플래시 기억소자에서 문턱 전압 분포 확산에 영향을 주는 인자에 대한 연구

Abstract

최근 스마트폰, 태블릿 PC와 같은 휴대용 기기들의 등장으로 비휘발성 메모리에 대한 관심이 커지고 있다. 비휘발성 메모리 중에서도 낮은 공정비용과 높은 집적도를 가지는 플로팅 게이트 플래시 메모리가 각광을 받고 있다. 그러나 집적도를 늘리기 위해 소자의 크기가 45 nm 이하로 작아짐에 따라 셀간의 간섭 현상과 단채널 효과, stress-induced leakage current (SILC)와 같은 여러 문제점들이 나타났다. 이러한 문제를 구조적으로 해결하기 위해 Silicon-SiO2-Si3N4-SiO2-Si (SONOS)/TaN-Al2O3-Si3N4-SiO2-Si (TANOS) 구조와 같은 전하 저장 플래시(charge trap flash, CTF) 메모리가 연구되고 있다. 그러나 이러한 CTF 메모리 소자들 역시 소자의 크기가 20 nm 이하로 작아짐에 따라 여러 가지 side-effect가 나타났다. 본 연구에서는 MONOS 플래시 메모리 소자에서 금속 공간층의 유무로 인한 셀간 간섭현상에 대해 기술하였다. 또한 금속 공간층이 존재 할 경우, 셀의 특성 변화에 대해 기술하였다. 금속 공간층이 bit-line 방향으로 삽입 될 경우, 인접 셀간의 간섭 현상을 줄일 수 있었다. 또한 on current level, coupling ratio의 증가 등과 같이 소자의 성능이 향상되는 것을 확인 하였다. 그러나 금속 공간층의 깊이가 깊어질수록 누설 전류가 증가하는 현상을 보였다. 플로팅 게이트 플래시 메모리에서 불순물의 농도에 따른 전기적 특성 및 문턱 전압 분포의 확산에 대해서도 알아 보았다. 불순물 농도의 경우, 컨트롤 게이트, 플로팅 게이트와 소스/드레인의 불순물 농도를 변화시켜 가면서 특성을 확인하였다. 불순물의 농도가 변함에 따라depletion 영역과 관련하여 많은 특성 변화가 있었다. 소자의 크기가 작아짐에 따라서 문턱 전압 분포의 확산에 영향을 주는 셀간의 간섭 현상 및 불순물의 농도에 따른 특성 변화에 대한 많은 연구가 필요하다.