| 摘 要： | 随着半导体器件特征尺寸的不断减小,传统的浮栅型存储器件逐渐接近其物理和技术的极限,多晶硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(SONOS)型电荷存储器件以其低电压、小尺寸及良好兼容性等特点成为近年来半导体行业研究的热点.但是,写入/擦除速度与数据保持性能之间的平衡问题一直制约着SONOS型存储器件的发展.为了解决这一问题,本文利用脉冲激光沉积系统制备了叠层薄膜基电荷陷阱存储器件,其中SiO_2作为隧穿层,叠层ZrO_2/Al_2O_3作为电荷存储层,Al_2O_3作为阻挡层,并对器件的电荷存储性能做了系统分析.利用透射电子显微镜(TEM)表征了器件的微观结构,采用4200半导体参数分析仪测试了器件的电学性能,包括存储窗口、写入/擦除速度及数据保持性能.研究结果表明,存储器件具有良好的电荷存储性能.当栅极扫描电压为±2V时,存储窗口仅为0.9V,随着电压增加到±6和±8V时,存储窗口分别达到3和4.4V;+8V,5×10~(-5) s的写入操作下,平带偏移量达到1V;室温,85和150℃测试温度下,经过1×10~5 s的数据保持时间,器件的存储窗口减小量分别为5%,10%和24%.优异的电学性能主要归功于ZrO_2和Al_2O_3之间的深能级界面陷阱及层间势垒.因此,采用ZrO_2/Al_2O_3叠层薄膜结构作为电荷存储层,具有良好的市场应用前景.
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