新穎性SONOS非揮發性記憶體物理機制與研究

Abstract

一般的快閃記憶體(flash type nonvolatile memory) 有二種主要的抹除方式，即FN穿隧(Fowler-Nordheim tunneling)以及能帶對能帶熱電洞( band-to-band hot hole) 抹除方式。FN穿隧抹除記憶胞(cell)所需的電壓較大，且抹除速度較慢，為了改善FN穿隧的抹除速度及電壓，需減少穿隧氧化層的厚度，但其記憶體的保存能力(retention)卻又會劣化。而能帶對能帶熱電洞抹除方式只能將熱電洞注入到汲極端附近的儲存層，無法將整個儲存層中的電子完全複合(recombination)，導致通道中的啟始電壓(threshold voltage)不均勻，造成操作特性的退化以及可靠度(reliability)的問題。利用基底接觸(body contact)抹除方式，可改善上述問題。 本論文是基於非揮發性記憶體SONOS的應用，將基底接觸引入做為非揮發性記憶體SONOS的抹除方式。基底接觸抹除方式為利用記憶體的源/汲極(source/drain)與重摻雜基底間的順向偏壓，將重摻雜基底之多數載子(以p+基底而言為電洞)注入到基底(body)上，再利用閘極(gate)與基底逆向偏壓產生的電場增加載子速度，因此在基底的載子可獲得足夠的能量，可以克服氧化層能障(oxide barrier)，最後載子到達電荷儲存層完成抹除。利用此基底接觸注入方式，可大幅減少抹除記憶體所需電壓以及時間。另外基底接觸的抹除方式和穿隧氧化層的厚度關係較小，可採用較厚的穿隧氧化層兼顧記憶體的抹除特性並維持記憶的保存能力(retention)，形成新穎的非揮發性記憶體元件的抹除方式。

This thesis is based on the non-volatile memory SONOS application. The erasing mode was making the basis contact for the non-volatile memory SONOS devices. The carriers could obtain energy enough, and that might overcome the barrier height of oxide. Finally, the carriers could arrive the electric charge storage layer and combine with the electrons. When erasing, the devices could reduce the voltage and time. Moreover, the basis contact erasure way could use thicker oxide and attention to both memory the erasure characteristic and maintains the memory preserved ability (retention). It would form the novel non-volatile memory part the erasure way.