• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제14권1호
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• pp.34-39
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• 2014

This paper discusses the 3-level charge pumping (CP) method in planar-type Silicon-Oxide-High-k-Oxide-Silicon (SOHOS) and Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon (SONOS) devices to find out the reason of the degradation of data retention properties. In the CP technique, pulses are applied to the gate of the MOSFET which alternately fill the traps with electrons and holes, thereby causing a recombination current Icp to flow in the substrate. The 3-level charge pumping method may be used to determine not only interface trap densities but also capture cross sections as a function of trap energy. By applying this method, SOHOS device found to have a higher interface trap density than SONOS device. Therefore, degradation of data retention characteristics is attributed to the many interface trap sites.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.34-34
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• 2009

The electrical characteristics of tunnel barrier engineered charge trap flash (TBE-CTF) memory with $SiO_2/Si_3N_4/SiO_2/Si$ engineered tunnel barrier, $HfO_2$ charge trap layer and $Al_2O_3$ blocking oxide layer (MAHONOS) were investigated. The energy bad diagram was designed by using the quantum-mechanical tunnel model (QM) and then the CTF memory devices were fabricated. As a result, the best thickness combination of MAHONOS is confirmed. Moreover, not enhanced P/E speed (Program: about $10^6$ times) (Erase: about $10^4$ times) but also enhanced retention and endurance characteristics are represented.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.7-11
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• 2009

In this study, p-channel silicon-oxide-nitride-oxide-silicon(SONOS) transistors are fabricated and characterized as an unit cell for NAND flash memory. The SONOS transistors are fabricated by $0.13{\mu}m$ low power standard logic process technology. The thicknesses of gate insulators are 2.0 nm for the tunnel oxide, 1.4 nm for the nitride layer, and 4.9 nm for the blocking oxide. The fabricated SONOS transistors show low programming voltage and fast erase speed. However, the retention and endurance of the devices show poor characteristics.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제15권5호
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• pp.245-248
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• 2014

$Pt/Al_2O_3/Si_3N_4/SiO_2/Si$ charge trap flash memory structures with various thicknesses of the $Si_3N_4$ charge trapping layer were fabricated. According to the calculated and measured results, we depicted electron loss in a schematic diagram that illustrates how the trap to band tunneling and thermal excitation affects electrons loss behavior with the change of $Si_3N_4$ thickness, temperature and trap energy levels. As a result, we deduce that $Si_3N_4$ thicknesses of more than 6 or less than 4.3 nm give no contribution to improving memory performance.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제37회 하계학술대회 초록집
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• pp.211-211
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• 2009

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.200.1-200.1
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• 2015

Charge trap flash (CTF) 메모리 소자는 기존의 플로팅 게이트를 사용한 플래시 메모리 소자에 비해 쓰고 지우는 속도가 빠르고, 소비 전력이 적으며, 쓰고 지우는 동작에 의한 전계 스트레스에 잘 견뎌내는 장점을 가지고 있다. 그러나 CTF 메모리 소자에서도 메모리 셀의 크기가 작아짐에 따라 셀 사이의 간섭 효과를 무시할 수 없다. 인접 셀 간의 간섭현상은 측정 셀의 문턱전압을 예측할 수 없게 변화시켜 소자 동작의 신뢰성을 낮추고 성능을 저하시킨다. 본 논문에서는 셀 사이의 간섭을 줄이고 소자의 성능을 향상시키기 위해 charge trap 층에 금속 공간층을 삽입한 CTF메모리 소자의 전기적인 특성에 대해 연구하였다. 금속 공간층을 갖는 CTF 메모리 소자는 기존 CTF 메모리 소자의 트랩층 양 측면에 절연막과 금속 공간층을 증착시켜 게이트가 트랩층을 감싸는 구조를 갖는다. 인접 셀 사이에 발생하는 간섭 현상과 전계 분포를 분석하였다. 프로그램 동작 시CTF 메모리 소자 내에 형성되는 전계의 분포와 크기를 계산함으로 금속 공간층이 인접한 셀에서 형성된 전계를 차폐시켜 셀 간 간섭 현상을 최소화하는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 인접 셀 간의 간섭현상을 최소화하면서 소자 동작의 신뢰성이 향상된 대용량 메모리 소자를 제작하는데 도움을 줄 수 있다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제15권5호
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• pp.241-244
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• 2014

Charge trap flash memory capacitors incorporating $(HfO_2)_x(Al_2O_3)_{1-x}$ film, as the charge trapping layer, were fabricated. The effects of the charge trapping layer composition on the memory characteristics were investigated. It is found that the memory window and charge retention performance can be improved by adding Al atoms into pure $HfO_2$; further, the memory capacitor with a $(HfO_2)_{0.9}(Al_2O_3)_{0.1}$ charge trapping layer exhibits optimized memory characteristics even at high temperatures. The results should be attributed to the large band offsets and minimum trap energy levels. Therefore, the $(HfO_2)_{0.9}(Al_2O_3)_{0.1}$ charge trapping layer may be useful in future nonvolatile flash memory device application.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권7호
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• pp.37-43
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• 2008

본 논문에서는 전하 펌프 방법 (Charge Pumping Method, CPM)를 이용하여 서로 다른 질화막 층을 가지는 N-Channel SANOS (Silicon-$Al_2O_3$-Nitride-Oxide-Silicon) Flash Memory Cell 트랜지스터의 트랩 특성을 규명하였다. SANOS Flash Memory에서 계면 및 질화막 트랩의 중요성은 널리 알려져 있지만 소자에 직접 적용 가능하면서 정화하고 용이한 트랩 분석 방법은 미흡하다고 할 수 있다. 기존에 알려진 분석 방법 중 전하 펌프 방법은 측정 및 분석이 간단하면서 트랜지스터에 직접 적용이 가능하여 MOSFET에 널리 사용되어왔으며 최근에는 MONOS/SONOS 구조에도 적용되고 있지만 아직까지는 Silicon 기판과 tunneling oxide와의 계면에 존재하는 트랩 및 tunneling oxide가 얇은 구조에서의 질화막 벌크 트랩 추출 결과만이 보고되어 있다. 이에 본 연구에서는 Trapping Layer (질화막)가 다른 SONOS 트랜지스터에 전하 펌프 방법을 적용하여 Si 기판/Tunneling Oxide 계면 트랩 및 질화막 트랩을 분리하여 평가하였으며 추출된 결과의 정확성 및 유용성을 확인하고자 트랜지스터의 전기적 특성 및 메모리 특성과의 상관 관계를 분석하고 Simulation을 통해 확인하였다. 분석 결과 계면 트랩의 경우 트랩 밀도가 높고 trap의 capture cross section이 큰 소자의 경우 전자이동도, subthreshold slop, leakage current 등의 트랜지스터의 일반적인 특성 열화가 나타났다. 계면 트랩은 특히 Memory 특성 중 Program/Erase (P/E) speed에 영향을 미치는 것으로 나타났는데 이는 계면결함이 많은 소자의 경우 같은 P/E 조건에서 더 많은 전하가 계면결함에 포획됨으로써 trapping layer로의 carrier 이동이 억제되기 때문으로 판단되며 simulation을 통해서도 동일한 결과를 확인하였다. 하지만 data retention의 경우 계면 트랩보다 charge trapping layer인 질화막 트랩 특성에 의해 더 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 이는 P/E cycling 횟수에 따른 data retention 특성 열화 측정 결과에서도 일관되게 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제36회 동계학술대회 초록집
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• pp.104.2-104.2
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• 2009

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제15권10호
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• pp.831-837
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• 2002

Scaled SONOS transistors have been fabricated by 0.35$\mu\textrm{m}$ CMOS standard logic process. The thickness of stacked ONO(blocking oxide, memory nitride, tunnel oxide) gate insulators measured by TEM are 2.5 nm, 4.0 nm and 2.4 nm, respectively. The SONOS memories have shown low programming voltages of ${\pm}$8.5 V and long-term retention of 10-year Even after 2 ${\times}$ 10$\^$5/ program/erase cycles, the leakage current of unselected transistor in the erased state was low enough that there was no error in read operation and we could distinguish the programmed state from the erased states precisely The tight distribution of the threshold voltages in the programmed and the erased states could remove complex verifying process caused by over-erase in floating gate flash memory, which is one of the main advantages of the charge-trap type devices. A single power supply operation of 3 V and a high endurance of 1${\times}$10$\^$6/ cycles can be realized by the programming method for a flash-erased type EEPROM.