KIOXIA разработва нова структура на Twin BiCS Flash клетки

KIOXIA Europe GmbH обяви разработването на първата в света 3D полукръгла технология за флаш памет с разделен гейт, базирана на клетъчна структура с плаващ гейт FG – Twin BiCS Flash. Новата структура предлага подобрена производителност на запис и по-широк прозорец за запис/изтриване с много по-малък размер от традиционните кръгли клетки с капани за заряд CT .

Фиг. 1. Формирана кръгла клетка FG: а – напречно сечение; б – изглед отгоре

Тези характеристики превръщат новия дизайн на клетките в устойчиво решение, което превъзхожда технологията за съхранение с четири бита на клетка QLC , позволявайки значително по-висока плътност на съхранение и по-малък брой слоеве. Новата технология беше представена на конференцията IEEE International Electron Devices Meeting IEDM в Сан Франциско, Калифорния, САЩ, на 11 декември.

3D флаш технологията позволява висока плътност на запис при ниска цена на бит чрез увеличаване на броя на слоевете на клетките и чрез прилагане на многослойни и дълги модели на ецване. С повече от сто слоя клетки през последните години намирането на компромис между управлението на профила на ецване, еднаквостта на размера и ефективността на производството става все по-голямо предизвикателство. За да се справи с този проблем, KIOXIA разработи нов дизайн на полукръгла клетка чрез разделяне на изхода на порта в традиционна кръгла клетка, за да намали размера и да създаде памет с по-висока плътност с по-малко слоеве. Кръглият контролен шлюз, благодарение на ефекта на кривината си, който подобрява инжектирането на носители през тунелния диелектрик и намалява изтичането на електрони в блокиращия диелектрик BLK , осигурява по-широк прозорец за запис и намалява ефекта на насищане в сравнение с плоския шлюз.

Фиг. 2. Експериментална производителност на запис/изтриване на полукръгли FG клетки в сравнение с кръгли CT клетки

В този проект кръглият контролен портал е симетрично разделен на два полукръгли порта, които значително подобряват динамиката на запис/изтриване. Както е показано на фиг. 1, проводящ слой за съхранение се използва в комбинация с високопропусклив блокиращ диелектрик за подобряване на ефективността на улавяне на заряд. Резултатът е висок коефициент на свързване за по-широк прозорец на запис и по-ниско изтичане на електрони от плаващия гейт, като по този начин се елиминират проблемите, причинени от насищане. Експериментална производителност при запис/изтриване на фиг. 2 показва, че полукръглите клетки с плаващ гейт FG и блокиращ диелектрик с висока пропускливост осигуряват значително подобрение на производителността на запис и по-широк прозорец за запис/изтриване в сравнение с по-големите кръгли клетки с капани за заряд CT .

Фигура. 3. Симулирани разпределения на Vt след запис с калибрирани параметри

Очаква се полукръглите клетки FG с по-добра производителност при запис/изтриване да имат относително плътно разпределение на QLC Vt при малки размери на клетките. Освен това използването на силициев канал с ниска концентрация на капани дава възможност да се съхраняват повече от четири бита данни в една клетка и да се реализират, например, клетки от пет нива PLC , както е показано на фиг. 3. Тези резултати потвърждават, че полукръглите FG клетки могат да предоставят практическо решение за увеличаване на плътността на съхранение на данни.

Отсега нататък изследователската и развойната дейност на KIOXIA в областта на иновативната флаш памет ще включва по-нататъшно развитие на технологията Twin BiCS Flash и намиране на практически приложения. На IEDM 2023 KIOXIA представи и шест други публикации, които демонстрират активната научноизследователска и развойна дейност на компанията в областта на флаш паметта.