目前,Flash Memory在非易失性半导体存储器市场上占有很大的份额,因为它具有高密度、低功耗、小体积和高可靠性等优点。但是随着微电子技术节点的不断向前推进,尤其是器件尺寸减小到45nm、32nm技术节点时,传统的浮栅结构Flash Memory在可缩小性方面受到严重的制约。在这种情况下,分立式电荷存储技术将尽可能的把Flash技术向更高的技术代推进。分立式电荷存储技术有三种设计方法,第一种是引入纳米晶作为电荷存储点；第二种是利用化合物本身的深能级缺陷作为存储点,即电荷俘获型存储器；第三种是纳米晶和电荷陷阱介质两种的混合。本文的主要研究内容是电荷俘获型存储器。与传统的浮栅存储器相比,其隧穿层局部的漏电通道只会造成少数区域的漏电,具有很好的器件性能。文中首先介绍了Flash Memory的研究背景,包括Flash Memory的由来,应用与市场,以及Flash Memory的现状和发展趋势,并对Flash器件的结构、工作原理和一些通用的存储器性能参数做了介绍。其次,为了缓解传统Flash Memory尺寸缩小受限问题,我们研究了采用分立式存储电荷方法的电荷俘获型存储器,并对电荷俘获存储器中的俘获层的研究进行综述和分析,着重介绍对电荷俘获存储器的俘获层改进的一些方法,包括高k介质材料俘获层、对氮化硅掺氧的无定形氧氮化硅俘获层、植入纳米晶材料的俘获层及其叠层结构,并对其进一步的研究趋势进行了展望。最后,我们采用高k材料和高功函数的金属制备了Al、Pt/Al2O3/HfO2/ SiO2/Si结构的器件,用公式推导分析了Al2O3作为阻挡层比传统的SiO2作为阻挡层的器件的优越性,用电学测试方法分析了所制备的MOS存储电容的电荷存储特性和电荷保持特性,并对不同介质层厚度和不同栅电极的器件的性能作了分析比较。从实验结果中,我们得出以下结论：HfO2作为俘获层具有较大的存储窗口,其俘获能力较强；隧穿层的厚度也对其平带电压的漂移有很大的影响；高功函数的Pt电极器件比Al电极器件具有较小的漏电流,保持特性较好。