[实用新型]一种CTM存储器

说明书

本实用新型属于电子器件技术领域，公开了氧化锆和硅酸锆纳米颗粒的有机无机混合CTM存储器及其制备方法，CTM存储器包括由下至上层叠设置的下电极，基底，存储层和上电极层；所述存储层为含有氧化锆和硅酸锆纳米颗粒的有机无机材料混合层。本实用新型采用溶液法制备存储层，实现低成本CTM的制备，设备和原料投资较少，可实现大规模工业应用。此外，本实用新型采用的制备方法制备出的存储层同时具有隧穿层，存储层和阻挡层的作用，降低了工艺难度，减少了复杂工艺导致的器件性能的退化。

技术领域

本实用新型涉及微电子技术领域，具体是一种基于氧化锆和硅酸锆纳米颗粒的有机无机混合材料的CTM及其制备方法。

背景技术

存储器种类繁多，按照存储材料可分为磁表面存储器和半导体存储器，而半导体存储器按照数据保存是否依赖外部电源又可以分为易失性存储器和非易失性存储器。易失性存储器在断电后会丢失所有存储的数据，如动态存储器(DRAM)、静态存储器(SRAM)等。相反，非易失性存储器即使在断电的情况下，也能保持存储的数据，如闪存(Flash)，电荷俘获型存储器(CTM)等。CTM具有其低功耗，疲劳特性好，数据保持能力强的特点，是目前使用的主流非易失性存储器之一。通过在存储层上施加不同的电压来控制电荷隧穿进出存储层，从而实现数据的写入，擦除和存储。现有的针对CTM的研究主要集中在存储材料筛选及优化，存储密度提升，器件结构优化以及制备工艺优化。其中，针对器件结构和制备工艺的研究至关重要。传统的CTM结构为“下电极/基底/隧穿层/存储层/阻挡层/上电极”，薄膜层一般通过原子层沉积(ALD)，溅射和化学气相沉积等方法制备，但上述方法受限于设备，生产成本过高，无法满足低成本的工业化生产需求。此外，传统的多层结构在复杂的制备过程中会导致器件性能的退化，不利于提高生产效率。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种基于氧化锆和硅酸锆纳米颗粒的有机无机混合材料的CTM及其制备方法，能减少复杂制备过程中导致的器件性能退化，同时可以满足低成本生产的工业需求。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的第一方面提供一种基于氧化锆和硅酸锆纳米颗粒的有机无机混合材料的CTM存储器，包括由下至上层叠设置的下电极层，基底，存储层和上电极层；所述存储层为有机、无机混合材料的薄膜层。

优选的，所述基底为硅薄膜层，厚度为280-320nm。

优选的，所述上电极层包括若干阵列在存储层上的上电极。

所述上电极为柱形金属铝薄膜层，厚度为800-900nm，面积为1.4-1.8×10^-9cm²。

优选的，所述有机材料为硅氧烷，无机材料为氧化锆和硅酸锆颗粒。

优选的，氧化锆和硅酸锆为纳米颗粒，纳米颗粒直径为20-25nm，薄膜厚度为500-600nm。

上述CTM存储器的制备工艺方法，包括制备存储层的步骤，具体包括如下：

(1)制备存储层前驱体溶液

同时，将正丙醇锆，甲基丙烯酸和正丙醇溶液按照摩尔比例1：1：1混合并搅拌得到溶液A；将稀盐酸加入3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶液中并搅拌得到溶液B；将配置好的A液加入B液中，二者体积比例为0.5-2，搅拌均匀后加入1-羟基环己基苯基甲酮溶液；最后加入正丙醇得到前驱体溶液；

(2)制备存储层

将基底浸泡在前述的前驱体溶液中并缓慢提拉，再将基底置于热板上预退火直至溶液凝固成膜，然后用UV灯照射形成的薄膜，最后将基底置于热板上退火，在基底上制得存储层。

优选的，步骤(2)中，然后将基底至于热板上进行预退火至溶液凝固成膜，预退火温度为100-120℃，时间为25-35min。