Structural and electical properties of flash memory cells with HfO2 tunnel oxide with/without nanocrystals
Nanokristal içeren/içermeyen HfO2 tünel oksitinden oluşan bellek elemanlarının yapısal ve elektriksel özellikleri
- Tez No: 255279
- Danışmanlar: PROF. DR. RAŞİT TURAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 118
Özet
Bu çalışmada, tünel oksiti olarak yüksek yalıtkanlı malzeme olan HfO2 ile IV. grup elemanlarını içeren (Si, Ge) nanokristaller kullanarak flaş bellek hücreleri üretildi ve test edildi. Aygıt yapısı mıknatıslı saçtırma yöntemi ile üretildi ve tanı tekniklerinden X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ile Raman spektroskopisi kullanılarak analizleri yapıldı. Bu çalışmanın esas amaçlarından birisi yüksek elektriksel geçirgenlikli HfO2 tünel oksitinin kullanımıdır. Nihai amaç ise bellek elemanlarında HfO2 tünel oksiti ile birlikte Si ve Ge nanokristallerinin kullanımını araştırmaktır. Üretilen aygıtların ara yüzleri XPS spektroskopi tekniği ile incelendi. XPS ile birlikte derinlik profili analizi yapıldı. Nanokristal oluşumları Raman spektroskopi tekniği ile doğrulandı. Bu çalışmanın son bölümü ise Si ve Ge yardımcı kapı kullanılarak üretilen bellek elemanlarının karakterizasyonunu içermektedir. C-V (Kapasitans-Voltaj) ve G-V (iletkenlik-voltaj) ölçümleri ile C-V ölçümleri temel alınarak yük depolama özelliği incelenmiştir. Karşılaştırma yapabilmek için, Si ve Ge yapıları ya ince film içerisinde ya da nanokristal formda çalışıldı. Bu iki yapının C-V karakteristiklerinin karşılaştırması gösterdi ki, ince film içeren bellek elemanları yükleri hücre kapısı altında boyutsal sınırlamamaktadır. Diğer taraftan, nanokristal içeren aygıtlar izole olmuş nanokristallerin boyutsal sınırlama yapabilirliği olduğu için daha iyi bellek özelliği göstermektedirler. Düşük miktardaki oksijen varlığının Ge nanokristallerini oksitlemeye yeterli olduğu Raman ölçümlerinde de doğrulanmıştır ve oksitlenme sonucu bu örneklerde yük depolama özelliğinin azaldığı gözlemlenmiştir. Genel olarak, bu çalışma yüksek yalıtkanlığı olan HfO2 ile IV. grup nanokristallerinin yeni nesil MOS tabanlı bellek elemanlarında kullanılabileceğini göstermiştir. Bellek elemanlarının çalışması kullanılan malzemeye ve yöntem şartları ile belirlenen aygıt yapısına son derece bağlı olduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this study, flash memory cells with high-k dielectric HfO2 as tunnel oxide and group IV (Si, Ge) nanocrystals were fabricated and tested. The device structure was grown by magnetron sputtering deposition method and analyzed by various diagnostic techniques such as X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and Raman spectroscopy. The use of HfO2¬ tunnel oxide dielectric with high permittivity constant was one of the main purposes of this study. The ultimate aim was to investigate the use of Si and Ge nanocrystals together with HfO2 tunnel oxide in the memory elements. Interface structure of the fabricated devices was studied by XPS spectroscopy. A depth profile analysis was performed with XPS. Nanocrystal formations were verified using Raman spectroscopy technique. The final part of the study includes electrical characterization of memory devices fabricated using Si and Ge floating gate. C-V (Capacitance-Voltage) and G-V (Conductance-Voltage) measurements and charge storage behaviour based on C-V measurements were performed. For comparison, structure of Si and Ge layers either in thin film or in the nanocrystal form were studied. A comparison of the C-V characteristics of these two structures revealed that the memory device with thin films do not confine charge carriers under the gate electrode as should be expected for a continuous film. On the other hand, the device with nanocrystals exhibited better memory behavior as a result of better confinement in the isolated nanocrystals. Trace amount of oxygen was found to be enough to oxidize Ge nanocrystals as confirmed by the Raman measurements. The charge storage capability is weakened in these samples as a result of Ge oxidation. In general, this work has demonstrated that high-k dielectric HfO2 and group IV nanocrystals can be used in the new generation MOS based memory elements. The operation of the memory elements are highly dependent on the material and device structures, which are determined by the process conditions.
Benzer Tezler
- Error mitigation in next generation nand flash memories
Gelecek nesil nand flash depolama sistemlerinde hata azaltma
MAHMOOD REZA ALIZADEH ASHRAFI
Doktora
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ EMRE PUSANE
- FPGA üzerinde HYSA ve HYSA'ya özel öğrenme algoritmalarının birlikte gerçeklenmesi
Implementation of CNN and CNN specific learning algorithms on FPGA
ERDEM KÖSE
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜŞTAK ERHAN YALÇIN
- WO3 memristör aygıtların geliştirilmesi
Developement of WO3 memristor devices
HALİL İBRAHİM EFKERE
Doktora
Türkçe
2022
Mühendislik BilimleriGazi ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ATEŞ
PROF. DR. SAİME ŞEBNEM AYDIN
- Şekil hafızalı ve iletken termoplastik esaslı elektroaktif nanokompozitlerin hazırlanması
Preparation of shape memory and conductive thermoplastic based electroactive nanocomposites
MERVE DOĞU
Doktora
Türkçe
2021
Kimya Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ DURMUŞ
- Alkil zincirleri ile sübstitüe asimetrik ftalosiyanin sentezi
Synthesis of alkyl chain substituded unsymmetrical phthalocyanines
NİLGÜN ÖZGÜR
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESİN HAMURYUDAN