DRAM是存儲器領域最重要的分支之一。隨著尺寸微縮，傳統1T1C結構的DRAM的存儲電容限制問題以及相鄰存儲單元之間的耦合問題愈發顯著，導致DRAM進一步微縮面臨挑戰。基于銦鎵鋅氧（IGZO）晶體管的2T0C-DRAM有望克服1T1C-DRAM的微縮挑戰，在3D DRAM方面發揮更大的優勢。但目前的研究工作都基于平面結構的IGZO器件，形成的2T0C單元尺寸（大約20F2）比相同特征尺寸下的1T1C單元尺寸（6F2）大很多，使得IGZO-DRAM缺少密度優勢。
針對平面結構IGZO-DRAM的密度問題，微電子所重點實驗室劉明院士團隊與華為海思團隊聯合在2021年IEDM國際大會報道的垂直環形溝道結構（Channel-All-Around, CAA）IGZO FET 的基礎上，再次成功將器件的關鍵尺寸（CD）微縮至50 nm。微縮后的IGZO FET具有優秀的晶體管特性，包括約32.8 μA/μm的開態電流（Vth + 1 V時）和約92 mV/dec的亞閾值擺幅。同時，器件在-40 ℃到120 ℃的溫度范圍內表現出了良好的熱穩定性和可靠性。
該研究成果有助于推動IGZO晶體管在高密度3D DRAM領域的應用。基于該成果的文章“Vertical Channel-All-Around (CAA) IGZO FET under 50 nm CD with High Read Current of 32.8 μA/μm (Vth + 1 V), Well-performed Thermal Stability up to 120 ℃ for Low Latency, High-density 2T0C 3D DRAM Application”入選2022 VLSI，且獲選Highlight文章。微電子所博士生段新綠和華為海思黃凱亮博士為共同第一作者，微電子研究所李泠研究員、耿玓副研究員以及華為海思景蔚亮博士為通訊作者。
圖1. 關鍵尺寸（CD）50 nm的IGZO-CAA FET的截面電鏡圖
圖2. 關鍵尺寸（CD）50 nm的IGZO-CAA FET的轉移輸出曲線
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