테라비트급 고집적 플래시메모리 소자 개발

　기존 플래시메모리 소자에 비해 1000배의 집적도를 갖는 테라비트급 고집적 플래시메모리 소자가 개발됐다.

　삼성종합기술원 김정우 박사팀은 서울대 박병국 교수팀과 공동으로 세계 최초로 30나노미터(㎚)의 극미세선폭을 가진 실리콘-산화막-질화막-산화막-실리콘(SONOS:Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon) 구조의 플래시메모리 소자를 개발했다고 13일 밝혔다.

　SONOS 구조 메모리 소자는 제조원가가 낮고 기존 CMOS 라인을 그대로 사용할 수 있어 최근 모토로라·AMD·히타치·도시바 등에서 연구개발을 활발히 진행하고 있다.

　연구팀은 측벽(side wall) 패터닝기술을 적용해 일반 노광장비로 30㎚ 극미세 회로선폭을 제조하고 이를 SONOS와 결합시켜 플래시메모리의 특성을 구현했다. 특성평가 결과 이 소자는 2V의 메모리 윈도를 기준으로 8V에서 1㎳(1㎳=1000분의 1초)의 쓰기속도와 -10V에서 10㎳의 지우기속도를 가져 일반적인 플래시메모리의 속도와 비슷했다고 연구팀은 설명했다.

　또 현재 개발중인 나노 양자점 메모리 소자에 비해 월등한 소자신뢰성을 보여 테라비트급 초고집적 메모리 소자의 실용화 전기를 마련했다고 연구팀은 밝혔다.

　기존 양자점을 이용한 메모리 소자는 양자점 크기 및 분포를 균일하게 제어할 수 없고 메모리 보존기간이 최대 1주 이내에 그쳐 실용화가 불가능했으나 이번에 개발된 소자는 보존기간이 10년 이상으로 늘어났다. 이에 따라 향후 4∼5년 내에 봉착하게 될 플래시메모리 집적도 향상의 한계를 극복할 수 있을 것으로 예상된다.

　SONOS 메모리 소자는 게이트전압에 의해 실리콘 위의 얇은 산화막을 전하가 터널링해 실리콘질화막내의 트랩에 주입 또는 트랩으로부터 이완되는 메커니즘을 이용하는 전하트랩형 소자다. 이 구조는 종래의 100㎚의 다결정실리콘 대신 10㎚ 이하의 산화질화막(ONO)를 사용함으로써 높이를 줄일 수 있다. 또 2㎚ 이하의 터널산화막을 사용하기 때문에 플래시 셀의 크기를 크게 줄여 고집적화에 유리하고 작동전압도 크게 낮출 수 있다.

　이번 연구결과는 다음달 18일 미국 캘리포니아 몬터레이에서 열리는 2003년 IEEE 비휘발성 반도체 메모리 워크숍(NVSMW)에서 발표될 예정이며 12건의 국내외 특허를 출원중이다. 이번 연구는 과학기술부 21세기 프런티어연구개발사업의 일환으로 발족한 테라급나노소자개발사업단(단장 이조원)의 지원아래 이뤄졌다.

　<권상희기자 shkwon@etnews.co.kr>