[发明专利]双浅沟道隔离的双极型晶体管阵列的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及双浅沟道隔离的双极型晶体管阵列的制造方法，属于相变存储器的制造领域。

背景技术

相变存储器(PCRAM)被公认为是近四十年以来半导体存储器技术最大的突破，它不仅有着各方面的优越的性能，并且是一种通用的存储器，具有广阔的市场前景。在其实现产业化之后，有望部分或者全面替代包括目前的包括flash(闪存)、DRAM(动态随机存储器)、硬盘在内的多种存储器件，从而在半导体存储器市场中占据重要的地位。

PCRAM的存储单元部分是可通过电信号进行编程调节的电阻，在实际应用过程中，需要逻辑器件对存储单元进行选通和操作。目前，PCRAM的密度主要取决于驱动的晶体管的尺寸，所以，在高密度的PCRAM存储阵列中，双极型晶体管因为其相对较小的单元面积而成为目前各大半导体公司发展的主流方向，目前应用此技术制造的芯片存储容量已经达到512Mb。在双极型晶体管选通的PCRAM制造中，如何制造双极型晶体管是技术的关键，也是各大公司的角力所在。目前，三星公司采用选择性外延法在重掺杂的位线上方制造双极型晶体管，但是该方法对制造流程有很高的要求，制造成本很高。

发明内容

本发明的目的在于提供双浅沟道隔离的双极型晶体管阵列的制造方法，以及基于上述结构的相变存储器的制造方法。

为此，本发明提供两种双浅沟道隔离的双极型晶体管阵列的制造方法。方法A的制造步骤是：

(1)在第一导电类型(p型或者n型)的衬底上，制造出互相独立的位线，位线之间通过较深的浅沟道隔离(STI)分隔开(较深的STI是相对于后续工艺中出现的较浅的STI，它的特征是具有相对较深的沟槽深度，STI深度在50纳米到10微米之间，深度因所采用的半导体技术节点的差异而异，比如90nm工艺或者45nm半导体工艺技术)；

(2)在此较深STI的侧壁和底部沉积含有第二导电类型(n型或p型)原子的材料；

(3)在上述基底上旋涂一层光刻胶，通过氧离子轰击将覆盖在位线上方和STI槽口的光刻胶去除，再通过回刻工艺将位线上方和STI槽口的含有第二导电类型(n型或p型)原子的材料去除，减少第二导电类型的原子在退火时扩散到位线顶部的几率；

(4)退火处理，经高温长时间退火，使含有第二导电类型原子的材料中的第二导电类型的原子扩散到位线中，使位线被此由第二导电类型的原子掺杂；退火处理的条件因扩散的第二导电类型的原子类型、掺杂浓度和位线宽度的不同而异，温度在300℃到1500℃之间，而退火时间则在1分钟到48小时之间，采用的退火气氛或为惰性气体、氮气或为真空；

(5)采用刻蚀法，将因为上述第二导电类型原子扩散而相互导通的位线分隔开，目的是使位线之间在电学上绝缘，避免在器件操作过程在位线之间可能存在的信号串扰；

(6)通过光刻和离子注入法在上述位线上方形成两层不同导电类型的薄层，与第二导电类型掺杂的位线形成双极型晶体管，同一根位线上的各个双极型晶体管之间通过较浅的STI分隔开，较浅的STI的深度在10纳米和2微米之间；

(7)通过介质材料的填充、硅化和平坦化工艺，形成双极型晶体管阵列。

方法B的制造步骤是：

(1)在第一导电类型的衬底上，制造出互相独立的位线，位线之间通过较深的STI分隔开，STI深度在50纳米和10微米之间，该深度因所采用的半导体技术节点的差异而异；

(2)继续在此较深STI的侧壁和底部沉积含有第二导电类型原子的材料；

(3)在此较深STI的侧壁和底部沉积含有第二导电类型原子的材料，确保STI底部沉积有第二导电类型原子的材料，通过回刻工艺去除STI顶部和侧壁的第二导电类型原子的材料，保留底部浅道部分的第二导电类型原子的材料作为扩散阻挡层；

(4)在上述基底上旋涂一层光刻胶，通过氧离子轰击将覆盖在位线上方和STI槽口的光刻胶去除，通过回刻工艺将覆盖在位线上方和STI槽口的含有第二导电类型原子的材料去除，避免第二导电类型的原子过多扩散到位线的顶部；

(5)退火处理，经高温长时间退火，使含有第二导电类型原子的材料中的第二导电类型的原子扩散到位线中，使位线被此第二导电类型的原子掺杂；退火处理的条件因扩散的第二导电类型的原子类型、掺杂浓度和位线宽度的不同而异，温度在300℃到1500℃之间，而退火时间则在1分钟到48小时之间；

(6)采用刻蚀法，将较深的STI底部含有第二导电类型原子的材料去除；