存储器及其制造方法、电子设备技术

本申请公开了一种存储器及其制造方法、电子设备。该存储器包括多个存储单元，该存储单元中的共振隧穿层包括沿远离衬底基板的方向依次层叠的第一量子阱结构层，第二量子阱结构层以及第三量子阱结构层。其中，第三量子阱结构层的厚度大于第二量子阱结构层的厚度，且小于第一量子阱结构层的厚度。基于共振隧穿层中3个量子阱结构层的厚度关系，可以使该3个量子阱结构层能够产生共振，从而确保存储单元中的沟道与浮栅能够基于共振隧穿的方式实现双向的电子交换，有效提高了沟道与浮栅交换电子的速率。并且，沟道与浮栅基于共振隧穿的方式交换电子所需加载至控制栅极的电压较小，有效降低了对存储单元进行编程和擦除操作时的功耗。低了对存储单元进行编程和擦除操作时的功耗。低了对存储单元进行编程和擦除操作时的功耗。

【技术实现步骤摘要】
存储器及其制造方法、电子设备


[0001]本申请涉及存储
，特别涉及一种存储器及其制造方法、电子设备。

技术介绍

[0002]存储器中的存储单元一般为场效应晶体管，该场效应晶体管包括控制栅极(control gate，CG)，以及浮置在氧化层中的浮置栅极(floating gate，FG)共两个栅极。数据能够以电子的形式存储在该浮置栅极(简称浮栅)中。
[0003]相关技术中，在向存储单元中写入数据时，可以向该控制栅极加载较高的电压，以使场效应晶体管的沟道中的电子能够隧穿过氧化层并存储至浮栅。
[0004]但是，上述数据写入的过程需要先在控制栅极加载较高的电压，导致存储器的功耗较高。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种存储器及其制造方法、电子设备，可以解决相关技术中存储器功耗较高的问题。
[0006]一方面，提供了一种存储器，该存储器包括：多个存储单元。该存储单元包括：位于衬底基板的一侧且沿远离该衬底基板的方向依次层叠的第一阻挡层、浮栅、共振隧穿层、沟道和第二阻挡层；位于共振隧穿层远离衬底基板的一侧的源极和漏极，且该源极和漏极均与沟道连接；以及，位于衬底基板的另一侧的控制栅极。其中，该共振隧穿层包括沿远离衬底基板的方向依次叠加的第一量子阱结构层，第二量子阱结构层以及第三量子阱结构层，该第三量子阱结构层的厚度大于第二量子阱结构层的厚度，且小于第一量子阱结构层的厚度。
[0007]本申请提供的方案中，存储单元中的共振隧穿层包括3个厚度不同的量子阱结构层，基于该共振隧穿层中3个量子阱结构层的厚度关系，可以使得共振隧穿中的3个量子阱结构层中的量子势阱层能够共振，从而确保该存储单元中沟道与浮栅能够基于共振隧穿的方式实现双向的电子交换，有效提高了沟道与浮栅交换电子的速率。并且，沟道与浮栅基于共振隧穿的方式来交换电子时所需加载至控制栅极的电压较小，有效降低了对存储单元进行编程操作和擦除操作时的功耗。
[0008]可选地，该共振隧穿层中每个量子阱结构层均可以包括量子势垒层和量子势阱层；其中，该量子势垒层的材料可以包括锑化铝(aluminum stibium，AlSb)，该量子势阱层的材料可以包括砷化铟(indium arsenic InAs)。
[0009]存储单元中衬底基板的材料可以为锑化镓(gallium stibium，GaSb)，通过选用与GaSb的晶格常数失配率较低的InAs材料和AlSb材料作为共振隧穿层的材料，可以确保形成的共振隧穿层中的每个量子阱结构层的界面具有原子级的平整度，从而确保共振隧穿层中的各个量子阱结构层的能级能够对准，进而确保浮栅和沟道中的电子均能够通过共振隧穿的方式进行转移。
[0010]可选地，量子势垒层的厚度和量子势阱层的厚度均不大于3纳米(nm)。
[0011]可选地，该第一量子阱结构层中量子势阱层的厚度可以为2.8nm，该第二量子阱结构层中量子势阱层的厚度可以为1.2nm，该第三量子阱结构层中量子势阱层的厚度可以为1.6nm。
[0012]基于共振隧穿层中3个量子阱结构层的厚度关系，可以使得共振隧穿中的3个量子阱结构层中的量子势阱层能够共振，从而确保该存储单元中沟道与浮栅能够基于共振隧穿的方式实现双向的电子交换。
[0013]可选地，该存储单元中的衬底基板、第一阻挡层、浮栅、共振隧穿层、沟道和第二阻挡层的材料均可以为三五族材料。
[0014]可选地，第一阻挡层和第二阻挡层的材料均可以包括：锑砷化铝(aluminum arsenic stibium，AlAsSb)。
[0015]可选地，该第二阻挡层中还掺杂有碲(tellurium，Te)，或者掺杂有硅(silicium，Si)和InAs的混合物。
[0016]通过对该第二阻挡层进行掺杂处理，可以使得掺杂的杂质产生自由电子。该自由电子可以传输至沟道，从而使沟道能够预先存储一些电子，进而有效提高沟道的电流密度。
[0017]可选地，该第一阻挡层的厚度范围可以为30nm至300nm。
[0018]该第一阻挡层可以用于阻挡浮栅中的电子，从而避免浮栅中的电子转移至衬底基板。其中，该第一阻挡层的厚度与浮栅中所能够存储的电子的数量相关(即存储单元中所能够写入的数据量)。因此，可以基于该存储单元所要存储的数据量，来设计该第一阻挡层的厚度。
[0019]可选地，衬底基板的材料可以包括：GaSb；浮栅的材料可以包括锑砷化铟(indium arsenic stibium，InAsSb)；该沟道的材料可以包括InAs。
[0020]基于上述三五族材料，能够在以GaSb为材料的衬底基板上生长与该GaSb的晶格较为匹配的外延层(即第一阻挡层、浮栅、共振隧穿层、沟道以及第二阻挡层)。由此，能够避免外延层在生长过程中产生失配位错，进而确保生长出的外延层的表面粗糙度较小，即确保外延层能够生长成完整的平面结构。
[0021]可选地，该存储单元还可以包括：位于该第二阻挡层远离该衬底基板的一侧的保护层，该保护层的材料也为三五族材料。
[0022]该保护层用于保护第二阻挡层，以避免该第二阻挡层因接触空气而被氧化。其中，通过采用三五族材料形成保护层，能够确保在生长该保护层时，该保护层的材料与衬底基板的材料的晶格失配率较低，进而避免产生失配位错问题。
[0023]可选地，该保护层的材料可以包括：砷化铝铟(aluminum indium arsenic，AlInAs)。
[0024]可选地，该存储单元还可以包括：位于第二阻挡层和共振隧穿层远离该衬底基板的一侧的第一封装层，以及位于衬底基板的另一侧的第二封装层；源极和该漏极在衬底基板上的投影与第一封装层在衬底基板上的正投影均不重叠；控制栅极在衬底基板上的投影与第二封装层在该衬底基板上的正投影不重叠。
[0025]可选地，该第一封装层和该第二封装层的材料均包括氧化硅。
[0026]该第一封装层和第二封装层可以实现对存储单元中各个膜层的封装，可以实现对
存储单元中各三五族材料层的保护。
[0027]另一方面，提供了一种存储器的制造方法，该方法包括：在衬底基板的一侧依次形成第一阻挡层、浮栅、共振隧穿层、沟道和第二阻挡层；在共振隧穿层远离该衬底基板的一侧形成源极和漏极，该源极和漏极均与该沟道耦接；在衬底基板的另一侧形成控制栅极；其中，共振隧穿层包括沿远离衬底基板的方向依次叠加的第一量子阱结构层，第二量子阱结构层以及第三量子阱结构层，第三量子阱结构层的厚度大于第二量子阱结构层的厚度，且小于第一量子阱结构层的厚度。
[0028]可选地，该第一阻挡层、浮栅、共振隧穿层、沟道和第二阻挡层均为生长在衬底基板的一侧的三五组材料层。
[0029]可选地，在衬底基板的一侧形成第二阻挡层包括：在沟道远离衬底基板的一侧生长第一厚度的AlAsSb材料层；在AlAsSb材料层中掺杂Te，或者掺杂Si和InAs的混合物；在该AlAsSb材料层上生长第二厚度的AlAsSb本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种存储器，其特征在于，所述存储器包括：多个存储单元，所述存储单元包括：位于衬底基板的一侧且沿远离所述衬底基板的方向依次层叠的第一阻挡层、浮栅、共振隧穿层、沟道和第二阻挡层；位于所述共振隧穿层远离所述衬底基板的一侧的源极和漏极，且所述源极和漏极均与所述沟道连接；以及，位于所述衬底基板的另一侧的控制栅极；其中，所述共振隧穿层包括沿远离所述衬底基板的方向依次层叠的第一量子阱结构层，第二量子阱结构层以及第三量子阱结构层，所述第三量子阱结构层的厚度大于所述第二量子阱结构层的厚度，且小于所述第一量子阱结构层的厚度。2.根据权利要求1所述的存储器，其特征在于，所述共振隧穿层中每个量子阱结构层均包括量子势垒层和量子势阱层；其中，所述量子势垒层的材料包括锑化铝AlSb，所述量子势阱层的材料包括砷化铟InAs。3.根据权利要求2所述的存储器，其特征在于，所述量子势垒层的厚度和所述量子势阱层的厚度均不大于3纳米nm。4.根据权利要求2或3所述的存储器，其特征在于，所述第一量子阱结构层中量子势阱层的厚度为2.8nm，所述第二量子阱结构层中量子势阱层的厚度为1.2nm，所述第三量子阱结构层中量子势阱层的厚度为1.6nm。5.根据权利要求1至4任一所述的存储器，其特征在于，所述衬底基板、所述第一阻挡层、所述浮栅、所述共振隧穿层、所述沟道和所述第二阻挡层的材料均为三五族材料。6.根据权利要求5所述的存储器，其特征在于，所述第一阻挡层和所述第二阻挡层的材料均包括：锑砷化铝AlAsSb。7.根据权利要求5或6所述的存储器，其特征在于，所述第二阻挡层中还掺杂有碲Te，或者掺杂有硅Si和InAs的混合物。8.根据权利要求5至7任一所述的存储器，其特征在于，所述第一阻挡层的厚度范围为30nm至300nm。9.根据权利要求5至8任一所述的存储器，其特征在于，所述衬底基板的材料包括：锑化镓GaSb；所述浮栅的材料包括锑砷化铟InAsSb；所述沟道的材料包括InAs。10.根据权利要求1至9任一所述的存储器，其特征在于，所述存储单元还包括：位于所述第二阻挡层远离所述衬底基板的一侧的保护层，所述保护层的材料为三五族材料。11.根据权利要求10所述的存储器，其特征在于，所述保护层的材料包括：砷化铝铟AlInAs。12.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘舒曼，唐文涛，赵俊峰，罗时江，谢雨农，申小龙，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：