Μελέτη Ιδιοτήτων Μνήμης Διατάξεων Νιτριδίου Του Πυριτίου Τροποποιημένων Με Ιοντική Εμφύτευση Χαμηλής Ενέργειας

Abstract

Οι διατάξεις μνήμης τύπου SONOS αποτελούν μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική επιλογή των μνημών αιωρούμενης πύλης, ειδικά σε ότι αφορά τα ενσωματωμένα συστήματα. Όμως, αυτή η κατηγορία μη πτητικών μνημών, που χρησιμοποιούν συνήθως διηλεκτρικές στοίβες οξειδίου-νιτριδίου του πυριτίου-οξειδίου, απαιτεί βελτιώσεις, κυρίως σε ότι αφορά τη λειτουργία της διαγραφής. Μία μέθοδος βελτίωσης των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών των διατάξεων αυτών είναι μέσω ιοντικής εμφύτευσης χαμηλής ενέργειας στο νιτρίδιο του πυριτίου και στη συνέχεια υγρή οξείδωση. Διατάξεις οξειδίου-νιτριδίου του πυριτίου (2.5nm/6nm) κατασκευάστηκαν σε υπόστρωμα πυριτίου τύπου n. Στη συνέχεια εμφυτεύθηκαν ιόντα πυριτίου, αζώτου και αργού με δόση 1E16 ions/cm^2 σε χαμηλή ενέργεια 1keV και ακολούθησε υγρή οξείδωση στους 850 βαθμούς Κελσίου για 15 λεπτά. Ο ηλεκτρικός χαρακτηρισμός των τελικών διατάξεων πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας συνηθισμένους πυκνωτές MONOS με πύλη αλουμινίου. Ο δομικός χαρακτηρισμός τύπου TEM έδειξε ότι το πάχος του οξειδίου φραγής επηρεάζεται σημαντικά από την ιοντική εμφύτευση και κυμαίνεται από 1nm (για το μη εμφυτευμένο δείγμα), 4-5nm (για N και Ar) μέχρι 10nm για Si. Οι διατάξεις εμφυτευμένες με ιόντα πυριτίου παρουσίασαν το μεγαλύτερο δυνατό παράθυρο, περίπου 9V. Οι μετρήσεις διατήρησης φορτίου σε θερμοκρασία δωματίου αποκάλυψαν ότι ο ρυθμός απώλειας ηλεκτρονίων είναι πιο μεγάλος στα δείγματα εμφυτευμένα με Si, παρά με N, πράγμα που οδηγεί σε ένα παράθυρο της τάξης των 1.7V και 2.5V αντίστοιχα μετά από 10 χρόνια. Αυτή η διαφορά στη διατήρηση φορτίου πιστώνεται κυρίως στη διαφορετική φύση των παγίδων που δημιουργούνται.