基于分离电荷存储的MOS结构存储效应及机理研究

发布时间：2021-06-24 17:22

　　随着半导体工艺技术的不断发展,存储单元特征尺寸不断减小,传统的多晶硅浮栅快闪存储器正面临着严峻的挑战。而基于分离电荷存储的非易失性存储器,由于具有分散的电荷存储陷阱,因此可以实现在较薄的隧穿层下良好的数据保持能力,以及低工作电压下的快速擦写功能,是下一代嵌入式快闪存储器最理想的解决方案之一。本论文基于分离的电荷存储方式,分别以介质陷阱和金属纳米晶为电荷存储媒介,结合原子层淀积高介电常数介质和电荷隧穿层能带设计,研究了其金属—氧化物—硅（MOS）结构的存储效应和物理机制。具体内容包括以下几个方面:采用高温热氧化的SiO₂为电荷隧穿层,原子层淀积（ALD）的HfO₂为电荷俘获层,ALD Al₂O₃,为电荷阻挡层,研究了基于SiO₂\HfO₂\Al₂O₃叠层介质的MIS结构存储效应。结果表明,在+/-12 V的电压扫描范围内,其C—V滞回窗口达到7.3 V。经过5 V和1 ms的电压脉冲编程后,其平带电压漂移+1.5 ... 

【文章来源】：复旦大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

多晶硅浮栅结构(左)和分离的电荷存储介质结构(右)中的电荷泄漏目前，基于分离电荷存储方式的SONOS(Silieon一Oxide一itride一Oxide一Silicon)

SONOS存储器的剖面结构图

.4金属纳米晶存储器的工作原理及金属纳米晶的制备1.4.1金属纳米晶存储器的工作原理金属纳米晶存储器的剖面结构如图1.6所示，和传统多晶硅浮栅存储器不同的是，金属纳米晶存储器采用彼此隔离的金属纳米晶替代连续的多晶硅进行电荷存储。采用金属纳米晶存储具有以下两大优势:一是电荷存储在金属纳米晶的深能级陷阱中，存储的电荷更不容易通过隧穿介质层中的缺陷泄漏回到沟道中，大大地提高了存储电荷的保留时间，特别是采用功函数较大的金属时，将更具优势〔 21〕;二是在不牺牲存储电荷保留能力的前提下，使用更薄的隧穿介质层，从而有效提高存储器的擦写速度并降低工作电压，同时使器件的尺寸缩小成为可能。这一方面得益于它采用了分离的电荷存储方式，使得该存储结构具有更大的活力和故障容忍度


本文编号：3247520