【摘要】：隨著便攜式電子產(chǎn)品的快速發(fā)展特別是在工藝特征尺寸小于32nnm以后,浮柵型閃存面臨結(jié)擊穿、短溝道效應(yīng)、面積大、編程／擦除電壓高、漏電過度反常、過擦除等問題。SONOS(Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon)疊柵型存儲技術(shù)以其低電壓、低功耗、易與CMOS工藝兼容特性成為深亞微米乃至納米工藝代存儲技術(shù)優(yōu)選方案之一。隨著SONOS器件尺寸的減小,隧穿氧化硅層厚度不斷減薄,器件的電荷保持性能及抗擦寫能力等可靠性參數(shù)成為技術(shù)研究的重點之一。 本論文主要展開0.13μm SONOS非易失性存儲器的可靠性研究,探索了提高SONOS器件電荷保持性能(Data retention)和抗擦寫能力(Endurance)的工藝技術(shù)。本文在分析SONOS器件結(jié)構(gòu)、工作機(jī)制和電荷泄露機(jī)制的基礎(chǔ)上,研究O.13μm工藝代SONOS器件電荷泄露主要路徑,提出工藝改進(jìn)方法。研究中,制備了大量的SONOS樣品,分類開展ONO疊柵退火工藝、隧穿氧化層厚度優(yōu)化及ONO疊柵形成過程中氣流、爐管溫度均勻性及成膜溫度調(diào)整等研究。最終總結(jié)得到可靠性參數(shù)更優(yōu)的0.13μmSONOS工藝路線。本文得到的工藝優(yōu)化方法有如下幾占. 一、在隧穿氧化層形成工藝步驟后進(jìn)行適當(dāng)?shù)腘2O氣氛退火,通過對SONOS器件進(jìn)行C-V、C-P測量表明：退火后,電荷泵電流值Icp減小約為27.8%,器件閾值電壓的退化速率也明顯減��； 二、隧穿氧化層厚度與器件的電荷保持性能并不是呈簡單的線性關(guān)系,工藝特征尺寸的不同,最佳隧穿氧化層厚度也不同； 三、ONO成膜過程中,爐管氣流和溫度的均勻性均對器件可靠性有影響,位于頂層的器件壽命中值更是位于底層的5倍； 四、適當(dāng)?shù)腛NO成膜溫度有利于提高器件可靠性。研究中,通過溫度調(diào)整,使得Vte劣化速度降低了68.4%。Vtp劣化速度降低了19.3%。 本文工作為提高SONOS器件性能提供了理論和技術(shù)支撐,也為特征尺寸不斷縮小的SONOS存儲器研究和高水平量產(chǎn)打下了有益的基礎(chǔ)。
【圖文】：

2011屆華東師范大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文5ONOS器件氮化硅層的改進(jìn)錐形能帶結(jié)構(gòu)的氮化硅層{”1{]21[’”]Hua一ChingChien，Kuo一HongWu等人通過控制淀積氮化硅過程中的氣體例，使氮化硅中的氮硅比例不均勻分布。靠近隧穿氧化層(Tunnelingoxide)處氮化硅含有相對較高的硅原子，靠近調(diào)度氧化層處擔(dān)lockingoxide)的氮化硅含相對較高的氮原子。這種情況下形成了氮化硅的錐形能帶結(jié)構(gòu)，，如圖1.111‘〕。過與帶有普通的氮化硅層、含有相對較高硅原子的氮化硅層SONOS器件相比較，錐形能帶結(jié)構(gòu)的氮化硅層中具有比較高的捕獲效率。而且氮化硅與隧穿氧化層間的勢壘高度增加，使存儲在氮化硅層中的電子再通過隧穿氧化層回穿到襯底幾率大大降低。

最終形成的soNos器件的能帶結(jié)構(gòu)圖如圖1.211叼。含氮量較高的SONOS器件中，氮化硅與上下的氧化層氮化硅高，這樣就會降低存儲在氮化硅中的電荷從氮化器件的數(shù)據(jù)保持能力提高。而且，從襯底躍遷出的電荷，然后遷移到附近比較深的捕獲點。這種不均勻結(jié)構(gòu)的化硅層電荷捕獲率更高。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TN406;TP333

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