일반기술

비휘발성 메모리 소자의 동작예측방법과 상기 소자를 사용한 뉴로-디바이스의 적응형 학습회로

본 발명의 목적은 비휘발성 메모리 소자인 MFSFET 소자를 실용화시키기 위한 선결과제로써, MFSFET 소자를 모델링하여 MFSFET 소자의 동작을 예측할 수 있는 방법과, MFSFET 소자를 사용하여 뉴로-디바이스(neuro-device)를 설계할 수 있는 적응형 학습회로를 제공함에 있다.본 발명에 의한 MFSFET 소자의 동작예측방법은, 피로현상에 따라 산소공공이 강유전체 박막의 하부전극 계면주의에 축적되어 유전체층을 형성하는 MFDM 커패시터의 전기적 변위 벡터 D(t)의 시간미분형태를 얻는 제1과정과, 강유전체 박막에 부하저항이 직렬로 연결된 회로에서 시간에 따른 강유전체 전체전압을 구하여 부하저항 양단에 흐르는 스위칭 전류를 측정하여 피로현상에 따른 스위칭 특성을 얻는 제2과정과, MFDS (Metal-Ferroeletric-Dielectric-Semiconductor) 소자의 전체 커페시턴스, 각 부분별 전압을 산출하여 게이트 전압에 따른 반도체 표면전위(Vs), 강유전체층 전압(V_F), 산소공공층 전압 (V_ox)의 상관관계를 획득하여 상기 비휘발성 메모리 소자의 피로특성을 정량화하는 제3과정으로 이루어진다.본 발명은 게이트 강유전체의 분극을 스위칭시켜 전류의 흐름을 제어하는 방식을 사용함에 특징이 있다.본 발명에 의하면 모든 강유전체 박막을 대상으로 시뮬레이션을 수행할 수 있으므로, MFSFET 소자를 공정을 통해 제작하기 전에 어떤 임의의 강유전체가 메모리 소자로 활용될 수 있는지 확인해 볼 수 있을 뿐만 아니라, 강유전체에서 나타나는 피로현상에 의한 MFSFET 소자의 특성변화를 정량적으로 분석하여 임의의 강유전체 박막을 사용한 MFSFET 소자의 신뢰성을 파악할 수 있으며, MFSFET 소자의 소스-드레인 저항에 따라 출력전압 펄스의 주파수를 변화시킬 수 있기 때문에 소스-드레인저항의 변화를 통해 출력전압 크기를 조정할 수 있을 뿐만 아니라, 인간의 신경조직을 모의 시뮬레이션 하는데 활용할 수 있는 장점이 있다최근에 반도체 산업이 급격하게 발달함에 따라 강유전체 박막 자체의 고유 특성인 분극반전과 히스테리시스 현상을 이용하는 비휘발성 메모리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있고, 특히 강유전체 박막을 이용하여 외부 전기장 없이 정보를 기억할 수 있는 비휘발성 메모리소자인 MFSFET (Metal-Ferroeletric-Semiconductor FET) 소자에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있어 강유전체 박막의 중요성이 더욱 증가하고 있는 실정이므로, 본 발명의 시장성도 크다 하겠다.