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Improving Program Efficiency of 3D NAND Cell Structure Based on Artificial Neural Network
Kyeongrae Cho(조경래),Hyeok Yun(윤혁),Hyundong Jang(장현동),Kihoon Nam(남기훈),Chanyang Park(박찬양),Jun-Sik Yoon(윤준식),Hyun-Chul Choi(최현철),Rock-Hyun Baek(백록현) 대한전자공학회 2021 대한전자공학회 학술대회 Vol.2021 No.6
3D NAND Flash cell structures were optimized to improve program efficiency using fully-calibrated TCAD and machine learning (ML) techniques. Program efficiency is determined by the number of charges trapped in the charge trap nitride (CTN) layer at the given program voltage step. Usually, a higher and constant Incremental Step Pulse Programming (ISPP) slope is suitable for various program voltage levels. Using a neural network, we trained a forward model of the relationship between NAND electrical characteristics and structure parameters, then designed a backward model to optimize NAND Flash cell structure having excellent program efficiency. Finally, we validated the optimized NAND structure with TCAD simulation and compared it with hardware reference data.
3차원 낸드 플래시 공정에서 발생하는 기계적 스트레스의 정량 분석을 통한 성능 개선 방법
김동현(Donghyun Kim),남기훈(Kihoon Nam),박찬양(Chanyang Park),유현서(Hyunseo You),박민상(Min Sang Park),백록현(Rock-Hyun Baek) 대한전자공학회 2023 대한전자공학회 학술대회 Vol.2023 No.6
본 연구에서는 3D NAND flash 메모리에서 Stacked Memory Array Transistor (SMArT)와 Terabit Cell Array Transistor (TCAT)의 공정 순서와 소자 구조에 따른 mechanical stress와 전기적 특성 간의 상관관계를 분석했다. Poly-Si 보다 Al₂O₃가 먼저 증착 되는 SMArT는 Coefficient of Thermal Expansion (CTE)이 상대적으로 낮은 tungsten (W)에 의한 channel stress 변화폭이 CTE가 높은 Al₂O₃에 비해 크게 나타나는 반면, Al₂O₃가 poly-Si 보다 나중에 증착 되는 TCAT은 Al₂O₃에 의한 channel stress 변화폭이 W보다 더 크게 나타났다. 이는 channel stress를 조절하기 위해서 물질의 CTE와 공정 순서를 모두 고려해야 함을 의미한다. 또한, 서로 인접한 W gate 사이의 물질 (SiO₂ 또는 Al₂O₃/Si₃N₄/SiO₂)로 인한 소자구조의 차이로 인해 W의 deposition temperature (TD)에 의한 channel stress의 경향성이 변화했다. 이때, channel의 tensile stress가 증가하면 전기적 특성인 on-current가 증가하는데, SMArT는 Al₂O₃의 TD가 증가할 때와 W가 감소할 때 on-current가 증가한 반면, TCAT은 Al₂O₃와 W의 TD가 증가할 때 on-current가 증가했다. 또한, 각 물질들의 TD를 channel의 tensile stress가 가장 높도록 공정했을 때, SMArT와 TCAT의 on-current는 각각 7.62%, 8.15%로 적지 않은 성능 증가를 보였다.