發(fā)布時間：2020-11-14 16:13

　　 隨著器件尺寸的縮小,非易失性存儲器和其他半導(dǎo)體器件一樣,面臨著可靠性的問題。由于EEPROM器件經(jīng)常工作在高電場應(yīng)力之下,與之密切相關(guān)的對柵氧化層的質(zhì)量以及應(yīng)力引起的退化的研究,成為其發(fā)展過程中最為重要的課題之一。 論文首先討論了EEPROM的可靠性問題及其機制,主要針對EEPROM保持特性進行了研究。在溫度加速應(yīng)力實驗中,通過理論推導(dǎo)和實驗驗證的方法得出了保持特性的溫度模型,發(fā)現(xiàn)單元閾值電壓漂移隨應(yīng)力時間呈現(xiàn)兩段式退化。在電應(yīng)力加速實驗中,根據(jù)理論在FN隧穿機制下推導(dǎo)了模型,閾值漂移同應(yīng)力電壓存在著一一對應(yīng)關(guān)系,并且在雙對數(shù)坐標下閾值電壓退化量與時間呈線性關(guān)系,閾值電壓退化的斜率隨著外加電壓的增加而增大。 論文主要研究了與EEPROM數(shù)據(jù)泄漏的機制密切相關(guān)的柵氧化層的退化問題。在對NMOSFET超薄柵氧化層的SILC問題研究中進行了斜坡電壓和恒定應(yīng)力條件下的實驗。 在斜坡電壓實驗中,發(fā)現(xiàn)不同柵氧厚度(Tox=1.4nm、4nm、7nm)的器件在V-Ramp下測得的柵電流的變化現(xiàn)象不同,分析其現(xiàn)象是由于在不同柵氧化層厚度下,SILC電流產(chǎn)生的機制不同,并且發(fā)現(xiàn)高溫會加劇氧化層的擊穿。 在恒定柵電壓應(yīng)力實驗中,對柵氧厚度為Tox=4nm和Tox=1.4nm的器件施加負柵壓應(yīng)力的實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)其閾值電壓漂移隨應(yīng)力時間的變化不同,出現(xiàn)此差異是由于隨著柵氧化層厚度不同,氧化層陷阱電荷和界面陷阱對器件參數(shù)的影響的主導(dǎo)作用不同。對于Tox=4nm器件閾值電壓漂移出現(xiàn)轉(zhuǎn)向(turnaround)的現(xiàn)象,在應(yīng)力初期氧化層中正電荷的俘獲占主導(dǎo)地位使得閾值漂移出現(xiàn)負向漂移,此后隨應(yīng)力時間增加氧化層中負電荷俘獲的影響開始逐漸顯著從而使閾值漂移發(fā)生轉(zhuǎn)向;對于Tox=1.4nm的器件無論施加的柵電壓應(yīng)力方向如何,閾值電壓的漂移均為正向,并且隨著應(yīng)力時間增加而增大,這是由于當(dāng)柵氧化層厚度降低,界面陷阱的效應(yīng)相比陷阱電荷對器件的影響更為顯著,從而導(dǎo)致閾值電壓隨時間正向漂移,并且與應(yīng)力時間符合指數(shù)的規(guī)律。 為研究GIDL效應(yīng)對器件的影響,進行了對Tox=1.4nm和4nm的NMOSFET器件施加GIDL應(yīng)力的實驗,發(fā)現(xiàn)GIDL應(yīng)力后器件的GIDL隧穿電流IGIDL都隨著應(yīng)力時間增大而減小,說明在GIDL應(yīng)力情形下空穴都注入到了柵中。而閾值電壓的變化情況,對于Tox=1.4nm的器件,閾值電壓隨著應(yīng)力時間的增加而逐漸變大;對于Tox=4nm的器件,閾值電壓則是隨著應(yīng)力時間先減小而后增加。分析此變化現(xiàn)象不同的原因,是由于交疊區(qū)界面附近的空穴以及界面陷阱對于閾值電壓的影響的不同。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：TP333.7
【部分圖文】：

第二章 EEPROM 介紹及其擦寫機制 得到直接隧穿電流模型，其模型表達式為[2.15-2.16]：( )[ ] Φ Φ ΦoxoxboxoxoxoxoxEBVEVVA321/1exp2較厚的氧化層(Tox＞10nm)，氧化層隧穿主要是 FN 隧穿了器件的可靠性問題，例如 SILC(Stress Induced Leakaependent-Dielectric-Breakdown)。隨著柵氧化層厚度的隧穿愈發(fā)顯著，成為制約隧道氧化層厚度的因素[2.15]。

行性能評估和壽命預(yù)測，并且為提高可靠性提供了理論和3.1 EEPROM 的可靠性問題儲器單元有幾個重要的用于評估單元的性能功能性參數(shù)：(1)耐久性(Endurance)；(2)保持性(Charge Retention)因素主要有隧道氧化層的質(zhì)量、IPO(Inter-Poly Oxide編程方式引起的存儲單元的可靠性退化的機制也不同題是氧化層中電荷陷阱、界面態(tài)產(chǎn)生、電子或空穴被共同作用的結(jié)果[3.1-3.3]。M 的耐久性指 EEPROM 單元可反復(fù)擦/寫的能力，表現(xiàn)為可編程窗M 的擦/寫閾值電壓隨擦/寫周期的變化來表示，如圖 3.1寫周期的變化，它與編程次數(shù)有密切的關(guān)系。

EEPROM 中柵氧化層的可靠性研究大多數(shù)的商用 EEPROM 產(chǎn)品可以保證 106有效擦/寫發(fā)生在兩者值(高電平與低電平狀態(tài))太小以至不能被子被氧化層中的電子陷阱所俘獲無法再移動，另有實/寫過程中氧化層兩端所施加的高電場所產(chǎn)生的[3.2]。件耐久性尤其重要。 的保持性指在存儲單元中的信息是否能長期保存的能力，用以電源供應(yīng)情況下對所存數(shù)據(jù)的保持時間，主要是由于閾值電壓的變化來顯示單元存儲電荷的泄漏量，如無法保持浮柵中的電荷量時，我們稱之為數(shù)據(jù)保持
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 于宗光,何曉娃;國外EEPROM器件的可靠性增長與考核技術(shù)[J];電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗;2000年04期

2 潘立陽,朱鈞;Flash存儲器技術(shù)與發(fā)展[J];微電子學(xué);2002年01期

3 王彥剛,許銘真,譚長華,段小蓉;超薄柵氧化層n-MOSFET軟擊穿后的導(dǎo)電機制[J];物理學(xué)報;2005年08期

4 鄭雪峰,郝躍,劉紅俠,李培咸,劉道廣,韓曉亮;閃速存儲器中的熱載流子可靠性研究[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報;2004年06期

本文編號：2883671