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0.35微米SONOS非易失存储器件可靠性的改善研究

2020-12-02阅读(304)

0.35微米SONOS非易失存储器件可靠性的改善研究

论文摘要

随着市场对Flash存储器件集成度要求的不断提高,传统Flash器件数据存储的可靠性与器件的工作速度、功耗、尺寸等方面的矛盾日益凸现。普遍认为,在45nm工艺以下,基于多晶硅浮栅结构的传统Flash技术势必会被新一代的存储器件所取代。因此,基于新型存储机理的NVM引起了科研工作者们的广泛关注,包括SONOS存储器、nm存储器、相变存储器（PCM）、铁电随机存储器（Fe RAM）、磁性随机存储器（MRAM）。其中SONOS存储器用―硅（基底）-隧穿氧化硅-氮化硅-阻挡氧化硅（Blocking Oxide）-多晶硅‖（Silicon-Oxide-Nitride- Oxide-Silicon, SONOS）栅堆层替代了传统Flash存储器件中的浮栅结构,是一种电荷陷阱型存储器。它在结构和工艺技术上与传统Flash最为接近,最有可能在短时间内有效取代传统Flash的存储器。文章针对某公司0.35μm SONOS非易失存储器件可靠性方面存在的不足,首先从非易失性存储器件SONOS的电荷传输机理进行分析。而后从改善ONO叠层结构和组成ONO叠层结构的材料上进行优化研究。在实验的部分,将利用In-Situ ONO的形成方法生长隧穿氧化层-氮化硅层-阻断氧化层（ONO）,行成SONOS结构,对SONOS结构电容器进行C-V与I-V特性的量测与分析,来确认量子点捕获电荷的能力。接着利用此结构进行存储元件的制作,完成的组件进行记忆写入/读取特性之量测,并进一步确认通过改变影响SONOS可靠性参数对SONOS结构可靠性的影响.文章主要通过改善GOX前清洗对HTO厚度的影响来改善Data retention,通过Oxy-nitride grading改善Data retention和Endurance。通过在ONO叠层中引入ND3改善Data retention和Endurance、通过在Tunneling oxide中引入N2O改善Endurance、最终达到提高SONOS存储器的可靠性的目的。研究表明通过改善SONOS结构的可靠性的相关参数Data retention和Endurance,可以明显改善器件的可靠性。在实验的部分,将利用In-Situ ONO的形成方法生长隧穿氧化层-氮化硅层-阻断氧化层（ONO）,行成SONOS结构,对SONOS结构电容器进行C-V与I-V特性的量测与分析,来确认量子点捕获电荷的能力。接着利用此结构进行存储元件的制作,完成的组件进行记忆写入/读取特性之量测,并进一步确认通过改变影响SONOS可靠性参数对SONOS结构可靠性的影响.

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1. 绪论
  • 1.1 非易失性存储器简介
  • 1.1.1 从ROM 到EPROM
  • 1.1.2 从EPROM 到EEPROM
  • 1.1.3 MNOS 组件简介
  • 1.2 SONOS 存储器件简介
  • 1.2.1 SONOS 存储器件的主要特点
  • 1.2.2 SONOS 存储器件的写入操作
  • 1.2.3 SONOS 存储器件的擦除操作
  • 1.2.4 SONOS 存储器件的读出操作
  • 1.3 本文的主要工作内容
  • 2. SONOS 存储器件的电荷传输机理
  • 2.1 器件的电荷传输机理
  • 2.1.1 F-N 电子隧穿
  • 2.1.2 漏极端热电子注入
  • 2.2 常见的漏电机制
  • 2.2.1 Schottky 发射现象
  • 2.2.2 Poole-Frenkel （P-F）效应
  • 2.2.3 Fowler-Nordeim（F-N）隧穿效应
  • 3. SONOS 存储器件可靠性分析
  • 3.1 Data retention 简介
  • 3.2 Endurance 简介
  • 3.3 影响SONOS 可靠性的参数分析
  • 3.4 SONOS 电容器之特性分析
  • 3.5 隧穿氧化层厚度对SONOS 可靠性的实验分析
  • 3.6 实验的总结与分析
  • 3.6.1 上述SONOS 实验的总结
  • 3.6.2 影响SONOS 器件可靠性的分析
  • 3.7 实验方法与设计方案
  • 3.7.1 实验方法与设计方案
  • 3.7.2 实验方案
  • 3.8 本章小结
  • 4. 0.35μm SONOS 工艺流程简介
  • 4.1 SONOS 器件的简单工艺流程
  • 4.2 SONOS 器件的制程方法
  • 4.2.1 SONOS 形成的一般制程方法
  • 4.2.2 SONOS 形成的特殊制程方法
  • 4.3 本章小结
  • 5. 优化ONO 叠层结构的厚度改善存储器件的可靠性
  • 5.1 栅氧化层的前清洗影响高温氧化层的厚度
  • 5.2 通过缩小ONO 中叠层厚度改善Retention 和可靠性
  • 5.3 本章小结
  • 6. 优化ONO 结构的组成材料改善存储器件的可靠性
  • 6.1 在ONO 生长中引入ND3 来改善Endurance 和 Data Retention
  • 6.2 用N20 来改善Endurance
  • 6.3 Oxy- nitride grading 改善Endurance 和 Data Retention
  • 6.4 本章小结
  • 7. 结论与展望
  • 7.1 本文主要研究内容及结论
  • 7.2 SONOS 技术未来展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的学术论文

    • 相关论文文献

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    • [3].SONOS非易失性存储器件研究进展[J]. 电子与封装 2009(08)
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    • [7].基于SOI-SONOS存储器的高速辐照加固灵敏放大器设计[J]. 微电子学与计算机 2010(05)
    • [8].Sonos:打造智能家居新聆听体验[J]. 电器 2017(10)
    • [9].无线音乐 摆脱束缚 SONOS无线多房间音乐系统[J]. 微电脑世界 2011(06)
    • [10].发愁音箱太多? 借助Sonos打造无线媒体系统[J]. 电脑爱好者 2014(11)
    • [11].SONOS开创家庭数字音乐产业新模式[J]. 微电脑世界 2011(07)
    • [12].专注音频品质和多房间音乐播放 探索SONOS的成功[J]. 家庭影院技术 2012(04)

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