NOR閃存以速度快、可靠性高和使用壽命長等優(yōu)勢，在人工智能、汽車電子和工業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮著不可替代的作用。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)化器件性能和降低制造成本。為突破上述瓶頸，研究人員提出了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，影響了NOR器件整體性能。 

　　近日，微電子所集成電路先導(dǎo)工藝研發(fā)中心朱慧瓏研究員團(tuán)隊研發(fā)制備出一種高性能單晶硅溝道3D NOR儲存器。遵循知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)優(yōu)先的原則，自2021年起，朱慧瓏在器件結(jié)構(gòu)、集成工藝和電路架構(gòu)等方面先后提出了多個解決方案并提交了相應(yīng)專利申請。該團(tuán)隊使用研發(fā)的垂直晶體管新工藝制備出單晶硅溝道3D NOR三維陣列，其上下疊置的晶體管既具單晶硅溝道的高性能優(yōu)勢，又有三維一體集成的制造成本低的優(yōu)點，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，無需升級光刻機也可大幅提高存儲器集成密度、增加存儲容量。團(tuán)隊研制的3x3x2三維NOR閃存陣列實現(xiàn)了正常讀寫和擦除，達(dá)到了讀電流以及編程、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。 

　　相關(guān)成果作為封面和“編輯特選”（Editors Picks）文章，以題為“A Novel 3D NOR Flash with Single-Crystal Silicon Channel: Devices, Integration, and Architecture”發(fā)表在國際微電子頂刊《IEEE Electron Device Letters》上。微電子所博士研究生黃偉興是第一作者，朱慧瓏為通訊作者，這也是朱慧瓏研究團(tuán)隊的垂直納米器件相關(guān)成果再次入選“編輯特選”文章。 

　　該研究部分得到中國科學(xué)院自主部署項目（Y7YC01X001）的資助。 

　　論文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9906527  

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） 

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