Kioxia vyvíjí novou 3D polokruhovou strukturu flash paměti „Twin BiCS FLASH“



Kioxia Corporation today announced the development of the world's first three-dimensional (3D) semicircular split-gate flash memory cell structure 'Twin BiCS FLASH' using specially designed semicircular Floating Gate (FG) cells. Twin BiCS FLASH achieves superior program slope and a larger program/erase window at a much smaller cell size compared to conventional circular Charge Trap (CT) cells. These attributes make this new cell design a promising candidate to surpass four bits per cell (QLC) for significantly higher memory density and fewer stacking layers. This technology was announced at the IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM) held in San Francisco, CA on December 11th.

Technologie 3D flash paměti dosáhla vysoké hustoty bitů s nízkými náklady na bit zvýšením počtu vrstev naskládaných do buněk, jakož i zavedením vícevrstvého ukládání vrstev a leptáním s vysokým poměrem stran. V posledních letech, jak počet buněčných vrstev přesáhne 100, je řízení kompromisů mezi kontrolou profilu etch, uniformitou velikosti a produktivitou stále náročnější. K překonání tohoto problému vyvinula společnost Kioxia nový design půlkruhové buňky rozdělením hradlové elektrody v konvenční kruhové buňce, aby se zmenšila velikost buňky ve srovnání s konvenční kruhovou buňkou, což umožňuje paměť s vyšší hustotou při nižším počtu buněčných vrstev. Kruhová řídicí brána poskytuje větší programové okno s uvolněnými saturačními problémy ve srovnání s rovinnou bránou kvůli efektu zakřivení, kde je vstřikování nosiče přes dielektrikum tunelu zvýšeno, zatímco je snížen únik elektronů do dielektrika BLK. V tomto designu buněk s rozdělenou bránou je kruhová řídicí brána symetricky rozdělena do dvou půlkruhových bran, aby se využilo výrazného zlepšení dynamiky programu / mazání. Jak je znázorněno na obr. 1, vodivá ukládací vrstva se používá pro vysokou účinnost zachycení náboje ve spojení s vysoko k BLK dielektrikem, dosahuje vysokého vazebného poměru k získání okna programu a sníženého úniku elektronů z FG, čímž zmírňuje saturaci problém. Experimentální charakteristiky programu / mazání na obr. 2 odhalují, že půlkruhové FG buňky s BLK na bázi vysokého k vykazují významné zisky v programovém slotu a v okně programu / mazání přes větší kruhové CT buňky. Očekává se, že půlkruhové FG buňky, které mají vynikající charakteristiky programu / mazání, dosáhnou srovnatelně těsných distribucí QLC Vt při malé velikosti buněk. Integrace Si-kanálu s nízkým trapem dále umožňuje více než čtyři bity / buňku, např. Penta-Level Cell (PLC), jak je znázorněno na obr. 3. Tyto výsledky potvrzují, že půlkruhové FG buňky jsou životaschopnou možností k dosažení vyšší bitové hustoty .

Going forward, Kioxia's research and development efforts aimed at innovation in flash memory will include continuing Twin BiCS FLASH development and seeking its practical applications. At IEDM 2019, Kioxia also announced six other papers highlighting the company's intensive R&D activities in the area of flash memory.