[發明專利]利用高k介質和納米晶浮柵的非易失存儲器及其制作方法

無效

• 申請號: 200710099544.8
• 申請日: 2007-05-24
• 公開（公告）號: CN101312212A
• 公開（公告）日: 2008-11-26
• 發明（設計）人: 胡媛;劉明;龍世兵;楊清華;管偉華;李志剛;劉琦
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L29/788
• 分類號: H01L29/788;H01L29/49;H01L29/51;H01L27/115;H01L21/336;H01L21/28;H01L21/8247
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周國城

1、一種利用高k介質和納米晶浮柵的非易失存儲器，其特征在于，該存儲器包括：

硅襯底(1)、位于硅襯底(1)上兩側重摻雜的源導電區(6)和漏導電區(7)、源導電區(6)與漏導電區(7)之間的載流子溝道上覆蓋的隧穿介質層(2)、覆蓋在隧穿介質層(2)上的納米晶浮柵層(3)、覆蓋在納米晶浮柵層(3)上的控制柵介質層(4)，以及覆蓋在控制柵介質層(4)上的柵材料層(5)。

2、根據權利要求1所述的利用高k介質和納米晶浮柵的非易失存儲器，其特征在于，所述隧穿介質層(2)由高k材料制作而成，包括HfO₂、Al₂O₃、Zr0₂、Ta₂O₅、La₂O₃、HfAlO和HfTaON中的任意一種；所述隧穿介質層(2)的厚度為2nm至20nm。

3、根據權利要求1所述的利用高k介質和納米晶浮柵的非易失存儲器，其特征在于，所述納米晶浮柵層(3)的材料選用金屬納米晶，或選用化合物納米晶，或選用半導體納米晶，或選用異質復合納米晶；所述納米晶的直徑為1nm至10nm，密度為1×10¹¹cm^-2至1×10¹²cm^-2。

4、根據權利要求3所述的利用高k介質和納米晶浮柵的非易失存儲器，其特征在于，所述金屬納米晶材料為W、Al、Ni、Co、Cr、Pt、Ru、Sn、Ti、Au和Ag金屬中的任意一種；所述化合物納米晶材料為HfO₂、WN、CdSe、CoSi₂、NiSi、TaSi₂、WSi₂和HfSiOx二元、多元化合物中的任意一種；所述半導體納米晶材料為Si或Ge；所述異質復合納米晶材料為Si/Ge、TiSi₂/Si復合材料中的一種。

5、根據權利要求1所述的利用高k介質和納米晶浮柵的非易失存儲器，其特征在于，所述控制柵介質層(4)由高k材料制作而成，包括HfO₂、Al₂O₃、ZrO₂、Ta₂O₅、La₂O₃、HfAlO、HfTaON中的任意一種；或者由SiO₂材料制作而成；所述控制柵介質層(4)的厚度為10nm至50nm。

6、根據權利要求1所述的利用高k介質和納米晶浮柵的非易失存儲器，其特征在于，所述的柵材料層(5)采用多晶硅柵，或者采用金屬柵，所述金屬柵包括TaN、IrO₂或金屬硅化物。

7、一種利用高k介質和納米晶浮柵的非易失存儲器的制作方法，其特征在于，該方法包括：

A、在硅襯底上生長高k材料隧穿介質層；

B、在高k材料隧穿介質層上生長納米晶浮柵層；

C、在納米晶浮柵層上沉積高k材料或SiO₂材料的控制柵介質層；

D、在控制柵介質層上沉積多晶硅材料或者金屬材料的柵材料層；

E、光刻，在柵材料層上的抗蝕劑中形成柵線條圖形；

F、以柵線條圖形為掩模刻蝕柵材料層、控制柵介質層、納米晶浮柵層及高k材料隧穿介質層，形成柵堆結構；

G、光刻、離子注入，在柵線條兩側硅襯底中形成源導電區和漏導電區；

H、生長絕緣介質、光刻、腐蝕、蒸發金屬、剝離、退火，形成源電極、漏電極和柵電極，并封裝。

8、根據權利要求7所述的利用高k介質和納米晶浮柵的非易失存儲器的制作方法，其特征在于，步驟A中所述生長高k材料隧穿介質層的方法為：化學氣相淀積CVD、原子層沉積ALD、電子束蒸發或者磁控濺射。

9、根據權利要求7所述的利用高k介質和納米晶浮柵的非易失存儲器的制作方法，其特征在于，步驟B中所述生長納米晶浮柵層的方法為：采用濺射或蒸發在高k材料隧穿介質層上鍍膜，然后對形成的薄膜材料進行高溫快速熱處理，使薄膜材料結晶，形成納米晶顆粒。