Technologia i zastosowanie warstw tlenko-azotków krzemu wytwarzanych metodą PECVD do struktur pamięciowych z podwójną warstwą dielektryczną (SiOxNy-HfO2)

W pracy przedstawiono nową strukturę bramkową, złożoną z dwóch warstw dielektryka bramkowego - tlenko-azotku krzemu (SiOxNy) oraz dwutlenku hafnu (HfO2), która mogłaby być wykorzystana w strukturach nieulotnych pamięci półprzewodnikowych (NVSM). Struktury MIS z SiOxNy wykazują duże zmiany napięcia płaskich pasm (ok. 1,68 V), natomiast maksymalny ładunek możliwy do zmagazynowania wynosi ok. 6⋅1012 [cm-2]. Dla porównania, struktura MIS z warstwą referencyjną dwutlenku krzemu (SiO2) oraz dwutlenku hafnu charakteryzuje się niestabilnym przebiegiem zmian napięcia płaskich pasm pod wpływem napięcia stresującego, a wielkość zmian UFB wynosi tylko ok. 0,27 V. Zaprezentowane w niniejszej pracy wyniki, jako pierwsze w literaturze, pokazują potencjalne możliwości wykorzystania ultracienkich warstw tlenko-azotków wytwarzanych metodą PECVD w strukturach nieulotnych pamięci półprzewodnikowych (NVSM)

---

In this paper, we present the new double gate dielectric structure for the non-volatile semiconductor memory (NVSM) devices which applies gate stack consisting of ultrathin silicon oxynitride (SiOxNy) and hafnium dioxide (HfO2) layers. The MIS structure with PECVD SiOxNy shows a big change of flat-band voltage (1,68 V) and the maximum charge density stored by the double gate dielectric stack is of the order of 6⋅1012 [cm-2]. This is much more than for the reference structures built on thermal silicon oxide layers (U FB change of the order of 0.27 V). The results presented in this paper prove, for the first time, potential to apply PECVD silicon oxynitride layers in non-volatile semiconductor memory (NVSM) devices.