三星电子公布10nm以下制程DRAM核心技术，非晶InGaO材料成关键

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当地时间12月10日，在旧金山举办的IEEE国际电子器件会议上，三星电子与三星综合技术院公开了一项用于实现10nm以下制程DRAM的核心技术，该技术有望应用于0a或0b世代DRAM产品。此次公布的技术成果聚焦于“用于10nm以下Cell-on-Periphery（CoP）垂直沟道DRAM晶体管的高耐热非晶氧化物半导体晶体管”。

该DRAM结构采用CoP架构，将存储单元垂直堆叠在外围电路之上。然而，存储单元堆叠工艺会产生约550℃的高温，易导致下层外围晶体管受损和性能下降。为解决这一问题，三星电子采用了非晶态铟镓氧化物（InGaO）材料，首次演示了可耐受550℃高温、沟道长度为100纳米的非晶InGaO基高耐热垂直沟道晶体管，并支持将其集成到单片式CoP DRAM架构中。

沟道长度指源极与漏极电极之间的距离，其缩短可加快晶体管开关速度、降低功耗并缩小晶体管尺寸，实现更高集成度。三星电子表示，在550℃的氮气热处理工艺后，器件阈值电压变化保持在0.1eV以内，漏极电流几乎无退化，表明晶体管性能稳定。阈值电压是决定晶体管开启与关闭状态的最小电压值，而漏极电流退化通常发生在晶体管受损时。

在评估半导体老化速度的实验中，该技术也展现出稳定特性。在高温、高电压应力实验中，阈值电压变化仅为约-8mV，确认器件可稳定工作10年以上。三星电子通过分子动力学和密度泛函理论模拟分析发现，InGaO晶体管的高热稳定性源于沟道与电极界面处正负离子外部扩散受到抑制，这避免了高温处理过程中离子外扩散导致的电学特性改变和性能下降。

目前，该项技术仍处于研究阶段，距离实际应用于三星电子的量产DRAM产品尚需时日，但未来有望推动10nm以下0a或0b世代DRAM的发展。