• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.151-151
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• 2010

In this paper, the electrically properties of nonvolatile memory (NVM) using multi-stacks gate insulators of oxide-nitride-oxynitride (ONOn) and active layer of the low temperature polycrystalline silicon (LTPS) were investigated. From hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H), the LTPS thin films with high crystalline fraction of 96% and low surface's roughness of 1.28 nm were fabricated by the metal induced crystallization (MIC) with annealing conditions of $650^{\circ}C$ for 5 hours on glass substrates. The LTPS thin film transistor (TFT) or the NVM obtains a field effect mobility of ($\mu_{FE}$) $10\;cm^2/V{\cdot}s$, threshold voltage ($V_{TH}$) of -3.5V. The results demonstrated that the NVM has a memory window of 1.6 V with a programming and erasing (P/E) voltage of -14 V and 14 V in 1 ms. Moreover, retention properties of the memory was determined exceed 80% after 10 years. Therefore, the LTPS fabricated by the MIC became a potential material for NVM application which employed for the system integration of the panel display.

• Journal of KIISE
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• v.42 no.8
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• pp.972-978
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• 2015

Non-volatile memory (NVM) supports both byte addressability and non-volatility. These characteristics make it feasible for NVM to be employed at any layer of the memory hierarchy such as cache, memory and disk. An interesting characteristic of NVM is that, even though it supports non-volatility, its retention capability is limited. Furthermore NVM has tradeoff between its retention capability and write latency. In this paper, we propose a novel NVM-based file cache management scheme that makes use of the limited retention capability to improve the cache performance. Experimental results with real-workloads show that our scheme can reduce access latency by up to 31% (24.4% average) compared with the conventional LRU based cache management scheme.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• v.16 no.5
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• pp.624-629
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• 2016

The influence of electron and hole (EH) distribution on two-transistor (2T) silicon-oxide-nitride-oxide-silicon (SONOS) embedded nonvolatile memory (eNVM) is investigated in terms of reliability. As PE (program/erase) cycles are repeated, it is observed that the electron distribution in the nitride layer becomes wider. It leads to the EH distribution mismatch, which degrades the reliability of 2T SONOS eNVM.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.324-326
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• 2016

In this study, we have investigated indium tin zinc oxide (ITZO) as an active channel for non-volatile memory (NVM) devices. The electrical and memory characteristics of NVM devices using multi-stack gate insulator SiO2/SiOx/SiOxNy (OOxOy) with Si-rich SiOx for charge storage layer were also reported. The transmittance of ITZO films reached over 85%. Besides, ITZO-based NVM devices showed good electrical properties such as high field effect mobility of 25.8 cm2/V.s, low threshold voltage of 0.75 V, low subthreshold slope of 0.23 V/dec and high on-off current ratio of $1.25{\times}107$. The transmission Fourier Transform Infrared spectroscopy of SiOx charge storage layer with the richest silicon content showed an assignment at peaks around 2000-2300 cm-1. It indicates that many silicon phases and defect sources exist in the matrix of the SiOx films. In addition, the characteristics of NVM device showed a retention exceeding 97% of threshold voltage shift after 104 s and greater than 94% after 10 years with low operating voltage of +11 V at only 1 ms programming duration time. Therefore, the NVM fabricated by high transparent ITZO active layer and OOxOy memory stack has been applied for the flexible memory system.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.288-288
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• 2011

최근 Charge Trap Flash (CTF) Non-Volatile Memory (NVM) 소자가 30 nm node 이하로 보고 되면서, 고집적화 플래시 메모리 소자로 각광 받고 있다. 기존의 CTF NVM 소자의 tunnel layer로 쓰이는 SiO2는 성장의 용이성과 Si 기판과의 계면특성, 낮은 누설전류와 같은 장점을 지니고 있다. 하지만 단일층의 SiO2를 tunnel layer로 사용하는 기존의 Non-Valatile Memory (NVM)는 두께가 5 nm 이하에서 direct tunneling과 Stress Induced Leakage Current (SILC) 등의 효과로 인해 게이트 누설 전류가 증가하여 메모리 보존특성의 감소와 같은 신뢰성 저하에 문제점을 지니고 있다. 이를 극복하기 위한 방안으로, 최근 CTF NVM 소자의 Tunnel Barrier Engineered (TBE) 기술이 많이 접목되고 있는 상황이다. TBE 기술은 SiO2 단일층 대신에 서로 다른 유전율을 가지는 절연막을 적층시킴으로서 전계에 대한 민감도를 높여 메모리 소자의 쓰기/지우기 동작 특성과 보존특성을 동시에 개선하는 방법이다. 또한 터널링 절연막으로 유전률이 큰 High-K 물질을 이용하면 물리적인 두께를 증가시킴으로서 누설 전류를 줄이고, 단위 면적당 gate capacitance값을 늘릴 수 있어 메모리 소자의 동작 특성을 개선할 수 있다. 본 연구에서는 CTF NVM 소자의 trap layer로 쓰이는 HfO2의 두께를 5 nm, blocking layer의 역할을 하는 Al2O3의 두께를 12 nm로 하고, tunnel layer로 Si3N4막 위에 유전율과 Energy BandGap이 유사한 HfAlO와 ZrO2를 적층하여 Program/Erase Speed, Retention, Endurance를 측정을 통해 메모리 소자로서의 특성을 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.339.1-339.1
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• 2016

본 연구에서는 금속-절연막-반도체 (MIS) 형태를 이용한 비휘발성 메모리 (NVM) 소자의 메모리 특성 향상을 위해 수소화 (Hydrogenation) 처리된 게이트산화막을 블로킹 산화막으로 응용하였다. 기존 연구의 경우 저온 공정시 게이트산화막의 고품위 전기적 특성 확보에 어려움이 있었다. 하지만 이번 연구에서는 게이트산화막 형성 시 H2 또는 NH3가스를 함께 주입시켜 Si-H 결합의 증대를 통한 passivation 효과를 얻을 수 있었다. 형성된 게이트산화막의 전기적 특성을 확인하기 위해 우선적으로 박막트랜지스터 (TFT)를 제작하여 전기적 특성을 확인하였다. 수소화 처리된 게이트산화막을 이용한 TFT 경우 그렇지 않은 게이트산화막을 이용한 TFT 보다 약 5V의 threshold voltage (Vth) 이득이 있으며 Vth의 hysteresis 특성 역시 거의 0V로 매우 안정적이었다. MIS 형태의 NVM 소자의 경우 -20V에서 +15V, +15V에서 -20V로 sweep하여 측정한 flatband voltage (Vfb)의 변화량 역시 약 88%의 메모리 특성 이득이 있음을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.196-197
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• 2010

NAND형 charge trap flash (CTF) non-volatile memory (NVM) 소자가 30nm node 이하로 고집적화 되면서, 기존의 SONOS형 CTF NVM의 tunnel barrier로 쓰이는 SiO2는 direct tunneling과 stress induced leakage current (SILC)등의 효과로 인해 data retention의 감소 등 물리적인 한계에 이르렀다. 이에 따라 개선된 retention과 빠른 쓰기/지우기 속도를 만족시키기 위해서 tunnel barrier engineering (TBE)가 제안되었다. TBE NVM은 tunnel layer의 전위장벽을 엔지니어드함으로써 낮은 전압에서 전계의 민감도를 향상 시켜 동일한 두께의 단일 SiO2 터널베리어 보다 빠른 쓰기/지우기 속도를 확보할 수 있다. 또한 최근에 각광받는 high-k 물질을 TBE NVM에 적용시키는 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 Si3N4와 HfAlO (HfO2 : Al2O3 = 1:3)을 적층시켜 staggered의 새로운 구조의 tunnel barrier Capacitor를 제작하여 전기적 특성을 후속 열처리 온도와 방법에 따라 평가하였다. 실험은 n-type Si (100) wafer를 RCA 클리닝 실시한 후 Low pressure chemical vapor deposition (LPCVD)를 이용하여 Si3N4 3 nm 증착 후, Atomic layer deposition (ALD)를 이용하여 HfAlO를 3 nm 증착하였다. 게이트 전극은 e-beam evaporation을 이용하여 Al를 150 nm 증착하였다. 후속 열처리는 수소가 2% 함유된 질소 분위기에서 $300^{\circ}C$와 $450^{\circ}C$에서 Forming gas annealing (FGA) 실시하였고 질소 분위기에서 $600^{\circ}C{\sim}1000^{\circ}C$까지 Rapid thermal annealing (RTA)을 각각 실시하였다. 전기적 특성 분석은 후속 열처리 공정의 온도와 열처리 방법에 따라 Current-voltage와 Capacitance-voltage 특성을 조사하였다.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.4 no.4
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• pp.301-305
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• 2009

Pt nanoparticles with a narrow size distribution (dia. ~4 nm) were synthesized via an alcohol reduction method and used for the fabrication of hybrid Pt-$SiO_2$ nanoparticles. Also, the self-assembled monolayer of Pt nanoparticles (NPs) was studied as a charge trapping layer for non-volatile memory (NVM) applications. A metal-oxide-semiconductor (MOS) type memory device with Pt NPs exhibits a relatively large memory window. These results indicate that the self-assembled Pt NPs can be utilized for NVM devices. In addition, it was tried to show the control of thin-film thickness of hybrid Pt-$SiO_2$ nanoparticles indicating the possibility of much applications for the MOS type memory devices.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.199-199
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• 2008

이 실험은 NVM의 Oxide, Nitride, Oxide nitride층별 blocking, trapping and tunneling 속성에 대해서 밝히고자 한다. gate 전극은 값싸고 전도도가 좋은 알루미늄을 사용한다. 유리기판위에 Silicon nitride층을 20nm로 코팅하고 Silicon dioxide층을 10nm로 코팅한다. 그리고 amorphous Silicon material이 증착된다. Poly Silicon은 Solid Phase Crystallization 방법을 사용하였다. 마지막 공정으로 p-doping은 ion shower에 의한 방법으로 drain과 source 전극을 생성하였다. gate가 biasing 될 때, p-channel은 source와 drain 사이에서 형성된다. Oxide Nitride Oxide nitride (ONO) 층은 각각 12.5nm/20nm/2.3nm의 두께로 만들었다. 전하는 Program process 중에 poly Silicon층에서 Silicon Oxide nitride tunneling층을 통하여 움직이게 된다. 그리고 전하들은 Silicon Nitride층에 머무르게 된다. 그 전하들은 erasing process 중에 trapping 층에서 poly Silicon 층으로 되돌아 간다. Silicon Oxide blocking층은 trapping층으로 전하가 나가는 것을 피하기 위하여 더해진다. 이 논문에서 Programming process와 erasing process의 Id-Vg 특성곡선을 설명한다. Programming process에 positive voltage를 또는 erasing process에 negative voltage를 적용할 때, Id-Vg 특성 곡선은 왼쪽 또는 오른쪽으로 이동한다. 이 실험이 보여준 결과값에 의해서 10년 이상의 저장능력이 있는 메모리를 만들 수 있다. 그러므로, NVM의 중요한 두 가지 성질은 유지성과 내구성이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.149-150
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• 2007

ONO(Oxide-Nitride-Oxide)구조는 기억소자의 전하보유 능력을 향상시키기 위해 도입된 게이트 절연막이다. 본 연구에서는 ELA(Excimer Laser Annealing)방법으로 비정질 실리콘을 결정화 시켜서 그 위에 NVM(Nonvolatile Memory)소자를 만들어 전기적 특성을 측정하여 결과를 나타내었다. 실험 결과 같은 크기의 $V_D$에서 $V_G$를 조절함으로써 $I_D$의 크기를 조절할 수 있었다. $V_G-I_D$ Graph에서는 $I_{on}$과 $I_{off}$, 그리고 Threshold Voltage를 알 수 있었다. $I_{on}/I_{off}$ Ratio는 $10^3-10^4$이다. $V_G-I_D$ Graph에서는 게이트에 인가하는 Bias의 양을 통해서 Threshold Voltage의 크기를 조절할 수 있었다. 이는 Trap되는 Charge의 양을 임의로 조절할 수 있다는 것을 의미하며, 이러한 Programming과 Erasing의 특성을 이용하여 기억소자로서의 역할을 수행하게 된다.