专利名称：垂直二极管及其加工方法
技术领域：
本发明涉及集成电路制造技术领域，具体涉及一种垂直二极管以及其加工方法。
背景技术：
垂直二极管(vertical diode)作为高密度存储单元，经常被应用在动态随机存取器DRAM、非易失性的磁性随机存储器MRAM、电阻非易失性存储器RRAM以及相变非易失性存储器PCRAM之中。垂直二极管的结构如图1所示在η型硅衬底101上方的氧化硅层102 中的氧化硅凹槽内，由下至上分别成型有η型沉积硅层103，ρ型沉积硅层104以及GST层 105。其中的GST层105中的GST是指锗-锑-碲材料(GexSbyTez)。上述现有技术中的垂直二极管结构并不能满足日益提高的对于高密度存储和低能耗的要求。具体的说，随着结构尺寸的不断减小，人们对于垂直二极管的漏电电流的减小以及电流效率的增加的要求都在不断提高。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的是针对现有技术中的垂直二极管的漏电电流和电流效率不能满足存储单元进一步需要的技术问题，提供一种新式的垂直二极管。进而，提出一种本发明的垂直二级的加工方法。为达到上述目的，本发明提供的技术方案如下一种垂直二极管，包括η型硅衬底；氧化硅凹槽，所述氧化硅凹槽设置于所述η型硅衬底上方的氧化硅层中、垂直贯穿所述氧化硅层；以及在所述氧化硅凹槽中，由下至上设置有η型碳化硅层；ρ型多晶硅层；相变材料层。优选的，所述相变材料层中的相变材料为GST。优选的，包括以下步骤成型出η型硅衬底，在该η型硅衬底上成型出氧化硅层，并在该氧化硅层中刻蚀出氧化硅凹槽，该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η型硅衬底上淀积出η型碳化硅层；在所述η型碳化硅层上淀积出ρ型多晶硅层；在所述ρ型多晶硅层上淀积出相变材料层。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，在步骤在所述η型碳化硅层上淀积出P型多晶硅层和在所述P型多晶硅层上淀积出相变材料层两步骤之间还设有，对淀积出P型多晶硅层进行加热的步骤。
本发明的垂直二极管具有以下的有益效果本发明的垂直二极管，利用η型硅衬底、η型碳化硅层、ρ型多晶硅层以及相变材料构成了漏电电流和电流效率性能更好的垂直二极管。本发明的垂直二极管的加工方法适合于上述垂直二极管的加工和制造。
图1是现有技术中的垂直二极管的垂直截面结构示意图；图2是本发明的垂直二极管一种具体实施方式
的垂直截面结构示意图；图3a_;3e是图2所示的具体实施方式
的垂直二极管的加工流程示意图；图如-如是图2所示的具体实施方式
的垂直二极管在工作过程中的能带原理示意图，其中图如是未加电压时的能带图，图4b是正向加压时的能带图，图如是反向加压的能带图；图中的附图标记表示为101，201，301-n 型硅衬底；102，202，302-氧化硅层；203，303_n 型碳化硅层；204， 304-p型多晶硅层；105，205，305-GST层；103_n型沉积硅层；104_p型沉积硅层。
具体实施例方式本发明提供了一种垂直二极管，包括n型硅衬底；氧化硅凹槽，所述氧化硅凹槽设置于所述η型硅衬底上方的氧化硅层中，垂直贯穿所述氧化硅层；在所述氧化硅凹槽中， 由下至上设置有η型碳化硅层、P型多晶硅层以及相变材料层。本发明还提供了一种所述垂直二极管的加工方法，按顺序包括以下步骤(a)、成型出η型硅衬底，在该η型硅衬底上成型出氧化硅层，并在该氧化硅层中刻蚀出氧化硅凹槽，该氧化硅凹槽垂直贯穿所述氧化硅层；(b)、在氧化硅凹槽中的η型硅衬底上淀积出η型碳化硅层；(c)、在步骤(b)中得到的η型碳化硅层上淀积出P型多晶硅层；(d)、在步骤(C)中得到的ρ型多晶硅层上淀积出相变材料层。本发明的垂直二极管，利用η型硅衬底、η型碳化硅层、ρ型多晶硅层以及相变材料构成了漏电电流和电流效率性能更好的垂直二极管。本发明的垂直二极管的加工方法适合于上述垂直二极管的加工和制造。为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例， 对本发明进一步详细说明。实施例1如图2所示，本实施例的一种垂直二极管，包括η型硅衬底201 ；位于所述η型硅衬底201上方氧化硅层202中的氧化硅凹槽。本实施例的垂直二极管还包括设置在所述氧化硅凹槽中，由下至上设置的η型碳化硅层203、ρ型多晶硅层204以及相变材料层GST 层 205。二极管的工作原理根据图所示当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流，如图4b所示，电子e由图的右侧流向了图的左侧。
当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流，即图4c中所示，电子在一定的反向电压范围内无法由图右侧流向图的左侧。本发明的垂直二极管，利用η型硅衬底、η型碳化硅层、ρ型多晶硅层以及相变材料构成了漏电电流和电流效率性能更好的垂直二极管。图3a_;3e显示了上述图2所示的垂直二极管的加工工艺流程，其具体包括以下步骤(1)、成型出η型硅衬底301，在该η型硅衬底上方成型出氧化硅层302，以及在所述氧化硅层302中刻蚀出氧化硅凹槽，该氧化硅凹槽垂直贯穿所述氧化硅层302，参见图3a 和图3b ；(2)、在氧化硅凹槽中的η型硅衬底301上淀积出η型碳化硅层303，参见图3c ；(3)、在步骤O)中得到的η型碳化硅层上淀积出ρ型多晶硅层304，参见图3d ；这时，还可以对淀积出ρ型多晶硅层进行加热，以使该淀积层的更加牢固。0)、在步骤(3)中得到的ρ型多晶硅层上淀积出相变材料层GST层305，参见图
3e0本发明的垂直二极管的加工方法适合于上述垂直二极管的加工和制造。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
权利要求
1.一种垂直二极管，其特征在于，包括 η型硅衬底；氧化硅凹槽，所述氧化硅凹槽设置于所述η型硅衬底上方的氧化硅层中、垂直贯穿所述氧化硅层；以及在所述氧化硅凹槽中，由下至上设置有 η型碳化硅层； P型多晶硅层； 相变材料层。
2.根据权利要求1所述的垂直二极管，其特征在于，所述相变材料层中的相变材料为GST。
3.—种权利要求1所述垂直二极管的加工方法，其特征在于，包括以下步骤 成型出η型硅衬底，在该η型硅衬底上成型出氧化硅层，并在该氧化硅层中刻蚀出氧化硅凹槽，该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η型硅衬底上淀积出η型碳化硅层； 在所述η型碳化硅层上淀积出P型多晶硅层； 在所述P型多晶硅层上淀积出相变材料层。
4.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于，所述沉积相变材料层时采用的相变材料为GST。
5.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于，在步骤在所述η型碳化硅层上淀积出P型多晶硅层和在所述P型多晶硅层上淀积出相变材料层两步骤之间还设有，对淀积出 P型多晶硅层进行加热的步骤。
全文摘要
本发明提供了一种垂直二极管，包括n型硅衬底；氧化硅凹槽；以及在所述氧化硅凹槽中，由下至上设置的n型碳化硅层；p型多晶硅层；相变材料层。本发明还提供了一种垂直二极管的加工方法，按顺序包括以下步骤成型出n型硅衬底，在该n型硅衬底上成型出氧化硅层，并在该氧化硅层中刻蚀出氧化硅凹槽；在氧化硅凹槽中的n型硅衬底上淀积出n型碳化硅层；在n型碳化硅层上淀积出p型多晶硅层；在p型多晶硅层上淀积出相变材料层。本发明的垂直二极管，利用n型硅衬底、n型碳化硅层、p型多晶硅层以及相变材料构成了漏电电流和电流效率性能更好的垂直二极管。本发明的垂直二极管的加工方法适合于上述垂直二极管的加工和制造。
文档编号H01L21/329GK102376772SQ201010248170
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月5日 优先权日2010年8月5日
发明者三重野文健 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司