氮化硅介质中双层纳米硅薄膜的两级电荷存储  

Double-level charge storage in self-aligned doubly-stacked Si nanocrystals in SiN_x dielectric

作　　者：王久敏[1] 陈坤基[1] 宋捷[1] 余林蔚[1] 吴良才[1] 李伟[1] 黄信凡[1] 

机构地区：[1]南京大学物理系固体微结构国家重点实验室,南京210093

出　　处：《物理学报》2006年第11期6080-6084,共5页Acta Physica Sinica

基　　金：国家自然科学基金(批准号:60471021;90301009;60571008);国家重点基础研究发展规划(批准号:2001CB610503);中科院上海微系统和信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室资助的课题.~~

摘　　要：研究镶嵌在超薄非晶氮化硅(a-SiNx)层之间的双层纳米硅(nc-Si)的电荷存储现象.利用等离子体增强化学气相淀积(PECVD)技术在硅衬底上制备a-SiNx/a-Si/a-SiNx/a-Si/a-SiNx多层薄膜结构.采用常规热退火方法使非晶硅(a-Si)层晶化,形成包含双层nc-Si的金属-氮化物-半导体(MIS)结构.通过电容电压(C-V)特性测量,观测到该结构中由于电荷存储引起的C-V回滞现象,并在室温下成功观察到载流子基于Fowler-Nordheim(F-N)隧穿注入到第一层、第二层nc-Si的两级电荷存储状态.结合电流电压(I-V)特性的测量,对电荷存储的机理进行了深入分析.Doubly stacked layers of amorphous silicon （a-Si） between amorphous silicon nitride （a-SiNx ） layers have been fabricated by plasma enhanced chemical vapor deposition （PECVD）technique. Si nanocrystal （nc-Si） layers were formed by thermal crystallization of a-Si layers after a furnace annealing at 1100℃ for 30 min in N2 ambient. The phenomena of charge trapping and storage in nc-Si layers were observed in both capacitance-voltage （C-V） and current-voltage （I-V） measurements at room temperature. The structure has revealed a double-level charging process. Two stages of charge storage were evident in the series of C-V curves. The phenomena and mechanism of charge storage were discussed in detail.

关 键 词：纳米硅 氮化硅 电容电压法 电流电压法 

分 类 号：O484[理学—固体物理]