[發(fā)明專利]雙淺溝道隔離的外延二極管陣列的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010289920.1
• 申請日: 2010-09-21
• 公開（公告）號: CN102412179A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張超;宋志棠;萬旭東;劉波;吳關(guān)平;張挺;楊左婭;謝志峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762;H01L45/00
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種納米尺度高密度大容量存儲器驅(qū)動二極管陣列的結(jié)構(gòu)及制備方法，尤其是一種雙淺溝道隔離的外延二極管陣列的制備方法。

背景技術(shù)

相變存儲器(PCRAM)是與CMOS集成電路兼容隨納米加工技術(shù)發(fā)展涌現(xiàn)出的新一代非揮發(fā)半導(dǎo)體存儲器，當(dāng)器件特征尺寸進(jìn)入納米尺度并不斷縮小的過程中，其基于可逆相變電阻的存儲特性在幾納米的尺度上反而會呈現(xiàn)出更優(yōu)異的性能(低功耗、高速等)，比現(xiàn)在商用化的FLASH存儲技術(shù)綜合性能更優(yōu)越，被業(yè)界公認(rèn)為繼FLASH后存儲技術(shù)的重大突破，在未來存儲器市場方面具有很強(qiáng)的竟?fàn)幜εc廣闊的商用價(jià)值。因此世界主要半導(dǎo)體存儲器生產(chǎn)企業(yè)都將PCRAM作為45nm節(jié)點(diǎn)之后替代FLASH和DRAM的技術(shù)，并早在2002年就開展了重點(diǎn)研發(fā)。

在目前成熟的各類型存儲器中，MOSFET被廣泛地用作選擇開關(guān)器件。PCRAM在執(zhí)行RESET操作時(shí)，需要提供較大的瞬間電流(約0.5-2mA/單元)。如果選用MOSFET作為選擇開關(guān)，就必須增加溝道寬度來滿足大電流的需求，單元面積也相應(yīng)增加。包括Renesas在內(nèi)的一些國際大公司采用MOSFET+相變電阻的結(jié)構(gòu)，其單元面積在25至45F²的范圍(F是某一技術(shù)節(jié)點(diǎn)有源區(qū)最小半周期的尺寸，以45納米邏輯電路的設(shè)計(jì)規(guī)則為例，有源區(qū)和氧化隔離區(qū)的最小尺寸都是70納米，因此F等于70納米，F(xiàn)²等于4900納米²)。單元的面積越大，技術(shù)的競爭力便越差。目前DRAM和FLASH的單元面積大致分布在6-12F²。因此以MOSFET作為選擇開關(guān)就無法參與高密度大容量存儲器的競爭，只能應(yīng)用于一些特殊的領(lǐng)域。

為提高選擇開關(guān)器件的電流驅(qū)動能力，同時(shí)保持存儲單元面積不變，雙極型器件是最佳選擇，而雙極型驅(qū)動器件的開發(fā)和制備成為了實(shí)現(xiàn)高密度、大容量PCRAM芯片產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。

Samsung公司開發(fā)出了以選擇性硅外延為關(guān)鍵技術(shù)的二極管陣列制造專利技術(shù)，單元面積約為5.8F2。但是，由于其采用了選擇性外延技術(shù)，該技術(shù)對工藝流程有較高的要求，制造成本很高；而且該技術(shù)在CMOS晶體管制備完成以后制作二極管，選擇性外延單晶硅的熱過程可以使得敏感的45納米CMOS晶體管器件性能發(fā)生漂移，從而使得45納米CMOS邏輯電路的良率降低，整套工藝在45納米不適合嵌入式相變存儲器的應(yīng)用。中科院微系統(tǒng)所張挺等人發(fā)明了基于雙淺溝道隔離的二極管陣列的結(jié)構(gòu)和制備工藝(中國專利，雙淺溝道隔離的雙極型晶體管陣列的制造方法，申請?zhí)枺?00810041516.5)，該技術(shù)將采用現(xiàn)有的半導(dǎo)體制造工藝，利用深溝道和側(cè)壁擴(kuò)散摻雜獲得重?fù)诫s低電阻字線，再通過離子注入和光刻獲得雙極型晶體管，該工藝采用兩種方式來形成重?fù)诫s的低阻字線，一、在深溝槽刻蝕成形后，先在溝槽底部淀積非摻雜或P摻雜氧化物，再在其上淀積n型重?fù)诫s砷硅玻璃，并反刻至一定深度，然后進(jìn)行熱擴(kuò)散工藝；二、深溝槽刻蝕至一半深度，淀積砷硅玻璃，再反刻至一定深度，進(jìn)行熱擴(kuò)散工藝，去除砷硅玻璃后繼續(xù)深溝槽刻蝕至指定深度。

制造納米尺度的高密度二極管陣列的難點(diǎn)在于有效地減少相鄰字線和位線間的串?dāng)_電流。由于尺寸的減小，相鄰字線間的距離也相應(yīng)減小，字線與字線間通過P型襯底存在的漏電流將增大，當(dāng)一個(gè)被選通的字線流過操作大電流脈沖時(shí)，旁邊沒被選擇的字線會被切換的噪聲干擾而發(fā)生誤操作，深溝槽深度的不均勻性和字線埋層底部深度的不均勻性，都將增加相鄰字線間信號干擾的可能性。同時(shí)，由于位線間距離和淺溝道深度的減小，相鄰位線間的較大的串?dāng)_電流將引起誤操作。鑒于此，本發(fā)明提出一種制備雙溝道隔離的外延二極管陣列的制造方法，通過優(yōu)化該方法，能有效抑制相鄰位線和字線間的串?dāng)_電流，可用于二極管驅(qū)動的高密度大容量存儲器，如相變存儲器、電阻存儲器、磁性存儲器和鐵電存儲器等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題在于提供一種雙淺溝道隔離的外延二極管陣列的制備方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種雙淺溝道隔離的外延二極管陣列的制備方法，包括如下步驟：

(A)在第一導(dǎo)電類型(P型)的襯底上形成重?fù)诫s的第一導(dǎo)電類型(P+型)區(qū)域，再在該重?fù)诫s的第一導(dǎo)電類型(P+型)區(qū)域之上形成高摻雜的第二導(dǎo)電類型(N++型)區(qū)域；重?fù)诫s的第一導(dǎo)電類型(P+型)區(qū)域的主要目的是減少字線與字線間的漏電，高摻雜的第二導(dǎo)電類型(N++型)區(qū)域用于作為低阻的字線埋層；

(B)在高摻雜的第二導(dǎo)電類型(N++型)區(qū)域上生長外延層；