고온 NVM

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Ⅰ. 개요
본 실시예는 금속 게이트(TaN), Al₂O₃(2.3 nm) 블로킹층, 산소결핍 Si–Al–B–O(3.1 nm) 트랩층, SiO₂(3.4 nm) 터널층, SiC 기판으로 구성된 비휘발성 메모리(NVM) 구조에 대해 설명한다. 핵심 목표는 250 °C 환경에서도 장기간(≥10년) 데이터 보존을 달성하는 것으로, 트랩층의 유효 트랩 에너지 (Eₜ,eff)를 2.1 eV 이상으로 유지하고, 읽기 전계에서의 Poole–Frenkel(PF) 장벽 저하를 설계적으로 최소화하는 데 있다.

Ⅱ. 구조적 구성
상부 금속 게이트로 TaN을 사용하고, 그 하부에 Al₂O₃ 블로킹층(2.3 nm)을 배치한다. 그 아래에 산소결핍 Si–Al–B–O(이하 SiAlBO) 트랩층(3.1 nm)을 형성하며, 조성 범위는 Al 6–10 at.%, B 2–6 at.%, 산소결핍 7–12%를 목표로 한다. 트랩층 하부에는 SiO₂ 터널층(3.4 nm)을 형성하고, 최종적으로 SiC 기판을 사용한다. SiC는 넓은 밴드갭(약 3.2 eV)으로 고온 환경에서의 기판측 누설을 억제한다.

Ⅲ. 전계 분배 특성(직렬 유전체 모델)
가정 유전율: Al₂O₃≈9, SiAlBO≈6.7, SiO₂=3.9. 직렬 유전체 분압으로 환산할 때, 게이트 1 V 당 각 층에 인가되는 전계(단위: MV/cm)는 대략 Al₂O₃ 0.699, SiAlBO 0.939, SiO₂ 1.613이다. 예컨대 V_G=+7.0 V에서 SiO₂는 약 11.29 MV/cm로 Fowler–Nordheim(FN) 주입이 가능한 영역에 도달한다.

참고자료

· 없음