CN102496630A - 顶电极结构的ZnO基全透明非挥发存储器及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种顶电极结构的ZnO基全透明非挥发存储器,包括透明衬底及依次生长在衬底上的ZnO基沟道层、第一绝缘介质层、金属量子点浮栅层、第二绝缘介质层、栅电极与钝化层；所述衬底上还生长有源电极与漏电极，所述透明源电极与透明漏电极同时分布在ZnO基沟道层地两侧；所述钝化层上开有接触孔，所述接触孔内填充有ITO透明电极形成接触电级。该发明将推动透明电路技术快速发展，促进全透明电路的制造，从而实现全透明的SystemonPanel，使得Sheetcomputer成为可能。
Description
技术领域
本发明涉及透明电子器件技术领域，特别涉及一种顶电极结构的ZnO基全透明非挥发存储器及制备方法。
背景技术
以显示技术的飞速发展为契机，透明电路日益受到重视；透明电路逐步成为下一代集成电路发展的重要方向。一般电子电路以半导体Si为基础，其逻辑运算、存储等功能由IC、电阻、电容等电子元件组成，故一般电子电路不具有透明性。与此相对，透明电路可将整个电子系统集成在平板显示上，即System on Panel (SoP),我们的生活因此而发生意想不到的变化。
目前，透明电路所需的透明晶体管以ZnO基薄膜晶体管（ZnO-TFT）为代表，而ZnO基薄膜晶体管已经取得了突破性的进展，它的实现极大地推动了透明电子学的研究，对透明电子学来说具有里程碑的意义，迎来了透明电路发展的新契机。但是，目前的透明TFT只解决了逻辑的问题，而实现全透明电路所不可缺少的全透明非挥发性存储器的研究还处于萌芽状态。目前国内尚无全透明非挥发性存储器的问世。
综上所述，目前全透明非挥发性存储技术的不足之处在于尚无此类存储器。
发明内容
本发明专利所要解决的技术问题是提供一种结构简单意义重大的顶电极结构的ZnO基全透明非挥发存储器及制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种顶电极结构的ZnO基全透明非挥发存储器,包括透明衬底及依次生长在衬底上的ZnO基沟道层、第一绝缘介质层、金属量子点浮栅层、第二绝缘介质层、栅电极与钝化层；所述衬底上还生长有源电极与漏电极，所述透明源电极与透明漏电极同时分布在ZnO基沟道层地两侧；所述钝化层上开有接触孔，所述接触孔内填充有ITO透明电极形成接触电级。
优选地，所述透明衬底采用透明玻璃、石英或塑料材料制成。
优选地，所述ZnO基沟道层采用氧化锌、 铟镓锌氧化物、掺铝氧化锌、掺镓氧化锌或掺镓、铝氧化锌材料制成。
优选地，所述第一绝缘介质层为电荷遂穿层，所述第一绝缘介质层采用二氧化硅或氧化铝制成透明绝缘介质。
优选地，所述第二绝缘介质层为电荷阻挡层，所述第二绝缘介质层采用二氧化硅或氧化铝制成透明绝缘介质。
优选地，所述金属量子点浮栅层为内嵌金属量子点的绝缘介质层，且其厚度在纳米量级；所述金属量子点采用钨、钴或铂材料制成；所述绝缘介质采用二氧化硅、氮化硅或氧化铝材料制成。
优选地，所述源、漏、栅电极采用纳米铟锡金属氧化物、掺铝氧化锌或掺镓氧化锌材料制成。
一种如权利要求1-7所述的顶电极结构的ZnO基全透明非挥发存储器的制备方法，包括如下步骤：
1）选用衬底，经丙酮、乙醚和去离子水超声清洗；
2）在衬底上沉积ZnO基透明半导体薄膜层；涂上一层光刻胶，然后掩膜、曝光、刻蚀形成ZnO基沟道层；
3）在衬底上沉积ITO透明电极，采用lift-off方式，形成源、漏电极图形，分布在ZnO基沟道层地两侧；
4）在ZnO基沟道层上沉积第一绝缘介质层作为电荷隧穿层；
5）在第一绝缘介质层上沉积金属量子点浮栅层；
6）在金属量子点浮栅层上沉积第二绝缘介质层作为电荷阻挡层；所述第一绝缘介质层、金属量子点浮栅层、第二绝缘介质层经涂胶、曝光、刻蚀形成栅叠层；
7）在电荷阻挡层上沉积ITO透明电极形成栅电极；所述栅电极经涂胶、曝光、刻蚀形成顶电极；
8）在栅电极上沉积钝化层；在钝化层上涂胶、曝光、刻蚀形成接触孔；
9）在接触孔内填充ITO透明电极形成接触电极。
优选地，步骤2）-8）中所采用的沉积方法为磁控溅射方法、PECVD或者MOCVD方法。
优选地，步骤5）中所述金属量子点浮栅层的浮栅层厚度小于5nm，具有良好透光性。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：该发明涉及一种顶电极结构的ZnO基全透明非挥发存储器及制备方法，该发明将推动透明电路技术快速发展，促进全透明电路的制造，从而实现全透明的System on Panel，使得Sheet computer成为可能。
附图说明
图1是本发明顶电极结构的ZnO基全透明非挥发存储器的截面示意图；
图2-图8是本发明顶电极结构的ZnO基全透明非挥发存储器的生产流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但发明的实施方式不限于此。
如图1所示，一种顶电极结构的ZnO基全透明非挥发存储器,包括透明衬底1及依次生长在衬底1上的ZnO基沟道层2、第一绝缘介质层3、金属量子点浮栅层4、第二绝缘介质层5、栅电极6与钝化层7。衬底1上还生长有源电极8与漏电极9，源电极与漏电极9同时分布在ZnO基沟道层2的两侧；钝化层7上开有接触孔71，接触孔71内填充有ITO透明电极形成接触电级72。该透明衬底1可由透明玻璃、石英或塑料等材料制成。ZnO基沟道层2采用氧化锌、 铟镓锌氧化物、掺铝氧化锌、掺镓氧化锌或掺镓、铝氧化锌等材料制成。第一绝缘介质层3为电荷遂穿层，第一绝缘介质层3采用二氧化硅或氧化铝等材料制成透明绝缘介质。第二绝缘介质层5为电荷阻挡层，第二绝缘介质层4采用二氧化硅或氧化铝等材料制成透明绝缘介质。金属量子点浮栅层4为内嵌金属量子点的绝缘介质层，且其厚度在纳米量级，其厚度小于5nm；金属量子点采用钨、钴或铂材料制成；所述绝缘介质采用二氧化硅、氮化硅或氧化铝等材料制成。而源电极8、漏电极9、栅电极6采用纳米铟锡金属氧化物或掺铝氧化锌材料制成。
一种顶电极结构的ZnO基全透明非挥发存储器的制备方法，包括如下步骤：
1）选用衬底1，经丙酮、乙醚和去离子水超声清洗；
2）在衬底上沉积ZnO基透明半导体薄膜层；涂上一层光刻胶，然后掩膜、曝光、刻蚀形成ZnO基沟道层2；
3）在衬底上沉积ITO透明电极，采用lift-off方式，形成源电极8、漏电极9图形，分布在ZnO基沟道层2的两侧；
4）在ZnO基沟道层上沉积第一绝缘介质层3作为电荷隧穿层；
5）在第一绝缘介质层3上沉积金属量子点浮栅层4；
6）在金属量子点浮栅层4上沉积第二绝缘介质层5作为电荷阻挡层；第一绝缘介质层3、金属量子点浮栅层4、第二绝缘介质层5经涂胶、曝光、刻蚀形成栅叠层；
7）在第二绝缘介质层5上沉积ITO透明电极形成栅电极6；栅电极6经涂胶、曝光、刻蚀形成顶电极；
8）在栅电极6上沉积钝化层7；在钝化层7上涂胶、曝光、刻蚀形成接触孔71；
9）在接触孔71内填充ITO透明电极形成接触电极72。
其中，步骤2）-9）中所采用的沉积方法为磁控溅射方法、PECVD或者MOCVD方法。
步骤5）中金属量子点浮栅层（4）的浮栅层厚度小于5nm，具有良好透光性。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
Claims (10)
1.一种顶电极结构的ZnO基全透明非挥发存储器, 其特征在于：包括透明衬底（1）及依次生长在衬底（1）上的ZnO基沟道层（2）、第一绝缘介质层（3）、金属量子点浮栅层（4）、第二绝缘介质层（5）、栅电极(6)与钝化层(7)；所述衬底(1)上还生长有源电极(8)与漏电极(9)，所述源电极与漏电极(9)同时分布在ZnO基沟道层(2)的两侧；所述钝化层（7）上开有接触孔（71），所述接触孔（71）内填充有ITO透明电极形成接触电级（72）。
2.根据权利要求1所述的顶电极结构的ZnO基全透明非挥发存储器，其特征在于：所述透明衬底（1）采用透明玻璃、石英或塑料材料制成。
3.根据权利要求1所述的顶电极结构的ZnO基全透明非挥发存储器，其特征在于：所述ZnO基沟道层（2）采用氧化锌、 铟镓锌氧化物、掺铝氧化锌、掺镓氧化锌或掺镓、铝氧化锌材料制成。
4.根据权利要求1所述的顶电极结构的ZnO基全透明非挥发存储器，其特征在于：所述第一绝缘介质层（3）为电荷遂穿层，所述第一绝缘介质层（3）采用二氧化硅或氧化铝制成透明绝缘介质。
5.根据权利要求1所述的顶电极结构的ZnO基全透明非挥发存储器，其特征在于：所述第二绝缘介质层（5）为电荷阻挡层，所述第二绝缘介质层（4）采用二氧化硅或氧化铝制成透明绝缘介质。
6.根据权利要求1所述的顶电极结构的ZnO基全透明非挥发存储器，其特征在于：所述金属量子点浮栅层（4）为内嵌金属量子点的绝缘介质层，且其厚度在纳米量级；所述金属量子点采用钨、钴或铂材料制成；所述绝缘介质采用二氧化硅、氮化硅或氧化铝材料制成。
7.根据权利要求1所述的顶电极结构的ZnO基全透明非挥发存储器，其特征在于：所述源电极（8）、漏电极（9）、栅电极（6）采用纳米铟锡金属氧化物、掺铝氧化锌、或掺镓氧化锌材料制成。
8.一种如权利要求1-7所述的顶电极结构的ZnO基全透明非挥发存储器的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）选用衬底（1），经丙酮、乙醚和去离子水超声清洗；
2）在衬底上沉积ZnO基透明半导体薄膜层；涂上一层光刻胶，然后掩膜、曝光、刻蚀形成ZnO基沟道层（2）；
3）在衬底上沉积ITO透明电极，采用lift-off方式，形成源电极（8）、漏电极（9）图形，分布在ZnO基沟道层（2）的两侧；
4）在ZnO基沟道层上沉积第一绝缘介质层（3）作为电荷隧穿层；
5）在第一绝缘介质层（3）上沉积金属量子点浮栅层（4）；
6）在金属量子点浮栅层（4）上沉积第二绝缘介质层（5）作为电荷阻挡层；第一绝缘层（3）、金属量子点浮栅层（4）、第二绝缘层（5）经涂胶、曝光、刻蚀形成栅叠层；；
7）在第二绝缘介质层（5）上沉积ITO透明电极形成栅电极（6）；所述栅电极（6）经涂胶、曝光、刻蚀形成顶电极；8）在栅电极（6）上沉积钝化层（7）；在钝化层（7）上涂胶、曝光、刻蚀形成接触孔（71）；
9）在接触孔（71）内填充ITO透明电极形成接触电极（72）。
9.根据权利要求1所述的顶电极结构的ZnO基全透明非挥发存储器的制备方法，其特征在于：步骤2）-9）中所采用的沉积方法为磁控溅射方法、PECVD或者MOCVD方法。
10.根据权利要求1所述的顶电极结构的ZnO基全透明非挥发存储器的制备方法，其特征在于：步骤5）中所述金属量子点浮栅层（4）的浮栅层厚度小于5nm。
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