• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제36회 동계학술대회 초록집
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• pp.105.1-105.1
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• 2009

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.119-119
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• 2008

The electrical characteristics of Metal-Ferroelectric-Nitride-Oxide-Silicon (MFNOS) structure is studied and compared to the conventional Silicon-Oixde-Nitride-Oxide-Silicon (SONOS) capacitor. The ferroelectric blocking layer is SrBiNbO (SBN with Sr/Bi ratio 1-x/2+x) with the thickness of 200 nm and is fabricated by the RF sputter. The memory windows of MFNOS and SONOS capacitors with sweep voltage from +10 V to -10 V are 6.9 V and 5.9 V, respectively. The effect of ferroelectric blocking layer and charge trapping on the memory window was discussed. The retention of MFNOS capacitor also shows the 10-years and longer retention time than that of the SONOS capacitor. The better retention properties of the MFNOS capacitor may be attributed to the charge holding effect by the polarization of ferroelectric layer.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2000년도 하계학술대회 논문집
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• pp.751-754
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• 2000

When charge-trap SONOS cells are used flash memory, the tunneling program/erase condition to minimize the generation of interface traps was investigated. SONOSFET NVSM cells were fabricated using 0.35$\mu\textrm{m}$ standard memory cell embedded logic process including the ONO cell process. based on retrograde twin-well, single-poly, single metal CMOS process. The thickness of ONO triple-dielectric for memory cell is tunnel oxide of 24${\AA}$, nitride of 74 ${\AA}$, blocking oxide of 25 ${\AA}$, respectively. The program mode(Vg: 7,8,9 V, Vs/Vd: -3 V, Vb: floating) and the erase mode(Vg: -4,-5,-6 V, Vs/Vd: floating, Vb: 3V) by modified Fowler-Nordheim(MFN) tunneling were used. The proposed programming condition for the flash memory of SONOSFET NVSM cells showed less degradation($\Delta$Vth, S, Gm) characteristics than channel MFN tunneling operation. Also the program inhibit conditions of unselected cell for separated source lines NOR-tyupe flash memory application were investigated. we demonstrated that the program disturb phenomenon did not occur at source/drain voltage of 1 V∼4 V and gate voltage of 0 V∼4.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2013년도 춘계학술대회
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• pp.789-790
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• 2013

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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.273-273
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• 2011

현재 사용되고 있는 플로팅 게이트를 이용한 플래시 메모리 소자는 비례축소에 의해 발생하는 단 채널 효과, 펀치스루 효과 및 소자간 커플링 현상과 같은 문제로 소자의 크기를 줄이는데 한계가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 silicon nitride와 같은 절연체를 전자의 트랩층으로 사용하는 charge trap flash (CTF) 메모리 소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. CTF 메모리 소자의 전기적 특성에 대한 연구는 활발히 진행 되었지만, 수치 해석 모델을 사용하여 메모리 소자의 전하수송 메커니즘을 분석한 연구는 매우 적다. 본 연구에서는 수치 해석 모델을 적용하여 개발한 시뮬레이터를 사용하여 CTF 메모리 소자의 프로그램 동작 시 전하수송 메커니즘에 대한 연구를 하였다. 시뮬레이터에 사용된 모델은 연속방정식, 포아송 방정식과 Shockley-Read-Hall 재결합 모델을 수치해석적 방법으로 계산하였다. 또한 CTF 소자 프로그램 동작 시 트랩 층으로 주입되는 전자의 양은 Wentzel-Kramers-Brillouin 근사 법을 이용하여 계산하였다. 트랩 층에 트랩 되었던 전자의 방출 모델은 이온화 과정을 사용하였다. 게이트와 트랩 층 사이의 터널링은 Fowler-Nordheim (FN) tunneling 모델, Direct tunneling 모델, Modified FN tunneling 모델을 적용하였다. FN tunneling 만을 적용했을때 보다 세가지 모델을 적용했을 때가 더 실험치와의 오차가 적었다. 그 이유는 시뮬레이션 결과를 통해 인가된 전계에 의해 Bottom Oxide 층의 에너지 밴드 구조가 변화하여 세가지 tunneling 모델의 구역이 발생하는 것을 확인 할 수 있었다. 계산된 결과의 전류-전압 곡선을 통해 CTF 메모리 소자의 프로그램 동작 특성을 관찰하였다. 트랩 층의 전도대역과 트랩 층 내부에 분포하는 전자의 양을 시간에 따라 계산하여 트랩 밀도가 시간이 지남에 따라 일정 값에 수렴하고 많은 전하가 트랩 될 수록 전하 주입이 줄어듬을 관찰 하였다. 이와 같은 시뮬레이션 결과를 통해 CTF 메모리의 트랩층에서 전하의 이동에 대해 더 많이 이해하여 CTF 소자가 가진 문제점 해결에 도움을 줄 것이다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.97-98
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• 2009

Tunneling barrier engineered charge trap flash (TBE-CTF) memory capacitor were fabricated using the tunneling barrier engineering technique. Variable oxide thickness (VARIOT) barrier and CRESTED barrier consisting of thin $SiO_2$ and $Si_3N_4$ dielectrics layers were used as engineered tunneling barrier. The charge trapping characteristic with different metal gates are also investigated. A larger memory window was achieved from the TBE-CTF memory with high workfunction metal gate.

• 한국세라믹학회지
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• 제49권6호
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• pp.631-636
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• 2012

Conventional SONOS (poly-silicon/oxide/nitride/oxide/silicon) type memory is associated with a retention issue due to the continuous demand for scaled-down devices. In this study, $Al_2O_3/Y_2O_3/SiO_2$ (AYO) multilayer structures using a high-k $Y_2O_3$ film as a charge-trapping layer were fabricated for nonvolatile memory applications. This work focused on improving the retention properties using a $Y_2O_3$ layer with different tunnel oxide thickness ranging from 3 nm to 5 nm created by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). The electrical properties and reliabilities of each specimen were evaluated. The results showed that the $Y_2O_3$ with 4 nm $SiO_2$ tunnel oxide layer had the largest memory window of 1.29 V. In addition, all specimens exhibited stable endurance characteristics (program/erasecycles up to $10^4$) due to the superior charge-trapping characteristics of $Y_2O_3$. We expect that these high-k $Y_2O_3$ films can be candidates to replace $Si_3N_4$ films as the charge-trapping layer in SONOS-type flash memory devices.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제12권4호
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• pp.449-457
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• 2012

The program/erase (P/E) cyclic endurances including bias temperature instability (BTI) behaviors of Metal-$Al_2O_3$-Nitride-Oxide-Semiconductor (MANOS) memories are investigated in comparison with those of Semiconductor-Oxide-Nitride-Oxide-Semiconductor (SONOS) memories. In terms of BTI behaviors, the SONOS power-law exponent n is ~0.3 independent of the P/E cycle and the temperature in the case of programmed cell, and 0.36~0.66 sensitive to the temperature in case of erased cell. Physical mechanisms are observed with thermally activated $h^*$ diffusion-induced Si/$SiO_2$ interface trap ($N_{IT}$) curing and Poole-Frenkel emission of holes trapped in border trap in the bottom oxide ($N_{OT}$). In terms of the BTI behavior in MANOS memory cells, the power-law exponent is n=0.4~0.9 in the programmed cell and n=0.65~1.2 in the erased cell, which means that the power law is strong function of the number of P/E cycles, not of the temperature. Related mechanism is can be explained by the competition between the cycle-induced degradation of P/E efficiency and the temperature-controlled $h^*$ diffusion followed by $N_{IT}$ passivation.

• 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.

• 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.