[연구자명]

1. 김지윤, 박찬양, 남기훈, 김동현, 백록현(지도교수)
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[연구제목]

1. Program Strategy of 3-D NAND Flash to Mitigate Threshold Voltage Distribution Widening at Cross-Temperature
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[연구내용 요약]

본 연구는 3-D NAND Flash에서 온도 변화에 따라 threshold voltage 분포 폭이 넓어지는 cross-temperature (XT) 문제를 완화하기 위한 temperature-adaptable ISPP (TA-ISPP) program scheme을 제안하였음. 3-D NAND의 poly-Si channel에서는 grain boundary (GB) trap 영향으로 온도 변화 시 Vth 분포가 넓어지고 shift되며, 이는 BER 증가와 read window margin 감소를 유발함. 제안된 TA-ISPP는 program 중 일부 구간에서 Vstep을 온도 조건에 맞게 감소시켜 abnormal programmed cell (APC)을 줄이고, 결과적으로 programmed Vth와 GB-induced variation을 감소시킴. On-chip 측정 결과, TA-ISPP는 기존 ISPP 및 이전 scheme 대비 XT 조건에서 더 좁은 Vth 분포를 달성하였으며, TCAD 분석을 통해 nitride 내 electron trap density 감소와 channel conduction band barrier 완화가 GB effect 저감의 물리적 원인임을 확인하였음.

[성과와 관련된 이미지 및 설명]

그림 1.  P5 program state 기준으로 TA-ISPP 적용 시 Vth distribution의 right tail이 감소하고, 전체 분포 폭 W_v가 줄어드는 것을 보였음.

그림2.  P2–P6 program state 평균 기준으로 TA-ISPP가 XT 조건에서 약 6% 수준의 Wv reduction을 달성하여, 이전 scheme보다 개선된 분포 폭 감소 효과를 나타냄. 이는 TA-ISPP가 온도 변화에 따른 Vth widening을 효과적으로 억제할 수 있음을 의미함.

[연구결과의 진행 상태 및 향후 계획]

1. Cross-temperature effect가 고온 환경 program 시 낮은 Vth에서 더 증가하는 현상을 같은 chip에서 발견하여, 이에 대하여 정량적 상관관계 파악 및 물성적 분석을 진행할 예정임.

[성과]

“IEEE Transactions on Electron Devices” 출판