[發明專利]一種多層電荷存儲層的制備方法

在審

• 申請號: 202010584801.2
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111653615A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 湯振杰
• 申請（專利權）人: 安陽師范學院
• 主分類號: H01L29/40
• 分類號: H01L29/40;H01L21/288
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種利用溶膠凝膠法制備多層電荷存儲層的方法，在隧穿層表面順序旋涂第一層ZrO₂和第一層Al₂O₃溶膠膜，再順序旋涂第二層ZrO₂和第二層Al₂O₃溶膠膜，通過原位烘烤的方法形成多層電荷存儲層。

技術領域

本發明屬微電子器件及其材料領域，涉及一種制備多層電荷存儲層的方法。

背景技術

隨著科學技術的發展，數字電視、計算機、數碼相機、智能卡等電子產品獲得了極為廣泛的應用。非易失性半導體存儲器件是眾多電子產品的核心部件，直接決定了存儲數據的密度、抗疲勞性能、數據保持能力和寫入/擦除速度等。目前的半導體存儲器市場，硅(Si)-氧化物(SiO₂)-氮化硅(Si₃N₄)-氧化物(SiO₂)-多晶硅型SONOS器件以其穩定性高及良好的抗疲勞性能等優點成為一種極具應用前景的結構，其中緊鄰Si襯底的SiO₂為隧穿層、Si₃N₄為存儲層、緊挨著多晶硅電極的SiO₂為阻擋層。為了獲得優異的存儲性能，行業研究者對器件的制備工藝和材料選擇進行了深入研究，如利用氧化鋁(Al₂O₃)代替SiO₂作為隧穿層和阻擋層，提高器件的編寫速度，利用多元氧化物替代Si₃N₄作為存儲層，提高器件的存儲密度。傳統的SONOS型存儲器件主要使用化學氣相沉積和濺射的方法制備存儲層，制備工藝復雜，成本較高。從簡化制備工藝和減低成本方面考慮，我們發明了一種溶膠凝膠法制備具有多層電荷存儲層的方法，在隧穿層上按順序旋涂不同種類的溶膠，通過原位烘烤得到最終的存儲層。

發明內容

本發明提供了一種多層電荷存儲層的方法，操作簡單，成本低。

所述多層電荷存儲層的方法具體過程如下：

a)向三口燒瓶中加入異丙醇鋁和去離子水，升高燒瓶溫度至90℃，充分攪拌2小時，而后向燒瓶中緩慢加入硝酸，回流攪拌4小時，室溫陳化12小時，得到Al₂O₃溶膠；更換三口燒瓶，向燒瓶中加入五水硝酸鋯和去離子水，升高燒瓶溫度至50℃，充分攪拌2小時，而后緩慢加入聚乙烯醇和丙三醇的混合溶液，回流攪拌4小時，室溫陳化12小時，得ZrO₂溶膠；

b)將硅襯底Si置于無水乙醇和丙酮的混合溶液中，超聲清洗去除襯底表面的雜質，然后將襯底置于氫氟酸稀溶液中，去除襯底表面的氧化物，然后將利用熱氧化的方法在Si襯底表面氧化一層SiO₂作為隧穿層，厚度在2nm至4nm范圍內取值，如圖1(a)所示；

c)將ZrO₂溶膠滴在SiO₂作為隧穿層表面，勻膠機的轉速為每分鐘6000轉，旋涂時間在5分鐘至10分鐘范圍內取值，勻膠機襯底臺溫度為室溫，形成第一層ZrO₂溶膠膜，如圖1(b)所示；

d)緊接著將Al₂O₃溶膠滴在第一層ZrO₂溶膠膜上面，繼續旋涂勻膠機的轉速為每分鐘6000轉，旋涂時間在5分鐘至10分鐘范圍內取值，勻膠機襯底臺溫度為室溫，形成第一層Al₂O₃溶膠膜，如圖1(c)所示；

e)將ZrO₂溶膠滴在第一層Al₂O₃溶膠膜表面，勻膠機的轉速為每分鐘6000轉，旋涂時間在5分鐘至10分鐘范圍內取值，勻膠機襯底臺溫度為室溫，形成第二層ZrO₂溶膠膜，如圖1(d)所示；