[发明专利]利用高k介质和纳米晶浮栅的非易失存储器及其制作方法

权利要求书

1、一种利用高k介质和纳米晶浮栅的非易失存储器，其特征在于，该存储器包括：

硅衬底(1)、位于硅衬底(1)上两侧重掺杂的源导电区(6)和漏导电区(7)、源导电区(6)与漏导电区(7)之间的载流子沟道上覆盖的隧穿介质层(2)、覆盖在隧穿介质层(2)上的纳米晶浮栅层(3)、覆盖在纳米晶浮栅层(3)上的控制栅介质层(4)，以及覆盖在控制栅介质层(4)上的栅材料层(5)。

2、根据权利要求1所述的利用高k介质和纳米晶浮栅的非易失存储器，其特征在于，所述隧穿介质层(2)由高k材料制作而成，包括HfO₂、Al₂O₃、Zr0₂、Ta₂O₅、La₂O₃、HfAlO和HfTaON中的任意一种；所述隧穿介质层(2)的厚度为2nm至20nm。

3、根据权利要求1所述的利用高k介质和纳米晶浮栅的非易失存储器，其特征在于，所述纳米晶浮栅层(3)的材料选用金属纳米晶，或选用化合物纳米晶，或选用半导体纳米晶，或选用异质复合纳米晶；所述纳米晶的直径为1nm至10nm，密度为1×10¹¹cm^-2至1×10¹²cm^-2。

4、根据权利要求3所述的利用高k介质和纳米晶浮栅的非易失存储器，其特征在于，所述金属纳米晶材料为W、Al、Ni、Co、Cr、Pt、Ru、Sn、Ti、Au和Ag金属中的任意一种；所述化合物纳米晶材料为HfO₂、WN、CdSe、CoSi₂、NiSi、TaSi₂、WSi₂和HfSiOx二元、多元化合物中的任意一种；所述半导体纳米晶材料为Si或Ge；所述异质复合纳米晶材料为Si/Ge、TiSi₂/Si复合材料中的一种。

5、根据权利要求1所述的利用高k介质和纳米晶浮栅的非易失存储器，其特征在于，所述控制栅介质层(4)由高k材料制作而成，包括HfO₂、Al₂O₃、ZrO₂、Ta₂O₅、La₂O₃、HfAlO、HfTaON中的任意一种；或者由SiO₂材料制作而成；所述控制栅介质层(4)的厚度为10nm至50nm。

6、根据权利要求1所述的利用高k介质和纳米晶浮栅的非易失存储器，其特征在于，所述的栅材料层(5)采用多晶硅栅，或者采用金属栅，所述金属栅包括TaN、IrO₂或金属硅化物。

7、一种利用高k介质和纳米晶浮栅的非易失存储器的制作方法，其特征在于，该方法包括：

A、在硅衬底上生长高k材料隧穿介质层；

B、在高k材料隧穿介质层上生长纳米晶浮栅层；

C、在纳米晶浮栅层上沉积高k材料或SiO₂材料的控制栅介质层；

D、在控制栅介质层上沉积多晶硅材料或者金属材料的栅材料层；

E、光刻，在栅材料层上的抗蚀剂中形成栅线条图形；

F、以栅线条图形为掩模刻蚀栅材料层、控制栅介质层、纳米晶浮栅层及高k材料隧穿介质层，形成栅堆结构；

G、光刻、离子注入，在栅线条两侧硅衬底中形成源导电区和漏导电区；

H、生长绝缘介质、光刻、腐蚀、蒸发金属、剥离、退火，形成源电极、漏电极和栅电极，并封装。

8、根据权利要求7所述的利用高k介质和纳米晶浮栅的非易失存储器的制作方法，其特征在于，步骤A中所述生长高k材料隧穿介质层的方法为：化学气相淀积CVD、原子层沉积ALD、电子束蒸发或者磁控溅射。

9、根据权利要求7所述的利用高k介质和纳米晶浮栅的非易失存储器的制作方法，其特征在于，步骤B中所述生长纳米晶浮栅层的方法为：采用溅射或蒸发在高k材料隧穿介质层上镀膜，然后对形成的薄膜材料进行高温快速热处理，使薄膜材料结晶，形成纳米晶颗粒。