EEPROM中栅氧化层的可靠性研究
发布时间：2020-11-14 16:13
随着器件尺寸的缩小,非易失性存储器和其他半导体器件一样,面临着可靠性的问题。由于EEPROM器件经常工作在高电场应力之下,与之密切相关的对栅氧化层的质量以及应力引起的退化的研究,成为其发展过程中最为重要的课题之一。 论文首先讨论了EEPROM的可靠性问题及其机制,主要针对EEPROM保持特性进行了研究。在温度加速应力实验中,通过理论推导和实验验证的方法得出了保持特性的温度模型,发现单元阈值电压漂移随应力时间呈现两段式退化。在电应力加速实验中,根据理论在FN隧穿机制下推导了模型,阈值漂移同应力电压存在着一一对应关系,并且在双对数坐标下阈值电压退化量与时间呈线性关系,阈值电压退化的斜率随着外加电压的增加而增大。 论文主要研究了与EEPROM数据泄漏的机制密切相关的栅氧化层的退化问题。在对NMOSFET超薄栅氧化层的SILC问题研究中进行了斜坡电压和恒定应力条件下的实验。 在斜坡电压实验中,发现不同栅氧厚度(Tox=1.4nm、4nm、7nm)的器件在V-Ramp下测得的栅电流的变化现象不同,分析其现象是由于在不同栅氧化层厚度下,SILC电流产生的机制不同,并且发现高温会加剧氧化层的击穿。 在恒定栅电压应力实验中,对栅氧厚度为Tox=4nm和Tox=1.4nm的器件施加负栅压应力的实验结果发现其阈值电压漂移随应力时间的变化不同,出现此差异是由于随着栅氧化层厚度不同,氧化层陷阱电荷和界面陷阱对器件参数的影响的主导作用不同。对于Tox=4nm器件阈值电压漂移出现转向(turnaround)的现象,在应力初期氧化层中正电荷的俘获占主导地位使得阈值漂移出现负向漂移,此后随应力时间增加氧化层中负电荷俘获的影响开始逐渐显著从而使阈值漂移发生转向;对于Tox=1.4nm的器件无论施加的栅电压应力方向如何,阈值电压的漂移均为正向,并且随着应力时间增加而增大,这是由于当栅氧化层厚度降低,界面陷阱的效应相比陷阱电荷对器件的影响更为显著,从而导致阈值电压随时间正向漂移,并且与应力时间符合指数的规律。 为研究GIDL效应对器件的影响,进行了对Tox=1.4nm和4nm的NMOSFET器件施加GIDL应力的实验,发现GIDL应力后器件的GIDL隧穿电流IGIDL都随着应力时间增大而减小,说明在GIDL应力情形下空穴都注入到了栅中。而阈值电压的变化情况,对于Tox=1.4nm的器件,阈值电压随着应力时间的增加而逐渐变大;对于Tox=4nm的器件,阈值电压则是随着应力时间先减小而后增加。分析此变化现象不同的原因,是由于交叠区界面附近的空穴以及界面陷阱对于阈值电压的影响的不同。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：TP333.7
【部分图文】：
第二章 EEPROM 介绍及其擦写机制 得到直接隧穿电流模型，其模型表达式为[2.15-2.16]：( )[ ] Φ Φ ΦoxoxboxoxoxoxoxEBVEVVA321/1exp2较厚的氧化层(Tox＞10nm)，氧化层隧穿主要是 FN 隧穿了器件的可靠性问题，例如 SILC(Stress Induced Leakaependent-Dielectric-Breakdown)。随着栅氧化层厚度的隧穿愈发显著，成为制约隧道氧化层厚度的因素[2.15]。
行性能评估和寿命预测，并且为提高可靠性提供了理论和3.1 EEPROM 的可靠性问题储器单元有几个重要的用于评估单元的性能功能性参数：(1)耐久性(Endurance)；(2)保持性(Charge Retention)因素主要有隧道氧化层的质量、IPO(Inter-Poly Oxide编程方式引起的存储单元的可靠性退化的机制也不同题是氧化层中电荷陷阱、界面态产生、电子或空穴被共同作用的结果[3.1-3.3]。M 的耐久性指 EEPROM 单元可反复擦/写的能力，表现为可编程窗M 的擦/写阈值电压随擦/写周期的变化来表示，如图 3.1写周期的变化，它与编程次数有密切的关系。
EEPROM 中栅氧化层的可靠性研究大多数的商用 EEPROM 产品可以保证 106有效擦/写发生在两者值(高电平与低电平状态)太小以至不能被子被氧化层中的电子陷阱所俘获无法再移动，另有实/写过程中氧化层两端所施加的高电场所产生的[3.2]。件耐久性尤其重要。 的保持性指在存储单元中的信息是否能长期保存的能力，用以电源供应情况下对所存数据的保持时间，主要是由于阈值电压的变化来显示单元存储电荷的泄漏量，如无法保持浮栅中的电荷量时，我们称之为数据保持
【参考文献】
本文编号：2883671
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：TP333.7
【部分图文】：
第二章 EEPROM 介绍及其擦写机制 得到直接隧穿电流模型，其模型表达式为[2.15-2.16]：( )[ ] Φ Φ ΦoxoxboxoxoxoxoxEBVEVVA321/1exp2较厚的氧化层(Tox＞10nm)，氧化层隧穿主要是 FN 隧穿了器件的可靠性问题，例如 SILC(Stress Induced Leakaependent-Dielectric-Breakdown)。随着栅氧化层厚度的隧穿愈发显著，成为制约隧道氧化层厚度的因素[2.15]。
行性能评估和寿命预测，并且为提高可靠性提供了理论和3.1 EEPROM 的可靠性问题储器单元有几个重要的用于评估单元的性能功能性参数：(1)耐久性(Endurance)；(2)保持性(Charge Retention)因素主要有隧道氧化层的质量、IPO(Inter-Poly Oxide编程方式引起的存储单元的可靠性退化的机制也不同题是氧化层中电荷陷阱、界面态产生、电子或空穴被共同作用的结果[3.1-3.3]。M 的耐久性指 EEPROM 单元可反复擦/写的能力，表现为可编程窗M 的擦/写阈值电压随擦/写周期的变化来表示，如图 3.1写周期的变化，它与编程次数有密切的关系。
EEPROM 中栅氧化层的可靠性研究大多数的商用 EEPROM 产品可以保证 106有效擦/写发生在两者值(高电平与低电平状态)太小以至不能被子被氧化层中的电子陷阱所俘获无法再移动，另有实/写过程中氧化层两端所施加的高电场所产生的[3.2]。件耐久性尤其重要。 的保持性指在存储单元中的信息是否能长期保存的能力，用以电源供应情况下对所存数据的保持时间，主要是由于阈值电压的变化来显示单元存储电荷的泄漏量，如无法保持浮栅中的电荷量时，我们称之为数据保持
【参考文献】
相关期刊论文 前4条
1 于宗光,何晓娃;国外EEPROM器件的可靠性增长与考核技术[J];电子产品可靠性与环境试验;2000年04期
2 潘立阳,朱钧;Flash存储器技术与发展[J];微电子学;2002年01期
3 王彦刚,许铭真,谭长华,段小蓉;超薄栅氧化层n-MOSFET软击穿后的导电机制[J];物理学报;2005年08期
4 郑雪峰,郝跃,刘红侠,李培咸,刘道广,韩晓亮;闪速存储器中的热载流子可靠性研究[J];西安电子科技大学学报;2004年06期
本文编号：2883671
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