间 形成肖特基二极管；(6) 通过介质材料的填充以及化学机械抛光工艺，获得肖特基二极管阵列。 所述的第一深度和第二深度，其特征是第一深度要深于第二深度。 所述的金属材料，其特征为单一金属材料，或为多种包括金属在内的材料组成的合金，另一特征是与第二导电类型的轻掺杂半导体之间有功函数的差异，能够形成稳定的肖特基 接触。上述步骤(4)中形成第一导电类型重掺杂隔离区域的方法也可以采用扩散方法。 一种自对准法制造基于肖特基二极管阵列的电阻转换存储器的方法，步骤如下(1) 制造外围电路；(2) 在第一导电类型或者本征的基底上制造出浅沟道，分隔出分立的线条，不去除 光刻胶；(3) 通过离子注入，形成对基底的第一导电类型掺杂，由于光刻胶的阻挡作用，分 立的线条将不被掺杂，仅对浅沟道底部进行第一导电类型离子注入，形成第一 导电类型重掺杂的区域，用于电学隔离各跟字线，注入完成后去除光刻胶；(4) 在被浅沟道分隔出的线条的底部形成第二导电类型重掺杂的位线，方法为离子 注入或者边缘扩散法；(5) 填充介质材料覆盖浅沟道，介质材料沉积厚度高于浅沟道的深度，后经化学机 械抛光工艺平坦化，使字线上方保留一定厚度的介质材料；(6) 通过光刻工艺，选择性刻蚀介质材料，在每一单一的位线上方都刻蚀出多个窗 卩；(7) 再一次通过离子注入，被注入离子通过窗口后，在字线上方形成第二导电类型 的轻掺杂的区域；(8) 沉积金属材料，所选择的材料应与第二导电类型的轻掺杂半导体形成肖特基接 触；(9) 化学机械抛光工艺平坦化以及回刻工艺，将窗口内的部分金属去除；(10) 沉积介质材料，采用侧墙工艺，在窗口内形成侧墙；(11) 沉积电阻转换材料，采用化学机械平坦化后，将介质材料上方的电阻转换存储 材料全部去除；(12) 制造位线，就形成了基于肖特基二极管的电阻转换存储器阵列。 所用的金属材料，其特征为单一金属材料，或为多种包括金属在内的材料组成的合金；另一特征是与第二导电类型的轻掺杂半导体之间有功函数的差异，能够形成稳定的肖特基接触。而在字线的形成过程中，所需的重掺杂，方法为离子注入法，或为侧面扩散法。所述的可靠的肖特基接触的形成，可借助退火处理。上述步骤(3)中形成第一导电类型重掺杂隔离区域的方法也可以采用扩散方法。 所述的电阻转换存储器，其特征是在电信号的作用下，器件的电阻能够实现在高、低电阻之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自对准法制造肖特基二极管阵列的方法，其特征在于，该方法包括步骤如下：　（１）在第一导电类型或者本征的半导体基底上制造出浅沟道，分隔出分立的线条，浅沟道刻蚀完毕后不去除光刻胶；　（２）通过离子注入，形成对基底的第一导电类型掺杂，由于光刻胶的阻挡作用，分立的线条将不被掺杂，仅对浅沟道底部进行第一导电类型离子注入，形成第一导电类型重掺杂的区域，此区域围绕在分立线条的四周，用于电学隔离各根字线，注入完成后去除光刻胶；　（３）在被浅沟道分隔开的线条的底部形成第二导电类型重掺杂的字线，方法为离子注入或者侧面扩散法；　（４）将浅沟道填充介质材料，介质材料沉积厚度高于浅沟道的深度，后经化学机械抛光工艺平坦化，控制抛光厚度，使字线上方保留一定厚度的介质材料；　（５）通过光刻工艺，选择性地刻蚀字线上方的介质材料，在每一单一的字线上方都制造出多个窗口，用以制造肖特基二极管单元；　（６）再一次通过离子注入，被注入离子通过上述形成的窗口在字线上形成第二导电类型的轻掺杂区；　（７）沉积金属材料，所选择的材料应与上述第二导电类型的轻掺杂半导体之间形成可靠的肖特基接触；　（８）化学机械抛光工艺平坦化，去除覆盖在分立线条上方的金属材料，使金属材料仅保留在窗口内，即使各个窗口内的金属材料分开，如此形成肖特基二极管阵列。...

【技术特征摘要】
1. 一种自对准法制造肖特基二极管阵列的方法，其特征在于，该方法包括步骤如下(1)在第一导电类型或者本征的半导体基底上制造出浅沟道，分隔出分立的线条，浅沟道刻蚀完毕后不去除光刻胶；(2)通过离子注入，形成对基底的第一导电类型掺杂，由于光刻胶的阻挡作用，分立的线条将不被掺杂，仅对浅沟道底部进行第一导电类型离子注入，形成第一导电类型重掺杂的区域，此区域围绕在分立线条的四周，用于电学隔离各根字线，注入完成后去除光刻胶；(3)在被浅沟道分隔开的线条的底部形成第二导电类型重掺杂的字线，方法为离子注入或者侧面扩散法；(4)将浅沟道填充介质材料，介质材料沉积厚度高于浅沟道的深度，后经化学机械抛光工艺平坦化，控制抛光厚度，使字线上方保留一定厚度的介质材料；(5)通过光刻工艺，选择性地刻蚀字线上方的介质材料，在每一单一的字线上方都制造出多个窗口，用以制造肖特基二极管单元；(6)再一次通过离子注入，被注入离子通过上述形成的窗口在字线上形成第二导电类型的轻掺杂区；(7)沉积金属材料，所选择的材料应与上述第二导电类型的轻掺杂半导体之间形成可靠的肖特基接触；(8)化学机械抛光工艺平坦化，去除覆盖在分立线条上方的金属材料，使金属材料仅保留在窗口内，即使各个窗口内的金属材料分开，如此形成肖特基二极管阵列。2. 如权利要求l所述的自对准法制造肖特基二极管阵列的方法,，其特征在于所述金属 材料为单一金属材料，或为多种包括金属在内材料的合金。3. 如权利要求l所述的自对准法制造肖特基二极管阵列的方法，其特征在于该步骤包括退火处理。4. 一种自对准法制造肖特基二极管阵列的方法，其特征在于，该方法包括步骤如下(1) 采用第一导电类型或者本征的半导体基底，通过离子注入从上到下依次形成紧 密接触的第二导电类型轻掺杂的半导体层和第二导电类型重掺杂的半导体层；(2) 沉积金属材料，所选择的材料应与第二导电类型的轻掺杂半导体形成肖特基接 触；(3) 通过光刻工艺，刻蚀出第一深度的浅沟道，用以分隔线条，所述第一深度的深度深于第二导电类型重掺杂层的深度；通过第一深度浅沟道的隔离，被分隔的第二导电类型重掺杂线条成为字线；(4) 上一步光刻后的光刻胶保留，通过离子注入，在第一深度浅沟道的底部形成第一导电类型的重掺杂区域，重掺杂区域围绕在第二导电类型字线的四周，用于电学隔绝字线；(5) 再一次通过光刻工艺，在单一的字线上方制造出第二深度的浅沟道，第二深度 直到第二导电类型重掺杂字线的顶部，浅沟道用以将字线上方的金属以及第二 导电类型轻掺杂的区域分隔成分立小单元，第二导电类型轻掺杂小块区域与金 属之间形成肖特基二极管；(6) 通过介质材料的填充以及化学机械抛光工艺，获得肖特基二极管阵列。5. 如权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张挺，宋志棠，刘波，封松林，陈邦明，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]