[发明专利]肖特基二极管及制造方法、电阻转换存储器制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，涉及一种多晶半导体肖特基二极管，尤其涉及一种多晶硅肖特基二极管；本发明还涉及上述多晶硅肖特基二极管的制造方法；另外，本发明还涉及基于多晶硅肖特基二极管的电阻转换存储器阵列的制造方法。

背景技术

相变随机存储器的原理是基于器件中相变材料的可逆相变造成的电阻的可逆转变，利用相变材料在高、低电阻之间的转变实现数据“0”、“1”的存储，它被认为是下一代半导体存储器最有希望的候选，有望在32nm CMOS技术节点以后全面地替代FLASH(闪存)，成为一种通用的存储器，从而在日常生活中得到广泛的应用。相变存储器具有高密度、高速、低成本等优势，其在多级存储方面的潜在优势更是使其受到了各方的青睐，全球各大半导体公司都进行了深入的开发和研究，相变存储器产品将在未来的一两年内实现产业化。

除了相变存储器，另外一种基于存储材料电阻转变的存储器件——电阻随机存储器也受到了很多的关注。在诸如此类的存储器中，选通单元器件是重要的组成部分，二极管(包括PN二极管和肖特基二极管)因为较小的面积，相比于场效应晶体管在高密度存储芯片的竞争中更具优势，因为在同一技术节点下，场效应晶体管单元面积是二极管的两到三倍，大大限制了存储芯片的密度。目前常见的两种二极管中，肖特基二极管相比于PN型二极管不仅具有较大的电流，而且具有成本上的优势，且制造工艺更为简单，开发成本相对较低。因此采用肖特基二极管作为电阻转换存储器的选通单元是一种很好的选择，在中国专利：《自对准肖特基二极管及相应电阻转换存储器制造方法》(申请号200810207298.8)中，就选择了肖特基二极管对电阻转换存储器进行选通。

在以往的报道中，肖特基二极管都是基于单晶硅与金属之间的金属-半导体接触，包括上述专利也是如此，因此限制了肖特基二极管在三维立体电路中的应用，因为要得到高质量的单晶硅，只能采用高温的外延法，成本相当昂贵，此外，高温外延对基底上的现有电路具有很大的破坏性，极大限制了其应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种多晶硅肖特基二极管，可以减少肖特基二极管的制造成本，使其适合三维立体堆叠的集成电路应用。

本发明还提供上述多晶硅肖特基二极管的制造方法。

此外，本发明还提供基于多晶硅肖特基二极管的电阻转换存储器阵列的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种多晶硅肖特基二极管，其包括多晶硅半导体层、及与多晶硅形成肖特基接触的金属层。

作为本发明的一种优选方案，所述半导体层为通过金属诱导法、或气相沉积法、或准分子激光脉冲法制备得到的多晶硅材料。

作为本发明的一种优选方案，所述金属层与轻多晶硅层之间形成稳定的肖特基接触，所述金属层为金属单质、或为合金、或为硅化物。

在此应该理解，多晶硅半导体层可由多晶锗半导体层或者由其他多晶III-V族半导体替代。

一种制造多晶硅肖特基二极管阵列的方法，该方法包括如下步骤：

A1、在制造有外围电路的基底上，制造第一类型导电层；

A2、在第一类型导电层上方沉积多晶硅，并实现对多晶硅的重掺杂处理，使重掺杂多晶硅与第一类型导电层之间形成欧姆接触；

A3、在重掺杂的多晶硅上方沉积轻掺杂多晶硅；

A4、退火处理；

A5、沉积与轻掺杂多晶硅层之间形成可靠金属一半导体接触的第二类型金属材料；

A6、通过光刻法形成肖特基二极管阵列。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤A1中，导电层为导电金属、或为重掺杂低电阻率半导体、或为低电阻率硅化物。

作为本发明的一种优选方案，第二类型金属层采用的金属需与轻掺杂多晶硅之间形成可靠的金属一半导体接触；所述金属为金属单质、或为合金、或为硅化物。

作为本发明的一种优选方案，所述方法中，步骤A2和A3制备的两层重掺杂和轻掺杂的多晶硅可由一层掺杂浓度呈现梯度变化的多晶硅层替代，在靠近基底的一侧掺杂浓度较高，而在远离基底一侧掺杂浓度较低。

作为本发明的一种优选方案，所述方法中，制备多晶硅的方法为金属诱导法、或为气相沉积法、或为准分子激光脉冲法。

作为本发明的一种优选方案，所述方法中，在对多晶硅进行的掺杂，可以是在沉积薄膜的过程中引入掺杂源进行掺杂，也可以是制备了本征的多晶硅后进行离子注入形成掺杂。