[發明專利]一種多級單元薄膜晶體管存儲器及其制備方法

有效

• 申請號: 201710538920.2
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107482014B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 丁士進;錢仕兵;劉文軍;張衛
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01L27/11568
• 分類號: H01L27/11568
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 周榮芳

1.一種多級單元薄膜晶體管存儲器，其特征在于，所述存儲器的結構從下至上依次設置有：柵電極、電荷阻擋層、電荷俘獲層、電荷隧穿層、有源區以及源、漏電極；經過退火制得所述存儲器；

其中，所述電荷隧穿層將所述電荷俘獲層完全包圍，以使所述電荷俘獲層與外界完全隔離，以防止在退火過程中電荷俘獲層的物理性質和化學組成發生改變，減少存儲在電荷俘獲層中電荷的流失；所述電荷俘獲層的材料為ZnO、In₂O₃、Ga₂O₃、SnO₂、InSnO或IGZO中的任意一種。

2.如權利要求1所述的多級單元薄膜晶體管存儲器，其特征在于，所述柵電極的材料為P型單晶硅片、玻璃或者PI柔性基板。

3.如權利要求2所述的多級單元薄膜晶體管存儲器，其特征在于，所述P型單晶硅片的電阻率為0.001~0.005 ??cm。

4.如權利要求1所述的多級單元薄膜晶體管存儲器，其特征在于，所述電荷阻擋層的材料為Al₂O₃、SiO₂、HfO₂或ZrO₂。

5.如權利要求1所述的多級單元薄膜晶體管存儲器，其特征在于，所述電荷隧穿層的材料為Al₂O₃、SiO₂、HfO₂或ZrO₂。

6.如權利要求1所述的多級單元薄膜晶體管存儲器，其特征在于，所述有源區的材料為IGZO。

7.如權利要求1所述的多級單元薄膜晶體管存儲器，其特征在于，所述源、漏電極的材料為Ti/Au或Mo。

8.一種如權利要求1-7中任意一項所述的多級單元薄膜晶體管存儲器的制備方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟1、制備柵電極；

步驟2、在步驟1所得到的柵電極上采用原子層沉積方法生長電荷阻擋層，電荷阻擋層的厚度為30~60 nm，淀積溫度為150~350℃；

步驟3、在步驟2所得到的電荷阻擋層上采用原子沉積或磁控濺射沉積方法生長電荷俘獲層，電荷俘獲層的厚度為10~40 nm；

步驟4、在步驟3所得到的電荷俘獲層上旋涂一層正性光刻膠，然后進行光刻，定義出電荷俘獲層的區域，接著采用濕法刻蝕工藝來刻蝕所定義的電荷俘獲層區域以外的部分；

步驟5、在步驟4所得到的電荷俘獲層和經刻蝕后暴露在外的電荷阻擋層上采用原子層沉積方法生長電荷隧穿層，電荷隧穿層的厚度為6~15 nm，淀積溫度為150~350℃；

步驟6、在步驟5所得到的電荷隧穿層上采用磁控濺射沉積方法生長一層IGZO薄膜，作為器件的有源層，然后通過光刻工藝和濕法刻蝕工藝定義出有源區，形成器件的有源溝道，IGZO薄膜的厚度為30~60 nm；

步驟7、在步驟6所得到的IGZO薄膜上旋涂一層負性光刻膠，通過光刻定義出源、漏電極圖形區域；然后，采用磁控濺射沉積方法或者電子束熱蒸發方法淀積一層金屬薄膜作為源、漏電極材料，并通過剝離工藝去除源、漏電極圖形區域以外的金屬層，從而形成器件的源、漏電極，金屬薄膜的厚度為50~200 nm；

步驟8、對步驟7所得到的器件進行后續退火處理，退火氣氛為氧氣或空氣，退火溫度為150~350℃，退火時間為60 s~2 h。

9.如權利要求8所述的多級單元薄膜晶體管存儲器的制備方法，其特征在于，所述步驟1具體包括：將P型單晶硅片作為襯底，并通過標準清洗形成柵電極，或者，將玻璃或PI柔性基板作為襯底，并在其上沉積一層金屬，通過光刻和刻蝕形成柵電極。