專利名稱：垂直二極管及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種垂直二極管以及其加工方法。
背景技術(shù)：
垂直二極管(vertical diode)作為高密度存儲單元，經(jīng)常被應(yīng)用在動態(tài)隨機(jī)存取器DRAM、非易失性的磁性隨機(jī)存儲器MRAM、電阻非易失性存儲器RRAM以及相變非易失性存儲器PCRAM之中。垂直二極管的結(jié)構(gòu)如圖1所示在η型硅襯底101上方的氧化硅層102 中的氧化硅凹槽內(nèi)，由下至上分別成型有η型沉積硅層103，ρ型沉積硅層104以及GST層 105。其中的GST層105中的GST是指鍺-銻-碲材料(GexSbyTez)。上述現(xiàn)有技術(shù)中的垂直二極管結(jié)構(gòu)并不能滿足日益提高的對于高密度存儲和低能耗的要求。具體的說，隨著結(jié)構(gòu)尺寸的不斷減小，人們對于垂直二極管的漏電電流的減小以及電流效率的增加的要求都在不斷提高。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的垂直二極管的漏電電流和電流效率不能滿足存儲單元進(jìn)一步需要的技術(shù)問題，提供一種新式的垂直二極管。進(jìn)而，提出一種本發(fā)明的垂直二級的加工方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下一種垂直二極管，包括η型硅襯底；氧化硅凹槽，所述氧化硅凹槽設(shè)置于所述η型硅襯底上方的氧化硅層中、垂直貫穿所述氧化硅層；以及在所述氧化硅凹槽中，由下至上設(shè)置有η型硅層；ρ型鍺化硅層；相變材料層。優(yōu)選的，所述相變材料層中的相變材料為GST。優(yōu)選的，包括以下步驟成型出η型硅襯底，在該η型硅襯底上成型出氧化硅層，并在該氧化硅層中刻蝕出氧化硅凹槽，該氧化硅凹槽垂直貫穿所述氧化硅層；在所述氧化硅凹槽中的η型硅襯底上淀積出η型硅層；在所述η型硅層上淀積出ρ型鍺化硅層；在所述ρ型鍺化硅層上淀積出相變材料層。優(yōu)選的，所述沉積相變材料層時采用的相變材料為GST。優(yōu)選的，在步驟在所述η型硅層上淀積出ρ型鍺化硅層和在所述P型鍺化硅層上淀積出相變材料層兩步驟之間還設(shè)有，對淀積出P型鍺化硅層進(jìn)行加熱的步驟。
本發(fā)明的垂直二極管具有以下的有益效果本發(fā)明的垂直二極管，利用η型硅襯底、η型硅層、ρ型鍺化硅層以及相變材料構(gòu)成了漏電電流和電流效率性能更好的垂直二極管。本發(fā)明的垂直二極管的加工方法適合于上述垂直二極管的加工和制造。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的垂直二極管的垂直截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的垂直二極管一種具體實(shí)施方式
的垂直截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a_;3e是圖2所示的具體實(shí)施方式
的垂直二極管的加工流程示意圖；圖如-如是圖2所示的具體實(shí)施方式
的垂直二極管在工作過程中的能帶原理示意圖，其中圖如是未加壓時的能帶圖，圖4b是正向加壓時的能帶圖，圖如是反向加壓的能帶圖；圖中的附圖標(biāo)記表示為101，201，301-11型硅襯底；102，202，302-氧化硅層；203，303_n 型硅層；204， 304-p型鍺化硅層；105，205，305-GST層；103_n型沉積硅層；104_p型沉積硅層。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種垂直二極管，包括n型硅襯底；氧化硅凹槽，所述氧化硅凹槽設(shè)置于所述η型硅襯底上方的氧化硅層中，垂直貫穿所述氧化硅層；在所述氧化硅凹槽中， 由下至上設(shè)置有η型硅層、P型鍺化硅層以及相變材料層。本發(fā)明還提供了一種所述垂直二極管的加工方法，按順序包括以下步驟(a)、成型出η型硅襯底，在該η型硅襯底上成型出氧化硅層，并在該氧化硅層中刻蝕出氧化硅凹槽，該氧化硅凹槽垂直貫穿所述氧化硅層；(b)、在氧化硅凹槽中的η型硅襯底上淀積出η型硅層；(c)、在步驟(b)中得到的η型硅層上淀積出ρ型鍺化硅層；(d)、在步驟(C)中得到的ρ型鍺化硅層上淀積出相變材料層。本發(fā)明的垂直二極管，利用η型硅襯底、η型硅層、ρ型鍺化硅層以及相變材料構(gòu)成了漏電電流和電流效率性能更好的垂直二極管。本發(fā)明的垂直二極管的加工方法適合于上述垂直二極管的加工和制造。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案、及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例， 對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1如圖2所示，本實(shí)施例的一種垂直二極管，包括η型硅襯底201 ；位于所述η型硅襯底201上方氧化硅層202中的氧化硅凹槽。本實(shí)施例的垂直二極管還包括設(shè)置在所述氧化硅凹槽中，由下至上設(shè)置的η型硅層203、ρ型鍺化硅層204以及相變材料層GST層 205。二極管的工作原理根據(jù)圖所示當(dāng)外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流，如圖4b所示，電子e由圖的右側(cè)流向了圖的左側(cè)。
當(dāng)外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流，即圖4c中所示，電子在一定的反向電壓范圍內(nèi)無法由圖右側(cè)流向圖的左側(cè)。本發(fā)明的垂直二極管，利用η型硅襯底、η型硅層、ρ型鍺化硅層以及相變材料構(gòu)成了漏電電流和電流效率性能更好的垂直二極管。圖3a_;3e顯示了上述圖2所示的垂直二極管的加工工藝流程，其具體包括以下步驟(1)、成型出η型硅襯底301，在該η型硅襯底上方成型出氧化硅層302，以及在所述氧化硅層302中刻蝕出氧化硅凹槽，該氧化硅凹槽垂直貫穿所述氧化硅層302，參見圖3a 和圖3b ；(2)、在氧化硅凹槽中的η型硅襯底301上淀積出η型硅層303，參見圖3c ；(3)、在步驟O)中得到的η型硅層上淀積出P型鍺化硅層304，參見圖3d ；這時，還可以對淀積出ρ型鍺化硅層進(jìn)行加熱，以使該淀積層的更加牢固。0)、在步驟(3)中得到的ρ型鍺化硅層上淀積出相變材料層GST層305，參見圖
3e0本發(fā)明的垂直二極管的加工方法適合于上述垂直二極管的加工和制造。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種垂直二極管，其特征在于，包括 η型硅襯底；氧化硅凹槽，所述氧化硅凹槽設(shè)置于所述η型硅襯底上方的氧化硅層中、垂直貫穿所述氧化硅層；以及在所述氧化硅凹槽中，由下至上設(shè)置有 η型硅層； P型鍺化硅層； 相變材料層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直二極管，其特征在于，所述相變材料層中的相變材料為GST。
3.—種權(quán)利要求1所述垂直二極管的加工方法，其特征在于，包括以下步驟 成型出η型硅襯底，在該η型硅襯底上成型出氧化硅層，并在該氧化硅層中刻蝕出氧化硅凹槽，該氧化硅凹槽垂直貫穿所述氧化硅層；在所述氧化硅凹槽中的η型硅襯底上淀積出η型硅層； 在所述η型硅層上淀積出ρ型鍺化硅層； 在所述P型鍺化硅層上淀積出相變材料層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加工方法，其特征在于，所述沉積相變材料層時采用的相變材料為GST。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加工方法，其特征在于，在步驟在所述η型硅層上淀積出ρ型鍺化硅層和在所述P型鍺化硅層上淀積出相變材料層兩步驟之間還設(shè)有，對淀積出P型鍺化硅層進(jìn)行加熱的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種垂直二極管，包括n型硅襯底；氧化硅凹槽；以及在所述氧化硅凹槽中，由下至上設(shè)置的n型硅層；p型鍺化硅層；相變材料層。本發(fā)明還提供了一種垂直二極管的加工方法，按順序包括以下步驟成型出n型硅襯底，在該n型硅襯底上成型出氧化硅層，并在該氧化硅層中刻蝕出氧化硅凹槽；在氧化硅凹槽中的n型硅襯底上淀積出n型硅層；在n型硅層上淀積出p型鍺化硅層；在p型鍺化硅層上淀積出相變材料層。本發(fā)明的垂直二極管，利用n型硅襯底、n型硅層、p型鍺化硅層以及相變材料構(gòu)成了漏電電流和電流效率性能更好的垂直二極管。本發(fā)明的垂直二極管的加工方法適合于上述垂直二極管的加工和制造。
文檔編號H01L21/329GK102376771SQ20101024816
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月5日
發(fā)明者三重野文健 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司