[发明专利]一种基于ALD沉积IGZO膜的闪存单元及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于ALD沉积IGZO膜的闪存单元及其制备方法和应用，属于半导体材料技术领域。其制备方法为在P型高掺杂晶圆基底上沉积隔离层、浮栅层、隧穿层，利用ALD法在隧穿层上沉积IGZO薄膜层，然后蚀刻掉多余的IGZO部分并蚀刻出源漏区域，沉积Al作为源漏。本发明ALD法沉积IGZO膜制备的闪存单元的加工温度较低，性能较好，利用ALD沉积IGZO薄膜来取代传统的硅通道，提高闪存单元的性能，降低漏电流。本发明采用ALD法沉积IGZO纳米薄膜作为闪存单元的channel层，解决了硅沟道闪存单元不能用于柔性基底材料的问题，为未来柔性存储器发展奠定了基础。

技术领域

本法发明属于半导体材料技术领域，具体涉及一种基于ALD沉积IGZO膜的闪存单元及其制备方法和应用。

背景技术

随着科技的发展，智能可穿戴设备的研发吸引了越来越多的关注，在医疗方面和军事方面填补了很多行业空白。为了适应这一趋势的发展，智能产品的社会需求也向着微型化，柔性化，低功耗等方面进行转变。存储器作为这些智能设备的重要组成部分，柔性非易失性存储器（FlexibleNonvolatile Memories, NVMs）已经成为未来电子系统的强大助手，其特点是可伸缩，可卷和可弯曲。为了实现功能更先进的柔性电子系统，必须集成NVMs器件以提高系统性能。非晶硅（Amorphous Silicon, a-Si）和低温多晶硅（Low-Temperature Poly Silicon, LTPS）作为目前市场上比较成熟的技术，不能满足柔性存储器的发展。因为柔性的有机基板只能承受350℃以下的处理温度，无法在上面生长单晶硅和多晶硅，而传统的非晶硅由于迁移率太低和性能较差，并不能满足高性能存储器件的要求。因此，寻找一种迁移率高，性能稳定的新型半导体来替代传统的硅，成为了解决智能设备发展限制的最有效出路。

氧化铟镓锌（Indium Gallium Zinc Oxide，IGZO）是在2004年由东京工业大学的HideoHosono教授首次提出，制造的柔性透明薄膜晶体管(TFT)。IGZO最开始用在新一代高性能薄膜晶体管（TFT）中作为沟道材料，从而提高显示面板分辨率，并使得大屏幕OLED电视成为可能。IGZO作为一个新型的半导体材料，有着比非晶硅（α-Si）更高的电子迁移率，它可以替换原有的硅沟道材料，因为IGZO 的电子迁移率比非晶硅大的多，而且IGZO有着最大的开关比和较小的漏电流，这使得器件单元不工作的时候功耗降低，这对于移动设备至关重要。但在闪存单元的发展中，IGZO膜的应用还鲜有报道，主要是 IGZO沉膜过程中，大都采用磁控溅射过程，在该过程中等离子体会对IGZO膜表面造成损伤，影响了闪存单元的存储性能，进一步影响将闪存单元应用于柔性基底材料的问题。

综上所述，研发一种沉积有IGZO膜的闪存单元，并将该闪存单元应用于柔性非易失性储存器基体材料上具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中存在的柔性基底材料承受温度低、等离子体会对IGZO膜造成损失的缺点，本发明提供了一种基于ALD沉积IGZO膜的闪存单元及其制备方法和应用，利用ALD沉积IGZO薄膜来取代传统的硅通道，提高闪存单元的性能，降低漏电流。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于ALD沉积IGZO膜的闪存单元的制备方法，在P型高掺杂晶圆基底上沉积隔离层、浮栅层、隧穿层，利用ALD法在隧穿层上沉积IGZO薄膜层，然后蚀刻掉多余的IGZO部分并蚀刻出源漏区域，沉积Al作为源漏。进一步地，所述的ALD法中温度为190~210℃，真空度在1.5×10^-5pa以下。

进一步地，所述的原子层沉积法中前体与氧化剂反应，前体中Ga、In、Zn的质量比为1:1:1，氧化剂为H₂O₂。

进一步地，所述的IGZO膜的厚度为10~20nm。