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一种电子蒸发制备电荷陷阱存储器件的方法

阅读:231发布:2020-05-14

专利汇可以提供一种电子蒸发制备电荷陷阱存储器件的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 电子 束 蒸发 制备电荷陷阱 存储器 件的方法,利用 电子束蒸发 沉积系统在 硅 衬底表面顺序蒸 镀 隧穿层、存储层、阻挡层和上 电极 ,然后将沉积了 薄膜 的样品翻转,在硅衬底背面沉积下电极,形成电荷陷阱存储器件。该方法操作简单,薄膜 质量 高,厚度可控。,下面是一种电子蒸发制备电荷陷阱存储器件的方法专利的具体信息内容。

1.一种电子蒸发制备电荷陷阱存储器件的方法,其特征在于具体步骤如下:
a)利用氢氟酸清Si衬底,去除Si表面的化物,然后将Si衬底放置在电子束蒸发沉积系统的衬底台上,将蒸发材料N置于坩埚中,N可在SiO2和Al2O3中任选一种,加热衬底至200℃,蒸过程中保持腔体内的压强为1×10-2Pa;
b)利用电子束蒸发沉积系统在Si衬底表面蒸镀一层3nm的N作为隧穿层,蒸镀速度控制为10nm/min;
c)更换坩埚,将ZrO2蒸发材料置于坩埚中,然后利用电子束蒸发沉积系统在隧穿层N表面蒸镀一层ZrO2薄膜作为存储层,厚度在5nm至10nm范围内取值,蒸镀速度控制为10nm/min,蒸镀过程中保持腔体内的压强为1×10-2Pa;
d)更换坩埚,将蒸发材料N置于坩埚中,N可在SiO2和Al2O3中任选一种,然后利用电子束蒸发沉积系统在ZrO2存储层表面蒸镀一层N薄膜作为阻挡层,厚度在10nm至20nm范围内取值,确保阻挡层与隧穿层为同一种物质,蒸镀速度控制为10nm/min,蒸镀过程中保持腔体内的压强为1×10-2Pa;
e)更换坩埚,将金属M蒸发材料置于坩埚中,然后利用电子束蒸发沉积系统在N阻挡层表面蒸镀一层金属M作为上电极,电极厚度在100nm至200nm范围内取值,M可在Al、Pt、Au中任选一种,蒸镀速度控制为10nm/min,蒸镀过程中保持腔体内的压强为1×10-2Pa;
f)将衬底台上蒸镀了薄膜的样品翻转,利用电子束蒸发沉积系统在Si衬底背面蒸镀一层金属M作为下电极,电极厚度在100nm至200nm范围内取值,M可在Al、Pt、Au中任选一种,确保上电极和下电极为同一种物质,蒸镀速度控制为10nm/min,蒸镀过程中保持腔体内的压强为1×10-2Pa。
2.如权利要求1所述的一种电子束蒸发制备电荷陷阱存储器件的方法,其特征在于利用电子束蒸发沉积系统在Si衬底上顺序蒸镀隧穿层、存储层、阻挡层和上电极。
3.如权利要求1所述的一种电子束蒸发制备电荷陷阱存储器件的方法,其特征在于电荷陷阱存储器件的隧穿层、存储层、阻挡层、上电极和下电极均由电子束蒸发沉积系统形成。
4.如权利要求1所述的一种电子束蒸发制备电荷陷阱存储器件的方法,其特征在于隧穿层、存储层、阻挡层、上电极和下电极的蒸镀速度均为10nm/min。
5.如权利要求1所述的一种电子束蒸发制备电荷陷阱存储器件的方法,其特征在于电子束蒸发制备的隧穿层和阻挡层为同一种物质,上电极和下电极为同一种物质。
6.如权利要求1-5所述的电子束蒸发制备的电荷陷阱存储器件在信息存储中的应用。

说明书全文

一种电子蒸发制备电荷陷阱存储器件的方法

技术领域

[0001] 本发明属微电子器件及其材料领域,涉及一种电子束蒸发制备电荷陷阱存储器件的方法。

背景技术

[0002] 随着社会的进步,信息存储越来越受到重视。非易失性存储器件具有存储密度高、数据保持时间长等特点,逐渐成为行业研究人员关注的重点。在众多非易失性存储器件候选结构中,-化物-氮化物-氧化物-多晶硅(SONOS)型电荷陷阱存储器件便是一种极具发展前景的存储结构,其中紧接着硅(Si)的氧化物(SiO2)作为隧穿层,氮化物(Si3N4)作为存储层,紧挨着多晶硅电极的氧化物(SiO2)作为阻挡层。传统的SONOS型电荷陷阱存储器件通常使用化学气相沉积和溅射的方法制备,但对于SiO2、ZrO2和Al2O3等高熔点的金属氧化物,气相沉积和溅射制备方法尚有不足,而电子束蒸发制备氧化物薄膜具有速度快、薄膜质量高、厚度可控等优点。从提高器件制备速度和提高薄膜质量方面考虑,我们发明了一种电子束蒸发制备电荷陷阱存储器件的方法。借助电子束蒸发沉积系统,在硅(Si)衬底上顺序蒸隧穿层(SiO2)、金属氧化物存储层、阻挡层(SiO2)和金属电极,制备过程操作简单,薄膜质量高,厚度可控。

发明内容

[0003] 本发明提供了一种电子束蒸发制备电荷陷阱存储器件的方法,操作简单。
[0004] 所述电子束蒸发制备电荷陷阱存储器件的方法过程如下:
[0005] a)利用氢氟酸清洗硅(Si)衬底,去除Si表面的氧化物,然后将Si衬底放置在电子束蒸发沉积系统的衬底台上,将蒸发材料N置于坩埚中,N可在SiO2和Al2O3中任选一种,加热衬底至200℃,蒸镀过程中保持腔体内的压强为1×10-2Pa;
[0006] b)利用电子束蒸发沉积系统在Si衬底表面蒸镀一层3nm的N作为隧穿层,蒸镀速度控制为10nm/min,如图1(a)所示;
[0007] c)更换坩埚,将ZrO2蒸发材料置于坩埚中,然后利用电子束蒸发沉积系统在隧穿层N表面蒸镀一层ZrO2薄膜作为存储层,厚度在5nm至10nm范围内取值,蒸镀速度控制为10nm/min,蒸镀过程中保持腔体内的压强为1×10-2Pa,如图1(b)所示;
[0008] d)更换坩埚,将蒸发材料N置于坩埚中,N可在SiO2和Al2O3中任选一种,然后利用电子束蒸发沉积系统在ZrO2存储层表面蒸镀一层N薄膜作为阻挡层,厚度在10nm至20nm范围内取值,确保阻挡层与隧穿层为同一种物质,蒸镀速度控制为10nm/min,蒸镀过程中保持腔体内的压强为1×10-2Pa,如图1(c)所示;
[0009] e)更换坩埚,将金属M蒸发材料置于坩埚中,然后利用电子束蒸发沉积系统在N阻挡层表面蒸镀一层金属M作为上电极,电极厚度在100nm至200nm范围内取值,M可在铝(Al)、铂(Pt)、金(Au)中任选一种,蒸镀速度控制为10nm/min,蒸镀过程中保持腔体内的压强为1×10-2Pa,如图1(d)所示;
[0010] f)将衬底台上蒸镀了薄膜的样品翻转,利用电子束蒸发沉积系统在Si衬底背面蒸镀一层金属M作为下电极,电极厚度在100nm至200nm范围内取值,M可在铝(Al)、铂(Pt)、金(Au)中任选一种,确保上电极和下电极为同一种物质,蒸镀速度控制为10nm/min,蒸镀过程中保持腔体内的压强为1×10-2Pa,如图1(e)所示;
[0011] g)利用电子束蒸发沉积系统制备的电荷陷阱存储器件的结构如图2所示。附图说明
[0012] 图1:电子束蒸发制备电荷陷阱存储器件的方法(a)利用电子束蒸发蒸镀N隧穿层;(b)利用电子束蒸发蒸镀ZrO2存储层;(c)利用电子束蒸发蒸镀N阻挡层;(d)利用电子束蒸发在阻挡层表面蒸镀上电极;(e)利用电子束蒸发在硅衬底背面蒸镀下电极。
[0013] 图2:电子束蒸发沉积系统制备的电荷陷阱存储器件的结构示意图。

具体实施方式

[0014] 实施例1:电子束蒸发制备电荷陷阱存储器件的制备过程如下:(隧穿层和阻挡层均为SiO2)
[0015] a)利用氢氟酸清洗Si衬底,去除Si表面的氧化物,然后将Si衬底放置在电子束蒸发沉积系统的衬底台上,将SiO2蒸发材料置于坩埚中,加热衬底至200℃,蒸镀过程中保持腔体内的压强为1×10-2Pa;
[0016] b)利用电子束蒸发沉积系统在Si衬底表面蒸镀一层3nm的SiO2作为隧穿层,蒸镀速度控制为10nm/min;
[0017] c)更换坩埚,将ZrO2蒸发材料置于坩埚中,然后利用电子束蒸发沉积系统在SiO2隧穿层表面蒸镀一层10nm ZrO2薄膜作为存储层,蒸镀速度控制为10nm/min,蒸镀过程中保持腔体内的压强为1×10-2Pa;
[0018] d)更换坩埚,将SiO2蒸发材料置于坩埚中,然后利用电子束蒸发沉积系统在ZrO2存储层表面蒸镀一层20nm SiO2薄膜作为阻挡层,蒸镀速度控制为10nm/min,蒸镀过程中保持腔体内的压强为1×10-2Pa;
[0019] e)更换坩埚,将金属Al蒸发材料置于坩埚中,然后利用电子束蒸发沉积系统在SiO2阻挡层表面蒸镀一层100nm金属Al作为上电极,蒸镀速度控制为10nm/min,蒸镀过程中保持腔体内的压强为1×10-2Pa;
[0020] f)将衬底台上蒸镀了薄膜的样品翻转,利用电子束蒸发沉积系统在Si衬底背面蒸镀一层100nm金属Al作为下电极,蒸镀速度控制为10nm/min,蒸镀过程中保持腔体内的压强为1×10-2Pa。
[0021] 实施例2:电子束蒸发制备电荷陷阱存储器件的制备过程如下:(隧穿层和阻挡层均为Al2O3)
[0022] a)利用氢氟酸清洗Si衬底,去除Si表面的氧化物,然后将Si衬底放置在电子束蒸发沉积系统的衬底台上,将Al2O3蒸发材料置于坩埚中,加热衬底至200℃,蒸镀过程中保持-2腔体内的压强为1×10 Pa;
[0023] b)利用电子束蒸发沉积系统在Si衬底表面蒸镀一层3nm的Al2O3作为隧穿层,蒸镀速度控制为10nm/min;
[0024] c)更换坩埚,将ZrO2蒸发材料置于坩埚中,然后利用电子束蒸发沉积系统在Al2O3隧穿层表面蒸镀一层10nm ZrO2薄膜作为存储层,蒸镀速度控制为10nm/min,蒸镀过程中保持腔体内的压强为1×10-2Pa;
[0025] d)更换坩埚,将Al2O3蒸发材料置于坩埚中,然后利用电子束蒸发沉积系统在ZrO2存储层表面蒸镀一层20nmAl2O3薄膜作为阻挡层,蒸镀速度控制为10nm/min,蒸镀过程中保持腔体内的压强为1×10-2Pa;
[0026] e)更换坩埚,将金属Al蒸发材料置于坩埚中,然后利用电子束蒸发沉积系统在Al2O3阻挡层表面蒸镀一层100nm金属Al作为上电极,蒸镀速度控制为10nm/min,蒸镀过程中保持腔体内的压强为1×10-2Pa;
[0027] f)将衬底台上蒸镀了薄膜的样品翻转,利用电子束蒸发沉积系统在Si衬底背面蒸镀一层100nm金属Al作为下电极,蒸镀速度控制为10nm/min,蒸镀过程中保持腔体内的压强-2为1×10 Pa。
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