Abstract
$Er_2O_3/SiO_2$ double-layer gate dielectric shows low gate leakage current and high capacitance. In this paper, we apply $Er_2O_3/SiO_2$ double-layer gate dielectric as a charge trap layer for the first time. $Er_2O_3/SiO_2$ double-layer thickness is optimized by EDISON Nanophysics simulation tools. Using the simulation results, we fabricated Schottky-barrier silicide source/drain transistor, which has10 um/10um gate length and width, respectively. The nonvolatile device demonstrated very promising characterstics with P/E voltage of 11 V/-11 V, P/E speed of 50 ms/500 ms, data retention of ten years, and endurance of $10^4$ P/E cycles.
기존 MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) 소자의 게이트 산화막으로 사용된 $Er_2O_3/SiO_2$ 더블레이어 층은 낮은 누설전류와 높은 캐패시턴스를 갖는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이 더블레이어 층을 비휘발성 메모리 소자의 전하포획층으로 처음 적용하여 우수한 성능의 메모리 특성을 얻을 수 있었다. 소자를 제작하기 전에 EDISON Nanophysics 시뮬레이션을 통해 낮은 누설 전류값과 높은 캐패시턴스 값을 기준으로 하여 산화막 두께를 최적화하였다. 이 후, 최적화된 조건으로 금속실리사이드 소스/드레인, 10 um/ 10um의 채널 넓이/길이를 갖는 비휘발성 메모리 소자를 제작하였다. 그 결과, 11 V, 50 ms의 프로그램 특성, -11 V, 500 ms의 소거 특성 및 10년의 기억유지 특성, $10^4$의 내구성 특성을 얻을 수 있었다.