Abstract
電荷捕捉記憶體元件預期將成為快閃記憶體於40奈米以下世代產品的解決方案。於1960年代末期發明之矽-氧-氮-氧-矽（SONOS）元件就是其中一種型態的電荷捕捉記憶體元件。該種元件是將電荷儲存在氮化矽材料當中。然而，傳統的SONOS記憶體元件存在著一種應用上的限制，就是我們無法找到一個合適的穿隧氧化層厚度來同時達到優良的抹除速度以及資料保存能力。 最近這幾年一種新的電荷捕捉快閃記憶體元件被提出具有克服傳統SONOS元件應用上限制的能力。該種記憶體元件稱作能帶隙工程矽-氧-氮-氧-矽（BE-SONOS）元件。在採用非常薄的氧-氮-氧穿隧阻障層（一般來說各層厚度約在13/20/25 埃）的情況下，高電場下的電荷穿隧距離會因為能帶隙消除效應而有效降低。此時幾乎僅存第一層超薄氧化層扮演有效之電荷穿隧障礙，因此大大提高了電洞穿隧電流。另一方面當電荷儲存狀態的低電場條件下，不論電子自儲存層中逸失或是電洞穿隧進入儲存層之能力皆會因為整個氧-氮-氧穿隧阻障層的阻擋而顯著降低。 本論文將針對此新開發的BE-SONOS記憶體元件在基本元件概念、各介電層之製程效應、電荷捕捉層工程效應、以及介電層微縮能力在可靠度特性上之研究提供詳細的說明。從這些研究結果我們認為在次世代的非揮發性記憶體，特別是資料儲存式快閃記憶體（NAND Flash）的應用上，BE-SONOS是目前電荷捕捉記憶體元件當中的最佳解決方案。