三维电荷俘获型存储器可靠性的第一性原理计算研究

发布时间：2021-09-03 03:08

　　固体材料缺陷早在20世纪就受到了人们的关注,近年来随着半导体技术的发展和新型应用领域的产生,缺陷问题也变得越来越重要。一方面,从缺陷的应用看,显示技术、储氢技术、数据存储和电池储能等方面都与材料缺陷应用研究紧密相关;另一方面,从缺陷对可靠性的影响看,微电子器件中的材料缺陷会严重影响器件和电路的良率、性能、长期可靠性和辐射特性。因此对于缺陷的理解和研究也是微电子行业发展的一个至关重要的课题。虽然在实验上己经发展了各种表征技术来研究缺陷,然而在实际应用中会受到多种因素制约,包括测量精度、重复性、可靠性、以及测试成本等。考虑到这些实验中可能存在的各种问题,原子层面的理论计算和仿真模拟成为了研究缺陷机理必不可少的工具,甚至在解释半导体集成电路器件可靠性特性和指导器件工艺设计中也起到了至关重要的作用。由于第一性原理计算可以从原子层面更为直观的展示缺陷对材料特性和器件可靠性的影响,第一性原理计算一方面不仅可以应用于半导体、金属以及绝缘体等材料研究,例如高可靠性绝缘介质层的工艺优化;另一方面也是研究晶体管可靠性和各种存储器可靠性不可少的理论指导工具,例如本文的研究对象,电荷俘获型3DNAND闪存存储... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：138 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

1(a)NANDflash存储阵列，(b)NORFlash存储阵列nne

?山东大学博士学位论文???从Ｈａｓｈ的存储单元结构来看，主要有浮栅（Ｆｌｏａｔｉｎｇ?Ｇａｔｅ，?ＦＧ）型和电荷俘获??（Ｃｈａｒｇｅ－ｔｒａｐｐｉｎｇ，?ＣＴ）型两种，两者同于１９６７年首次被提出［１２］』｜３］。对于ＦＧ结构，??其结构是在金属－氧化物－半导体场效应管晶体管（ＭＯＳＦＥＴ）的基础上在控制栅极??（Ｃｏｎｔｒｏｌ?Ｇａｔｅ，?ＣＧ）和栅介质层之间加了一层多晶硅（见图１．１．２（ａ））。该多晶硅层没??有接触电极，因此无法探测和控制其电势，而其电势又可以像晶体管的栅极一样影??响晶体管的沟道电势，故称之为“浮栅”。??Ｖ

?山东大学博士学位论文???低Ｖｔｈ两种工作状态。通过读取此ＦＥＴ在两个Ｖｌｈ之间的电压下的电流就可以区分??晶体管的工作状态。较低的Ｖｔｈ对应于存储逻辑“１”，较高Ｖｔｈ对应于存储逻辑？？０＇??初始的电荷俘获型Ｆｌａｓｈ的存储单元为金属－氮化物－氧化物－半导体（ＭＮＯＳ）结??构器件［｜４］。电荷存储在电荷俘获层（氮化物）层并被缺陷所俘获。在外加栅压的作??用下电荷可以通过隧穿层（氧化物）进出电荷俘获层。为了提高电荷的保持性以解??决可靠性问题，改进的金属－氧化物－氮化物－氧化物－半导体（ＭＯＮＯＳ）结构中在金属??和氮化物层中间加了一层氧化物称为阻挡层，如图１．１．２所示。用多晶硅栅极取代??金属栅极便是电荷俘获型Ｆｌａｓｈ中最为代表性的ＳＯＮＯＳ结构ＭＬ其结构与浮栅结??构非常相似，不同之处在于浮栅层中的多晶硅材料变为能俘获电荷的氮化硅材料，??称为电荷俘获层。??


本文编号：3380278