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3D NAND闪存中氟攻击问题引起的字线漏电的改进

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物理学报 2024年第6期73卷 368-373页

作者：方语萱夏志良杨涛周文犀霍宗亮中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院大学北京101408 长江存储科技有限责任公司武汉430071 长江先进存储产业创新中心有限责任公司武汉430014

随着3D NAND闪存向更高层数堆叠,后栅工艺下,金属钨(W)栅字线(WL)层填充工艺面临的挑战进一步增大.由于填充路径增长,钨栅在沉积过程中易产生空洞,造成含氟(F)副产物的聚集,引起氟攻击问题.具体表现为,在后续高温制程的激发下,含氟副产... 详细信息

随着3D NAND闪存向更高层数堆叠,后栅工艺下,金属钨(W)栅字线(WL)层填充工艺面临的挑战进一步增大.由于填充路径增长,钨栅在沉积过程中易产生空洞,造成含氟(F)副产物的聚集,引起氟攻击问题.具体表现为,在后续高温制程的激发下,含氟副产物向周围结构扩散,侵蚀其周边氧化物层,导致字线漏电,影响器件的良率及可靠性.本文首先分析了在3D NAND闪存中氟攻击的微观原理,并提出了通过低压退火改善氟攻击问题的方法.接下来对平面薄膜叠层与三维填充结构进行常压与低压下的退火实验,并使用多种方法对残留氟元素的浓度与分布进行表征.实验结果表明,适当条件下的低压退火,使得钨栅中的残余氟有效地被排出,可以有效降低字线的漏电指数,提高3D NAND闪存的质量.

关键词： 3D NAND闪存氟攻击问题字线漏电低压退火

等离子体增强原子层沉积二氧化硅对多晶硅的损伤机理及防范工艺研究

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真空科学与技术学报 2024年第6期44卷 552-558页

作者：何亚东袁刚李拓周毅程晓敏霍宗亮长江存储科技有限责任公司武汉430078 华中科技大学集成电路学院武汉430074 华中科技大学化学与化工学院武汉430074

文章通过电子束检测(EBI)手段研究了等离子体增强原子层沉积(PEALD) SiO_(2)过程中硅烷基酰胺类前驱体副产物对多晶硅产生不可逆损伤的机理。提出用单胺基硅烷基酰胺替代多胺基硅烷基酰胺作为前驱体,来减轻对多晶硅材料的损伤。在不损... 详细信息

文章通过电子束检测(EBI)手段研究了等离子体增强原子层沉积(PEALD) SiO_(2)过程中硅烷基酰胺类前驱体副产物对多晶硅产生不可逆损伤的机理。提出用单胺基硅烷基酰胺替代多胺基硅烷基酰胺作为前驱体,来减轻对多晶硅材料的损伤。在不损伤多晶硅前提下,进一步研究化学位阻较小的单胺基前驱体二异丙胺硅烷(DIPAS)对反应速率的影响。

关键词：等离子体增强原子层沉积硅烷基酰胺氧化硅二异丙胺硅烷(DIPAS)

一种宽范围、高精度的带宽自适应式四相DLL

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西安电子科技大学学报 2022年第1期49卷 194-201页

作者：杨雪刘飞霍宗亮中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院大学北京100864

NAND Flash存储器具有读写速度高、容量大、可靠性高等优点,被广泛用于固态硬盘、存储卡、U盘等应用中,成为数据中心和消费电子的核心存储元件。开放NAND闪存接口国际标准作为NAND Flash与控制器之间通用接口协议,严格定义了数据传输相... 详细信息

NAND Flash存储器具有读写速度高、容量大、可靠性高等优点,被广泛用于固态硬盘、存储卡、U盘等应用中,成为数据中心和消费电子的核心存储元件。开放NAND闪存接口国际标准作为NAND Flash与控制器之间通用接口协议,严格定义了数据传输相关的控制指令、工作时序、电平要求等规范。根据当前ONFI 4.2国际协议标准对NAND Flash高速接口的多相位读写时钟的性能要求,设计了一种具有带宽自适应式延迟链结构的四相输出延迟锁相环,具有宽频锁定和高精度锁定的优点。在设计延迟锁相环中,为了解决宽频率范围下传统延迟链延迟时间有限的问题,提出一种可配置延迟链电路结构,可在不同频段下选择使用相应的延迟单元,从而扩展频率范围并保持精度;提出一款基于鉴频器的自适应控制电路,能跟踪输入时钟频率,自动配置延迟链,实现输出延迟锁相环带宽的自适应。基于SMIC 28nm HKCMOS工艺完成了输出延迟锁相环电路设计。仿真验证结果表明,在25℃、0.9 V电源电压、tt工艺角下,该输出延迟锁相环可产生四相时钟生成,且锁定范围为[22 MHz,1.6 GHz],最高锁定精度为17ps,完全满足ONFI国际标准对多相时钟产生的频率范围和精度要求。

关键词：延迟锁相环 NAND Flash高速接口宽范围高精度

基于一种NAND闪存页缓存器设计的C/F读取算法研究

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电子学报 2018年第11期46卷 2619-2625页

作者：陈珂杜智超叶松王颀霍宗亮成都信息工程大学通信工程学院四川成都610225 中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院大学微电子学院北京100029

为减小共源线噪声对NAND闪存读可靠性的影响,设计了一种可实现C/F(Coarse/Fine)读取操作的页缓存器电路,并设计实现了适用于此电路的C/F读取算法,显著减小了共源线噪声.该算法通过两次子读感应读取存储单元,在第一次子读感应中分辨出阈... 详细信息

为减小共源线噪声对NAND闪存读可靠性的影响,设计了一种可实现C/F(Coarse/Fine)读取操作的页缓存器电路,并设计实现了适用于此电路的C/F读取算法,显著减小了共源线噪声.该算法通过两次子读感应读取存储单元,在第一次子读感应中分辨出阈值电压较低的存储单元并标记在页缓存器中,使其不再进行第二次子读感应,从而减小共源线噪声引起的阈值偏移.电路仿真计算表明,该支持C/F读取算法的页缓存器结构能够减小阈值偏移至少495. 6mV,有效提高了NAND闪存读操作的精确性.

关键词： NAND闪存多值存储单元页缓存器 Coarse/Fine读取算法读可靠度

3D NAND闪存数据保持力与初始状态依赖性研究

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电子学报 2020年第2期48卷 314-320页

作者：张明明王颀井冲霍宗亮中国科学院大学微电子学院北京100049 中国科学院微电子研究所北京100029 长江存储科技有限公司湖北武汉201203

数据保持力是NAND闪存重要的可靠性指标,本文基于用户在使用模式下,通过设计测试方法,研究了电荷捕获型3D NAND闪存初始阈值电压-2V至3V的范围内数据保持力特性.结果表明初始状态为编程态时,可以有效降低NAND闪存高温数据保留后的误码率... 详细信息

数据保持力是NAND闪存重要的可靠性指标,本文基于用户在使用模式下,通过设计测试方法,研究了电荷捕获型3D NAND闪存初始阈值电压-2V至3V的范围内数据保持力特性.结果表明初始状态为编程态时,可以有效降低NAND闪存高温数据保留后的误码率,特别是随着擦写次数的增加,不同初始状态下电荷捕获型3D NAND闪存数据保持力差异更加明显,结论表明闪存最适宜存放的状态为0-1V,电荷捕获型3D NAND闪存器件应避免长期处于深擦除状态.并基于不同初始状态闪存高温数据保留后的数据保持力特性不同的现象进行了建模和演示,通过设计实验验证,机理解释模型符合实验结果.该研究可为电荷捕获型3D NAND闪存器件的长期存放状态提供理论参考.

关键词：数据保持力初始状态误码率机理模型 3D NAND

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嵌入式闪存器件技术进展

微纳电子技术 2013年第5期50卷 269-275,305页

作者：陈相银霍宗亮刘璟王永谢常青刘明中国科学院微电子研究所北京100029

首先介绍了嵌入式闪存器件的基本工作原理,并根据具体的技术特点和应用整理归纳出了嵌入式闪存器件的三种主流单元结构:单晶体管器件结构、分裂栅器件结构和选择晶体管加存储晶体管的两管器件结构,然后详细分析和比较了这三种器件结构... 详细信息

首先介绍了嵌入式闪存器件的基本工作原理,并根据具体的技术特点和应用整理归纳出了嵌入式闪存器件的三种主流单元结构:单晶体管器件结构、分裂栅器件结构和选择晶体管加存储晶体管的两管器件结构,然后详细分析和比较了这三种器件结构的优缺点。接着进一步重点介绍嵌入式闪存器件近年来的最新发展,列举了传统浮栅器件在65 nm技术代的先进解决方案,并讨论了融合分立电荷陷阱存储概念的新型SONOS和纳米晶存储技术,介绍了该类型技术较之传统浮栅结构的突出优势以及目前的研究进展。最后,对嵌入式闪存技术在32 nm以下节点将遭遇的瓶颈以及进一步发展方向进行分析和展望,给出了可能的解决方案。

关键词：嵌入式闪存片上系统(SoC) 分裂栅存储器电荷陷阱存储器纳米晶存储器

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Material properties and effective work function of reactive sputtered TaN gate electrodes

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Journal of Semiconductors 2011年第5期32卷 32-35页

作者：张满红霍宗亮王琴刘明 Laboratory of Nanofabrication and Novel Device Integration Institute of MicroelectronicsChinese Academy of Sciences

The resistivity, crystalline structure and effective work function （EWF） of reactive sputtered TaN has been investigated. As-deposited TaN films have an fcc structure. After post-metal annealing （PMA） at 900℃, the TaN films deposited with a N2 flow rate greater than 6.5 sccm keep their fcc structure, while the films deposited with a N2 flow rate lower than 6.25 sccm exhibit a microstructure change. The flatband voltages of gate stacks with TaN films as gate electrodes on SiO2 and HfO2 are also measured. It is concluded that a dipole is formed at the dielectric-TaN interface and its contribution to the EWF of TaN changes with the Ta/N ratio in TaN, the underneath dielectric layer and the PMA conditions.

关键词： metal gate thermal stability effective work function dipole

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NAND闪存错误缓解技术综述

微电子学 2021年第3期51卷 374-381页

作者：曹馥源刘杨霍宗亮中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院大学北京100049

NAND闪存以其高存储密度、高速、低功耗等优点被广泛应用于数据存储。三维堆叠闪存技术的出现和多值存储技术的发展进一步提高了密度,降低了存储成本,同时也带来了更加严重的可靠性问题。闪存主控厂商一直采用更强大的纠错码(ECC),如BCH... 详细信息

NAND闪存以其高存储密度、高速、低功耗等优点被广泛应用于数据存储。三维堆叠闪存技术的出现和多值存储技术的发展进一步提高了密度,降低了存储成本,同时也带来了更加严重的可靠性问题。闪存主控厂商一直采用更强大的纠错码(ECC),如BCH和LDPC码来对闪存中的数据错误进行纠正。但当NAND闪存中的错误数超出ECC纠错能力时,错误将无法被纠正,因此研究人员提出了多种基于NAND闪存的错误缓解技术作为ECC的补充方案。本文介绍了NAND闪存的工作原理和错误模式,对最新的错误缓解技术进行综述,为设计更加可靠的存储解决方案提供了有益参考。

关键词： NAND闪存可靠性错误缓解存储特性

纳米材料及HfO2基存储器件的原位电子显微学研究

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物理学报 2018年第12期67卷 119-133页

作者：李超姚湲杨阳沈希高滨霍宗亮康晋锋刘明禹日成中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心先进材料与结构分析实验室北京100190 中国科学院大学物理科学学院北京100049 北京大学信息科学技术学院北京100871 中国科学院微电子研究所微电子器件与集成技术重点实验室北京100029

总结了我们将原位技术和透射电子显微学分析方法相结合,针对纳米材料和器件的结构、形貌、成分以及电势分布等物理性质的动态行为所开展的综合物性表征和分析工作.主要成果有:揭示了C_(60)纳米晶须在焦耳热作用下的结构相变路径;观察到... 详细信息

总结了我们将原位技术和透射电子显微学分析方法相结合,针对纳米材料和器件的结构、形貌、成分以及电势分布等物理性质的动态行为所开展的综合物性表征和分析工作.主要成果有:揭示了C_(60)纳米晶须在焦耳热作用下的结构相变路径;观察到了电荷俘获存储器中的电荷存储位置以及栅极电压诱导的氧空位缺陷;研究了阻变存储器中氧空位通道的形成过程以及导电通道的开关机理.这些成果不但有助于深入理解纳米材料和器件相关功能的物理机理,改善其工作性能,更展示了透射电子显微学在微电子领域强大的研究能力.

关键词：透射电子显微学原位纳米材料微电子器件