微电子所在CAA新结构的3D DRAM研究取得创新进展

　　随着尺寸的不断微缩，1T1C结构动态随机存储器（DRAM）的存储电容限制问题愈发显著，导致传统1T1C-DRAM面临微缩瓶颈。基于铟镓锌氧（IGZO）晶体管的2T0C-DRAM有望突破1T1C-DRAM的微缩瓶颈，在3D DRAM方面发挥更大的优势。但目前的研究工作都基于平面结构的IGZO器件，形成的2T0C单元尺寸（大约20F²）比相同特征尺寸下的1T1C单元尺寸（6F²）大很多，使IGZO-DRAM缺少密度优势。 

　　针对平面结构IGZO-DRAM的密度问题，微电子所微电子重点实验室刘明院士团队在垂直环形沟道结构（Channel-All-Around, CAA）IGZO FET 的基础上，研究了第二层器件堆叠前层间介质层工艺的影响，验证了CAA IGZO FET在2T0C DARM应用中的可靠性。经过优化后的IGZO FET表现出优秀的可靠性，经过10000秒栅极偏压应力稳定性测试后（包括正偏压与负偏压条件），阈值电压漂移小于25mV，进行10¹²次写入擦除操作后没有表现出性能劣化。该研究成果有助于推动实现4F² IGZO 2T0C-DRAM单元。 

　　基于该成果的文章“Inter-Layer Dielectric Engineering for Monolithic Stacking 4F²-2T0C DRAM with Channel-All-Around (CAA) IGZO FET to Achieve Good Reliability (>10⁴s Bias Stress, >10¹² Cycles Endurance)”入选2022 IEDM。微电子所硕士生陈传科为第一作者，微电子所李泠研究员、耿玓副研究员为通讯作者。 

图1 CAA IGZO FET的截面电镜图及转移输出曲线

图2 CAA IGZO FET的可靠性测试结果