[发明专利]一种自组装制备内嵌金属量子点绝缘介质膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自组装制备内嵌金属量子点绝缘介质膜的方法。

背景技术

近年来，取代HDD硬盘的Solid State Davie (SSD)电脑的诞生标志着Flash memory的应用进入了一个新的阶段，将成为推动半导体产业发展的新驱动力。同时，随着市场的日益扩大，要求flash memory具有更高的集成度和更高的性能。这些要求可以通过memory器件单元的微细化来实现。但是，具有多晶硅浮栅结构的传统flash memory的微细化却面临着严峻的挑战。首先，flash memory的微细化大大降低了数据存储的可靠性，缩短了电荷蓄积时间。另外，微细化加剧了短沟道效应，增加了功耗以及 memory单元之间的干扰。为了解决这些问题必须从器件的结构和原理上突破。具有金属量子点浮栅结构的新型非挥发存储器可以解决上述问题。由于金属量子点的周围被绝缘膜包围，成为一个个孤立的电荷存储单元，抑制了电荷在浮栅内的移动，从而大大提高了电荷的存储时间。特别是具有高功函数的金属量子点，可以降低了电荷从量子点隧穿到沟道的隧穿几率，进一步提高电荷存储可靠性。在保持可靠性一定的同时，可以对氧化层进行薄膜化，实现器件的微细化。金属量子点非挥发存储器具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种适用于非挥发存储器的自组装制备内嵌金属量子点绝缘介质膜的方法。本发明的方法，无需后续退火等处理工艺，单步工艺即可获得内嵌高密度金属量子点的绝缘介质膜，方法简单、易行。由于制备温度低，可以大大降低制造成本、提高产品良率。并且可以大大扩大衬底的适用范围，不仅适合于硅基非挥发存储器，而且可以适用于玻璃或者塑料基板非挥发存储器。

一种自组装制备内嵌金属量子点绝缘介质膜的方法，包括如下步骤：

（1）选取绝缘靶材，并在绝缘靶材上摆放金属块，所述金属块为Co, W, Pt, 或Ta；

（2）对上述靶材进行溅射成膜，溅射气氛为氩气，衬底为热氧化二氧化硅的p型硅片。

在上述方法中，所述绝缘靶材为SiO₂, Al₂O₃或Si₃N₄。

在上述方法中，所述金属块对绝缘靶材的覆盖率为5-30%。

在上述方法中，功率为50~150W，本体真空度< 10^-5Pa，溅射时工作气压为0.05~1.5Pa, 靶材和衬底的距离为20cm，衬底未加温，衬底旋转速度为75rpm/min。绝缘介质靶材大小为2寸，金属小块的大小为5mmx5mmx1.5mm。通过调节金属小块的个数，即金属小块对绝缘介质靶材的覆盖率，来调节薄膜中金属量子点的密度。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.本发明金属量子点自组装镶嵌在绝缘介质中，无需后续处理，工艺简单。由于金属量子点周围直接被绝缘膜包围，因此可以防止金属量子点在工艺过程中的扩散；

2.成膜温度低，可以适合玻璃、塑料等各种不同的衬底，降低器件制造过程中的能耗；

3.该制备方法简单易行，适合不同金属和不同绝缘介质；

4.该方法制备的金属量子点微细，密度高，室温下溅射即可获得内嵌金属量子点的薄膜，量子点大小2-5nm，密度>10¹²/cm²。

 

附图说明

图1为自组装制备内嵌金属量子点薄膜的示意图；

图2为内嵌金属钴量子点的二氧化硅薄膜断面透射电子显微镜照片；

图3为内嵌金属钴量子点的二氧化硅薄膜的平面透射电子显微镜照片；

图4为内嵌金属钨量子点的二氧化硅薄膜断面透射电子显微镜照片；

图5为内嵌金属钨量子点的氮化硅薄膜断面透射电子显微镜照片。

 

具体实施方式

下面通过实施例进一步描述本发明

实施例1：