獲層可以包括具有結(jié)合到襯底210的表面上的連接基團(tuán)224的連接層。所述連接層可以是其中有機分子排列的自組裝單分子層。同樣，每個連接基團(tuán)224可以包括選自胺基、羧酸基及硫醇基中的官能團(tuán)。連接基團(tuán)120A的每一個可以包括結(jié)合到電介質(zhì)粒子載體222的表面的第一官能團(tuán)、結(jié)合到金屬離子230的第二官能團(tuán)，以及用于將所述第一官能團(tuán)和第二官能團(tuán)彼此連接的鏈群。
[0203]所述金屬納米粒子240可以選自金屬納米粒子、金屬氧化物納米粒子、金屬氮化物納米粒子、金屬碳化物納米粒子以金屬互化物納米粒子。通過將金屬離子230結(jié)合到連接基團(tuán)224而生長所述金屬納米粒子214，并且然后使所述金屬離子生長(還原并凝聚)。然而，所述金屬離子230可以首先被還原以形成不帶電荷的納米粒子，緊接著使用熱能或其他方法的凝聚形成金屬納米粒子240。
[0204]可以根據(jù)金屬納米粒子生長時的能量施加狀況控制所述金屬納米粒子240的尺寸。同樣，可以在用于生長所述金屬納米粒子240的能量施加之前或過程中通過是否施加表面活性劑來控制納米粒子尺寸。所述表面活性劑可以是有機表面活性劑，并且在金屬納米粒子240的生長完成后，所述表面活性劑可以保留在所述金屬納米粒子240的表面上。根據(jù)一個實施例，當(dāng)不使用表面活性劑時，所述金屬納米粒子240可以具有大約2.0到3.0nm的平均粒徑。根據(jù)另一實施例，當(dāng)使用單一種類的表面活性劑時，所述金屬納米粒子可以具有大約1.3到1.6nm的平均粒徑。根據(jù)又一實施例，當(dāng)使用多重表面活性劑時，所述金屬納米粒子240可以具有大約0.5到1.2nm的平均粒徑。該實施例中的金屬納米粒子240的示例可以在先前描述的實施例中給出的示例中看到。
[0205]所述氮化物250可以在形成金屬納米粒子240的組合結(jié)構(gòu)上形成。所述氮化物250可以填充彼此間隔排列的金屬納米粒子240之間的空隙。
[0206]根據(jù)第二實施例的所述改進(jìn)的電荷捕獲層可以具有垂直多重堆疊結(jié)構(gòu)。換句話說，所述納米結(jié)構(gòu)可以具有堆疊式結(jié)構(gòu)，其中包括連接基團(tuán)224及電介質(zhì)粒子載體222的載體層220和納米粒子層交替并重復(fù)堆疊。
[0207]根據(jù)所述實施例，由于電荷捕獲存儲裝置包括電荷捕獲層，其由非常細(xì)小并具有均勻的粒子尺寸的高密度納米粒子形成，所述電荷捕獲存儲裝置可以按比例縮小以降低能量消耗。同樣，即使當(dāng)按比例縮小時，所述電荷捕獲存儲裝置具有良好的操作穩(wěn)定性、再生性及可靠性。同樣，由于納米粒子與絕緣連接基團(tuán)固定，所述納米粒子具有良好的物理穩(wěn)定性并防止存儲的電荷丟失，即使當(dāng)隧穿層被損壞。
[0208]根據(jù)所述實施例，電荷捕獲層的納米粒子通過由使用連接基團(tuán)并向金屬離子層施加能量的形成金屬粒子層的簡單過程直接形成。由于該過程，形成非常細(xì)小、尺寸均勻、高密度的納米粒子是可能的。同樣，由于在原地形成所述電荷捕獲層的納米粒子，原料的消耗浪費可以最小化。
[0209]盡管已經(jīng)為了說明性目的描述了各種實施例，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，在不脫離由以下權(quán)利要求限定的公開的范圍和精神的前提下，可以做出多種改變和變型。
【主權(quán)項】
1.一種非易失性存儲裝置，其包含: 適合捕獲電荷的電荷捕獲層， 其中所述電荷捕獲層包含: 在襯底上方形成的連接層，其中所述連接層包括適合結(jié)合至金屬離子的多重連接基團(tuán)； 金屬納米粒子，其在所述連接層上方、由所述金屬離子形成；以及 覆蓋所述金屬納米粒子的氮化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲裝置，進(jìn)一步包含: 插入在所述襯底和所述電荷捕獲層之間的第一氧化物； 在所述電荷捕獲層上方形成的第二氧化物；以及 在所述第二氧化物上方形成的柵極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲裝置，其中所述連接基團(tuán)是結(jié)合到所述襯底的表面上的有機分子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲裝置，其中所述電荷捕獲層進(jìn)一步包含結(jié)合到所述金屬離子或所述金屬納米粒子上的一種或多種類型的有機表面活性劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非易失性存儲裝置，其中所述有機表面活性劑包括含氮有機材料或含硫有機材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非易失性存儲裝置，其中所述有機表面活性劑包含不同類型的第一有機材料和第二有機材料，并且 所述第一有機材料是含氮有機材料或含硫有機材料，以及 所述第二有機材料是基于催化劑的相變有機材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲裝置，其中所述金屬納米粒子具有大約0.5到3.0nm的平均粒徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的非易失性存儲裝置，其中所述金屬納米粒子具有大約±20%或更小的粒子半徑標(biāo)準(zhǔn)差。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲裝置，其中所述連接層是形成在所述襯底上的有機分子的自組裝單分子層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲裝置，其中，所述連接層是具有選自胺基(-NH2)、羧基(-COOH)及硫醇基(-SH)中的至少一個官能團(tuán)的硅烷化合物層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲裝置，其中，所述連接基團(tuán)的每一個包含: 結(jié)合到所述襯底的表面上的第一官能團(tuán)； 結(jié)合到所述金屬離子的第二官能團(tuán)；以及 用于將所述第一官能團(tuán)和所述第二官能團(tuán)彼此耦接的鏈群。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲裝置，其中，所述金屬納米粒子選自金屬納米粒子、金屬氧化物納米粒子、金屬氮化物納米粒子、金屬碳化物納米粒子及金屬互化物納米粒子。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲裝置，其中，所述金屬納米粒子彼此間隔排列以形成所述金屬納米粒子的單層。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲裝置，其中，所述電荷捕獲層具有垂直的多重堆疊結(jié)構(gòu)，其中所述連接層和納米粒子層交替并重復(fù)堆疊。
15.一種非易失性存儲裝置，包含: 用于捕獲電荷的電荷捕獲層， 其中所述電荷捕獲層包含: 在襯底上方形成的電介質(zhì)粒子載體； 在所述電介質(zhì)粒子載體上形成的適合結(jié)合金屬離子的連接基團(tuán)；以及 由金屬離子形成的金屬納米粒子。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的非易失性存儲裝置，進(jìn)一步包含: 插入到所述襯底和所述電荷捕獲層之間的第一氧化物； 在所述電荷捕獲層上方形成的第二氧化物；以及 在所述第二氧化物上方形成的柵極。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的非易失性存儲裝置，其中，所述電介質(zhì)粒子載體形成一個或多個電介質(zhì)粒子厚度的載體層。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的非易失性存儲裝置，其中，每個所述連接基團(tuán)均包含選自適合結(jié)合至金屬離子的胺基(-NH2)、羧基(-COOH)及硫醇基(-SH)的官能團(tuán)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的非易失性存儲裝置，其中，所述電荷捕獲層進(jìn)一步包含結(jié)合到所述金屬離子或所述金屬納米粒子的一種或多種類型的有機表面活性劑。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的非易失性存儲裝置，其中，所述有機表面活性劑是含氮有機材料或含硫有機材料。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的非易失性存儲裝置，其中，所述有機表面活性劑包含不同類型的第一有機材料和第二有機材料，并且 所述第一有機材料是含氮有機材料或含硫有機材料，以及 所述第二有機材料是基于催化劑的相變有機材料。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的非易失性存儲裝置，其中，所述金屬納米粒子具有大約0.5到3.0nm的平均粒徑。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的非易失性存儲裝置，其中，所述金屬納米粒子具有大約± 20 %或更小的粒子半徑標(biāo)準(zhǔn)差。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的非易失性存儲裝置，其中，所述金屬納米粒子選自金屬納米粒子、金屬氧化物納米粒子、金屬氮化物納米粒子、金屬碳化物納米粒子及金屬互化物納米粒子。
25.一種用于制造非易失性存儲裝置的方法，包含: 在襯底上方形成隧穿層；以及 在所述隧穿層上方形成電荷捕獲層， 其中，形成所述電荷捕獲層包含: 在所述隧穿層上方形成包括連接基團(tuán)的連接層； 在所述連接層上方形成金屬離子； 由所述金屬離子形成金屬納米粒子；以及 在所述金屬納米粒子上方形成氮化物。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，通過所述金屬離子的還原和生長而形成所述金屬納米粒子。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，形成所述金屬納米粒子包含: 向所述金屬離子施加能量。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，進(jìn)一步包含: 在施加能量之前或過程中，提供一種或多種類型的有機表面活性劑。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，進(jìn)一步包含: 在形成所述氮化物之前，移除保留在所述金屬納米粒子上的所述有機表面活性劑。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，通過向所述襯底的表面施加連接基團(tuán)溶液而形成所述連接層。
31.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，通過使用包含連接基團(tuán)的氣體的原子層沉積(ALD)形成所述連接層。
32.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述連接層包含選自胺基(-NH2)、羧基(-COOH)基硫醇基(-SH)的官能團(tuán)。
33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，形成所述金屬離子包含: 將金屬前體施加至所述連接基團(tuán)。
34.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，形成所述金屬離子包含: 向所述連接基團(tuán)施加溶解金屬前體的金屬前體溶液，或向所述連接基團(tuán)提供氣相金屬前體。
35.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述能量是選自熱能、化學(xué)能、光能、振動能、離子束能、電子束能和輻射能中的至少一種。
36.一種制造非易失性存儲裝置的方法，包含: 在襯底上方形成隧穿層；以及 在所述隧穿層上方形成電荷捕獲層， 其中，形成所述電荷捕獲層包含: 在所述隧穿層上方形成電介質(zhì)粒子載體； 在所述電介質(zhì)粒子載體上方形成連接基團(tuán)； 將金屬離子結(jié)合到所述連接基團(tuán)； 由所述金屬離子形成金屬納米粒子；以及 在所述金屬納米粒子上方形成氮化物。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，形成所述電介質(zhì)粒子載體及所述連接基團(tuán)包含: 通過混合電介質(zhì)材料粒子和連接基團(tuán)形成溶液來制備載體材料；以及 利用所述載體材料涂覆所述襯底或?qū)⑺鲚d體材料沉積在所述襯底上。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，通過所述金屬離子的還原及生長而形成所述金屬納米粒子。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中形成所述金屬納米粒子包含: 向所述金屬離子施加能量。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，進(jìn)一步包含: 在施加能量之前或過程中，提供一種或多種類型的有機表面活性劑。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，進(jìn)一步包含: 在形成所述氮化物之前，移除保留在所述金屬納米粒子上的所述有機表面活性劑。
42.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，每個所述連接基團(tuán)均包含選自適合結(jié)合至所述金屬離子的胺基(-NH2)、羧基(-COOH)和硫醇基(-SH)的官能團(tuán)。
43.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，形成所述金屬離子包含: 向所述連接基團(tuán)施加金屬前體。
44.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，形成所述金屬離子包含: 向所述連接基團(tuán)施加溶解所述金屬前體的金屬前體溶液，或向所述連接基團(tuán)提供氣相金屬前體。
45.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中，所述能量是選自熱能、化學(xué)能、光能、振動能、離子束能、電子束能及輻射能中的至少一種。
【專利摘要】一種非易失性存儲裝置包括：用于捕獲電荷的電荷捕獲層，其中所述電荷捕獲層包括：在襯底上形成的并且包括將結(jié)合到金屬離子的連接基團(tuán)的連接層；在連接層上由金屬離子形成金屬納米粒子；以及填充金屬納米粒子之間的間隙的氮化物。
【IPC分類】H01L27-115, H01L21-8247
【公開號】CN104733464
【申請?zhí)枴緾N201410803148
【發(fā)明人】金俊亨
【申請人】Sk新技術(shù)株式會社
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2014年12月19日
【公告號】EP2887385A2, US20150179819