• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.236.2-236.2
• /
• 2014

세계 반도체 시장은 컴퓨터 기능이 더해진 모바일 기기의 수요가 증가함에 따라 메모리반도체의 시장규모가 최근 빠른 속도로 증가했다. 특히 모바일 기기에서 저장장치 역할을 하는 비휘발성 반도체인 NAND Flash Memory는 스마트폰 및 태블릿PC 등 휴대용 기기의 수요 증가, SSD (Solid State Drive)를 탑재한 PC의 수요 확대, 서버용 SSD시장의 활성화 등으로 연평균 18.9%의 성장을 보이고 있다. 이러한 경제적인 배경 속에서 NAND Flash 미세공정 기술의 마지막 단계로 여겨지는 1Xnm 공정이 개발되었다. 그러나 1Xnm Flash Memory의 생산은 새로운 제조설비 구축과 차세대 공정 기술의 적용으로 제조비용이 상승하는 단점이 있다. 이에 따라 제조공정기술을 미세화하지 않고 기존의 수평적 셀구조에서 수직적 셀구조로 설계 구조를 다양화하는 기술이 대두되고 있는데 이 중 Flash Memory의 대용량화와 수명 향상을 동시에 추구할 수 있는 3D NAND 기술이 주목을 받게 되면서 공정기술의 변화도 함께 대두되고 있다. 3D NAND 기술은 기존라인에서 전환하는데 드는 비용이 크지 않으며, 노광장비의 중요도가 축소되는 반면, 증착(Chemical Vapor Deposition) 및 식각공정(Etching)의 기술적 난이도와 스텝수가 증가한다. 이 중 V-NAND 3D 기술에서 사용하는 박막증착 공정의 경우 산화막과 질화막을 번갈아 증착하여 30layer 이상을 하나의 챔버 내에서 연속으로 증착한다. 다층막 증착 공정이 비정상적으로 진행되었을 경우, V-NAND Flash Memory를 제조하기 위한 후속공정에 영향을 미쳐 웨이퍼를 폐기해야 하는 손실을 초래할 수 있다. 본 연구에서는 V-NAND 다층막 증착공정 중에 다층막의 두께를 가상 계측하는 알고리즘을 개발하고자 하였다. 증착공정이 진행될수록 박막의 두께는 증가하여 커패시터 관점에서 변화가 생겨 RF 신호의 진폭과 위상의 변화가 생긴다는 점을 착안하여 증착 공정 중 PECVD 장비 RF matcher와 heater에서 RF 신호의 진폭과 위상을 실시간으로 측정하여 데이터를 수집하고, 박막의 두께와의 상관성을 분석하였다. 이 연구 결과를 토대로 V-NAND Flash memory 제조 품질향상 및 웨이퍼 손실 최소화를 실현하여 제조 시스템을 효율적으로 운영할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제28권1호
• /
• pp.110-115
• /
• 2024

본 논문은 3D NAND Flash memory에서 tapering된 O/N/O(Oxide/Nitride/Oxide) 구조와 blocking oxide를 ferroelectric material로 대체한 O/N/F(Oxide/Nitride/Ferroelectric) 구조의 V_th(Threshold Voltage) 변화량을 분석했다. Tapering 각도가 0°일 때 O/N/F 구조는 O/N/O 구조보다 저항이 작고 WL(Word-Line) 상부와 WL 하부의 V_th 변화량이 감소한다. Tapering된 3D NAND Flash memory는 WL 상부에서 WL 하부로 내려갈수록 channel 면적이 감소하며 channel 저항이 증가한다. 따라서 tapering 각도가 증가할수록 WL 상부의 V_th가 감소하고 WL 하부의 V_th는 증가한다. Tapering된 O/N/F 구조는 channel 반지름 길이와 비례하는 V_fe로 인해 WL 상부의 V_th는 O/N/O 구조보다 더 감소한다. 또한 O/N/F 구조의 WL 하부는 O/N/O 구조보다 V_th가 증가하기 때문에 tapering 각도에 따른 V_th 변화량이 O/N/O 구조보다 더 증가한다.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제26권2호
• /
• pp.329-332
• /
• 2022

본 논문에서는 ferroelectric(HfO₂)구조가 적용된 3D NAND flash memory의 parameter에 따른 lateral charge migration의 retention과 V_th를 분석하였다. P_s가 클수록 Program 시 ferroelectric에서 가능한 최대 polarization이 크기 때문에 초기 V_th는 P_s 25µC/cm² 보다 P_s 70µC/cm²에서 약 1.04V차이로 커진다. 또한 Program 이후 trap된 전자는 시간이 지남에 따라서 lateral charge migration이 발생한다. Program 이후 gate에 전압을 가하지 않고 ferroelectric은 polarization을 유지하기 때문에 P_s와 크게 관계없이 P_r이 클수록 polarization이 커지고 lateral charge migration에 의한 ∆V_th는 P_r 5µC/cm² 보다 P_r 50µC/cm²에서 약 1.54V차이로 작아진다.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제25권4호
• /
• pp.770-773
• /
• 2021

본 논문에서는 tapering과 ferroelectric(HfO₂)구조가 적용된 3D NAND flash memory의 프로그램 이후 시간경과에 따른 retention특징을 분석했다. Nitride에 trap된 전자는 시간이 지남에 따라 lateral charge migration이 발생한다. 프로그램 이후 시간이 지남에 따라 trap된 전자가 tapering에 의해 두꺼워진 채널 쪽으로 lateral charge migration이 더 많이 발생하는 것을 확인했다. 또한 Oxide-Nitride-Ferroelectric (ONF) 구조는 polarization에 의해 lateral charge migration이 완화되기 때문에 기존 Oxide-Nitride-Oxide (ONO) 구조 보다 문턱전압(V_th)의 변화량이 줄어든다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
• /
• 제14권5호
• /
• pp.566-571
• /
• 2014

Channel-stacked 3D NAND flash memory is very promising candidate for the next-generation NAND flash memory. However, there is an inherent issue on cell size variation between stacked channels due to the declined etch slope. In this paper, the effect of the cell variation on the incremental step pulse programming (ISPP) characteristics is studied with 3D TCAD simulation. The ISPP slope degradation of elliptical channel is investigated. To solve that problem, a new programming method is proposed, and we can alleviate the $V_T$ variation among cells and reduce the total programming time.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
• /
• 한국컴퓨터정보학회 2014년도 제50차 하계학술대회논문집 22권2호
• /
• pp.227-229
• /
• 2014

플래시 메모리는 빠른 처리 속도, 비휘발성, 저 전력, 강한 내구성 등으로 인해 최근 스마트폰, 태블릿, 노트북, 컴퓨터와 같은 여러 분야에서 많이 사용하고 있다. 최근 기존에 사용하던 NAND 플래시가 미세화 기술의 한계에 봉착함에 따라 기존 2차원 구조의 NAND플래시를 대처할 장치로 3차원 수직구조 NAND 플래시 메모리(3D Vertical NAND)가 주목받고 있다. 기존의 플래시 메모리는 데이터를 효율적으로 삽입/삭제/검색하기 위해 B-tree와 같은 색인기법을 필요로 한다. 플래시 메모리 상에서 B-tree 구현에 관한 기존 연구로서는 BFTL(B-Tree Flash Translation Layer)기법이 최초로 제안되었다. 현재 3차원 V-NAND 구조의 플래시 메모리가 시작품으로 제작되어 머지않아 양산 될 예정이다. 본 논문에서는 향후 출시될 3차원 구조의 플래시 메모리에 적합한 Octree 기반의 파일시스템을 제안한다.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제27권4호
• /
• pp.399-404
• /
• 2023

본 논문에서는 3D NAND Flash memory의 O/N/O(Oxide/Nitride/Oxide) 구조와 blocking oxide를 ferroelectric material로 대체한 O/N/F(Oxide/Nitride/Ferroelectric) 구조의 current path를 분석했다. O/N/O 구조는 V_read가 인가되면 neighboring cell의 E-field로 인해 current path가 channel 후면에 형성된다. 반면 O/N/F 구조는 ferroelectric material의 polarization으로 인해 electron이 channel 전면으로 이동하여 current path가 전면에 형성된다. 또한 channel thickness와 channel length에 따른 소자 특성을 분석했다. 분석 결과 O/N/F 구조의 전면 electron current density 증가는 O/N/O 구조보다 2.8배 더 높았고 O/N/F 구조의 전면 electron current density 비율이 17.7% 높았다. 따라서 O/N/O 구조보다 O/N/F 구조에서 전면 current path가 더 효과적으로 형성된다.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
• /
• 제49권1호
• /
• pp.1-7
• /
• 2000

The SNOSFET memory devices with ultrathin ONO(tunnel oxide-nitride-blocking oxide) gate dielectric were fabricated using n-well CMOS process and investigated its characteristics. The thicknesses of tunnel oxide, nitride and blocking oxide were $23{\AA},\; 53{\AA}\; and\; 33{\AA}$, respectively. Auger analysis shows that the ONO layer is made up of $SiO_2(upper layer of blocking oxide)/O-rich\; SiO_x\N\_y$. It clearly shows that the converting layer with $SiO_x\N\_y(lower layer of blocking oxide)/N-rich SiO_x\N\_y(nitride)/O-rich SiO_x\N\_y(tunnel oxide)$. It clearly shows that the converting layer with $SiO_x\N\_y$ phase exists near the interface between the blocking oxide and nitride. The programming condition of +8 V, 20 ms, -8 V, 50 ms is determined and data retention over 10 years is obtained. Under the condition of 8 V programming, it was confirmed that the modified Fowler-Nordheim tunneling id dominant charge transport mechanism. The programmed threshold voltage is distributed less than 0.1 V so that the reading error of memory stated can be minimized. An $8\times8$ NAND type flash EEPROM with SONOSFET memory cell was designed and simulated with the extracted SPICE parameters. The sufficient read cell current was obtained and the upper limit of $V_{TH}$ for write state was over 2V.

• 반도체디스플레이기술학회지
• /
• 제18권2호
• /
• pp.82-86
• /
• 2019

The reliability of 3D NAND flash memory cell is affected by the charge migration which can be divided into the vertical migration and the lateral migration. To clarify the difference of two migrations, the activation energy of the charge loss is extracted and compared in a conventional square device pattern and a new test pattern where the perimeter of the gate is exaggerated but the area is same. The charge loss is larger in the suggested test pattern and the activation energy is extracted to be 0.058 eV while the activation energy is 0.28 eV in the square pattern.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
• /
• 제1권2호
• /
• pp.125-131
• /
• 2001

When the program voltage is applied to a word line, a part of the boosted channel charge in inhibited bit lines is lost due to the coupling between the string select line (SSL) and the adjacent word line. This phenomenon causes the program disturbance in the cells connected to the inhibited bit lines. This program disturbance becomes more serious, as the word line pitch is decreased. To reduce the word line coupling, the rising edge of the word-line voltage waveform was changed from a pulse step into a ramp waveform with a controlled slope. The word-line ramping circuit was composed of a timer, a decoder, a 8 b D/A converter, a comparator, and a high voltage switch pump (HVSP). The ramping voltage was generated by using a stepping waveform. The rising time and the stepping number of the word-line voltage for programming were set to $\mutextrm{m}-$ and 8, respectively,. The ramping circuit was used in a 512Mb NAND flash memory fabricated with a $0.15-\mutextrm{m}$ CMOS technology, reducing the SSL coupling voltage from 1.4V into a value below 0.4V.