KIOXIA développe une nouvelle structure de cellule de mémoire flash semi-circulaire 3D "Twin BiCS FLASH"

Utiliser la nouvelle technologie de grille fractionnée pour augmenter la densité de bits

Düsseldorf, Allemagne, le 16 décembre 2019

KIOXIA Europe GmbH a annoncé aujourd’hui le développement de la première[1] structure au monde de cellule de mémoire flash à grille fractionnée semi-circulaire et tridimensionnelle (3D) "Twin BiCS FLASH" utilisant des cellules à grille flottante semi-circulaires spécialement conçue pour elle. Twin BiCS FLASH affiche une pente de programme supérieure et une fenêtre programmer/effacer plus large pour une taille de cellule bien plus petite que les cellules CT (Charge Trap) circulaires conventionnelles. Ces attributs font de cette nouvelle conception de cellule un candidat prometteur pour dépasser les quatre bits par cellule (QLC) pour une densité de mémoire largement plus élevée et moins de couches d’empilement. Cette technologie a été annoncée à l’IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM) qui s’est tenu à San Francisco, en Californie, le 11 décembre dernier.

La technologie de mémoire flash 3D a permis d’obtenir une densité de bits élevée à un moindre coût par bit en augmentant le nombre de couches d’empilement de la cellule ainsi qu’en mettant en œuvre une déposition d’empilement multicouches et une attaque de rapport d’aspect élevée. Ces dernières années, le nombre des couches de cellule dépassant 100, gérer les corrélations entre le contrôle du profil de gravure, l’uniformité de la taille et la productivité devient de plus en plus difficile. Pour faire face à ce problème, KIOXIA a développé une nouvelle conception de cellule semi-circulaire : fractionner l’électrode de grille dans la cellule circulaire conventionnelle permet de réduire la taille de la cellule par rapport à cette dernière, et procure, avec moins de couches de cellule, une mémoire à densité supérieure.

La grille de contrôle circulaire offre une fenêtre de programme plus large avec des problèmes de saturation assouplis par rapport à une grille plane du fait de l’effet de courbure, dans lequel l’injection du porteur à travers la couche diélectrique à effet tunnel est améliorée tandis que la fuite d’électrons vers le diélectrique du bloc (BLK) est réduite. Dans cette conception de cellule à grille fractionnée, la grille de contrôle circulaire est symétriquement divisée en deux grilles semi-circulaires pour profiter de la forte amélioration dans les dynamiques programmer/effacer. Comme illustré dans la figure 1, la couche de stockage conductrice est employée pour une efficacité de piégeage de charge élevée conjointement avec les diélectriques high-k BLK. On obtient ainsi un rapport de couplage élevé pour gagner en fenêtre de programme, ainsi qu’une fuite réduite des électrons de la FG, ce qui soulage le problème de saturation. Les caractéristiques programmer/effacer expérimentales à la figure 2 révèlent que les cellules FG semi-circulaires avec le BLK basé sur high-k montrent des gains importants dans la pente du programme et la fenêtre programmer/effacer par rapport aux cellules CT circulaires de plus grande taille. Grâce à leurs caractéristiques programmer/effacer supérieures, les cellules FG semi-circulaires devraient, avec des cellules de petites tailles, parvenir à des distributions Vt de QLC comparativement aussi denses. En outre, l’intégration du canal Si de piégeage faible rend possible plus de quatre bits par cellule, p.ex., la cellule à cinq niveaux (Penta-Level Cell, PLC) comme illustré dans la figure 3. Ces résultats confirment que les cellules FG semi-circulaires sont une option viable pour atteindre une densité de bits plus élevée.

À l’avenir, les efforts de recherche et développement de KIOXIA visant à innover en matière de mémoire flash incluront le développement continu de la Twin BiCS FLASH et la recherche de ses applications pratiques. À l’IEDM 2019, KIOXIA a également annoncé six autres rapports soulignant les activités de recherche et développement R&D intenses de la société dans le domaine de la mémoire flash.

 

Notes :

 

[1] Source : KIOXIA Corporation, le 12 décembre 2019.

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Figure 1 - Cellules à grille flottante (FG) semi-circulaires (a) Vue en coupe (b) Vue de dessus

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Figure 2 - Caractéristiques programmer/effacer expérimentales comparant la cellule semi-circulaire FG avec les cellules circulaires CT

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Figure 3 - Simulation de distributions Vt après programmation et utilisation des paramètres calibrés

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À propos de KIOXIA Europe GmbH

KIOXIA Europe GmbH (auparavant Toshiba Memory Europe GmbH) est la filiale basée en Europe de KIOXIA Corporation, un leader mondial en matière de production de mémoires flash et de disques SSD. De l’invention de la mémoire flash à la technologie révolutionnaire d’aujourd’hui avec le BiCS FLASH 3D, KIOXIA reste pionnière dans le domaine de pointe des solutions de mémoires et des services enrichissant la vie des personnes et élargissant l’horizon de la société. L’innovante technologie de la mémoire flash 3D de KIOXIA, BiCS FLASH, façonne l’avenir du stockage dans des applications à haute densité, incluant les smartphones, les PC, les SSD, les centres de données ainsi que l’automobile.

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