随着微电子工艺节点的不断推进，基于多晶硅浮栅的传统闪存技术面临着严重的技术难题，其中最重要的问题是器件尺寸按等比例微缩化与器件可靠性之间的矛盾无法得到有效解决。为解决这个矛盾，多种新型的非挥发性存储器被提出来，在这当中硅纳米晶存储器以其分立存储的特性，具有擦写速度快、可靠性高、制作工艺简单、成本低、与传统CMOS工艺完全兼容等优点，是闪存微缩化发展的替代方案之一，也是最接近产业化生产的新一代非挥发性存储器。然而目前硅纳米晶存储器的产业化制作仍然有许多关键的技术难题亟待解决。　　 本论文首先回顾了非挥发性浮栅存储器的发展历程和闪存在可微缩化发展上所面临的挑战，提出硅纳米晶存储器的产生背景，总结了硅纳米晶存储器件的电荷输运机制以及电学性能指标，并指出产业化过程中所要面临的技术难题。　　 材料制备是硅纳米晶存储器的核心步骤。本论文第二章介绍了硅纳米晶制作的几种常见方法，选用了与传统CMOS工艺线完全兼容的LPCVD生长方式，并采用优化的两步生长法来生长硅纳米晶。在此基础上对影响硅纳米晶生长的主要因素(等待时间，生长时间，稀释气体，退火温度)进行了系统研究，提出控制等待时间的必要性。　　 工艺集成是硅纳米晶存储器制作的关键环节。本论文第三章提出用反射率来在线检测硅纳米晶的形貌，并提出在外围区域去除硅纳米晶的优化工艺步骤，以及如何避免硅纳米晶在存储器件区域被氧化的方案，成功解决了器件制作过程中硅纳米晶的选择性去除和保留问题。　　 耐久性是衡量硅纳米晶存储器件性能的重要电学指标。针对硅纳米晶存储器件的开启电压在编程/擦除初期快速上升的问题，本论文第四章从理论和实验的角度进行了系统分析研究，验证了隧穿氧化层在高场强下的快速退化是造成硅纳米晶存储器耐久变差的主要原因，并从工艺和电学方面提出了两种解决方案，有效地提高了硅纳米晶存储器的耐久性。　　 硅纳米晶存储器件替代闪存的重要依据是可以进一步微缩化。本文第五章从硅纳米晶材料、单元面积、器件结构三个方面对硅纳米晶器件的可微缩化进行了系统评估，在此基础上成功制作了超短栅长的分离栅硅纳米晶存储器件，并且验证其具有较好的电学存储性能。　　 论文最后总结了研究的核心内容以及主要创新点。