• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 1999년도 추계학술대회 논문집
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• pp.453-456
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• 1999

The Si-SiO$_2$interface trap and nitride bulk trap distribution of SONOSFET(polysilicon-oxide-nitride-oxide-semiconductor)NVSM(nonvolatile semiconductor memory) cell were investigated by single charge pumping method. The used device was fabricated by 0.35 7m standard logic fabrication including the ONO cell process. This ONO dielectric thickness is tunnel oxide 24 $\AA$, nitride 74 $\AA$, blocking oxide 25 $\AA$, respectively. Keeping the pulse base level in accumulation and pulsing the surface into inversion with increasing amplitudes, the charge pumping current flow from the single junction. Using the obtained I$_{cp}$-V$_{h}$ curve, the local V$_{t}$ distribution, doping concentration, lateral interface trap distribution and lateral memory trap distribution were extracted. The maximum N$_{it}$($\chi$) of 1.62$\times$10$^{19}$ /cm$^2$were determined.mined.d.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.300-304
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• 2008

A novel characterization method was investigated to estimate the trap generation during the program /erase cycles in nand flash memory cell. Utilizing Fowler-Nordheim tunneling current, floating gate potential and oxide electric field, we established a quantitative model which allows the knowledge of threshold voltage (Vth) as a function of either program or erase operation time. Based on our model, the derived results proved that interface trap density (Nit) term is only included in the program operation equation, while both Nit and oxide trap density (Not) term are included in the erase operation equation. The effectiveness of our model was tested using 50 nm nand flash memory cell with floating gate type. Nit and Not were extracted through the analysis of Program/Erase speed with respect to the endurance cycle. Trap generation and cycle numbers showed the power dependency. Finally, with the measurement of the experiment concerning the variation of cell Vth with respect to program/erase cycles, we obtained the novel quantitative model which shows similar results of relationship between experimental values and extracted ones.

• 한국재료학회지
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• 제19권9호
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• pp.462-467
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• 2009

The Charge Trap Flash (CTF) memory device is a replacement candidate for the NAND Flash device. In this study, Pt/$Al_2O_3/La_2O_3/SiO_2$/Si multilayer structures with lanthanum oxide charge trap layers were fabricated for nonvolatile memory device applications. Aluminum oxide films were used as blocking oxides for low power consumption in program/erase operations and reduced charge transports through blocking oxide layers. The thicknesses of $SiO_2$ were from 30 $\AA$ to 50 $\AA$. From the C-V measurement, the largest memory window of 1.3V was obtained in the 40 $\AA$ tunnel oxide specimen, and the 50 $\AA$ tunnel oxide specimen showed the smallest memory window. In the cycling test for reliability, the 30 $\AA$ tunnel oxide sample showed an abrupt memory window reduction due to a high electric field of 9$\sim$10MV/cm through the tunnel oxide while the other samples showed less than a 10% loss of memory window for $10^4$ cycles of program/erase operation. The I-V measurement data of the capacitor structures indicated leakage current values in the order of $10^{-4}A/cm^2$ at 1V. These values are small enough to be used in nonvolatile memory devices, and the sample with tunnel oxide formed at $850^{\circ}C$ showed superior memory characteristics compared to the sample with $750^{\circ}C$ tunnel oxide due to higher concentration of trap sites at the interface region originating from the rough interface.

• 한국결정성장학회지
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• 제12권6호
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• pp.304-310
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• 2002

실리콘 기판 위의 초기 산화막을 NO 열처리 및 재산화 공정방법으로 성장한 재산화된 질화산화막을 게이트 유전막으로 사용한 새로운 전하트랠형 기억소자로의 응용가능성과 계면트랩특성을 조사하였다. 0.35$\mu$m CMOS 공정기술을 사용하여 게이트 유전막은 초기산화막을 $800^{\circ}C$에서 습식 산화하였다 전하트랩영역인 질화막 층을 형성하기 위해 $800^{\circ}C$에서 30분간 NO 열처리를 한 후 터널 산화막을 만들기 위해 $850^{\circ}C$에서 습식 산화방법으로 재산화하였다. 프로그램은 11 V, 500$\mu$s으로 소거는 -l3 V, 1 ms의 조건에서 프로그래밍이 가능하였으며, 최대 기억창은 2.28 V이었다. 또한 11 V, 1 ms와 -l3 V, 1 ms로 프로그램과 소거시 각각 20년 이상과 28시간의 기억유지특성을 보였으며 $3 \times 10^3$회 정도의 전기적 내구성을 나타내었다. 단일접합 전하펌핑 방법으로 소자의 계면트랩 밀도와 기억트랩 밀도의 공간적 분포를 구하였다. 초기상태에서 채널 중심 부근의 계면트랩 및 기억트랩 밀도는 각각 $4.5 \times 10^{10}/{cm}^2$ 와 $3.7\times 10^{1R}/{cm}^3$ 이었다. $1 \times 10^3$프로그램/소거 반복 후, 계면트랩은 $2.3\times 10^{12}/{cm}^2$으로 증가하였으며, 기억트랩에 기억된 전하량은 감소하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.408-409
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• 2009

The memory characteristics of charge trap memory capacitor with high-k materials were investigated. I-V characteristics of the fabricated device with band gap engineered tunneling gate stacks consisted of $SiO_2$, $ZrO_2$, $Al_2O_3$ dielectrics were evaluated and compared with the one consisted of $SiO_2$ tunneling dielectric. The memory capacitor including engineered tunneling dielectrics of ($Al_2O_3/ZrO_2/SiO_2$) shows the fastest PIE speed and long data retention time.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제18권4호
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• pp.134-137
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• 2019

In this paper, the data retention characteristics were analyzed to find out the thickness effect on the trap energy distribution of silicon nitride in the silicon-oxide-nitride-oxide-silicon (SONOS) flash memory devices. The nitride films were prepared by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD). The flat band voltage shift in the programmed device was measured at the elevated temperatures to observe the thermal excitation of electrons from the nitride traps in the retention mode. The trap energy distribution was extracted using the charge decay rates and the experimental results show that the portion of the shallow interface trap in the total nitride trap amount including interface and bulk trap increases as the nitride thickness decreases.

• 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.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.124-125
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• 2008

The charge trapping and tunnelling characteristics with various thickness of $Si_3N_4$ layer were investigated for application of TBE (Tunnel Barrier Engineered) non-volatile memory. We confirmed that the critical thickness of no charge trapping was existed with decreasing $Si_3N_4$ thickness. Also, the charge trap centroid x and charge trap density were extracted by using CCS (Constant Current Stress) method. Through the optimized thickness of $Si_3N_4$ layer, it can be improve the performance of non-volatile memory.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제15권5호
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• pp.241-244
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• 2014

Charge trap flash memory capacitors incorporating $(HfO_2)_x(Al_2O_3)_{1-x}$ film, as the charge trapping layer, were fabricated. The effects of the charge trapping layer composition on the memory characteristics were investigated. It is found that the memory window and charge retention performance can be improved by adding Al atoms into pure $HfO_2$; further, the memory capacitor with a $(HfO_2)_{0.9}(Al_2O_3)_{0.1}$ charge trapping layer exhibits optimized memory characteristics even at high temperatures. The results should be attributed to the large band offsets and minimum trap energy levels. Therefore, the $(HfO_2)_{0.9}(Al_2O_3)_{0.1}$ charge trapping layer may be useful in future nonvolatile flash memory device application.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2005년도 춘계종합학술대회
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• pp.981-984
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• 2005

본 논문에서는 전하트랩형 SONOS 메모리에서 프로그래밍 동작 후 변화되는 문턱전압을 시뮬레이션에 의하여 구현하고자 한다. SONOS 소자는 질화막내의 트랩 뿐 만아니라, 질화막-블로킹산화막 계면에 존재하는 트랩에 전하를 저장하는 전하트랩형 비휘발성기억소자로서, 기억상태에 따른 문턱전압을 시뮬레이션으로 구현하기위해서는 질화막내의 트랩을 정의할 수 있어야 된다. 그러나 기존의 시뮬레이터에서는 질화막내의 트랩모델이 개발되어 있지 않은 것이 현실이다. 따라서 본 연구에서는 SONOS 구조의 터널링산화막-질화막 계면과 질화막-블로킹산화막 계면에 두개의 전극을 정의하여 프로그램 전압과 시간에 따라서 전극에 유기되는 전하량으로부터 전하트랩형 기억소자의 문턱전압변화를 시뮬레이션 할 수 있는 새로운 방법을 제안한다.