S)、以及聚二甲硅氧烷(PDMS)。
[0211]该电介质材料粒子载体222可以为具有选自以下的至少一个元素的氧化物粒子:金属、过渡金属、贫金属，以及类金属。该电介质材料粒子载体222可以具有大约10到20nm的平均粒子直径。该电介质材料粒子载体222在厚度上可以为一个或多个电介质材料粒子载体。
[0212]同样地，该电介质材料粒子载体222可以包括选自以下的至少一种材料:氧化硅、氧化給、氧化铝、氧化错、钡钛复合氧化物、氧化纪、氧化鹤、氧化钽、氧化锌、氧化钛、氧化锡、钡锆复合氧化物、氮化硅、氮氧化硅、硅酸锆、硅酸铪以及聚合物。
[0213]该连接基团224可以为有机分子。该纳米浮栅可以包括由结合到衬底210的表面的连接基团224形成的连接层。该连接层可以为形成在电介质材料粒子载体222的表面上的自组装单分子层。该连接基团224可以包括选自以下的一个官能团:胺基、羧酸基，以及硫醇基。连接基团120A的每个可以包括被结合到电介质材料粒子载体222的表面上的第一官能团，结合到金属离子230的第二官能团，以及用于将第一官能团和第二官能团相互连接的链式基团。
[0214]该金属纳米粒子240可以选自以下金属纳米粒子，金属氧化物纳米粒子、金属氮化物纳米粒子、金属碳化物纳米粒子、以及金属互化物纳米粒子。该金属纳米粒子240通过将金属离子结合到连接基团224并随后生长金属离子而生长。
[0215]该金属纳米粒子240的尺寸可以通过在金属纳米粒子240的生长过程中的能量施加状况控制。同样地，纳米粒子的尺寸可以在能量施加前通过是否提供表面活性剂而被控制。该表面活性剂可以为有机表面活性剂，以及该表面活性剂可以在金属纳米粒子240生长后保持在金属纳米粒子240的表面上。按照本发明的实施例，当不使用表面活性剂时，该金属纳米粒子240可以具有大约2.0到3.0nm的平均粒子直径。根据本发明的另一实施例，当使用单个种类的表面活性剂时，该金属纳米粒子240可以具有大约1.3到1.6nm的平均粒子直径。根据本发明的另一实施例，当使用多种类的表面活性剂时，该金属纳米粒子240可以具有大约0.5到1.2nm的平均粒子直径。用于这个实施例中的金属纳米粒子240可以与上述的本发明的第一实施例中相同或相似。
[0216]该电介质有机材料250可以被结合到生长的金属纳米粒子240的表面上。该电介质有机材料250防止电流流经金属纳米粒子240。该金属纳米粒子240的表面可以由电介质有机材料250涂覆，以及该电介质有机材料250可以填充相互间分离设置的金属纳米粒子240间的空隙。当表面活性剂被提供到金属离子230时，其为金属纳米粒子240生长之前或之中的金属纳米粒子240，该表面活性剂可以保持在金属纳米粒子240的表面上。由于该表面活性剂可以为电介质有机材料，所以该电介质有机材料250的进一步的应用不再需要。
[0217]同样地，虽然附图中未示出，但是另一种电介质材料可以在被电介质有机材料250涂覆的金属纳米粒子240之间附加地形成。
[0218]该金属纳米粒子240可以相互间隔设置以形成纳米粒子层。该纳米粒子层包括被结合到金属纳米粒子240的表面或涂覆金属纳米粒子240的表面的电介质有机材料(或用于表面活性剂的有机材料)。该纳米粒子层可以进一步包括填充被涂覆的纳米粒子240之间间隙的电介质材料。
[0219]根据本发明的第二实施例的该纳米浮栅可以具有垂直的多重堆叠结构。换句话说，该纳米结构可以具有其间有载体层220的堆叠结构，载体层220被结合到连接基团224，以及该纳米粒子层被可交替地并重复地堆叠。诸如氧化物层这样的电介质层可以进一步包含在下部纳米粒子层和上部载体层之间。如果形成下部纳米粒子层的该电介质有机材料250具有能够结合到上部载体层的官能团，则该附加的电介质层可以不需要被形成。简言之，是否形成电介质层可以根据应用的电介质有机材料250的种类而确定。
[0220]按照本发明的实施例，由于该纳米浮栅存储设备包括由高密度纳米粒子组成的纳米浮栅，该纳米粒子是极其微小的并具有均匀的粒子尺寸，该纳米浮栅存储设备可以被按比例缩小以降低能源消耗。同样地，甚至当按比例缩小时，该纳米浮栅存储设备具有优越的运行稳定性、再生性以及可靠性。由于该纳米粒子与绝缘连接基团固定在一起，所以该纳米粒子不仅仅具有优越的物理稳定性而且当隧穿绝缘层被破坏时其避免了存储电荷的损失。
[0221]根据本发明的实施例，浮栅的纳米粒子通过形成金属离子层、由连接基团附接、以及向金属离子层施加能量的简单方法直接形成。由于这个方法，通过容易的、简单的、快速的、以及节省成本的方法形成具有极其优越的、高密度的、均匀尺寸的纳米粒子的纳米浮栅是可能的。同样地，随着浮栅的纳米粒子就地形成，原材料的浪费性消耗可以被最小化。
[0222]虽然用于示例性目的的各种实施例已经在此处描述，但是对于技术领域内的技术人员显而易见的是，在不偏离此处以下列权利要求限定的交底书的构思和保护范围的前提下可以做出各种修改和变形。
【主权项】
1.一种非易失性存储设备，其包含: 浮栅，其适于在衬底上面进行电荷的充电和放电， 其中所述浮栅包含: 在所述衬底上面形成的连接层，所述连接层包括适用于结合至金属离子的连接基团；以及 在所述连接层上面由金属离子形成的金属纳米粒子。
2.如权利要求1所述的非易失性存储设备，进一步包含: 在所述衬底和所述浮栅之间插入的隧穿绝缘层； 在所述浮栅上面形成的栅绝缘层；以及 在所述栅绝缘层上面形成的控制栅。
3.如权利要求1所述的非易失性存储设备，其中所述连接层为包括有机材料的单分子层O
4.如权利要求1所述的非易失性存储设备，其中所述浮栅进一步包含无机氧化物和被结合到所述金属纳米粒子的表面的电介质有机材料中的至少一个。
5.如权利要求1所述的非易失性存储设备，其中所述浮栅进一步包含被结合到所述金属离子或金属纳米粒子的一种或多种有机表面活性剂。
6.如权利要求5所述的非易失性存储设备，其中所述有机表面活性剂包括含氮的有机材料或含硫的有机材料。
7.如权利要求5所述的非易失性存储设备，其中所述有机表面活性剂包含不同种类的第一有机材料和第二有机材料，以及 所述第一有机材料为含氮的有机材料或含硫的有机材料，以及 所述第二有机材料为基于催化剂的相变有机材料。
8.如权利要求1所述的非易失性存储设备，其中所述金属纳米粒子具有大约0.5到3.0nm的平均粒子直径。
9.如权利要求8所述的非易失性存储设备，其中所述金属纳米粒子具有大约±20%或更小的粒子半径标准差。
10.如权利要求1所述的非易失性存储设备，其中所述连接层为在所述衬底上面形成的有机分子的自组装单分子层。
11.如权利要求1所述的非易失性存储设备，其中所述连接层为具有选自以下至少一个官能团的硅烷化合物层:胺基(-NH2)、羧基(-COOH)、以及硫醇基(-SH)。
12.如权利要求1所述的非易失性存储设备，其中所述连接基团的每个包含: 结合到所述衬底的所述表面的第一官能团； 结合到所述金属离子的第二官能团；以及 用于联接所述第一官能团和所述第二官能团的链式基团。
13.如权利要求1所述的非易失性存储设备，其中所述金属纳米粒子选自以下粒子:金属纳米粒子、金属氧化物纳米粒子、金属氮化物纳米粒子、金属碳化物纳米粒子、以及金属互化物纳米粒子。
14.如权利要求1所述的非易失性存储设备，其中所述金属纳米粒子被彼此间隔设置以形成单层。
15.如权利要求1所述的非易失性存储设备，其中所述浮栅具有垂直的多重堆叠结构，在所述堆叠结构中所述连接层和由所述金属纳米粒子形成的纳米粒子层交替性地并重复地堆叠。
16.一种非易失性存储设备，其包含: 浮栅，其适于在衬底上面进行电荷的充电和放电， 其中所述浮栅包含: 在所述衬底上面形成的电介质材料粒子载体，并且所述电介质材料粒子载体包括在所述电介质粒子材料载体的表面上的连接基团，其中所述连接基团适于与金属离子结合；以及 由所述金属离子形成的金属纳米粒子。
17.如权利要求16所述的非易失性存储设备，进一步包含: 在所述衬底和所述浮栅之间插入的隧穿绝缘层； 在所述浮栅上面形成的栅绝缘层；以及 在所述栅绝缘层上面形成的控制栅。
18.如权利要求16所述的非易失性存储设备，其中所述电介质材料粒子载体形成在厚度上为一个或多个电介质材料粒子载体的层。
19.如权利要求16所述的非易失性存储设备，其中所述连接基团中的每个包含选自以下的官能团:被结合到金属离子的胺基(-NH2)、羧基(-COOH)、以及硫醇基(-SH)。
20.如权利要求16所述的非易失性存储设备，其中所述浮栅进一步包含无机氧化物和被结合到所述金属纳米粒子的表面的电介质有机材料中的至少一个。
21.如权利要求16所述的非易失性存储设备，其中所述浮栅进一步包含被结合到所述金属离子或所述金属纳米粒子的一种或多种有机表面活性剂。
22.如权利要求21所述的非易失性存储设备，其中所述有机表面活性剂包括含氮的有机材料或含硫的有机材料。
23.如权利要求21所述的非易失性存储设备，其中所述有机表面活性剂包含不同种类的第一有机材料和第二有机材料，以及 所述第一有机材料为含氮的有机材料或含硫的有机材料，以及 所述第二有机材料为基于催化剂的相变有机材料。
24.如权利要求16所述的非易失性存储设备，其中所述金属纳米粒子具有大约0.5到3.0nm的平均粒子直径。
25.如权利要求24所述的非易失性存储设备，其中所述金属纳米粒子具有大约±20%或更小的粒子半径标准差。
26.如权利要求16所述的非易失性存储设备，其中所述金属纳米粒子选自以下粒子:金属纳米粒子、金属氧化物纳米粒子、金属氮化物纳米粒子、金属碳化物纳米粒子、以及金属互化物纳米粒子。
27.一种制造非易失性存储设备的方法，其包含: 在衬底上面形成隧穿绝缘层；以及 在所述隧穿绝缘层上面形成用于进行电荷的充电和放电的浮栅； 其中所述浮栅的形成包含: 在所述隧穿绝缘层上面形成包括连接基团的连接层； 在所述连接层上面形成金属离子；以及 由所述金属离子形成金属纳米粒子。
28.如权利要求27所述的方法，其中所述金属纳米粒子通过所述金属离子的还原和生长而形成。
29.如权利要求27所述的方法，其中所述金属纳米粒子的形成包含: 向所述金属离子施加能量。
30.如权利要求29所述的方法，进一步包含: 在能量的施加之前或之中提供一种或多种有机表面活性剂。
31.如权利要求27所述的方法，进一步包含: 向包括所述金属纳米粒子的结构提供无机氧化物以及电介质有机材料中的至少一种。
32.如权利要求27所述的方法，其中所述连接层通过向所述衬底的表面提供连接基团溶液而形成。
33.如权利要求27所述的方法，其中所述连接层通过使用含有所述连接基团的气体的原子层沉积(ALD)法形成。
34.如权利要求27所述的方法，其中所述连接层包含选自以下的官能团:胺基(-NH2)、羧基(-COOH)，以及硫醇基(-SH)。
35.如权利要求27所述的方法，其中所述金属离子的形成包含: 向所述连接基团被结合的结构应用金属前体。
36.如权利要求27所述的方法，其中所述金属离子的形成包含: 向所述连接基团结合的结构应用金属前体溶液，或者向所述连接基团结合的结构提供气相金属前体，其中所述金属前体溶解在所述金属前体溶液中。
37.如权利要求29所述的方法，其中所述能量包括以下能量的至少一种:热能、化学能、光能、震汤能、尚子束能、电子束能，以及福射能。
38.一种用于制造非易失性存储设备的方法，包含: 在衬底上面形成隧穿绝缘层；以及 在所述隧穿绝缘层上面形成浮栅，该浮栅适于进行电荷的充电和放电， 其中所述浮栅的形成包含: 在所述隧穿绝缘层上面形成电介质材料粒子载体； 在所述电介质材料粒子载体的表面上形成包括连接基团的连接层； 在所述连接层上面形成金属离子；以及 由所述金属离子形成金属纳米粒子。
39.如权利要求38所述的方法，其中所述电介质材料粒子载体和所述连接层的形成包含: 通过在溶液中混合电介质材料粒子和连接基团而制备载体溶液；以及 利用所述载体溶液涂覆所述衬底或在所述衬底上沉积所述载体溶液。
40.如权利要求38所述的方法，其中所述金属纳米粒子通过所述金属离子的还原和生长而形成。
41.如权利要求38所述的方法，其中所述金属纳米粒子的形成包含: 向所述金属离子施加能量。
42.如权利要求41所述的方法，进一步包含: 在能量的施加之前或之中提供一种或多种有机表面活性剂。
43.如权利要求38所述的方法，进一步包含: 向所述金属纳米粒子形成的结构提供无机氧化物和电介质有机材料中的至少一种。
44.如权利要求38所述的方法，其中所述连接基团中的每个包含选自以下的官能团:适于结合到所述金属离子的胺基(-NH2)、羧基(-COOH)，以及硫醇基(-SH)。
45.如权利要求38所述的方法，其中所述金属离子的形成包含: 向所述连接基团被结合的结构应用金属前体。
46.如权利要求38所述的方法，其中所述金属离子的形成包含: 向所述连接基团被结合的结构应用金属前体溶液，或者向所述连接基团结合的结构提供气相金属前体，其中，金属前体溶解在所述金属前体溶液中。
47.如权利要求41所述的方法，其中所述能量为选自以下的至少一种:热能、化学能、光能、震动能、尚子束能、电子束能，以及福射能。
【专利摘要】一种非易失性存储设备包括：用于在衬底上面进行电荷的充电和放电的浮栅，其中所述浮栅包含：在所述衬底上面形成并包括被结合到金属离子的连接基团的连接层；以及在所述连接层上面由所述金属离子形成的金属纳米粒子。
【IPC分类】H01L21-8247, H01L27-115
【公开号】CN104733467
【申请号】CN201410806527
【发明人】金俊亨
【申请人】Sk新技术株式会社
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2014年12月19日
【公告号】EP2889896A1, US20150179807