[發明專利]鉭鈦復合氧化物柔性底柵電荷俘獲型存儲器及其制備方法

在審

• 申請號: 202011089583.1
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112382668A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 秦國軒;楊曉東;劉汪鈺;閆宏光;周亮宇;黃逸蒙
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01L29/792
• 分類號: H01L29/792;H01L21/336;H01L29/423;H01L29/24;H01L27/11568
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

1.一種鉭鈦復合氧化物柔性底柵電荷俘獲型存儲器，其特征是，在PET柔性襯底上依次制備了氧化銦錫底柵電極、Al₂O₃阻擋層、(Ta₂O₅)_0.5(TiO₂)_0.5存儲層、Al₂O₃隧穿層以及摻雜的Si薄膜，最后用金制備器件的源極和漏極，源極和漏極部分接在Al₂O₃隧穿層上，實現與Si薄膜摻雜區較大的接觸面積，從而減小接觸電阻。

2.一種鉭鈦復合氧化物柔性底柵電荷俘獲型存儲器制備方法，其特征是，采用磁控濺射工藝在PET襯底上形成ITO底柵電極，采用原子淀積技術制備氧化鋁阻擋層和隧穿層，采用磁控濺射技術制備鉭鈦復合氧化物介質層，隨后在SOI上采用光刻工藝形成摻雜區圖案以及離子注入形成摻雜區，通過轉移技術將硅納米薄膜轉移到PET襯底上，最后通過光刻以及真空電子束蒸鍍的方式形成源漏電極，這樣就完成了晶體管的制備。

3.如權利要求2所述的鉭鈦復合氧化物柔性底柵電荷俘獲型存儲器制備方法，其特征是，具體步驟如下：

a、選用PET柔性材料作為襯底，首先將PET放進盛有丙酮溶液的燒杯中，然后在超聲波清洗器中清洗，隨后使用異丙醇溶液將用丙酮清洗過的PET在超聲波清洗器中將丙酮清洗干凈，得到較為清潔的襯底；

b、采用磁控濺射在PET襯底上鍍200nm厚ITO膜作底柵電極層；

c、將鍍好ITO柵電極層的柔性PET襯底轉移到熱原子層沉積ALD系統中，以三甲基鋁Al(CH₃)₃,TMA和H₂O為反應源，淀積15nm厚的Al₂O₃阻擋介質層

d、制備(Ta₂O₅)_0.5(TiO₂)_0.5靶材：先將Ta₂o₅和TiO₂按比例球磨，充分混合后在預燒，預燒后再次球磨，然后再箱式爐中反應，最后將粉料壓制成靶材；

e、采用磁控濺射技術生長(Ta₂O₅)_0.5(TiO₂)_0.5存儲介質層：室溫在2Pa，100W，氬氧比3:1的條件下濺射存儲層薄膜；

f、緊接著再次用ALD沉積15nm的氧化鋁作為隧穿層介質，生長條件與阻擋層相同；

g、選用SOI材料，在超聲波清洗器中采用丙酮進行清洗，隨后采用異丙醇洗凈丙酮殘留物，吹干SOI；

h、在SOI表面涂上1813正型光刻膠，并使用勻膠機將光刻膠甩均勻，隨后使用光刻機以及制作好的掩膜版進行光刻形成特定的摻雜區圖案，隨后采用離子注入進行N型注入，參數為注入能量為40Kev，劑量為4×10¹⁵cm^-2，產生源漏摻雜區，在750℃的溫度條件下，快速熱退火10s之后，在丙酮溶液中除去光刻膠；

i、在3:1的氫氟酸(HF)溶液中，放入之前做好的SOI，兩小時后SOI上的埋氧層將被腐蝕干凈，隨后硅納米膜層將脫落，將硅納米膜轉移到已經淀積有ITO底柵電極、Al₂O₃阻擋層、(Ta₂O₅)_0.5(TiO₂)_0.5存儲層、Al₂O₃隧穿層的柔性PET襯底之上，烘干；

j、在轉移到PET上的硅納米膜上涂膠，對準光刻，形成源漏電極的光刻圖案，采用真空電子束蒸鍍的方式形成100nm的金，作為金屬源漏電極，去膠之后，器件的制備完成。

4.如權利要求3所述的鉭鈦復合氧化物柔性底柵電荷俘獲型存儲器制備方法，其特征是，具體淀積中反應的襯底溫度為300℃，反應腔工作壓強保持在250Pa；具體淀積過程如下：

1)TMA依靠飽和蒸氣壓進入反應腔，化學吸附在ITO電極層上，脈沖時間為1.5秒；

2)用N₂吹洗并帶走腔中剩余的TMA，N₂吹洗時間為5.0秒；

3)H₂O在N₂的攜帶下脈沖進入反應腔并與已化學吸附在ITO上的TMA反應，生成Al₂O₃和副產物CH₄；

4)CH₄及過量的水由N₂吹洗帶出反應腔，吹洗時間為0.5秒；

以上為一個循環的Al₂O₃薄膜的沉積過程，四個步驟完成后會在襯底表面沉積一層亞單層厚的Al₂O₃薄膜。只要控制循環次數從而控制薄膜的厚度。