임베디드 반도체 나노결정을 이용한 질화규소 기반 비휘발성 메모리 구조의 충전 거동

Si 또는 Ge 나노결정을 포함하는 MNS(금속-질화물-실리콘) 및 MNOS(금속-질화물-산화물-실리콘) 구조의 전하 축적 특성을 정전용량-전압(C–V) 측정, 메모리 윈도우 측정, 그리고 시뮬레이션을 통해 분석합니다. C–V 특성의 히스테리시스 폭과 주입된 전하는 모두 중간 전압 값에서 충전 전압에 지수적으로 의존하는 반면, 고전압에서 C–V 특성의 히스테리시스 폭과 주입된 전하가 모두 포화되는 특성을 나타냈습니다. 나노결정이 포함되지 않은 기준 MNS 구조의 메모리 윈도우는 기준 MNOS 구조의 메모리 윈도우보다 넓습니다. 나노결정의 존재는 MNOS 구조에서는 충전 거동을 향상시킨 반면, MNS 구조에서 나노결정은 반대 효과를 나타냈습니다. 주요 결론으로 Si 표면 근처에 존재하는 나노결정 또는 기타 깊은 준위는 터널링 확률 증가로 인해 전하 주입 특성을 향상시키는 반면, 질화막 내에서 Si 표면으로부터 멀리 위치한 나노결정 또는 깊은 준위는 전하 운반자 포획으로 인해 충전 특성을 향상시키지 못할 뿐만 아니라 오히려 저하시킬 수 있음을 확인하였습니다.

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