關(guān)于Micron和Intel 20nm 64-Gbit MLC NAND閃存的深度探究
電荷捕捉閃存(CTF)曾被視為另一種選擇,因為它擁有平面化的單元結(jié)構(gòu)。不幸的是,我們至今都沒有看到它在NAND產(chǎn)品中成功問世。在目前以浮柵為基礎(chǔ)的NAND閃存技術(shù)條件下,有一種可能的解決方案可用于在20nm節(jié)點下進一步縮減NAND閃存的尺寸,即把金屬作為控制柵與高K柵極絕緣層(IGD)結(jié)合在更薄的浮柵上?! ?/p>本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/133125.htm
平面浮柵NAND(IMFT20nmNAND閃存)
工藝中的關(guān)鍵技術(shù)和新的閃存單元結(jié)構(gòu)
在此類極小的閃存設(shè)備上難以使用一些傳統(tǒng)的浮柵單元結(jié)構(gòu)。IMFT中具有平面化單元結(jié)構(gòu)的20nm技術(shù),以及先進的工藝技術(shù)解決了這一重要難題。
- 將多晶硅控制柵(CG) 填入更窄的鄰近浮柵間隙
- 單元與單元間的干擾
- 絕緣膜(IPD)的縮減限度和小型控制柵與浮柵的耦合率
為了制造出20nm NAND單元,在光刻步驟中采用了先進的單元間距縮小技術(shù)(例如雙重成像技術(shù))。20 nm以下設(shè)計規(guī)則的圖形刻畫,也將運用四重成像技術(shù)來克服193nmArF沉浸式雙重成像技術(shù)的局限。但這些可能還遠遠不夠,因為處理這種圖形刻畫所要求的極紫外光刻(EUV)工具對閃存生產(chǎn)來說太過昂貴。這種NAND元件的單個閃存單元字線和位線方向各自大約40-nm,單元物理面積為0.0017µm2,這種單元可能是所有NAND產(chǎn)品中最小的。該NAND器件采用了平面化浮柵架構(gòu),搭配薄型多晶硅浮柵,高介電常數(shù)的IGD和金屬控制柵。
在這種全新的單元架構(gòu)中,氧-氮-氧(ONO)的柵間絕緣層被高介電常數(shù)的IGD替代,從而還原了在平面單元架構(gòu)中應(yīng)當減小的浮柵與控制柵的耦合率。更薄型的多晶硅浮柵技術(shù)被用來降低單元間的干擾。金屬柵字線是指通過使用硬掩模層來刻畫多柵極堆棧結(jié)構(gòu)。單元間距被大幅縮減之后,單元間的耦合電容增加將會是個很嚴重的問題,因為單元間的干擾增加會降低單元性能,可靠性也成問題。為了解決這些難題,同時在單元柵極之間和第一層金屬位線間運用了一種空氣絕緣工藝,把氣隙架構(gòu)用作低介電常數(shù)的空隙填充材料。位線接觸孔的錯位布局獲得了更好的光刻工藝裕量,并且一個NAND串上有68個字線。
新單元架構(gòu)結(jié)合了IMFT 20nm多層單元閃存中的關(guān)鍵集成技術(shù),具有非常廣闊的前景,它可以通過單元尺寸的大幅縮減來進一步延長傳統(tǒng)柵極閃存的使用壽命。但是,進一步縮減柵極結(jié)構(gòu),將會導(dǎo)致電子俘獲急劇減少,從而需要在十幾nm的多層單元閃存中控制20個以下的電子。正因為這樣,一些新穎的器件理論和替代解決方案,例如IMFT的最新NAND閃存器件中所采用的方案,已經(jīng)做好了在不遠的將來替代NAND閃存的準備,這也是由于居主導(dǎo)地位的移動應(yīng)用對器件尺寸的需求和穩(wěn)定性的挑戰(zhàn)將會更高。近期來看,在NAND產(chǎn)品中見到的結(jié)合了3-D構(gòu)造的電荷捕捉閃存就可以作為替代目前平面化NAND閃存技術(shù)的另一種可行選擇,與此同時,大量的新型存儲理念也開始涌現(xiàn)并且爭奪作為NAND閃存替代品的地位。浮柵NAND閃存雖然目前還沒有,但最終會達到它的尺寸極限。在不遠的將來,看看IMFT以及其他閃存制造企業(yè)將如何變革去克服這些尺寸極限,將會非常有趣。
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