[發(fā)明專利]基于Al2O3/(La2O3)x(Al2O3)1-x/Al2O3結(jié)構(gòu)的非易失性存儲器件及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810314375.3
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108470682A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李榮;湯振杰
• 申請（專利權(quán)）人: 安陽師范學(xué)院
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/336;H01L29/792;C23C14/16;C23C14/35;C23C16/40;C23C16/455
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本發(fā)明公開了一種基于Al₂O₃/(La₂O₃)_x(Al₂O₃)_1?x/Al₂O₃結(jié)構(gòu)的非易失性存儲器件及其制備方法，利用原子層化學(xué)氣相沉積方法在Si襯底表面順序生長Al₂O₃/(La₂O₃)_x(Al₂O₃)_1?x/Al₂O₃結(jié)構(gòu)，其中靠近Si襯底的Al₂O₃為隧穿層，(La₂O₃)_x(Al₂O₃)_1?x為存儲層，靠近金屬電極的Al₂O₃為阻擋層。本發(fā)明所得的非易失性存儲器件性能良好，操作簡單，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬微電子材料領(lǐng)域，涉及一種具有Al₂O₃/(La₂O₃)_x(Al₂O₃)_1-x/Al₂O₃存儲結(jié)構(gòu)的非易失性存儲器件及其制備方法。

背景技術(shù)

目前，集成電路的發(fā)展基本遵循了Gordon E.Moore于1964年提出的摩爾定律，即集成電路的集成度，每12至18個(gè)月增加一倍，特征尺寸縮小倍。但是，隨著器件特征尺寸逐漸減小，傳統(tǒng)的浮柵型非易失性存儲器件遇到材料與技術(shù)的瓶頸，這主要是因?yàn)樗泶映叽绲牟粩鄿p小，電荷損失嚴(yán)重，功耗提高。為了解決這一難題，多晶硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(SONOS)型半導(dǎo)體存儲器件被廣泛地研究。然而，氮化物(Si₃N₄)作為存儲層制備的非易失性存儲器件的數(shù)據(jù)保持性能較差，同時(shí)傳統(tǒng)的SiO₂隧穿層和阻擋層的厚度也是越來越薄，漏電流增加，導(dǎo)致隧穿層和阻擋層無法起到絕緣介質(zhì)的作用。采用高介電常數(shù)(high-k)材料可以在保證對溝道有相同控制能力的條件下，柵介質(zhì)層的物理厚度增大，于是柵層與溝道間的直接隧穿電流將大大減小。高介電常數(shù)(La₂O₃)_x(Al₂O₃)_1-x氧化物已經(jīng)被研究證明能很好的減小漏電流，并且具有較高的缺陷態(tài)密度，能顯著提高非易失性存儲器的電學(xué)性能。另外，與SiO₂相比，Al₂O₃的介電常數(shù)和禁帶寬度分別為9和8.8eV，所以選用Al₂O₃代替SiO₂作為隧穿層和阻擋層，能夠起到減小漏電流和提高器件存儲性能的目的。

基于以上考慮，我們發(fā)明了具有Al₂O₃/(La₂O₃)_x(Al₂O₃)_1-x/Al₂O₃存儲結(jié)構(gòu)的非易失性存儲器件，借助原子層化學(xué)氣相沉積方法，在Si襯底上順序生長隧穿層(Al₂O₃)、(La₂O₃)_x(Al₂O₃)_1-x存儲層、阻擋層(Al₂O₃)，發(fā)揮原子層沉積方法操作簡單、薄膜厚度和成分可精確控制的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)存儲結(jié)構(gòu)的制備。

發(fā)明內(nèi)容