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Erschienen in: Journal of Computational Electronics 2/2019

03.04.2019

Compact modeling of GIDL-assisted erase in 3-D NAND Flash strings

verfasst von: Gerardo Malavena, Aurelio Mannara, Andrea L. Lacaita, Alessandro Sottocornola Spinelli, Christian Monzio Compagnoni

Erschienen in: Journal of Computational Electronics | Ausgabe 2/2019

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Abstract

This paper presents a physics-based compact model able to describe the time dynamics of the erase operation in three-dimensional NAND Flash strings exploiting gate-induced drain leakage at the selector to increase the string potential. The model accurately reproduces all the main phases of the erase operation and allows to calculate the threshold voltage transient arising from hole injection into and electron emission from the gate stack of the memory cells, accounting for the correct cylindrical geometry of the string. Thanks to its simple structure, the model is suitable for parametric analyses aiming at optimizing the string structure and the operating waveforms from the standpoint of the erase performance.

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Literatur
3.
Zurück zum Zitat Caillat, C., Beaman, K., Bicksler, A., Camozzi, E., Ghilardi, T., Huang, G., Liu, H., Liu, Y., Mao, D., Mujumdar, S., Righetti, N., Ulrich, M., Venkatasubramanian, C., Yang, X., Goda, A., Gowda, S., Mebrahtu, H., Sanda, H., Yuwen, Y., Koval, R.: \(3\)D NAND GIDL-assisted body biasing for erase enabling CMOS under array (CUA) architecture. Proc. IMW (2017). https://doi.org/10.1109/IMW.2017.7939067 Caillat, C., Beaman, K., Bicksler, A., Camozzi, E., Ghilardi, T., Huang, G., Liu, H., Liu, Y., Mao, D., Mujumdar, S., Righetti, N., Ulrich, M., Venkatasubramanian, C., Yang, X., Goda, A., Gowda, S., Mebrahtu, H., Sanda, H., Yuwen, Y., Koval, R.: \(3\)D NAND GIDL-assisted body biasing for erase enabling CMOS under array (CUA) architecture. Proc. IMW (2017). https://​doi.​org/​10.​1109/​IMW.​2017.​7939067
4.
Zurück zum Zitat Tanaka, H., Kido, M., Yahashi, K., Oomura, M., Katsumata, R., Kito, M., Fukuzumi, Y., Sato, M., Nagata, Y., Matsuoka, Y., Iwata, Y., Aochi, H., Nitayama, A.: Bit cost scalable technology with punch and plug process for ultra high density Flash memory. In: VLSI Symposium Tech. Dig., pp. 14–15 (2007). https://doi.org/10.1109/VLSIT.2007.4339708 Tanaka, H., Kido, M., Yahashi, K., Oomura, M., Katsumata, R., Kito, M., Fukuzumi, Y., Sato, M., Nagata, Y., Matsuoka, Y., Iwata, Y., Aochi, H., Nitayama, A.: Bit cost scalable technology with punch and plug process for ultra high density Flash memory. In: VLSI Symposium Tech. Dig., pp. 14–15 (2007). https://​doi.​org/​10.​1109/​VLSIT.​2007.​4339708
5.
Zurück zum Zitat Fukuzumi, Y., Katsumata, R., Kito, M., Kido, M., Sato, M., Tanaka, H., Nagata, Y., Matsuoka, Y., Iwata, Y., Aochi, H., Nitayama, A.: Optimal integration and characteristics of vertical array devices for ultra-high density, bit-cost scalable Flash memory. In: IEDM Technical Digest, pp. 449–452 (2007). https://doi.org/10.1109/IEDM.2007.4418970 Fukuzumi, Y., Katsumata, R., Kito, M., Kido, M., Sato, M., Tanaka, H., Nagata, Y., Matsuoka, Y., Iwata, Y., Aochi, H., Nitayama, A.: Optimal integration and characteristics of vertical array devices for ultra-high density, bit-cost scalable Flash memory. In: IEDM Technical Digest, pp. 449–452 (2007). https://​doi.​org/​10.​1109/​IEDM.​2007.​4418970
7.
Zurück zum Zitat Jang, J., Kim, H.S., Cho, W., Cho, H., Kim, J., Shim, S.I., Jang, Y., Jeong, J.H., Son, B.K., Kim, D.W., Kim, K., Shim, J.J., Lim, J.S., Kim, K.H., Yi, S.Y., Lim, J.Y., Chung, D., Moon, H.C., Hwang, S., Lee, J.W., Son, Y.H., Chung, U.I., Lee, W.S.: Vertical cell array using TCAT (Terabit Cell Array Transistor) technology for ultra high density NAND Flash memory. In: VLSI Symposia Technology Digest, pp. 192–193 (2009) Jang, J., Kim, H.S., Cho, W., Cho, H., Kim, J., Shim, S.I., Jang, Y., Jeong, J.H., Son, B.K., Kim, D.W., Kim, K., Shim, J.J., Lim, J.S., Kim, K.H., Yi, S.Y., Lim, J.Y., Chung, D., Moon, H.C., Hwang, S., Lee, J.W., Son, Y.H., Chung, U.I., Lee, W.S.: Vertical cell array using TCAT (Terabit Cell Array Transistor) technology for ultra high density NAND Flash memory. In: VLSI Symposia Technology Digest, pp. 192–193 (2009)
8.
Zurück zum Zitat Capogreco, E., Degraeve, R., Lisoni, J.G., Luong, K.V., Arreghini, A., Toledano-Luque, M., Hikavyy, A., Numata, T., De Meyer, K., Van den bosch, G., Van Houdt, J.: Integration and electrical evaluation of epitaxially grown Si and SiGe channels for vertical NAND memory applications. In: Proc. IMW, pp. 1–4 (2015). https://doi.org/10.1109/IMW.2015.7150291 Capogreco, E., Degraeve, R., Lisoni, J.G., Luong, K.V., Arreghini, A., Toledano-Luque, M., Hikavyy, A., Numata, T., De Meyer, K., Van den bosch, G., Van Houdt, J.: Integration and electrical evaluation of epitaxially grown Si and SiGe channels for vertical NAND memory applications. In: Proc. IMW, pp. 1–4 (2015). https://​doi.​org/​10.​1109/​IMW.​2015.​7150291
9.
Zurück zum Zitat Subirats, A., Arreghini, A., Capogreco, E., Delhougne, R., Tan, C.L., Hikavyy, A., Breuil, L., Degraeve, R., Putcha, V., Van den bosch, G., Linten, D., Furnemont, A.: Experimental and theoretical verification of channel conductivity degradation due to grain boundaries and defects in 3D NAND. In: IEDM Technical Digest, pp. 517–520 (2017). https://doi.org/10.1109/IEDM.2017.8268433 Subirats, A., Arreghini, A., Capogreco, E., Delhougne, R., Tan, C.L., Hikavyy, A., Breuil, L., Degraeve, R., Putcha, V., Van den bosch, G., Linten, D., Furnemont, A.: Experimental and theoretical verification of channel conductivity degradation due to grain boundaries and defects in 3D NAND. In: IEDM Technical Digest, pp. 517–520 (2017). https://​doi.​org/​10.​1109/​IEDM.​2017.​8268433
11.
Zurück zum Zitat Manzini, S., Volonté, F.: Charge transport and trapping in silicon nitride-silicon dioxide dielectric double layers. J. Appl. Phys. 58, 4300–4306 (1985)CrossRef Manzini, S., Volonté, F.: Charge transport and trapping in silicon nitride-silicon dioxide dielectric double layers. J. Appl. Phys. 58, 4300–4306 (1985)CrossRef
Metadaten
Titel
Compact modeling of GIDL-assisted erase in 3-D NAND Flash strings
verfasst von
Gerardo Malavena
Aurelio Mannara
Andrea L. Lacaita
Alessandro Sottocornola Spinelli
Christian Monzio Compagnoni
Publikationsdatum
03.04.2019
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Computational Electronics / Ausgabe 2/2019
Print ISSN: 1569-8025
Elektronische ISSN: 1572-8137
DOI
https://doi.org/10.1007/s10825-019-01328-0

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