Abstract
當浮動閘極結構之快閃記憶體無法滿足元件微縮的發展時，SONOS-type是取代浮動閘極結構的熱門候選者之一。然而，以氮化矽為電荷儲存層之SONOS快閃記憶體發展到次微米以下時並無法再以降低穿隧氧化層的方式來提高寫入速度，且元件的電荷保存力也將面臨挑戰。而金屬氧化物有較小的能隙，可減少寫入時額外能障，故有較快的寫入特性，本論文即在探討以Hf-based的高介電材料當電荷儲存層並研究不同Hf/Al組成比的電荷儲存層對元件特性的影響。 由實驗結果可發現，以HfO2作為快閃記憶體之電荷儲層以500℃~600℃為最佳退火溫度。若以不同組成比的HfxAlyO堆疊作電荷儲存層，Al含量從穿隧氧化層到上氧化層以逐漸增加的組成有較佳的寫入/抹除特性。比較電容的不同製程以有隔離的結構特性較佳。HfO2添了Al2O3可提高熱穩定性外也提供較高的電荷缺陷密度來捕捉穿隧電荷並且保有適當的Si/HfxAlyO的能隙差，結果顯示，Hf/Al=1:2的HfxAlyO組成俱有較佳的寫入/抹除特性。另外HfxAlyO之電荷儲存層在元件可靠度方面也有很好的的電荷保存力和至少1000次耐讀寫能力，在100秒的抗汲極及讀取干擾方面，臨限電壓的漂移也不超過0.1V/0.2V。總結來說，HfxAlyO且Hf/Al=1:2的組成是適合當SONOS- type快閃記憶體的電荷儲存層的材料。