垂直二極體及其加工方法
2023-05-14 19:04:46 1
專利名稱：垂直二極體及其加工方法
技術領域：
本發明涉及集成電路製造技術領域，具體涉及一種垂直二極體以及其加工方法。
背景技術：
垂直二極體(vertical diode)作為高密度存儲單元，經常被應用在動態隨機存取器DRAM、非易失性的磁性隨機存儲器MRAM、電阻非易失性存儲器RRAM以及相變非易失性存儲器PCRAM之中。垂直二極體的結構如圖1所示在η型矽襯底101上方的氧化矽層102 中的氧化矽凹槽內，由下至上分別成型有η型沉積矽層103，ρ型沉積矽層104以及GST層 105。其中的GST層105中的GST是指鍺-銻-碲材料(GexSbyTez)。上述現有技術中的垂直二極體結構並不能滿足日益提高的對於高密度存儲和低能耗的要求。具體的說，隨著結構尺寸的不斷減小，人們對於垂直二極體的漏電電流的減小以及電流效率的增加的要求都在不斷提高。
發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的是針對現有技術中的垂直二極體的漏電電流和電流效率不能滿足存儲單元進一步需要的技術問題，提供一種新式的垂直二極體。進而，提出一種本發明的垂直二級的加工方法。為達到上述目的，本發明提供的技術方案如下一種垂直二極體，包括η型矽襯底；氧化矽凹槽，所述氧化矽凹槽設置於所述η型矽襯底上方的氧化矽層中、垂直貫穿所述氧化矽層；以及在所述氧化矽凹槽中，由下至上設置有η型矽層；ρ型鍺化矽層；相變材料層。優選的，所述相變材料層中的相變材料為GST。優選的，包括以下步驟成型出η型矽襯底，在該η型矽襯底上成型出氧化矽層，並在該氧化矽層中刻蝕出氧化矽凹槽，該氧化矽凹槽垂直貫穿所述氧化矽層；在所述氧化矽凹槽中的η型矽襯底上澱積出η型矽層；在所述η型矽層上澱積出ρ型鍺化矽層；在所述ρ型鍺化矽層上澱積出相變材料層。優選的，所述沉積相變材料層時採用的相變材料為GST。優選的，在步驟在所述η型矽層上澱積出ρ型鍺化矽層和在所述P型鍺化矽層上澱積出相變材料層兩步驟之間還設有，對澱積出P型鍺化矽層進行加熱的步驟。
本發明的垂直二極體具有以下的有益效果本發明的垂直二極體，利用η型矽襯底、η型矽層、ρ型鍺化矽層以及相變材料構成了漏電電流和電流效率性能更好的垂直二極體。本發明的垂直二極體的加工方法適合於上述垂直二極體的加工和製造。
圖1是現有技術中的垂直二極體的垂直截面結構示意圖；圖2是本發明的垂直二極體一種具體實施方式
的垂直截面結構示意圖；圖3a_;3e是圖2所示的具體實施方式
的垂直二極體的加工流程示意圖；圖如-如是圖2所示的具體實施方式
的垂直二極體在工作過程中的能帶原理示意圖，其中圖如是未加壓時的能帶圖，圖4b是正向加壓時的能帶圖，圖如是反向加壓的能帶圖；圖中的附圖標記表示為101，201，301-11型矽襯底；102，202，302-氧化矽層；203，303_n 型矽層；204， 304-p型鍺化矽層；105，205，305-GST層；103_n型沉積矽層；104_p型沉積矽層。
具體實施例方式本發明提供了一種垂直二極體，包括n型矽襯底；氧化矽凹槽，所述氧化矽凹槽設置於所述η型矽襯底上方的氧化矽層中，垂直貫穿所述氧化矽層；在所述氧化矽凹槽中， 由下至上設置有η型矽層、P型鍺化矽層以及相變材料層。本發明還提供了一種所述垂直二極體的加工方法，按順序包括以下步驟(a)、成型出η型矽襯底，在該η型矽襯底上成型出氧化矽層，並在該氧化矽層中刻蝕出氧化矽凹槽，該氧化矽凹槽垂直貫穿所述氧化矽層；(b)、在氧化矽凹槽中的η型矽襯底上澱積出η型矽層；(c)、在步驟(b)中得到的η型矽層上澱積出ρ型鍺化矽層；(d)、在步驟(C)中得到的ρ型鍺化矽層上澱積出相變材料層。本發明的垂直二極體，利用η型矽襯底、η型矽層、ρ型鍺化矽層以及相變材料構成了漏電電流和電流效率性能更好的垂直二極體。本發明的垂直二極體的加工方法適合於上述垂直二極體的加工和製造。為使本發明的目的、技術方案、及優點更加清楚明白，以下參照附圖並舉實施例， 對本發明進一步詳細說明。實施例1如圖2所示，本實施例的一種垂直二極體，包括η型矽襯底201 ；位於所述η型矽襯底201上方氧化矽層202中的氧化矽凹槽。本實施例的垂直二極體還包括設置在所述氧化矽凹槽中，由下至上設置的η型矽層203、ρ型鍺化矽層204以及相變材料層GST層 205。二極體的工作原理根據圖所示當外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流，如圖4b所示，電子e由圖的右側流向了圖的左側。
當外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進一步加強，形成在一定反向電壓範圍內與反向偏置電壓值無關的反向飽和電流，即圖4c中所示，電子在一定的反向電壓範圍內無法由圖右側流向圖的左側。本發明的垂直二極體，利用η型矽襯底、η型矽層、ρ型鍺化矽層以及相變材料構成了漏電電流和電流效率性能更好的垂直二極體。圖3a_;3e顯示了上述圖2所示的垂直二極體的加工工藝流程，其具體包括以下步驟(1)、成型出η型矽襯底301，在該η型矽襯底上方成型出氧化矽層302，以及在所述氧化矽層302中刻蝕出氧化矽凹槽，該氧化矽凹槽垂直貫穿所述氧化矽層302，參見圖3a 和圖3b ；(2)、在氧化矽凹槽中的η型矽襯底301上澱積出η型矽層303，參見圖3c ；(3)、在步驟O)中得到的η型矽層上澱積出P型鍺化矽層304，參見圖3d ；這時，還可以對澱積出ρ型鍺化矽層進行加熱，以使該澱積層的更加牢固。0)、在步驟(3)中得到的ρ型鍺化矽層上澱積出相變材料層GST層305，參見圖
3e0本發明的垂直二極體的加工方法適合於上述垂直二極體的加工和製造。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的範圍之內。
權利要求
1.一種垂直二極體，其特徵在於，包括 η型矽襯底；氧化矽凹槽，所述氧化矽凹槽設置於所述η型矽襯底上方的氧化矽層中、垂直貫穿所述氧化矽層；以及在所述氧化矽凹槽中，由下至上設置有 η型矽層； P型鍺化矽層； 相變材料層。
2.根據權利要求1所述的垂直二極體，其特徵在於，所述相變材料層中的相變材料為GST。
3.—種權利要求1所述垂直二極體的加工方法，其特徵在於，包括以下步驟 成型出η型矽襯底，在該η型矽襯底上成型出氧化矽層，並在該氧化矽層中刻蝕出氧化矽凹槽，該氧化矽凹槽垂直貫穿所述氧化矽層；在所述氧化矽凹槽中的η型矽襯底上澱積出η型矽層； 在所述η型矽層上澱積出ρ型鍺化矽層； 在所述P型鍺化矽層上澱積出相變材料層。
4.根據權利要求3所述的加工方法，其特徵在於，所述沉積相變材料層時採用的相變材料為GST。
5.根據權利要求3所述的加工方法，其特徵在於，在步驟在所述η型矽層上澱積出ρ型鍺化矽層和在所述P型鍺化矽層上澱積出相變材料層兩步驟之間還設有，對澱積出P型鍺化矽層進行加熱的步驟。
全文摘要
本發明提供了一種垂直二極體，包括n型矽襯底；氧化矽凹槽；以及在所述氧化矽凹槽中，由下至上設置的n型矽層；p型鍺化矽層；相變材料層。本發明還提供了一種垂直二極體的加工方法，按順序包括以下步驟成型出n型矽襯底，在該n型矽襯底上成型出氧化矽層，並在該氧化矽層中刻蝕出氧化矽凹槽；在氧化矽凹槽中的n型矽襯底上澱積出n型矽層；在n型矽層上澱積出p型鍺化矽層；在p型鍺化矽層上澱積出相變材料層。本發明的垂直二極體，利用n型矽襯底、n型矽層、p型鍺化矽層以及相變材料構成了漏電電流和電流效率性能更好的垂直二極體。本發明的垂直二極體的加工方法適合於上述垂直二極體的加工和製造。
文檔編號H01L21/329GK102376771SQ20101024816
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月5日 優先權日2010年8月5日
發明者三重野文健 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司