原子层淀积铂纳米晶及其存储效应研究

发布时间：2018-06-18 08:28

  本文选题：非挥发性存储器 + 原子层淀积　； 参考：《复旦大学》2012年硕士论文

【摘要】：随着半导体工艺技术的不断发展,芯片的特征尺寸不断减小,传统的基于多晶硅浮栅快闪存储器正面临着严峻的挑战。而基于分离节点存储的金属纳米晶存储器,可以实现在较薄的隧穿层下具有良好的数据保持能力,以及低工作电压下的快速擦写功能,因此可望应用于下一代快闪存储器。本文基于原子层淀积技术,探索了原子层淀积铂纳米晶的工艺条件,并对原子层淀积的铂纳米晶进行快速热退火研究,最后研究了原子层淀积铂金属纳米晶的存储特性。具体内容包括以下三个部分： (1)采用(MeCp)Pt(CH3)3和O2作为反应源,探索了原子层淀积铂金属纳米晶的工艺条件(包括衬底温度、反应源脉冲时间、反应循环数),并对其材料特性进行了表征分析。结果表明,本实验最适宜的衬底温度和前驱体(MeCp)Pt(CH3)3脉冲时间分别为300℃和1s。在上述条件下,当反应循环数到达70,所淀积的铂颗粒分离清晰、分布均匀、密度高(-2×1012cm-2)。随着反应循环数的不断增加,相邻铂纳米晶之间发生相连,并最终形成薄膜。此外,本文比较了在不同衬底表面(如单晶硅、Si02和A1203表面)原子层淀积铂纳米晶的生长特性,结果表明单晶Si表面不利于实现Pt的原子层淀积生长；Si02和A1203表面均支持Pt的原子层淀积生长,即Pt首先以纳米颗粒形式生长,然后逐渐相连形成薄膜；A1203表面比Si02表面更容易实现Pt的原子层淀积生长。 (2)采用快速热退火的方法,对原子层淀积的铂纳米晶进行了不同条件下的后退火研究,探究了退火温度和退火时间对Pt纳米晶改性作用。结果表明,随着退火温度从700℃上升到900℃,颗粒尺寸逐渐增大,颗粒之间分离变得更清晰,外形愈加趋向球形,但颗粒密度从700℃退火后的9.94×1011cm-2逐渐减小到900℃退火后的8.31×1011cm-2。在800℃下退火时,随着退火时间从15s增加到60s,Pt纳米颗粒的尺寸也逐渐增大,但尺寸分布变得更加弥散,颗粒密度从9.29x1011cm-2降低到4.50×1011cm-2。此外,当退火温度升高到900℃时,Pt纳米颗粒中出现部分氧化态的Pt原子,这可能是由于高温下Pt纳米颗粒与A1203之间发生了界面反应。 (3)采用原子层淀积的Pt金属纳米晶作为存储媒介,同时采用原子层淀积的A1203为隧穿介质层和电荷阻挡层,制备了MOS存储电容器,并对其存储特性进行了研究。结果表明,在+/-15V的电压扫描范围内,所得到的C-V滞回窗口达到10.2V,远远大于没有Pt纳米晶时的0.28V；+/-12V分别编程/擦除100μs后,所得到的存储窗口达到5.1V；当编程/擦除时间分别延长到1ms后,所得的存储窗口高达8.2V,其在室温下外推至十年后,仍有5.3V的大的存储窗口。上述结果揭示了该MOS结构具有良好的编程和擦除特性,以及优良的的电荷保持能力。
[Abstract]:With the development of semiconductor technology, the characteristic size of the chip is decreasing, and the traditional fast flash memory based on polysilicon floating gate is facing a severe challenge. The metal nanocrystalline memory based on the separation node can be used in the next generation flash memory because it has good data retention ability under thin tunneling layer and fast erasure function at low working voltage. Based on the atomic layer deposition technology, the technological conditions of platinum nanocrystalline deposited by atomic layer are explored, and the rapid thermal annealing of platinum nanocrystalline deposited by atomic layer is studied. Finally, the storage characteristics of platinum nanocrystalline deposited by atomic layer deposition are studied. The main contents are as follows: 1) using MeCpPtPtCH3H3 and O2 as reaction sources, the technological conditions of nanocrystalline platinum deposited by atomic layer (including substrate temperature, pulse time of reaction source) are explored. The reaction cycle number and the properties of the materials were analyzed. The results show that the most suitable substrate temperature and the pulse time of the precursor MeCpCpPtPtPtPtH3CH3 are 300 鈩，

本文编号：2034832