55nm SONOS存储技术及关键电路研究

发布时间：2021-08-18 02:05

　　近年来,中国最大的进口贸易已被半导体产业所主导,非易失性存储器在其中占据着重要地位。而浮栅存储器作为非易失性存储器的宠儿,一直引领着存储器产业的高速发展。在浮栅存储器基础上发展而来的SONOS存储器,因其一系列优点,再次成为关注的焦点。SONOS存储器使用较薄的O-N-O三层结构代替了浮栅存储器中复杂的叠栅结构,因而更具有可缩小性;兼容CMOS工艺;只需要额外三层掩膜版,降低了SONOS的制造工艺复杂度和生产成本;较薄的氧化层厚度,使擦写操作电压更低,电荷泵更小;超过500K次的抗擦写特性和20年的保持特性使存储器性能更加可靠。诸多优点使得SONOS存储器得到了更为广泛的应用,诸如MCU、SOC、FPGA、智能卡片等场所均能适用。本论文为中国科学院微电子研究所三室开发的一款SONOS存储器的部分工作,芯片工艺采用标准55nm CMOS嵌入式存储器工艺。本文主要包括SONOS存储器的前期准备工作和部分关键电路模块设计工作,并最终完成一款具有基本功能的存储器芯片。本文首先对SONOS存储器的基本特性与工作原理进行了介绍,针对应用场景,对SONOS存储器的编程、擦除机制进行了选择;其次,依托... 

【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１存储器的结构分类示意图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｍｅｍｏｒｙ??

（ａ）纳米晶存储器剖面示意图?（ｂ）ＳＯＮＯＳ存储器音ＩＪ面示意图??图１－３纳米晶和ＳＯＮＯＳ存储器剖面示意图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?（ａ）?ｎａｎｏ－ｃｉｙｓｔａｌｌｉｎｅ?ａｎｄ?（ｂ）?ＳＯＮＯＳ?ｍｅｍｏｒｙ??１．２?ＳＯＮＯＳ存储器的发展??近年来，电荷俘获型存储器发展迅速，与浮栅结构相比，两者具有类似的结??构，需要在电荷存储层存储电荷信息，不同的是电荷俘获型存储器的存储电荷分??散在电荷俘获层的陷阱中。绝缘材料中存在大量的陷阱，所以通常使用ＳｉＣｂ、??Ａｌ２〇３、Ｓｉ３Ｎ４等绝缘介质作为电荷俘获层，而且陷阱中的电荷难以移动，从而有??效阻止了电荷的流失。??电荷俘获型存储器是第一个实现非易失性存储的存储器，在１９６７年被首次??发明提出，图所示是电荷俘获型存储器的发展历程［１５］。??ＭＮＯＳ?ＳＮＯＳ?ＳＯＮＯＳ??多晶娃??■?｜?丨＂…一?■■?丨＂■丨丨?Ｉ?多晶桂?｜??！?氮化硅４５０Ａ?氮化硅２５０

从而完成存储或移除电子的操作。外加电场强度越大，势垒形变越大，通过ＦＮ??隧穿的电荷就越多。而且，基于ＦＮ隧穿的擦写操作是作用于整个沟道区电子的??“面操作”。作为ＳＯＮＯＳ器件常见的编程、擦除机制，其操作示意图如图２－１和??图２－２所示。??ｖｎｉｏｃｎｎｎ??ｒ??槺极??电荷俘获层???ｗ??＼?阻挡茇化层?＿??＼?＞鲁，?平?＾??ＶＭ）Ｖ?▲?Ａ?Ｖｄ＝ＯＶ?／??，?Ｅｖ??／Ｉ?Ｉ?Ａ?衬底??＿＾ｙ?？?Ｅｃ．?Ｍ????＿ＺＪ?Ｅｖ?」??ｉ?电荷＠获层?（??ｖ＾？ｖ?『隧穿茇化层??（ａ）编程操作电压７Ｋ意图?（ｂ）编程能带７Ｋ意图??图２－１?ＦＮ隧穿示意图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＦＮ?ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ，?（ａ）?ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｖｏｌｔａｇｅ?ａｎｄ?（ｂ）?ｅｎｅｒｇｙ?ｂａｎｄ??１０??


本文编号：3348972