專利名稱：相變化內(nèi)存及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)存，特別是有關(guān)相變化內(nèi)存及其制造方法。
上述傳統(tǒng)相變化內(nèi)存結(jié)構(gòu)中的N+摻雜區(qū)及N-摻雜區(qū)的厚度及摻雜濃度難以控制致使無法調(diào)整崩潰電壓(BDV)。且相鄰P+/P+區(qū)間及相鄰字符線/字符線間易發(fā)生擊穿(punch)。因此組件尺寸不易縮小。
由于半導(dǎo)體組件朝向更大規(guī)模集成電路組件發(fā)展，所以縮小特征線寬和多層化是必須的。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供一種相變化內(nèi)存的制造方法，適用于一半導(dǎo)體基底，首先于上述半導(dǎo)體基底上形成一N+磊晶層及一N-磊晶層。接著，于上述N+磊晶層及N-磊晶層內(nèi)形成一第一淺溝道隔離結(jié)構(gòu)以隔離預(yù)定的字符線區(qū)及于上述N-磊晶層內(nèi)形成一第二淺溝道隔離結(jié)構(gòu)以隔離預(yù)定的P+摻雜區(qū)。其次，形成及定義一絕緣層且對于部分上述N-磊晶層施行一N+摻雜以形成一電性連接上述N+磊晶層的N+摻雜區(qū)且對于上述N+磊晶層施行一P+摻雜以形成一P+摻雜區(qū)。然后，于上述N+摻雜區(qū)及上述P+摻雜區(qū)上分別形成一穿過上述絕緣層的接觸插塞。最后，于各上述接觸插塞上形成具有上電極、相變化層及下電極的電極。
本發(fā)明另提供一種相變化內(nèi)存，包括一半導(dǎo)體基底；一N+磊晶層，形成于該半導(dǎo)體基底上；一N-磊晶層，形成于該N+磊晶層上；一第一淺溝道隔離結(jié)構(gòu)，形成于該N+磊晶層及N-磊晶層內(nèi)以隔離預(yù)定的字符線區(qū)；一P+摻雜區(qū)，形成于該N-磊晶層中；一第二淺溝道隔離結(jié)構(gòu)，形成于該N-磊晶層內(nèi)以隔離該P(yáng)+摻雜區(qū)；一N+摻雜區(qū)，形成于該N-磊晶層內(nèi)且電性連接該N+磊晶層；接觸插塞，分別形成于該N+摻雜區(qū)及P+摻雜區(qū)；以及電極，分別形成于各該接觸插塞上，具有上電極、相變化層及下電極。該第一淺溝道隔離結(jié)構(gòu)亦可形成于該N+磊晶層、N-磊晶層及半導(dǎo)體基底內(nèi)。
圖2顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的相變化內(nèi)存結(jié)構(gòu)的上視圖。
圖3至圖8為根據(jù)本發(fā)明實施例的相變化內(nèi)存的制程剖面圖。符號說明100--半導(dǎo)體基底；102--N+磊晶層；104--N-磊晶層；106--第一淺溝道隔離結(jié)構(gòu)；110--第二淺溝道隔離結(jié)構(gòu)；114--N+摻雜區(qū)；117--P+摻雜區(qū)；118--接觸插塞；128--電極；108--預(yù)定的字符線區(qū)；126--上電極；124--相變化層；122--下電極；119--障壁層；120--金屬層；111--絕緣層；200字符線；300--位線。
圖3至圖4顯示根據(jù)圖2的AA’剖面圖，圖5至圖8顯示根據(jù)圖2的BB’剖面圖。請參照圖3，本發(fā)明實施例首先提供一半導(dǎo)體基底100，一N+磊晶層102及一N-磊晶層104接續(xù)形成于半導(dǎo)體基底100上。N+磊晶層102及N-磊晶層104可施行選擇性磊晶法來形成，N+磊晶層102的厚度較佳為400至600埃，而N-磊晶層104的厚度較佳為800至1200埃。
請參照圖4，于半導(dǎo)體基底100、N+磊晶層102及N-磊晶層104內(nèi)形成一第一淺溝道隔離結(jié)構(gòu)106以隔離預(yù)定的字符線區(qū)108。淺溝道隔離結(jié)構(gòu)的制作方法通常先選擇性蝕刻半導(dǎo)體基底以形成淺溝道，然后再將絕緣材料利用化學(xué)氣相沉積法(chemical vapor deposition；CVD)，例如常壓化學(xué)氣相沉積法(atmospheric pressure chemical vapor deposition；APCVD)或次常壓化學(xué)氣相沉積法(sub-atmospheric pressure chemicalvapor deposition；SACVD)或是高密度電漿化學(xué)氣相沉積法(highdensity plasma CVD；HDP-CVD)將二氧化硅等材料填入上述淺溝道，然后施以化學(xué)機(jī)械研磨法(CMP)平坦化上述二氧化硅材料，而留下淺溝道隔離結(jié)構(gòu)。
請參照圖5，于N-磊晶層104內(nèi)形成一第二淺溝道隔離結(jié)構(gòu)110以隔離預(yù)定的P+摻雜區(qū)109。第二淺溝道隔離結(jié)構(gòu)110可利用上述方法來制作。
請參照圖6，于N-磊晶層104上形成一絕緣層111，之后利用光阻112定義絕緣層111。絕緣層111較佳為使用低壓化學(xué)氣相沉積法來沉積四乙基硅酸鹽(tetra-ethyl-ortho-silicate；TEOS)。絕緣層111的厚度較佳為2000至3000埃。接著使用非等向性反應(yīng)離子蝕刻來蝕刻絕緣層111以形成一第一開口113，再經(jīng)由第一開口113對于N-磊晶層104施行一N+摻雜以形成一電性連接N+磊晶層102的N+摻雜區(qū)114。N+摻雜較佳為施行砷或磷離子布植，濃度較佳為1015至2×1016atoms/cm2，能量較佳為10至30keV。
請參照圖7，利用光阻115定義絕緣層111，接著使用非等向性反應(yīng)離子蝕刻來蝕刻絕緣層111以形成一第二開口116，再經(jīng)由第二開口116對于N-磊晶層104施行一P+摻雜以形成一P+摻雜區(qū)117。P+摻雜較佳為施行硼離子布植，濃度較佳為1015至1×1016atoms/cm2，能量較佳為1至3keV。
請參照圖8，于第一開口113及第二開口116內(nèi)分別形成一接觸插塞118，接觸插塞118包括一障壁層119及一金屬層120。障壁層119較佳為使用化學(xué)氣相沉積法來沉積氮化鈦。金屬層120較佳為使用物理氣相沉積法來沉積鋁或銅。接著于接觸插塞118上形成具有上電極126、相變化層124及下電極122的電極128。
圖8顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的相變化內(nèi)存結(jié)構(gòu)，此相變化內(nèi)存結(jié)構(gòu)包括一半導(dǎo)體基底100、一N+磊晶層102、一N-磊晶層104、一第一淺溝道隔離結(jié)構(gòu)106(顯示在圖4)、一第二淺溝道隔離結(jié)構(gòu)110、一N+摻雜區(qū)114、一P+摻雜區(qū)117、接觸插塞118及電極128。
第一淺溝道隔離結(jié)構(gòu)106形成于半導(dǎo)體基底100、N+磊晶層102及N-磊晶層104內(nèi)以隔離預(yù)定的字符線區(qū)108(顯示在圖4)。P+摻雜區(qū)117形成于N-磊晶層104中。第二淺溝道隔離結(jié)構(gòu)110形成于N-磊晶層104內(nèi)以隔離P+摻雜區(qū)117。N+摻雜區(qū)114形成于N-磊晶層104內(nèi)且電性連接N+磊晶層102。接觸插塞118分別形成于N+摻雜區(qū)114及P+摻雜區(qū)117上。電極128分別形成于各接觸插塞118上，電極128具有上電極126、相變化層124及下電極122。
N+磊晶層102的厚度較佳為400至600埃，而N-磊晶層104的厚度較佳為800至1200埃。第一淺溝道隔離結(jié)構(gòu)106及第二淺溝道隔離結(jié)構(gòu)110可利用上述方法來制作。
本發(fā)明通過使用磊晶層可增加N+摻雜區(qū)及N-摻雜區(qū)的厚度及控制均勻的摻雜濃度以調(diào)整崩潰電壓(BDV)。使用STI淺溝道隔離結(jié)構(gòu)可防止相鄰P+/P+區(qū)間及相鄰字符線/字符線間的擊穿(punch)。因而可大幅縮小組件尺寸。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種相變化內(nèi)存的制造方法，適用于一半導(dǎo)體基底，其特征在于，包括下列步驟于該半導(dǎo)體基底上形成一N+磊晶層；于該N+磊晶層上形成一N-磊晶層；于該N+磊晶層及該N-磊晶層內(nèi)形成一第一淺溝道隔離結(jié)構(gòu)以隔離預(yù)定的字符線區(qū)；于該N-磊晶層內(nèi)形成一第二淺溝道隔離結(jié)構(gòu)以隔離預(yù)定的P+摻雜區(qū)；于該N-磊晶層上形成一絕緣層；定義該絕緣層以形成一第一開口且經(jīng)由該第一開口對于該N-磊晶層施行一N+摻雜以形成一電性連接該N+磊晶層的N+摻雜區(qū)；定義該絕緣層以形成一第二開口且經(jīng)由該第二開口且對于該N-磊晶層施行一P+摻雜以形成一P+摻雜區(qū)；于該第一開口及該第二開口內(nèi)分別形成一接觸插塞；以及于各該接觸插塞上形成具有上電極、相變化層及下電極的電極。
2.如權(quán)利要求1所述的相變化內(nèi)存的制造方法，其特征在于，該N+磊晶層的厚度為400至600埃。
3.如權(quán)利要求1所述的相變化內(nèi)存的制造方法，其特征在于，該N-磊晶層的厚度為800至1200埃。
4.如權(quán)利要求1所述的相變化內(nèi)存的制造方法，其特征在于，該第一淺溝道隔離結(jié)構(gòu)是形成于該N-磊晶層及該N+磊晶層中。
5.如權(quán)利要求1所述的相變化內(nèi)存的制造方法，其特征在于，該第一淺溝道隔離結(jié)構(gòu)是施行干式或濕式蝕刻來形成。
6.如權(quán)利要求1所述的相變化內(nèi)存的制造方法，其特征在于，該第二淺溝道隔離結(jié)構(gòu)是施行干式或濕式蝕刻來形成。
7.如權(quán)利要求1所述的相變化內(nèi)存的制造方法，其特征在于，該N+摻雜是施行砷或磷離子布植。
8.如權(quán)利要求1所述的相變化內(nèi)存的制造方法，其特征在于，該N+摻雜的濃度為1015至2×1016atoms/cm2，能量為10至30keV。
9.如權(quán)利要求1所述的相變化內(nèi)存的制造方法，其特征在于，該P(yáng)+摻雜是施行硼離子布植。
10.如權(quán)利要求1所述的相變化內(nèi)存的制造方法，其特征在于，該N+摻雜的濃度為1015至1×1016atoms/cm2，能量為1至3keV。
11.如權(quán)利要求1所述的相變化內(nèi)存的制造方法，其特征在于，該絕緣層為四乙基硅酸鹽(tetra-ethyl-ortho-silicate；TEOS)。
12.如權(quán)利要求1所述的相變化內(nèi)存的制造方法，其特征在于，該絕緣層的厚度為2000至3000埃。
13.一種相變化內(nèi)存，其特征在于，包括一半導(dǎo)體基底；一N+磊晶層，形成于該半導(dǎo)體基底上；一N-磊晶層，形成于該N+磊晶層上；一第一淺溝道隔離結(jié)構(gòu)，形成于該N+磊晶層及該N-磊晶層內(nèi)以隔離預(yù)定的字符線區(qū)；一P+摻雜區(qū)，形成于該N-磊晶層中；一第二淺溝道隔離結(jié)構(gòu)，形成于該N-磊晶層內(nèi)以隔離該P(yáng)+摻雜區(qū)；一N+摻雜區(qū)，形成于該N-磊晶層內(nèi)且電性連接該N+磊晶層；接觸插塞，分別形成于該N+摻雜區(qū)及P+摻雜區(qū)上；以及電極，分別形成于各該接觸插塞上，具有上電極、相變化層及下電極。
14.如權(quán)利要求13所述的相變化內(nèi)存，其特征在于，該N+磊晶層的厚度為400至600埃。
15.如權(quán)利要求13所述的相變化內(nèi)存，其特征在于，該N-磊晶層的厚度為800至1200埃。
16.如權(quán)利要求13所述的相變化內(nèi)存，其特征在于，該第一淺溝道隔離結(jié)構(gòu)是形成于該N-磊晶層及該N+磊晶層中。
17.如權(quán)利要求13所述的相變化內(nèi)存，其特征在于，該第一淺溝道隔離結(jié)構(gòu)是施行干式或濕式蝕刻來形成。
18.如權(quán)利要求13所述的相變化內(nèi)存，其特征在于，該第二淺溝道隔離結(jié)構(gòu)是施行干式或濕式蝕刻來形成。
19.如權(quán)利要求13所述的相變化內(nèi)存，其特征在于，該N+磊晶層是施行選擇性磊晶法來形成。
20.如權(quán)利要求13所述的相變化內(nèi)存，其特征在于，該N-磊晶層是施行選擇性磊晶法來形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種相變化內(nèi)存的制造方法，適用于一半導(dǎo)體基底，首先于上述半導(dǎo)體基底上形成一N+磊晶層及一N－磊晶層。接著，于上述N+磊晶層及N－磊晶層內(nèi)形成一第一淺溝道隔離結(jié)構(gòu)以隔離預(yù)定的字符線區(qū)及于上述N－磊晶層內(nèi)形成一第二淺溝道隔離結(jié)構(gòu)以隔離預(yù)定的P+摻雜區(qū)。其次，形成及定義一絕緣層且對于部分上述N－磊晶層施行一N+摻雜以形成一電性連接上述N+磊晶層的N+摻雜區(qū)且對于上述N+磊晶層施行一P+摻雜以形成一P+摻雜區(qū)。然后，于上述N+摻雜區(qū)及上述P+摻雜區(qū)上分別形成一穿過上述絕緣層的接觸插塞。最后，于各上述接觸插塞上形成具有上電極、相變化層及下電極的電極。
文檔編號H01L21/82GK1455448SQ0211903
公開日2003年11月12日 申請日期2002年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月29日
發(fā)明者劉慕義, 范左鴻, 詹光陽, 葉彥宏, 盧道政 申請人:旺宏電子股份有限公司