• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.157-158
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• 2007

Effects of post-metallization anneal (PMA) on interface trap characteristics of Si-$SiO_2$ are studied. The conventional PMA method utilizes forming gas anneal, where 10% hydrogen in nitrogen atmosphere is used. A new PMA method utilizes hydrogen rich PECVD- silicon nitride $(SiN_x)$ film as a hydrogen diffusion source and a out-diffusion blocking layer. It can be shown through charge pumping current measurement that the new PMA is indeed effective to decrease Si-$SiO_2$ interface trap density.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• v.12 no.3
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• pp.360-369
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• 2012

The causes of showing different subthreshold slopes (SS) in programmed and erased states for two different charge trap flash (CTF) memory devices, SONOS type flash memory with gate-all-around (GAA) structure and TANOS type NAND flash memory with planar structure were investigated. To analyze the difference in SSs, TCAD simulation and low-frequency noise (LFN) measurement were fulfilled. The device simulation was performed to compare SSs considering the gate electric field effect to the channel and to check the localized trapped charge distribution effect in nitride layer while the comparison of noise power spectrum was carried out to inspect the generation of interface traps ($N_{IT}$). When each cell in the measured two memory devices is erased, the normalized LFN power is increased by one order of magnitude, which is attributed to the generation of $N_{IT}$ originated by the movement of hydrogen species ($h^*$) from the interface. As a result, the SS is degraded for the GAA SONOS memory device when erased where the $N_{IT}$ generation is a prominent factor. However, the TANOS memory cell is relatively immune to the SS degradation effect induced by the generated $N_{IT}$.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.53-53
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• 2009

Charge trap flash memory devices with modified tunneling barriers were fabricated using the tunneling barrier engineering technique. Variable oxide thickness (VARIOT) barrier and CRESTED barrier consisting of thin $SiO_2$ and $Si_3N_4$ dielectric layers were used as engineered tunneling barriers. The VARIOT type tunneling barrier composed of oxide-nitride-oxide (ONO) layers revealed reliable electrical characteristics; long retention time and superior endurance. On the other hand, the CRESTED tunneling barrier composed of nitride-oxide-nitride (NON) layers showed degraded retention and endurance characteristics. It is found that the degradation of NON barrier is associated with the increase of interface state density at tunneling barrier/silicon channel by programming and erasing (P/E) stress.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.31 no.4
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• pp.271-277
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• 2022

We analyzed the effects of the interface trap on the output characteristics of an inversion mode n-channel GaN Schottky barrier (SB)-MOSFET based on the N_it distribution using TCAD simulation. As interface trap number density (N_it) increased, the threshold voltage increased while the drain current density decreased. Under N_it=5.0×10¹⁰ cm^-2 condition, the threshold voltage was 3.2 V for V_DS=1 V, and the drain current density reduced to 2.4 mA/mm relative to the non-trap condition. Regardless of the N_it distribution type, there was an increase in the subthreshold swing (SS) following an increase in N_it. Under U-shaped N_it distribution, it was confirmed that the SS varied depending on the gate voltage. The interface fixed charge (Q_f) caused an shift in the threshold voltage and increased the off-state current collectively with the surface trap. In summary, GaN SB-MOSFET can be a building block for high power UV optoelectronic circuit provided the surface state is significantly reduced.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.211.1-211.1
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• 2014

Recently, the scaling of conventional planar NAND flash devices is facing its limits by decreasing numbers of electron stored in the floating gate and increasing difficulties in patterning. Three-dimensional vertical NAND devices have been proposed to overcome these issues. Atomic layer deposition (ALD) is the most promising method to deposit charge trap layer of vertical NAND devices, SiN, with excellent quality due to not only its self-limiting growth characteristics but also low process temperature. ALD of silicon nitride were studied using NH3 and silicon chloride precursors, such as SiCl4[1], SiH2Cl2[2], Si2Cl6[3], and Si3Cl8. However, the reaction mechanism of ALD silicon nitride process was rarely reported. In the present study, we used density functional theory (DFT) method to calculate the reaction of silicon chloride precursors with a silicon nitride surface. DFT is a quantum mechanical modeling method to investigate the electronic structure of many-body systems, in particular atoms, molecules, and the condensed phases. The bond dissociation energy of each precursor was calculated and compared with each other. The different reactivities of silicon chlorides precursors were discussed using the calculated results.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.15 no.10
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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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.229-229
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• 2011

부유 게이트 Floating gate (FG) 플래시 메모리 소자의 단점을 개선하기 위해 전하 포획 층에 전하를 저장하는 전하 포획 플래시 메모리 Charge trap flash (CTF)소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. CTF소자는 FG플래시 메모리 소자에 비해 비례축소가 용이하고 긴 retention time을 가지며, 낮은 구동 전압을 사용하는 장점을 가지고 있다. CTF 소자에서 비례축소에 따라 단채널 효과와 펀치-쓰루 현상이 증가하는 문제점이 있다.본 연구에서는 CTF 단채널 효과와 펀치-쓰루 현상을 감소시키기 위한 방법으로 silicon-on-insulator (SOI) 기판을 사용하였으며 SOI기판에서 절연층의 깊이에 따른 전기적 특성을 고찰하였다. silicon-oxide-nitride-oxide-silicon(SONOS) 구조를 가진 CTF 메모리 소자를 사용하여 절연층의 깊이 변화에 따른 subthreshold swing특성, 쓰기-지우기 동작 특성을 TCAD 시뮬레이션 툴인 Sentaurus를 사용하여 조사하였다. 소스와 드레인의 junction depth는 20 nm 사용하였고, 절연층의 깊이는 5 nm~25 nm까지 변화하면서 절연층의 깊이가 20 nm이하인 fully depletion 소자에 비해, 절연층의 깊이가 25 nm인 소자는 partially depletion으로 인해서 드레인 전류 레벨이 낮아지고 subthreshold swing값이 증가하는 현상이 나타났다. 절연층의 깊이가 너무 얕을 경우, 채널 형성의 어려움으로 인해 subthreshold swing과 드레인 전류 레벨의 전기적성질이 SOI기판을 사용하지 않았을 경우보다 떨어지는 경향을 보였다. 절연층의 깊이가 17.5 nm인 경우, CTF소자의 subthreshold swing과 드레인 전류 레벨이 가장 좋은 특성을 보였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.149-150
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• 2007

ONO(Oxide-Nitride-Oxide)구조는 기억소자의 전하보유 능력을 향상시키기 위해 도입된 게이트 절연막이다. 본 연구에서는 ELA(Excimer Laser Annealing)방법으로 비정질 실리콘을 결정화 시켜서 그 위에 NVM(Nonvolatile Memory)소자를 만들어 전기적 특성을 측정하여 결과를 나타내었다. 실험 결과 같은 크기의 $V_D$에서 $V_G$를 조절함으로써 $I_D$의 크기를 조절할 수 있었다. $V_G-I_D$ Graph에서는 $I_{on}$과 $I_{off}$, 그리고 Threshold Voltage를 알 수 있었다. $I_{on}/I_{off}$ Ratio는 $10^3-10^4$이다. $V_G-I_D$ Graph에서는 게이트에 인가하는 Bias의 양을 통해서 Threshold Voltage의 크기를 조절할 수 있었다. 이는 Trap되는 Charge의 양을 임의로 조절할 수 있다는 것을 의미하며, 이러한 Programming과 Erasing의 특성을 이용하여 기억소자로서의 역할을 수행하게 된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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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.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 1993.07b
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• pp.1268-1270
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• 1993

In this study, the characteristics of Si-$SiO_2$ interface and its degradation in short channel SONOSFET nonvolatile memory devices, fabricated by 1Mbit CMOS process($1.2{\mu}m$ design rule), with $65{\AA}$ blocking oxide layer, $205{\AA}$ nitride layer, and $30{\AA}$ tunneling oxide layer on the silicon wafer were investigated using the charge pumping method. For investigating the Si-$SiO_2$ interface characteristics before and after write/erase cycling, charge pumping current characteristics with frequencies, write/erase cycles, as a parameters, were measured. As a result, average Si-$SiO_2$ interface trap density and mean value of capture cross section were determined to be $1.203{\times}10^{11}cm^{-2}eV^{-1}\;and\;2.091{\times}10^{16}cm^2$ before write/erase cycling, respectively. After cycling, when the write/erase cycles are $10^4$, average $Si-SiO_2$ interface trap density was $1.901{\times}10^{11}cm^{-2}eV^{-1}$. Incresing write/erase cycles beyond about $10^4$, Si-$SiO_2$ interface characteristics with write/erase cycles was increased logarithmically.