[发明专利]一种基于双浮栅材料的半浮栅存储器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于双浮栅材料的半浮栅存储器，其特征在于，包括：

半导体衬底(200)，其具有第一掺杂类型；

半浮栅阱区(201)，其具有第二掺杂类型，位于所述半导体衬底(200)的上层区域；

U型槽，贯穿所述半浮栅阱区(201)，其底部处于所述半浮栅阱区(201)的下边界；

第一栅极叠层，包括第一栅介质层(203)、第一金属栅(204)、富含缺陷的绝缘材料层(205)和金属纳米晶(206)，其中第一栅介质层(203)覆盖所述U型槽的表面，并在所述半浮栅阱区(201)形成开口；所述第一金属栅(204)覆盖第一栅介质层(203)，在所述开口处向下深入所述半浮栅阱区(201)并水平延伸形成L型；所述富含缺陷的绝缘材料层(205)形成在所述第一金属栅(204)上；所述金属纳米晶(206)位于所述富含缺陷的绝缘材料层(205)上表面，所述富含缺陷的绝缘材料层(205)和所述金属纳米晶(206)构成双浮栅；

第二栅极叠层，包括第二栅介质层(207)和第二金属栅(208)，所述第二栅介质层(207)包覆所述金属纳米晶(206)，并覆盖所述富含缺陷的绝缘材料层(205)表面，且在所述开口处与所述第一金属栅(204)的L型表面相接触，并延伸覆盖所述半浮栅阱区(201)的表面；所述第二金属栅(208)覆盖所述第二栅介质层(207)；

栅极侧墙(209)，位于所述第一栅极叠层和第二栅极叠层两侧；

源极(210)和漏极(211)，具有第二掺杂类型，形成于所述半浮栅阱区(201)中，位于所述第一、第二栅极叠层两侧。

2.根据权利要求1所述的基于双浮栅材料的半浮栅存储器，其特征在于，所述富含缺陷的绝缘材料层(205)是HfAlO、ZrAlO、HfSiO、ZrSiO、TiAlO、TiSiO中的一种，或其中几种的任意组合。

3.根据权利要求1所述的基于双浮栅材料的半浮栅存储器，其特征在于，所述金属纳米晶(206)是Ni、Au、Pt、Pd、Ag、Co中的一种，或其中几种的任意组合。

4.根据权利要求1所述的基于双浮栅材料的半浮栅存储器，其特征在于，所述金属纳米晶(206)彼此分离。

5.根据权利要求1所述的基于双浮栅材料的半浮栅存储器，其特征在于，所述第二栅介质层(207)与所述第一金属栅(204)在所述开口处的水平方向的接触尺寸不小于所述第二栅介质层(207)的厚度。

6.一种基于双浮栅材料的半浮栅存储器制备方法，其特征在于，具体步骤为：

提供具有第一掺杂类型的半导体衬底(200)；

在所述半导体衬底(200)的上层区域形成具有第二掺杂类型的半浮栅阱区(201)，

在所述半浮栅阱区(201)中刻蚀形成U型槽，使所述U型槽贯穿所述半浮栅阱区(201)，且底部处于所述半浮栅阱区(201)的下边界；

形成第一栅极叠层，依次形成第一栅介质层(203)、第一金属栅(204)、富含缺陷的绝缘材料层(205)和金属纳米晶(206)，使第一栅介质层(203)覆盖所述U型槽的表面，并在所述半浮栅阱区(201)形成开口；所述第一金属栅(204)覆盖第一栅介质层(203)，在所述开口处向下深入所述半浮栅阱区(201)并水平延伸形成L型；所述富含缺陷的绝缘材料层(205)形成在所述第一金属栅(204)上；所述金属纳米晶(206)位于所述富含缺陷的绝缘材料层(205)上表面，所述富含缺陷的绝缘材料层(205)和所述金属纳米晶(206)构成双浮栅；

形成第二栅极叠层，依次形成第二栅介质层(207)和第二金属栅(208)，使所述第二栅介质层(207)包覆所述金属纳米晶(206)，并覆盖所述富含缺陷的绝缘材料层(205)表面，且在所述开口处与所述第一金属栅(204)的L型表面相接触，并延伸覆盖所述半浮栅阱区(201)的表面；所述第二金属栅(208)覆盖所述第二栅介质层(207)；

在所述第一栅极叠层和第二栅极叠层两侧形成栅极侧墙(209)；

在所述半浮栅阱区(201)中，所述第一栅极叠层和第二栅极叠层两侧形成源极(210)和漏极(211)。