Диссертация (1025135)
Текст из файла
2ОГЛАВЛЕНИЕСтр.Введение ............................................................................................................. 5ГЛАВА 1. Зарядовые явления в тонких диэлектрических пленках МДПструктур и элементов энергонезависимой памяти на их основе ..................
121.1. Механизмы транспорта носителей заряда и сопровождающие их зарядовые эффекты в тонких диэлектрических плёнках МДП-структур 121.1.1. Прямое туннелирование ................................................................. 131.1.2. Туннелирование по Фаулеру-Нордгейму ..................................... 151.1.3. Туннелирование через ловушки .................................................... 181.1.4. Транспорт носителей заряда по Пулу-Френкелю ........................ 211.1.5. Механизмы захвата носителей заряда в структурах металлдиэлектрик-полупроводник ........................................................... 221.2. Зарядовые явления в тонких high-k диэлектрика ...................................
271.2.1. Особенности применения high-k диэлектриков .......................... 271.2.2. Зарядовые явления в high-k диэлектриках на примередиэлектрического стека SiO2/HfO2 ................................................ 281.2.3. Природа дефектов в диэлектрическом стеке SiO2/HfO2 структур металл-диэлектрик-полупроводник ....................................... 321.3. Зарядовые явления в диэлектрических пленках элементов энергонезависимой NAND флэш-памяти и их надёжность ................................. 341.4. Методы исследования зарядовых явлений в тонких диэлектрическихпленках МДП-структур ............................................................................
39Выводы к главе 1 ............................................................................................... 45ГЛАВА 2. Методы исследования и модификации тонких диэлектрических пленок МДП-структур и элементов энергонезависимой памяти ........ 472.1. Метод стрессовых и измерительных уровней тока для исследованиятонких диэлектрических пленок МДП-структур ...................................
472.2. Метод всеобъемлющей спектроскопии фотоопустошением ................ 552.3. Методсильнополевойинжекционноймодификациитонких3Стр.диэлектрических пленок МДП-структур ................................................ 602.4. Экспериментальные установки, применяемые для исследования имодификации тонких диэлектрических пленок МДП-структур .......... 642.4.1.
Устройство создания сильнополевых инжекционных режимов,реализующее метод стрессовых и измерительных уровней тока, а также метод сильнополевой инжекционной модификации 642.4.2. Установкадляреализацииметодавсеобъемлющейспектроскопии фотоопустошением .............................................. 67Выводы к главе 2 ............................................................................................... 69ГЛАВА 3. Исследование и модификация тонких диэлектрических пленокМДП-структур ................................................................................................... 713.1.
Модификация МДП-структур электронным облучением и сильнополевой инжекцией электронов ................................................................... 713.2. Зарядовые характеристики МДП-структур с термическими плёнкамиSiO2, легированными фосфором, при сильнополевой инжекцииэлектронов .................................................................................................. 803.3. Исследование и моделирование воздействия ионизирующих излучений на МДП-структуры с наноразмерными диэлектрическими пленками ............................................................................................................ 893.4.
Исследованиепроцессовгенерациииэволюциизарядов,накапливаемых в диэлектрических пленках МДП-структур в процессе сильнополевой туннельной инжекции электронов ..................... 983.5. Исследование методом стрессовых и измерительных уровней токапроцессов накопления отрицательного заряда в МДП-структурах сподзатворным диэлектриком SiO2-ФСС в условиях сильнополевойинжекции электронов ............................................................................... 105Выводы к главе 3 ...............................................................................................
108ГЛАВА 4. Исследование зарядовые явления в тонких диэлектрическихпленках элементов энергонезависимой памяти ............................................. 1104Стр.4.1. Исходные электронные ловушки в диэлектрике HfO2, полученномпосредством атомно-слоевого осаждения .............................................. 1104.2. Исследованиеэнергетическогораспределенияэлектроноввэлементах флэш памяти на основе МДП-структур с диэлектрической пленкой SiO2-Hf0.8Al0.2Ox ................................................................. 1264.3. Анализ энергетического распределения электронов в Si/TiNx и Si/Ruгибридных плавающих затворах в устройствах памяти с межзатворным диэлектриком на основе оксида гафния .........................................
1324.4. Моделирование стекания заряда в элементах энергонезависимой памяти на основе МДП-структур ................................................................ 136Выводы к главе 4 ............................................................................................... 139Основные выводы и заключение ..................................................................... 141Список литературы ........................................................................................... 143Приложения ......................................................................................................
1595ВведениеАктуальность темы исследования. Легирование пленки подзатворногодиэлектрика на основе термического SiO2 фосфором может применяться длястабилизации характеристик приборов. Плёнка фосфорно-силикатного стекла(ФСС) может возникать также при использовании затворов из поликристаллического кремния, легированных фосфором.
Наличие плёнки ФСС существенновлияет на характер изменения зарядового состояния структур металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) как при сильнополевой инжекции электронов в диэлектрик, так и при радиационном облучении. В последнее время подзатворныйдиэлектрик на основе пленки SiO2, пассивированной тонкой пленкой ФСС, широко используется в полевых приборах на основе карбида кремния. Основнойпроблемой при создании диэлектрических пленок для полупроводниковых приборов на основе МДП-структур, позволяющих управлять параметрами приборовпутем инжекционной и радиационной модификации после их изготовления, является создание требуемой оптимальной структуры диэлектрической пленки,обеспечивающей эффективный захват носителей заряда на ловушки и обладающей высокой инжекционной и радиационной стойкостью и низкой зарядовойдефектностью.
Всё это обуславливает необходимость комплексного и всестороннего исследования процесса легирования плёнки SiO2 фосфором и самойструктуры SiO2-ФСС с целью оптимизации параметров диэлектрическойпленки, необходимой для повышения стабильности и надежности МДП-приборов. В современной микро и наноэлектронике при изготовлении МДП-структурнаряду с пленками SiO2 широко использоваться диэлектрики с высокой диэлектрической проницаемостью (так называемые high-k диэлектрики: Al2O3 ( ),HfO2 ( 25 ) и др.).
При этом high-k диэлектрики часто применяются совместнос пленками SiO2.В ячейке традиционной NAND флэш-памяти межзатворный диэлектрик(InterPoly Dielectric - IPD) и управляющий затвор «обёрнуты» вокруг плавающего затвора c целью обеспечения коэффициента связи свыше 60 %. Однако,6такое «обёртывание» требует достаточного пространства между плавающимизатворами соседних ячеек флэш-памяти для того, чтобы уместить толщинууправляющего затвора и двойную толщину IPD в один питч (величина, равнаяполовине от расстояния между соседними ячейками флэш-памяти).
Когда размеры ячейки приближаются к столь малым, что управляющий затвор не можетбыть более «обёрнут» вокруг плавающего затвора вследствие слишком малогозначения питча, то происходит некоторое уменьшение коэффициента связи, чтоприводит к ухудшению характеристик программирования и стеканию части заряда через межзатворный диэлектрик. Для того, чтобы перейти к меньшим размерам флэш-памяти (с проектными нормами 20 нм и ниже), при формированиипланарной структуры плавающего затвора необходимо использовать стек high-kдиэлектриков в качестве межзатворного изолятора. Такая структура памяти может быть реализована за счёт использования гибридного плавающего затвора соструктурой поликремний/метал (poly-Si/metal), что позволяет уменьшить еготолщину, снизить влияние соседних ячеек флэш-памяти друг на друга, увеличить ширину окна программирования.
Однако, при всех вышеуказанных преимуществах, высокая плотность электронных ловушек в high-k межзатворномдиэлектрике остаётся важной проблемой в функционировании флэш-памяти,т.к. процессы их заряжения/разряжения могут являться причиной нестабильности ширины окна программирования/стирания информации, приводить к сокращению времени хранения информации. Таким образом, исследование природыэлектронных ловушек в high-k межзатворном диэлектрике, изучение процессовнакопления на них отрицательного заряда при сильнополевой инжекции электронов и последующее его хранение является важной научной и практическойзадачей.Цель работы: установление физических закономерностей зарядовых явле-ний при инжекции электронов в сильных электрических полях, включая накопление заряда и последующее его хранение в диэлектрических пленках МДПструктур и элементов энергонезависимой памяти.7Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: разработать метод контроля электрофизических характеристик тонкихдиэлектрических пленок МДП-структур, позволяющий контролировать параметры накапливаемого в подзатворном диэлектрике заряда в режиме сильнополевой инжекции электронов; провести исследование возможности модификации МДП-структур cпленкой SiO2-ФСС путём сильнополевой туннельной инжекции электронов вподзатворный диэлектрик и облучения электронами; исследовать влияние режимов легирования пленки SiO2 фосфором на ха-рактеристики МДП-структур; выполнить исследование возможности использования МДП-структур наоснове диэлектрических пленок на основе оксида и алюмината гафния для элементов флэш-памяти; исследовать энергетическое распределение электронов в межзатворныхдиэлектриках на основе оксида гафния и алюмината гафния в элементах энергонезависимой памяти с гибридным плавающим затвором.Научная новизна1.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
