[发明专利]用于ARS系统的器件隔离工艺流程

说明书

技术领域

本技术领域涉及原子分辨存储(ARS)系统，具体说，涉及用于ARS系统的器件隔离工艺流程。

背景技术

ARS系统提供了一种带有存储密度大于每平方英寸1兆兆位(1000吉位)的小型器件。ARS技术建立在先进的原子探针显微镜基础上，其中，采用小到单个原子的探针场发射极尖顶来扫描材料表面，以产生精度在几个纳米的图象。探针存储技术可采用原子级探针场发射极尖顶的阵列，将数据读出和写入存储介质上的点。

ARS系统一般包括三个粘接的硅(Si)晶片，即尖顶晶片，也叫发射晶片，转子晶片，也叫动子晶片，和定子晶片。这些晶片采用本领域尽知的晶片粘接技术粘接在一起。

图1说明现有技术的ARS系统，其中，所有的二极管共享一个公共电极。尖顶晶片110包括多个场发射极尖顶114。可以用作存储介质以存储数据位的相变层123沉积在衬底转子晶片(120)上，也被称为动子晶片上。衬底转子晶片120是高掺杂硅衬底，它可以是n型衬底或p型衬底。将罩层160涂覆在相变层123上以保护相变层123和避免受热时材料蒸发。罩层160也改变了相变层123的表面状态。电子束聚焦电极113使得被聚焦的电子束116局部改变局部介质薄膜的相。如图1所示，转子晶片120可沿x和y的方向运动，使得可以向存储介质中写入以及从存储介质中读出数据位。

ARS存储介质使用p-n结二极管，即，用于读出数据位的器件埋入顶部有源硅层。在现有技术的ARS系统里，二极管享有公共电极(未示出)，这可能增大器件间的串音，导致较高的电噪音。

发明内容

用于ARS系统的器件隔离的方法包括：在晶片衬底与顶部有源硅层之间形成绝缘层，所述晶片衬底比如是转子晶片；在有源硅层顶部之上形成相变层；在相变层上沉积、形成图形，和有选择地蚀刻掩模层；使用掩模层作为掩模蚀刻顶部有源硅层直到绝缘层为止。其结果，二极管，即埋入顶部有源硅层的器件彼此电隔离，以提高ARS系统的信噪比。

在器件隔离工艺流程的实施方案中，通过将氧离子注入晶片衬底上的顶部有源硅层的下方以及和加热氧生成氧化物来形成绝缘层。

在另一个器件隔离工艺流程的实施方案中，绝缘层是利用反掺杂质来在转子晶片衬底上外延生长硅，以及加热反掺杂质而形成的。

器件隔离工艺流程把器件隔离插入ARS系统的工艺流程中，所以二极管可以彼此电气绝缘，以改善信噪比。另外，由于在沉积存储数据位的相变层之前进行了极苛刻的处理，这样就把相变层的处理损坏降到最小。

附图说明

参照下面附图对器件隔离工艺流程优选的实施方案进行详细说明，图中相似的编号代表相似的元件：

图1示出带有非隔离器件的现有技术的ARS系统；

图2(a)和2(b)示出典型的ARS系统；

图3示出带有隔离器件的示例性的ARS系统；

图4(a)-4(f)示出一个示例性的ARS系统的器件隔离工艺流程；

图5(a)-5(c)示出另一种用于ARS系统器件隔离的方法；

图6是说明ARS系统的示例性的器件隔离工艺流程的流程图。

具体实施方式

图2(a)和2(b)说明一个示例性的ARS系统200。该ARS系统200具有高数据存储能力，可达1000吉位/平方英寸。ARS系统200体积小、坚固、而且便于携带。另外，ARS系统200具有低功耗，因为，一般当ARS系统200不需要运行时，它不消耗功率。参见图2(a)，ARS系统200包括三个粘接的硅晶片，即尖顶晶片210，在本说明书中称之为第一晶片；转子晶片，一般也叫动子晶片，在本说明书中称之为第二晶片；和定子晶片230。转子晶片220的一般厚度为100μm，是高掺杂硅衬底，它可以是n型或p型衬底。用晶片粘接技术把晶片210，220，230粘接在一起，如图2(a)所示，晶片粘接技术在本领域是众所周知的。