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研究生:薛富元
論文名稱:由模擬來探討FloatingGateMemory及SONOS元件微小化之極限
論文名稱(外文):Scaling Limit Projection of ETOX and SONOS
指導教授:金雅琴
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:電子工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:71
中文關鍵詞:快閃記憶體資料保存能力浮動閘極
外文關鍵詞:flash memorySONOSFloating gatedata retention
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快閃記憶體誕生的30年來,全世界隨著「摩爾定律」之下,不斷的追求高密度、操作更快速的記憶體, 使得記憶體在大約3年一個世代的推衍下不斷的微縮,當IC技術往奈米級推進,快閃記憶體所衍生出的問題也越來越多。因此在過去的數十年來針對快閃記憶體微縮後所遇到的問題的研究的文獻甚多,也有致力於其它的新型記憶體架構的研究,都是為了因應未來記憶體容量提升的需求。一般認為,在元件微縮後所導致的可靠度及操作干擾的問題,將會造成快閃記憶體縮小的極限。
因此,本論文中主要有兩項工作,第一、提出以缺陷輔助穿隧模型(trap assisted tunneling model) 及Poole Frenkel Effect模型為基礎,探討其在ETOX及SONOS兩種架構下資料主要的流失機制。
另一項工作則是建構出在ETOX及SONOS兩種架構下,預測資料保存能力的模型,加入一些機率的參數,利用MATLAB程式來幫助元件的模擬及預測,並提供不同記憶體之結構與操作參數改變對資料保存能力的影響。並利用模擬結果來搭配文獻中所得之量測結果以證明此模擬程式的準確性及利用模擬來討論其中元件結構變化對記憶體可靠度及縮小化極限的影響。
Flash Memories are used extensively various portable electronic products. The Moore’s law predicts that flash memory cells scale down one generation in two to three years. When IC technology scales to nanometer feature size, flash memories will face many challenges. To further increase memory density, many researchers propose new cell structure, innovative operations and array architectures on cell. However, issues on cell reliability and disturbance are generally believes to put the ultimate limit on cell size..
In this work, two major subjects are investigated. First, the basic model on the data loss in the ETOX and SONOS cells is proposed by combing the trap assisted tunneling and Poole Frenkel leakage currents.
In addition, a data retention characteristic in ETOX and SONOS cells are predicted by the model. Using a MATLAB program, the data retention characteristics for devices with various structures are estimated. This simulated result shows fairly good agreements with data reported in the literature.
內文目錄

Abstract………………………………………………………………………….. i
摘要……………………………………………………………………………... ii
誌謝……………………………………………………………………………... iii
內文目錄………………………………………………………………………... iv
圖片目錄………………………………………………………………………... v
表格目錄………………………………………………………………………... vii
第一章 緒論…………………………………………………………………... 1
1.1 快閃記憶體優點及用途…………………………………………
1.2 論文內容簡介…………………………………………………… 1
2
第二章 快閃式計憶體之回顧………………………………………………... 4
第三章 ETOX和 SONOS 微縮探討及模擬理論基礎…………………….. 14
3.1 ETOX寫入及擦拭機制……………………………………………...
3.2 記憶體微縮優缺點探討……………………………………………..
3.3 閘極氧化層微縮限制(TAT理論)……………………………………
3.4 ETOX資料保存能力模擬程序及方法……………………………...
3.5 SONOS寫入及擦拭時電荷穿隧機制……………………………….
3.6 SONOS資料流失模型探討………………………………………….
3.7 SONOS資料保存能力模擬程序及方法…………………………… 14
16
16
17
18
20
22
第四章 模擬結果與討論……………………………………………………... 34
4.1 ETOX相關模擬……………………………………………………… 34
4.1.1 ETOX微縮限制模擬…………………………………………….
4.1.2 ETOX漏電流機制模擬………………………………………….
4.1.3 ETOX微縮資料保存能力模擬…………………………………. 34
35
35
4.2 SONOS相關模擬…………………………………………………… 37
4.2.1 SONOS寫入及擦拭模擬………………………………………..
4.2.2 Poole-Frenkel Effect模擬…………………………………..……
4.2.3 SONOS資料保存能力模擬…………………………………….. 37
37
38
4.3 模擬結果討論……………………………………………………….. 39
第五章 總結……………………………………………………………………. 62
參考文獻………………………………………………………………………... 64
附錄A記憶體元件寫入及擦拭定義…………………………………………... 66
附錄B ETOX Cell 預測保存能力程式………………………………….…….. 67
附錄C SONOS Cell 預測保存能力程式..…………………………………….. 69
附錄D程式所使用常數檔 …………………………………………………... 71
參考文獻
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