[发明专利]一种存储单元、存储器及存储器的制备方法

说明书

一种存储单元、存储器及存储器的制备方法，其中，存储单元，包括：依次设置的第一沟道层、隧穿层、电荷俘获层、反铁电薄膜层和控制栅电极；所述控制栅电极用于提供控制电压；所述反铁电薄膜层用于在所述控制电压的作用下增强隧穿层的电场；所述电荷俘获层用于通过俘获从所述沟道层注入的电荷存储信息。本发明的存储单元工作电压低、存取速度快且存储窗口大。

技术领域

本发明涉及存储器技术领域，特别涉及一种存储单元、存储器及存储器的制备方法。

背景技术

闪存(NAND Flash)是目前主流的非易失性存储器。近年来，为了满足大量数据存储的发展需求，NAND Flash的制造技术已从平面二维(2D)集成转为三维(3D)集成，即3DNAND Flash。然而，3D NAND Flash存在工作电压高(通常大于10V，甚至15V)和存取速度慢(～1ms)等缺点，使得其难以满足未来信息技术的发展。

现有技术中铁电场效应晶体管(FeFET)是通过改变铁电薄膜材料的极化方向来控制沟道电流的导通和截止，从而实现信息的存储，具有低功耗、读写速度快等优点。但是，现有FeFET存储器的存储窗口较小，较难实现多值存储。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种工作电压低、存取速度快以及存储窗口大的存储单元、存储器及存储器的制备方法。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种存储单元，包括：依次设置的第一沟道层、隧穿层、电荷俘获层、反铁电薄膜层和控制栅电极；所述控制栅电极用于提供控制电压；所述反铁电薄膜层用于在所述控制电压的作用下增强隧穿层的电场；所述电荷俘获层用于通过俘获从所述沟道层注入的电荷存储信息。

进一步地，存储单元还包括：填充层，设置于所述第一沟道层内，用于减少所述第一沟道层的体积。

进一步地，所述反铁电薄膜层由反铁电薄膜材料制成。

进一步地，所述反铁电薄膜材料包括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。

进一步地，电荷俘获层为氮化硅(Si₃N₄)和绝缘氮化铪薄膜(HfN_x，x不小于1.3)中的任意一种。

进一步地，所述隧穿层为二氧化硅(SiO₂)、二氧化铪(HfO₂)和掺杂二氧化铪中的任意一种或多种。

进一步地，所述沟道层为多晶硅(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。