[發(fā)明專利]非易失性存儲(chǔ)器及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110591322.8
• 申請(qǐng)日: 2021-05-28
• 公開（公告）號(hào): CN113380881B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁士進(jìn);霍景永;熊文;吳小晗;張衛(wèi)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué);上海集成電路制造創(chuàng)新中心有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/423
• 分類號(hào): H01L29/423;H01L29/792;H01L21/34;H01L21/44
• 代理公司: 上海恒銳佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31286
• 代理人: 黃海霞

本發(fā)明提供了一種非易失性存儲(chǔ)器，包括源電極、漏電極、以及從下而上依次堆疊設(shè)置的柵極、電荷阻擋層、電荷俘獲層、電荷隧穿層和有源溝道層，所述源電極和所述漏電極分別設(shè)置于所述有源溝道層的兩側(cè)且包覆部分所述有源溝道層；所述電荷俘獲層包括若干N型氧化物半導(dǎo)體薄膜和若干P型氧化物半導(dǎo)體薄膜，所述N型氧化物半導(dǎo)體薄膜和所述P型氧化物半導(dǎo)體薄膜交替堆疊設(shè)置，使得不僅能同時(shí)實(shí)現(xiàn)電編程與擦除操作，以及具有良好的數(shù)據(jù)保持特性，而且有利于降低所述非易失性存儲(chǔ)器的操作電壓，提高電編程與擦除效率。本發(fā)明還提供了所述非易失性存儲(chǔ)器的制備方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種非易失性存儲(chǔ)器及其制備方法。

背景技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著平板顯示技術(shù)的迅速發(fā)展以及面板系統(tǒng)(SoP)對(duì)于薄膜晶體管存儲(chǔ)器的需求不斷增加，基于薄膜晶體管(TFT)的非易失性存儲(chǔ)器逐漸成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。然而傳統(tǒng)非易失性硅基MOSFET存儲(chǔ)器與TFT無(wú)法實(shí)現(xiàn)工藝兼容，故研發(fā)出新型的非易失性TFT存儲(chǔ)器顯得十分必要。近些年來(lái)，非晶銦鎵鋅氧化物(a-IGZO)因具有制備工藝簡(jiǎn)單多樣、電學(xué)性能優(yōu)良以及高的可見光透射率等優(yōu)點(diǎn)，在透明柔性電子器件等領(lǐng)域展現(xiàn)巨大的應(yīng)用前景。2004年，日本東京工業(yè)大學(xué)的Hosono研究小組首次報(bào)道了高電子遷移率的柔性透明非晶銦鎵鋅氧薄膜晶體管(a-IGZO TFT)，a-IGZO作為新一代薄膜晶體管的溝道層材料步入人們的視野。2008年韓國(guó)三星先進(jìn)技術(shù)研究所首次報(bào)道了面向面板系統(tǒng)應(yīng)用的a-IGZO溝道TFT存儲(chǔ)器，至此基于a-IGZO TFT的非易失性存儲(chǔ)器也逐漸成為了科研人員的研究熱點(diǎn)之一。

電荷俘獲層作為TFT存儲(chǔ)器的關(guān)鍵組成部分，在影響存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)保持特性、編程/擦除效率等方面發(fā)揮著重要的作用。早期人們主要采用金屬納米晶或缺陷富集介質(zhì)材料作為a-IGZO TFT存儲(chǔ)器的電荷俘獲層，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，制備的存儲(chǔ)器很難進(jìn)行負(fù)壓擦除或擦除效率很低。于是人們研究發(fā)展了光擦除和光輔助電擦除的方式，以此實(shí)現(xiàn)器件的擦除操作，然而從a-IGZO TFT存儲(chǔ)器實(shí)際應(yīng)用的角度來(lái)看，光擦除和光輔助電擦除方式所需條件復(fù)雜，會(huì)極大限制a-IGZO TFT存儲(chǔ)器的應(yīng)用范圍。由于電編程與擦除方式使得a-IGZOTFT存儲(chǔ)器的擦寫操作靈活易控，應(yīng)用范圍更廣。故研發(fā)出能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效電編程、擦除的a-IGZO TFT存儲(chǔ)器顯得尤為重要，具有較高的應(yīng)用價(jià)值和研究意義。近些年來(lái)，人們采用單一的氧化物半導(dǎo)體材料作為電荷俘獲層制備的a-IGZO TFT存儲(chǔ)器同時(shí)實(shí)現(xiàn)了電編程與擦除操作，大大推動(dòng)了a-IGZO TFT存儲(chǔ)器實(shí)際應(yīng)用的進(jìn)程，但其存在操作電壓高，電編程與擦除效率較低，數(shù)據(jù)保持特性欠佳，未達(dá)到人們的預(yù)期效果。

因此，有必要提供一種新型的非易失性存儲(chǔ)器及其制備方法以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于一種非易失性存儲(chǔ)器及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中采用單一的氧化物半導(dǎo)體材料電荷俘獲層制備的存儲(chǔ)器中存在操作電壓高，電編程與擦除效率較低，數(shù)據(jù)保持特性欠佳的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的所述非易失性存儲(chǔ)器，包括源電極、漏電極、以及從下而上依次堆疊設(shè)置的柵極、電荷阻擋層、電荷俘獲層、電荷隧穿層和有源溝道層，所述源電極和所述漏電極分別設(shè)置于所述有源溝道層的兩側(cè)且包覆部分所述有源溝道層，所述電荷俘獲層包括若干N型氧化物半導(dǎo)體薄膜和若干P型氧化物半導(dǎo)體薄膜，所述N型氧化物半導(dǎo)體薄膜和所述P型氧化物半導(dǎo)體薄膜交替堆疊設(shè)置。

本發(fā)明的所述非易失性存儲(chǔ)器的有益效果在于：通過(guò)所述電荷俘獲層包括若干N型氧化物半導(dǎo)體薄膜和若干P型氧化物半導(dǎo)體薄膜，所述N型氧化物半導(dǎo)體薄膜和所述P型氧化物半導(dǎo)體薄膜交替堆疊設(shè)置，使得通過(guò)所述N型氧化物半導(dǎo)體薄膜和所述P型氧化物半導(dǎo)體薄膜的能帶結(jié)構(gòu)與缺陷能級(jí)的差異，不僅能使所述非易失性存儲(chǔ)器可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)電編程與擦除操作，以及具有良好的數(shù)據(jù)保持特性，而且所述N型氧化物半導(dǎo)體薄膜和所述P型氧化物半導(dǎo)體薄膜會(huì)使所述電荷俘獲層內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)建電場(chǎng)，此內(nèi)建電場(chǎng)的存在有利于降低所述非易失性存儲(chǔ)器的操作電壓，提高電編程與擦除效率。