[发明专利]实现三维立体结构相变存储芯片的工艺方法

权利要求书

1.一种实现三维立体结构相变存储芯片的工艺方法，其特征在于，其包括如下步骤：

A、将有外围电路的硅片与外延了pn结的SOI片键合；

根据对顶层硅厚度的要求，选用相应的SOI片，并在SOI片上外延满足器件要求的pn 结外延层，该片作为器件片，另外一片已经有外围电路的硅片作为支撑片；

根据键合要求，对器件片和支撑片选择适当的清洗工艺，使其亲水；该清洗工艺所用 的清洗液是经过优化的RCA洗液，优化原则是避免损伤已有外围电路，并且满足键合所需 的亲水要求；

B、将上述器件片和支撑片进行等离子体活化室温键合，并采用在150℃加热一小时， 300℃加热一小时的低温退火工艺，以加强键合强度；

C、采用SOI片中的埋氧层作为腐蚀停止层，实现pn结硅外延层的转移；SOI片的选 择应保证顶层硅的均匀性，以确保最终器件单元的一致性；采用湿法腐蚀方法使器件片的 埋氧层完全暴露；湿法腐蚀的溶液是KOH溶液或者NaOH溶液，选择原则是腐蚀溶液对硅 和埋氧层材料有较高的选择比；

D、在转移过来的硅外延层上沉积相变材料；

E、用反应离子刻蚀将相变材料和外延硅图形化，得到垂直二极管驱动PCRAM电路结 构；外围电路全部埋置于存储芯片的存储阵列下面，存储阵列布满整个存储芯片；所述外 围电路所用的字线材料为一种满足电学性能要求的金属硅化物，即金属硅化物同时充当键 合介质和电极材料的角色；通过改变金属与硅的比例调节此材料的电阻率以及和硅的接触 电阻，从而满足电极材料的要求，并且此金属硅化物中的硅原子能够与SOI片顶层硅原子 实现室温键合；

F、通过反应离子刻蚀得到垂直单晶硅二极管驱动PCRAM存储芯片结构。

2.根据权利要求1所述实现三维立体结构相变存储芯片的工艺方法，其特征在于，所述步骤 C包括：

腐蚀掉SOI片的体硅部分，并且腐蚀自动停止在埋氧层；

用稀释的HF酸溶液漂掉埋氧层，使pn结外延层转移到有外围电路的硅片上，在硅外 延层上沉积阻挡层、相变材料。

3.根据权利要求2所述实现三维立体结构相变存储芯片的工艺方法，其特征在于：

所述腐蚀为湿法腐蚀；湿法腐蚀前，对有电路图形的硅片背面进行保护，保护层为SiO₂或Si₃N₄层、且足够致密；

腐蚀剂选择40％的KOH溶液，腐蚀温度在40℃-70℃之间。

4.根据权利要求1所述实现三维立体结构相变存储芯片的工艺方法，其特征在于：

SOI片的选择应保证顶层硅的均匀性。

5.根据权利要求1至4任意一项所述实现三维立体结构相变存储芯片的工艺方法，其特征在 于：

通过重复步骤A至步骤F，得到多层存储阵列结构。