本文關(guān)鍵詞：HfAlO做俘獲層的工藝優(yōu)化以及電荷損失特性的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：快閃在當(dāng)前非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器市場(chǎng)上占據(jù)主流地位。隨著閃存工藝進(jìn)入20nm節(jié)點(diǎn)，傳統(tǒng)的基于浮柵結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器件，在按比例縮小的過程中遇到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。作為這一技術(shù)的突破，基于分立存儲(chǔ)技術(shù)的存儲(chǔ)器獲得了深入的研究�；诜至⒋鎯�(chǔ)技術(shù)的存儲(chǔ)器主要有納米晶存儲(chǔ)器和電子俘獲存儲(chǔ)器。電荷俘獲存儲(chǔ)器利用含有大量缺陷的薄膜存儲(chǔ)電荷，實(shí)現(xiàn)了電荷的分立存儲(chǔ)，提供了一條緩解隧穿氧化層厚度和數(shù)據(jù)保持能力矛盾的途徑。同時(shí)為了減小等效氧化層厚度，改善器件性能，高K材料也被提出并廣泛應(yīng)用在電荷俘獲存儲(chǔ)器中。鉿鋁氧（HfAlO）作為一種高K材料，應(yīng)用到電子俘獲存儲(chǔ)器中能夠同時(shí)兼有氧化鉿和氧化鋁兩者的優(yōu)勢(shì)。既能夠保證高的介電常數(shù)也能提高器件的熱穩(wěn)定性。本論文主要是針電荷俘獲存儲(chǔ)器俘獲層的能帶工程進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，進(jìn)行了氧化鉿、氧化鋁堆疊結(jié)構(gòu)的研究，并且利用掃描開爾文探針顯微成像分析不同Al含量的HfAlO存儲(chǔ)層的電荷損失特性。 在高K材料的能帶工程研究方面，我們采用原子層沉積系統(tǒng)（ALD）進(jìn)行制備。提出了不同氧化鉿氧化鋁厚度混合做俘獲層的樣品，并進(jìn)行了電學(xué)測(cè)試分析，結(jié)果顯示提出的結(jié)構(gòu)做俘獲層，可使器件比純氧化鉿做俘獲層具有最快的編程速度，更大的存儲(chǔ)窗口，而且明顯的改善了電荷保持特性。這是因?yàn)榛旌蠘悠肪哂休^大的介電常數(shù)，合適的氧化鉿氧化鋁帶偏。為了進(jìn)一步探索結(jié)果，研究了不同氧化鉿/氧化鋁厚度的疊層對(duì)存儲(chǔ)器性能的影響。結(jié)果顯示以1nm氧化鉿/1nm氧化鋁和1nm氧化鉿/2nm氧化鋁疊層做存儲(chǔ)層，因?yàn)榫哂醒趸x氧化鋁界面，有效地改善電子俘獲存儲(chǔ)器的器件性能。 在開爾文探針力顯微成像分析方面，應(yīng)用掃描開爾文探針顯微成像技術(shù)分析不同鋁含量的HfAlO存儲(chǔ)層的電荷損失特性。通過KFM測(cè)試提取樣品的表面電勢(shì)，估算出不同鋁含量的鉿鋁氧樣品的電荷密度。通過對(duì)樣品表面電勢(shì)隨時(shí)間變化的分析，比較了電荷的保持特性，并且對(duì)橫向擴(kuò)散和縱向泄漏兩種電荷損失機(jī)制進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果顯示鋁元素的摻入使得鉿鋁氧材料具有更大的電荷密度、更加優(yōu)異的電荷保持特性。而且經(jīng)過對(duì)比發(fā)現(xiàn)縱向泄漏是電荷損失的主導(dǎo)因素。此外，還通過高溫開爾文探針力顯微技術(shù)提取了樣品的激活能，所得結(jié)果也很好的支持了之前所得結(jié)論。
【關(guān)鍵詞】：電子俘獲 存儲(chǔ)器 鉿鋁氧開爾文探針力顯微鏡 電荷損失
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP333
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 研究背景及意義9-12
• 1.2 高 K 材料在電子俘獲存儲(chǔ)器中的應(yīng)用12-13
• 1.3 本文組織結(jié)構(gòu)13-15
• 第二章 電子俘獲存儲(chǔ)器簡介15-21
• 2.1 電子俘獲存儲(chǔ)器原理15-16
• 2.2 編程機(jī)制簡介16-18
• 2.2.1 熱溝道電子注入16-17
• 2.2.2 隧穿注入17-18
• 2.3 評(píng)價(jià) CTM 器件的性能參數(shù)18-19
• 2.4 電荷存儲(chǔ)特性測(cè)試技術(shù)19
• 2.5 小結(jié)19-21
• 第三章 鉿鋁氧做俘獲層的沉積工藝優(yōu)化21-29
• 3.1 器件的制備22-25
• 3.1.1 ALD 沉積系統(tǒng)介紹22-24
• 3.1.2 器件的制備24-25
• 3.2 電學(xué)測(cè)試結(jié)果及分析25-28
• 3.3 小結(jié)28-29
• 第四章 KFM 分析不同 Al 含量的 HfAlO 存儲(chǔ)層的電荷損失特性29-41
• 4.1 開爾文探針力顯微鏡技術(shù)概述29-34
• 4.1.1 原子力顯微鏡簡介29-31
• 4.1.2 開爾文探針力顯微技術(shù)簡介31-33
• 4.1.3 實(shí)驗(yàn)器件的制備33-34
• 4.2 KFM 測(cè)試分析34-40
• 4.2.1 電荷密度的提取34-36
• 4.2.2 電子損失機(jī)制的比較36-38
• 4.2.3 激活能的提取38-40
• 4.3 小結(jié)40-41
• 第五章 總結(jié)41-42
• 參考文獻(xiàn)42-46
• 發(fā)表論文和科研情況說明46-47
• 致謝47-48

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：424738