半导体记忆体可区分动态内存（DRAM）以及非挥发性内存（Non-Volatile Memory）两大类别，两者差别在于当外界电力消失时，所记忆的数据，前者会消失，而后者则是保存。DRAM一直是半导体技术进步的主要动力，人类为了追求高密度的内存，因此不断的将组件尺寸缩小，导致半导体制程技术的不断精进。近年来手机的流行，搭配数字相机价格的大众化，导致记忆卡的需求大幅上升，而非挥发性内存的需求量也逐年攀高。根据统计在2006年，动态内存的需求量已经被非挥发性内存所超过，后者已经成为下一世代半导体科技的火车头。

闪存（Flash）为非挥发性内存中的主流，其中又区分为NOR Flash和NAND Flash两种。NOR Flash因为读取速度较快，适合用在手机或主机板等需要记录系统编码之应用，又称为code Flash。另一方面NAND Flash因为高密度及高写入速度，特别适合多媒体数据储存。尤其最近几年NAND Flash 几乎以保持每年密度加倍的速度演进。最新一代的NAND Flash技术已达每晶粒（die）可以储存32Gb之高容量水平，同时价格也越来越便宜，更是带动了近几年来可携式多媒体储存的兴起（譬如数字相机记忆卡，苹果计算机的iPod等等）。由于Flash体积小，耗电少，读写快，尤其记忆容量已经越来越接近传统硬盘，因此最近包含Intel，Samsung等公司甚至提出用NAND Flash来取代部分硬盘的构想。这些都显示Flash的应用将继续大幅度扩展。

闪存的组件主要可以区分为浮动闸极组件（floating gate）以及电荷能陷储存组件（charge-trapping Flash，简称CTF）两类。浮动闸极组件是将电荷储存于导体的多晶硅（poly silicon）之内，目前是Flash技术的主流。然而随着组件尺寸的微小化，浮动闸极组件面临到了微缩极限。图一显示了Flash技术演进蓝图（roadmap）。由于浮动闸极组件需要保持较高的浮动闸极厚度（floating gate thickness）用以保持闸极耦合（gate coupling ratio），当组件尺寸小于45nm之后，浮动闸极组件将因过近的距离造成严重的相互耦合干扰（coupling interference），将无法再胜任电荷储存的功能。因此寻求新的替换产品就成了目前的首要任务。在2005年国际电子组件会议（IEDM）已经指出，下一世代的闪存将必须转向CTF，才有机会让此技术继续微小化。

CTF有别于浮动闸极组件，它是将电荷储存于绝缘体之内（比如说氮化硅）。由于电荷是独立储存，完全不会彼此干扰（interference），研究显示，CTF至少可以微缩至20nm以下。也就是说Flash技术将可顺利超过100Gb以上。这将可以带动更多的Flash应用。然而CTF有一天生的盲点，那就是电荷极难抹除（erase）。CTF之传统结构为SONOS结构，其发明的时间几乎与浮动闸极组件同期（1970年代）。SONOS结构是将电荷储存于氮化硅（silicon nitride）内，并透过上下两层二氧化硅（silicon oxide）来阻绝电荷流失。然而由于电荷是储存在氮化硅之深度能陷（deep traps），其电荷无法像浮动闸极组件般消除，因此必须设计一超薄（<2nm）的二氧化硅穿遂层以提供电洞直接穿遂（hole direct tunneling）用已抹除电子。然而，超薄的穿遂层造成了组件电荷容易遗失。因此即使SONOS组件的发明很早，却不曾被采用在商业应用。

我们于2005年IEDM提出了一个新的组件架构（ Bandgap Engineered SONOS，简称BE-SONOS）。BE-SONOS是利用用能隙工程（Bandgap engineer）去改良穿遂界电层，来提供有效率的电洞注入，同时其电子储存时间又可以大幅提升。我们采用极薄的SiO2/SiN/SiO2三层薄膜取代原本的穿遂氧化膜。这样的好处在于我们可以利用外在电压的大小，来控制电子与电洞的出入，这彷佛是多了一把钥匙可以开启一道门。图二是BE-SONOS NAND Flash之结构示意图。

图三是能带示意图可以很简单说明该机制。在高电场下，由于能带的倾斜（band offset），在基底的电洞只看见一个氧化层（O1）的位能障（而不是三个位能障），可提供有效率的电洞穿遂。另一方面，在低电场下，band offset无法发生，电子被困在nitride layer内，无法穿遂ONO层的位能障，因此可以避免电荷流失。因此，BE-SONOS既可以维持电荷的保存能力，同时在消除电子时不必采用热电洞注入方式而是采用电洞穿遂（hole tunneling）来完成 ，如此一来将不会损坏底层的绝缘层，组件的可靠度将大大提高。这个创新彻底解决传统SONOS所面临可靠度的天生问题。由于浮动闸极组件在45nm技术走不下去，必须转进nitride trapping 组件，而nitride trapping 组件先天又有可靠度的问题。该创新克服了原有nitride