| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2021년 가을 (11/24 ~ 11/26, 경주 라한호텔) |
| 권호 | 27권 2호 |
| 발표분야 | A. 전자/반도체 재료 분과 |
| 제목 | 플라즈마 처리를 통해 향상된 신뢰성을 갖는 박막 트랜지스터 기반 플래시 메모리 소자 연구 |
| 초록 | 전하 저장 기반 비휘발성 플레시 메모리 소자는 상대적으로 용이한 제조 공정, 낮은 누설 전류, 높은 retention 특성 때문에 SiO2/Si3N4/SiO2 (blocking/trapping/tunneling, O/N/O) 박막을 널리 사용된다. 그러나, 20nm 이하의 두께영역으로 소자 scaling 될 때, 전하 손실 (charge loss)와 같은 플래시 메모리 소자의 신뢰성 문제로 블로킹 산화막과 터널링 산화막 두께 scaling의 어려움이 있다. 따라서, 메모리 특성을 유지할 수 있도록 높은 전하 저장 밀도와 낮은 누설 전류가 가능한 새로운 재료 개발이 요구된다. 다양한 후보 재료 중, 높은 전자 포획 상수 (high electron capture coefficient), SiO2와의 적절한 band offset, 높은 전하 밀도 및 낮은 누설 전류으 ㅣ특성을 갖는 HfO2와 ZrO2가 유망한 후보 재료로 관심을 받는다. 특히, HfO2는 두께 감소, 넓은 memory window, 전압 감소 등의 특징이 가능해서 전하 저장층으로 많은 연구 결과가 보고 되었다. 그러나, 기존의 Si3N4과 많은 shallow trap을 갖는 HfO2는 retention과 같은 신뢰성의 열화 문제를 가지고 있고 이를 극복하기 위한 새로운 접근 방식이 요구된다. 본 연구에서는 비정질 indium gallium zinc oxide (a-IGZO)의 채널층과 O/N/O층을 대체하는 SiO2/HfO2/Al2O3 (OHA) 박막층을 갖는 박막 트랜지스터 (thin film transistor, TFT) 플래시 메모리 소자를 제작하고 평가하였다. 특히, 전하 저장층인 HfO2의 Ar과 NH3 기반 플라즈마 처리 유무에 따른 플래시 메모리 소자의 특성과 신뢰성을 비교하였다. 플라즈마 처리로 인해 플래시 메모리 소자의 memory window과 신뢰성 특성의 향상 확인되었다. 제시한 새로운 재료와 공정은 전하 저장 기반 플래시 소자의 특성 향상에 적용 될 수 있을 것으로 기대된다. |
| 저자 | 장석민 |
| 소속 | 한양대 |
| 키워드 | <P>플래시 메모리; HfO2; 플라즈마 처리; Memory Window; Retention; Endurance</P> |
