提高3D NAND闪存密度的创新解决方案

3D NAND闪存使新一代非易失性固态存储成为可能，几乎适用于所有可以想象到的电子设备。3D NAND可以实现超过2D NAND结构的数据密度，即使是在下一代技术节点上制作。用于增加存储容量的方法在内存存储、结构稳定性和电特性方面有潜在的重大权衡。这篇文章将讨论3D NAND结构的制造挑战，以及在我们最近的工作中研究的提高3D NAND设备数据密度的技术。

3D NAND器件及其工作原理

3D NAND器件由三个主要部分组成:存储数据的通道区，通道区正交地穿过交替堆叠的导体和绝缘层;一个“楼梯”，用于访问上述层的每个字行;并切开沟槽以隔离与位线相连的通道。3D NAND堆栈的剖面图如下所示(左)，以及示意图(右):

电荷阱型3D NAND结构，如上图所示，使用W和SiO2的交替叠加，并使用垂直的圆柱形通道贯穿整个叠加。当对字线施加电压时，数据被写入或擦除，电子从通道隧道到SiN电荷陷阱层。

存储容量的挑战

虽然通过向堆栈中添加更多的层来增加存储容量是最容易的，但是当堆栈增加高度时，就会出现重大挑战。通道的可用面积减少，如下图所示:

“楼梯”的高度越高，可用空间就越小。在某些类型的3D NAND中，移除楼梯“台阶”之间的牺牲层是一个额外的挑战。这些层被湿法蚀刻去除，为稍后的制造过程中的原子层沉积创造空间;因此，一个大楼梯意味着更长、孤立的层悬浮在稀薄的空气中——还有结构倒塌的可能性:

对台阶的划分允许在台阶结构中插入更多的字线接触通孔，并导致更紧凑的楼梯没有这种危险[2]。然而，由于所有通道必须电分离，可访问通道的数量取决于通道间距内能够容纳的最小线间距(如果每个通道都有自己的线)。随着目前(2018年底/ 2019年初)可用的制造技术，这将数量限制为大约四个通道:

然而，一个更宽的堆栈——对于它所需要的较低的狭缝数量来说是可取的——可能包含四个以上的通道，然后需要将这些通道分成周期性的组。可以通过使用蚀刻工艺穿孔层的子集来分离通道组，有效地使用几层浮栅作为选择晶体管:

支撑柱作用分析亚博足球直播平台

创建3D NAND的制造过程非常复杂，因此很难理解存储容量、稳定性以及堆栈中更多层、步骤划分或层穿孔所导致的其他属性的变化。如下所示的虚拟工艺模型模拟了所提议的制造步骤。使用SEMulator3D测试增加的支撑柱和不同尺寸的接触通孔的效果。亚博足球直播平台添加的柱子，其孔被蚀刻，然后填充SiO2，在楼梯层之间的牺牲材料移除期间支撑结构:亚博足球直播平台

在Semulator3D模型上进行的电分析研究了一个孤立的字线层，并模拟了柱尺寸对电阻和字线电容的影响(在右边的图中，孔直径指列宽):

扩大支撑柱提供了改进亚博足球直播平台的结构稳定性，但增加字线阻力和使用额外的空间。因此，在设备的结构完整性允许的情况下，尽可能减少支撑柱的大小和数量似乎是有益的。亚博足球直播平台

结论

本研究展示了一个分层的三维NAND楼梯结构的真实过程模型，以及用于提高对使用支撑柱以增强高密度存储结构稳定性的权衡的虚拟制造。亚博足球直播平台想了解亚博网址多少更多关于3D NAND技术和提高这些设备数据密度的方法，请下载详细的白皮书．

引用:

1. “与SONOS一起前进”IEEE电路与器件杂志(卷:16，期:4,2000年7月)
2. 美国专利US20120306089A1“包括阶梯结构的器具和形成相同的方法”
3. 一种新型双密度单栅垂直通道(SGVC) 3D NAND2015 IEEE国际电子器件会议(IEDM)
4. “基于平面单元的3D NAND Flash”计算机，Vol 6, 28 (2017)