[发明专利]一种后栅无结与非门闪存存储器及其制作方法

权利要求书

1.一种后栅无结与非门闪存存储器，其特征在于，包括：

衬底；

绝缘层，位于所述衬底之上；

沟道层，位于所述绝缘层之上，采用二维半导体材料；

碳纳米管栅阵列，悬设于所述沟道层上方，包括若干分立设置的碳纳米管，所述碳纳米管作为存储器中晶体管的栅电极；

栅俘获结构，包括隧道层、电荷俘获层及阻挡层；其中，所述隧道层位于所述沟道层之上，所述阻挡层环绕所述碳纳米管外侧面，所述电荷俘获层包括环绕所述阻挡层外侧面的第一部分及位于所述隧道层之上并与所述第一部分接触的第二部分；

保护层，覆盖所述栅俘获结构；

源接触电极和漏接触电极，分别位于所述碳纳米管栅阵列两端，并分别与所述沟道层连接。

2.根据权利要求1所述的后栅无结与非门闪存存储器，其特征在于：还包括若干分别引出各碳纳米管的栅接触电极。

3.根据权利要求1所述的后栅无结与非门闪存存储器，其特征在于：所述碳纳米管为金属性碳纳米管。

4.根据权利要求1所述的后栅无结与非门闪存存储器，其特征在于：所述碳纳米管管径为0.75～3nm，长度为100nm～50μm。

5.根据权利要求1所述的后栅无结与非门闪存存储器，其特征在于：所述存储器包括多个串行，每个串行中均包括存储单元串及分别连接于所述存储单元串两端的无结开关晶体管；所述存储单元串包括若干串联连接的存储单元晶体管；其中，所述碳纳米管栅阵列与所述串行相对应，所述碳纳米管栅阵列中各碳纳米管分别作为所述串行中各晶体管的栅电极。

6.根据权利要求5所述的后栅无结与非门闪存存储器，其特征在于：连接于所述存储单元串两端的无结开关晶体管分别为串选择晶体管与地选择晶体管。

7.根据权利要求1所述的后栅无结与非门闪存存储器，其特征在于：所述碳纳米管栅阵列中，各碳纳米管在一个水平面内平行排列。

8.根据权利要求1所述的后栅无结与非门闪存存储器，其特征在于：所述二维半导体材料选自MoS₂、WS₂、ReS₂及SnO中的任意一种。

9.根据权利要求1所述的后栅无结与非门闪存存储器，其特征在于：所述电荷俘获层的材料包括氮化物及氧化铪中的至少一种，所述阻挡层与所述隧道层的材料均为介电常数大于3.9的高K介质。

10.一种后栅无结与非门闪存存储器的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供一衬底，在所述衬底上自下而上依次形成绝缘层、二维半导体材料沟道层及隧道层；

于所述隧道层上形成牺牲层；

于所述牺牲层上形成碳纳米管栅阵列；所述碳纳米管栅阵列包括若干分立设置的碳纳米管，所述碳纳米管作为存储器中晶体管的栅电极；

对所述牺牲层进行湿法腐蚀，使所述碳纳米管栅阵列悬空，并保留位于所述碳纳米管轴向两端的部分牺牲层作为支撑层；

形成环绕所述碳纳米管外侧面的阻挡层；

形成电荷俘获层；所述电荷俘获层包括环绕所述阻挡层外侧面的第一部分及位于所述隧道层之上并与所述第一部分接触的第二部分；

形成覆盖所述电荷俘获层的保护层；

形成分别位于所述碳纳米管栅阵列两端且与所述沟道层连接的源接触电极和漏接触电极，并形成分别引出各碳纳米管的栅接触电极。

11.根据权利要求10所述的后栅无结与非门闪存存储器的制作方法，其特征在于：采用化学气相沉积法在所述牺牲层上形成所述碳纳米管栅阵列，其中，所述牺牲层的材料包括碳纳米管生长催化剂材料。

12.根据权利要求11所述的后栅无结与非门闪存存储器的制作方法，其特征在于：所述碳纳米管生长催化剂材料包括Ni、Ag、Fe、Co中的一种或多种。