[发明专利]一种多级单元薄膜晶体管存储器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多级单元薄膜晶体管存储器及其制备方法，所述存储器的结构从下至上依次设置有：栅电极、电荷阻挡层、电荷俘获层、电荷隧穿层、有源区以及源、漏电极；其中，所述电荷隧穿层将所述电荷俘获层完全包围，以使所述电荷俘获层与外界完全隔离；所述电荷俘获层的材料为ZnO、In₂O₃、Ga₂O₃、SnO₂、InSnO或IGZO中的任意一种。本发明所制备的薄膜晶体管存储器的电荷俘获层完全被电荷隧穿层包围，与外界完全隔离，防止了在工艺过程中电荷俘获层的物理性质和化学组成发生改变，减少了存储在电荷俘获层中电荷的流失，提高了数据的保持特性和器件性能的稳定性；采用金属氧化物半导体薄膜作为存储器的电荷俘获层，可以实现多级单元存储，提高了存储密度。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制备技术领域，具体涉及一种多级单元薄膜晶体管存储器及其制备方法。

背景技术

非易失性存储器是一类重要的存储器，其广泛应用于计算机、手机、移动硬盘等电子产品以及服务器、网络互联设备等网络基础设备中。然而，传统的硅基非易失性存储器由于其制备工艺复杂且加工温度高，无法满足下一代系统面板(SOP)、未来透明和柔性电子器件等领域的发展需求。近些年来，基于新型非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)半导体沟道的薄膜晶体管存储器已成为国际上研究的热点。这是由于该类存储器具有简单的制备工艺(无离子注入或掺杂)、较低的加工温度、优良的可见光透过率以及其制备工艺与薄膜晶体管工艺相兼容等优点，因此使得其在未来SOP以及柔性透明电子器件等领域具有广泛的应用前景。

另一方面，存储密度也是存储器的重要参数。提高存储密度的传统方法主要是缩小存储器件的尺寸，增加单位面积内器件数目，从而增加存储密度。但随着器件尺寸不断缩小，器件制备工艺复杂度升高，导致器件的制造成本也随之增加。因此，在单个存储器单元上实现多级单元存储是提高存储密度的一种有效的方法。它不仅能够提高存储密度，还可以降低成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种多级单元薄膜晶体管存储器及其制备方法，该存储器用于提高数据的保持特性和器件性能的稳定性，可以实现多级单元存储，提高了存储密度。

为达到上述目的，本发明提供了一种多级单元薄膜晶体管存储器，所述存储器的结构从下至上依次设置有：栅电极、电荷阻挡层、电荷俘获层、电荷隧穿层、有源区以及源、漏电极；

其中，所述电荷隧穿层将所述电荷俘获层完全包围，以使所述电荷俘获层与外界完全隔离；所述电荷俘获层的材料为ZnO、In₂O₃、Ga₂O₃、SnO₂、InSnO或铟镓锌氧化物(IGZO)中的任意一种。

上述的多级单元薄膜晶体管存储器，其中，所述栅电极的材料为P型单晶硅片、玻璃或者PI柔性基板。

上述的多级单元薄膜晶体管存储器，其中，所述P型单晶硅片的电阻率为0.001～0.005Ω·cm。

上述的多级单元薄膜晶体管存储器，其中，所述电荷阻挡层的材料为Al₂O₃、SiO₂、HfO₂或ZrO₂。

上述的多级单元薄膜晶体管存储器，其中，所述电荷隧穿层的材料为Al₂O₃、SiO₂、HfO₂或ZrO₂。

上述的多级单元薄膜晶体管存储器，其中，所述有源区的材料为IGZO。

上述的多级单元薄膜晶体管存储器，其中，所述源、漏电极的材料为Ti/Au或Mo。