非揮發性記憶體奈米尺寸陷阱物理暨相關可靠性物理之嶄新研究

Abstract

本計劃為期三年，進行非揮發性記憶體奈米尺寸陷阱物理暨相關可靠性物理之嶄新研究。 第一年 以我們的2005 年Physical Review-B 奈米尺寸陷阱物理論文為基礎，實驗決定0.15 um 製程快閃式記憶體tunnel 氧化層中中奈米尺寸陷阱的能量系統圖，此快閃式記憶體由學術界 合作對像以及記憶體知名大廠等提供。 同時進行電性量測快閃式記憶體元件的特性以及長時 間加速劣化實驗 (作法可參考我們的2005 年IEEE TED 快閃式記憶體論文) ，以進行可靠性 物理研究。 此可靠性物理即是整合我們的歷年來於氧化層陷阱物理機制以及快閃式記憶體相 關議題發表的論文並予以應用，自然也包括我們的Physical Review-B 奈米尺寸陷阱物理論文 之應用。 也要積極針對我們的奈米尺寸陷阱物理論文所建立的基礎，理論上作一個更為深入 的研究建立一牽涉波函數的量子力學數值模式， 得以在同一能量系統下整合奈米尺寸陷阱和 氧化層中量子點或量子晶體物理。第二年 繼續電性量測快閃式記憶體元件的特性以及長時間 加速劣化實驗，進行可靠性物理深入研究。 此第二年的快閃式記憶體元件應為 0.13 um 製程 者。繼續從學術界合作對像取得更多快閃式記憶體測試元件。 也進行Hall 效應量測，提供較 深入的實驗數據。延續氧化層奈米尺寸陷阱物理研究，進一步應用於快閃記憶體，即針對氧化 層中量子點或量子晶體，利用波函數及能量系統分佈的角度來處理，相互比較並將之關聯。第 三年 繼續電性量測0.11 um 或 90 nm 製程快閃式記憶體元件的特性以及長時間加速劣化實 驗，進行可靠性物理深入研究。前兩年理論應用結果送至學術界合作對像以及國際知名大廠等 參考以為實際研發較具實用的次世代快閃記憶體。也繼續Hall 效應量測以及次臨界級雜訊量 測，再度深一層驗證理論。最後一年裡，積極應用嚴謹的牽涉波函數的量子力學數值模式 (可 以在同一能量系統下整合奈米尺寸陷阱和氧化層中量子點或量子晶體物理): 藉由自我量測數 據及論文數據比較，對於不同尺寸元件結構進行比較分析，並對下世代元件走向及應用潛力作 一預估，且要探討量子點在氧化層中位置分佈對於整體系統的特性影響，更考慮在高溫操作 下，資料保存的正確無誤，以此作為設計電路的基礎經驗，並嘗試提出設計的最佳化以供次世 代快閃記憶體電路設計之用。