The importance of 3-dimensional (3D) integration technology increases for higher memory density in NAND Flash memory field. Chemical vapor deposition (CVD) method is essential to realize 3D NAND Flash memory. Tungsten (W) is widely used for gate electrode material because of its low resistivity, superior gap filling ability, and presence of proper precursor which is stable at room temperature. Fluorine atoms which are originated from tungsten hexafluoride (WF6) precursor diffuse through grain boundary of TiN, and then incorporate into memory cell after post metal annealing process. Although it is known that the fluorine is highly reactive due to its electro-negativity, the effect of fluorine on charge trap flash memory devices is not systemically studied.
In this paper, we propose the effect of fluorine on charge trap flash (CTF) memory devices by analyzing the memory performance and reliability. Finally, the effect of fluorine on each thin film of CTF memory was systemically analyzed and the mechanism of degradation of CTF memory was confirmed.
플래시 메모리의 집적도 향상을 위해서, 메모리 소자를 3차원으로 적층하는 기술이 중요해지고 있다. 3차원 구조의 플래시 메모리를 구현하기 위해서는 화학기상증착법을 통한 박막 형성이 필수적이다. 화학기상증착법을 통해 게이트 전극 물질인 텅스텐을 증착할 때 육불화텅스텐 전구체로부터 불소가 열적으로 분해되어 기판에 쌓이게 되고 후속 열처리 공정을 통해 소자 내부로 유입되게 된다. 플루오린은 전기음성도가 모든 원소 중 가장 크기 때문에 반응성이 매우 높은 물질로 알려져 있지만, 플래시 메모리에서 불소가 메모리 소자에 어떤 영향을 미치는지에 대해서 명확히 알려진 바가 없다.
이에 본 논문에서는, 불소 유입에 따른 전하 포획형 플래시 메모리 소자의 특성 변화와 신뢰성 분석을 통해 열화 메커니즘을 규명하였으며, 최종적으로 플래시 메모리 소자를 이루는 각 박막의 특성을 개별적으로 분석하여 열화 메커니즘을 검증하였다.
