铠俠株式會社（Kioxia Corporation）近日宣布開(kāi)發(fā)出創新的儲存單元結構“Twin BiCS FLASH”。該結構將(jiāng)傳統3D閃存中圓形存儲單元的栅電極分割爲半圓形來縮小單元尺寸以實現高集成(chéng)化。新的單元的設計中采用浮栅電荷存儲層（Floating Gate）代替電荷陷阱型電荷存儲層（Charge Trap），尺寸也比傳統的圓形單元更小。
铠俠已率先在此單元設計中實現了高寫入斜率和寬寫入/擦除窗口。同時，铠俠也證明這(zhè)種(zhǒng)新的單元結構可應用于進(jìn)一步提高容量的超多值存儲單元中。铠俠于12月11日（當地時間）在美國(guó)舊金山舉行的IEEE國(guó)際電子器件會議(IEDM)上發(fā)表了上述成(chéng)果。
截至目前，諸如BiCS FLASH之類的3D閃存通過(guò)增加單元的堆棧層數以實現大容量。但是，随着單元的堆棧層數超過(guò)100層，高縱寬比的加工越來越困難。爲了解決這(zhè)一問題，铠俠在新的單元結構中將(jiāng)常規圓形單元的栅電極分割爲半圓形以減小單元尺寸，并且可以通過(guò)較少的單元堆疊層數實現更高的位密度。
得益于曲率效應，與平面(miàn)單元相比，圓形存儲單元可以确保寫入窗口并有效抑制寫入飽和。新的單元結構中采用了半圓形，可以繼續利用曲率效應。此外，新的單元在電荷存儲層中采用了高電荷捕獲率的導體材料，并且在阻斷膜（BLK Film）中采用了高介電常數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，半圓形結構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期可以取得與傳統圓形單元中4位/單元（Quadruple-Level Cell）相等同的Vt分布。同時，通過(guò)采用低陷阱矽通道(dào)，更可實現5位/單元（Penta-Level Cell）的Vt分布（圖3）。
圖3.Simulated Vt distributions after programming using calibrated parameters
上述結果顯示，半圓形存儲單元是實現大容量超多值單元的可行方案。
今後(hòu)铠俠將(jiāng)繼續爲該技術的實用化進(jìn)行研發(fā)。此外，铠俠正在積極推進(jìn)閃存技術的研發(fā)，在此次IEDM 2019，铠俠還(hái)發(fā)表了其他6篇論文。
來源：铠俠株式會社，截至2019年12月12日。