• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.310-310
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• 2016

최근 NAND flash memory는 높은 집적성과 데이터의 비휘발성, 낮은 소비전력, 간단한 입, 출력 등의 장점들로 인해 핸드폰, MP3, USB 등의 휴대용 저장 장치 및 노트북 시장에서 많이 이용되어 왔다. 특히, 최근에는 smart watch, wearable device등과 같은 차세대 디스플레이 소자에 대한 관심이 증가함에 따라 유연하고 투명한 메모리 소자에 대한 연구가 다양하게 진행되고 있다. 대표적인 플래시 메모리 소자의 구조로 charge trapping type flash memory (CTF)가 있다. CTF 메모리 소자는 trap layer의 trap site를 이용하여 메모리 동작을 하는 소자이다. 하지만 작은 window의 크기, trap site의 열화로 인해 메모리 특성이 나빠지는 문제점 등이 있다. 따라서 최근, trap layer에 다양한 물질을 적용하여 CTF 소자의 문제점을 해결하고자 하는 연구들이 진행되고 있다. 특히, 산화물 반도체인 zinc oxide (ZnO)를 trap layer로 하는 CTF 메모리 소자가 최근 몇몇 보고 되었다. 산화물 반도체인 ZnO는 n-type 반도체이며, shallow와 deep trap site를 동시에 가지고 있는 독특한 물질이다. 이 특성으로 인해 메모리 소자의 programming 시에는 deep trap site에 charging이 일어나고, erasing 시에는 shallow trap site에 캐리어들이 쉽게 공급되면서 deep trap site에 갇혀있던 charge가 쉽게 de-trapped 된다는 장점을 가지고 있다. 따라서, 본 실험에서는 산화물 반도체인 ZnO를 trap layer로 하는 CTF 소자의 메모리 특성을 확인하기 위해 간단한 구조인 metal-oxide capacitor (MOSCAP)구조로 제작하여 메모리 특성을 평가하였다. 먼저, RCA cleaning 처리된 n-Si bulk 기판 위에 tunnel layer인 SiO2 5 nm를 rf sputter로 증착한 후 furnace 장비를 이용하여 forming gas annealing을 $450^{\circ}C$에서 실시하였다. 그 후 ZnO를 20 nm, SiO2를 30 nm rf sputter로 증착한 후, 상부전극을 E-beam evaporator 장비를 사용하여 Al 150 nm를 증착하였다. 제작된 소자의 신뢰성 및 내구성 평가를 위해 상온에서 retention과 endurance 측정을 진행하였다. 상온에서의 endurance 측정결과 1000 cycles에서 약 19.08%의 charge loss를 보였으며, Retention 측정결과, 10년 후 약 33.57%의 charge loss를 보여 좋은 메모리 특성을 가지는 것을 확인하였다. 본 실험 결과를 바탕으로, 차세대 메모리 시장에서 trap layer 물질로 산화물 반도체를 사용하는 CTF의 연구 및 계발, 활용가치가 높을 것으로 기대된다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제17권1호
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• pp.25-28
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• 2016

We investigate the effect of interface states on the endurance of a charge trap flash (CTF) NOR array using charge pumping methods. The endurance test was completed from one cell selected randomly from 128 bit cells, where the memory window value after 10² program/erase (P/E) cycles decreased slightly from 2.2 V to 1.7 V. However, the memory window closure abruptly accelerated after 10³ P/E cycles or more (i.e. 0.97 V or 0.7 V) due to a degraded programming speed. On the other hand, the interface trap density (Nit) gradually increased from 3.13×10¹¹ cm⁻² for the initial state to 4×10¹² cm⁻² for 10² P/E cycles. Over 10³ P/E cycles, the Nit increased dramatically from 5.51×10¹² cm⁻² for 10³ P/E cycles to 5.79×10¹² cm⁻² for 10⁴ P/E cycles due to tunnel oxide damages. These results show good correlation between the interface traps and endurance degradation of CTF devices in actual flash cell arrays.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.7-8
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• 2008

The memory characteristics of charge trap flash (CTF) with $HfO_2$ charge trap layer were investigated. Especially, we focused on the effects of tunnel barrier engineering consisted of $SiO_2/Si_3N_4/SiO_2$ (ONO) stack or $Si_3N_4/SiO_2/Si_3N_4$ (NON) stack. The programming and erasing characteristics were significantly enhanced by using ONO or NON tunnel barrier. These improvement are due to the increase of tunneling current by using engineered tunnel barrier. As a result, the engineered tunnel barrier is a promising technique for non-volatile flash memory applications.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.200.1-200.1
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• 2015

Charge trap flash (CTF) 메모리 소자는 기존의 플로팅 게이트를 사용한 플래시 메모리 소자에 비해 쓰고 지우는 속도가 빠르고, 소비 전력이 적으며, 쓰고 지우는 동작에 의한 전계 스트레스에 잘 견뎌내는 장점을 가지고 있다. 그러나 CTF 메모리 소자에서도 메모리 셀의 크기가 작아짐에 따라 셀 사이의 간섭 효과를 무시할 수 없다. 인접 셀 간의 간섭현상은 측정 셀의 문턱전압을 예측할 수 없게 변화시켜 소자 동작의 신뢰성을 낮추고 성능을 저하시킨다. 본 논문에서는 셀 사이의 간섭을 줄이고 소자의 성능을 향상시키기 위해 charge trap 층에 금속 공간층을 삽입한 CTF메모리 소자의 전기적인 특성에 대해 연구하였다. 금속 공간층을 갖는 CTF 메모리 소자는 기존 CTF 메모리 소자의 트랩층 양 측면에 절연막과 금속 공간층을 증착시켜 게이트가 트랩층을 감싸는 구조를 갖는다. 인접 셀 사이에 발생하는 간섭 현상과 전계 분포를 분석하였다. 프로그램 동작 시CTF 메모리 소자 내에 형성되는 전계의 분포와 크기를 계산함으로 금속 공간층이 인접한 셀에서 형성된 전계를 차폐시켜 셀 간 간섭 현상을 최소화하는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 인접 셀 간의 간섭현상을 최소화하면서 소자 동작의 신뢰성이 향상된 대용량 메모리 소자를 제작하는데 도움을 줄 수 있다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제17권2호
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• pp.167-173
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• 2017

In this paper, the characterization of the vertical position of trapped charges in the charge-trap flash (CTF) memory is performed in the novel CTF memory cell with gate-all-around structure using technology computer-aided design (TCAD) simulation. In the CTF memories, injected charges are not stored in the conductive poly-crystalline silicon layer in the trapping layer such as silicon nitride. Thus, a reliable technique for exactly locating the trapped charges is required for making up an accurate macro-models for CTF memory cells. When a programming operation is performed initially, the injected charges are trapped near the interface between tunneling oxide and trapping nitride layers. However, as the program voltage gets higher and a larger threshold voltage shift is resulted, additional charges are trapped near the blocking oxide interface. Intrinsic properties of nitride including trap density and effective capture cross-sectional area substantially affect the position of charge centroid. By exactly locating the charge centroid from the charge distribution in programmed cells under various operation conditions, the relation between charge centroid and program operation condition is closely investigated.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.34-34
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• 2009

The electrical characteristics of tunnel barrier engineered charge trap flash (TBE-CTF) memory with $SiO_2/Si_3N_4/SiO_2/Si$ engineered tunnel barrier, $HfO_2$ charge trap layer and $Al_2O_3$ blocking oxide layer (MAHONOS) were investigated. The energy bad diagram was designed by using the quantum-mechanical tunnel model (QM) and then the CTF memory devices were fabricated. As a result, the best thickness combination of MAHONOS is confirmed. Moreover, not enhanced P/E speed (Program: about $10^6$ times) (Erase: about $10^4$ times) but also enhanced retention and endurance characteristics are represented.

• 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.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제16권4호
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• pp.187-189
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• 2015

A charge-trap flash (CTF) thin film transistor (TFT) memory is proposed at a low-temperature process (≤ 450℃). The memory cell consists of a sputtered oxide-nitride-oxide (ONO) gate dielectric and Schottky barrier (SB) source/drain (S/D) junctions using nickel silicide. These components enable the ultra-low-temperature process to be successfully achieved with the ONO gate stacks that have a substrate temperature of room temperature and S/D junctions that have an annealing temperature of 200℃. The silicidation process was optimized by measuring the electrical characteristics of the Ni-silicided Schottky diodes. As a result, the Ion/Ioff current ratio is about 1.4×10⁵ and the subthreshold swing and field effect mobility are 0.42 V/dec and 14 cm²/V·s at a drain voltage of −1 V, respectively.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.194-194
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• 2010

Charge trap flash (CTF) 구조를 가진 플래시 메모리 소자는 기존의 플래시 메모리 소자에 비해 쓰고 지우는 속도가 빠르고, 데이터의 저장 기간이 길며, 쓰고 지우는 동작에 의한 전계 스트레스에 잘 견디는 장점을 가지고 있다. 이러한 장점에도 불구하고 CTF 플래시 메모리에서도 수십 나노 이하로 소자의 셀 사이즈가 감소함에 따라 단 채널 효과, 펀치스루 현상 및 셀 사이의 간섭현상이 발생함에 따라 이러한 문제들을 해결해야 한다. 인접한 셀 사이에 발생하는 간섭 현상에 대해선 플로팅 게이트를 사용한 플래시 메모리 소자에 대하여 많은 연구가 진행되었으나, CTF 플래시 메모리 소자에서 나타나는 셀 사이의 간섭현상에 대한 연구는 만히 진행되어 있지 않다. 본 연구에서는 CTF 플래시 메모리 소자의 셀 사이의 간격이 작아짐에 따라 발생하는 인접한 셀 간의 간섭 현상에 대해 관찰하였다. CTF 플래시 메모리 소자의 셀 사이의 간격에 따른 비교를 위하여 각 소자의 셀을 구성하는 터널링 산화막, 질화막 및 블로킹 산화막의 두께를 동일하게 하였다. 각 셀 사이의 간격이 감소함에 따라 발생하는 소자의 전기적 특성을 TCAD 시뮬레이션 툴인 Sentaurus를 사용하여 계산하였다. 인접한 셀의 상태에 따라 발생하는 간섭 효과를 확인하기 위해 word line (WL)과 bit line (BL) 방향에 있는 주변 셀의 프로그램 상태에 따른 선택한 셀의 문턱전압이 변화 정도를 관찰하였다. 시뮬레이션 결과는 셀 사이의 간섭효과가 WL 방향에 의한 간섭 현상보다 BL 방향에 의한 간섭 현상보다 크다. 시뮬레이션한 전류-전압 특성 결과는 CTF 플래시 메모리 소자가 비례 축소할 때 인접하는 셀 사이에 간격이 15 nm 이하로 줄어들 경우에 간섭 현상이 급격히 증가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제37회 하계학술대회 초록집
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• pp.211-211
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• 2009