应用于闪存浮栅的纳米晶与高k材料研究

发布时间：2020-11-16 20:35

　　 闪存是目前应用最为广泛的非易失性存储器之一。近年来,在技术革新和市场需求的双重驱动下,闪存技术得到了迅猛发展。然而,其发展一直面临着高速、高集成密度、高可靠性、低功耗以及低工作电压的巨大挑战。本论文从闪存器件的角度出发,改进了存储单元结构,针对如何提高器件的存储密度、存储时间展开了研究,并使用Sentaurus模拟工具对闪存器件单元进行了模拟。 针对提高纳米晶浮栅闪存的存储密度,本文采用了金属纳米晶浮栅。先利用化学方法合成粒径均一的金纳米颗粒,并使用旋涂自组装方法形成密度可控的颗粒阵列作为闪存的浮栅。形貌表征显示形成了排列较好的颗粒阵列,电学测试结果表明该存储结构具有良好的存储性能。针对增长存储时间,本文改进了单质纳米晶浮栅闪存的单元结构,利用基于渐变锗硅异质纳米晶的势垒作为隧穿层,有效地异化了电荷擦写、存储时候的势垒厚度,增长了电荷尤其是空穴的存储时间。最后,本文还研究了将high-k材料、多层存储单元等新概念引入浮栅型闪存中,以期提高存储容量、增长存储时间。 本文在纳米晶浮栅闪存器件的存储介质、物理结构、栅材料及存储特性研究等方面取得了一些重要的结果,这对于如何提高闪存的存储性能具有一定的指导作用。
【学位单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2011
【中图分类】：TP333
【部分图文】：

(l)针对怎样提高闪存的集成度，主要有下面一些方案被提出来:①垂直场效应晶体管单元(Vertical一 typeFET)如图1一4所示是采用垂直场效应晶体管的闪存存储单元，它可以使闪存单元在不改变栅长的情况下，极大地缩小平面面积，增加闪存的集成密度【17一20]。、。、一l，c心I)r;:i:、图1一4采用垂直场效应晶体管的闪存存储单元[20]②鳍状场效应晶体管单元(FinFET)FinFET单元结构[21一24]如图l一5所示。图1一5采用FinFET结构的闪存存储单元示意图[2l]Samsung和hifineon等公司相继报导了采用FinFET结构、沟长只有20nln的闪存单元【25，26]。FinFET结构能够增强栅对沟道的祸合控制能力，从而抑制短沟道效应并减小泄漏电流，这在闪存进入45lun技术节点以后显得尤为重要。垂直单元结构和FinFET结构的一个突出问题就是工艺复杂，以及由此带来的成本的提高。

(l)针对怎样提高闪存的集成度，主要有下面一些方案被提出来:①垂直场效应晶体管单元(Vertical一 typeFET)如图1一4所示是采用垂直场效应晶体管的闪存存储单元，它可以使闪存单元在不改变栅长的情况下，极大地缩小平面面积，增加闪存的集成密度【17一20]。、。、一l，c心I)r;:i:、图1一4采用垂直场效应晶体管的闪存存储单元[20]②鳍状场效应晶体管单元(FinFET)FinFET单元结构[21一24]如图l一5所示。图1一5采用FinFET结构的闪存存储单元示意图[2l]Samsung和hifineon等公司相继报导了采用FinFET结构、沟长只有20nln的闪存单元【25，26]。FinFET结构能够增强栅对沟道的祸合控制能力，从而抑制短沟道效应并减小泄漏电流，这在闪存进入45lun技术节点以后显得尤为重要。垂直单元结构和FinFET结构的一个突出问题就是工艺复杂，以及由此带来的成本的提高。

的电学特性。该NOR闪存单元中以high一k材料HfOZ作为控制栅，多晶硅浮栅作为存储层。结构及相关物理参数如下图2一2所示。T--O(HfOZ)O=14nm TJoatPolysi二snm Ttunneloxide二4nm︻任n︼卜X[um】图2一 265nmNOR闪存单儿二维模拟结构示意及相关参数外加电学驱动，闪存单元在写入/擦除状态下的电压、电流随时间变化瞬态曲线如下图2一3。由图可见，t=o至 t=lms的写入过程中，栅极注入电流逐渐减小;t=lms至t=3ms的零偏压保持阶段，浮栅上存储大量电荷，导致相对于衬底有一2.8V的偏压，简单估算可知，该偏压映射到控制栅上约为SV的平带电压漂移。
【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 王广利;陈裕斌;施毅;濮林;潘力嘉;张荣;郑有炓;;Density-controllable nonvolatile memory devices having metal nanocrystals through chemical synthesis and assembled by spin-coating technique[J];半导体学报;2010年12期

2 郑怀礼,张玉其,郑泽根,邓子华;等离子体化学气相法沉积金刚石薄膜[J];材料科学与工程;1998年04期

本文编号：2886637