中科院微電子所研發(fā)出高性能單晶硅溝道3D NOR儲(chǔ)存器

NOR閃存以速度快、可靠性高和使用壽命長等優(yōu)勢(shì)，在人工智能、汽車電子和工業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。目前，普遍使用的平面NOR閃存在50納米以下技術(shù)代的尺寸微縮遇到瓶頸，難以進(jìn)一步提升集成密度、優(yōu)化器件性能以及降低制造成本。為突破上述瓶頸，科研人員提出多種基于多晶硅溝道的三維NOR（3D NOR）器件，但多晶硅溝道遷移率低、讀取速度慢，影響NOR器件整體性能。

近日，中國科學(xué)院微電子研究所集成電路先導(dǎo)工藝研發(fā)中心研究員朱慧瓏團(tuán)隊(duì)利用研發(fā)的垂直晶體管新工藝，制備出高性能的單晶溝道3D NOR閃存器件。該器件上下疊置的晶體管既具單晶硅溝道的高性能優(yōu)勢(shì)，又具三維一體集成的制造成本低的優(yōu)點(diǎn)。該器件可在獲得同等或優(yōu)于單晶硅溝道平面NOR閃存器件性能的同時(shí)，無需升級(jí)光刻機(jī)也可大幅提高存儲(chǔ)器集成密度、增加存儲(chǔ)容量。科研團(tuán)隊(duì)研制的3′3′2三維NOR閃存陣列實(shí)現(xiàn)了正常讀寫和擦除，達(dá)到了讀電流及編程、擦除速度與二維NOR閃存器件相當(dāng)?shù)哪繕?biāo)，且新制程與主流硅基工藝兼容，便于應(yīng)用。

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圖1.刊登在Electron Device Letters封面上的單晶硅3D NOR電路架構(gòu)（上）及垂直溝道晶體管結(jié)構(gòu)（下）

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圖2.單晶硅溝道3D NOR器件及電性實(shí)驗(yàn)結(jié)果：（a）器件TEM截圖（左）及溝道局部放大圖（右），（b）編程特性，（c）擦除特性

相關(guān)研究成果作為封面文章和“編輯特選”（Editors Picks）文章，以A Novel 3D NOR Flash with Single-Crystal Silicon Channel: Devices, Integration, and Architecture為題，發(fā)表在《電子器件快報(bào)》（IEEE Electron Device Letters）上。研究工作得到中科院自主部署項(xiàng)目的支持。

論文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=9906527