【摘要】：隨著半導(dǎo)體工藝節(jié)點的推進(jìn)與器件特征尺寸的減小,傳統(tǒng)浮柵存儲器面臨著器件漏電增大、電荷泄露嚴(yán)重和可靠性下降等問題。采用分立式電荷存儲結(jié)構(gòu)的納米晶作為電荷存儲層,納米晶浮柵型存儲器具有低工作電壓、高擦寫速度以及與CMOS工藝兼容等特點,得到了廣泛的研究。本論文將結(jié)合理論仿真與實驗制備兩方面對InP納米晶浮柵存儲器進(jìn)行研究。理論方面,根據(jù)納米晶浮柵型存儲器的電荷輸運與隧穿機制,結(jié)合電子直接隧穿電流與閾值電壓偏移的關(guān)系,建立了單層納米晶浮柵存儲器的保持特性模型。首先分別模擬了以Si、Ge和InP三種材料作為納米晶存儲層的器件保持特性曲線,仿真驗證實驗所采用的InP納米晶的性能優(yōu)勢。并對InP納米晶的密度與覆蓋率、隧穿層材料與厚度等影響保持特性的因素進(jìn)行了模擬。結(jié)果表明,相比傳統(tǒng)納米晶材料Si和Ge,InP由于其較窄的禁帶寬度與更大的勢壘高度,可以有效改善器件的電荷保持特性,并且更高的納米晶覆蓋率可以有效改善器件的保持特性。但是由于尺寸與密度的相互限制,實驗制備中,需要重點折中調(diào)控InP納米晶尺寸大小與分布密度。同時隧穿層厚度與材料對保持特性有明顯影響,應(yīng)采用高k材料并控制隧穿層厚度防止過薄。實驗方面:(1)制備了以InP作為存儲介質(zhì)的Al/HfO_2/InP NCs/ZrO_2/Si結(jié)構(gòu)的存儲電容。研究了1.5min、2min和2.5min的淀積后退火時長對2nm、3nm和4nm厚度InP薄膜納米晶生長情況的影響。結(jié)合電學(xué)特性與微觀特征進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),對2nm InP存儲層進(jìn)行1.5min或2min的淀積后退火,對3nm InP進(jìn)行1.5min退火,都可以形成尺寸合適密度大的納米晶,在±8V的編程/擦除電壓下,分別獲得了4.5V、4.7V和4.9V的存儲窗口,電荷流失比例為18.2%、22.4%和20.2%。(2)采用2nm ZnO/3nm ZrO_2雙勢壘隧穿層,采用2nm厚度InP薄膜進(jìn)行2min淀積后退火形成InP納米晶,制備了Al/HfO_2/InP NCs/ZnO/ZrO_2/Si結(jié)構(gòu)的存儲電容。實驗表明,采用雙勢壘隧穿層結(jié)構(gòu)的InP納米晶存儲電容,電荷存儲性能優(yōu)良,在±8V的編程/擦除電壓下,獲得了4.85V的存儲窗口,雙隧穿層結(jié)構(gòu)提高了電荷注入效率與速度,±8V 100ns的編程/擦除操作即可產(chǎn)生3.3V的存儲窗口。2nm ZnO的引入可以改善ZrO_2厚度從5nm減至3nm帶來的電荷流失加劇問題,10年后電荷流失比例由3nm ZrO_2隧穿層樣品的41.8%降低至29.7%。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP333
【圖文】：

儲器的發(fā)展與現(xiàn)狀著半導(dǎo)體集成電路技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，特別是當(dāng)今 4G、5G 時對大規(guī)模數(shù)據(jù)的獲取與存儲等核心技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注。大數(shù)據(jù)、云技術(shù)紛紛興起，使得信息存儲需求有了爆炸式的增長。這主要是因為大基于已存儲的現(xiàn)有海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與概率性的統(tǒng)計。至于云計算與云主要的數(shù)據(jù)都存儲在云端服務(wù)器中，不僅巨大的存儲容量需求對數(shù)據(jù)存的要求；而且，其云端的數(shù)據(jù)傳輸（上傳與下載）也依賴于數(shù)據(jù)存儲器力，需要更快的數(shù)據(jù)存儲速度。如何使存儲器擁有更大容量和更快的速代電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點要點。從 2016 年 7 月至 2017 年 3 月，全球續(xù)增長。其中 NAND Flash 存儲器價格漲幅達(dá) 27%[1]，這也說明存儲器集成電路產(chǎn)業(yè)中的占比逐漸增加的趨勢。發(fā)展讀寫性能優(yōu)秀、功耗低、非易失性存儲器得到了市場、產(chǎn)業(yè)界與研究者的重點關(guān)注。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 的紫外線或 X 射線照射來完成。PROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)儲器�？蓪崿F(xiàn)多次編程/擦除操作。EEPROM 采用浮柵隧道過控制柵施加電壓脈沖完成編程/擦除操作。sh Memory，閃存。閃存采用了與 EPROM 類似的疊柵存儲電單易失性存儲器的優(yōu)點，結(jié)構(gòu)簡單，集成度高，功耗低。如今閃存儲器領(lǐng)域的主力軍，倍受關(guān)注。存儲器簡介

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