鎧俠開發新的3D半圓形快閃記憶體單元結構Twin BiCS FLASH

-利用新穎的分離閘極技術提高位元密度–

東京--(美國商業資訊)--鎧俠株式會社(Kioxia Corporation)今日宣布將使用專門設計的半圓形浮動閘極(FG)單元開發全球第一個^[1]三維(3D)半圓形分離閘極型快閃記憶體單元結構Twin BiCS FLASH。與傳統的圓形電荷陷阱(CT)單元相比，Twin BiCS FLASH可在更小的單元尺寸下實現出色的程式斜率和更大的程式/擦窗。這些特性使這種新的單元設計成為超過每單元四位元(QLC)的有力候選方案，以顯著提高記憶體密度和減少堆疊層。這項技術是於12月11日在加州舊金山舉行的IEEE國際電子元件會議(IEDM)上宣布的。

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3D快閃記憶體技術已透過增加單元堆疊層的數量以及實現多層堆疊沉積和高深寬比蝕刻，以每位元低成本實現高位元密度。近年來，隨著單元層的數量超過100，在蝕刻剖面控制、尺寸均勻性和生產率之間控制權衡取捨變得越來越具有挑戰性。為克服這一問題，鎧俠透過在傳統圓形單元中分裂閘極以減小單元尺寸（與傳統圓形單元相比），開發了一種新的半圓形單元設計，從而可以在較少數量的單元層上實現更高密度的記憶體。

歸功於曲率效應，圓形控制閘極提供大於平面閘極的程式視窗，且減少飽和問題，在曲率效應中，透過穿隧介電層的載流子注入得以增強，同時減少了區塊(BLK)介電層的電子洩漏。在這種分離閘極型單元設計中，圓形控制閘被對稱地分為兩個半圓形門，以利用程式/擦除動力學的大幅改進。如圖1所示，導電儲存層與高k BLK介電層結合，用以提高電荷捕獲效率，實現高耦合比，以獲取程式視窗並減少電子從FG洩漏，從而緩解飽和問題。圖2中的實驗程式/擦除特性表明，具有基於高-k的 BLK的半圓形FG單元在較大的圓形CT單元上的程式斜率和程式/擦窗中顯示增益顯著。具有卓越的程式/擦除特性的半圓形FG單元可望在較小的單元尺寸下獲得相對緊密的QLC Vt分布。此外，低陷阱Si通道的整合使每個單元可以具有四個以上的位元，例如，如圖3所示的五層單元(PLC)。這些結果證實，半圓形FG單元是追求更高位元密度的可行方案。

展望未來，鎧俠致力於快閃記憶體創新的研發工作將包括繼續進行Twin BiCS FLASH開發，並尋求其實際應用。IEDM 2019期間，Kioxia還發表了其他六篇論文，重點介紹該公司在快閃記憶體領域的密集研發活動。

[1] 來源：鎧俠株式會社，截至2019年12月12日。

關於鎧俠
鎧俠是全球記憶體解決方案領導者，致力於開發、生產和銷售快閃記憶體及固態硬碟(SSD)。東芝公司於1987年發明了NAND快閃記憶體，2017年4月，鎧俠前身東芝記憶體集團從東芝公司分割。鎧俠致力於以記憶體來提升世界，提供的產品、服務和系統可為客戶創造選擇，同時為社會創造記憶體的價值。鎧俠創新的3D快閃記憶體技術BiCS FLASH™，正在塑造諸多高密度應用的未來儲存方式，其中包括先進智慧手機、PC、SSD、汽車和資料中心等。

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製成的半圓形FG單元(a)剖面圖(b)平面圖（圖片：美國商業資訊）

半圓形FG單元和圓形CT單元在實驗程式/擦除特性方面的比較（圖片：美國商業資訊）

使用校正參數進行程式設計後的模擬Vt分布（圖片：美國商業資訊）