Некоммерческая организация «Ассоциация московских вузов» ГОУ ВПО МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ

Некоммерческая организация «Ассоциация московских вузов»
ГОУ ВПО МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ
ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Полное название вуза
Научно-информационный материал
Разработка энергонезависимой памяти на основе наноразмерных слоев в МОНОП структурах.
Отличительные особенности при переходе к КМОП технологии уровня 0,18мкм
с учетом энергонезависимой памяти на основе наноразмерных слоев в МОНОП структурах.
Часть 2.
Полное название НИМ или НОМ
Москва 2009 г.
Отличительные особенности при переходе к КМОП технологии уровня 0,18мкм с
учетом энергонезависимой памяти на основе наноразмерных слоев в МОНОП структурах.
Часть 2.
Факторы, влияющие на параметры МОНОП – транзистора.
Как уже неоднократно упоминалось, нитрид кремния может применяться в
МОНОП
–
структурах.
Чтобы
МОНОП-структура
отвечала
всем
требованиям,
необходимым для работы элемента памяти необходимо отработать процесс получения
нитрида кремния.
Естественно, недостаточно только учитывать влияние слоя нитрида кремния,
нужно учесть и другие параметры, например качество слоя оксида кремния и так далее.
Пленка
оксида
кремния
служит
для
создания
дополнительного барьера,
разделяющего кремний и нитрид кремния, и толщина этой пленки сильно влияет на
перенос заряда. Увеличение толщины приводит к уменьшению накопленного заряда и
увеличению времени хранения, и, наоборот, при уменьшении толщины растет заряд и
уменьшается время хранения. Для обеспечения помехоустойчивости и надежности работы
МОНОП – элемента памяти следует повышать значения этих двух параметров. Ввиду
противоположного влияния толщины пленки оксида кремния, ее значение должно иметь
строго определенное значение.
Получение тонкой пленки оксида кремния является достаточно сложной
технологической задачей, кроме того, последующие высокотемпературные операции, в
том числе и осаждение нитрида кремния, может вызвать неконтролируемое изменение
толщины, и как следствие, уход от заданного времени хранения и величины заряда.
Разделить влияние пленки оксида и нитрида кремния на накопление заряда в
МНОП – элементах памяти важно не только с точки зрения технологии изготовления
МОНОП – структур, но и для направленного изменения запоминающих свойств.
Параметры пленок оксида и нитрида кремния оказывают влияние на процесс
2
накопления заряда в МОНОП – элементах памяти.
Накопление
заряда
под
действием
внешнего
напряжения
определяется
соотношением токов через оксид и нитрид кремния, которое обычно изменяется по мере
накопления заряда в пленке нитрида кремния.
Анализ различных участков кинетических зависимостей позволяет получить
информацию о некоторых характеристиках пленок в сформированной МОНОП –
структуре.
В качестве параметра, характеризующего туннельно – тонкую пленку оксида,
обычно используется ее толщина. Однако ее значение, определенное сразу после
выращивания, как правило, изменяется в последующем процессе осаждения пленки
нитрида кремния. В качестве обобщенного параметра, характеризующего потенциальный
барьер в сформированной МОНОП – структуре, можно использовать плотность
туннельного тока при фиксированном значении приложенного напряжения, которое
зависит от высоты энергетических барьеров на границах раздела кремний – оксид, оксид –
нитрид кремния, эффективных масс носителей заряда и может быть определенна из
зависимости накопления заряда.
Этот
ток
не
экспериментального
зависит
от
определения
характеристик
значений
тока
нитрида
кремния.
позволяет
Возможность
выбрать
способы
формирования
МОНОП – структуры с наилучшими запоминающими свойствами, а также связать случаи
плохого накопления с неконтролируемым изменением характеристик тонкой пленки
оксида при осаждении нитрида кремния.
Пользуясь зависимостью тока от толщины окисла, отмечают диапазон значений
тока, соответствующий годным МОНОП – структурам. Если значение не укладывается в
заданный диапазон, то это значит, что отклонение характеристик вызвано изменением
параметров оксида.
Толщина окисла кремния влияет и на процесс деполяризации (растекания заряда).
Можно сделать вывод о том, что основным механизмом деполяризации является
туннелирование из ловушек через оксид кремния в кремний. Если оксид кремния не
туннельно – тонкий, то деполяризация осуществляется за счет утечки заряда через затвор.
3
Из этого можно найти некоторые параметры пленки нитрида кремния в
сформированной МОНОП – структуре и выделить их влияние на кинетику накопления
заряда.
Свойства пленок определяются методом получения. От соотношения реагентов,
используемых в процессе, зависят плотности захваченного заряда, коэффициент
преломления, скорость травления в травителях, вольт – амперные характеристики и т.д.,
т.е. практически все важнейшие характеристики нитрида кремния, а значит и МОНОП –
транзистора. В то же время, эти же параметры зависят и от температуры синтеза, от
режимов термообработки и других технологических факторов. Для разных процессов
существуют свои зависимости, и зачастую сложно выделить влияние того или иного
фактора на свойства нитрида кремния.
4