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0.13μm EEPROM器件测试分析

作　者: 喻尊
导　师: 李泽宏
学　校: 电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: EEPROM 不易失存储器 Endurance 器件结构数据保持
分类号: TP333
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory),电可擦写只读存储器,是一种掉电后数据不丢失、可在线重复擦写编程的存储器,通常写入的数据常温条件下可以保存数十年,其擦写编程周期可达百万次以上。作为理想的小容量不易失存储器(NVM, Nonvolatile Memory),广泛应用于消费类电子、工业类电子等产品领域。本文以复旦微电子股份有限公司与新加坡特许半导体联合开发的0.13μm EEPROM工艺开发及器件验证项目为中心,结合不易失存储器理论及自开发测试验证平台介绍,分析验证工艺、器件特性。本文的主要工作包括:1)NVM器件基本理论研究。首先,对NVM涉及相关半导体物理机理进行分析和研究;其次,对常用三类NVM类型(EPROM、EEPROM、Flash)及各类型存储器典型单元特征结构进行分析和研究。2)0.13μm EEPROM单元、阵列及EEPROM工艺介绍。对本项目EEPROM目标存储单元和存储阵列及开发工艺进行简要介绍。3)自开发测试验证平台介绍。测试验证平台主要包含NB0401测试系统,安捷伦电源、安捷伦万用表、精准温控气流箱、自开发PCB测试板,单片机测试程序及测试脚本,通过对测试流程的分析加以描述。4)工艺器件验证、特性分析。器件特性主要包含EEPROM单元的阈值电压VT与擦、写编程高压VPP、编程时间TEW关系,Endurance特性退化,数据保持能力和温度特性。目前0.13μm EEPROM工艺已经成功开发完成,器件结构已成熟应用于公司的串行EEPROM产品及智能卡产品。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-17
  1.1 热载流子注入效应  8-11
    1.1.1 漏端编程  9-10
    1.1.2 源端注入  10
    1.1.3 分裂栅单元  10-11
  1.2 F-N 隧道效应  11-12
  1.3 带带隧道效应  12-13
  1.4 紫外光擦除  13-14
  1.5 数据读取  14-17
    1.5.1 二进制存储读取  15-16
    1.5.2 多级存储读取  16-17
第二章不易失存储器件结构及目标存储单元介绍  17-47
  2.1. EPROM 常见结构  17-22
    2.1.1 T-cell 结构  17-18
    2.1.2 X-cell 结构  18-19
    2.1.3 交错虚地结构  19-21
    2.1.4 金属交替虚地结构  21-22
  2.2 EEPROM 常见结构  22-26
    2.2.1 隧道氧化层定位于漏极扩展结构  23
    2.2.2 隧道氧化层定位于浮栅沟道与漏极重叠区结构  23-24
    2.2.3 隧道氧化层定位于沟道区结构  24
    2.2.4 纹理多晶结构  24-26
  2.3 FLASH 常见结构  26-42
    2.3.1 T-cell 闪存结构  26-30
    2.3.2 源极耦合分裂栅结构  30-31
    2.3.3 电场增强型隧道注入结构  31-34
    2.3.4 三层多晶虚地结构  34-35
    2.3.5 NAND 结构  35-39
    2.3.6 DiNOR 结构  39-42
  2.4 目标EEPROM 单元相关描述  42-47
    2.4.1 EEPROM 单元  43-44
    2.4.2 EEPROM 字节及阵列  44-47
第三章 NB0401 测试系统  47-51
  3.1 系统简介  47-48
  3.2 系统框图  48
  3.3 主要功能  48-49
  3.4 操作界面  49-51
第四章测试环境介绍  51-61
  4.1 单元擦、写、读操作说明  51
  4.2 测试设备  51-52
  4.3 测试板硬件  52-57
    4.3.1 电源模块  52-53
    4.3.2 主控模块  53-56
    4.3.3 通讯模块  56-57
    4.3.4 测试单元  57
  4.4 测试软件  57-61
    4.4.1 通信协议  57-60
    4.4.2 测试流程  60-61
第五章测试要求、测试项目、测试数据  61-69
  5.1 单元阈值电压初始化及Wakeup 测试  61-62
  5.2 单元阈值VPP 测试  62
  5.3 单元阈值TEW 测试  62-63
  5.4 单元Endurance 测试  63-65
    5.4.1 Endurance 测试阈值退化  64
    5.4.2 Endurance 测试IV 退化  64-65
  5.5 数据保持测试  65-66
  5.6 温度测试  66-69
    5.6.1 阈值VPP 温度测试  66-67
    5.6.2 阈值TEW 温度测试  67
    5.6.3 Endurance 温度测试  67-69
第六章测试结论及改进方案  69-71
致谢  71-72
参考文献  72-75
攻读硕士学位期间取得的研究成果  75-76

0.13μm EEPROM器件测试分析

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