マイコン大手ルネサスの埋め込みフラッシュメモリ技術：福田昭のストレージ通信（96） STが語る車載用埋め込み不揮発性メモリ（9）（1/2 ページ）

今回は、ルネサス エレクトロニクスのマイコン用埋め込みフラッシュメモリ技術「SG（Split Gate）-MONOS（Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon）」を解説する。

[福田昭，EE Times Japan]

スプリットゲートとチャージトラップを組み合わせたMONOS技術

　国際会議「IEDM」の「ショートコース（Short Course）」から、車載用の埋め込み不揮発性メモリに関する講座「Embedded Non Volatile Memories for Automotive Applications」の概要をご紹介している。講演者は半導体ベンダーSTMicroelectronics（STマイクロエレクトロニクス）のAlfonso Maurelli氏である。

　なお講演の内容だけでは説明が不十分なところがあるので、本シリーズでは読者の理解を助けるために、講演の内容を適宜、補足している。あらかじめご了承されたい。

　前回は、埋め込みフラッシュIPの大手ベンダーであるSST（Silicon Storage Technology）のメモリ技術をご紹介した。今回は、マイコン（マイクロコントローラー）の大手ベンダーであるルネサス エレクトロニクスの埋め込みフラッシュメモリ技術をご説明する。

　ルネサス エレクトロニクス（以下はルネサスと表記）が開発したマイコン用埋め込みフラッシュメモリ技術を同社は「SG（Split Gate）-MONOS（Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon）」と呼んでいる。SG-MONOSの特徴は大きく2つある。1つは、スプリットゲート方式であること。もう1つは、電荷の蓄積に浮遊ゲート方式ではなく、電荷捕獲（チャージトラップ）方式を採用していることである。

　SG-MONOSのスプリットゲート方式トランジスタは具体的には、ワード線ゲート電極（選択ゲート電極）と、金属ゲート電極（メモリゲート電極）を横方向に並べた構造である。そして電荷捕獲（チャージトラップ）方式トランジスタは具体的には、シリコン基板と金属ゲートの間にシリコンの酸化膜（O）／窒化膜（N）／酸化膜（O）の3層構造を作ることである。3層構造の窒化膜（N）内に高密度の電子捕獲準位を形成する。

　SG-MONOS技術によるメモリセルトランジスタの書き込み（プログラム）動作と消去（イレーズ）動作は、以下のようになる。書き込み（プログラム）には「SSI（Source Side Injection）」と呼ぶホットエレクトロン注入技術を使う。セルトランジスタのソース電極とメモリゲート電極に高い電圧を印加することで、ホットエレクトロンを基板から窒化膜（N）に注入する。

　消去（イレーズ）には「BTBT（Band-To-Band Tunneling）」と呼ぶトンネリング技術を使う。セルトランジスタのソース電極にプラスの高電圧、メモリゲート電極にマイナスの高電圧を印加することで、絶縁膜のエネルギー障壁を実効的に低くして正孔を基板から窒化膜（N）にトンネリングさせる。すると捕獲準位の電子が正孔と再結合して消滅し、蓄積電荷が消える。

SG-MONOS技術によるメモリセルトランジスタの書き込み（プログラム）動作（左）と消去（イレーズ）動作（右）。出典：STMicroelectronics（クリックで拡大）