플래시 메모리 소자의 절연체막이 전기적 성질에 미치는 영향

모바일 기기의 성장세로 인해 낸드 플래시 메모리에 대한 수요가 급격히 증가하면서 높은 집적도의 소자에 대한 요구가 커지고 있다. 그러나 소자의 크기가 작아지면서 비례 축소로 인한 게이트 누설 전류, 셀간 간섭, 단 채널 효과 등과 같은 문제들이 발생한다. 이에 따라 제한된 공간에서의 coupling ratio값이 증가해야 하는 문제가 주목 받으면서 얇은 절연층에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 절연층 구조를 비대칭으로 사용한 낸드 플래시 메모리의 누설전류의 변화와 coupling ratio값의 변화를 관찰하였다. 비대칭 절연층 구조를 가지는 낸드 플래시 메모리의 전기적 특성을 멀티 오리엔테이션 모델을 포함한 3차원 TCAD 시뮬레이션을 이용하여 계산하였다. 메모리 소자가 각 셀 간의 절연층을 가질 때 낮은 셀 간 간섭과 높은 coupling ratio 값을 가진다. 절연층의 구조 높이와 방향의 두께가 증가 할수록 게이트 누설 전류의 값이 크게 줄어들었다. 또한 비대칭 절연층 구조의 플래시 메모리에서 플로팅 게이트의 on-current 레벨과 전위 값이 기존의 플래시 메모리에 비해 크게 나타나는 시뮬레이션 결과값을 관찰하였다. 비대칭 절연층 구조를 가지는 플래시 메모리는 게이트 누설 전류에 영향을 미치는 절연층 주위의 전기장의 값이 기존 구조에 비해 약 30% 감소하였고 같은 프로그램 동작 전압에서 플로팅 게이트에 주입되는 전하의 양 또한 증가하였다. 이 연구 결과는 낸드 플래시 메모리 소자에서 게이트 누설 전류 문제를 감소시키고 프로그램 특성을 증진시키는데 도움이 된다.