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2009 Fiscal Year Annual Research Report

不揮発性メモリ用絶縁膜の電荷トラップに関する研究

Research Project

Project/Area Number 21560336
Research InstitutionTokai University

Principal Investigator

小林 清輝  Tokai University, 工学部, 教授 (90408005)

Keywords電子・電気材料 / 不揮発性メモリ / LSI / Si_3N_4 / SiCN
Research Abstract

不揮発性メモリデバイスのメモリセル構造として、MONOS (Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon)型などの電荷トラップセル方式が注目されている。この方式においては、Si_3N_4膜に内在する欠陥が作る電荷トラップに電子または正孔を捕獲させることで情報を記憶する。このため、Si_3N_4膜中の欠陥の電子状態と挙動を理解することが重要である。
本研究ではまず、減圧CVD (Chemical Vapor Deposition)法で堆積したSi_3N_4膜に、室温でエネルギー4.9eVの紫外線を照射することで、リーク電流が著しく増加することを見出した。また、電子スピン共鳴測定の結果に基づき、紫外線照射によって生成したK^0センター(Si dangling bond : Si db)がSi_3N_4膜中でキャリヤ生成中心として働き、リーク電流の増加を引き起こすと考えられることを示した。これまで、Si dbはMONOS型メモリの主要な電荷トラップの一つと考えられてきたが、本研究結果は、Si dbがキャリヤ生成中心として振る舞う可能性を示したものであり、不揮発性メモリ用Si_3N_4膜の形成に対し極めて重要な知見を与えている。
次に、Si_3N_4膜(比誘電率~7)と比較して比誘電率が4.8と低いSiCN膜を電荷トラップ膜に用いることで、不揮発性メモリの書き込み消去特性を向上できると考え、Metal-SiCN-Oxide-Silicon構造の素子を試作し、そのメモリ特性を評価した。その結果、Si_3N_4膜の場合に比べて低電圧で情報の書き込みができること、および125℃で10年以上のデータ保持時間が見込まれることが分かった。これらの結果により、低誘電率SiCN膜によって不揮発性メモリデバイスの性能を向上できる可能性があることを示した。

  • Research Products

    (5 results)

All 2010 2009

All Presentation (4 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Presentation] 低誘電率SiCN膜の不揮発性メモリデバイスへの応用2010

    • Author(s)
      立崎悟史, 渡辺紘章, 五反田慎, 小林清輝
    • Organizer
      第57回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東海大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2010-03-20
  • [Presentation] 紫外線照射を行ったSi_3N_4膜における電気伝導機構の検討(I)2010

    • Author(s)
      石川貢吉, 浅妻裕文, 渡辺紘章, 村田龍紀, 浅井孝祐, 土本淳一, 小林清輝
    • Organizer
      第57回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東海大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2010-03-19
  • [Presentation] 紫外線照射を行ったSi_3N_4膜における電気伝導機構の検討(II)2010

    • Author(s)
      石川貢吉, 浅妻裕文, 渡辺紘章, 村田龍紀, 浅井孝祐, 土本淳一, 小林清輝
    • Organizer
      第57回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東海大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2010-03-19
  • [Presentation] 紫外線照射を行ったSi_3N_4膜における電気伝導機構の検討(III)2010

    • Author(s)
      渡辺紘章, 浅妻裕文, 石川貢吉, 小林清輝
    • Organizer
      第57回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東海大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2010-03-19
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法2009

    • Inventor(s)
      小林清輝
    • Industrial Property Rights Holder
      学校法人東海大学
    • Industrial Property Number
      特許、国際出願番号PCT/JP2009/069502
    • Filing Date
      2009-11-17
    • Overseas

URL: 

Published: 2011-06-16   Modified: 2013-04-08  

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