[发明专利]一种具有侧栅结构的硅基单电子记忆存储器及其制作方法

权利要求书

1.一种具有侧栅结构的硅基单电子记忆存储器，其特征在于，该硅基单电子记忆存储器包括：

绝缘体上硅SOI衬底；

在所述SOI衬底上由顶层硅制作的硅纳米电导细线(5)和硅量子线(14)，所述硅纳米电导细线(5)与硅量子线(14)相互平行，硅量子线(14)用于探测硅纳米晶库仑岛(6)中的存储电荷，存储电荷通过硅纳米电导细线(5)进入硅纳米晶库仑岛(6)；

位于硅纳米电导细线(5)中间位置且与硅纳米电导细线(5)连接的用于存储电荷的硅纳米晶库仑岛(6)；

位于硅纳米电导细线(5)两端且与硅纳米电导细线(5)连接的第一欧姆接触电导台阶(3)和第二欧姆接触电导台阶(4)；

位于第一欧姆接触电导台阶(3)上的第一源极金属电极(7)和位于第二欧姆接触电导台阶(4)上的第一漏极金属电极(8)；

位于硅纳米晶库仑岛(6)两侧硅纳米电导细线(5)上的第一围栅纳米电极(9)、第二围栅纳米电极(10)和第三围栅纳米电极(11)，所述第一围栅纳米电极(9)和第二围栅纳米电极(10)位于硅纳米晶库仑岛(6)的同一侧，所述第三围栅纳米电极(11)位于硅纳米晶库仑岛(6)的另一侧；

位于硅量子线(14)相对于硅纳米电导细线(5)另一侧且与硅量子线(14)连接的第三欧姆接触电导台阶(15)和第四欧姆接触电导台阶(16)；

位于第三欧姆接触电导台阶(15)上的第二源极金属电极(19)和位于第四欧姆接触电导台阶(16)上的第二漏极金属电极(20)；

位于硅量子线(14)相对于第三欧姆接触电导台阶(1 5)和第四欧姆接触电导台阶(16)同侧且在第三欧姆接触电导台阶(15)和第四欧姆接触电导台阶(16)之间的第五欧姆接触电导台阶(17)；

位于第五欧姆接触电导台阶(17)上的金属侧栅电极(18)；

覆盖在硅纳米电导细线(5)、硅纳米晶库仑岛(6)、硅量子线(14)、第一围栅纳米电极(9)、第二围栅纳米电极(10)和第三围栅纳米电极(11)上的绝缘介质层(12)；

覆盖在绝缘介质层(12)上的表面金属浮栅(13)。

2.根据权利要求1所述的具有侧栅结构的硅基单电子记忆存储器，其特征在于，所述硅纳米晶库仑岛(6)所用材料为超薄多晶硅膜，用于实现室温条件下对电荷的强烈的量子限制效应，每个电荷的存储过程都依赖于量子库仑阻塞效应。

3.根据权利要求1所述的具有侧栅结构的硅基单电子记忆存储器，其特征在于，所述存储电荷的势场通过电容耦合作用于通过邻近的硅量子线(14)的信号电流，使硅量子线(14)获得单个电荷的存储信息。

4.根据权利要求3所述的具有侧栅结构的硅基单电子记忆存储器，其特征在于，所述信号电流通过金属侧栅电极(18)和/或表面金属浮栅(13)控制。

5.根据权利要求1所述的具有侧栅结构的硅基单电子记忆存储器，其特征在于，所述第一欧姆接触电导台阶(3)、第二欧姆接触电导台阶(4)、第三欧姆接触电导台阶(15)、第四欧姆接触电导台阶(16)和第五欧姆接触电导台阶(17)由所述SOI衬底的顶层硅制作而成。

6.根据权利要求1所述的具有侧栅结构的硅基单电子记忆存储器，其特征在于，所述第一源极金属电极(7)和第一漏极金属电极(8)分别淀积在第一欧姆接触电导台阶(3)和第二欧姆接触电导台阶(4)上，并经过退火实现欧姆接触；

所述金属侧栅电极(18)淀积在第五欧姆接触电导台阶(17)上，并经过退火实现欧姆接触；

所述第二源极金属电极(19)和第二漏极金属电极(20)分别淀积在第三欧姆接触电导台阶(15)和第四欧姆接触电导台阶(16)上，并经过退火实现欧姆接触。

7.根据权利要求1所述的具有侧栅结构的硅基单电子记忆存储器，其特征在于，

所述第一围栅纳米电极(9)和第二围栅纳米电极(10)用于控制单个电荷进入硅纳米晶库仑岛(6)，实现单电荷的可控存储；

所述第三围栅纳米电极(11)用于硅纳米晶库仑岛(6)上存储电荷的擦除。