电荷俘获型存储器阻挡层的研究
[Abstract]:Flash memory is the mainstream memory device in the current non-volatile semiconductor memory market. With the flash memory entering the 20nm process node, the flash memory technology based on the traditional floating gate structure is facing serious technical challenges, such as floating gate coupling, charge leakage, crosstalk between adjacent units and so on. Therefore, the charge discrete capture memory which can solve the above problems is proposed. The basic structure of this device is composed of tunneling layer, storage layer and barrier layer. In order to meet the demand of low voltage and high reliability in the process of sustainable reduction of charge capture memory, the material, structure and post-processing of the barrier layer are optimized in this paper. And the method of illumination is proposed to test the velocity characteristics of minority carrier in capacitance structure more accurately. In this paper, we first introduce how to optimize the barrier layer material. Because the traditional SiO2 is used as the barrier material, it can not meet the requirement of continuous proportional reduction of the device. Therefore, the introduction of high k barrier layer is proposed. Firstly, the reason of introducing high k material as barrier layer is explained. This is the barrier layer using a high k material, can make the electric field more superimposed on the tunneling layer, thus increasing the device programming erasure speed. At the same time, the high k barrier layer and the metal electrode with large work function can effectively suppress the erasure saturation phenomenon. Then, the performance of various high k barrier layers and their corresponding memory devices are introduced. Then it introduces how to optimize the barrier structure. One is a stacked high k barrier layer. This can have the advantages of a variety of high k materials. The other is to insert the siO2 layer between the barrier layer and the capture layer. Because of the bandgap width of SiO2, the device can greatly improve the device retention characteristics without losing the speed. Then the post-treatment optimization of the Al2O3 materials commonly used in the barrier layer is proposed. We find that annealing at high temperature can effectively reduce the defect density of Al2O3 materials and improve the performance of charge capture memory devices. It is also found that annealing atmosphere has a significant effect on MANOS devices. Finally, it is found that light is introduced into the measurement of the speed characteristics of the minority carriers in the capacitance structure. Based on the relaxation time model, the time constants under illumination and non-illumination are extracted, and the time constant can be reduced effectively by illumination. In addition, the illumination can increase the speed of the device and make the speed of the device consistent with the speed of the transistor.
【学位授予单位】:安徽大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP333
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,本文编号:2239815
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