El futuro de la tecnología de memoria DRAM se encuentra en un punto de inflexión con el avance hacia estructuras tridimensionales. Investigadores europeos han logrado un avance significativo en el desarrollo de multicapas epitaxiales de silicio y silicio-germanio (Si/SiGe), lo que podría revolucionar la arquitectura de la memoria con dispositivos más densos y eficientes.
El estudio, a cargo de un equipo liderado por R. Loo de Imec, detalla la creación controlada de hasta 120 bilayers de Si/Si0.8Ge0.2 en obleas de 300 milímetros. Este avance es crucial para la implementación de DRAM apilada en 3D, sustituyendo el enfoque tradicional de canales verticales por estructuras horizontales inspiradas en el concepto Gate-All-Around de los transistores MOSFET.
Durante décadas, la evolución de la memoria DRAM ha estado ligada a la reducción del tamaño de los transistores. Pero, a medida que se alcanzan los límites físicos y económicos de este escalado, la integración tridimensional surge como una solución viable. Este método incrementa la densidad sin necesidad de reducir drásticamente las dimensiones de las celdas, utilizando capas epitaxiales de Si/SiGe, donde el germanio mejora la selectividad en procesos de grabado, vital para la definición de los canales de memoria.
El principal desafío es mantener la integridad estructural al apilar múltiples capas sin que se relajen debido a las tensiones internas. El estudio revela que, mediante técnicas avanzadas de epitaxia, se logró apilar hasta 120 pares de capas manteniendo la estabilidad en el núcleo de la oblea. Los investigadores utilizaron técnicas precisas de control de temperatura y gases de alta pureza para lograr este nivel de detalle.
A pesar del éxito en el núcleo de las obleas, se detectaron dislocaciones de red en los bordes. Como solución, se experimentó con la reducción de la concentración de germanio y la introducción de carbono en la estructura cristalina, logrando multicapas sin defectos en toda la oblea.
Otro problema identificado fue la variación de grosor de las capas a lo largo del proceso, causado por depósitos en las paredes de cuarzo del reactor. Con tecnología que permite controlar la temperatura del cuarzo, se mejoró notablemente la homogeneidad capa a capa.
El germanio es clave en los procesos de grabado, definido con precisión los canales de memoria. Sin embargo, reducir su proporción para evitar defectos plantea un dilema tecnológico al limitar la capacidad de grabado. Incorporar carbono podría ser una solución para equilibrar la estructura y la fabricación.
Este progreso tiene importantes implicaciones para la industria de la memoria. La transición a estructuras apiladas en 3D permitirá una mayor densidad de almacenamiento en el mismo espacio físico, una necesidad creciente en centros de datos y aplicaciones de inteligencia artificial.
Además, destaca el impacto de factores aparentemente menores, como la acumulación de materiales en el cuarzo del reactor, que pueden afectar significativamente la calidad final del producto.
A nivel internacional, este avance europeo muestra la importancia de la colaboración entre investigación pública y privada para mantener la competitividad tecnológica frente a grandes fabricantes como Samsung y Micron. En resumen, el desarrollo de estas multicapas epitaxiales representa un paso crucial hacia un futuro de memorias DRAM más avanzadas y eficaces en un mundo cada vez más dependiente de la tecnología de datos.
Más información y referencias en Noticias Cloud.
