Résumé
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L'objectif de ces travaux de
thèse est d’évaluer les performances en
écriture/cyclage/rétention d'une cellule mémoire
SONOS basée sur une
architecture split gate très innovante développée
par STMicroelectronics,
l’eSTM (embedded Select in Trench Memory). Dans un premier temps, le
manuscrit
explique la réalisation de cette mémoire SONOS qui est
basée sur une
modification de la mémoire eSTM à grille flottante, cette
modification se
faisant sans coût supplémentaire. Dans un second temps,
une étude sur les
mécanismes de programmation et d’effacement les plus performants
pour cette
mémoire est présenté, ceci m'amène aussi
à proposer une nouvelle architecture
de mémoire SONOS. Dans un troisième temps, les
résultats de caractérisation électrique
seront montrés pour les phases de programmation et effacement de
la cellule
SONOS eSTM pour les deux architectures disponibles : dual gate et
overlap. Pour
la mémoire dual gate, les deux cellules mémoires de part
et d'autre du
transistor de sélection ont chacune leur propre empilement de
grille «
ONO/grille de contrôle ». Pour la mémoire overlap,
la couche ONO est commune
aux deux cellules mémoires. Même si cette couche est
partagée, la mémorisation
de l'information dans l'ONO est localisée uniquement sous la
grille de contrôle
concernée grâce à la nature discrète du
piégeage des charges. Le mécanisme mis
en oeuvre pour les opérations d'écriture et d'effacement
est l'injection de
porteurs chauds et l'optimisation des polarisations (différentes
pour les deux
architectures disponibles) de drain et de grille de sélection
sera détaillée, ce
qui a permis de définir les tensions de seuil écrite et
effacée pour le
dispositif. Les conditions de programmation et effacement trouvé
ont permis
d'effectuer des tests d'endurance jusqu'à un million de cycles
pour les deux
architectures. Finalement, une étude en rétention et un
autre de pompage de
charge ont été menés pour connaitre la
qualité d’oxyde à l’interface des
cellules. Dans un quatrième temps, le fonctionnement de la
mémoire a été décrit
pour mieux comprendre les mécanismes d'injections et de
transport de charge
dans le dispositif ainsi que la variabilité de l'eSTM
liée au procédé de
fabrication. L'objectif a été atteint à l'aide de
simulations TCAD et de
mesures électriques sur des structures de
géométries variées.
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