Título
Nanopartículas de HfO2 embebidas en una matriz de óxido spin-on-glass como capa de atrapamiento de carga para dispositivos de memoria
Autor
RAFAEL ORTEGA HERNANDEZ
Colaborador
JOEL MOLINA REYES (Asesor de tesis)
ALFONSO TORRES JACOME (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Resumen o descripción
The technological progress and the scaling down of electronic devices have
carried out to new research in nonvolatile memory industry. The typical
silicon-oxide-nitride-oxide-silicon (SONOS) charge trapping-based nonvolatile
memories have been widely studied in past years. The main problem of
SONOS devices is the high leakage current due to scaling down of ONO
layers. There are a wide variety of films with higher dielectric constant values
(κ) other than SiO2 which seems to solve the leakage current problem. At this
time, interest is centered on films such as HfO2 with κ value of 25 which
appears to be a promising candidate to replace Si3N4 films as the charge
trapping layer of SONOS-type memory devices. These high-κ materials lead
to a new type of memory structure Metal/Oxide/High-κ oxide/Oxide/Silicon
(MOHOS) memory.
In this thesis we present the use of HfO2 nanoparticles (np-HfO2) embedded
in a spin-on glass oxide matrix as an active charge trapping layer for
MOHOS-type memory structures. The deposition of charge-trapping layer is
performed by the sol-gel technique and it is characterized at different np-HfO2
concentrations. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) in
absorbance mode is used to observe the presence of chemical bonding
presented in the high-κ layer. Also, different annealing temperatures are
experimented for final curing of this film. The top oxide of the structure is also
deposited by the sol-gel method. For this layer, the same spin-on glass that
was used for embedding np-HfO2 is used. For these reasons, the MOHOStype
structure is obtained by a very simple and low-cost deposition method.
Finally, figures of merit like programming (writing/erasing) times and retention
time are presented and correlated to obtain the general performance of the
MOHOS-type memory devices.
El progreso tecnológico y el escalamiento de los dispositivos electrónicos han
llevado a la investigación en nuevas áreas en la industria de dispositivos de
memorias no volátiles. La memoria no volátil de atrapamiento de carga silicio-xido-nitruro-óxido-silicio (SONOS) ha sido ampliamente investigada en años
anteriores. Sin embargo, el principal problema de los dispositivos de memoria
SONOS son las corrientes de fuga debido a la reducción en el espesor de la
estructura ONO. Existe una amplia variedad de materiales con una constante
dieléctrica (κ) mayor que la del dióxido de silicio (SiO2) que pueden resolver
el problema de corrientes de fuga. Por el momento, nuestro interés se centra
en el óxido de hafnio (HfO2), con un valor de constante dieléctrica κ≈25, el
cual parece ser un posible material para reemplazar la capa de nitruro de
silicio (Si3N4) como la capa de atrapamiento de carga en dispositivos de
memoria SONOS. Estos materiales de alta constante dieléctrica dan lugar a
un nuevo tipo de dispositivos de memoria Metal/Oxido/Oxido de alta
κ/Oxido/Silicio (MOHOS).
En esta tesis, se presenta el uso de nanopartículas de HfO2 (np-HfO2)
embebidas en óxido spin-on glass como carga de atrapamiento de carga en
estructuras de memoria tipo MOHOS. El depósito de la capa de atrapamiento
de carga se realiza mediante la técnica sol-gel y se experimenta con
diferentes concentraciones de np-HfO2. El estudio de composición química
de esta capa se lleva a cabo a través de Espectroscopia de Transformada de
Fourier en Infrarrojo (FTIR). También, se experimenta con diferentes
temperaturas de curado de la capa de alta constante dieléctrica. El óxido de
bloqueo se deposita por el método de sol-gel. De esta forma, la obtención de
la estructura tipo MOHOS se lleva a cabo de una manera sencilla y a bajo
costo. Finalmente, las figuras de mérito como el tiempo de programación
(escritura/borrado) y el tiempo de retención se presentan para obtener el
rendimiento de estos dispositivos de memoria.
Editor
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
Fecha de publicación
febrero de 2012
Tipo de publicación
Tesis de maestría
Versión de la publicación
Versión aceptada
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Audiencia
Estudiantes
Investigadores
Público en general
Sugerencia de citación
Ortega-Hernandez R.
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional del INAOE
Descargas
2418