[发明专利]一种基于二维材料的半浮栅存储器及其制备方法

说明书

本发明属于半导体存储器技术领域，具体为一种基于二维材料的半浮栅存储器及其制备方法。本发明半浮栅存储器包括：L型底栅；覆盖底栅表面的阻挡层；L型半浮栅层，为第一类二维材料，顶部与底栅的顶部持平；半浮栅底部上的半闭合隧穿层，为第二类二维材料，其上表面与半浮栅的顶部相持平；覆盖半浮栅和半闭合隧穿层的沟道层，为第三类二维材料，其上表面与阻挡层的顶部相持平；沟道表面的源极和漏极，为第四类二维材料；第一类二维材料和第三类二维材料构成二极管，第一类二维材料、第三类二维材料与阻挡层、底栅构成栅控二极管。本发明器件可靠性好，数据擦写速度快，且可增加数据保持时间；此外，器件具有较小的体积，适合用于超薄电子设备中。

技术领域

本发明属于半导体存储器技术领域，具体涉及一种基于二维材料的半浮栅存储器及其制备方法。

背景技术

现今主流的存储技术分为两类：挥发性存储技术和非挥发性存储技术。对于挥发性存储技术，主要是静态随机存储器SRAM和动态随机存储器DRAM。挥发性存储器有着纳秒级的写入速度，然而其数据保持能力只有毫秒级，使得其只能用在缓存等有限的存储领域。对于非挥发性存储技术，比如闪存技术，其数据保持能力可以达到10年，然而相对缓慢的写入操作，极大地限制了其在高速缓存领域的应用。另一方面，二维材料，如过渡金属硫化物不仅有较高的迁移率，而且当其薄膜厚度减到单层，仍然保持着优异的电学特性，是应用于半导体器件的良好材料。此外，二维材料表面没有悬挂键并且有着丰富的能带体系，这使得其在能带工程设计电子器件领域有着天然的优势。没有悬挂键的特性使得其可以自由堆叠电子器件，丰富的能带体系使得其可以满足各种新型电子器件所需的能带结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可靠性好、擦写速度快、体积小的基于二维材料的半浮栅存储器及其制备方法。

本发明提供的基于二维材料的半浮栅存储器，包括：

衬底，其作为底栅，呈L型；

阻挡层，其为绝缘介质，覆盖所述底栅表面；

半浮栅层，其为第一类二维材料，形成在所述阻挡层的底部上，且呈L型，其顶部与所述底栅的顶部相持平；

半闭合隧穿层，其为第二类二维材料，形成在所述半浮栅的底部上，其上表面与所述半浮栅的顶部相持平；

沟道层，其为第三类二维材料，覆盖所述半浮栅和所述半闭合隧穿层，其上表面与所述阻挡层的顶部相持平；以及

漏极和源极，其为第四类二维材料，形成在所述沟道表面；

其中，所述第三类二维材料和所述第一类二维材料构成二极管，所述第三类二维材料、所述第一类二维材料与所述阻挡层、所述底栅构成栅控二极管。

本发明的基于二维材料的半浮栅存储器中，优选为，所述阻挡层材料选自Al₂O₃、SiO₂、HfO₂、Ta₂O₅、TiO₂、La₂O₃、HfZrO₄，或者由这材料组成的叠层。

本发明的基于二维材料的半浮栅存储器中，优选为，所述第一类二维材料是n型导电的HfS₂、MoS₂或者是p型导电的WSe₂、MoSe₂，所述第三类二维材料是p型导电的WSe₂、MoSe₂或者n型导电的HfS₂、MoS₂。

本发明的基于二维材料的半浮栅存储器中，优选为，所述第二类二维材料是hBN、CuInP₂S₆或者CuInP₂S₆/hBN叠层。