一種基于有機場效應晶體管的多晶硅浮柵存儲器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電子元器件技術領域，涉及一種基于有機場效應晶體管的多晶硅浮柵存儲器。
【背景技術】
[0002]隨著電子信息技術的不斷發(fā)展，電子信息產(chǎn)品已經(jīng)逐漸滲透到了人們生活工作學習的每個環(huán)節(jié)，人們對于低成本、低功耗、輕便小型化的電子器件的需求日益增加，基于硅的傳統(tǒng)的非揮發(fā)性存儲器已經(jīng)難以滿足以上新的需求，有機浮柵存儲器是基于有機薄膜場效應晶體管發(fā)展起來的新型有機電子器件，因其具有典型的結(jié)構(gòu)及傳統(tǒng)存儲器無法比擬的特點，而受到人們的廣泛關注，是未來非常具有應用前景的一類新型電子器件。
[0003]有機浮柵存儲器的結(jié)構(gòu)與有機薄膜場效應晶體管(organic field effecttransistors簡稱OFETs)的相似，不同之處是，有機浮柵存儲器除了具有OFETs的基本組成部分外，還有隧穿絕緣介質(zhì)層和電荷存儲單元。隧穿絕緣介質(zhì)層是介于有源層和電荷存儲層之間的，起到隔離作用；電荷存儲單元(比如金屬納米顆粒層、電介體層等)嵌于隧穿絕緣介質(zhì)層和柵絕緣介質(zhì)層之間作為器件的浮柵，是影響器件存儲窗口大小的關鍵因素，存儲窗口是表征有機浮柵存儲器性能的重要指標之一。
[0004]實驗結(jié)果表明，金屬納米顆粒層作為器件的浮柵在改善器件的存儲窗口性能方面表現(xiàn)出很大的優(yōu)越性，但其制備條件比較苛刻，在改善器件存儲窗口的同時，增加了器件的制造成本；另外，據(jù)目前相關研究表明，基于有機場效應晶體管的浮柵存儲器存在的主要問題是器件的保持特性差，且都需要很高的工作電壓(高于20V)。因此，降低基于有機場效應晶體管浮柵存儲器的工作電壓及實現(xiàn)器件高密度存儲是極具科學意義與實用價值的。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種基于有機場效應晶體管的多晶硅浮柵存儲器，解決了現(xiàn)有的有機場效應晶體管浮柵存儲器的工作電壓過高，制造成本高的問題。
[0006]本實用新型基于有機場效應晶體管的多晶硅浮柵存儲器所采用的技術方案是:
[0007]柵電極采用厚度為100?300nm重摻雜的低阻單晶硅襯底；
[0008]形成于柵電極硅襯底表面的柵絕緣介質(zhì)層；
[0009]嵌于柵絕緣介質(zhì)層與隧穿絕緣介質(zhì)層之間的多晶硅浮柵，作為電荷存儲單元；
[0010]形成于浮柵表面的隧穿絕緣介質(zhì)層；
[0011]在隧穿絕緣介質(zhì)層表面上生長有機半導體材料，形成器件的有源層；
[0012]在有源層表面形成器件的源極、漏極。
[0013]進一步，所述有源層導電溝道長度為ΙΟμπι。
[0014]進一步，所述柵絕緣介質(zhì)層厚度為150?300nm。
[0015]進一步，所述多晶娃浮柵厚度為20?80nm。
[0016]進一步，所述隧穿絕緣介質(zhì)層厚度為10?30nm。
[0017]進一步，所述有源層厚度為50?70nm，有源層導電溝道長度10?70 μ m，有源層材料為P型的并五苯、酞菁銅、3-己基噻吩的聚合物、η型的富勒烯、全氟并五苯中的一種。
[0018]進一步，所述漏極和源極均為Au, Cu, Al, Ni材料中的一種，厚度為40?lOOnm，長度2?4 μ m0
[0019]本實用新型的有益效果是降低基于有機場效應晶體管浮柵存儲器的工作電壓，實現(xiàn)器件的高密度存儲，提高器件保持特性，降低器件制造成本。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型實施例基于有機場效應晶體管的多晶硅浮柵存儲器的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
[0021]圖中，1.硅，2.柵絕緣介質(zhì)層，3.浮柵，4.隧穿絕緣介質(zhì)層，5.有源層，6.源極，7.漏極。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。
[0023]本實用新型的基于有機場效應晶體管的多晶硅浮柵存儲器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，由下至上分別為硅1、柵絕緣介質(zhì)層2、浮柵3、隧穿絕緣介質(zhì)層4、有源層5，有源層5上設有漏極7和源極6。硅I作為襯底，厚度為100?300nm ;有源層5的導電溝道長度為10 μ m。即為漏極7和源極6之間的距離。
[0024]本實用新型的基于有機場效應晶體管的浮柵存儲器，電荷在柵電壓作用下首先從源、漏電極注入到有源層形成積累，當柵電壓足夠大時，有源層與隧穿絕緣介質(zhì)層之間的能帶就會發(fā)生彎曲，電荷在大的柵電壓作用下就會越過有源層與隧穿絕緣介質(zhì)層之間的勢皇到達浮柵層，最終被浮柵層上面的電荷陷阱所俘獲，本實用新型基于有機場效應晶體管的多晶硅浮柵存儲器，優(yōu)先采用高迀移率的并五苯和Au分別作為器件的有源層和源漏電極材料，降低有源層和金屬電極間的接觸勢皇，提高了電荷的注入效率；同時，提供一種新的電荷存儲單元，以多晶硅作為器件的浮柵層，有助于增加器件的存儲窗口，實現(xiàn)高密度存儲，另外，采用極薄的柵絕緣介質(zhì)層和高K隧穿絕緣介質(zhì)材料，可以降低自身壓降。因此，相比于目前的技術，本實用新型基于有機場效應晶體管的多晶硅浮柵存儲器，可以在降低浮柵存儲器工作電壓的基礎上，增加其存儲窗口，實現(xiàn)高密度存儲，提高電荷保持特性，從而可以顯著提高基于有機場效晶體管的浮柵存儲器的綜合性能。
[0025]以上所述僅是對本實用新型的較佳實施方式而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術實質(zhì)對以上實施方式所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬于本實用新型技術方案的范圍內(nèi)。
【主權項】
1.基于有機場效應晶體管的多晶硅浮柵存儲器，其特征在于: 柵電極采用厚度為100?300nm重摻雜的低阻單晶硅襯底； 形成于柵電極硅襯底表面的柵絕緣介質(zhì)層； 嵌于柵絕緣介質(zhì)層與隧穿絕緣介質(zhì)層之間的多晶硅浮柵，作為電荷存儲單元； 形成于浮柵表面的隧穿絕緣介質(zhì)層； 在隧穿絕緣介質(zhì)層表面上生長有機半導體材料，形成器件的有源層； 在有源層表面形成器件的源極、漏極。2.按照權利要求1所述基于有機場效應晶體管的多晶硅浮柵存儲器，其特征在于:所述有源層導電溝道長度為10 μ m03.按照權利要求1所述基于有機場效應晶體管的多晶硅浮柵存儲器，其特征在于:所述柵絕緣介質(zhì)層厚度為150?300nmo4.按照權利要求1所述基于有機場效應晶體管的多晶硅浮柵存儲器，其特征在于:所述多晶娃浮柵厚度為20?80nmo5.按照權利要求1所述基于有機場效應晶體管的多晶硅浮柵存儲器，其特征在于:所述隧穿絕緣介質(zhì)層厚度為10?30nm。6.按照權利要求1所述基于有機場效應晶體管的多晶硅浮柵存儲器，其特征在于:所述有源層厚度為50?70nm，有源層導電溝道長度10?70 μ m，有源層材料為p型的并五苯、酞菁銅、3-己基噻吩的聚合物、η型的富勒烯、全氟并五苯中的一種。7.按照權利要求1所述基于有機場效應晶體管的多晶硅浮柵存儲器，其特征在于:所述漏極和源極均為Au，Cu, Al, Ni材料中的一種，厚度為40?lOOnm，長度2?4μπι。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于有機場效應晶體管的多晶硅浮柵存儲器，柵電極采用厚度為100～300nm重摻雜的低阻單晶硅襯底；形成于柵電極硅襯底表面的柵絕緣介質(zhì)層；嵌于柵絕緣介質(zhì)層與隧穿絕緣介質(zhì)層之間的多晶硅浮柵，作為電荷存儲單元；形成于浮柵表面的隧穿絕緣介質(zhì)層；在隧穿絕緣介質(zhì)層表面上生長有機半導體材料，形成器件的有源層；在有源層表面形成器件的源極、漏極。本實用新型的有益效果是降低基于有機場效應晶體管浮柵存儲器的工作電壓，實現(xiàn)器件的高密度存儲，提高器件保持特性，降低器件制造成本。
【IPC分類】H01L29/788, H01L51/05, H01L27/115
【公開號】CN204857725
【申請?zhí)枴緾N201520474613
【發(fā)明人】楊建紅, 閆兆文, 肖彤, 諶文杰, 楊盼, 喬堅栗, 王嬌
【申請人】蘭州大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年7月5日