[發明專利]一種二極管選擇元件陣列結構及制造方法

有效

• 申請號: 201310040155.3
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103972172A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 陳秋峰;王興亞
• 申請（專利權）人: 廈門博佳琴電子科技有限公司
• 主分類號: H01L21/822
• 分類號: H01L21/822;H01L21/265;H01L27/082
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 李寧;唐紹烈

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其是指一種二極管選擇元件陣列結構及制造方法。

背景技術

相變隨機存儲器具有高讀取速度、低功率、高容量、高可靠度、高寫擦次數、低工作電壓/電流和低成本等特性，適合與CMOS工藝結合，用來作為較高密度的獨立式或嵌入式的存儲器應用。

相變隨機存取存儲器包括具有相變層的存儲節點、連接到該存儲節點的晶體管和與晶體管接的PN結二極管。根據施加到其上的電壓，相變層從結晶態變成非結晶態，或與此相反。當所施加的電壓為設置電壓，相變層從非結晶態變成結晶態。當所施加的電壓為重置電壓，相變層從結晶態轉變成非結晶態。

然而，現有技術相變隨機存儲器制作過程中PN結二極管是由外延硅或選擇性外延硅形成，如圖1所示，現有技術相變隨機存儲器的PN結二極管結構10，在P型半導體襯底101內注入N型離子，形成掩埋N阱102；然后，在P型半導體襯底101上形成N型外延層103；在N型外延層103表面摻雜P型離子，形成P型擴散層104。

現有技術形成相變隨機存儲器中的PN結二極管采用外延硅或選擇性外延硅作為材料，制造成本昂貴；另外，由于外延硅或選擇外延硅的沉積溫度高，對襯底表面要求高，使制造PN結二極管的工藝復雜，花費時間長；同時，PN結二極管采用在襯底表面堆疊方式形成，其存在材料品質問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種二極管選擇元件陣列結構及制造方法，該制造方法工藝簡單，對襯底表面要求較低，節約制造成本；由該方法形成二極管選擇元件陣列結構，成本較低，且品質較好。

為達成上述目的，本發明的解決方案為：

一種二極管選擇元件陣列結構制造方法，包括以下步驟：

步驟一，在P型半導體襯底上間隔形成淺隔離槽，淺隔離槽之間形成胚體柱，其中之一為P結胚體柱，其余為N結胚體柱；

步驟二，在淺隔離槽中填滿絕緣層；

步驟三，在P型半導體襯底上形成N阱；

步驟四，在N阱上層掩埋第一P型擴散層；

步驟五，在位于第一P型擴散層上層的N結胚體柱上形成N型擴散層，N型擴散層上層形成鎢插塞，鎢插塞與N型擴散層連接形成二極管第一極；在位于第一P型擴散層上層的P結胚體柱上延伸形成第二P型擴散層，第二P型擴散層上層形成鎢插塞，鎢插塞與第二P型擴散層連接形成二極管第二極；N阱一側上層形成N型擴散層，N型擴散層上層形成鎢插塞，鎢插塞與N型擴散層連接形成N阱的接觸點電極。

進一步，步驟三中，采用N阱掩模、曝光、顯影工藝把N阱區域打開；用離子植入方式把N型離子植入N阱區域，執行N阱驅入形成N阱，使淺隔離槽之間的胚體柱稀釋為輕摻雜P型擴散層或輕摻雜N型擴散層。

進一步，N型離子為磷離子或砷離子的一種或兩種，劑量為1E12-1E14cm^-2。

進一步，步驟四中，采用掩埋、曝光、顯影工藝把第一P型擴散區域打開；用離子植入方式把P型離子植入P型擴散區域，形成第一P型擴散層。

進一步，P型離子為硼離子，劑量為5E14-5E15 cm^-2，能量為25Kev-150Kev。

進一步，在步驟二之后還包括在P型半導體襯底上形成深隔離槽步驟；深隔離槽的深度大于淺隔離槽的深度，在深隔離槽中填滿絕緣層，絕緣層的高度等于深隔離槽的高度；深隔離槽位于N阱的接觸點電極一側。

一種二極管選擇元件陣列結構，在P型半導體襯底上間隔形成淺隔離槽，淺隔離槽中填滿絕緣層，使淺隔離槽之間形成胚體柱，其中之一為P結胚體柱，其余為N結胚體柱；在P型半導體襯底中心位置形成N阱，在N阱上層掩埋第一P型擴散層；在位于第一P型擴散層上層的N結胚體柱上形成N型擴散層，N型擴散層上層形成鎢插塞，鎢插塞與N型擴散層連接形成二極管第一極；在位于第一P型擴散層上層的P結胚體柱上延伸形成第二P型擴散層，第二P型擴散層上層形成鎢插塞，鎢插塞與第二P型擴散層連接形成二極管第二極；N阱一側上層形成N型擴散層，N型擴散層上層形成鎢插塞，鎢插塞與N型擴散層連接形成N阱的接觸點電極。

進一步，在P型半導體襯底上還形成深隔離槽；深隔離槽的深度大于淺隔離槽的深度，在深隔離槽中填滿絕緣層，絕緣層的高度等于深隔離槽的高度；深隔離槽位于N阱的接觸點電極一側。

進一步，在P型半導體襯底上還形成邏輯電路，邏輯電路位于深隔離槽一側。