EPROM記憶元件中熱電子效應的可靠性研究

Abstract

在現今的電子工業裡,非揮發性(Nonvolatile)的 半導體記憶元件占了一個非常重要的地位.而 元件的可靠性則是顯示元件特性的一種指標, 其中又以熱電子效應引起的可靠性問題最為重 要.因此,本計畫中我們將發展一套分析記憶元 件可靠性的方法.EPROM(Electrically programmable read-only memory)元件是以熱載子注入(Hot carrier injecction)浮閘的方式來達成其Programming的操作, 在這種高電壓的操作模式下,會造成Si和Oxide界 面間的Oxide trapped charges(Qox)和Interface trap(Nit) generation,進而對元件的一些重要特性產生影響, 如Programming time、Threshold voltageshift和Data retention等,所以可靠性的研究便成為記憶元件 中不可缺少的工作之一.但是在傳統的電腦輔 助設計上,以往對於上述的效應所引起的退化 機制卻無提供適當的方法去評估,所以在本計 畫中將考慮Qox及Nit對於該元件上列特性的影響及分析.在本計畫中,我們將首先推導出考慮能 量傳輸(Energytransport)且具準確性的閘極電流模 式,其中除了加上時間的因素外,並將造成可靠 性問題的Qox及Nit兩個物理量納入考慮,至於Qox 及Nit的分析是採用電荷幫浦法(Charge pumping method),閘極電流的計算結果則以實驗測量加以 驗證;而Qox及Nit的分析則可利用二維元件模擬 器驗證其正確性.最後,我們擬就EPROM元件的暫 態特性做完整的研究,並以我們所發展的閘極 電流模式來分析其在長時期使用下熱電子效應 所引起的可靠性問題.