Technologia i zastosowanie warstw tlenko-azotków krzemu wytwarzanych metodą PECVD do struktur pamięciowych z podwójną warstwą dielektryczną (SiOxNy-HfO2)

• Autorzy: Mroczyński R. , Beck R. B.

Warianty tytułu

EN

Technology and application of PECVD silicon oxynitride layers in non-volatile semiconductor memory (NVSM) devices

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono nową strukturę bramkową, złożoną z dwóch warstw dielektryka bramkowego - tlenko-azotku krzemu (SiOxNy) oraz dwutlenku hafnu (HfO2), która mogłaby być wykorzystana w strukturach nieulotnych pamięci półprzewodnikowych (NVSM). Struktury MIS z SiOxNy wykazują duże zmiany napięcia płaskich pasm (ok. 1,68 V), natomiast maksymalny ładunek możliwy do zmagazynowania wynosi ok. 6⋅10¹² [cm^-2]. Dla porównania, struktura MIS z warstwą referencyjną dwutlenku krzemu (SiO2) oraz dwutlenku hafnu charakteryzuje się niestabilnym przebiegiem zmian napięcia płaskich pasm pod wpływem napięcia stresującego, a wielkość zmian U_FB wynosi tylko ok. 0,27 V. Zaprezentowane w niniejszej pracy wyniki, jako pierwsze w literaturze, pokazują potencjalne możliwości wykorzystania ultracienkich warstw tlenko-azotków wytwarzanych metodą PECVD w strukturach nieulotnych pamięci półprzewodnikowych (NVSM)

EN

In this paper, we present the new double gate dielectric structure for the non-volatile semiconductor memory (NVSM) devices which applies gate stack consisting of ultrathin silicon oxynitride (SiOxNy) and hafnium dioxide (HfO2) layers. The MIS structure with PECVD SiOxNy shows a big change of flat-band voltage (1,68 V) and the maximum charge density stored by the double gate dielectric stack is of the order of 6⋅10¹² [cm^-2]. This is much more than for the reference structures built on thermal silicon oxide layers (U _FB change of the order of 0.27 V). The results presented in this paper prove, for the first time, potential to apply PECVD silicon oxynitride layers in non-volatile semiconductor memory (NVSM) devices.

Słowa kluczowe

PL

tlenko-azotek krzemu; dwutlenek hafnu; PECVD; CMOS; NVSM

EN

silicon oxynitride; hafnium dioxide; PECVD; CMOS; NVSM

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 49, nr 9
• Strony: 131--135
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Mroczyński R.

autor

Beck R. B.

• Politechnika Warszawska, Instytut Mikro- i Optoelektroniki

Bibliografia

• [1] Beck R. B., Jakubowski A.: Ultrathin oxynitride films for CMOS technology. Journal of Telecommunication and Information Technology, 1 2004.
• [2] Niimi H., Lucovsky G.: Ultrathin oxide gate dielectrics prepared by Iow temperature remote plasma-assisted oxidation. Surface and Coatings Technology, 98, 1998.
• [3] Wallinger T.: SONOS eases: Non-volatile memory integration in SoC. Semiconductor International 30 (12), pp. 49-52, 2007.
• [4] Houdt J. V.: High-k materials for nonvolatile memory applications. IEEE 43'rd Annual International Reliability Physics Symposium, San Jose, pp. 234-239, 2005.
• [5] http://www.oxfordplasma.de
• [6] Yin G. Z., Jillie D. W.: Orthogonal design for process optimization and its application in plasma etching. Solid State Technology 30 (5), pp. 127-132, 1987.
• [7] Rzodkiewicz W., Kudła A., Misiuk A., Łasisz S.: Spectroscopic ellipsometry investigation of influence of high pressure-high temperature process on optical properties SiO2-Si structures. In: Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering 4517, pp. 134-139, 2000.
• [8] Santucci S., Lozzi L., Passacantando M., Phani R., Palumbo E., Bracchitta G., De Tommasis R., Moccia G.: Properties of stacked dielectric films composed of SiO2/Si3N4/SiO2. Journal of Non-Crystalline Solids, Journal of Non-Crystalline Solids 245, pp. 224-231, 1999.
• [9] Gritsenko V. A., Nasyrov K. A., Novikov Yu. N., Aseev A. L., Yoon S. Y., Lee J. W., Lee E. H., Kim C. W.: A new Iow voltage fast SONOS memory with high-k dielectric. Solid-State Electronics, 47 (10), pp. 1651-1656, 2003.
• [10] Mroczyński R., Kwietniewski N., Ćwil M., Hoffmann R., Beck R. B., Jakubowski A.: Improvement of electro-physical properties of ultra-thin PECVD silicon oxynitride layers by high-temperature annealing. Vacuum 82, pp. 1013-1019, 2008.
• [11] Byungcheul K., Joo-Yeon K., Kwang-Yell S.: A new charge-trapping nonvolatile memory based on the re-oxidized nitrous oxide. Microelectronic Engineering 77, pp. 21-26, 2005.
• [12] Buckley J., De Salvo B., Ghibaudo G., Gely M., Damlencourt J. F., Martin F., Nicotra G., Deleonibus S.: Investigation of SiO2/HfO2 gate stacks for application to non-volatile memory devices. Solid-State Electronics 49 (11 SPEC. ISS.), pp. 1833-1840, 2005.