[发明专利]薄膜存储晶体管中冷电子抹除

权利要求书

1.一种存储晶体管，包括：

穿隧介电层及电荷捕捉层，位于通道区及闸电极之间；

其中，当施加写入电压时，所述电荷捕捉层具有低于所述穿隧介电层中穿隧能障的低点的导带台阶，使得电子直接穿隧进入所述电荷捕捉层。

2.如权利要求1所述的存储晶体管，其中所述电荷捕捉层的所述导带台阶位于-1.0电子伏特及2.3电子伏特之间。

3.如权利要求1所述的存储晶体管，其中所述电荷捕捉层包括从氧化铪(HfO₂)、氧化钇(Y₂O₃)、二氧化锆(ZrO₂)、硅酸锆(ZrSiO₄)、氧化镧(La₂O₃)、五氧化二钽(Ta₂O₅)、二氧化铈(CeO₂)、二氧化钛(TiO₂)、钛酸锶(SrTiO₃)、硅纳米点、钌纳米点、铂纳米点及钴纳米点所组成的群组中选择的一种材料。

4.如权利要求1所述的存储晶体管，其中所述电荷捕捉层的所述导带台阶是大于所述电荷捕捉层的电荷捕捉点及所述电荷捕捉层的导带边缘之间的能量差。

5.如权利要求1所述的存储晶体管，其中所述直接穿隧提供一超过每平方厘米1.0安培(amps/cm²)的电流。

6.如权利要求1所述的存储晶体管，其中所述穿隧介电层具有厚度，以允许主要通过所述直接穿隧来完成写入及抹除操作。

7.如权利要求1所述的存储晶体管，其中所述穿隧介电层包含氧化硅、氮化硅及氮氧化硅中的一或多种。

8.如权利要求1所述的存储晶体管，其中所述穿隧介电层包含化学计量数的氮化硅。

9.如权利要求7所述的存储晶体管，其中所述穿隧介电层包含使用一臭氧(ozone)步骤形成的氧化硅。

10.如权利要求7所述的存储晶体管，其中所述穿隧介电层利用脉冲臭氧(pulsedozone)步骤、氢气(H2)退火、氨气(NH3)退火、快速热退火或前述任意组合所形成。

11.如权利要求7所述的存储晶体管，更包括一层氧化铝在所述穿隧介电层中。

12.如权利要求11所述的存储晶体管，其中所述氧化铝层具有不大于1纳米的厚度。

13.如权利要求1所述的存储晶体管，其中当在所述通道区及所述闸电极间施加一大致小于所述写入电压的电压，电子通过福勒-诺德汉穿隧原理或一改进的福勒-诺德汉穿隧原理穿隧进入所述电荷捕捉层。

14.如权利要求13所述的存储晶体管，其中所述施加电压对应于写入禁止电压或一抹除禁止电压，且其中穿隧进入所述电荷捕捉层的电子提供小于每平方公分0.1安培的电流密度。

15.如权利要求1所述的存储晶体管，更包括位于所述穿隧介电层及所述电荷捕捉层之间的阻障层，所述阻障层具有小于所述电荷捕捉层的所述导带台阶的一导带台阶。

16.如权利要求15所述的存储晶体管，具有一平均存续期超过10¹¹次的写入-抹除循环。

17.如权利要求15所述的存储晶体管，其中该阻障层包括一具有-1.00电子伏特及1.5电子伏特之间的一导带台阶的材料。