| 講演名 | 2023-10-13 ［招待講演］不揮発性メモリのシリコン窒化膜に捕獲されたキャリヤの電荷重心とエネルギー深さの検討 小林 清輝(東海大), |
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| 抄録(和) | NAND型フラッシュメモリおよびマイコン混載不揮発性メモリの一部では，シリコン窒化膜を電荷捕獲層とするMetal-Oxide-Nitride-Oxide-Semiconductor(MONOS)トランジスタがメモリセルに用いられている。我々は，シリコン窒化膜中の電子のトラップ準位のエネルギー深さを求めるために，シリコン窒化膜-シリコン酸化膜二層膜の負ゲートバイアスにおける伝導電流の解析を行った。その結果，電子のトラップ準位の深さが正孔のトラップ準位の深さに比べて0.3〜0.4 eVだけ深いという結果を得た。また，N/Si組成比の異なる2種類の窒化膜のトラップ準位の深さを比べ，N/Si組成比が高い窒化膜の電子と正孔のトラップ準位が共に深いという結果を得た。また，MONOS構造のシリコン窒化膜に捕獲された電子と正孔の空間的位置に関する知見を得るために，チャージセントロイド（電荷重心）を求めることができる2つの方法を提案した：(a)定電流キャリヤ注入法および，(b)ブロッキング酸化膜を流れるFowler-Nordheimトンネル電流を解析する方法。これらの方法を用いて，正孔のチャージセントロイドは窒化膜内をブロッキング酸化膜-シリコン窒化膜界面近傍に向かって移動すること並びに，10 nmの厚さの窒化膜に捕獲された電子のチャージセントロイドが膜の中央付近に位置することが分かった。 |
| 抄録(英) | Metal-oxide-nitride-oxide-semiconductor (MONOS) field-effect transistors have been employed for memory cells in three-dimensional NAND-type flash memory and embedded nonvolatile memory. We have analyzed the conduction current flowing through silicon nitride-silicon dioxide stacked films under negative gate bias at high temperatures and have presented a method to estimate the energy depth of trap states for electrons in the silicon nitride film. The trap depth for electrons in the silicon nitride film used in this work was estimated to be 1.3 eV, which was deeper as compared to that for holes (~1.0 eV). Next, using the presented method, trap depths for electrons and holes in silicon nitride films with two different N/Si composition ratios were compared. Both trap states for electrons and holes were deeper in the silicon nitride film with the higher N/Si composition ratio. We have also proposed two methods to determine the charge centroid locations of electrons and holes trapped in MONOS devices. Using the proposed methods, it was shown that the charge centroid location of trapped holes was moved from the inside of the nitride film to the blocking oxide-silicon nitride interface. In addition, it was revealed that the charge centroid of electrons trapped in a 10-nm-thick nitride film was located near the middle of the nitride film. The proposed methods are useful for designing MONOS structures with robust reliability. |
| キーワード(和) | シリコン窒化膜 / 不揮発性メモリ / フラッシュメモリ / 電荷捕獲中心 / 電荷重心 / トラップ |
| キーワード(英) | silicon nitride / nonvolatile memory / flash memory / charge trap center / charge centroid / trap |
| 資料番号 | SDM2023-56 |
| 発行日 | 2023-10-06 (SDM) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | SDM |
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| 開催期間 | 2023/10/13(から1日開催) |
| 開催地（和） | 東北大学未来情報産業研究館５Ｆ |
| 開催地（英） | Niche, Tohoku Univ. |
| テーマ（和） | プロセス科学と新プロセス技術 |
| テーマ（英） | Process Science and New Process Technology |
| 委員長氏名（和） | 大見 俊一郎(東工大) |
| 委員長氏名（英） | Shunichiro Ohmi(Tokyo Inst. of Tech.) |
| 副委員長氏名（和） | 宇佐美 達矢(ラピダス) |
| 副委員長氏名（英） | Tatsuya Usami(Rapidus) |
| 幹事氏名（和） | 諏訪 智之(東北大) / 野田 泰史(パナソニック) |
| 幹事氏名（英） | Tomoyuki Suwa(Tohoku Univ.) / Taiji Noda(Panasonic) |
| 幹事補佐氏名（和） | 細井 卓治(関西学院大) / 二瀬 卓也(ウエスタンデジタル) |
| 幹事補佐氏名（英） | Takuji Hosoi(Kwansei Gakuin Univ.) / Takuya Futase(Western Digital) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Silicon Device and Materials |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | ［招待講演］不揮発性メモリのシリコン窒化膜に捕獲されたキャリヤの電荷重心とエネルギー深さの検討 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | [Invited Talk] Determination of charge centroid location and energy depth of charge carriers trapped in silicon nitride charge-trap layers |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | シリコン窒化膜 / silicon nitride |
| キーワード(2)（和/英） | 不揮発性メモリ / nonvolatile memory |
| キーワード(3)（和/英） | フラッシュメモリ / flash memory |
| キーワード(4)（和/英） | 電荷捕獲中心 / charge trap center |
| キーワード(5)（和/英） | 電荷重心 / charge centroid |
| キーワード(6)（和/英） | トラップ / trap |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 小林 清輝 / Kiyoteru Kobayashi |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 東海大学(略称：東海大) Tokai University(略称：Tokai Univ.) |
| 発表年月日 | 2023-10-13 |
| 資料番号 | SDM2023-56 |
| 巻番号（vol） | vol.123 |
| 号番号（no） | SDM-211 |
| ページ範囲 | pp.13-20(SDM), |
| ページ数 | 8 |
| 発行日 | 2023-10-06 (SDM) |