比利時微電子研究中心IMEC的研究人員們已經開發出一種納米級的氧化鋁鉿電介質(HfAlO/Al2O3/HfAlO)堆迭,這種具氮化硅/氮化鈦混合浮閘的閘間電介質可用于平面 NAND Flash 結構中,并可望推動NAND flash在20nm及其以下先進制程進一步微縮。
IMEC表示,這種高-k/低-k/高-k的三層結構能夠讓數據具有”出色的保留與持久性“。雖然IMEC并未明白指出實際的數字,但一般認定10^5次讀寫周期是NAND flash的實際下限,而10年的保存時間則是大多數非揮發性存儲器的標準要求。
NAND flash在20nm節點過渡到平面結構。由于存儲器單元間距的緊密度使其必須采用平面結構以避免包覆浮閘周圍的控制閘。然而,平面單元也因此造成控制閘與浮閘之間的耦合減少,而使得編程與讀取困難。
透過穿透式電子顯微鏡檢視在混合浮閘與控制閘的TiN薄層之間
具HfAlO/Al2O3/HfAlO閘間電介質的閘極堆迭
IMEC指出,透過這種三層閘間電介質的結構,可讓編程/擦除窗口開放到18V。電介質厚度縮小,使得這種材料可望在20nm及其以下更先進制程時進一步微縮2D NAND flash。
采用具非晶態A1203中間層的25nm厚堆迭(10-5-10),IMEC為單一A1203電介質層帶來更大幅的進展。在125℃溫度時的保留測試顯示電荷損失不大。