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硅量子点双势垒浮栅存储器的研究-软件工程专业论文.docxVIP

硅量子点双势垒浮栅存储器的研究-软件工程专业论文.docx

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独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在 文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名: 日期: 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 必威体育官网网址□, 在 年解密后适用本授权书。 不必威体育官网网址□。 (请在以上方框内打“√”) 学位论文作者签名: 指导教师签名: 日期: 年 月 日 日期: 年 月 日 华 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I I 摘 要 随着半导体器件的飞速发展,传统非易失性存储器因隧穿氧化层特征尺寸不断缩 小的而面临严峻挑战。隧穿氧化层的变薄,使得应力致漏电流(SILC)所导致的存储 器可靠性下降的问题愈加凸出。为了解决该问题,人们提出了硅量子点浮栅结构以实 现分离式电荷存储。硅量子点浮栅存储器具有操作电压低、擦写速度快和保持性好等 优点,被认为是下一代非易失性存储器的有力竞争者。 本文阐述了硅量子点浮栅存储器的发展情况和市场前景。介绍了量子点存储器的 基本工作原理、可靠性问题和量子效应下的电荷传输机制。分析现有的硅量子点浮栅 存储结构,认为硅量子点双势垒浮栅存储器具有更为优良的存储特性和更快的擦写速 度。SiCx、SiNx 和 SiO2 三种常用的制备硅量子点的母体材料中,SiCx 与硅量子点之间 较低的能量势垒使它适合成为双势垒结构中的阻挡势垒,而且 SiCx 作为制备硅量子点 的母体材料在相同的量子点密度下能使器件具备更高的电导率,基于 SiCx 材料的双势 垒浮栅存储器将具备更优良的存储特性。 本文利用 Silvaco TCAD 仿真软件建立了基于 SiCx 材料的硅量子点双势垒浮栅存储 器的模型,通过 ATLAS 器件仿真器,模拟了存储器的擦写过程,在此基础上分析了器 件结构中硅量子点尺寸、数量和与隧穿氧化层之间阻挡介质层厚度等因素对器件存储 特性的影响。硅量子点双势垒浮栅结构中量子点颗粒尺寸越大,数量越多,器件的存 储特性就越好,阻挡层厚度的增加不大的情况下,器件的存储窗口有明显的提升。对 比分析 SiCx 和 SiNx 两种材料对器件的存储特性的影响,发现前者拥有更大的存储窗口。 本文使用 PECVD 技术试制了基于 SiCx 材料的硅量子点双势垒浮栅结构,在 TEM 下观 测到了分布均匀、颗粒直径 5nm 的硅量子点。并在电压±8V、±10V 和±12V 下对器件 进行了 C-V 特性扫描,观测到了大于 7.7V 的阈值电压窗口。 关键词: 非易失性存储器 量子点 双势垒 闪存 碳化硅 II II Abstract Tunnel oxide thickness scaling that due to the rapid development of semiconductors is encountering problem for next generation flash memory device. With tunnel oxide shrinking down, the stress-induced leakage current becomes more serious leading to degraded retention. To overcome this problem, silicon quantum dot floating-gate memory was proposed to achieve that discrete charge storage on devices. It is considered as potential candidates of non-volatile memory on future, since low operating voltages, and fast program/erasing speeds and excellent retention characteristics. This thesis describes the development and market prospects of silicon QDs floating gate memory. Introduced the working princ

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