[发明专利]一种存储单元及其操作方法和制备方法

说明书

一种存储单元及其操作方法和制备方法，其中，存储单元包括：衬底、设置在所述衬底中的源极和漏极、堆叠栅和侧墙；所述堆叠栅设置在所述源极和漏极之间的所述衬底上，包括沿远离所述衬底依次设置的隧穿氧化层、电荷俘获层、反铁电薄膜层和栅电极；所述栅电极用于提供控制电压；所述反铁电薄膜层用于在所述控制电压的作用下增强所述隧穿氧化层上的电场，增加所述隧穿氧化层的能带的弯曲程度；所述电荷俘获层用于俘获从所述衬底注入的电荷存储信息。本发明的存储单元工作电压低、存取速度快、功耗低。

技术领域

本发明涉及存储器技术领域，特别涉及一种存储单元及其操作方法和制备方法。

背景技术

存储器是现代信息技术中用于保存信息的记忆设备，是电子系统的基础核心部件之一，是系统正常运行的保障。例如，计算机中全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。

闪存(Flash)是目前主流的非易失性存储器。然而，Flash存在工作电压高(通常大于10V，甚至15V)和存取速度慢(～1ms)的缺点，使得其难以满足未来信息技术的发展。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种工作电压低、存取速度快、功耗低的存储单元及其操作方法和制备方法。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种存储单元，包括：衬底、设置在所述衬底中的源极和漏极、堆叠栅和侧墙；所述堆叠栅设置在所述源极和漏极之间的所述衬底上，包括沿远离所述衬底依次设置的隧穿氧化层、电荷俘获层、反铁电薄膜层和栅电极；所述栅电极用于提供控制电压；所述反铁电薄膜层用于在所述控制电压的作用下增强所述隧穿氧化层上的电场，增加所述隧穿氧化层的能带的弯曲程度；所述电荷俘获层用于俘获从所述衬底注入的电荷存储信息。

进一步地，所述反铁电薄膜层由反铁电薄膜材料制成。

进一步地，所述反铁电薄膜材料包括Hf_1-xZr_xO₂(0.5x≤1)、Hf_1-xSi_xO₂(0.05x0.1)、Hf_1-xAl_xO₂(0.06x0.1)、Al掺杂Hf_1-xZr_xO₂(0.5x≤1)和Si掺杂Hf_1-xZr_xO₂(0.5x≤1)中的任意一种。

进一步地，所述反铁电薄膜层的厚度不大于50nm。

进一步地，所述电荷俘获层为氮化硅(Si₃N₄)、HfN_x(x不大于1.3)、重掺杂的多晶硅、TaC、TiN、TaTbN、TaErN、TaYbN、TaSiN、HfSiN、MoSiN、RuTa_x、NiTa_x、MoN_x、TiSiN、TiCN、TaAlC、TiAlN、Ti、Ta、TaN、W和RuO_x中的任意一种或多种。

进一步地，所述栅电极为重掺杂的多晶硅、TaC、TiN、HfN、TaTbN、TaErN、TaYbN、TaSiN、HfSiN、MoSiN、RuTa_x、NiTa_x、MoN_x、TiSiN、TiCN、TaAlC、TiAlN、TaN、Mo、Ti、Al、Cr、Au、Cu、Ag、W和RuOx中的任一种或多种。