• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.257-257
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• 2016

최근에 메모리의 초고속화, 고집적화 및 초절전화가 요구되면서 resistive random access memory (ReRAM), ferroelectric RAM (FeRAM), phase change RAM (PRAM)등과 같은 차세대 메모리 기술이 활발히 연구되고 있다. 다양한 메모리 중에서 특히 resistive random access memory (ReRAM)는 빠른 동작 속도, 낮은 동작 전압, 대용량화와 비휘발성 등의 장점을 가진다. ReRAM 소자는 절연막의 저항 스위칭(resistance switching) 현상을 이용하여 동작하기 때문에 SiOx, AlOx, TaOx, ZrOx, NiOx, TiOx, 그리고 HfOx 등과 같은 금속 산화물에 대한 연구들이 활발하게 이루어지고 있다. 이와 같이 다양한 산화물 중에서 AlOx는 ReRAM의 절연막으로 적용되었을 때, 우수한 저항변화특성과 안정성을 가진다. 하지만, AlOx 박막을 형성하기 위하여 기존에 많이 사용되어지던 PVD (physical vapour deposition) 또는 CVD (chemical vapour deposition) 방법에서는 두께가 균일하고 막질이 우수한 박막을 얻을 수 있지만 고가의 진공장비 사용 및 대면적 공정이 곤란하다는 문제점이 있다. 한편, 용액 공정 방법은 공정과정이 간단하여 경제적이고 대면적화가 가능하며 저온에서 공정이 이루어지는 장점으로 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 sputtering 방법과 용액 공정 방법으로 형성한 AlOx 기반의 ReRAM에서 메모리 특성을 비교 및 평가하였다. 먼저, p-type Si 기판 위에 습식산화를 통하여 SiO2 300 nm를 성장시킨 후, electron beam evaporation으로 하부 전극을 형성하기 위하여 Ti와 Pt를 각각 10 nm와 100 nm의 두께로 증착하였다. 이후, 제작된 AlOx 용액을 spin coating 방법으로 1000 rpm 10 초, 6000 rpm 30 초의 조건으로 증착하였다. Solvent 및 불순물 제거를 위하여 $180^{\circ}C$의 온도에서 10 분 동안 열처리를 진행하였고, 상부 전극을 형성하기 위해 shadow mask를 이용하여 각각 50 nm, 100 nm 두께의 Ti와 Al을 electron beam evaporation 방법으로 증착하였다. 측정 결과, 용액 공정 방법으로 형성한 AlOx 기반의 ReRAM에서는 기존의 sputtering 방법으로 제작된 ReRAM에 비해서 저항 분포가 균일하지는 않았지만, 103 cycle 이상의 우수한 endurance 특성을 나타냈다. 또한, 1 V 내외로 동작 전압이 낮았으며 104 초 동안의 retention 측정에서도 메모리 특성이 일정하게 유지되었다. 결론적으로, 간단한 용액 공정 방법은 ReRAM 소자 제작에 많이 이용될 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.324-326
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• 2016

In this study, we have investigated indium tin zinc oxide (ITZO) as an active channel for non-volatile memory (NVM) devices. The electrical and memory characteristics of NVM devices using multi-stack gate insulator SiO2/SiOx/SiOxNy (OOxOy) with Si-rich SiOx for charge storage layer were also reported. The transmittance of ITZO films reached over 85%. Besides, ITZO-based NVM devices showed good electrical properties such as high field effect mobility of 25.8 cm2/V.s, low threshold voltage of 0.75 V, low subthreshold slope of 0.23 V/dec and high on-off current ratio of $1.25{\times}107$. The transmission Fourier Transform Infrared spectroscopy of SiOx charge storage layer with the richest silicon content showed an assignment at peaks around 2000-2300 cm-1. It indicates that many silicon phases and defect sources exist in the matrix of the SiOx films. In addition, the characteristics of NVM device showed a retention exceeding 97% of threshold voltage shift after 104 s and greater than 94% after 10 years with low operating voltage of +11 V at only 1 ms programming duration time. Therefore, the NVM fabricated by high transparent ITZO active layer and OOxOy memory stack has been applied for the flexible memory system.

• Proceedings of the Korean Magnestics Society Conference
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• 2003.06a
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• pp.38-39
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• 2003

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.05a
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• pp.336-337
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• 2012

본 연구에서는 HMDS (400sccm)/$O_2$(20slm)/He(5slm)/Ar(10slm)의 가스를 사용하여 remote-type discharge와 direct-type discharge로 구성된 double discharge system을 이용하여 SiOx 박막을 증착시켰다. 특히, 본 연구는 frequency의 변화가 SiOx 박막의 특성과 plasma특성에 어떠한 영향을 미치는지 조사하였다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.3 no.1
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• pp.1-10
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• 1992

A simple formula of the envelope method, which uses two envelopes fitted to the transmittance at quarter- and half-wave optical thicknesses, is derived to determine the optical constants (refractive index and extinction coefficient) and the thickness of weakly absorbing thin films. We applied the envelope method to ZnS and SiOx films deposited in a vacuum chamber and determined the optical constants at different deposition conditions. For SiOx films, the decrease in refractive index is consistent with the increase in stoichiometry as the backfilled oxygen pressure increases.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.403-403
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• 2011

TCO/p/i/n 구조의 비정질 실리콘 박막 태양전지의 제작에 있어서 a-Si 혹은 넓은 밴드갭 물질인 SiOx, SiC 등은 window layer로 주로 사용 되어왔다. 그러나 ${\mu}c$-Si는 우수한 광학적, 전기적 특성에 불구하고 낮은 activation energy에 의한 p/i interface 에서의 band-off set에 의한 정공재결합에 의해 사용되어 지지 못했다. 이러한 재결합은 p/i interface상에 buffer layer를 삽입함으로써 개선되어 질 수 있다. 본 논문에서는 비정질 실리콘 보다 넓은 광학적 밴드갭을 가지는 a-SiOx 박막을 완충층으로 사용하여 p/i 계면에서의 재결합 감소에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. a-SiOX 박막 내에 포함 된 산소의 양에 따라 밴드갭을 조절하여 1.8eV~2.0eV 사이의 완충층을 삽입하여 박막태양전지의 개방전압, 단락전류, 효율 등에 끼치는 영향을 ASA 시뮬레이션을 통하여 알아보았다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.254.2-254.2
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• 2014

The Transmission Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR) of SiOx charge storage layer with the richest silicon content showed an assignment at peaks around 2000~2300 cm-1. It indicated that the existence of many silicon phases and defect sources in the matrix of the SiOx films. The total hysteresis width is the sum of the flat band voltage shift (${\Delta}VFB$) due to electron and hole charging. At the range voltage sweep of ${\pm}15V$, the ${\Delta}VFB$ values increase of 0.57 V, 1.71 V, and 13.56 V with 1/2, 2/1, and 6/1 samples, respectively. When we increase the gas ratio of SiH4/N2O, a lot of defects appeared in charge storage layer, more electrons and holes are charged and the memory window also increases. The best retention are obtained at sample with the ratio SiH4/N2O=6/1 with 82.31% (3.49V) after 103s and 70.75% after 10 years. The high charge storage in 6/1 device could arise from the large amount of silicon phases and defect sources in the storage material with SiOx material. Therefore, in the programming/erasing (P/E) process, the Si-rich SiOx charge-trapping layer with SiH4/N2O gas flow ratio=6/1 easily grasps electrons and holds them, and hence, increases the P/E speed and the memory window. This is very useful for a trapping layer, especially in the low-voltage operation of non-volatile memory devices.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2003.07a
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• pp.36-37
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• 2003

To increase the high-density data storage, a new technique of Super-resolution near-field structure (Super-RENS) consisted of glass／SiN／Sb or AgOx／SiN has been proposed and investigated intensively as a promising structure for near-field ultrahigh-density optical storage. Hence it is important to determine the optical properties of AgOx by using ellipsometry. AgOx thin films were prepared by using magnetron sputtering technique while oxygen flow rate was varied, and the film growth of AgOx were monitored by using in situ ellipsometer. (omitted)

• Electrical & Electronic Materials
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• v.16 no.9
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• pp.64.1-64
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• 2003

A metal-ferroelectric [SrBi$_2$Ta$_2$O$\_$9/ (SBT)-high-k-insulator(PrOx)-semiconductor(Si) structure has been fabricated and evaluated as a key part of metal-ferroelectric-insulator-semiconductor-field-effect-transistor MFIS-FET memory, aiming to improve the memory retention characteristics by increasing the dielectric constant in the insulator layer and suppressing the depolarization field in the SBT layer. A 20-nm PrOx film grown on Si(100) showed both a high of about 12 and a low leakage current density of less than 1${\times}$ 10e-8 A/$\textrm{cm}^2$ at 105 MV/cm. A 400-nm SBT film prepared on PrOx/Si shows a preferentially oriented (105) crystalline structure, grain size of about 130 nm and subface roughness of 3.2 nm. A capacitance-voltage hysteresis is confirmed on the Pt/SBT/PrOx/Si diode with a memory window of 0.3V at a sweep voltage width of 12 V. The memory retention time was about 1 104s, comparable to the conventional Pt/SBT/SiO$\_$x/N$\_$y/(SiO$\_$N/)/Si. The gradual change of the capacitance indicates that some memory degradation mechanism is different from that in the Pt/SBT/SiON/Si structure.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.260-260
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• 2016

최근 고화질 및 대용량 영상의 등장으로 메모리 디바이스에 대한 연구가 활발하다. 메모리 디바이스의 oxide 층은 tunnel layer, trap layer와 blocking layer로 나누어지며, tunnel layer와 trap layer 사이 계면의 상태는 메모리 특성에 큰 영향을 준다. 한편, AlOx는 메모리 디바이스의 tunnel layer에 주로 적용되는 물질로서, AlOx를 형성하는 방법에는 진공공정을 이용하여 증착하는 방법과 알루미늄을 산화시켜 형성하는 방법이 있다. 그 중, 진공공정 방법인 RF 스퍼터를 이용하는 방법은 증착시 sputtering으로 인하여 표면에 손상을 주게 되어, 산화시켜 형성한 AlOx에 비해 막질이 좋지 않다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 우수한 막질의 메모리 디바이스를 제작하기 위하여 산화시켜 형성한 AlOx를 tunnel layer로 적용시킨 MOSCAP을 제작하여 메모리 특성을 평가하였다. 제작된 소자는 n-Si (1-20 ohm-cm) 기판을 사용하였다. Tunnel layer는 e-beam evaporator를 이용하여 Al을 5 nm 두께로 증착하고 퍼니스를 이용하여 O2 분위기에서 $300^{\circ}C$의 온도로 1시간 동안 산화시켜 AlOx을 형성하였으며, 비교군으로 RF 스퍼터를 이용하여 AlOx를 10 nm 두께로 증착한 소자를 같이 제작하였다. 순차적으로, trap layer와 blocking layer는 RF 스퍼터를 이용하여 각각 HfOx 30 nm와 SiOx 30 nm를 증착하였다. 마지막으로 전극 물질로는 Al을 e-beam evaporator를 이용하여 150 nm 두께로 증착하였다. 제작된 소자에서 메모리 측정을 한 결과, 같은 크기의 윈도우를 비교하였을 때 산화시킨 AlOx를 tunnel layer로 적용한 MOSCAP에서 더 적은 전압으로도 program 동작이 나타나는 것을 확인하였다. 또한 내구성을 확인하기 위해 program/erase를 103회 반복하여 endurance를 측정한 결과, 스퍼터로 증착한 AlOx를 적용한 MOSCAP에서는 24 %의 메모리 윈도우 감소가 일어난 반면에, 산화시킨 AlOx를 적용한 MOSCAP에서는 메모리 윈도우 감소가 5 % 미만으로 일어났다. 결과적으로 산화시킨 AlOx를 메모리소자의 tunnel layer로 적용한 MOSCAP에서 더 뛰어난 내구성을 나타냈으며, 추후 최적의 oxide 두께와 열처리 조건을 통해 더 뛰어난 메모리 특성을 가지는 메모리 디바이스 제작이 가능할 것으로 기대된다.