應用氧化鉛／氮化矽堆疊式電荷儲存層改進無接面式快閃記憶體元件的抹除速度

Improved Erasing Speed in Junctionless Flash Memory Device by HfO2/Si3N4 Stacked Trapping Layer

諶俊元；張廖貴術；葉宗浩；吳冠德；王天戈

複晶矽（poly-Si） ； 無接面（Junctionless） ； 電荷誘捕（Charge-trapping） ； 氧化鉿（HfO2） ； 氮化矽（Si3N4） ； 高介電常數（High-κ） ； 快閃記憶體（Flash Memory）

國家奈米元件實驗室奈米通訊

20卷3期（2013 / 09 / 01）

2 - 7

繁體中文

本文首次研究了氧化鉿（HfO2）／氮化矽（Si3N4）堆疊式電荷儲存層應用在無接面式（Junctionless，JL）複晶矽快閃記憶體的效應。我們將此電荷儲存層同時應用在JL與傳統反轉式（Inversion Mode，IM）快閃記憶體上並比較兩種元件的特性差異。JL元件由於具有N型重摻雜通道而表現出較快的寫入速度，更特別的是，它的抹除速度與IM元件相近，這可能是因為氧化鉿／氮化矽堆疊式電荷儲存層在JL元件的抹除機制主要是依靠電子逃脫來完成。JL元件的電荷保持力也比IM的出色，這可能是因為JL元件通道有較多能階被電子填補，儲存層中的電子不易藉穿隧逃脫回通道。就元件耐寫抹特性而言，JL元件即使經過了10^(5)次的寫抹操作依然保有較大的記憶窗，記憶窗的飄移也較小。

A junctionless (JL) polycrystalline-based flash memory device with HfO2/Si3N4 (HN) stacked trapping layer is studied for the first time. Effects of the HN stacked trapping layer on JL and inversion-mode (IM) flash devices are compared. JL device shows faster programming speed than the IM one because of its heavily doped n-channel. Specially, comparable erasing speed of JL device can be achieved by HN stacked trapping layer due to more effective electron de-trapping. JL device with HN stacked trapping layer also shows better retention characteristics and keeps a larger window after 10^(5) programming/erasing cycles, which makes it promising for three-dimensional (3-D) memory integration in the future.