电阻式存储体结晶二极管制造方法技术

本发明专利技术在一个实施方式中提供了一种产生ＰＮ结的方法，所述方法至少包括以下步骤：提供含硅衬底；在所述含硅衬底上形成绝缘层；形成通过所述绝缘层的孔，以曝露出所述含硅衬底的至少一部分；形成所述含硅衬底曝露的部分的种子层；至少在所述种子层上形成非晶硅；转换所述非晶硅的至少一部分，从而提供结晶硅；以及在所述结晶硅中形成紧邻第二掺杂区域的第一掺杂区域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的一个实施方式是关于一种微电子，特别地，本专利技术的一个实施方式是关于二极管和存储装置。
技术介绍
PN 二极管的一个特性是其以一方向传导电流，而以另一方向阻断电流。这个行为 是由自结(junction)的电子特性，也称为制造于一半导体晶体中的一 PN结。当P型和N 型材料以互相接触的形式设置，结的作用相异于单独的P型或N型材料的作用。电流会很 快地流经一方向(正向偏置)而不流经另一方向(反向偏置)，而产生基本二极管。此非反 向的行为是自然产生于电荷在两种材料中的传输过程。PN 二极管用于大量微电子装置，包 含但不限于晶体管及存储装置。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种形成一 PN结的方法。在一个实施方式中，该专利技术 方法包括提供包含至少一传导部分的一衬底；在该衬底的该至少一传导部分上形成一绝缘层；形成穿过该绝缘层的一孔，以提供该衬底的该至少一传导部分的一暴露部分；形成一种子材料于该衬底的该至少一传导部分的该暴露部分的至少一部分上；在该种子材料上形成非晶硅，以填满该孔的至少一部分；转换该非晶硅的至少一部分，以提供结晶硅；以及在该结晶硅中形成邻接一第二掺杂区域的一第一掺杂区域。在一个实施方式中，该种子材料由Ni、Al、Pt、Ge、Co或合金及其组合所组成。在 一个实施方式中，沉积在该种子材料顶上的非晶硅转换为结晶材料是通过加热该非晶硅至 大于该非晶硅熔点且小于该衬底熔点的一温度而提供。在一个实施方式中，注入P型和N 型掺质至该结晶硅中以形成该PN结的掺杂区域。在一个实施方式中，由上述方法所形成的 该PN结是整合于一电阻式存储装置、相变存储装置或其结合中。本专利技术的另一目的在于提供一种制造存储装置的方法。在一个实施方式中，该制 造存储装置的方法包含以下步骤提供包含至少一传导部分的一衬底；在该衬底的该至少一传导部分上形成一种子材料；在至少该种子材料上形成非晶硅；转换该非晶硅的至少一部分为结晶硅；在该结晶硅中形成一 PN结；以及形成与该PN结接触的一存储单元。在一个实施方式中，形成存储单元的方法包含形成一硅化物接触点于该PN结的一掺杂区域上；形成一电极于该硅化物接触点顶上；以及形成一相变存储材料于该电极顶 上。在另一个实施方式中，该方法在种子材料的形成之前包含在该衬底上形成一绝缘层；以 及形成穿过该绝缘层的一孔，以暴露该衬底中至少一传导部分的一表面，其中该种子材料 接着沉积在该至少一传导部分的该暴露表面上。在一个实施方式中，该存储单元的电极是通过凹进结晶硅至低于该绝缘层的一上 表面以暴露该孔的侧壁；在该孔的侧壁上形成间隔物；以及沉积一阻障金属于该硅化物接 触点顶上的该孔中。在一个实施方式中，该方法更包含形成一第二阻障金属于该相变存储材料顶上； 以及蚀刻该第二阻障金属以及相变存储材料，以提供一阻障金属/相变存储材料栈。在一 实施方式中，该阻障金属/相变存储材料栈的宽度大于该电极至该PN结的宽度。本专利技术的另一目的在于提供一种包含一相变材料以及一结晶硅二极管的存储装 置。在一个实施方式中，该存储装置包含一相变材料；以及一结晶硅二极管，其与该相变材料电接触。在一个实施方式中，该结晶硅二极管是由多结晶硅(亦称为多晶硅)所组成。在 另一个实施方式中，该结晶硅是由单晶硅所组成。在一个实施方式中，该结晶硅二极管包含 一第一掺杂区域以及一第二掺杂区域，其中该第一掺杂区域的电传导不同于该第二掺杂区 域的电传导。在一个实施方式中，该第一掺杂区域是相邻于该第二掺杂区域沿着该结晶硅 二极管的一垂直轴而形成。在一个实施方式中，该存储装置在该相变材料以及该结晶硅二 极管之间包含一电极，其中该电极的宽度小于该结晶硅二极管的宽度。在另一个实施方式 中，该相变材料是由GST所组成，以及该电极是由一阻障金属所组成。附图说明下述的详细说明是以较佳实施方式的方式阐述，然而本专利技术的范围当不受限于各 项具体实施方式。下述的说明结合附图给出的描述可以得到更详细的理解，其中组件符号 表示各组件和部分，其中图1为根据本专利技术所使用包含一衬底、所述衬底顶上的一绝缘层以及延伸至该衬 底中的隔离区域的启始结构的一较佳实施方式的横断面侧视图。图2为根据本专利技术形成穿过该绝缘层的至少一孔，以暴露该衬底中至少一传导区 域的一部分的一较佳实施方式的横断面侧视图。图3为根据本专利技术在该孔内形成一种子材料的一较佳实施方式的横断面侧视图。图4为根据本专利技术在该孔内的一非晶硅沉积的一较佳实施方式的横断面侧视图。图5为根据本专利技术将非晶硅转换成结晶硅的一方法步骤的一较佳实施方式的横 断面侧视图。图6和7为根据本专利技术结晶硅中一 PN结的掺杂区域的形成的一较佳实施方式的 横断面侧视图。图8为根据本专利技术在一 PN结的掺杂区域顶上一硅化物的形成的一较佳实施方式 的横断面侧视图。图9和10为根据本专利技术在PN结的顶上存储装置的形成的横断面侧视图。具体实施例方式本专利技术的详细说明揭露于此，然而，本专利技术所揭露的实施方式仅为阐述本专利技术可以不同形式实施。此外，每一个与本专利技术将阐述的各种实施方式有关的例子皆不受限。另 外，本案的图式无须放大或缩小，一些图式可放大以示出特定组件的细节。因此，此处所揭 露的特定结构和功能的细节不能解读成限制，仅能解读为用以教导本领域技术人员多方面 实施本专利技术的代表基础。本专利技术的实施方式关于在一结晶硅中制造一 PN结和形成一存储装置的新方法。 当描述专利技术方法和结构时，以下名词除非特别指出外具有以下涵义。此处所用的术语「PN结」是指通过结合N型和P型半导体所形成的结。名词「结」 指两型的半导体相会的接口。此处所用的术语「P型半导体」是指将三价的杂质，例如硼、铝或镓，掺杂至一纯质 半导体中，其造成价电子的缺乏。此处所用的术语「N型半导体」是指将贡献自由电子的五价杂质，例如锑、砷或磷， 掺杂至一纯质半导体中。此处所用的术语「存储装置」是指一结构，其中结构的电子状态可以被改变，然后 保持在改变的状态，依此方式一比特的信息可以被存储。此处所用的术语「电阻式存储装置」是指一装置，在施用一能量脉冲(例如一电压 或电流脉冲)时其有效电阻可以在两个或更多电阻值(欧姆)之间切换。脉冲时间可介于 大约5奈秒至大约1微秒之间。此处所用的术语「相变材料存储装置」是指包含一存储单元的存储装置，该存储单 元是由相变材料所组成。此处所用的术语「相变材料」是指在施用一能量时能从第一相转换至第二相的材 料。此处所用的术语「非晶硅」是指一种非结晶型式的硅。此处所用的术语「种子材料」是指用以在另一材料中引发结晶反应的材料。此处所用的术语「结晶」是指一固体，其中的组成原子、分子及/或离子依序聚集， 重复样式延伸在整个三个空间中。此处所用的术语「单晶」是指一结晶固体，其中整个样品的晶格是连续的且大致不 具有晶界。此处所用的术语「多晶硅」是指由多硅晶体所组成的材料。此处所用的术语「绝缘」以及「电介质」是指具有OK的价带和大约5eV的带隙的 非金属材料，其中室温传导率小于li^ohm-mr1。此处所用的术语「含硅衬底」是指一装置的一衬底至少包含硅或形成于一装置衬 底上的一层至少包含硅。此处所用的术语「掺杂区域」是指一固态材料，其中该区域的电子传导率是基于N 型或P型掺质，且价带和导电带被能隙分开，该能隙可能大约为3.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生ＰＮ结的方法，所述方法包括：提供衬底，所述衬底包括至少一个传导部分；在所述衬底上形成绝缘层；形成通过所述绝缘层的孔，以提供所述至少一个传导部分的曝露的表面；在所述衬底的至少一个传导部分的曝露的部分上形成种子材料；在至少所述种子材料上形成非晶硅；转换所述非晶硅的至少一部分，从而提供结晶硅；以及在所述结晶硅中形成紧邻第二掺杂区域的第一掺杂区域。

【技术特征摘要】
一种产生PN结的方法，所述方法包括提供衬底，所述衬底包括至少一个传导部分；在所述衬底上形成绝缘层；形成通过所述绝缘层的孔，以提供所述至少一个传导部分的曝露的表面；在所述衬底的至少一个传导部分的曝露的部分上形成种子材料；在至少所述种子材料上形成非晶硅；转换所述非晶硅的至少一部分，从而提供结晶硅；以及在所述结晶硅中形成紧邻第二掺杂区域的第一掺杂区域。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述结晶硅包括多晶硅或是单晶硅。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述种子材料包括Ni、W、Al、Pt、Pd、Ge、Co、NiSi、 CoSi、TiSi、WSi、或是其合金。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述种子材料具有范围从约2nm到约IOOnm的厚度。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述转换所述非晶硅的至少一部分为所述结晶硅 包括将所述非晶硅的温度增加到大于约400°C且小于约700°C的范围从约1小时到约24小 时的时间段。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述转换所述非晶硅的至少一部分为所述结晶硅 包括退火过程，所述退火过程包括炉退火、激光退火、快速热退火或是其组合。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述在结晶硅中形成第一掺杂区域包括注入P型 掺质，且形成所述第二掺杂区域包括注入N型掺质。8.一种形成存储装置的方法，所述方法包括提供衬底，所述衬底包括至少一个传导 部分；在所述衬底的至少一个传导部分上形成种子材料；在至少所述种子材料上形成非晶 硅；转换所述非晶硅的至少一部分为结晶硅；在所述结晶硅中形成PN结；以及形成与所述 PN结接触的存储单元。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述存储单元的形成包括在所述PN结的掺杂区 域...

【专利技术属性】
技术研发人员：比平拉金德瑞，汤玛斯汉普，龙先蓝，杨明，
申请(专利权)人：旺宏电子股份有限公司，国际商务机器公司，奇梦达股份公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]