• 전기전자학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.229-233
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• 2013

We investigated electrical conduction and resistance switching behavior of the Ag/ZnO/Ti structures for random access memory devices. These films were prepared on glass substrate by dc sputtering technique at room temperature. The resistance switching follows unipolar switching mode with small switching voltages (0.4 V - 0.6 V). Two electrical conduction mechanisms dominating the LRS and HRS are Ohmic and trap-controlled space charge limited current, respectively. These both conductions are consistent with the filamentary model. Based on the filamentary model, the switching mechanism was also interpreted.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권2호
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• pp.1-6
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• 2010

수직형 채널을 가지는 4-비트 SONOS 플래시 메모리를 이용하여, 고집적화된 3차원 형태의 NOR 플래시 메모리 어레이를 제안하였다. 수직형 채널을 가지기 때문에, 집적도의 제한 없이 충분히 긴 채널을 가질 수 있다. 이로 인하여, 짧은 채널의 멀티 비트 메모리에서 발생할 수 있는 비트 간의 간섭효과, 짧은 채널 효과, 및 전하 재분포 현상을 해결 할 수 있다. 또한, 제시된 어레이는 3차원 형태를 기반으로 고집적화되어, 발표된 NOR 중에서 최소의 셀 크기 값인 $1.5F^2$/bit을 가진다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제13권11호
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• pp.914-920
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• 2000

When the charge-trap type SONOS(polysilicon-oxide-nitride-oxide-semiconductor) cells are used to flash memory, the tunneling program/erase condition to minimize the generation of interface traps was investigated. SONOSFET NVSM(Nonvolatile Semiconductor Memory) cells were fabricated using 0.35 ㎛ standard memory cell embedded logic process including the ONO cell process, based on retrograde twin-well, single-poly, single metal CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) process. The thickness of ONO triple-dielectric for the memory cell is tunnel oxide of 24 $\AA$, nitride of 74 $\AA$, blocking oxide of 25 $\AA$, respectively. The program mode(V$\_$g/=7, 8, 9 V, V$\_$s/=V$\_$d/=-3 V, V$\_$b/=floating) and the erase mode(V$\_$g/=-4, -5, -6 V, V$\_$s/=V$\_$d/=floating, V$\_$b/=3 V) by MFN(Modified Fowler-Nordheim) tunneling were used. The proposed programming condition for the flash memory of SONOSFET NVSM cells showed less degradation(ΔV$\_$th/, S, G$\_$m/) characteristics than channel MFN tunneling operation. Also, the program inhibit conditins of unselected cell for separated source lines NOR-type flash memory application were investigated. we demonstrated that the phenomenon of the program disturb did not occur at source/drain voltage of 1 V∼12 V and gate voltage of -8 V∼4 V.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제29권5호
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• pp.268-273
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• 2016

In this study, we observed current-voltage characteristics of the MIM (metal-insulator-metal) structure. The $WO_x$ material was used between metal electrodes as the oxide insulator. The structure of the $Al/WO_x/TiN$ shows bipolar resistive switching and the operating direction of the resistive switching is clockwise, which means set at negative voltage and reset at positive voltage. The set process from HRS (high resistance state) to LRS (low resistance state) occurred at -2.6V. The reset process from LRS to HRS occurred at 2.78V. The on/off current ratio was about 10 and resistive switching was performed for 5 cycles in the endurance characteristics. With consecutive switching cycles, the stable $V_{set}$ and $V_{reset}$ were observed. The electrical transport mechanism of the device was based on the migration of oxygen ions and the current-voltage curve is following (Ohm's Law ${\rightarrow}$ Trap-Controlled Space Charge Limited Current ${\rightarrow}$ Ohm's Law) process in the positive voltage region.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1993년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.1268-1270
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• 1993

In this study, the characteristics of Si-$SiO_2$ interface and its degradation in short channel SONOSFET nonvolatile memory devices, fabricated by 1Mbit CMOS process($1.2{\mu}m$ design rule), with $65{\AA}$ blocking oxide layer, $205{\AA}$ nitride layer, and $30{\AA}$ tunneling oxide layer on the silicon wafer were investigated using the charge pumping method. For investigating the Si-$SiO_2$ interface characteristics before and after write/erase cycling, charge pumping current characteristics with frequencies, write/erase cycles, as a parameters, were measured. As a result, average Si-$SiO_2$ interface trap density and mean value of capture cross section were determined to be $1.203{\times}10^{11}cm^{-2}eV^{-1}\;and\;2.091{\times}10^{16}cm^2$ before write/erase cycling, respectively. After cycling, when the write/erase cycles are $10^4$, average $Si-SiO_2$ interface trap density was $1.901{\times}10^{11}cm^{-2}eV^{-1}$. Incresing write/erase cycles beyond about $10^4$, Si-$SiO_2$ interface characteristics with write/erase cycles was increased logarithmically.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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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.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.120-120
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• 2011

Graphene is a carbon based material and it has great potential of being utilized in various fields such as electronics, optics, and mechanics. In order to develop graphene-based logic systems, graphene field-effect transistor (GFET) has been extensively explored. GFET requires supporting devices, such as volatile memory, to function in an embedded logic system. As far as we understand, graphene has not been studied for volatile memory application, although several graphene non-volatile memories (GNVMs) have been reported. However, we think that these GNVM are unable to serve the logic system properly due to the very slow program/read speed. In this study, a GVM based on the GFET structure and using an engineered graphene channel is proposed. By manipulating the deposition condition, charge traps are introduced to graphene channel, which store charges temporarily, so as to enable volatile data storage for GFET. The proposed GVM shows satisfying performance in fast program/erase (P/E) and read speed. Moreover, this GVM has good compatibility with GFET in device fabrication process. This GVM can be designed to be dynamic random access memory (DRAM) in serving the logic systems application. We demonstrated GVM with the structure of FET. By manipulating the graphene synthesis process, we could engineer the charge trap density of graphene layer. In the range that our measurement system can support, we achieved a high performance of GVM in refresh (>10 ${\mu}s$) and retention time (~100 s). Because of high speed, when compared with other graphene based memory devices, GVM proposed in this study can be a strong contender for future electrical system applications.

• 한국세라믹학회지
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• 제47권5호
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• pp.461-466
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• 2010

In this study, $Al_2O_3/TaAlO_4/SiO_2$ (A/TAlO/S) structures with tantalum aluminate charge trap layer were fabricated for Nand flash memory device. We evaluated the memory window and retention characteristic as the thickness of the tunnel oxide was varied among 3 nm, 4 nm, and 5 nm. All tunnel oxide thicknesses were measured by ellipsometer and TEM (Transmission Electron Microscope). The A/TAlO/S multi-layer film consisted of 5 nm tunnel oxide showed the best result of memory window of 1.57 V and retention characteristics. After annealing the 5 nm tunnel oxide A/TAlO/S multi-layer film at $900^{\circ}C$. The memory window decreased to 1.32 V. Moreover, the TEM images confirmed that the thickness of multi-layer structure decreased 14.3% after annealing and the program conditions of A/TAlO/S multi-layer film decreased from 13 V to 11 V for 100 ms. Retention properties of both as-deposited and annealed films stably maintained until to $10^4$ cycles.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.186-186
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• 2010

소자의 축소화에 따라 floating gate 형의 flash 메모리 소자는 얇은 게이트 절연막 등의 이유로, 이웃 셀 간의 커플링 및 게이트 누설 전류와 같은 문제점을 지니고 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 charge trap flash 메모리 (CTF) 소자가 연구되고 있지만, CTF 메모리 소자는 쓰기/지우기 속도와 데이터 보존 성능간의 trade-off 관계와 같은 문제점을 지니고 있다. 최근, 이를 극복하기 위한 방안으로, 다른 유전율을 갖는 유전체들을 적층시킨 터널 절연막을 이용한 Tunnel Barrier Engineered (TBE) 기술이 주목 받고 있다. 따라서, 본 논문에서는 TBE 기술을 적용한 MIS-capacitor를 높은 유전율을 가지는 Al2O3와 HfO2를 이용하여 제작하였다. 이를 위해 먼저 Si 기판 위에 Al2O3 /HfO2 /Al2O3 (AHA)를 Atomic Layer Deposition (ALD) 방법으로 약 2/1/3 nm의 두께를 가지도록 증착 하였고, Aluminum을 150 nm 증착 하여 게이트 전극으로 이용하였다. Capacitance-Voltage와 Current-Voltage 특성을 측정, 분석함으로써, AHA 구조를 가지는 터널 절연막의 전기적인 특성을 확인 하였다. 또한, high-k 물질을 이용한 터널 절연막을 급속 열처리 공정 (Rapid Thermal Annealing-RTA) 과 H2/N2분위기에서 후속열처리 공정 (Post-RTA)을 통하여 전기적인 특성을 개선 시켰다. 적층된 터널 절연막은 열처리를 통해 터널링 전류의 민감도의 향상과 함께 누설전류가 감소됨으로서 우수한 전기적인 특성이 나타남을 확인하였으며, 적층된 터널 절연막 구조와 적절한 열처리를 이용하여 빠른 쓰기/지우기 속도와 전기적인 특성이 향상된 비휘발성 메모리 소자를 기대할 수 있다.