[发明专利]一种具有侧栅结构的硅基单电子记忆存储器及其制作方法

摘要

本发明公开了一种具有侧栅结构的硅基单电子记忆存储器，包括在SOI衬底的顶层硅上，制备了一个用于存储电荷的硅纳米晶库仑岛，以及一个用于探测存储电荷的硅量子线电导。硅纳米晶库仑岛与硅量子线电导相邻，共同由覆盖在表面的浮栅控制电流。硅量子线电导的电流还可以由侧栅单独控制。电荷通过硅纳米线通道进入硅纳米晶库仑岛上。在硅纳米线通道上制作两个控制单个电荷进入的相邻纳米金属围栅和一个用于存储电荷擦除的纳米金属围栅。本发明同时公开了一种具有侧栅结构硅基单电子记忆存储器的制作方法。利用本发明，使得每个电子的存储过程都依赖于量子库仑阻塞效应，并且存储电荷势场通过电容耦合作用于信号电流，从而探测到单电荷的存储信息。

主权项

1.一种具有侧栅结构的硅基单电子记忆存储器，其特征在于，该硅基单电子记忆存储器包括：绝缘体上硅SOI衬底；在所述SOI衬底上由顶层硅制作的硅纳米电导细线(5)和硅量子线(14)，所述硅纳米电导细线(5)与硅量子线(14)相互平行，硅量子线(14)用于探测硅纳米晶库仑岛(6)中的存储电荷，存储电荷通过硅纳米电导细线(5)进入硅纳米晶库仑岛(6)；位于硅纳米电导细线(5)中间位置且与硅纳米电导细线(5)连接的用于存储电荷的硅纳米晶库仑岛(6)；位于硅纳米电导细线(5)两端且与硅纳米电导细线(5)连接的第一欧姆接触电导台阶(3)和第二欧姆接触电导台阶(4)；位于第一欧姆接触电导台阶(3)上的第一源极金属电极(7)和位于第二欧姆接触电导台阶(4)上的第一漏极金属电极(8)；位于硅纳米晶库仑岛(6)两侧硅纳米电导细线(5)上的第一围栅纳米电极(9)、第二围栅纳米电极(10)和第三围栅纳米电极(11)，所述第一围栅纳米电极(9)和第二围栅纳米电极(10)位于硅纳米晶库仑岛(6)的同一侧，所述第三围栅纳米电极(11)位于硅纳米晶库仑岛(6)的另一侧；位于硅量子线(14)相对于硅纳米电导细线(5)另一侧且与硅量子线(14)连接的第三欧姆接触电导台阶(15)和第四欧姆接触电导台阶(16)；位于第三欧姆接触电导台阶(15)上的第二源极金属电极(19)和位于第四欧姆接触电导台阶(16)上的第二漏极金属电极(20)；位于硅量子线(14)相对于第三欧姆接触电导台阶(1 5)和第四欧姆接触电导台阶(16)同侧且在第三欧姆接触电导台阶(15)和第四欧姆接触电导台阶(16)之间的第五欧姆接触电导台阶(17)；位于第五欧姆接触电导台阶(17)上的金属侧栅电极(18)；覆盖在硅纳米电导细线(5)、硅纳米晶库仑岛(6)、硅量子线(14)、第一围栅纳米电极(9)、第二围栅纳米电极(10)和第三围栅纳米电极(11)上的绝缘介质层(12)；覆盖在绝缘介质层(12)上的表面金属浮栅(13)。