[发明专利]一种存储单元、存储器及存储器的制备方法

权利要求书

1.一种存储单元，其特征在于，包括：依次设置的第一沟道层(2)、隧穿层(3)、电荷俘获层(4)、反铁电薄膜层(1)和控制栅电极(5)；

所述控制栅电极(5)用于提供控制电压；

所述反铁电薄膜层(1)用于在所述控制电压的作用下增强隧穿层(3)的电场；

所述电荷俘获层(4)用于通过俘获从所述第一沟道层(2)注入的电荷存储信息；

在进行编程操作时，先在所述控制栅电极(5)上施加一个正控制电压，所述反铁电薄膜层(1)中产生方向指向所述第一沟道层(2)的极化；然后撤去所述控制栅电极(5)上的正控制电压，所述反铁电薄膜层(1)中的极化将大幅减小，以在所述电荷俘获层(4)中保留大量电子；

在进行擦除操作时，在所述控制栅电极(5)上施加一个负控制电压或者在所述第一沟道层(2)上施加一个正控制电压，所述反铁电薄膜层(1)中产生方向指向所述控制栅电极(5)的极化；然后撤去所述控制栅电极(5)上的负控制电压或者所述第一沟道层(2)上的正控制电压，所述反铁电薄膜层(1)中的极化将大幅减小，以擦除所述电荷俘获层(4)中保留的电子；

在进行读取操作时，在所述控制栅电极(5)上施加一个读取电压，在所述第一沟道层(2)上施加一个漏极电压，判断通过所述第一沟道层(2)的电流的大小：若所述电流大于电流预设值，则所述存储单元处于擦除态；若所述电流小于电流预设值，则所述存储单元处于编程态。

2.根据权利要求1所述的存储单元，其特征在于，还包括：

填充层(6)，设置于所述第一沟道层(2)内，用于减少所述第一沟道层(2)的体积。

3.根据权利要求1或2所述的存储单元，其特征在于，

所述反铁电薄膜层(1)由反铁电薄膜材料制成，为Hf_1-xZr_xO₂(0.5x≤1)、Hf_1-xSi_xO₂(0.05x0.1)、Hf_1-xAl_xO₂(0.06x0.1)、Al掺杂Hf_1-xZr_xO₂(0.5x≤1)和Si掺杂Hf_1-xZr_xO₂(0.5x≤1)中的任意一种。

4.根据权利要求1或2所述的存储单元，其特征在于，电荷俘获层(4)为氮化硅(Si₃N₄)和绝缘氮化铪薄膜HfN_x(x不小于1.3)中的任意一种。

5.根据权利要求1或2所述的存储单元，其特征在于，所述隧穿层(3)为二氧化硅(SiO₂)、二氧化铪(HfO₂)和掺杂二氧化铪中的任意一种或多种。

6.根据权利要求1或2所述的存储单元，其特征在于，所述第一沟道层(2)为多晶硅(Si)、多晶锗(Ge)、多晶硅锗(SiGe)，或掺杂的多晶硅(Si)、掺杂的多晶锗(Ge)、掺杂的多晶硅锗(SiGe)，掺杂元素为硼(B)、磷(P)和砷(As)中的一种或多种。

7.一种存储器，其特征在于，包括：基底(10)、公共源极(9)、多个选择晶体管(7)和垂直于所述基底(10)的多组存储单元串(100)；

其中所述存储单元串(100)由多个如权利要求1-6任一项所述的存储单元串联组成，相邻的所述存储单元的控制栅电极层(5)之间均设置有控制隔离层(8)；

所述公共源极(9)设置在所述基底(10)上；

每个所述选择晶体管(7)，一端设置在所述公共源极(9)上，另一端的表面上设置有所述存储单元串(100)。

8.根据权利要求7所述的存储器，其特征在于，

所述选择晶体管(7)包括由内至外依次设置的第二沟道层(71)、选择栅介质(72)和选择栅电极(73)；

所述第二沟道层(71)与第一沟道层(2)连接。