[发明专利]相变非易失性存储器及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及一种相变非易失性存储器及其加工方法。

背景技术

相变非易失性存储器(PCRAM)技术利用相变材料由于相变造成的电阻的可逆变化实现数据存储。由于合金具有两种稳定的状态：多晶态具有较低电阻率；而非晶态具有较高的电阻率。PCRAM采用电脉冲实现对相变材料的可逆的相变操作，实现电阻的快速反转。PCRAM的性能很大程度上取决于在于相变材料的性能，目前常用的相变材料为GST(GeSbTe，即DVD-RW光盘中最常用的材料)。PCRAM单元可擦写次数为一亿次以上，单元可擦写次数超过十万亿次，能够满足多数场合的存储器应用。

现有技术中PCRAM的加工方法，如图1a-1f所示，按顺序包括以下步骤：(a)成型出N型硅衬底101，在该N型硅衬底101上方成型出氧化硅层102，并通过氧化-光刻-腐蚀的方法，在该氧化硅层102中成型出氧化硅凹槽，即图1a所示的两部分的氧化硅层102之间的部分。(b)应用物理气象沉积(CVD)的方法，在氧化硅凹槽中得到外延生长的沉积硅层103(本征沉积硅层)，即图1b所示的i-Epi Si部分。(c)向沉积硅外延生长环境中添加B₂H₆气体，外延生长出p型沉积硅层104，即图1c中的p-Epi Si部分。(d)停止向沉积硅外延生长环境中添加的B₂H₆气体，继续外延生长沉积硅层103，直到其长满氧化硅凹槽，发生体接触(bulk contact)时停止沉积沉积硅，从而得到图1d所示的上方的i-Epi Si部分。(e)腐蚀掉p型沉积硅层104以上部分的沉积硅，得到图1e所示的结构。(f)在p型沉积硅层104上方沉积GST层105，从而得到成品的PCRAM，如图1f所示。

上述PCRAM的加工方法有以下缺点：在步骤(e)中，腐蚀掉p型沉积硅层104以上部分的本征沉积硅层的腐蚀程度不容易精确控制，这必将导致过腐蚀或者腐蚀程度不足，即有可能将p型沉积硅腐蚀去一些，也可能在p型沉积硅上方还留有一部分的本征沉积硅，两种可能的情况都将对最后得到的PCRAM的性能造成影响。如果腐蚀程度严重偏离预设标准，势必造成PCRAM废品。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是针对现有技术中相变非易失性存储器的加工方法中，对于腐蚀掉p型沉积硅层以上部分的本征沉积硅层步骤中的工艺参数要求过于严格的技术问题，提供一种可以确保腐蚀掉p型沉积硅以上部分的本征沉积硅层步骤中不会出现过腐蚀或者腐蚀不足现象的，相变非易失性存储器的加工方法。

以及应用本发明的加工方法得到的相变非易失性存储器。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种相变非易失性存储器的加工方法，包括以下步骤：

成型出N型硅衬底，在该N型硅衬底上方成型出氧化硅层，在该氧化硅层中刻蚀出氧化硅凹槽，所述氧化硅凹槽垂直贯穿所述氧化硅层；

在所述氧化硅凹槽中的N型硅衬底上外延生长出本征沉积硅层；

在所述本征沉积硅层上外延生长出p型沉积硅层；

在所述p型沉积硅层上外延生长出锗化硅层；

在所述锗化硅层上外延生长出另外一层本征沉积硅层；

将外延生长出的所述本征沉积硅层刻蚀去除，使所述锗化硅层处于所述氧化硅凹槽中的最上一层；

在所述锗化硅层上沉积出相变材料层。

优选的，所述沉积相变材料层时采用的相变材料为GST。

优选的，进行所述外延生长时采用的方法为气相外延方法。

优选的，外延生长所述本征沉积硅层所采用的方法为：外延生长所述本征沉积硅层所采用的方法为：向本征沉积硅层外延生长环境中添加SiH₄、Si₂H₆、Si₃H₈、SiH₂Cl₂、SiHCl₃或者SiCl₄中的一种气体以及氢气H₂。

优选的，在本征沉积硅层上外延生长出p型沉积硅层所采用的方法为：在外延生长沉积硅的同时向沉积硅外延生长环境中添加氢化硼B₂H₆气体。

优选的，在p型沉积硅层上外延生长出锗化硅层所采用的方法为：在外延生长沉积硅的同时向沉积硅外延生长环境中添加氢化锗GeH₄气体。