초록 ▼

□ 연구개요
○ 고용량 플래시메모리 VNAND (vertical NAND) 의 단위 메모리 셀인 전하 트랩 플래시셀 (charge trap flash cell, CTF cell)의 소형화 (scaling) 기술을 제시하는 것이 본 연구의 최종 연구 목표이다.
○ 전하 트랩 메모리 셀의 소형화 기술의 근거로 다음 3가지 연구 결과를 제시한다.
☞ EOT (Equivalent oxide thickness) 12nm 이하의 CTF stack 구조
☞ 밴드 엔지니어링 (band engineering) 등을 통한 CTF

□ 연구개요
○ 고용량 플래시메모리 VNAND (vertical NAND) 의 단위 메모리 셀인 전하 트랩 플래시셀 (charge trap flash cell, CTF cell)의 소형화 (scaling) 기술을 제시하는 것이 본 연구의 최종 연구 목표이다.
○ 전하 트랩 메모리 셀의 소형화 기술의 근거로 다음 3가지 연구 결과를 제시한다.
☞ EOT (Equivalent oxide thickness) 12nm 이하의 CTF stack 구조
☞ 밴드 엔지니어링 (band engineering) 등을 통한 CTF 동작 전압 감소 기술
☞ 시뮬레이션 모델 수립 및 물성지수의 정량화

□ 연구 목표대비 연구결과
○ EOT (Equivalent oxide thickness) 12nm 이하의 CTF stack 구조
☞ ATH 구조에서 12nm 이하의 신뢰성 조건을 만족하는 CTF stack 구조를 구현
○ 밴드 엔지니어링 (band engineering) 등을 통한 CTF 동작 전압 감소 기술
☞ HTA, ATH 구조의 실험에서 CTF 동작전압 감소 특성 확인
☞ 블록킹층에 강유전체를 삽입한 시뮬레이션에서 CTF 동작전압 감소 가능성 확인
○ 시뮬레이션 모델 수립 및 물성지수의 정량화
☞ Program 및 Retention시뮬레이션 모델 수립, 실험 결과 정합성 확인, 시뮬레이션 해석을 통한 개발 로드맵 제안
☞ OACLS, PIV 분석법 제안 및 트랩층 내의 hopping 이동도 추출

□ 연구개발결과의 중요성
○ 전하트랩 플래시 소자의 스케일링 기술은 3차원 NAND 적층 기술의 난이도 증가에 따라 중요도가 높아지고 있다. 본 연구 개발에서는 고유전 전하 트랩 박막 적용이 전하 트랩 플래시 단위 셀 스케일링을 위한 필수 기술이라는 점을 검증하였다.
○ 고유전 전하 트랩 박막을 적용하면 메모리 셀의 신뢰성 개선에 유리하다는 점을 모델링과 시뮬레이션을 통해 검증하였고, 이는 향후 전하 트랩 플래시 스케일링 기술 개발 방향의 근거를 제공한다.
○ 고유전 전하 트랩 박막을 적용할 때 기존 공정과의 호환성이 매우 높은 Hf_xAl_1-xO_y 박막의 적용이 용이하다. 이 때 신뢰성 및 program, erase 특성을 최적화할 수 있는 박막 공정은 조성 grading을 통해 구현할 수 있음을 실험으로 검증하였다.
○ 이 때 블록킹 층에 HZO 와 같은 강유전 박막을 적용하면 메모리 셀의 신뢰성 추가 개선이 가능함을 시뮬레이션을 통해 검증하였다. 고유전 전하 트랩 박막을 적용한 스케일링의 2단계 기술로서 이 기술을 적용할 수 있다.
○ 고용량 3차원 NAND 플래시 기술은 연산기 구현에 있어서도 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. NAND 플래시 어레이를 이용한 벡터-행렬 곱셈 연산이 가능함을 개념적으로 도출하였고, 이는 딥러닝 연산기의 에너지 효율을 높일 수 있는 핵심 기술로 활용될 수 있다.
○ 유전막 물성 정량화에 필요한 새로운 전기적 분석 도구 (OACLS, PIV)를 제안 및 검증하였고, 이는 전하 트랩 플래시의 개발에 활용되어 개발 기간의 단축에 기여할 수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• (1) 본 연구개발의 필요성 및 연구자가 수행하고자 했던 가설 ... 5
• (2) 최종목표 및 연차별 연구목표 ... 6
• (3) 연구범위 ... 7
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 8
• (1) 트랩 및 방전특성의 정량분석/밴드 엔지니어링 기법 확립 ... 8
• (2) 시뮬레이션 모델 및 물성지수 정량화 ... 17
• (3) 음 정전용량 강유전 박막 적용 ... 20
• (4) 시뮬레이션을 통한 1-3차년도 연구 결과의 해석 ... 22
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 25
• 4. 참고문헌 ... 25
• 5. 연구성과 ... 26
• 끝페이지 ... 27