0.35微米SONOS非易失存储器件可靠性的改善研究

摘要

随着市场对Flash存储器件集成度要求的不断提高，传统Flash器件数据存储的可靠性与器件的工作速度、功耗、尺寸等方面的矛盾日益凸现。普遍认为，在45nm工艺以下，基于多晶硅浮栅结构的传统Flash技术势必会被新一代的存储器件所取代。因此，基于新型存储机理的NVM引起了科研工作者们的广泛关注，包括SONOS存储器、nm存储器、相变存储器（PCM）、铁电随机存储器（Fe RAM）、磁性随机存储器（MRAM）。其中SONOS存储器用―硅（基底）-隧穿氧化硅-氮化硅-阻挡氧化硅（Blocking Oxide）-多晶硅‖（Silicon-Oxide-Nitride- Oxide-Silicon，SONOS）栅堆层替代了传统Flash存储器件中的浮栅结构，是一种电荷陷阱型存储器。它在结构和工艺技术上与传统Flash 最为接近，最有可能在短时间内有效取代传统Flash的存储器。 文章针对某公司0.35μm SONOS非易失存储器件可靠性方面存在的不足，首先从非易失性存储器件SONOS的电荷传输机理进行分析。而后从改善ONO 叠层结构和组成ONO叠层结构的材料上进行优化研究。在实验的部分，将利用In-Situ ONO的形成方法生长隧穿氧化层-氮化硅层-阻断氧化层(ONO)，行成SONOS结构，对SONOS结构电容器进行C-V 与I-V 特性的量测与分析，来确认量子点捕获电荷的能力。接着利用此结构进行存储元件的制作，完成的组件进行记忆写入/读取特性之量测，并进一步确认通过改变影响SONOS 可靠性参数对SONOS结构可靠性的影响.文章主要通过改善GOX 前清洗对HTO 厚度的影响来改善Dataretention，通过Oxy-nitride grading 改善Data retention和Endurance。通过在ONO 叠层中引入ND3改善Data retention和Endurance、通过在Tunneling oxide中引入N2O改善Endurance、最终达到提高SONOS存储器的可靠性的目的。 研究表明通过改善SONOS结构的可靠性的相关参数Data retention和Endurance，可以明显改善器件的可靠性。在实验的部分，将利用In-Situ ONO的形成方法生长隧穿氧化层-氮化硅层-阻断氧化层(ONO)，行成SONOS结构，对SONOS结构电容器进行C-V 与I-V特性的量测与分析，来确认量子点捕获电荷的能力。接着利用此结构进行存储元件的制作，完成的组件进行记忆写入/读取特性之量测，并进一步确认通过改变影响SONOS可靠性参数对SONOS结构可靠性的影响.