La tecnologia Twin BiCS FLASH raggiunge una pendenza di programmazione superiore e una finestra di programmazione/cancellazione più ampia in dimensioni di cella molto più ridotte rispetto alle celle a trappola di carica circolare (CT) convenzionali. Queste caratteristiche rendono questo nuovo design di cella un candidato promettente per superare i quattro bit per cella (QLC), consentendo una densità di memoria significativamente maggiore e un minor numero di strati di impilamento. Questa tecnologia è stata annunciata all'IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM) tenutosi a San Francisco, California, l'11 dicembre.
La tecnologia di memoria flash 3D ha raggiunto un'elevata densità di bit a un basso costo per bit aumentando il numero di strati di celle sovrapposti e implementando la deposizione multistrato e l'incisione ad alto rapporto d'aspetto. Negli ultimi anni, con il superamento dei 100 strati di celle, la gestione del compromesso tra controllo del profilo di incisione, uniformità dimensionale e produttività è diventata sempre più complessa. Per superare questa sfida, KIOXIA ha sviluppato un nuovo design di cella semicircolare, suddividendo l'elettrodo di gate nella cella circolare convenzionale. Ciò riduce le dimensioni della cella rispetto alla cella circolare convenzionale, consentendo una memoria a densità più elevata con un minor numero di strati di celle.
Il gate di controllo circolare offre una finestra di programmazione più ampia con problemi di saturazione ridotti rispetto a un gate piatto grazie all'effetto di curvatura, in cui l'iniezione di portatori attraverso il dielettrico di tunnel è migliorata mentre la dispersione di elettroni verso il dielettrico di blocco (BLK) è ridotta. In questo design di cella a gate diviso, il gate di controllo circolare è diviso simmetricamente in due gate semicircolari per sfruttare il significativo miglioramento nella dinamica di programmazione/cancellazione. Come mostrato in Figura 1, lo strato di memorizzazione conduttivo viene utilizzato per un'elevata efficienza di cattura della carica insieme a dielettrici BLK ad alta costante dielettrica, ottenendo un elevato rapporto di accoppiamento per massimizzare la finestra di programmazione, nonché una ridotta dispersione di elettroni dal gate, alleviando così il problema della saturazione.
Le caratteristiche sperimentali di programmazione/cancellazione in Fig. 2 rivelano che le celle FG semicircolari con BLK ad alta costante dielettrica presentano vantaggi significativi in termini di pendenza di programmazione e finestra di programmazione/cancellazione rispetto alle celle CT circolari di dimensioni maggiori. Si prevede che le celle FG semicircolari, grazie alle loro superiori caratteristiche di programmazione/cancellazione, consentiranno di ottenere distribuzioni di Vt QLC relativamente strette in dimensioni di cella ridotte. Inoltre, l'integrazione del canale Si a bassa trappola permette di ottenere più di quattro bit per cella, ad esempio, PLC (Penta-Level Cell) come mostrato in Fig. 3. Questi risultati confermano che le celle FG semicircolari rappresentano un'opzione valida per raggiungere una maggiore densità di bit.
In futuro, le attività di ricerca e sviluppo di KIOXIA incentrate sull'innovazione delle memorie flash includeranno il continuo sviluppo di Twin BiCS FLASH e l'esplorazione delle sue applicazioni pratiche. In occasione dell'IEDM 2019, KIOXIA ha inoltre annunciato altri sei articoli che evidenziano l'intensa attività di ricerca e sviluppo dell'azienda nel campo delle memorie flash.
Note:
[1] Fonte: KIOXIA Corporation, al 12 dicembre 2019.
