鎧俠株式會社（Kioxia Corporation）近日宣布開發(fā)出創(chuàng)新的儲存單元結(jié)構(gòu)“Twin BiCS FLASH”。該結(jié)構(gòu)將傳統(tǒng)3D閃存中圓形存儲單元的柵電極分割為半圓形來縮小單元尺寸以實現(xiàn)高集成化。新的單元的設(shè)計中采用浮柵電荷存儲層（Floating Gate）代替電荷陷阱型電荷存儲層（Charge Trap），尺寸也比傳統(tǒng)的圓形單元更小。

鎧俠已率先在此單元設(shè)計中實現(xiàn)了高寫入斜率和寬寫入/擦除窗口。同時，鎧俠也證明這種新的單元結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于進(jìn)一步提高容量的超多值存儲單元中。鎧俠于12月11日（當(dāng)?shù)貢r間）在美國舊金山舉行的IEEE國際電子器件會議(IEDM)上發(fā)表了上述成果。

截至目前，諸如BiCS FLASH之類的3D閃存通過增加單元的堆棧層數(shù)以實現(xiàn)大容量。但是，隨著單元的堆棧層數(shù)超過100層，高縱寬比的加工越來越困難。為了解決這一問題，鎧俠在新的單元結(jié)構(gòu)中將常規(guī)圓形單元的柵電極分割為半圓形以減小單元尺寸，并且可以通過較少的單元堆疊層數(shù)實現(xiàn)更高的位密度。

得益于曲率效應(yīng)，與平面單元相比，圓形存儲單元可以確保寫入窗口并有效抑制寫入飽和。新的單元結(jié)構(gòu)中采用了半圓形，可以繼續(xù)利用曲率效應(yīng)。此外，新的單元在電荷存儲層中采用了高電荷捕獲率的導(dǎo)體材料，并且在阻斷膜（BLK Film）中采用了高介電常數(shù)的絕緣材料以減少漏電流（圖1）。

圖1.Fabricated semicircular FG cells (a) Cross-sectional view (b) Plane view

實驗表明，與圓形存儲單元相比，半圓形結(jié)構(gòu)具有更小的單元尺寸，更高的寫入斜率和更寬的寫入/擦除窗口（圖2）。

圖2.Experimental program/erase characteristics comparing the semicircular FG cells with the circular CT cells

另外，仿真顯示，得益于特性的改善，尺寸更小的半圓形存儲單元預(yù)期可以取得與傳統(tǒng)圓形單元中4位/單元（Quadruple-Level Cell）相等同的Vt分布。同時，通過采用低陷阱硅通道，更可實現(xiàn)5位/單元（Penta-Level Cell）的Vt分布（圖3）。

圖3.Simulated Vt distributions after programming using calibrated parameters

上述結(jié)果顯示，半圓形存儲單元是實現(xiàn)大容量超多值單元的可行方案。

今后鎧俠將繼續(xù)為該技術(shù)的實用化進(jìn)行研發(fā)。此外，鎧俠正在積極推進(jìn)閃存技術(shù)的研發(fā)，在此次IEDM 2019，鎧俠還發(fā)表了其他6篇論文。

來源：鎧俠株式會社，截至2019年12月12日。