[发明专利]一种低压可擦写的纳米晶存储电容结构及其制备方法

权利要求书

1、一种低压可擦写的纳米晶存储电容，以P型单晶硅片为衬底层，其上依序有：

1)用原子层淀积的方法生长的Al₂O₃/HfO₂/Al₂O₃纳米叠层薄膜作为电荷隧穿层；

2)1—6纳米厚的钴纳米晶层；

3)原子层淀积20—50纳米厚的HfO₂薄膜作为阻挡层；

4)上电极层；

其中，Al₂O₃单层的厚度为1—4纳米，HfO₂的单层厚度也为1—4纳米。

2、根据权利要求1所述的低压可擦写的纳米晶存储电容，其特征在于：所述的上电极层为淀积厚度100—300纳米经过光刻和刻蚀形成栅极图形的氮化钽或铝层。

3、根据权利要求1所述的低压可擦写的纳米晶存储电容，其特征在于：所述的P型单晶硅片采用(100)晶向的P型单晶硅片，硅片的电阻率为8—12欧姆·厘米。

4、根据权利要求1所述的低压可擦写的纳米晶存储电容，其特征在于：所述的钴纳米晶层是溅射淀积一层1—6纳米厚的钴层，并在400—700℃下快速热退火以形成钴纳米晶。

5、针对权利要求1至4之一所述的低压可擦写的纳米晶存储电容的制备方法，依下述步骤：

1)采用(100)晶向的P型单晶硅片作为衬底，硅片的电阻率为8—12欧姆·厘米，进行标准清洗，用稀氢氟酸去除残留的自然氧化层；

2)形成叠层电荷隧穿层：采用原子层淀积的方法生长Al₂O₃和HfO₂薄膜，衬底温度控制在250—350℃范围内，其中，Al₂O₃的反应源选用三甲基铝Al(CH₃)₃(TMA)和水蒸汽；HfO₂的反应源选用四氯化铪HfCl₄或四-(乙基甲基胺基酸)-铪(TEMAH)和水蒸汽；隧穿层为依次生长的Al₂O₃/HfO₂/Al₂O₃叠层结构，其中，Al₂O₃单层的厚度为1—3纳米、HfO₂单层的厚度为1—3纳米；

3)形成钴纳米晶层：采用磁控溅射的方法淀积超薄金属钴层，钴层的厚度为1—6纳米，然后在氮气中进行快速热退火，形成钴纳米晶，其中，退火温度为400—700℃，时间为10—30秒；

4)形成阻挡层：采用原子层淀积的方法生长HfO₂，衬底温度控制在250—350℃。其中，HfO₂的反应源可选用四氯化铪HfCl₄或四-(乙基甲基胺基酸)-铪(TEMAH)和水蒸汽，HfO₂阻挡层的厚度为20—50纳米；

5)形成栅电极：首先采用磁控溅射的方法制备金属TaN或Al薄膜，膜厚为100—300纳米，然后，经过光刻和刻蚀形成电极图形。

6、根据权利要求5所述的低压可擦写的纳米晶存储电容的制备方法，其特征在于：(100)晶向的P型单晶硅片清洗、去除衬底背面的自然氧化层，然后淀积一层金属铝层。