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: Belirtilmemiş.
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
- Doğuştan kalça çıkıklı hastalarda kalça patolojilerinin bilgisayarlı tomografi ile değerlendirilmesi
Başlık çevirisi yok
NECDET ŞÜKRÜ ALTUN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1987
Ortopedi ve TravmatolojiGazi ÜniversitesiOrtopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ORHAN ASLANOĞLU
- Dokuma kumaşlarda örgü tipinin ham kumaşın boyutları ve geometrik özellikleri üzerindeki etkilerinin araştırılması
Başlık çevirisi yok
EMEL ÖNDER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER
- Vecihi Bey'in hikayelerinde fiktif yapı
Başlık çevirisi yok
MEHMET ÖNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Türk Dili ve EdebiyatıGazi ÜniversitesiTürk Dili ve Edebiyatı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SADIK TURAL
- Plazma arkı eldesi ve yüzey bölgesi modifikasyonunda kullanılabilirliği
Başlık çevirisi yok
ÖZKAN ÖZİPEKLİLER
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİM DEMİRCİ
- Enez kili ve asitle etkileşmesinin kristal yapı bakımından x-ışını kırınım yöntemi ile incelenmesi
Başlık çevirisi yok
NEZİHE ÇALIŞKAN
Doktora
Türkçe
1986
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİZAMETTİN ARMAĞAN