本发明专利技术公开了基于有机场效应晶体管的多晶硅浮栅存储器及其制备方法，栅电极采用厚度为100～300nm重掺杂的低阻单晶硅衬底；形成于栅电极硅衬底表面的栅绝缘介质层；嵌于栅绝缘介质层与隧穿绝缘介质层之间的多晶硅浮栅，作为电荷存储单元；形成于浮栅表面的隧穿绝缘介质层；在隧穿绝缘介质层表面上生长有机半导体材料，形成器件的有源层；在有源层表面，通过金属掩膜真空蒸镀金属，形成器件的源极、漏极。本发明专利技术的有益效果是降低基于有机场效应晶体管浮栅存储器的工作电压，实现器件的高密度存储，提高器件保持特性，降低器件制造成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子元器件
，涉及。
技术介绍
随着电子信息技术的不断发展，电子信息产品已经逐渐渗透到了人们生活工作学习的每个环节，人们对于低成本、低功耗、轻便小型化的电子器件的需求日益增加，基于硅的传统的非挥发性存储器已经难以满足以上新的需求，有机浮栅存储器是基于有机薄膜场效应晶体管发展起来的新型有机电子器件，因其具有典型的结构及传统存储器无法比拟的特点，而受到人们的广泛关注，是未来非常具有应用前景的一类新型电子器件。有机浮栅存储器的结构与有机薄膜场效应晶体管(organic field effecttransistors简称OFETs)的相似，不同之处是，有机浮栅存储器除了具有OFETs的基本组成部分外，还有隧穿绝缘介质层和电荷存储单元。隧穿绝缘介质层是介于有源层和电荷存储层之间的，起到隔离作用；电荷存储单元(比如金属纳米颗粒层、电介体层等)嵌于隧穿绝缘介质层和栅绝缘介质层之间作为器件的浮栅，是影响器件存储窗口大小的关键因素，存储窗口是表征有机浮栅存储器性能的重要指标之一。实验结果表明，金属纳米颗粒层作为器件的浮栅在改善器件的存储窗口性能方面表现出很大的优越性，但其制备条件比较苛刻，在改善器件存储窗口的同时，增加了器件的制造成本；另外，据目前相关研究表明，基于有机场效应晶体管的浮栅存储器存在的主要问题是器件的保持特性差，且需要很高的工作电压(高于20V)。因此，降低基于有机场效应晶体管浮栅存储器的工作电压及实现器件高密度存储是极具科学意义与实用价值的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，解决现有的有机场效应晶体管浮栅存储器的工作电压过高，制造成本高的问题。本专利技术基于有机场效应晶体管的多晶硅浮栅存储器所采用的技术方案是:栅电极采用厚度为100?300nm重掺杂的低阻单晶硅衬底；形成于栅电极硅衬底表面的栅绝缘介质层；嵌于栅绝缘介质层与隧穿绝缘介质层之间的多晶硅浮栅，作为电荷存储单元；形成于浮栅表面的隧穿绝缘介质层；在隧穿绝缘介质层表面上生长有机半导体材料，形成器件的有源层；在有源层表面，通过金属掩膜真空蒸镀金属，形成器件的源极、漏极。进一步，所述有源层导电沟道长度为ΙΟμπι。基于有机场效应晶体管的多晶硅浮栅存储器的制备方法:(I)采用离子注入或扩散的方法对清洗好的硅片进行重掺杂，掺杂浓度为1is?12Vcm3,以形成栅极与探针间的欧姆接触；(2)在重掺杂后的娃片表面生长一层S12,厚度为150?300nm，采用热氧化生长或化学气相淀积(CVD)方法，形成栅绝缘介质层；(3)利用LPCVD (低压力化学气相沉积法)在栅绝缘介质层表面生长厚度为20?SOnm的多晶硅薄膜作为器件的浮栅，然后利用离子注入或扩散的方法对多晶硅浮栅进行轻掺杂，掺杂浓度为115?10 17/cm3，掺杂后将样品在800?900°C的条件下，进行5?10分钟退火处理，消除晶格损伤，实现杂质离子在多晶硅浮栅中的均匀分布；(4)在多晶娃表面制备隧穿绝缘介质层，隧穿绝缘介质层是在多晶表面表面利用LPCVD生长厚度为10?30nm的高K薄膜介质材料；(5)有源层通过真空蒸镀或溶液旋涂方法形成，厚度约为50?70nm,有源层导电沟道长度10?70 μ m，有源层材料为P型的并五苯，酞菁铜，3-己基噻吩的聚合物(P3HT)或η型的富勒烯(C6。)，全氟并五苯中的一种，然后将样品置于烘烤箱，在真空氛围、50?80°C条件下进行30分钟退火处理；(6)对器件进行低温快速退火处理，形成致密均匀的有源层，提高载流子在有源层的迀移率；(7)采用真空蒸镀法或磁控溅射法在有源层上制备漏极和源极，源漏电极是Au，Cu，Al，Ni材料中的一种，其厚度为40?10nm,长度2?4μπι。进一步，所述步骤(4)中高K薄膜介质材料为二氧化娃，氧化招，氧化哈。本专利技术的有益效果是降低基于有机场效应晶体管浮栅存储器的工作电压，实现器件的高密度存储，提高器件保持特性，降低器件制造成本。【附图说明】图1为本专利技术实施例基于有机场效应晶体管的多晶硅浮栅存储器的结构剖面示意图；图2为存储器制备工艺中热氧化生长Si02 ;图3为存储器制备工艺中低压化学气相淀积(LPCVD)生长多晶硅；图4为存储器制备工艺中LPCVD生长Si02 ；图5为存储器制备工艺中真空蒸镀并五苯(pentacene)；图6为存储器制备工艺中金属掩膜蒸镀Au电极。【具体实施方式】下面结合【具体实施方式】对本专利技术进行详细说明。本专利技术的基于有机场效应晶体管的多晶硅浮栅存储器的结构如图1所示，其制备工艺如下:I)将清洗好的重掺杂硅片放入热氧化炉，在硅表面I热氧化生长一层厚度约为150?300nm的S12薄层，形成器件的栅绝缘介质层2，如图2。2)利用CVD方法，在S1^面生长厚度为20?40nm(淀积速率约为5nm/分钟)的多晶硅层作为器件的浮栅3，如图3。3)利用离子注入法，在多晶硅浮栅区域进行低浓度的砷离子掺杂(掺杂浓度约为116/cm3) ο4) 一次退火，对上述样品在800?900°C的条件下，进行5分钟退火处理，消除晶格损伤，实现杂质离子在多晶硅浮栅中的均匀分布。5)利用LPCVD方法在多晶硅浮栅表面生长一层厚度为1nm (淀积速率为Inm/分钟)的均匀高纯度的S1Jl作为器件的隧穿当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于有机场效应晶体管的多晶硅浮栅存储器，其特征在于：栅电极采用厚度为100～300nm重掺杂的低阻单晶硅衬底；形成于栅电极硅衬底表面的栅绝缘介质层；嵌于栅绝缘介质层与隧穿绝缘介质层之间的多晶硅浮栅，作为电荷存储单元；形成于浮栅表面的隧穿绝缘介质层；在隧穿绝缘介质层表面上生长有机半导体材料，形成器件的有源层；在有源层表面，通过金属掩膜真空蒸镀金属，形成器件的源极、漏极。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨建红，闫兆文，肖彤，谌文杰，杨盼，乔坚栗，王娇，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62
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