一种基于SONOS存储器的超高可靠性闪存工艺及其电路研究

发布时间：2017-06-11 15:11

  本文关键词：一种基于SONOS存储器的超高可靠性闪存工艺及其电路研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着闪存技术不断发展,当浮栅闪存技术遭遇到尺寸缩小带来的各种挑战之时,硅——氧化硅——氮化硅——氧化硅——硅(SONOS)存储器展现出独特的优势。它克服了浮栅干扰的技术瓶颈,拥有更低的操作电压,同时可以和传统CMOS工艺完美兼容,被广泛应用在智能卡,金融密保,工业嵌入式控制等众多领域,这些应用都对SONOS闪存的可靠性提出了苛刻的要求。 本文基于0.13um工艺平台,针对NOR型SONOS闪存,以实现500K耐擦写循环能力、10年数据保持特性、-40℃到85℃的工作温度下性能稳定的超高可靠性为目标,从工艺和电路设计两方面入手,多层次地研究SONOS闪存电路的可靠性问题,致力于提高闪存芯片的整体可靠性。 一、针对SONOS存储器的工艺技术,本文从隧穿氧化层形成前的预清洗工艺的优化和隧穿氧化层形成后引入N20退火两方面展开,对SONOS存储单元的可靠性提高进行了研究。实验表明：(1)、HF-last清洗技术可以增加阈值电压窗口的基础值587mv,而由于界面态的引入和氧化层的减薄,在同等擦写循环或者同等烘烤时间下比改进的RCA清洗技术损失更多的窗口,但是HF-last样品在经过500K擦写循环或者200℃15小时烘烤后仍然拥有比改进的RCA工艺样品更好的阂值电压窗口,是更优的选择方案；(2)、N20退火工艺的引入使得SONOS存储器硅-二氧化硅界面态的数目下降了约19.3%,数据保持的中位时间提高了约6倍,500K擦写循环后的阈值电压窗口提高了93mv,且对初始阈值电压窗口基本没有影响。 二、针对SONOS闪存的电路技术,本文从干扰特性和电荷泵升压电路的温度系数两方面进行研究。研究结果显示：(1)、通过使用一种2T的NOR型闪存结构,读干扰引起SONOS存储器的阈值电压漂移小于0.2V,优于常规1TNOR存储器相应的0.5V;同时本文通过实验数据分析,优化了随着编程时非选中的位线电压,使得两种编程干扰的阈值电压漂移量都折中在0.3V左右；(2)、本文利用二极管的负温度系数设计了温度系数为-6.4mv/℃的的电荷泵升压电路,仿真结果表明,该电路可使得SONOS存储器在-40℃到85℃范围内都拥有约4V的稳定的阈值电压窗口,从而提高了SONOSI闪存的温度稳定性。
【关键词】：SONOS 可靠性 数据保留特性 抗擦写能力 温度稳定性 干扰 电荷泵
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 引言13-14
• 1.2 SONOS存储器研究现状14-18
• 1.3 本文研究内容和意义18-19
• 1.4 本文组织结构19-21
• 第二章 SONOS存储器21-31
• 2.1 非易失性存储器技术的发展21-23
• 2.2 SONOS存储器技术23-27
• 2.3 SONOS存储器器件级可靠性参数27-31
• 第三章 闪存电路31-41
• 3.1 闪存的分类31-34
• 3.2 闪存的干扰问题34-39
• 3.3 闪存外围电路简介39-41
• 第四章 超高可靠性SONOS存储器器件级研究41-51
• 4.1 SONOS存储器隧穿氧化层形成前预清洗工艺优化41-47
• 4.2 SONOS存储器隧穿氧化层形成后的N_2O退火47-51
• 第五章 超高可靠性SONOS闪存电路级研究51-63
• 5.1 超低读干扰NOR型SONOS闪存研究51-56
• 5.2 负温度系数的电荷泵升压电路56-63
• 第六章 总结与展望63-66
• 5.1 总结63-64
• 5.2 展望64-66
• 参考文献66-72
• 致谢72-73
• 硕士期间发表学术论文73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 马卫东;吕长志;李志国;郭春生;郭敏;李颖;;Arrhenius方程应用新方法研究[J];微电子学;2011年04期

  本文关键词：一种基于SONOS存储器的超高可靠性闪存工艺及其电路研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：441889