[發明專利]一種基于氧化物半導體的高性能靜態隨機讀取存儲器及其制備方法

在審

• 申請號: 201811167145.5
• 申請日: 2018-10-08
• 公開（公告）號: CN109524401A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 辛倩;楊進;宋愛民
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01L27/11
• 分類號: H01L27/11;H01L29/24;H01L29/786;H01L21/34
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 楊樹云

本發明涉及一種基于氧化物半導體的高性能靜態隨機讀取存儲器及其制備方法，由6個N型薄膜晶體管，或2個P型和4個N型薄膜晶體管組成；襯底為柔性襯底，N、P型薄膜晶體管的半導體層分別采用N型、P型金屬氧化物材料。本發明的存儲器的制作方法，包括：a).制備柵極；b).制備柵介質層；c).刻蝕互連線通孔；d).制備SnO半導體層；e).退火處理；f).制備IGZO半導體層；g).制備源、漏電極；h).退火處理。本發明通過N、P型場效應管來形成互補的存儲器，具有很高且均衡的讀寫噪聲容限和非常快的讀寫速度，可被廣泛地用于諸如可穿戴設備的大規模柔性電路中，突破了現有SRAM性能低的限制。

技術領域

本發明涉及一種靜態隨機讀取存儲器(SRAM)，更具體的說，尤其涉及一種基于氧化物半導體的高性能靜態隨機讀取存儲器及其制備方法。

背景技術

薄膜技術有非常大的潛力，廣泛應用于高產量、多功能、低成本和柔性的集成電路中；氧化物半導體由于具有高遷移率、可透明、可大面積成膜且工藝溫度低(如可室溫)等諸多優點，被認為是可用于柔性/透明電子的理想材料之一。例如，基于銦鎵鋅氧(IGZO)薄膜晶體管(TFT)的射頻識別標簽和近場通信技術有了一定的發展，但是，這些電路在工作的時候只能從只讀存儲器讀取數據(取操作)，而不能進行數據的寫入操作(存操作)，嚴重限制了更進一步的發展。此外，有一些基于柔性半導體的靜態隨機讀取存儲器(SRAM)已經被報道，如基于有機半導體和碳納米管材料,但是，有機半導體通常為P型材料，缺乏高性能N型有機半導體，且穩定性不太理想，而提純和大規模生產碳納米管TFT也存在極大的挑戰。因此，當前基于柔性半導體的SRAM性能尚低，不能同時實現小面積、高噪聲容限和快讀寫速度。隨著柔性可穿戴設備、物聯網等的發展，對可進行寫和可讀操作的柔性存儲器發展提出了要求，因此，大規模可柔性電路的發展急需各項性能指標均優異的基于柔性半導體的SRAM。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種基于氧化物半導體的高性能靜態隨機讀取存儲器(SRAM)；

本發明還提供了上述高性能靜態隨機讀取存儲器的制備方法。

本發明的技術方案為：

一種基于氧化物半導體的高性能靜態隨機讀取存儲器，包括6個薄膜晶體管，6個薄膜晶體管為6個N型薄膜晶體管，或者6個薄膜晶體管包括2個P型薄膜晶體管和4個N型薄膜晶體管，所述N型薄膜晶體管的有源層的材質為N型氧化物半導體，所述P型薄膜晶體管的有源層的材質為P型氧化物半導體。

根據本發明優選的，所述N型氧化物半導體為銦鎵鋅氧IGZO、氧化銦In₂O₃或氧化鋅ZnO；所述P型氧化物半導體包括氧化亞錫SnO或氧化銅Cu₂O₃。

根據本發明優選的，6個薄膜晶體管包括2個P型薄膜晶體管和4個N型薄膜晶體管時，6個薄膜晶體管的電路連接關系為：設定4個N型薄膜晶體管分別為N1、N2、N3、N4，2個P型薄膜晶體管分別為P1、P2，N1的漏極與P1的漏極連接，P1的源極與N1的源極分別連接電源正極和電源負極，N2的漏極與P2的漏極連接，P2的源極與N2的源極分別連接電源正極和電源負極，N1的柵極和P1的柵極均接于N1的漏極與P1的漏極的連接處，并連接N4的源極，N2的柵極和P2的柵極均接于N2的漏極與P2的漏極的連接處，并連接N3的源極。

根據本發明優選的，6個薄膜晶體管為6個N型薄膜晶體管時，6個薄膜晶體管的電路連接關系為：設定6個N型薄膜晶體管分別為N1、N2、N3、N4、N5、N6，N1的漏極與N5的漏極連接，N5的源極與N1的源極分別連接電源正極和電源負極，N2的漏極與N6的漏極連接，N6的源極與N2的源極分別連接電源正極和電源負極，N1的柵極和N5的柵極均接于N1的漏極與N5的漏極的連接處，并連接N4的源極，N2的柵極和N6的柵極均接于N2的漏極與N6的漏極的連接處，并連接N3的源極。將上述的2個P型薄膜晶體管用2個溝道電阻可作為上拉電阻的常開的N型薄膜晶體管代替。