[发明专利]一种基于纳米晶的NAND存储器及其制作方法

权利要求书

1.一种NAND存储器，包括存储单元和晶体管，所述存储单元包括：

硅衬底(1)；

在所述硅衬底(1)的两侧的源导电区(6)和漏导电区(7)；

在源导电区(6)与漏导电区(7)之间的载流子沟道上覆盖的隧穿介质层(2)；

其特征在于，所述存储单元还包括：

覆盖在隧穿介质层(2)上的纳米晶电荷存储层(3)；

覆盖在纳米晶电荷存储层(3)上的控制栅介质层(4)；

覆盖在控制栅介质层(4)上的栅电极材料层(5)。

2.如权利要求1所述的NAND存储器，其特征在于：

所述控制栅介质层(4)的材料为氮化物、Al₂O₃、HfO₂、ZrO₂、HfSiO中的一种或其组合，厚度为5nm～15nm。

3.如权利要求1所述的NAND存储器，其特征在于：所述隧穿介质层(4)的材料为SiO₂，厚度为4nm～7nm。

4.如权利要求1所述的NAND存储器，其特征在于：所述纳米晶电荷存储层(3)的材料为金属纳米晶、化合物纳米晶、半导体纳米晶或异质复合纳米晶，纳米晶的直径为1nm～10nm，密度为1×10¹¹/cm^-2～1×10¹²/cm^-2。

5.如权利要求4所述的NAND存储器，其特征在于：所述金属纳米晶的材料为金属W、Al、Ni、Co、Cr、Pt、Ru、Sn、Ti、Au和Ag中的一种；所述化合物纳米晶的材料为HfO₂、WN、CdSe、CoSi₂、NiSi、TaSi₂、WSi₂和HfSiO中的一种；所述半导体纳米晶的材料为Si、Ge和CdS中的一种；所述异质复合纳米晶的材料为Si/Ge、TiSi₂/Si中的一种。

6.如权利要求1所述的NAND存储器，其特征在于：所述栅电极材料层(5)为多晶硅栅或金属栅，所述多晶硅栅为N型掺杂多晶硅，所述金属栅包括TaN、IrO₂或金属硅化物；所述多晶硅栅或者金属栅的栅电极材料层的厚度为100nm。

7.一种制造NAND存储器的方法，包括如下步骤：

步骤一：选择硅衬底(1)；

步骤二：对所述硅衬底(1)进行掺杂；

步骤三：在所述硅衬底(1)上生长隧穿介质层(2)；

步骤四：在所述隧穿介质层(2)上生长纳米晶，作为纳米晶电荷存储层(3)；

步骤五：在所述纳米晶电荷存储层(3)上沉积控制栅介质层(4)；

步骤六：在控制栅介质层(4)上沉积栅电极材料层(5)；

步骤七：在纳米晶电荷存储层(3)两侧进行光刻以刻蚀掉栅电极材料层(5)、控制栅介质层(4)、纳米晶电荷存储层(3)及隧穿介质层(2)，形成存储单元的栅堆结构；

步骤八：在纳米晶电荷存储层(3)的中间区域进行光刻以刻蚀掉电极材料层(5)、控制栅介质层(4)，形成选择晶体管的栅堆结构；

步骤九：对源导电区(6)和漏导电区(7)区域进行光刻、对光刻后形成的源导电区(6)和漏导电区(7)的图形区域的硅衬底(1)中进行离子注入，形成源导电区(6)和漏导电区(7)；

步骤十：实现存储器件的互连，并对制备的存储器件进行测试和封装。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：在步骤二中，采用As对所述硅衬底(1)分别进行阱掺杂、防穿透掺杂以及阈值电压调节掺杂。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于：

在步骤四中，利用溅射或蒸发的方法在隧穿介质层(2)表面上生长一层金属、化合物或者Si、Ge的薄膜，再快速退火，使薄膜在隧穿介质层(2)表面结晶从而形成纳米晶颗粒。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：

所述退火时间为5秒至90秒。