[发明专利]基于异类叠层存储层的电荷存储器件的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于异类叠层存储层的电荷存储器件的制备方法，借助脉冲激光沉积系统，在隧穿层表面依次沉积三层Hfsubgt;x/subgt;Zrsubgt;1‑x/subgt;Osubgt;2/subgt;、Lasubgt;y/subgt;Alsubgt;1‑y/subgt;Osubgt;3/subgt;、Hfsubgt;x/subgt;Zrsubgt;1‑x/subgt;Osubgt;2/subgt;薄膜，形成Hfsubgt;x/subgt;Zrsubgt;1‑x/subgt;Osubgt;2/subgt;/Lasubgt;y/subgt;Alsubgt;1‑y/subgt;Osubgt;3/subgt;/Hfsubgt;x/subgt;Zrsubgt;1‑x/subgt;Osubgt;2/subgt;异类叠层电荷存储层，通过调节x和y的值，调控基于异类叠层存储层的电荷存储器件的能带结构，提高电荷存储器件的存储特性。

技术领域

本发明属微电子器件及其材料领域，涉及一种基于异类叠层存储层的电荷存储器件的制备方法。

背景技术

随着信息产业的迅速发展，移动硬盘、数字电视、计算机、移动手机、数码相机、智能卡等电子产品获得了极为广泛的应用。这些电子产品的核心部件为非易失性半导体存储器，其起到长时间保存数据的作用。因此，存储数据的密度、抗疲劳性能、数据保持能力和写入/擦除速度等存储特性成为从业人员关注的重点。硅(Si)-氧化物(SiO₂)-氮化硅(Si₃N₄)-氧化物(SiO₂)-多晶硅型(SONOS)存储器件以其稳定性高及良好的抗疲劳性能等优点成为一种极具应用前景的结构，其中紧邻Si衬底的SiO₂为隧穿层、Si₂N₄为存储层、紧挨着多晶硅电极的SiO₂为阻挡层。为了获得优异的存储性能，行业研究者对器件的制备工艺和材料选择进行了深入研究，如利用氧化铝(Al₂O₃)代替SiO₂作为隧穿层和阻挡层，提高器件的编写速度，利用复杂氧化物替代Si₃N₄作为存储层，提高存储层深能级陷阱的利用率，增加电子隧穿的势垒。传统的SONOS型存储器件主要使用单一薄膜材料作为存储层，存储层的能带为平直结构，存储电荷相对困难。另外，传统SONOS型存储器要使用多种薄膜生长设备，才能完成器件的制备，工艺复杂。从提高数据保持性能和简化工艺方面考虑，我们发明了一种利用脉冲激光沉积的方法制备具有异类叠层存储层的电荷存储器件，通过生长不同种类的Hf_xZr_1-xO₂、La_yAl_1-yO₃氧化物作为存储层提高薄膜中的缺陷态密度和深能级陷阱的利用率。由于Hf_xZr_1-xO₂、La_yAl_1-yO₃薄膜的禁带宽度随各自组分摩尔含量的变化而变化，进而可以调控存储层的能带结构，达到提高器件数据保持性能的目的。

发明内容

本发明提供了一种基于异类叠层存储层的电荷存储器件的制备方法，操作简单。

所述制备基于异类叠层存储层的电荷存储器件的具体过程如下：

(a)利用固态烧结的方法制备SiO₂、Hf_xZr_1-xO₂、La_yAl_1-yO₃三种陶瓷靶材，其中摩尔含量x取值范围在0.4-0.6范围内选择，摩尔含量y在0-0.3范围内选择，然后将三种陶瓷靶材和金属铂(Pt)靶材固定在脉冲激光沉积系统腔内的靶材底盘上；