[发明专利]一种聚合物基的纳米晶存储器电容及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体存储器制造技术领域，具体涉及一种有机聚合物材料和无机材料构成的存储器电容。

技术背景

随着存储器在通信、消费领域、计算机领域的普遍应用，以多晶硅作为浮栅的快速闪存（Flash）已成为占据一定市场份额的存储器芯片产品。但是半导体工业的进一步按比例缩小对纳米级厚度的隧穿氧化层的质量提出了极大的挑战。采用纳米晶作为电荷存储单元可以解决传统多晶硅浮栅存储器在尺寸进一步缩小情况下遇到的隧穿氧化层减薄和数据保持能力退化的两难处境[1]。纳米晶存储器的优点在于电荷存储在分立的纳米晶中，同时纳米晶之间被绝缘介质隔离。因而，隧穿氧化层中单一的电荷泄漏通道只能导致某一个或其附近的纳米晶存储电荷的流失，而不影响其它纳米晶的存储电荷。此外，金属纳米晶在费米能级附近有较高的态密度、与导电沟道有较强的耦合、功函数选择范围更大、载流子限制效应引起的能量扰动小等优势[2]，因此具有很好的应用前景。

另一方面，作为有机电子学的一个新型方向，聚合物存储器已成为一个新的研究热点。然而，大量有关聚合物存储器的报道主要集中在金属/聚合物/金属以及金属/聚合物和纳米晶混合层/金属两种结构上[3、4]。Kolliopoulou^[5]等人将绝缘体有机物引入无机纳米晶存储器体系替代控制层的位置，制备了混合的硅-有机纳米晶存储器件，但是此器件的控制层并未被有机物替代。

因此，本发明结合上述思想和纳米晶电容，提出了一种半导体聚合物基的金属纳米晶存储器电容结构及其制备方法，旨在提供一种低成本和与硅基工艺兼容的混合硅-有机存储器或者全有机存储器。

参考文献

[1]   A. Thean, J. P. Leburton, “Flash memory: towards single-electronics”, IEEE Potentials, 2002, 21(Oct/Nov), pp. 35-41.

[2]   Z. Liu, C. Lee, V. Narayanan, G. Pei, E. C. Kan, “Metal nanocrystal memoriesⅠ: Device design and fabrication”, IEEE Trans. Electron Devices, 2002, Vol.49, No.9, pp. 1606-1613.

[3]    M. Colle, M. Buchel, D.M. de Leeuw, “Switching and filamentary conduction in non-volatile organic memories”, Organic Electronics, 2007, 7, pp.305-312.

[4]   Q.D. Ling, D.J. Liaw, E.Y..H. Teo, C.X. Zhu, D.S.H. Chan, E.T. Kang, K.G. Neoh, “Polymer memories: Bisatble electrical switching and device performance”, Polymer, 2007, 48, pp.5182-5201.

[5]   S. Kolliopouou, P. Dimitrakis, P. Normnd, H.L. Zhang, N. Cant, M.C. Petty, D. Tsoukalas, “Hybrid silicon-organic nanoparticle memory device”, Journal of Applied Physcis, 2003, Vol.94. No.8, pp.5234-5239。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、成本低的聚合物基的纳米晶存储器电容及其制备方法。

本发明提供的聚合物基的纳米晶存储器电容，其结构依次包括半导体硅衬底、硅衬底上的无机介质层、第一层酞菁铜聚合物薄膜、锑纳米晶、第二层酞菁铜聚合物薄膜、金属电极。其中，无机介质层和第一层酞菁铜聚合物薄膜作为电 荷隧穿层，锑纳米晶作为电荷电荷存储中心，第二层聚合物薄膜为电荷阻挡层。                 

本发明中，所述的第一层酞菁铜聚合物薄膜和锑纳米晶可以为重复多层。

本发明中，所述的无机介质层材料为SiO₂、SiON或Al₂O₃。