最後更新:2026年10月8日記憶體記憶體半導體中國大陸:电荷俘获型闪存

電荷捕捉快閃記憶體(CTF)是什麼

Charge Trap Flash (CTF)

電荷捕捉快閃記憶體(CTF)是NAND快閃記憶體的一種資料儲存方式,以氮化矽等電荷捕捉膜取代浮動閘極來捕捉並保持電荷,為目前主流3D NAND所採用。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 相關企業
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

電荷捕捉快閃記憶體(CTF:Charge Trap Flash)是NAND快閃記憶體的一種資料儲存方式,以氮化矽(Si3N4)等電荷捕捉膜取代浮動閘極(FG)來捕捉並保持電荷,藉此儲存資料。相較於傳統的浮動閘極NAND,單元間干擾(Cell-to-Cell Interference)較少,且與三維堆疊(3D NAND)的相容性佳,因此為目前主流的3D NAND結構所採用。

CTF的基本結構是O-N-O(SiO2-Si3N4-SiO2)的ONO堆疊,由下層SiO2(穿隧氧化層)、中間Si3N4(電荷捕捉層)、上層SiO2(阻擋氧化層)構成。寫入時以FN穿隧(Fowler-Nordheim穿隧)或熱電子注入將電荷捕捉於Si3N4中,抹除時則以反方向的FN穿隧釋放電荷。

CTF被3D NAND採用的最大原因,在於與浮動閘極不同,它沒有單元間浮動閘極的電容耦合問題(IPD:Inter-Poly Dielectric問題)。3D NAND在字元線方向堆疊大量單元,因此降低單元間干擾是提升密度的關鍵。三星(V-NAND)、SK海力士、美光全都採用CTF結構。

在3D NAND製造中,CTF層形成於圓筒狀(垂直通道)的周圍,因此需要高深寬比(目前TLC 200層以上已超過300:1)的圓筒蝕刻,以及以ALD(原子層沉積)進行O-N-O膜的均勻共形沉積。蝕刻的難度(均勻性、垂直性、弓形抑制)是3D NAND擴大堆疊層數的最大瓶頸。

CTF材料以Si3N4(氮化矽)為標準,但也在研究採用高介電常數材料(HfO2基)或鐵電材料(HZO:Hf-Zr氧化物:FE-FET NAND)。FE-CTF(鐵電電荷捕捉)可望實現更高速的覆寫與低電壓操作,是次世代非揮發性記憶體技術的候選之一。在製造設備方面,科林研發、東京威力科創、ASM International是3D NAND用ALD/CVD與蝕刻設備的主要供應商。

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