基于纳米硅多层量子点结构的高密度浮栅存储器的构建及特性研究

深入研究纳米硅多层量子点中电荷的存储和输运过程，进一步提高纳米硅浮置栅存储器的存储密度是当前国际上的研究热点与前沿课题，也是实现硅基纳电子集成的关键所在，因而对纳米硅浮置栅存储器的研究具有重要的科学意义与应用前景。本项目将立足于与当前微电子工艺相兼容的的技术手段，在深入和系统地研究硅基量子结构的制备、物理性质的基础上，围绕着如何利用纳米技术选择新的材料，设计新的器件结构等科学问题，研究纳米硅存储器件中的物理问题，利用具有自主知识产权的限制性晶化技术原理，配合各种后处理技术，包括热退火、激光退火，制备出三维均匀分布的高密度纳米硅量子点，设计纳米硅不对称双势垒等多种结构，利用双层和多层纳米硅量子点结构进一步提高存储密度，同时提高存储器的信息保存时间，并以高K 介质作为隧穿层，提高电荷的读写速度，构建可在室温下运作的新一代非挥发性纳米硅浮置栅高密度存储器件,为实现硅基纳电子集成做准备。

本项目采用与当前微电子工艺相兼容的PECVD和电子束蒸发技术，结合自主知识产权的限制性晶化技术原理，配合各种后处理技术，包括热退火、激光退火，制备出三维均匀分布的高密度单层和多层纳米硅量子点。在深入和系统地研究硅基量子结构的制备、物理性质的基础上，研究了单层、双层及多层纳米硅浮栅存储结构中的物理问题，利用双层和多层纳米硅量子点结构进一步提高了纳米硅浮栅存储器的密度。同时在中芯国际集成电路公司的0.13微米工艺线上成功制备出具有较好存储特性的纳米硅量子点存储器单管，并开展了从纳米硅量子点存储器单管到存储器矩阵的研究工作，获得了优化的纳米硅量子点存储器工作电压，完成了相关的外围电路、版面和工艺模板的设计工作，并开展了高K介质氧化铝隧穿层薄膜的制备工作，上述工作为进一步在中芯国际0.13微米工艺流水线上的制备具有较长信息保存时间和较快读写速度的高密度多层纳米硅浮栅存储器矩阵奠定了坚实的基础。