• 전기전자학회논문지
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• 제25권4호
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• pp.774-777
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• 2021

본 논문은 Charge Trap Flash using Ferroelectric(CTF-F) 구조를 가진 3D NAND Flash Memory gate controllability에 대해 분석했다. Ferroelectric 물질인 HfO₂는 polarization 이외에도 high-k 라는 특징을 가진다. 이러한 특징으로 인해 CTF-F 구조에서 gate controllability가 증가하고 Bit Line(BL)에서 on/off 전류특성이 향상된다. Simulation 결과 CTF-F 구조에서 String Select Line(SSL)과 Ground Select Line(GSL)의 채널길이는 100 nm로 기존 CTF 구조에 비해 33% 감소했지만 거의 동일한 off current 특성을 확인했다. 또한 program operation에서 channel에 inversion layer가 더 강하게 형성되어 BL을 통한 전류가 약 2배 증가한 것을 확인했다.

• 전기전자학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.110-115
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• 2024

본 논문은 3D NAND Flash memory에서 tapering된 O/N/O(Oxide/Nitride/Oxide) 구조와 blocking oxide를 ferroelectric material로 대체한 O/N/F(Oxide/Nitride/Ferroelectric) 구조의 V_th(Threshold Voltage) 변화량을 분석했다. Tapering 각도가 0°일 때 O/N/F 구조는 O/N/O 구조보다 저항이 작고 WL(Word-Line) 상부와 WL 하부의 V_th 변화량이 감소한다. Tapering된 3D NAND Flash memory는 WL 상부에서 WL 하부로 내려갈수록 channel 면적이 감소하며 channel 저항이 증가한다. 따라서 tapering 각도가 증가할수록 WL 상부의 V_th가 감소하고 WL 하부의 V_th는 증가한다. Tapering된 O/N/F 구조는 channel 반지름 길이와 비례하는 V_fe로 인해 WL 상부의 V_th는 O/N/O 구조보다 더 감소한다. 또한 O/N/F 구조의 WL 하부는 O/N/O 구조보다 V_th가 증가하기 때문에 tapering 각도에 따른 V_th 변화량이 O/N/O 구조보다 더 증가한다.

• 전기전자학회논문지
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• 제26권2호
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• pp.329-332
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• 2022

본 논문에서는 ferroelectric(HfO₂)구조가 적용된 3D NAND flash memory의 parameter에 따른 lateral charge migration의 retention과 V_th를 분석하였다. P_s가 클수록 Program 시 ferroelectric에서 가능한 최대 polarization이 크기 때문에 초기 V_th는 P_s 25µC/cm² 보다 P_s 70µC/cm²에서 약 1.04V차이로 커진다. 또한 Program 이후 trap된 전자는 시간이 지남에 따라서 lateral charge migration이 발생한다. Program 이후 gate에 전압을 가하지 않고 ferroelectric은 polarization을 유지하기 때문에 P_s와 크게 관계없이 P_r이 클수록 polarization이 커지고 lateral charge migration에 의한 ∆V_th는 P_r 5µC/cm² 보다 P_r 50µC/cm²에서 약 1.54V차이로 작아진다.

• 전기전자학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.399-404
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• 2023

본 논문에서는 3D NAND Flash memory의 O/N/O(Oxide/Nitride/Oxide) 구조와 blocking oxide를 ferroelectric material로 대체한 O/N/F(Oxide/Nitride/Ferroelectric) 구조의 current path를 분석했다. O/N/O 구조는 V_read가 인가되면 neighboring cell의 E-field로 인해 current path가 channel 후면에 형성된다. 반면 O/N/F 구조는 ferroelectric material의 polarization으로 인해 electron이 channel 전면으로 이동하여 current path가 전면에 형성된다. 또한 channel thickness와 channel length에 따른 소자 특성을 분석했다. 분석 결과 O/N/F 구조의 전면 electron current density 증가는 O/N/O 구조보다 2.8배 더 높았고 O/N/F 구조의 전면 electron current density 비율이 17.7% 높았다. 따라서 O/N/O 구조보다 O/N/F 구조에서 전면 current path가 더 효과적으로 형성된다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제35권3호
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• pp.246-254
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• 2022

Localized heat can be generated using electrically conductive word-lines built into a 3D NAND flash memory string. The heat anneals the gate dielectric layer and improves the endurance and retention characteristics of memory cells. However, even though the electro-thermal annealing can improve the memory operation, studies to investigate material failures resulting from electro-thermal stress have not been reported yet. In this context, this paper investigated how applying electro-thermal annealing of 3D NAND affected mechanical stability. Hot-spots, which are expected to be mechanically damaged during the electro-thermal annealing, can be determined based on understanding material characteristics such as thermal expansion, thermal conductivity, and electrical conductivity. Finally, several guidelines for improving mechanical stability are provided in terms of bias configuration as well as alternative materials.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2021년도 제64차 하계학술대회논문집 29권2호
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• pp.1-2
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• 2021

3D NAND 플래시 메모리는 플래너(2D) NAND 셀을 적층하는 방식으로 단위 면적당 고용량을 제공한다. 하지만 적층 공정의 특성상 각 레이어별 또는 셀 위치에 따라 오류 발생 빈도가 달라질 수 있는 문제가 있다. 이와 같은 현상은 플래시 메모리의 쓰기/지우기(P/E) 횟수가 증가할 수록 두드러진다. SSD와 같은 대부분의 플래시 기반 저장장치는 오류 교정을 위하여 ECC를 사용한다. 이 방법은 모든 플래시 메모리 페이지에 대하여 고정된 보호 강도를 제공하므로 물리적 위치에 따라 에러 발생률이 각기 다르게 나타나는 3D NAND 플래시 메모리에서는 한계를 보인다. 따라서 본 논문에서는 오류 발생률 차이를 보이는 페이지와 레이어를 분류하여 각 영역별로 차별화된 보호강도를 적용한다. 우리는 페이지와 레이어별로 오류 발생률이 현저하게 달라지는 3K P/E 사이클에서 측정된 오류율을 바탕으로 페이지와 레이어를 분류하고 오류에 취약한 영역에 대해서는 패리티 데이터를 추가하여 차별화된 보호 강도를 제공한다. 오류 발생 횟수에 따른 영역 구분을 위하여 K-Means 머신러닝 알고리즘을 사용한다. 우리는 이와 같은 차별화된 보호정책이 3D NAND 플래시 메모리의 신뢰성과 수명향상에 기여할 수 있는 가능성을 보인다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.92.2-92.2
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• 2015

Negative-AND (NAND) flash의 대용량 및 소형화로 인해 10 nm급 공정을 도입한 128 Gb NAND flash가 개발된 이래, 공정이 미세화되면서 셀이 작이지고 간격이 좁아지게 되었다. 이로 인해 전자가 누설되는 간섭현상이 심화되게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 기존 NAND의 평면 구조를 수직으로 적층하는 3D NAND 기술이 개발되었으며 차세대 소자를 위한 필수 기술로 각광받고 있다. 3D NAND에서 channel hole etching시 고 선택 비의 중요도가 증가하여 증착막 보호 역할을 하는 hardmask의 두께가 증가하게 되었으며 기존 하드마스크 대비 내식각성이 2배 이상 향상된 hard material 개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 dopant에 따른 amorphous carbon layer (ACL)의 etch rate의 변화량을 Raman spectroscopy등의 측정장비를 이용하여 비교분석 하였다. dopant의 각각 유량별에 대한 etch rate 변화의 영향성을 비교하였다. dopant의 유량에 따라 etch rate이 변화하는 것을 관찰할 수 있었으며, 2000 sccm 이후에는 etch rate이 급격히 감소하는 경향을 보였다. Raman 측정결과, etch rate의 감소에 따라 G-peak의 red shift가 발생하였으며 두 peak 간의 차이 값이 etch rate의 변화율과 유사한 경향을 보이는 것을 확인하였다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제18권4호
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• pp.138-142
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• 2019

As the NAND flash memory goes to 3D vertical Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon (SONOS) structure, the lateral charge migration can be critical in the reliability performance. Even more, with miniaturization of flash memory cell device, just a little movement of trapped charge can cause reliability problems. In this paper, we propose a method of predicting the trapped charge profile in the retention mode. Charge diffusivity in the charge trapping layer (Si₃N₄) was extracted experimentally, and the effect on the trapped charge profile was demonstrated by the simulation and experiment.

• 정보처리학회논문지D
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• 제14D권7호
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• pp.719-726
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• 2007

최근 NAND 플래시 메모리는 충격에 강한 내구력과, 저 전력 소비, 그리고 비휘발성이라는 특징 때문에 MP3 플레이어, 모바일 폰, 노트북과 같은 다양한 이동 컴퓨팅 장비의 저장 장치로 사용되고 있다. 그러나 플래시 메모리의 특수한 하드웨어적 특징 때문에 디스크 기반의 시스템을 플래시 메모리상에 곧바로 적용 하는 것은 여러 단점들을 발생 시킬 수 있다. 특히 B트리가 구축될 때 레코드의 삽입, 삭제연산 및 노드 분할 연산은 많은 중첩쓰기 연산을 발생하기 때문에 플래시 메모리의 성능을 심각하게 저하시킬 것이다. 본 논문에서는 IBSF로 불리는 효율적인 버퍼 관리 기법을 제안한다. 이것은 색인 단위에서 중복된 색인 단위를 제거하여 버퍼가 채워지는 시간을 지연시키기 때문에 B트리를 구축할 때 플래시 메모리에 데이터를 쓰는 횟수를 줄인다. 또한 다양한 실험을 통하여 IBSF 기법이 기존에 제안되었던 BFTL 기법보다 좋은 성능을 보이는 것을 증명한다.

• 전자공학회지
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• 제42권7호
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• pp.26-38
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• 2015

고집적화를 위한 Floating Gate NAND 개발과정에서 몇 차례 기술적 한계상황에 직면하였었지만, Air-Gap, Double patterning, Multi-level Cell, Error Correction Code과 같은 breakthrough idea 을 활용하여 1Xnm까지 성공적인 scale-down 을 하였고 10nm 까지도 바라보고 있지만, 10nm 미만으로는 적절한 방안을 찾지 못한 상황입니다. CTD 의 3D NAND Flash는 Aspect Ratio, Poly channel의 intrinsic 특성, Data 보존 능력 등 해결 해야 할 issue 들이 남아 있지만, F.G Flash 의 지난 20년간 Lesson-learn 과 Band engineering, Channel Si, PUC 의 요소기술 개발 및 System algorithm 개발, QLC 개발 등을 통하여 F.G Flash를 넘어 지속적인 Cost-down 이 가능할 것입니다.