嵌入式快閃記憶體性能之改善 - 國立臺北科技大學圖書館

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1、嵌入式快閃記憶體性能之改善　　1嵌入式快閃記憶體性能之改善PerformanceImprovementofEmbeddedFlashMemory黃恆盛*黃嘉宏莊棓仰Heng-ShengHuang*Jia-HongHuangPei-YangChuang國立臺北科技大學機電整合研究所摘要在現今嵌入式淺溝槽快閃記憶體中，符合未來性能要求之寫入/擦拭耦合率的設計已經被提出討論。探討此項的原因是在現今低功率快閃元件中大都使用淺溝槽道絕緣(ShallowTrenchIsolation,STI)技術，如此會引發嚴重的施加應力而導致可靠度劣化(St

2、ressInducedReliabilityDegradation)SIRD問題。在本文中，我們提出一種汲極(或源極)側的擦拭方法以應用在低電壓操作和快速資料寫入上。另外，元件也必須操作在適當工作偏壓下以達到最佳可靠度。未來在控制可靠度均勻性的改善方面，我們提出一種修正型STI絕緣技術模組和元件汲極側工程兩種技術，並使用256KNOR-type內嵌式低功率快閃元件加以驗證。關鍵詞：嵌入式快閃記憶體、低功率、淺溝槽絕緣、可靠度衰退、耦合率。投稿受理時間：90年10月13日審查通過時間：91年2月1日9嵌入式快閃記憶體性能之改善　　AB

3、STRACTThedesignofprogramming/erasing(P/E)couplingratiosofadvancedlow-powerembeddedflashcells(workingasanon/offswitch)withashallowtrenchisolation(STI)structurehasbeendiscussedtomeetfutureperformancerequirement.Thereasonthatthestress-inducedreliabilitydegradation(SIRD)pr

4、oblembecomesmoreseverewhentheSTIstructureisusedinalow-powerflashcellhasalsobeenexplained.Inthispaper,wesuggestadrain(orsource)sideerasemethodforbothlower-voltageoperationandquickdatawriting.Thisdevicemustbeoperatedatasuitablebiasconditiontoachievethebestreliability.For

5、furtherimprovementinthecontrolanduniformityofthereliabilityperformance,amodifiedSTImoduleandmodifiedcelldrainsideengineeringareproposedandverifiedona256KNOR-typeembeddedlow-powerflashtestvehicle.2Keywords:embeddedflashmemory,lowpower,shallowtrenchisolation(STI),reliabi

6、litydegradation,couplingratio.9嵌入式快閃記憶體性能之改善　　壹、簡介近年來，多種高密度快閃式記憶元件已經陸續發表。應用領域廣闊，諸如：數位相機、PC介面卡、手提式電腦…方面等。這些快閃元件不外乎都要滿足低成本、高可靠度、快速存取時間和低功率應用的需求。一般說來，快閃記憶元件最重要的要求就是要低成本，這可藉由降低元件尺寸和減少製程步驟來完成。現今不管在揮發性或非揮發性記憶體應用領域上，因為傳統的LOCOS絕緣技術鳥嘴效應的存在，所以改用淺溝槽絕緣技術來降低元件的尺寸。未來在考慮系統單晶片(SOC)內嵌式

7、需求時，淺溝槽低功率的快閃元件將會成為不可或缺的內嵌式記憶體。在大部分快閃記憶元件應用上，高可靠度和高性能為兩項最重要的要求。可靠度之目標規格是定義在當元件經過一百萬次寫入/擦拭週期後，須保有10年以上的資料保存度；一般基本高性能要求為快速資料存取和低功率消耗(單一電源供應操作下)。儘管至現今為止，已經發表了多種不同用LOCOS或淺溝槽絕緣STI絕緣技術驗證過的寫入/擦拭方法，但仍欠缺可滿足所有性能需求的單一解決方案。隨著先進邏輯製程技術發展的同時，一項非常重要的遵循規則為克服在STI邊緣處因局部高電場引發的CMOSkink-eff

8、ect問題。在先進淺溝槽快閃記憶元件中，在STI邊緣局部的高電場不僅會引發周邊電晶體的蔻克效應(kink-effect)也會使快閃記憶核心單元產生嚴重可靠度問題。這些可靠度問題包含熱載子陷阱”hot-carriertrap“、氧化層的