本文關(guān)鍵詞：新型納米硅量子點(diǎn)浮柵存儲(chǔ)器和硅基阻變存儲(chǔ)器的研究

  更多相關(guān)文章： 浮柵存儲(chǔ)器 納米硅量子點(diǎn) SiO_x阻變材料 硅懸掛鍵

【摘要】：隨著集成電路工藝的飛速發(fā)展,器件的特征尺寸在不斷地減小,到2020年器件的特征尺寸將會(huì)下降到10nm,傳統(tǒng)的集成電路工藝正面臨著尺寸效應(yīng)帶來(lái)的挑戰(zhàn)。浮柵存儲(chǔ)器的隧穿層尺寸的減小使其電荷保持特性和耐受性受到了沖擊,為此人們一方面對(duì)閃存技術(shù)進(jìn)行改進(jìn),推出了基于分立電荷存儲(chǔ)技術(shù)的新型納米硅浮柵存儲(chǔ)器,另一方面采用新的存儲(chǔ)技術(shù)替代閃存技術(shù),推出了新型的非易失性存儲(chǔ)器,其中阻變存儲(chǔ)器則由于具有單元面積小和讀寫(xiě)速度快等優(yōu)勢(shì)成為了其中最具潛力的候選者。本文首先對(duì)我們小組在上海中芯國(guó)際0.13μm標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝線上制備的納米硅量子點(diǎn)浮柵存儲(chǔ)單管的存儲(chǔ)特性和關(guān)鍵工藝結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行了深入的研究,在獲得具有優(yōu)良存儲(chǔ)特性單管的基礎(chǔ)上進(jìn)行了8Kb NOR功能存儲(chǔ)芯片的設(shè)計(jì)工作。同時(shí)開(kāi)展了亞氧化硅SiOx薄膜的優(yōu)化阻變特性的研究工作,通過(guò)后續(xù)工藝熱處理技術(shù)改進(jìn)了ITO/SiOx/p-Si/Al結(jié)構(gòu)器件的阻變特性,并對(duì)其物理機(jī)制進(jìn)行了細(xì)致的分析。具體內(nèi)容如下：我們小組在中芯國(guó)際0.13μm標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝線上成功制備了柵長(zhǎng)和柵寬分別為0.176μm和0.16μm的納米硅量子點(diǎn)浮柵存儲(chǔ)器單元和8Kb矩陣。通過(guò)對(duì)納米硅浮柵存儲(chǔ)器單管的優(yōu)化存儲(chǔ)特性與關(guān)鍵工藝結(jié)構(gòu)的研究,獲得了制備具有優(yōu)良存儲(chǔ)特性的納米硅浮柵存儲(chǔ)器單管的重要工藝參數(shù),制備出的納米硅量子點(diǎn)浮柵存儲(chǔ)器單管具有較低的工作電壓(7V)和較快的讀寫(xiě)速度(us),擦寫(xiě)壽命高達(dá)107,并擁有較小的亞閾值擺幅(0.14V/decade)和截止電流(200fA),綜合存儲(chǔ)器特性達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。基于此性能優(yōu)秀的存儲(chǔ)單元,我們小組與上海微系統(tǒng)所合作共同設(shè)計(jì)了容量為8Kb的NOR功能存儲(chǔ)芯片,采用128根字線和64根位線組成的8Kb NOR型架構(gòu),對(duì)存儲(chǔ)芯片進(jìn)行單比特(bit)操作。為了消除8Kb存儲(chǔ)單元陣列中的串?dāng)_影響,我們優(yōu)化得到了各單元在擦寫(xiě)時(shí)的最佳工作電壓�？紤]到靈敏放大器對(duì)電流的要求,我們提出了各單元在讀操作時(shí)的最佳工作電壓參數(shù),為8Kb的NOR功能存儲(chǔ)芯片的外圍電路設(shè)計(jì)提供了重要的參考。同時(shí)我們開(kāi)展了SiOx薄膜優(yōu)化阻變特性的探究,采用不同溫度熱退火處理的SiOx(x=1.3)薄膜作為ITO/SiOx/Si/Al結(jié)構(gòu)的阻變層,發(fā)現(xiàn)：在電極尺寸相同的條件下,隨著退火溫度的增加,該結(jié)構(gòu)的高低阻態(tài)比顯著提高,最高可達(dá)109；在相同的退火條件下,隨著電極尺寸的減小,器件的高低阻態(tài)比也變大。X射線光電子能譜(XPS)和電子順磁共振能譜(EPR)的分析表明：不同退火溫度下形成的不同價(jià)態(tài)硅懸掛鍵是形成低阻態(tài)下細(xì)絲通道的主要來(lái)源；高阻態(tài)下薄膜電阻等效為體電阻隨電極面積的減小而增大。橢偏的測(cè)試結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)熱退火處理的SiOx薄膜折射率的增大是導(dǎo)致高阻態(tài)下器件電阻增大的原因。
【關(guān)鍵詞】：浮柵存儲(chǔ)器 納米硅量子點(diǎn) SiO_x阻變材料 硅懸掛鍵
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TP333
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-22
• 1.1 引言——微納電子技術(shù)的發(fā)展9-10
• 1.2 Flash存儲(chǔ)器所面臨的挑戰(zhàn)及改進(jìn)方案10-18
• 1.2.1 傳統(tǒng)浮柵存儲(chǔ)器所面臨的挑戰(zhàn)11-13
• 1.2.2 新型浮柵存儲(chǔ)器——納米硅量子點(diǎn)浮柵存儲(chǔ)器13-14
• 1.2.3 基于新型存儲(chǔ)技術(shù)的非易失性存儲(chǔ)器——阻變存儲(chǔ)器14-18
• 1.3 本論文的主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 參考文獻(xiàn)19-22
• 第二章 0.13μm工藝線上納米硅浮柵存儲(chǔ)器的制備與器件物理研究22-34
• 2.1 引言22-23
• 2.2 0.13μm CMOS工藝線上制備的納米硅量子點(diǎn)浮柵存儲(chǔ)單管的結(jié)構(gòu)與器件特性23-32
• 2.2.1 柵長(zhǎng)為0.17μm的納米硅量子點(diǎn)存儲(chǔ)器單管的制備與結(jié)構(gòu)表征24-27
• 2.2.2 柵長(zhǎng)為0.17μm的納米硅量子點(diǎn)存儲(chǔ)器單管的器件特性27-32
• 2.3 本章小結(jié)32
• 參考文獻(xiàn)32-34
• 第三章 8Kb NOR功能納米硅量子點(diǎn)浮柵存儲(chǔ)器芯片的設(shè)計(jì)34-44
• 3.1 引言34-35
• 3.2 8Kb納米硅量子點(diǎn)浮柵存儲(chǔ)器芯片的外圍電路及NOR型架構(gòu)設(shè)計(jì)35-37
• 3.3 8Kb納米硅量子點(diǎn)浮柵存儲(chǔ)器芯片的工作參數(shù)選取37-42
• 3.3.1 8Kb NOR功能納米硅量子點(diǎn)浮柵存儲(chǔ)陣列中操作電壓的選取37-39
• 3.3.2 8Kb NOR功能納米硅量子點(diǎn)浮柵存儲(chǔ)芯片外圍讀電路的設(shè)計(jì)39-42
• 3.4 本章小結(jié)42
• 參考文獻(xiàn)42-44
• 第四章 亞氧化硅(SiO_x)薄膜材料優(yōu)化阻變存儲(chǔ)特性的研究44-59
• 4.1 引言44-45
• 4.2 亞氧化硅SiO_x薄膜的制備和表征45-51
• 4.2.1 亞氧化硅(SiO_x)薄膜的制備45-47
• 4.2.2 SiO_x薄膜的XPS分析47-49
• 4.2.3 SiO_x薄膜的EPR分析49-51
• 4.3 ITO/SiO_x/Si/AL結(jié)構(gòu)的制備和電學(xué)特性分析51-56
• 4.3.1 ITO/SiO_x/Si/AL結(jié)構(gòu)的制備51
• 4.3.2 ITO/SiO_x/Si/AL結(jié)構(gòu)的I-V特性分析51-52
• 4.3.3 優(yōu)化阻變特性與退火溫度的關(guān)系52-54
• 4.3.4 電極尺寸對(duì)SiO_x薄膜阻變特性的影響54-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 參考文獻(xiàn)57-59
• 第五章 總結(jié)與展望59-61
• 碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文61-62
• 致謝62-63

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1 BRIAN DIPERT;;清除不合格的存儲(chǔ)器[J];電子設(shè)計(jì)技術(shù);2002年03期

2 ;存儲(chǔ)器市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)[J];世界電子元器件;2003年11期

3 張健;CellularRAM存儲(chǔ)器:2.5G/3G終端的理想方案[J];電子設(shè)計(jì)應(yīng)用;2003年10期

4 ;韓國(guó)開(kāi)發(fā)出新一代超高速存儲(chǔ)器芯片[J];世界科技研究與發(fā)展;2004年02期

5 ;韓國(guó)開(kāi)發(fā)出新一代超高速存儲(chǔ)器芯片[J];稀有金屬;2004年03期

6 ;我國(guó)首款自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)相變存儲(chǔ)器芯片研制成功[J];發(fā)明與創(chuàng)新(綜合科技);2011年06期

7 竇振中;未來(lái)存儲(chǔ)器技術(shù)[J];電子產(chǎn)品世界;2000年02期

8 鄒益民;存儲(chǔ)器的兼容性設(shè)計(jì)[J];電子工藝技術(shù);2001年03期

9 鄒益民;存儲(chǔ)器的兼容性設(shè)計(jì)[J];國(guó)外電子元器件;2001年04期

10 潘立陽(yáng);朱鈞;段志剛;伍冬;;快閃存儲(chǔ)器技術(shù)研究與進(jìn)展[J];中國(guó)集成電路;2002年11期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 衛(wèi)寧;王劍峰;杜婕;周聰莉;郭旗;文林;;抗輻射加固封裝國(guó)產(chǎn)存儲(chǔ)器電子輻照試驗(yàn)研究[A];第十屆全國(guó)抗輻射電子學(xué)與電磁脈沖學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

2 胡勇;吳丹;沈森祖;石堅(jiān);;基于V93000測(cè)試系統(tǒng)的存儲(chǔ)器測(cè)試方法研究和實(shí)現(xiàn)[A];第五屆中國(guó)測(cè)試學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

3 陳飛;羅運(yùn)虎;周勇軍;李金猛;周濤;闞艷;;應(yīng)用于飛機(jī)電路板修理的專(zhuān)用存儲(chǔ)器讀寫(xiě)裝置的研制[A];面向航空試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)——2013年航空試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)峰會(huì)暨學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2013年

4 吾勤之;許導(dǎo)進(jìn);王晨;劉剛;蔡小五;韓鄭生;;SRAM存儲(chǔ)器單粒子效應(yīng)試驗(yàn)研究[A];第十屆全國(guó)抗輻射電子學(xué)與電磁脈沖學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

5 唐民;;超深亞微米SRAM和Flash存儲(chǔ)器的輻射效應(yīng)[A];第十屆全國(guó)抗輻射電子學(xué)與電磁脈沖學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 周東;朱一明：我拿輟學(xué)賭明天[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2006年

2 姜洋;恒憶進(jìn)軍存儲(chǔ)器市場(chǎng)[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2008年

3 本報(bào)記者 郭濤;閃存之后,相變存儲(chǔ)器再受關(guān)注[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2011年

4 南京 沈永明;彩電存儲(chǔ)器讀寫(xiě)器的制作和使用[N];電子報(bào);2005年

5 莫大康;應(yīng)用推動(dòng) 存儲(chǔ)器重回上升軌道[N];中國(guó)電子報(bào);2007年

6 記者 王春;上海“相變存儲(chǔ)器”研究與國(guó)際前沿基本同步[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

7 記者王俊鳴;64位存儲(chǔ)器在美問(wèn)世[N];科技日?qǐng)?bào);2002年

8 蔡綺芝 DigiTimes;IBM Racetrack Memory將取代閃存[N];電子資訊時(shí)報(bào);2007年

9 IDG電訊;“�！睔鉀_天[N];計(jì)算機(jī)世界;2000年

10 記者 張錦芳;韓國(guó)高速芯片每秒可傳1萬(wàn)本厚書(shū)[N];新華每日電訊;2004年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 袁方;新型高密度非揮發(fā)存儲(chǔ)器研究[D];清華大學(xué);2014年

2 吳丹;高效能計(jì)算型存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D];華中科技大學(xué);2012年

3 范雪;一種新型反熔絲存儲(chǔ)器的研制及其抗輻射加固方法研究[D];電子科技大學(xué);2011年

4 劉璐;高k柵堆棧電荷陷阱型MONOS存儲(chǔ)器的研究[D];華中科技大學(xué);2013年

5 周嬌;相變存儲(chǔ)器按比例縮小研究[D];華中科技大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李延彬;基于PCM的寫(xiě)操作優(yōu)化策略研究與設(shè)計(jì)[D];山東大學(xué);2015年

2 趙志剛;基于相變存儲(chǔ)器電流約束下片內(nèi)并行寫(xiě)入操作研究[D];山東大學(xué);2015年

3 趙志強(qiáng);基于OpenRISC 1200的SoC系統(tǒng)搭建及LDPC整合驗(yàn)證[D];電子科技大學(xué);2015年

4 余坦秀;基于FPGA的DDR2 SDRAM控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2014年

5 邵津津;40納米工藝雙模轉(zhuǎn)置存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

6 任圣;新型納米硅量子點(diǎn)浮柵存儲(chǔ)器和硅基阻變存儲(chǔ)器的研究[D];南京大學(xué);2014年

7 段志剛;嵌入式低壓低功耗新型快閃存儲(chǔ)器電路研究[D];清華大學(xué);2004年

8 李家強(qiáng);基于正交拉丁碼的存儲(chǔ)器抗多位翻轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

9 沈菊;相變存儲(chǔ)器芯片電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所）;2008年

10 張佶;高密度阻變存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)[D];復(fù)旦大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：738413