制作垂直二极管的方法 【技术领域】
本发明涉及相变存储器， 尤其涉及一种制作垂直二极管的方法。背景技术 相变存储器的基本原理是利用电脉冲信号作用于器件单元上， 使相变材料在非晶 态与多晶态之间发生可逆相变， 通过分辨非晶态时的高阻与多晶态时的低阻， 可以实现信 息的写入、 擦除和读出操作。
相变存储器由于具有高速度读取、 高可擦写次数、 非易失性、 原件尺寸小、 功耗低、 抗震动和抗辐射等优点， 被认为是未来非易失性存储器主流产品。
在相变存储单元中， 常使用二极管作为选通管， 图 1A ～图 1E 所示为现有技术的制 作相变存储单元中垂直二极管的流程图 ：
参见图 1A， 对衬基 101 表面下方、 要制作二极管的区域进行重掺杂， 例如采用离子 + 注入法注入高浓度的施主离子， 形成 N 区 102 ；
参见图 1B， 在所述衬基 101 的表面沉积介质层 103， 所述介质层 103 的厚度略大于 要制作的垂直二极管的高度 ；
参见图 1C， 刻蚀掉所述 N+ 区 102 表面上的介质层， 在所述介质层 103 内形成窗口 104 ；
参见图 1D， 在所述窗口 104 内选择性沉积外延层 105 ；
参见图 1E， 对所述外延层 105 进行受主离子重掺杂， 掺杂后进行退火处理， 形成垂 直二极管 106。
在所述窗口 104 内选择性沉积外延层 105 是在反应腔内进行的， 在沉积外延层之 前， 先要通入氢气 (H2) 净化反应腔。如图 2 所示， 在通入氢气净化反应腔的过程中， 氢气会 腐蚀所述窗口 104 的侧壁与底面之间的夹角， 从而损坏所述窗口 104 的轮廓 ( 参见图 2 中 的虚线圈 )， 影响垂直二极管的性能。
发明内容 本发明的目的在于提供一种制作垂直二极管的方法， 能保护窗口的侧壁与底面之 间的夹角免受氢气腐蚀， 改善窗口的形状。
为了达到上述的目的， 本发明提供一种制作垂直二极管的方法， 其特征在于， 包括 以下步骤 ： 在衬基的表面上形成一介质层 ； 去除衬基内第一型掺杂离子掺杂区表面上的介 质层， 在所述衬基表面上的介质层内形成窗口 ； 在所述介质层的表面以及所述窗口的侧壁 和底面形成一氮化硅层 ； 去除所述介质层的表面以及所述窗口的底面上的氮化硅层， 在所 述窗口的侧壁形成一保护侧墙 ； 在所述窗口内选择性沉积外延层 ； 对所述外延层进行第二 型掺杂离子的重掺杂， 掺杂后进行退火处理， 形成垂直二极管。
上述制作垂直二极管的方法， 其中， 采用原子层沉积法在所述介质层的表面以及 所述窗口的侧壁和底面沉积氮化硅层。
上述制作垂直二极管的方法， 其中， 在温度为 350 ～ 550℃、 气压为 20 ～ 1000Pa 的 条件下， 通入二氯二氢硅气体和氨气， 由二氯二氢硅和氨气反应生成氮化硅。
上述制作垂直二极管的方法， 其中， 所述二氯二氢硅气体的流速为 0.1 ～ 1.5slm， 所述氨气的流速为 0.5 ～ 10slm。
上述制作垂直二极管的方法， 其中， 所述氮化硅层的厚度为 10 ～ 300 埃。
上述制作垂直二极管的方法， 其中， 采用各向异性刻蚀刻蚀掉所述介质层表面上 的氮化硅层以及所述窗口底面上的氮化硅层。
本发明的制作垂直二极管的方法在窗口的侧壁形成保护墙， 保护窗口的轮廓在通 入氢气的过程中不受损坏， 不影响制作的垂直二极管的性能。 附图说明
本发明的制作垂直二极管的方法由以下的实施例及附图给出。 图 1A ～图 1E 是现有技术的制作垂直二极管的流程图。 图 2 是现有技术中窗口受氢气腐蚀后的示意图。 图 3A ～图 3G 是本发明的制作垂直二极管的流程图。具体实施方式
以下将结合图 3A ～图 3G 对本发明的制作垂直二极管的方法作进一步的详细描述。 本发明的制作垂直二极管的方法包括以下步骤 ：
参见图 3A， 对衬基 201 表面下方、 要制作二极管的区域进行重掺杂， 形成第一型掺 杂离子的掺杂区 202 ；
例如采用离子注入法注入高浓度的施主离子， 形成 N+ 掺杂区 ；
参见图 3B， 在所述衬基 201 的表面形成介质层 203 ；
例如采用化学气相沉积法在所述衬基 201 的表面沉积一层介质 ；
所述介质层 203 的厚度略大于要制作的垂直二极管的高度 ；
所述介质层 203 例如为二氧化硅层 ；
参见图 3C， 去除所述掺杂区 202 表面上的介质层， 在所述介质层 203 内形成窗口 204 ；
例如采用浅槽隔离 STI 方法刻蚀掉所述掺杂区 202 表面上的介质层 ；
参见图 3D， 在所述介质层 203 的表面以及所述窗口 204 的侧壁和底面形成一薄的 氮化硅层 205 ；
例如采用化学气相沉积法或者原子层沉积法 (atomic layerdeposition， ALD) 在 所述介质层 203 的表面以及所述窗口 204 的侧壁和底面沉积一层薄的氮化硅 ；
采用原子层沉积法时， 在温度为 350 ～ 550℃、 气压为 20 ～ 1000Pa 的条件下， 通入 二氯二氢硅 (SiH2Cl) 气体和氨气 (NH3)， 由二氯二氢硅和氨气反应生成氮化硅， 所述二氯二 氢硅气体的流速为 0.1 ～ 1.5slm， 所述氨气的流速为 0.5 ～ 10slm ；
所述氮化硅层 205 的厚度为 10 ～ 300 埃 ；
氮化硅具有良好的阶梯覆盖能力和高度均匀性 ( 即使是很薄的氮化硅膜 )， 能在
高的深宽比沟槽的表面 ( 沟槽的侧壁和底面 ) 上形成厚度均匀的膜， 深宽比是指沟槽的深 度与宽度的比值 ；
氮化硅不仅在同一片晶圆内具有高度均匀性， 而且在不同晶圆之间具有高度均匀 性；
氮化硅是一种不产生负载效应 (loading effect)、 能防止漏电 (leakage) 的电介 质材料 ；
形成所述氮化硅层 205 的目的是在所述窗口 204 的侧壁形成保护侧墙 ；
参见图 3E， 去除所述介质层 203 的表面以及所述窗口 204 的底面上的氮化硅层， 在 所述窗口 204 的侧壁形成一氮化硅保护侧墙 206 ；
采用各向异性刻蚀刻蚀掉所述介质层 203 表面上的氮化硅层以及所述窗口 204 底 面上的氮化硅层， 而保留下所述窗口 204 侧壁上的氮化硅层， 所述窗口 204 侧壁上的氮化硅 层就形成一保护侧墙 ；
参见图 3F， 在所述窗口 204 内选择性沉积外延层 207 ；
沉积外延层之前， 通入氢气净化反应腔， 由于所述窗口 204 的侧壁有保护侧墙 206， 氢气腐蚀不到所述窗口 204 的侧壁与底面之间的夹角， 因此， 在本发明中， 所述窗口 204 具有较好的轮廓 ；
外延层只在所述衬基 201 的表面沉积， 在所述介质层 203 的表面没有外延层沉 积；
参见图 3G， 对所述外延层 207 进行第二型掺杂离子的重掺杂， 掺杂后进行退火处 理， 形成垂直二极管 208 ；
例如采用离子注入法注入高浓度第二型掺杂离子， 在所述掺杂区 202 为 N+ 掺杂区 的情况下， 对所述外延层 207 进行 P 型掺杂离子的重掺杂 ；
在退火过程中， 所述外延层 207 内的部分第二型掺杂离子朝所述掺杂区 202 移动， 所述掺杂区 202 内的部分第一型掺杂离子朝所述外延层 207 移动， 在相遇的地方形成 PN 结。
本发明的制作垂直二极管的方法在窗口的侧壁形成保护墙， 保护窗口的轮廓在通 入氢气的过程中不受损坏， 不影响制作的垂直二极管的性能。