Введение
ГЛАВА 1. Современная элементная база запоминающих устройств 11
1.1 Современное состояние индустрии микроэлектроники 11
1.1.1 Тенденции развития рынка микроэлектроники 11
1.1.2 Технологические особенности производства современных ИМС 13
1.1.3 Перспективные технологические решения в микроэлектронике 18
1.2 Особенности функционирования полупроводниковых ЗУ 20
1.2.1 Особенности развития рынка запоминающих устройств 20
1.2.2 Классификация запоминающих устройств 21
1.2.3 Современные типы энергозависимой памяти 23
1.2.4 Перспективные разработки в области энергозависимой памяти 24
1.2.5 Перспективные разработки в области энергонезависимой памяти 26
1.2.6 3D NAND flash-память 30
1.3 Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) на основе хранения заряда 33
1.3.1 Классификация ПЗУ на основе хранения заряда 34
1.3.2 Ячейки памяти с плавающим затвором 39
1.3.3 Ячейки памяти, выполненные по технологии захвата заряда 45
1.3.4 Многоуровневые запоминающие устройства (MLC) 50
1.4 Выводы по главе 53
ГЛАВА 2. Исследование особенностей возникновения отказов в элементах хранения flash-памяти 55
2.1. Отказы в современных интегральных микросхемах 55
2.1.1 Актуальность анализа отказов ИС 55
2.1.2 Виды и причины отказов ИС 59
2.1.3 Методики анализа отказов ИС 63
2.2. Анализ отказов ячеек flash-памяти 67
2.2.1 Виды отказов ячеек flash-памяти 69
2.2.2 Вероятность отказа ячейки памяти 70
2.2.3 Измерение электрофизических характеристик ячеек памяти 71
2.3 Причины возникновения отказов в элементах памяти 74
2.3.1 Дефекты оксида 75
2.3.2 Ионная контаминация 77
2.3.3 Термоэлектронная эмиссия 77
2.3.4 Дефекты контактных областей ячеек памяти 78
2.3.5 Пробой оксидного слоя 81
2.3.6 Стресс-индуцированный ток утечки 82
2.3.7 Эффект избыточного удаления 84
2.4 Электрофизические механизмы отказов ячеек памяти 85
2.4.1 Эффекты избыточного накопления основных/неосновных носителей заряда в ячейках памяти на основе хранения заряда 87
2.4.2 Механизм генерации ловушек заряда 89
2.4.3 Межзонный туннельный ток 91
2.5 Выводы по главе 93
ГЛАВА 3. Методы СЗМ в исследовании электрофизических параметров МДП-структур 95
3.1 Сканирующая зондовая микроскопия: классификация методик и возможности их практического применения 95
3.1.1 Концептуальные особенности СЗМ 95
3.1.2 Классификация методик СЗМ 96
3.1.3 Возможности методов СЗМ в исследовании полупроводниковых структур 97
3.2. Контактная сканирующая емкостная микроскопия 105
3.2.1 Ключевые принципы и явления, лежащие в основе работы методики КСЕМ 105
3.2.2 Практическое применение методики КСЕМ в исследовании емкостных характеристик МДП-структур 110
3.2.2.1 Измерения емкостных характеристик МДП-структур на основе СЗМ. Определение понятий чувствительности методики КСЕМ. Характеристики исследуемого образца 110
3.2.2.2 Построение и анализ зависимостей для МДП-структур с различными емкостными характеристиками 112
3.2.2.3 Анализ влияния радиуса и проводящего покрытия зонда СЗМ на чувствительность метода КСЕМ. 116
3.2.2.4 Анализ влияния толщины подложки на чувствительность методики КСЕМ по величине пропорциональной емкости МДП-структуры. 120
3.3 Исследование поверхностного потенциала МДП-структур методом зонда Кельвина 121
3.3.1. Теоретические основы работы метода зонда Кельвина 121
3.3.2. Определение чувствительности измерений МЗК 124
3.4 Метод отображения сопротивления растекания 125
3.4.1. Исследование особенностей работы метода отображения сопротивления растекания 125
3.4.2. Оценка практических возможностей метода отображения сопротивления растекания по измерению электрофизических параметров полупроводниковых структур 127
3.5 Выводы по главе 129
ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования электрофизических параметров элементов хранения энергонезависимой памяти методами СЗМ 131
4.1 Моделирование ячеек энергонезависимой памяти двухтранзисторного типа и ячеек с расщепленным затвором 131
4.1.1 Возможности применения САПР TCAD для исследования электрофизических параметров элементов хранения энергонезависимой памяти 131
4.1.2 Структура и особенности функционирования ячеек памяти двухтранзисторного типа и ячеек с расщепленным затвором 134 4.1.3 Построение моделей ячеек памяти двухтранзисторного типа и ячеек с
расщепленным затвором в САПР TCAD 136
4.2 Определение соответствия СЗМ и СРЭМ изображений структуры исследуемых ячеек энергонезависимой памяти 138
4.3 Исследование электрофизических параметров некорректно функционирующих ячеек энергонезависимой памяти
4.3.1 Исследование эффектов избыточного накопления основных/неосновных носителей заряда в ячейках энергонезависимой памяти на основе анализа высокочастотных характеристик 142
4.3.2 Исследование поверхностного потенциала элементов хранения энергонезависимой памяти при разном уровне накопленного заряда на плавающем затворе 146
4.3.3 Исследование влияния количества циклов перепрограммирования на область накопления заряда в плавающем затворе на основе детектирования сигнала, пропорционального дифференциальной емкости 1 4.4 Локализация дефектов контактных областей ячеек памяти методом отображения сопротивления растекания 151
4.5 Определение разрешающей способности метода КСЕМ 154
4.6 Выводы по главе 157
Заключение 159
Список использованных сокращений 161
Список используемых источников: 164
