테이퍼형 홀 구조 내에 물결 형태 채널을 도입한 3D NAND 플래시의 메모리 동작 특성 분석

국문 초록 (Abstract)

최근 3D NAND 플래시 메모리 기술의 발전은 2D NAND 대비 메모리 용량과 집적도를 크게 향상시키며, 다양한 분야에서 요구되는 고성능 저장장치 수요를 효과적으로 충족시키고 있다. 본 연구에서는 wavey shape factor(WF)와 taper angle이 3D NAND 플래시 메모리의 프로그램 특성에 미치는 영향을 TCAD 기반 소자 시뮬레이션을 통해 조사하였다. 분석 결과, WF와 taper angle은 메모리 셀의 임계전압(VTH)과트랩 전하에 모두 중요한 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 특히 taper angle이 증가할수록 채널 반경 감소와 전기장 분포 변화로 인해 하단 메모리 셀에서 VTH 및 트랩전하 변화가 더욱 뚜렷하게 나타났다. 또한 본 연구는 큰 taper angle이 차단 산화막(blocking oxide)보다 터널링 산화막(tunneling oxide)에 더 큰 영향을 미쳐 성능 변동성을 증가시킨다는 점을 보여준다. 이러한 분석 결과는 성능 비균일성을 최소화하고차세대 NAND 메모리 기술의 신뢰성을 향상시키기 위한 최적 설계 전략의 필요성을강조한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recent progress in 3D NAND flash memory has dramatically increased storage density and capacity compared with conventional 2D NAND, enabling its use in a wide range of high-performance applications. In this work, we employ technology computer-aided design (TCAD) simulations to examine how the wavey shape factor (WF) and taper angle influence the programming behavior of 3D NAND devices. The simulation results indicate that both structural parameters strongly affect the threshold voltage (VTH) shift and the distribution of trapped charge within the memory cells. In particular, when the taper angle becomes larger, the bottom cell—having a smaller effective channel radius—shows noticeably greater variations in VTH and trapped charge due to modifications in the local electric field. Furthermore, the analysis reveals that the tunneling oxide is more sensitive to taper variations than the blocking oxide, resulting in increased performance fluctuations. These findings underscore the importance of optimizing WF and taper geometry to reduce cell-to-cell non-uniformity and enhance the reliability of future NAND flash technologies.

목차 (Table of Contents)

• 그림목차ⅰi
• 표목차ⅱi
• 국문초록iv
• 제 1 장 서론 1
• 제 1 절 연구 목적과 연구방법론 1
• 제 2 장 본론 3
• 제 1 절 시뮬레이션에 사용된 소자 구조 3
• 1.1. 3D NAND 소자의 기본 구조 및 물리 파라미터 3
• 1.2. Wave Factor(WF)와 테이퍼각도의 정의 및 적용 조건 4
• 1.3. TCAD 시뮬레이션 모델 및 물리 모델 구성 5
• 제 2 절 연구 결과 및 분석 5
• 2.1. WF 및 테이퍼 각도변화에 따른 NAND 플래시 특성 분석 6
• 2.2. 테이퍼 각도 5도로 고정, WF 증가에 따른 프로그램 특성 분석 8
• 2.3. WF=2 nm로 고정, 테이퍼각도 증가에 따른 프로그램 특성 분석 18
• 2.4. 테이퍼 각도 변화에 따른 ΔVTH 성능 개선 분석 24
• 제 3 장 결론 25
• 참고문헌 26
• Abstract 29