文章來源：半導體與物理

原文作者：jjfly686

本文介紹了3D-NAND浮柵晶體管結構。

傳統平面NAND閃存技術的擴展性已達到極限。為了解決這一問題，3D-NAND閃存技術應運而生，通過在垂直方向上堆疊存儲單元，大幅提升了存儲密度。本文將簡要介紹3D-NAND浮柵晶體管。

浮柵晶體管的工作原理

浮柵晶體管是閃存技術的核心組件，其基本原理是通過在浮柵中存儲或釋放電荷來改變晶體管的閾值電壓，從而實現數據的寫入和擦除。浮柵是一個隔離的導電層，通常由多晶硅制成，能夠長時間保持電荷，確保數據的持久性。

（平面浮柵晶體管）

3D-NAND中的浮柵晶體管結構

1.第一種材料結構

(a) 顯示了3D-NAND單元的俯視圖，其中包含一個多晶硅浮柵，該浮柵由氧化物-多晶硅-氧化物-氮化物（OPOP）堆棧組成。這種結構允許每個存儲單元獨立地存儲電荷，從而表示不同的數據狀態。

圖(b) 是3D-NAND單元的側視截面圖，展示了多晶硅浮柵的具體位置。在這個結構中，浮柵位于控制柵和半導體多晶通道之間，并通過隧穿氧化層與襯底隔離。當向控制柵施加電壓時，電子可以通過量子隧穿效應進入浮柵或從浮柵中逃逸，從而實現數據的寫入和擦除。

2.第二種材料結構

圖2(a) 顯示了3D-NAND單元的俯視截面圖，其中包含一個氮化物材料電荷陷阱層，該層由氧化物-氮化物-氧化物-氮化物（ONON）堆棧組成。與多晶硅浮柵相比，氮化物電荷陷阱層具有更好的耐久性和數據保持能力，因為電荷不是直接存儲在導體中，而是被陷阱在氮化物材料的缺陷中，這有助于減少數據丟失的風險。

圖(b) 是3D-NAND單元的側視截面圖，展示了氮化物電荷陷阱層的具體位置。在這種結構中，電荷陷阱層位于控制柵和多晶硅之間，通過隧穿氧化層與襯底隔離。當向控制柵施加電壓時，電子可以通過量子隧穿效應進入電荷陷阱層或從電荷陷阱層中逃逸，從而實現數據的寫入和擦除。