下一代存储材料

文章摘要

【关 键 词】 氧化物半导体、存储器件、BEOL工艺、铁电晶体管、能效优化

近年来，氧化物半导体因其与后端互连工艺（BEOL）兼容的特性，成为下一代存储架构的重要候选材料。n型氧化物半导体（如IGZO、InWO等）因其超低漏电特性，已成功应用于类DRAM的1T-1C存储单元，实现了8ns的随机周期时间和128ms的数据保持能力。这类存储单元通过COP（单元覆盖外设）设计，与CMOS逻辑器件单片集成，显著提升了密度和能效。然而，短沟道器件中的接触电阻优化、阈值电压调控及工艺钝化控制仍是关键挑战。通过接触工艺工程和中间层优化，接触电阻已降至500Ω·μm以下，但VT与导通电流之间的权衡关系仍需进一步研究。

在无电容增益单元领域，由n型和p型氧化物半导体组成的2T-0C结构展现出非破坏性读出的优势。p型材料一氧化锡（SnO）因其价带特性成为研究焦点，但迁移率低（约1-2cm²/V·s）和接触电阻高限制了其性能。晶圆厂兼容工艺制备的SnO器件虽实现10⁴的ION/IOFF比，但氧分压和沉积参数的精确控制仍是优化薄膜质量的核心。此外，铁电场效应晶体管（FeFET）结合n型氧化物沟道与Hf基铁电介质，实现了40μA/μm的导通电流和10¹²次循环的耐久性。界面工程和氧空位抑制策略是提升FeFET可靠性的关键。

氧化物半导体存储技术的核心价值在于其三维集成潜力与能效优势。n型材料的成熟推动了1T-1C和FeFET的进展，而p型材料的突破将扩展其在逻辑-存储融合应用中的可能性。未来研究需聚焦于材料成分调控、界面优化及规模化工艺开发，以满足数据中心和高性能计算对高密度、低功耗存储的迫切需求。

原文和模型

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【原文作者】 半导体行业观察
【摘要模型】 deepseek/deepseek-v3-0324
【摘要评分】 ★★★☆☆

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