一种基于纳米晶颗粒的场效应晶体管存储器及其制作方法技术

本发公开了一种基于纳米晶颗粒的场效应晶体管存储器及其制作方法，将氮化硅和石墨烯结合，通过在纳米晶颗粒上形成氮化硅和石墨烯，石墨烯作为栅极，纳米晶粒存储数据+氮化硅消除双光子吸收效应和自由载流子效应的影响+石墨烯超大的光吸收带宽这种组合可以有效提高器件对入射光的收集效率，增强光电转换效率，降低接触电阻，从而达到了在低操作电压的情况下，也能有很高的器件的存储密度和读取写入速度，同时该器件也可兼容标准CMOS工艺，大大提高了其应用范围。大提高了其应用范围。大提高了其应用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种基于纳米晶颗粒的场效应晶体管存储器及其制作方法


[0001]本专利技术涉及一种存储器及其制作方法，具体涉及一种场效应晶体管存储器及其制作方法。

技术介绍

[0002]存储器件一般可分为挥发性存储器和非挥发性存储器，非挥发性存储器在不加电的情况下仍能够长期保持存储的信息。在众多非易失性存储器件当中，硅(Si)
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氧化物(SiO2)
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氮化硅(Si3N4)
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氧化物(SiO2)
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硅(Si)存储器(SONOS)以其稳定性高、与半导体工艺兼容性好等优点成为一种极具应用前景的场效应晶体管存储器件，其中紧邻Si衬底的SiO2为隧穿层，Si3N4为存储层，紧挨着多晶硅栅极电极的SiO2为阻挡层。器件在编程操作下，电荷穿过隧穿层，进入到存储层，被存储层中的缺陷陷阱俘获，从而达到信息存储的目的，其中阻挡层和隧穿层的存在，抑制了存储电荷在数据保持状态下，向衬底和栅极电极方向的泄漏。
[0003]SONOS存储器工作原理为：在编程时，通过施加一种电压，使沟道内的载流子穿过隧穿层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于纳米晶颗粒的场效应晶体管存储器，其特征在于，包括硅衬底（100），所述硅衬底（100）的上表面设有包裹相互分散的金属纳米晶粒（102）的绝缘介质层（101），所述绝缘介质层（101）的上表面设有氮化硅层（103），所述氮化硅层（103）的上表面设有单层的石墨烯层（105），所述石墨烯层（105）作为场效应晶体管的栅极；在所述绝缘介质层（101）两侧的硅衬底（100）表面掺杂形成所述场效应晶体管的源区（106A）和漏区（106B）。2.根据权利要求1所述的基于纳米晶颗粒的场效应晶体管存储器，其特征在于，所述绝缘介质层（101）中的金属纳米晶粒（102）为单层结构，各颗粒的直径取值范围为1
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50nm；所述绝缘介质层（101）中，所述单层结构下方的绝缘介质（101A）厚度范围为25
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250nm，所述单层结构上方的绝缘介质（101B）厚度范围为40
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350nm，并满足：所述单层结构上方的绝缘介质（101B）厚度大于所述单层结构下方的绝缘介质（101A）厚度。3.根据权利要求2所述的基于纳米晶颗粒的场效应晶体管存储器，其特征在于，所述氮化硅层（103）的厚度范围为270
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600nm。4.一种基于纳米晶颗粒的场效应晶体管存储器的制作方法，其特征在于，包括：步骤1：在掺杂类型为第一导电类型的硅衬底（100）上表面氧化生长一层第一氧化绝缘介质（101A）；步骤2：采用物理气相沉积工艺或者原子层沉积方式在所述第一氧化绝缘介质（101A）上生长一层金属薄膜，然后放置于快速热退火炉中对所述金属薄膜进行退火，将所述金属薄膜团聚成为相互分散的金属纳米晶粒（102）；步骤3：在器件表面继续氧化生长一层第二氧化绝缘介质（101B），将所述金属纳米晶粒（102）包裹起来，所述第一氧化绝缘介质（101A）和第二氧化绝缘介质（101B）共同形成绝缘介质层（101）；步骤4：在所述绝缘介质层（101）的上表面淀积氮化硅层（103）；步骤5：根据所述场效应晶体管的设计尺寸，对器件表面进行前烘，然后通过光刻与刻蚀，去掉多余的绝缘介质层、纳米晶粒和氮化硅层；步骤6：在器件表面淀积氧化硅（104），淀积的所述氧化硅（104）高于所述氮化硅层（103），随后再通过光刻与刻蚀，露出所述氮化硅层（103）的上表面；步骤7：采用湿法转移方法将单层石墨烯转移至器件的上表面；步骤8：通过光刻与刻蚀工艺去除掉所述氧化硅（104）和位于所述氧化硅（104）上的石墨烯，保留位于所述氮化硅层（103）上表面的石墨烯层（105），所述石墨烯层（105）作为场效应晶体管的栅极；步骤9：通过离子注...

【专利技术属性】
技术研发人员：程晨，王彬，徐凯，张永生，吴李瑞，
申请(专利权)人：江苏游隼微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：