[发明专利]一种适用于快闪存储器的高密度铂纳米晶的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体集成电路制造技术领域,具体涉及一种制备高密度铂纳米晶的方法,以用于纳米晶快闪存储器件。

背景技术

在纳米晶非挥发存储器领域，主要有半导体纳米晶和金属纳米晶两类存储器。与半导体纳米晶相比,金属纳米晶在费米能级附近有较高的态密度、与导电沟道有较强的耦合、功函数选择范围更大、载流子限制效应引起的能量扰动小等优势，因此具有很好的应用前景[1-3]。铂(Pt)作为一种金属，具有较大的功函数(5.1 eV)，若采用Pt纳米晶作为电荷俘获层，则能得到较大的势阱深度，从而有效阻止电荷流失，提供很好的电荷保持特性[4]。另外，Pt与高介电常数（high-k）介质之间的化学稳定性好，所以Pt纳米晶作为闪存器件电荷俘获层材料，富有很大的应用前景。因此，如何制备高密度Pt纳米晶是获得高性能金属纳米晶存储器的关键。

原子层淀积作为一种新型的淀积技术，是一种自限制的气相淀积过程，具有低温、分布均匀、良好的保形性、可精确控制厚度等优点，与集成电路工艺具有很好的兼容性，可广泛适用于金属、氧化物以及氮化物薄膜或纳米颗粒材料的生长[5]。因此，本发明采用原子层淀积技术，在较低的温度下生长了密度高、分布均匀的铂纳米晶，与存储器制造工艺相兼容。此外，所涉及到的热工艺温度相对较低，可控性好，因此制造成本较低、产品良率较高。

参考文献：

[1].B. Park, K. Cho,Y.-S. Koo,S. Kim, “Memory characteristics of platinum nanoparticle-embedded MOS capacitors,” Current Appl. Phys., 9, 1334-1337(2009).

[2].Hai Liu, Domingo, A Ferrer,Fahmida Ferdousi,Sanjay K. Banerjee, “Nonvolatile memery with Co-SiO2 core-shell nanocrystals as charge storage nodes in floating gate,”Appl. Phys.Lett.95,203110(2009).

[3].Z. Liu, C. Lee, V. Narayanan, G. Pei, E. C. Kan, “Metal nanocrystal memoriesⅠ: Device design and fabrication”, IEEE Trans. Elec. Dev. 49, 9 (2002).

[4].Donghyuk Yeom, Jeongmin Kang, Myoungwon Lee, Jaewon Jang, Junggwon Yun, Dong-Young Jeong, Changjoon Yoon, Jamin Koo and Sangsig Kim.ZnO nanowire-based nano-floating gate memory with Pt nanocrystals embedded in Al2O3 gate oxides.

Nanotechnology,19,395204(2008).

[5]. David M King, Samantha I Johnson, Jianhua Li, Xiaohua Du, Xinhua Liang and Alanw Weimer, Nanotechnology 20 (2009) 195401 (8pp)。

发明内容

本发明的目的是提出一种操作简单、过程易于控制、工艺兼容性好的制备高密度铂纳米晶的方法。

本发明提供的制备高密度铂纳米晶的方法，具体步骤为：首先，采用(三甲基)甲基环戊二烯基铂（(MeCp)Pt(Me)₃)蒸气和氧气作为反应前驱体，以原子层淀积的方式，利用原子层淀积设备在衬底上淀积生长高密度铂纳米晶，其中，所述的反应前驱体(MeCp)Pt(Me)₃蒸气和氧气是以脉冲方式交替通入原子层淀积设备反应腔中，二者之间用惰性气体进行吹洗，如此进行若干次循环淀积；然后，对原子层淀积生长的高密度铂纳米晶，进行高温快速热退火处理，改变铂纳米晶的颗粒的形状、大小和密度，得到高密度铂纳米晶颗粒。 

上述方法中，包含若干次反应循环淀积。其中，每个反应循环的具体步骤为：