[發明專利]一種金屬納米晶浮柵非揮發性存儲器及其制作方法

無效

• 申請號: 200710178778.1
• 申請日: 2007-12-05
• 公開（公告）號: CN101452963A
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發明（設計）人: 龍世兵;劉明;賈銳;陳寶欽;王琴;涂德鈺;胡媛;管偉華;劉琦;李維龍;王永;楊瀟楠;張森
• 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;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、一種金屬納米晶浮柵非揮發性存儲器，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)上的金屬納米晶浮柵層(3)、覆蓋在金屬納米晶浮柵層(3)上的控制柵介質層(4)，以及覆蓋在控制柵介質層(4)上的柵電極材料層(5)。

2、根據權利要求1所述的金屬納米晶浮柵非揮發性存儲器，其特征在于，所述隧穿介質層(2)為SiO₂、Si₃N₄或高介電常數k材料中的一種或幾種的組合疊加，高k材料包括HfO₂、Al₂O₃、ZrO₂、Ta₂O₅、La₂O₃、HfAlO、HfSiON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所述的金屬納米晶浮柵非揮發性存儲器，其特征在于，所述金屬納米晶浮柵層(3)中的金屬納米晶為金屬W、Al、Ni、Co、Cr、Pt、Ru、Sn、Ti、Au和Ag中的任意一種，金屬納米晶的直徑為1nm至10nm，密度為1×10¹¹cm^-2至1×10¹²cm^-2。

4、根據權利要求1所述的金屬納米晶浮柵非揮發性存儲器，其特征在于，所述控制柵介質層(4)由SiO₂、Si₃N₄或高k材料制作而成，所述控制柵介質層(4)的厚度為10nm至50nm。

5、根據權利要求1所述的金屬納米晶浮柵非揮發性存儲器，其特征在于，所述的柵電極材料層(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；所述沉積的多晶硅材料或者金屬材料的柵電極材料層的厚度為100nm。

6、一種金屬納米晶浮柵非揮發性存儲器的制作方法，其特征在于，該方法包括：

A、在硅襯底上生長隧穿介質層；

B、在隧穿介質層上采用旋涂法制備金屬納米晶浮柵層；

C、在金屬納米晶浮柵層上沉積控制柵介質層；

D、在控制柵介質層上沉積多晶硅材料或者金屬材料的柵電極材料層；

E、光刻，在柵電極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電極材料層、控制柵介質層、金屬納米晶浮柵層及隧穿介質層，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。

7、根據權利要求6所述的金屬納米晶浮柵非揮發性存儲器的制作方法，其特征在于，步驟A中所述生長隧穿介質層的步驟包括：

熱氧化、化學氣相淀積CVD、原子層沉積ALD、脈沖激光沉積PLD、電子束蒸發或者磁控濺射。

8、根據權利要求6所述的金屬納米晶浮柵非揮發性存儲器的制作方法，其特征在于，步驟B中所述采用旋涂法制備金屬納米晶浮柵層的步驟包括：

在襯底上旋涂含有金屬納米晶顆粒的溶液，然后烘干去除溶劑，形成金屬納米晶顆粒；旋涂的轉速根據溶液中金屬納米晶顆粒的濃度控制在500轉/分鐘至3000轉/分鐘；烘干處理采用熱板加熱的方法，熱板溫度控制在100℃，加熱10分鐘。

9、根據權利要求6所述的金屬納米晶浮柵非揮發性存儲器的制作方法，其特征在于，步驟C中所述沉積控制柵介質層的步驟采用化學氣相淀積CVD、原子層沉積ALD、電子束蒸發或者磁控濺射。

10、根據權利要求6所述的金屬納米晶浮柵非揮發性存儲器的制作方法，其特征在于，步驟D中所述沉積柵電極材料層的步驟采用化學氣相淀積CVD、原子層沉積ALD、脈沖激光沉積PLD、電子束蒸發或者磁控濺射。