[변리사가 알려주는 반도체 공정] 낸드 플래시와 디램

1. 낸드 플래시(NAND flash), 디램(DRAM)의 비교

낸드 플래시와 디램은 모두 반도체 메모리 장치로,
"많은 데이터"를 저장하고, "데이터를 빠르게 읽고, 쓰는" 능력이 중요하다.

반도체 산업의 핵심은,
“고집적화“ 를 도모하면서도,
“구조적안정성“과
도전성을 가지는 구성들 간에 간섭이 일어나지 않도록 하여 “정확성”을 도모하는 것이다.
 

	전원 OFF 시 데이터 저장 여부	데이터 저장 위치	1 Cell 기본 구조
낸드 플래시(NAND flash)	데이터 저장O / 비휘발성 메모리	플로팅 게이트	1Tr + FG(floating gate)
디램(DRAM)	데이터 저장X / 휘발성 메모리	캐패시터	1Tr + 1Cap

 

출처: https://news.skhynix.co.kr/post/dram-and-nand-flash

2. 낸드 플래시(NAND flash)의 구조 및 동작 원리

- 낸드 플래시는 트랜지스터 + 플로팅 게이트의 구조를 기본 구조로 한다.
- 낸드 플래시의 플로팅 게이트는 절연막으로, 전자가 빠져나가지 못하도록 전자를 묶어두는 역할을 담당하기 때문에, 낸드 플래시는 비휘발성 메모리로 기능할 수 있다.
- 낸드 플래시의 탑 게이트(TG)에 높은 게이트 전압을 인가하면, 소스와 드레인 사이에서 전자가 Tunnel oxidation (터널 절연막)을 터널링해서 플로팅 게이트에 쌓이게 된다.

출처; 하이닉스 뉴스룸

 

- 낸드 플래시의 탑 게이트(TG)에 높은 게이트 전압을 인가해서, 전자가 Tunnel oxidation (터널 절연막)을 터널링해서 플로팅 게이트에 쌓이게 된 상태가 데이터 “1”로 저장된다.
- 반대로, 낸드 플래시의 탑 게이트(TG)에 낮은 게이트 전압을 인가하면, 전자가 터널 절연막을 터널링해서 플로팅 게이트로부터 빠져나가게 된다.
- 반대로, 낸드 플래시의 탑 게이트(TG)에 낮은 게이트 전압을 인가해서 전자가 플로팅 게이트로부터 빠져나간 상태가 데이터 “0”으로 저장된다.
- 간단하게 물질을 살펴보면,

• 플로팅 게이트는 폴리 실리콘을 포함할 수 있고,
• 터널 절연막은 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물 등을 포함할 수 있고,
• ONO는 산화막-질화막-산화막을 포함할 수 있다.

- 플로팅 게이트는, 전하를 잡아둔다 하여 “전하 트랩(trap)막” 이라는 용어로도 많이 사용된다.