[發明專利]用于ARS系統的器件隔離工藝流程

有效

• 申請號: 02120303.2
• 申請日: 2002-05-21
• 公開（公告）號: CN1387088A
• 公開（公告）日: 2002-12-25
• 發明（設計）人: H·李;C·－C·楊;P·哈特維爾
• 申請（專利權）人: 惠普公司
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00;G03F7/16;G03F7/26;H01L21/027
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 吳立明,王忠忠

技術領域

本技術領域涉及原子分辨存儲(ARS)系統，具體說，涉及用于ARS系統的器件隔離工藝流程。

背景技術

ARS系統提供了一種帶有存儲密度大于每平方英寸1兆兆位(1000吉位)的小型器件。ARS技術建立在先進的原子探針顯微鏡基礎上，其中，采用小到單個原子的探針場發射極尖頂來掃描材料表面，以產生精度在幾個納米的圖象。探針存儲技術可采用原子級探針場發射極尖頂的陣列，將數據讀出和寫入存儲介質上的點。

ARS系統一般包括三個粘接的硅(Si)晶片，即尖頂晶片，也叫發射晶片，轉子晶片，也叫動子晶片，和定子晶片。這些晶片采用本領域盡知的晶片粘接技術粘接在一起。

圖1說明現有技術的ARS系統，其中，所有的二極管共享一個公共電極。尖頂晶片110包括多個場發射極尖頂114。可以用作存儲介質以存儲數據位的相變層123沉積在襯底轉子晶片(120)上，也被稱為動子晶片上。襯底轉子晶片120是高摻雜硅襯底，它可以是n型襯底或p型襯底。將罩層160涂覆在相變層123上以保護相變層123和避免受熱時材料蒸發。罩層160也改變了相變層123的表面狀態。電子束聚焦電極113使得被聚焦的電子束116局部改變局部介質薄膜的相。如圖1所示，轉子晶片120可沿x和y的方向運動，使得可以向存儲介質中寫入以及從存儲介質中讀出數據位。

ARS存儲介質使用p-n結二極管，即，用于讀出數據位的器件埋入頂部有源硅層。在現有技術的ARS系統里，二極管享有公共電極(未示出)，這可能增大器件間的串音，導致較高的電噪音。

發明內容

用于ARS系統的器件隔離的方法包括：在晶片襯底與頂部有源硅層之間形成絕緣層，所述晶片襯底比如是轉子晶片；在有源硅層頂部之上形成相變層；在相變層上沉積、形成圖形，和有選擇地蝕刻掩模層；使用掩模層作為掩模蝕刻頂部有源硅層直到絕緣層為止。其結果，二極管，即埋入頂部有源硅層的器件彼此電隔離，以提高ARS系統的信噪比。

在器件隔離工藝流程的實施方案中，通過將氧離子注入晶片襯底上的頂部有源硅層的下方以及和加熱氧生成氧化物來形成絕緣層。

在另一個器件隔離工藝流程的實施方案中，絕緣層是利用反摻雜質來在轉子晶片襯底上外延生長硅，以及加熱反摻雜質而形成的。

器件隔離工藝流程把器件隔離插入ARS系統的工藝流程中，所以二極管可以彼此電氣絕緣，以改善信噪比。另外，由于在沉積存儲數據位的相變層之前進行了極苛刻的處理，這樣就把相變層的處理損壞降到最小。

附圖說明

參照下面附圖對器件隔離工藝流程優選的實施方案進行詳細說明，圖中相似的編號代表相似的元件：

圖1示出帶有非隔離器件的現有技術的ARS系統；

圖2(a)和2(b)示出典型的ARS系統；

圖3示出帶有隔離器件的示例性的ARS系統；

圖4(a)-4(f)示出一個示例性的ARS系統的器件隔離工藝流程；

圖5(a)-5(c)示出另一種用于ARS系統器件隔離的方法；

圖6是說明ARS系統的示例性的器件隔離工藝流程的流程圖。

具體實施方式

圖2(a)和2(b)說明一個示例性的ARS系統200。該ARS系統200具有高數據存儲能力，可達1000吉位/平方英寸。ARS系統200體積小、堅固、而且便于攜帶。另外，ARS系統200具有低功耗，因為，一般當ARS系統200不需要運行時，它不消耗功率。參見圖2(a)，ARS系統200包括三個粘接的硅晶片，即尖頂晶片210，在本說明書中稱之為第一晶片；轉子晶片，一般也叫動子晶片，在本說明書中稱之為第二晶片；和定子晶片230。轉子晶片220的一般厚度為100μm，是高摻雜硅襯底，它可以是n型或p型襯底。用晶片粘接技術把晶片210，220，230粘接在一起，如圖2(a)所示，晶片粘接技術在本領域是眾所周知的。