[发明专利]相变存储器制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺，特别涉及相变存储器制造方法。

背景技术

具有如锗(Ge)、硒(Se)、碲(Sb)、铋(Bi)等元素构成的合金型固态相变材料，逐渐作为相变材料被用到半导体器件中。固态相变材料至少存在两种不同的固态状态。最极端的两种状态能够被简单地分为非晶态和结晶态。在这两种状态之间还有其他更不容易辨别的状态。非晶态具有无序的原子结构，表现为绝缘的电学性质；而结晶状态通常是多晶，表现出P型半导体那样的电学性质。固态相变材料的电阻率在非晶态和结晶态之间变化。

具体地说，当这种固态相变材料被加热时，就会从一种状态(例如非晶态)转变为第二种状态(例如结晶态)。状态之间的转变可以因受热不同而选择性地可逆，也就是说，固态相变材料可以被设定成一种电学状态并可以被复位。正如其他具有两种或更多种可辨别和可选择状态的材料一样，固态相变材料的两个稳定状态中的任一个都能被指定为逻辑1而另一个被指定为逻辑0。于是，固态相变材料就可以被用于存储器件，准确地说是非易失存储器。此外，利用结晶态和非晶态之间的中间状态所固有的电阻率变化，还可以制造多位存储元件。关于由固态相变材料所制造的相变存储器的结构可以参考公开号为CN1627547A的中国发明专利申请所公开的内容。

二极管由于单元尺寸上的优势，被认为是高密度相变随机存储器驱动管的不二之选。现有技术形成相变随机存储器中的二极管的步骤如图1至图4所示。首先如图1所示，提供衬底101，所述衬底包括外围区域A和存储区域B，外围区域A和存储区域B之间以隔离结构隔开，所述衬底101表面依次形成有n型掩埋层106，介质层103，所述介质层103内形成有通孔，并用多晶硅填充满所述通孔，形成多晶硅层104；接着，参考图2，形成暴露位于外围区域A的多晶硅层104的光刻胶层107，并以所述光刻胶层107为掩膜部分刻蚀所述多晶硅层104，并先、后采用离子注入的方法对外围区域A的多晶硅层104掺杂n型离子和p型离子，分别形成n型层109和p型层105，n型层109和p型层105依次堆叠在衬底101表面；因为外围区域A和存储区域B的二极管的掺杂浓度可能不同，所以如图3所示，形成暴露位于存储区域B的多晶硅层104的光刻胶层108，并以所述光刻胶层108为掩膜刻蚀所述多晶硅层104，并先、后用离子注入的方法对存储区域B的多晶硅层104掺杂n型离子和p型离子，分别形成n型层110和p型层111，n型层110和p型层111依次堆叠在衬底101表面；最后，参考图4，分别填充前述刻蚀步骤在外围区域A、存储区域B形成的通孔，在外围区域A形成电极层112，在存储区域B形成相变层113。

但是现有技术有如下缺点：

第一，在采用离子注入的方法先、后掺杂n型离子、p型离子形成二极管的过程中，离子会损伤多晶硅层104，从而会影响器件的性能；

第二，采用离子注入的方法掺杂，掺杂离子分布不均，以p型区域105为例，在靠近n型区域109和电极112的表面附近掺杂离子的浓度较小，而在p型区域105中间部位掺杂离子浓度较高，并且，在掺杂n型离子形成n型区域109的过程中，n型离子会分布在整个多晶硅层，所以在后续形成p型区域105的过程中，必须将n型区域部分反转才能够形成p型区域，从而增加了工艺难度；

第三，在用现有技术形成存储区域和外围区域的二极管的过程中，需要使用两层光刻胶掩膜板，做四次离子注入，从而增加工艺成本。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种可以减小对多晶硅的损伤、并提高器件性能的相变存储器制造方法。

为解决上述问题，本发明所提供的相变存储器制造方法包括：提供衬底，所述衬底包括存储区域和外围区域；在所述衬底表面形成绝缘介质层，绝缘介质层内形成有第一通孔，所述第一通孔暴露衬底；在所述第一通孔所暴露衬底表面形成n型硅外延层，所述n型硅外延层的厚度小于所述第一通孔的深度；采用原位掺杂的方法在所述n型硅外延层表面形成p型硅外延层，n型硅外延层与p型硅外延层厚度之和小于第一通孔的深度；在位于外围区域的p型硅外延层表面形成电极层，在位于存储区域的p型硅外延层表面形成相变层。优选地，所述绝缘介质层的厚度是2000～9000埃。

优选地，在所述衬底的存储区域和外围区域表面形成n+型埋层。

优选地，所述n型硅外延层的形成方法是：在所述第一通孔所暴露的衬底表面形成硅外延层，所述硅外延层厚度小于第一通孔的深度；对包括所述硅外延层的衬底进行快速热退火处理，n+型埋层内的n型离子进入所述硅外延层，形成n型硅外延层。