纳米浮栅存储器件的仿真、试制与特性表征

摘要

在应对半导体制造技术不断发展的潮流时，传统非挥发性存储器件的连续浮栅结构制约了其向更小尺寸发展，需要在保持浮栅存储器件工作机理不变的前提下，继续发展浮栅存储器。纳米晶体浮栅存储器件是解决传统浮栅存储器件面临的小尺寸限制的有效办法，这为纳米晶体浮栅存储器件的发展提供了极大的动力。
　　本文阐述了纳米晶体浮栅存储器件的发展背景，包括非挥发性存储器的市场前景和发展形势，以及纳米晶体浮栅存储器件的优势等；介绍了非挥发性存储器件的理论知识和纳米晶体浮栅存储器件的纳米特性；并利用工艺仿真软件Tsuprem4和器件仿真软件 Medici对硅纳米晶体浮栅存储器件建模和仿真了其电学特性等；试制了不同沟道长度的N沟道硅纳米晶体浮栅存储器件并对其做了常规的测试分析。
　　本文具体完成以下工作：
　　（a）、利用Tsuprem4建立了硅纳米晶体浮栅存储器件的仿真模型，然后利用Medici对模型的电学特性进行仿真分析，另外研究了硅纳米晶体浮栅存储器件的几个重要结构参数对存储器件的存储特性（主要是存储窗口）的影响，对硅纳米晶体浮栅存储器件的数据保持能力进行了Matlab建模分析。
　　（b）、讨论了硅纳米晶体的制备方法和利用标准2μm CMOS工艺制备硅纳米晶体浮栅存储器件的工艺流程，并将离子注入和退火制备硅纳米晶体的方法加入NTU-MFL2μmNWell CMOS中的Single-Poly-Single-Metal(SPSM)标准CMOS工艺中，成功试制了一批具有不同沟道长度的N沟道硅纳米晶体浮栅存储器件。
　　（c）、利用搭建的测试平台对制备出来的硅纳米晶体浮栅存储器件进行了室温下的测试分析，包括TEM切片分析、写入/擦除操作脉冲与存储窗口的关系，并测试分析了存储器件的耐擦写能力和数据保持能力。测试结果表明，试制的硅纳米晶体浮栅存储器件具有较大的存储窗口，优良的耐擦写能力和数据保持能力。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 非挥发性存储器件介绍

1.3 纳米晶体浮栅存储器件的出现

1.4 本文结构及章节安排

第二章 纳米晶体浮栅存储器件的基础理论

2.1 硅浮栅存储器件的工作机理

2.2 硅浮栅存储器件的可靠性理论

2.3 硅纳米晶体浮栅存储器件的特性分析

2.4 本章内容小结

第三章 硅纳米晶体浮栅存储器件的仿真分析

3.1 半导体仿真软件TSuprem4和Medici介绍

3.2 硅纳米晶体浮栅存储器件的工艺仿真和器件建模

3.3 硅纳米晶体浮栅存储器件的特性仿真

3.4 硅纳米晶体浮栅存储器件的数据保持能力模拟

3.5 本章小结

第四章 硅纳米晶体浮栅存储器件的试制

4.1 硅纳米晶体的制备

4.2 硅纳米晶体浮栅存储器件的试制工艺流程

4.3 硅纳米晶体浮栅存储器件的试制种类

4.4 本章小结

第五章 硅纳米晶体浮栅存储器件的测试分析

5.1 硅纳米晶体分布的透射电镜分析

5.2 硅纳米晶体浮栅存储器件的存储特性测试分析

5.3 硅纳米晶体浮栅存储器件的可靠性测试分析

5.4 本章小结

第六章 总结

6.1 全文总结

6.2 后续工作

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果