釕金屬納米晶的制備及其在非揮發(fā)快閃存儲中的應(yīng)用.pdf

1、隨著半導(dǎo)體快閃存儲器的特征尺寸不斷縮小,傳統(tǒng)的多晶硅浮柵存儲器正面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。分離的金屬納米晶存儲器以其獨特的電荷存儲結(jié)構(gòu),可以實現(xiàn)更好的數(shù)據(jù)保存特性和更薄的隧穿氧化層,由此帶來更低的工作電壓和更快的編程速度,可望應(yīng)用于下一代存儲器。因此,本論文基于釕納米晶的電荷存儲,采用金屬濺射后退火和原子層淀積的方法制備釕納米晶,并研究內(nèi)嵌釕納米晶的氧化鋁介質(zhì)MOS存儲電容電學(xué)特性。具體內(nèi)容如下:
　　 采用離子束濺射的方法,在氧化鋁介

2、質(zhì)表面形成薄的金屬釕薄膜,在900℃下退火15s可以得到密度為1.6×1011cm-2噸,平均直徑約為20nm的釕納米晶。SEM照片顯示只有在不低于900℃的溫度下退火才能形成納米晶。隨著退火溫度的增加,納米晶體積變大,密度降低,但退火時間對納米晶形態(tài)的影響較為微弱。此外退火前釕金屬薄膜的氧化程度對形成的釕納米晶形態(tài)有很大的影響。XPS分析顯示釕納米晶主要由單質(zhì)金屬釕組成,并且在退火處理后部分氧化釕發(fā)生分解。
　　 采用原子層淀

3、積的方法,以RuCp2和氧氣為反應(yīng)源,在300℃的襯底溫度下生長釕納米晶。比較研究在熱生長的氧化硅和原子層淀積的氧化鋁薄膜表面生長的釕納米晶,結(jié)果表明氧化鋁表面可以提供較高的納米晶成核密度。當(dāng)?shù)矸e循環(huán)數(shù)為200,我們在氧化鋁表面得到密度為9×1010cm-2,平均直徑為14nm的釕納米晶。隨著生長的循環(huán)增加(400、600),納米晶體積變大,密度變小,均勻性變差。在后續(xù)的高溫退火處理中,釕納米晶的體積變大,密度變小,是由于鄰近的釕納米晶

4、出現(xiàn)合并,并緩慢形成球狀納米晶。XPS分析顯示氧化釕存在于納米晶表面,是由納米晶與空氣中的氧氣接觸緩慢氧化所至。
　　 進一步,本論文采用原子層淀積的方法實現(xiàn)了氧化鋁\釕納米晶\氧化鋁的新型疊層結(jié)構(gòu)的生長,并對其電荷存儲效應(yīng)進行測試。結(jié)果顯示,在較低的掃描電壓范圍下(-2.5-8V)該疊層結(jié)構(gòu)已經(jīng)表現(xiàn)出較大的存儲窗口(3.4V),計算得出的俘獲電荷密度為1.18x1013cm-1。在+10V/lms的編程脈沖下得到3.2V的存儲