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当前集成电路生产领域中，器件的特征尺寸已经减小到45nm(Intel多核心CPU)，各种器件工艺尺寸亦随之减小。然而由于器件工作电压与器件特征尺寸等比例缩小之间所存在的矛盾，小尺寸器件都面临着高电场效应所带来的种种可靠性问题。由于集成度的大幅度提高，以及嵌入式系统的要求，“快闪电可擦写只读存储器(FlashEEPROM:FlashElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory)”的可靠性问题一直以来都是集成电路研究中的热点。
本论文分别对两种典型FlashEEPROM单元存储器件：基于“可擦写只读存储器(EPROM:ErasableProgrammableRead-OnlyMemory)”的ETOXTM(EPROMTunnelOXide)结构FlashEEPROM和“多晶硅栅/氧化硅/氮化硅/氧化硅/硅衬底(SONOS:Silicorg/Qxide/Nitride/Oxide/Silicon)结构”FlashEEPROM的可靠性问题进行了研究，内容涵盖耐久性、保持性、漏干扰等方面。
对于并联结构NOR阵列的ETOXTM结构FlashEEPROM单元器件：
1、从理论和实验上系统分析了热载流子写入应力模式下，衬底负偏压对器件耐久性退化的影响。研究结果表明，在热载流子写入应力模式下施加衬底负偏压，将扩大热载流子注入范围，并且影响注入栅电流密度、隧穿氧化层损伤范围以及损伤程度；首次发现器件阈值电压窗口退化率、跨导变化率等随衬底负偏压“V”型退化趋势并通过理论分析给出合理的解释；提出通过对衬底负偏压的选择，可获得CHISEL(ChannelHot-electronInaducedSecondaryELectron)写入模式下兼顾编程效率和耐久性的优化写入应力条件。
2、从理论和实验上分析了擦写应力对器件数据保持特性的影响。研究结果表明，器件保持特性退化机制与擦写应力周期、应力模式密切相关：首次发现了在耐久性实验初期，源端保持特性退化中的“V”型特征，并用源端界面陷阱的恢复和充放电模型给出了合理的解释；而耐久性应力后期，由于漏侧隧穿氧化层陷阱的产生，使得“应力感应泄漏电流(SILC:Stress-LuducedLeakageCurrent)”成为数据保持特性退化的主要原因，并且写应力中采用衬底负偏压将延缓SILC的发生。
3、研究了衬底偏压对应力周期后NOR阵列FlashEEPROM单元器件漏干扰(DrainDisturb)过程中泄漏机制的影响。并在国外研究CHISEL热电子沟道注入引起的漏干扰可靠性问题基础上，首次引人陷阱电荷计算电场、电位分布求解泊松方程研究各种可能的泄漏电流对小尺寸FLASH漏干扰的影响；分别确定了“电荷流失(CL:ChargeLoss)”和“电荷获取(CG:ChargeGain)”两种漏干扰情形中，几种主要的泄漏机制，包括：电子从浮栅到衬底漏端附近的“福勒-诺德海姆隧穿(FNT:Fowler-NordheimTunneling)”和“陷阱辅助隧穿(TAT：Trap-AssistedTunneling)”；浮栅/漏交叠部分由“带带隧穿(BTBT:Band-To-BandTunneling)”所引起的“幸运空穴(Lucky-holes)注入”；以及漏结附近的“准沟道热载流子/沟道热电子引发的次级电子(quasi-CHE/CHISEL:quasi-ChannelHot-Electron/ChannelHot-ElectronInducedSecondaryELectron)注入”。模拟计算和实验都一致表明：在CL漏干扰过程中，从浮栅向漏端注入的FNT和TAT，以及在漏/浮栅交叠区，由带带隧穿所引起的幸运空穴注入，是其中最主要的电荷泄漏机制。而整个CL漏干扰过程随实验时间增加呈现出两个阶段--由FNT和TAT主导的第一个阶段和幸运空穴注入主导的第二阶段。并且两个阶段的漏干扰退化率都在同一个特定的衬底偏压条件下呈现极值。这是由于在此衬底偏压条件下，器件所表现出的最小耐久性退化所引起。在CG漏干扰过程中，从浮栅向漏端注入的FNT和TAT；在漏/浮栅交叠区，由带带隧穿所引起的幸运空穴注入；以及漏结附近的quasi-CHE/CHISEL注入共同作用。而阈值电压漂移随衬底偏压所表现出的单调趋势，则是由于衬底负偏压所引起的阈值电压抬升，在增强FNT/TAT和幸运空穴注入的同时，削弱了quasi-CHE/CHISEL注入机制。
4、在对SONOS结构FlashEEPROM单元器件的可靠性研究中。从理论和实验上分析了阈值电压在反映读取电流退化情况时所存在的局限性；针对阈值电压的局限性，在半导体存储器领域首次提出阈值电流的概念，并用其研究器件读取性能的退化；首次提出根据阈值电压窗口的幅度对FlashEEPROM进行重新分类的设想，并将阈值电流方法分别用于大、小阈值电压窗口FlashEEPROM器件的可靠性研究，均获得了很好的应用效果。