[發明專利]采用半導體納米顆粒的非易失性存儲器件

有效

• 申請號: 201310456100.0
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN103715199B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 程慷果;R·H·德納爾德;H·杰加納森;A·卡基菲魯茲;T·H·寧;G·G·沙希迪
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01L27/115
• 分類號: H01L27/115;H01L21/8247;H01L29/06;H01L21/316
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所11247
• 代理人: 賀月嬌,于靜

1.一種半導體結構，其包括非易失性存儲器元件，所述非易失性存儲器元件包括：

場效應晶體管，其包括位于半導體層的一部分中的源極區、漏極區和體區；

位于所述半導體層下方的掩埋絕緣體層；以及

在所述掩埋絕緣體層中嵌入的半導體納米顆粒。

2.根據權利要求1所述的半導體結構，其中所述半導體納米顆粒與所述半導體層間隔開這樣的距離，載流子通過量子隧穿而隧穿通過該距離。

3.根據權利要求1所述的半導體結構，其中所述掩埋絕緣體層包括：

第一掩埋絕緣體層，其具有與所述嵌入的半導體納米顆粒的最下表面接觸的最上表面；以及

位于所述嵌入的半導體納米顆粒上方的第二掩埋絕緣體層。

4.根據權利要求3所述的半導體結構，其中所述第一掩埋絕緣體層和所述第二掩埋絕緣體層包括不同的電介質材料。

5.根據權利要求1所述的半導體結構，還包括橫向包圍所述源極區、所述漏極區、所述體區并且在所述掩埋絕緣體層的最下表面下方延伸的淺溝槽隔離結構。

6.根據權利要求1所述的半導體結構，還包括位于所述掩埋絕緣體層下方的處理襯底，其中背柵電極嵌入在所述處理襯底中并且位于所述體區下方。

7.根據權利要求1所述的半導體結構，還包括另一場效應晶體管，該另一場效應晶體管包括位于所述半導體層的另一部分中的另一源極區、另一漏極區和另一體區，其中在所述半導體層的所述另一部分下方不存在半導體納米顆粒。

8.根據權利要求7所述的半導體結構，其中所述場效應晶體管和所述另一場效應晶體管具有有著相同厚度并且包含相同材料的柵極疊層。

9.一種半導體結構，其包含自下而上為處理襯底、掩埋絕緣體層和頂部半導體層的疊層，其中所述掩埋絕緣體層包括位于所述掩埋絕緣體層的最上表面與所述掩埋絕緣體層的最下表面之間的平面上的嵌入的半導體納米顆粒。

10.根據權利要求9所述的半導體結構，其中所述嵌入的半導體納米顆粒具有范圍為1nm到10nm的橫向尺寸。

11.根據權利要求9所述的半導體結構，其中所述嵌入的半導體納米顆粒包括元素半導體材料或化合物半導體材料。

12.根據權利要求9所述的半導體結構，其中所述嵌入的半導體納米顆粒與所述掩埋絕緣體層的所述最上表面垂直間隔開范圍為1nm到5nm的間距。

13.根據權利要求9所述的半導體結構，其中所述嵌入的半導體納米顆粒的最下表面是共面的。

14.根據權利要求9所述的半導體結構，其中所述掩埋絕緣體層包括：

第一掩埋絕緣體層，其具有與所述嵌入的半導體納米顆粒的最下表面接觸的最上表面；以及

位于所述嵌入的半導體納米顆粒上方的第二掩埋絕緣體層。

15.根據權利要求14所述的半導體結構，其中所述第一掩埋絕緣體層和所述第二掩埋絕緣體層包括不同的電介質材料。

16.根據權利要求14所述的半導體結構，其中所述第一掩埋絕緣體層和所述第二掩埋絕緣體層中的每一者包括從氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、電介質金屬氧化物、電介質金屬氮化物和電介質金屬氧氮化物中獨立選擇的電介質材料。

17.根據權利要求9所述的半導體結構，其中所述嵌入的半導體納米顆粒在所述掩埋絕緣體層的整個橫向范圍內橫向延伸。

18.根據權利要求9所述的半導體結構，其中所述嵌入的半導體納米顆粒嵌入在所述掩埋絕緣體層的第一部分中，該第一部分與所述掩埋絕緣體層的不包含任何嵌入的半導體納米顆粒的第二部分橫向間隔開。

19.一種形成半導體材料的方法，包括：

在位于處理襯底上的第一絕緣體層的表面上沉積半導體納米顆粒；

在所述半導體納米顆粒之上沉積第二絕緣體層；以及

將頂部半導體層接合到所述第二絕緣體層，其中形成了絕緣體上半導體（SOI）襯底，該襯底包括自下而上為所述處理襯底、掩埋絕緣體層和所述頂部半導體層的疊層，所述掩埋絕緣體層包括所述第一絕緣體層和所述第二絕緣體層。