Kioxia développe une nouvelle structure de cellule de mémoire flash semi-circulaire 3D '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.

La technologie de mémoire flash 3D a atteint une densité de bits élevée avec un faible coût par bit en augmentant le nombre de couches empilées de cellules ainsi qu'en mettant en œuvre un dépôt de pile multicouche et une gravure à rapport d'aspect élevé. Ces dernières années, alors que le nombre de couches de cellules dépasse 100, la gestion des compromis entre le contrôle du profil de gravure, l'uniformité de la taille et la productivité deviennent de plus en plus difficiles. Pour surmonter ce problème, Kioxia a développé une nouvelle conception de cellule semi-circulaire en divisant l'électrode de grille dans la cellule circulaire conventionnelle pour réduire la taille de la cellule par rapport à la cellule circulaire conventionnelle, permettant une mémoire de plus haute densité avec un nombre inférieur de couches cellulaires. La porte de commande circulaire offre une fenêtre de programme plus grande avec des problèmes de saturation détendus par rapport à une porte plane en raison de l'effet de courbure, où l'injection de porteurs à travers le diélectrique tunnel est améliorée tandis que la fuite d'électrons vers le diélectrique bloc (BLK) est abaissée. Dans cette conception de cellule à grille divisée, la grille de commande circulaire est divisée symétriquement en deux portes semi-circulaires pour profiter de la forte amélioration de la dynamique de programmation / effacement. Comme le montre la figure 1, la couche de stockage conductrice est utilisée pour une efficacité de piégeage de charge élevée en conjonction avec les diélectriques BLK à k élevé, atteignant un rapport de couplage élevé pour gagner une fenêtre de programme ainsi qu'une fuite d'électrons réduite du FG, soulageant ainsi la saturation problème. Les caractéristiques expérimentales du programme / effacement sur la figure 2 révèlent que les cellules FG semi-circulaires avec le BLK à base de k élevé présentent des gains significatifs dans la pente du programme et la fenêtre de programme / effacement sur les cellules CT circulaires de plus grande taille. On s'attend à ce que les cellules FG semi-circulaires, ayant des caractéristiques de programme / effacement supérieures, atteignent des distributions QLC Vt comparativement serrées à petite taille de cellule. En outre, l'intégration du canal Si à piège bas rend possible plus de quatre bits / cellule, par exemple, la cellule de niveau Penta (PLC) comme indiqué sur la figure 3. Ces résultats confirment que les cellules FG semi-circulaires sont une option viable pour rechercher une densité de bits plus élevée .

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.