深亞微米SONOS非易失性存儲器的可靠性研究.pdf

1、隨著便攜式電子產(chǎn)品的快速發(fā)展特別是在工藝特征尺寸小于32nm以后，浮柵型閃存面臨結(jié)擊穿、短溝道效應(yīng)、面積大、編程/擦除電壓高、漏電過度反常、過擦除等問題。SONOS(Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon)疊柵型存儲技術(shù)以其低電壓、低功耗、易與CMOS工藝兼容特性成為深亞微米乃至納米工藝代存儲技術(shù)優(yōu)選方案之一。隨著SONOS器件尺寸的減小，隧穿氧化硅層厚度不斷減薄，器件的電荷保持性能及抗擦寫能力等可靠性參

2、數(shù)成為技術(shù)研究的重點(diǎn)之一。
　　 本論文主要展開0.13μm SONOS非易失性存儲器的可靠性研究，探索了提高SONOS器件電荷保持性能(Data retention)和抗擦寫能力(Endurance)的工藝技術(shù)。本文在分析SONOS器件結(jié)構(gòu)、工作機(jī)制和電荷泄露機(jī)制的基礎(chǔ)上，研究0.13μm工藝代SONOS器件電荷泄露主要路徑，提出工藝改進(jìn)方法。研究中，制備了大量的SONOS樣品，分類開展ONO疊柵退火工藝、隧穿氧化層厚度優(yōu)化及

3、ONO疊柵形成過程中氣流、爐管溫度均勻性及成膜溫度調(diào)整等研究。最終總結(jié)得到可靠性參數(shù)更優(yōu)的0.13μmSONOS工藝路線。本文得到的工藝優(yōu)化方法有如下幾點(diǎn)：
　　 一、在隧穿氧化層形成工藝步驟后進(jìn)行適當(dāng)?shù)腘2O氣氛退火，通過對SONOS器件進(jìn)行C-V、C-P測量表明：退火后，電荷泵電流值Icp減小約為27.8％，器件閾值電壓的退化速率也明顯減??；
　　 二、隧穿氧化層厚度與器件的電荷保持性能并不是呈簡單的線性關(guān)系，工藝特

4、征尺寸的不同，最佳隧穿氧化層厚度也不同；
　　 三、ONO成膜過程中，爐管氣流和溫度的均勻性均對器件可靠性有影響，位于項層的器件壽命中值更是位于底層的5倍；
　　 四、適當(dāng)?shù)腛NO成膜溫度有利于提高器件可靠性。研究中，通過溫度調(diào)整，使得Vte劣化速度降低了68.4％。Vtp劣化速度降低了19.3％。
　　 本文工作為提高SONOS器件性能提供了理論和技術(shù)支撐，也為特征尺寸不斷縮小的SONOS存儲器研究和高水平量產(chǎn)