一种基于有机场效应晶体管的多晶硅浮栅存储器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电子元器件技术领域，涉及一种基于有机场效应晶体管的多晶硅浮栅存储器。
【背景技术】
[0002]随着电子信息技术的不断发展，电子信息产品已经逐渐渗透到了人们生活工作学习的每个环节，人们对于低成本、低功耗、轻便小型化的电子器件的需求日益增加，基于硅的传统的非挥发性存储器已经难以满足以上新的需求，有机浮栅存储器是基于有机薄膜场效应晶体管发展起来的新型有机电子器件，因其具有典型的结构及传统存储器无法比拟的特点，而受到人们的广泛关注，是未来非常具有应用前景的一类新型电子器件。
[0003]有机浮栅存储器的结构与有机薄膜场效应晶体管(organic field effecttransistors简称OFETs)的相似，不同之处是，有机浮栅存储器除了具有OFETs的基本组成部分外，还有隧穿绝缘介质层和电荷存储单元。隧穿绝缘介质层是介于有源层和电荷存储层之间的，起到隔离作用；电荷存储单元(比如金属纳米颗粒层、电介体层等)嵌于隧穿绝缘介质层和栅绝缘介质层之间作为器件的浮栅，是影响器件存储窗口大小的关键因素，存储窗口是表征有机浮栅存储器性能的重要指标之一。
[0004]实验结果表明，金属纳米颗粒层作为器件的浮栅在改善器件的存储窗口性能方面表现出很大的优越性，但其制备条件比较苛刻，在改善器件存储窗口的同时，增加了器件的制造成本；另外，据目前相关研究表明，基于有机场效应晶体管的浮栅存储器存在的主要问题是器件的保持特性差，且都需要很高的工作电压(高于20V)。因此，降低基于有机场效应晶体管浮栅存储器的工作电压及实现器件高密度存储是极具科学意义与实用价值的。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种基于有机场效应晶体管的多晶硅浮栅存储器，解决了现有的有机场效应晶体管浮栅存储器的工作电压过高，制造成本高的问题。
[0006]本实用新型基于有机场效应晶体管的多晶硅浮栅存储器所采用的技术方案是:
[0007]栅电极采用厚度为100?300nm重掺杂的低阻单晶硅衬底；
[0008]形成于栅电极硅衬底表面的栅绝缘介质层；
[0009]嵌于栅绝缘介质层与隧穿绝缘介质层之间的多晶硅浮栅，作为电荷存储单元；
[0010]形成于浮栅表面的隧穿绝缘介质层；
[0011]在隧穿绝缘介质层表面上生长有机半导体材料，形成器件的有源层；
[0012]在有源层表面形成器件的源极、漏极。
[0013]进一步，所述有源层导电沟道长度为ΙΟμπι。
[0014]进一步，所述栅绝缘介质层厚度为150?300nm。
[0015]进一步，所述多晶娃浮栅厚度为20?80nm。
[0016]进一步，所述隧穿绝缘介质层厚度为10?30nm。
[0017]进一步，所述有源层厚度为50?70nm，有源层导电沟道长度10?70 μ m，有源层材料为P型的并五苯、酞菁铜、3-己基噻吩的聚合物、η型的富勒烯、全氟并五苯中的一种。
[0018]进一步，所述漏极和源极均为Au, Cu, Al, Ni材料中的一种，厚度为40?lOOnm，长度2?4 μ m0
[0019]本实用新型的有益效果是降低基于有机场效应晶体管浮栅存储器的工作电压，实现器件的高密度存储，提高器件保持特性，降低器件制造成本。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型实施例基于有机场效应晶体管的多晶硅浮栅存储器的结构剖面示意图。
[0021]图中，1.硅，2.栅绝缘介质层，3.浮栅，4.隧穿绝缘介质层，5.有源层，6.源极，7.漏极。
【具体实施方式】
[0022]下面结合【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0023]本实用新型的基于有机场效应晶体管的多晶硅浮栅存储器的结构如图1所示，由下至上分别为硅1、栅绝缘介质层2、浮栅3、隧穿绝缘介质层4、有源层5，有源层5上设有漏极7和源极6。硅I作为衬底，厚度为100?300nm ;有源层5的导电沟道长度为10 μ m。即为漏极7和源极6之间的距离。
[0024]本实用新型的基于有机场效应晶体管的浮栅存储器，电荷在栅电压作用下首先从源、漏电极注入到有源层形成积累，当栅电压足够大时，有源层与隧穿绝缘介质层之间的能带就会发生弯曲，电荷在大的栅电压作用下就会越过有源层与隧穿绝缘介质层之间的势皇到达浮栅层，最终被浮栅层上面的电荷陷阱所俘获，本实用新型基于有机场效应晶体管的多晶硅浮栅存储器，优先采用高迀移率的并五苯和Au分别作为器件的有源层和源漏电极材料，降低有源层和金属电极间的接触势皇，提高了电荷的注入效率；同时，提供一种新的电荷存储单元，以多晶硅作为器件的浮栅层，有助于增加器件的存储窗口，实现高密度存储，另外，采用极薄的栅绝缘介质层和高K隧穿绝缘介质材料，可以降低自身压降。因此，相比于目前的技术，本实用新型基于有机场效应晶体管的多晶硅浮栅存储器，可以在降低浮栅存储器工作电压的基础上，增加其存储窗口，实现高密度存储，提高电荷保持特性，从而可以显著提高基于有机场效晶体管的浮栅存储器的综合性能。
[0025]以上所述仅是对本实用新型的较佳实施方式而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。
【主权项】
1.基于有机场效应晶体管的多晶硅浮栅存储器，其特征在于: 栅电极采用厚度为100?300nm重掺杂的低阻单晶硅衬底； 形成于栅电极硅衬底表面的栅绝缘介质层； 嵌于栅绝缘介质层与隧穿绝缘介质层之间的多晶硅浮栅，作为电荷存储单元； 形成于浮栅表面的隧穿绝缘介质层； 在隧穿绝缘介质层表面上生长有机半导体材料，形成器件的有源层； 在有源层表面形成器件的源极、漏极。2.按照权利要求1所述基于有机场效应晶体管的多晶硅浮栅存储器，其特征在于:所述有源层导电沟道长度为10 μ m03.按照权利要求1所述基于有机场效应晶体管的多晶硅浮栅存储器，其特征在于:所述栅绝缘介质层厚度为150?300nmo4.按照权利要求1所述基于有机场效应晶体管的多晶硅浮栅存储器，其特征在于:所述多晶娃浮栅厚度为20?80nmo5.按照权利要求1所述基于有机场效应晶体管的多晶硅浮栅存储器，其特征在于:所述隧穿绝缘介质层厚度为10?30nm。6.按照权利要求1所述基于有机场效应晶体管的多晶硅浮栅存储器，其特征在于:所述有源层厚度为50?70nm，有源层导电沟道长度10?70 μ m，有源层材料为p型的并五苯、酞菁铜、3-己基噻吩的聚合物、η型的富勒烯、全氟并五苯中的一种。7.按照权利要求1所述基于有机场效应晶体管的多晶硅浮栅存储器，其特征在于:所述漏极和源极均为Au，Cu, Al, Ni材料中的一种，厚度为40?lOOnm，长度2?4μπι。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于有机场效应晶体管的多晶硅浮栅存储器，栅电极采用厚度为100～300nm重掺杂的低阻单晶硅衬底；形成于栅电极硅衬底表面的栅绝缘介质层；嵌于栅绝缘介质层与隧穿绝缘介质层之间的多晶硅浮栅，作为电荷存储单元；形成于浮栅表面的隧穿绝缘介质层；在隧穿绝缘介质层表面上生长有机半导体材料，形成器件的有源层；在有源层表面形成器件的源极、漏极。本实用新型的有益效果是降低基于有机场效应晶体管浮栅存储器的工作电压，实现器件的高密度存储，提高器件保持特性，降低器件制造成本。
【IPC分类】H01L29/788, H01L51/05, H01L27/115
【公开号】CN204857725
【申请号】CN201520474613
【发明人】杨建红, 闫兆文, 肖彤, 谌文杰, 杨盼, 乔坚栗, 王娇
【申请人】兰州大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月5日