Автореферат (1091050), страница 4
Текст из файла (страница 4)
В процессе сканирования между зондом и образцомприкладывалосьнапряжениесмещенияравное-10 В.Сканированиеосуществлялось по растру вдоль всей области над исследуемыми контактами.Рисунок 17 – Пространственное распределение тока зонд-образец вобласти контактов к стоку транзисторовРезультаты сканирования показали, что в области одного из контактов(выделен желтым) к стоку транзистора распределение тока зонд-образецотлично от тока для других контактов. На основе профиля распределениятока зонд-образец на выбранном участке определено, что ток в этойконтактной области отсутствует.Возникновение подобного рода отказа может быть вызвано дефектамиконтактной области различного рода. Такого рода явления, как правило,возникаютврезультатенекорректногопротеканиятехнологическогопроцесса производства ИМС.Такимобразом,методотображениясопротивлениярастеканияпозволяет локализовать дефекты контактных областей различного рода.28Применение данного метода в процессе производства ИМС позволитзначительно повысить процент выхода годных микросхем.Определение разрешающей способности методики КСЕМПриисследованииэлектрофизическихпараметровячеекэнергонезависимой памяти в качестве образцов использованы две ИМС.
Впервом образце внутренняя память построена на двухтранзисторных ячейкахпамяти, во втором – на ячейках с расщепленным затвором. Геометрическиеразмеры детектируемой области плавающего затвора в элементах срасщепленным затвором существенно меньше, чем у двухтранзисторныхячеек (Рисунок 18).Рисунок 18 – Поперечные сечения исследуемых ячеек памятиМетодом контактной сканирующей микроскопии получено изображениепространственного распределения сигналадля двух типовисследуемых ячеек (Рисунок 19). На основе распределения этого сигналаможно различать между собой ячейки с различным уровнем заряда на ПЗ.Рисунок 19 – Пространственное распределение сигналаисследуемых ячеек памяти29На основе полученных результатов измерений можно сделать вывод,что латеральное разрешение метода КСЕМ не хуже 200 нм.При этом известно, что в процессе записи на ПЗ ячейки памяти срасщепленным затвором помещается меньшее количество электронов, чем наПЗдвухтранзисторнойячейки.Дляопределениявеличинызаряда,инжектируемого на ПЗ ЭНП, необходимо получить сведения о номинальныхзначенияхнапряжения,подаваемыхнаячейкипамятивпроцессепрограммирования.
Для получения необходимых данных применен способконтактного внутрисхемного тестирования.На корректно функционирующих кристаллах ИМС, с элементамихранения двухтранзисторного типа и с расщепленным затвором, былинанесенытестовыеконтактныеплощадки куправляющему затвору,стоку/истоку и подложке транзистора с плавающим затвором и измеренынеобходимые параметры.В процессе программирования на ПЗ двух транзисторной ячейки памяти,помещается зарядзатвором,Кл, а на ПЗ ячейки с расщепленнымКл [31].Таким образом, на основе полученных СЗМ изображений исследуемыхячеек памяти, можно сделать вывод, что разрешение метода КСЕМ повеличине детектируемого заряда не хуже,Кл.Из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что методы СЗМпозволяютпровестидиагностикуразличногородадефектовячеекэнергонезависимой памяти с латеральным разрешением не хуже 200 нм и сразрешением по уровню детектируемого заряда не хуже,Кл.Заключение:Основным результатом диссертации является решение актуальнойнаучно-техническойзадачиразвитияметодикисследованияэлектрофизических параметров МДП-структур с субмикронным разрешением30длялокализацииидиагностикидефектоввэлементаххраненияэнергонезависимой памяти.
К основным результатам работы относится:1. На основании проведенного автором анализа элементной базызапоминающих устройств ИМС, причин возникновения отказов в ячейкахпамяти, дана оценка возможности применения методов сканирующейзондовой микроскопии в диагностикедефектов элементов храненияэнергонезависимой памяти.2. Предложенспособдиагностикиэлементовхраненияэнергонезависимой памяти на предмет подверженности эффектам накопленияизбыточных основных и неосновных носителей заряда на основе анализавысокочастотныхвольт-фарадныххарактеристикиповерхностногопотенциала.3. Дана оценка влияния толщины полупроводника в структуре МДП,радиусакривизныиэлектрическихсвойствзондакантилевераначувствительность метода КСЕМ.4. На основе анализа высокочастотных вольт-фарадных характеристик,полученных методом КСЕМ, показана возможность определения типапроводимости, степени легирования, а также установлена зависимостьемкостных характеристик МДП-структур от захваченного в диэлектрикезаряда.5.
Показанавозможностьдиагностикиэффектовнакопленияизбыточных основных и неосновных носителей заряда в дефектныхэлементаххранениявысокочастотныхэнергонезависимойвольт-фарадныхпамятинахарактеристикосновесанализалатеральнойразрешающей способностью 200 нм, разрешением по уровню заряда,Кл и анализа значений поверхностного потенциала в точкеинтереса с разрешением 16 мВ.316. На основе анализа сигнала, пропорционального дифференциальнойемкости, показана подверженность элементов хранения энергонезависимойпамяти деградационным процессам на протяжении их жизненного цикла.7.
Предложен способ локализации дефектов контактов стока/истокатранзисторов с плавающим затвором к областям диффузии на основе анализараспределения тока зонд-образец, полученного методом отображениясопротивления растекания.Список основных работ, опубликованных по теме диссертации:1. ЛукичевВ.Ф.,ШиколенкоЮ.Л.Постоянныезапоминающиеустройства на основе хранения заряда // Нано- и микросистемная техника.2015. №10 (184). С. 42-54.2. Лукичев В.Ф., Шиколенко Ю.,Л.
Современная элементная базазапоминающих устройств // Нано- и микросистемная техника. 2015. №11(184). С. 40-53.3. ШиколенкоЮ.Л.,ЛапинД.Г.,АнтоновичА.Н.идр.Электрофизические механизмы отказов ячеек flash-памяти // ИзвестияИнститута инженерной физики. 2015. №38 (4). С. 12-17.4. Лукичев В.Ф., Нестеров С.И., Сергеев Е.В., Шиколенко Ю.Л.Диагностика дефектов ячеек энергонезависимой памяти методом зондаКельвина // Электронная техника. Серия 2.
Полупроводниковые приборы.2015. №4 (238). С. 58-61.5. Шиколенко Ю.Л. Диагностика дефектов ячеек энергонезависимойпамяти методикой контактной сканирующей емкостной микроскопии //Наукоемкие технологии. 2016. Том 17 №1. С. 24-27.6. Шиколенко Ю.Л., Лапин Д.Г., Антонович А.Н. Исследованиедеградационных процессов в ячейках энергонезависимой памяти методикой32контактной сканирующей емкостной микроскопии // Нано- и микросистемнаятехника.
2016. Том 18 №2. С. 124-128.7. ЛукичевхарактеристикВ.Ф.,ШиколенкоэлементахраненияЮ.Л.,Исследованиефлэш-памятиметодомемкостныхконтактнойсканирующей емкостной микроскопии // 25-я Международная Крымскаяконференция«СВЧ-техникаи телекоммуникационные технологии» //материалы конференции 6-12 сентября 2015 г., Севастополь, Крым, Россия: в2 т. Т.2, , 2015. С. 756-757.8. Шиколенко Ю.Л., Лапин Д.Г., Антонович А.Н., Пахомов С.В.Тополого-фрагментарный анализ архитектуры flash-памяти в решении задачанализаотказовинтегральныхсхем.Фундаментальныепроблемырадиоэлектронного приборостроения // Материалы международной научнотехнической конференции «INTERMATIC-2013», 2-6 декабря 2013 г.,Москва.
/ Под ред. Академика РАН А.С. Сигова. – М.: Энергоатомиздат,2013, часть 4., С. 120-122.9. Лукичев В.Ф., Шиколенко Ю.Л. Исследование высокочастотныхвольт-фарадныхконтактнойхарактеристиксканирующейполупроводниковыхемкостноймикроскопии.структурметодомФундаментальныепроблемы радиоэлектронного приборостроения // Материалы международнойнаучно-технической конференции «INTERMATIC-2015», 1-5 декабря 2015 г.,Москва. / Под ред. Сигова. – М.: МИРЭА, 2015, часть 4., С. 192-195.Цитируемая литература:1.
Clarke P. Analysis total IC market / Clarke P. // EE Times. – Vol. 8. –2014. – P. 21.2. Smit D. Worldwide IC market forecast in 2015 / Smit D. // WSTS, ICInsight. – 2015. – P. 12.333. Rockfild S. IC product categories to exceed total IC market growth in 2015/Solid State Technology // Solid State Technology, insights for electronicsmanufacturing. – Vol. 6, No. 4. – 2015.
– P. 23.4. McClean B. Major trends shaping the future IC industry / IC Insights // TheConFab. – 2014. – P. 34.5. Dromi R. Best of semiconductor market view / SEMI // Semi. – 2015. – P.35.6. Bohac C. Comparing technologies: MRAM vs. FRAM. / Bohac C. //Everspin Technologies. – March 2013. – P. 1-6.7. Hughes B. Magnetoresistive random access memory (MRAM) andreliability / Hughes B. // Integrated Reliability Workshop Final Report. – Oct.2003. – P. 169-174.8.
Burr G. W., Breitwisch M. J., Francesschini M. Phase change memorytechnology / Burr G. W., Breitwisch M. J., Francesschini M. // Journal of Scienceand Technology. – Vol. 28. – Issue 2. – Apr. 2010. – P. 223-262.9. Tsai H.W., Chaing P.Y., Chung S.S. The performance and reliabilityenhancement of ETOX p-channel flash EEPROM cell with p-doped floating-gate /Tsai H.W., Chaing P.Y., Chung S.S.
// VLSI Symposia on Technology. – 2003. –P.36-39.10. Lee J., Dham V.K. Design considerations for scaling FLOTOX E 2PROMcell / Lee J., Dham V.K. // IEDM. Technical Digest. – 2000. – P. 582-593.11. Chen B. Highly Reliable SuperFlash® Embedded Memory Scaling forLow Power SoC / Chen B. // VLSI Symposia on Technology.
– 2007. – P.1-2.12. Kuo C., Toms T., Wiedner M. A microcontroller with 100 K bytesembedded flash EEPROM / Kuo C., Toms T., Wiedner M. // 4th InternationalConference Solid-State and Integrated Circuit Technology. – 1995. – P. 138-140.13. Nair D.R., Shukuri S., Mahapatra S. Cycling endurance of NOR flashEEPROM cells under CHISEL programming operation - impact of technological34parameters and scaling / Nair D.R., Shukuri S., Mahapatra S.
// IEDM. – Vol.51. –Issue:10. – 2004. – P. 1672-1678.14. Lin C-N., Farenc D., Singh D. A novel Uniform-Channel-Program Erase(UCPE) flash EEPROM using an isolated P-well structure / Lin C-N., Farenc D.,Singh D. // IEDM. – Vol.48. – Issue:10. – 2004. – P. 779-782.15. Bez R., Camerlenghi E.
Introduction to Flash Memory / Bez R.,CamerlenghiE.//Non-VolatileMemoryProcessDevelopment,STMicroelectronics. – Vol.41. – No. 4. – 2003. – P. 489-496.16. Rössler B., Müller R. Electrically Erasable and Reprogrammable ReadOnly Memory Using the n-Channel SIMOS One-Transistor Cell / Rössler B.,Müller R. // IEEE Trans. Electron Devices. – Vol. 24. – 2001. – P. 806-814.17. Guterman D., Rimawi I., Chiu T.
An Electrically Alterable NonvolatileMemory Cell Using a Floating Gate Structure / Guterman D., Rimawi I., Chiu T. //IEEE Trans. Electron Devices. – Vol. 24. – 1998. – P. 816-821.18. Ning T. H. Hot-Electron Emission from Silicon into Silicon Dioxide /Ning T. H. // Solid-State Electronics. – Vol. 21. – 1999. – P. 273.19. Tsuji N., Ajika N., Yuzuriha K. New Erase Scheme for DINOR FlashMemory Enhancing Erase/Write Cycling Endurance Characteristics / Tsuji N.,Ajika N., Yuzuriha K. // IEDM Tech. Dig. – 1994. – P. 53.20. Kamiya M., Kojima Y., Kato Y. EPROM Cell with High Gate InjectionEfficiency / Kamiya M., Kojima Y., Kato Y.
// IEDM Tech. Dig. – 2006. – P. 741.21. Van Houdt J., Heremans P., Deferm L. Analysis of the Enhanced Hot Electron Injection in Split-Gate Transistors Useful for EEPROM Applications /Van Houdt J., Heremans P., Deferm L. // IEEE Trans. Electron Devices. – Vol. 39.– 2002. – P. 1150.22. NonvolatileFlash./J.Brewer,MemoryM.GillEngineers. – 2008.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
