[发明专利]一种电荷俘获存储器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种存储器，具体地说是一种电荷俘获存储器及其制备方法。

背景技术

非挥发性存储器件在系统关闭或无电源供应时仍能保持数据信息，因此其被广泛应用于电子消费市场，具体应用于电脑、手机和数码相机等。随着CMOS器件尺寸持续缩小，由于浮栅（Floating Gate）结构非挥发性存储器件，擦和写过程需要高电压，将浮栅结构非挥发性存储器件与CMOS器件整合在一起，越来越困难。另外，随着浮栅结构非挥发性存储器件尺寸的缩小，过度擦除和反常漏电流都表现得越来越严重。在这种情况下，结构为硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅（Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon，SONOS）的电荷俘获存储器件以其具有更小的操作电压、良好的重复性和保持性，越来越受到科研工作者们的关注，并且被认为是下一代存储器最有希望的替代者之一。但是随着尺寸的缩小，SONOS器件也显示出了它的弊端，如低的电荷俘获效率和差的保持性能。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种电荷俘获存储器，以解决现有的SONOS器件电荷俘获效率低及保持性能差的问题。

本发明的目的之二就是提供一种上述电荷俘获存储器的制备方法。

本发明的目的之一是这样实现的：一种电荷俘获存储器，其结构由下至上依次是p-Si衬底、SiO₂隧穿层、Zr_0.5Hf_0.5O₂膜层和电极膜层；所述电极膜层为Au电极膜层或Pt电极膜层；所述Zr_0.5Hf_0.5O₂膜层是在p-Si衬底上通过磁控溅射所制成，所述SiO₂隧穿层是在形成所述Zr_0.5Hf_0.5O₂膜层后通过退火工艺而形成，所述电极膜层是在所述Zr_0.5Hf_0.5O₂膜层上通过真空蒸镀而形成。

所述电极膜层为若干均布的直径为0.1mm~0.3mm的圆形电极膜。

所述Zr_0.5Hf_0.5O₂膜层的厚度为30nm~100nm。

所述电极膜层的厚度为50nm~120nm。

本发明的目的之二是这样实现的：一种电荷俘获存储器的制备方法，包括如下步骤：

a、对p-Si衬底进行预处理：将p-Si衬底依次在丙酮、酒精和去离子水中分别用超声波清洗，之后放入8%~10%的氢氟酸溶液中，接着再用去离子水超声清洗；

b、将预处理过的p-Si衬底固定到磁控溅射设备腔体内的衬底台上，在腔体内的靶台上设置Zr_0.5Hf_0.5O₂靶材，将腔体内抽真空至1×10^-4Pa ~4×10^-4Pa；

c、打开腔体内的衬底加热器，将p-Si衬底加热至350℃~400℃；向腔体内通入流量为60sccm~80sccm的Ar；

d、启动射频源，设置射频功率为80W~90W；调节接口阀使腔体内起辉，起辉后使腔体内气压稳定在2~4Pa；溅射2h~3h，在p-Si衬底上形成Zr_0.5Hf_0.5O₂膜层；

e、向快速退火炉中通入2sccm~4sccm的O₂，将制有Zr_0.5Hf_0.5O₂膜层的衬底放入快速退火炉中，设置好退火温度和时间，在p-Si衬底和Zr_0.5Hf_0.5O₂膜层之间形成SiO₂隧穿层；

f、将退火处理后的p-Si衬底置于真空蒸镀设备腔体内，在p-Si衬底上的Zr_0.5Hf_0.5O₂膜层上放置掩膜版；将电极材料置于真空蒸镀设备腔体内掩膜版的上方；所述电极材料为Au或Pt；

g、将真空蒸镀设备腔体内抽真空至4×10^-3Pa ~5×10^-3Pa；