【摘要】：SONOS存儲(chǔ)器具有單元尺寸小、操作電壓低、與CMOS丁藝兼容等特點(diǎn),SONOS技術(shù)的不斷改進(jìn)推動(dòng)了半導(dǎo)體存儲(chǔ)器向微型化、高性能、大容量、低成本等方向發(fā)展。然而,特征尺寸不斷縮小、使用環(huán)境需求的不斷擴(kuò)大對(duì)SONOS存儲(chǔ)器的可靠性和穩(wěn)定性都提出了更加嚴(yán)苛的要求。 本論文開展0.13um SONOS存儲(chǔ)器的性能研究,通過工藝技術(shù)和測(cè)試方法改進(jìn),提高了器件可靠性、低溫特性和干擾特性,并在產(chǎn)品生產(chǎn)中得到應(yīng)用。 針對(duì)存儲(chǔ)器可靠性研究,本論文在分析器件結(jié)構(gòu)、制造工藝、工作原理、電荷丟失機(jī)制及測(cè)試方法的基礎(chǔ)上,分別優(yōu)化隧穿氧化層厚度、ONO疊柵形成過程中LPCVD爐管溫度、硅片在LPCVD爐管中的位置、隧穿氧化層熱退火等工藝參數(shù),以提高SONOS存儲(chǔ)器可靠性。大量的對(duì)比測(cè)試和分析表明,隧穿氧化層厚度與SONOS存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)保持能力呈非線性關(guān)系,最佳隧穿氧化層厚度主要取決于存儲(chǔ)器制作工藝；適當(dāng)提高ONO疊柵形成過程中LPCVD爐管溫度有利于改善存儲(chǔ)器可靠性；ONO疊柵形成過程中硅片在LPCVD爐管中的位置對(duì)可靠性影響較大,爐管頂部位置制備的存儲(chǔ)器壽命是位于底部的50倍；隧穿氧化層形成后進(jìn)行適當(dāng)?shù)腘2O氣氛熱退火,電荷泵電流Icp大約降低21.5%,Vte(擦除閾值電壓)衰減斜率減少56%,存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)保留能力得到了很大的提高。 針對(duì)存儲(chǔ)器的低溫存儲(chǔ)特性研究,本文分析了溫度對(duì)存儲(chǔ)器抗擦寫能力的影響以及低溫失效機(jī)制,進(jìn)行大量器件測(cè)試和數(shù)據(jù)分析,結(jié)果表明Vte絕對(duì)值過低是低溫失效的主要原因。增加300A淺溝槽隔離深度(STI, shallow trench isolation),存儲(chǔ)器Vte絕對(duì)值提高了約25%,平均壽命也增加了1.25倍；將氫氟酸清洗移到ONO疊柵形成前的預(yù)清洗工序最后一步,存儲(chǔ)器在-40℃低溫下的Vte絕對(duì)值改善了約48%,平均壽命也提高了15倍；溝道摻雜濃度的適度增加,雖然導(dǎo)致Vtp(編程閾值電壓)減小,但Vte的絕對(duì)值則快速增加,有效提升了存儲(chǔ)器的抗低溫能力；當(dāng)閾值電壓讀取時(shí)的檢測(cè)電流Iref降低以后,雖然閾值電壓窗口大小沒改變,但Vte的絕對(duì)值卻提升了220%,存儲(chǔ)器的低溫特性得到了改善。干擾特性方面,本論文重點(diǎn)分析干擾的產(chǎn)生機(jī)制、類型、測(cè)試方法、對(duì)存儲(chǔ)器的影響。通過對(duì)位線電壓和編程／擦除時(shí)間的改善,編程干擾得到了降低。 本論文較全面地對(duì)SONOS存儲(chǔ)器進(jìn)行性能研究及參數(shù)優(yōu)化,且該研究成果已應(yīng)用在固有深亞微米SONOS存儲(chǔ)器的生產(chǎn)中。同時(shí),低溫特性研究還推進(jìn)了SONOS存儲(chǔ)器在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用,具有很高的產(chǎn)業(yè)價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TP333

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 Todd Wallinger;;SONOS有助于非易失性存儲(chǔ)器在SoC的集成[J];集成電路應(yīng)用;2008年Z1期

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本文編號(hào)：2538323