Low-frequency noise in gate-all-around SONOS junctionless transistor for flash memory application

Abstract

차세대 비 휘발성 메모리 적용으로 관심받고 있는 매우 소형화 된 전면 게이트 구조의 정션리스 나노와이어 플래시 메모리에 대한 DC 특성 및 이를 통해 저주파 잡음 분석이 처음으로 진행되었다. 정션리스 트랜지스터는 기존 트랜지스터와 동작 메커니즘이 다른 것에 착안하여 이것이 저주파 잡은 특성 비교 분석을 진행한 결과 기존 플래시 소자 대비 소자에 따른 노이즈 편차가 줄었으며 프로그램 이후 노이즈의 값이 거의 증가하지 않았다. 이 후 게이트 전압에 따른 노이즈 경향성 측정을 통해 저주파 잡음을 야기하는 주요 성분을 밝혔다. 그 결과 전면 게이트 구조의 정션리스 플래시 메모리 소자의 경우 전하가 이동할 때 게이트 절연막에 존재하는 많은 트랩들과 상호작용 즉, trap과 detrap 과정을 반복하게 되면서 전하 수의 fluctuation으로 인해 전류의 fluctuation과 저주파 잡음을 발생시키게 된다. 마지막으로 정션리스의 경우 채널 두께에 따라 큰 DC 경향을 보이는데 이는 저주파 잡음 특성에 어떤 영향을 미치는지에 대한 분석이 이루어 졌다. 따라서 채널 폭에 따라 특성 분석을 진행하였으며 결론적으로 폭이 점점 작아질수록 단순히 소스/드레인 저항이 커져 ON 전류가 감소하는 것만이 아니라 증가 된 소스/드레인 저항이 저주파 잡음 특성에 상당한 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 이는 전류 fluctuation이 메모리 특성에 심각한 영향을 주는 시점에서 크게 고려해야 할 부분이며 저주파 잡음을 줄이기 위한 노력에 큰 지표가 될 것으로 예상된다.