پیام فرستادن

اخبار

April 28, 2021

چگونه DRAM کوچک می شود؟

در کنفرانس لیتوگرافی پیشرفته SPIE که در فوریه 2021 برگزار شد ، رجینا پاندول مواد کاربردی سخنرانی ای با عنوان "مهندسی مواد در سطح ماژول برای مقیاس بندی مداوم DRAM" ارائه داد.در سخنرانی ، رجینا تأکید کرد که کاهش DRAM در حال کند شدن است و برای ادامه تراکم همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است ، به راه حل های جدیدی نیاز است.

شکل 1. گره DRAM و روند چگالی بیت.

با توجه به معرفی آنها ، کوچک سازی DRAM چالش های بسیاری را به دنبال داشته است:

الگو: نحوه ایجاد الگوهای فزاینده متراکم.

خازن ها - از یک سیلندر به یک ساختار ستونی تکامل می یابند و برای این کار نیاز به نسبت ابعادی بالاست.

Resistor / Capacitance - خط بیت و خط کلمه برای افزایش سرعت دسترسی باید مقاومت / ظرفیت را افزایش دهند.

ترانزیستورهای محیطی (پری) - تکامل از دروازه های پلی سیلیکون حاوی اکسید سیلیسیم به دروازه های فلزی با بازوی بالا (HKMG).

شکل 2. چالش گسترش DRAM.

این مقاله به الگوی و خازن ها می پردازد.

الگوی خازن اخیراً توسط الگوی دوگانه هم تراز خود متقاطع (XSADP) تکمیل شده است ، اما اکنون در حال توسعه است و به صورت پیچیده تر از الگوی خود ترازو متقابل پیچیده تر ((XSADP)) در حال حاضر به پیچیدگی های دیگری نیز رسیده است: XSAQP).همانطور که توسط سامسونگ فاش شد ، گزینه دیگر الگویی با کمک فاصله است که می تواند تراکم سوراخ روی ماسک را با ضریب 3 افزایش دهد ، اما برای برابر شدن اندازه سوراخ ها به قلم زنی نیاز دارد.اخیراً EUV شروع به استفاده از DRAM کرده است.

نویسنده اشاره کرد که سامسونگ از EUV برای استان سطح اول 1z DRAM استفاده می کند و انتظار می رود اکنون از EUV برای 1α DRAM چند لایه استفاده شود.همچنین انتظار می رود SK Hynix امسال 1α DRAM خود را با استفاده از دستگاه لیتوگرافی EUV راه اندازی کند.

با این حال ، اجرای EUV برای DRAM با چالش های زیر روبرو است:

یکنواختی ابعاد بحرانی محلی (LCDU) ، این تغییر عملکرد الکتریکی و نسبت ابعاد را تغییر می دهد.

اندازه سوراخ-EUV به اندازه سوراخ حساس است و دارای یک پنجره پردازش باریک است.

مقاومت در برابر نازک - EUV بسیار نازک است و باید سخت شود.

استفاده از رسوبات نازک می تواند مقاومت را سخت کند و استفاده از رسوبات ضخیم می تواند ابعاد بحرانی (CD) را کاهش دهد.رسوب انتخابی فضایی در بالای الگو می تواند زبری لبه (LER) / ناهمواری عرض خط (LWR) را بهبود بخشد ، که این یک نقطه ضعف قابل توجه در شکل گیری الگوی EUV است.به شکل 3 مراجعه کنید.

شکل 3. بهبودها با استفاده از مقاومت در برابر عکس.

برای مقیاس گذاری فعال منطقه ، EUV در CD های بزرگ دارای نقص است.در عوض ، می توانید سوراخ های کوچک را اچ کنید و سپس از اچ دقیق جانبی استفاده کنید تا ویژگی را در یک جهت باز کنید و در نتیجه فاصله نوک به نوک را کاهش دهید.این فناوری تجارت بین CD و عملکرد را از بین می برد ، و بیضی شکل ها را قادر می سازد که سطح پد تماس بیشتری داشته باشند ، همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است.

شکل 4. حکاکی جانبی دقیق برای الگوهای فعال.

یکی از مشکلات اصلی EUV پنجره فرآیند باریکی است که می تواند نقص تصادفی قابل قبولی را بپذیرد.اچ جهت دار دکمه های اضافی را برای طراحی فرآیند فراهم می کند.اگر وسط پنجره فرآیند باز و پل شود ، می توانید با پل به کنار پنجره بروید و سپس با استفاده از حکاکی جهت جهت برداشتن پل ، شکل 5 را ببینید.

شکل 5. حکاکی جهت دار برای از بین بردن نقص تصادفی.

محدوده حرکت خازن امروز بیش از 40 نانومتر است که این مقدار نیز محدودیت EUV برای الگوی خازن فعلی است.در آینده ، به مراحل کوچکتری نیاز خواهد بود و برای دستیابی به مقیاس بندی ، تنوع فرآیند باید بیش از 30 درصد افزایش یابد ، به شکل 6 مراجعه کنید.

 

شکل 6. مقیاس بندی خازن توسط تغییرات محدود می شود.

کاهش ضخامت ماسک سخت و بهبود یکنواختی اچ برای دستیابی به این هدف ضروری است.

امروزه از سیلیکون آمورف (a-Si) به عنوان ماسک سخت استفاده می شود.در آینده ، سیلیکون دوپ شده می تواند انتخاب بهتری داشته باشد ، به طوری که می توان ماسک های سخت تر و نازک تری را درک کرد ، اما محصولات جانبی تولید می کند که حذف آن دشوار است.به شکل 7 مراجعه کنید.

شکل 7. ماسک سخت بهبود یافته برای مقیاس گذاری خازن.

مشکلی که در سیلیکون دوپ شده برای ماسک های سخت وجود دارد این است که به اچ مخصوصی نیاز دارد و در فرآیند نسل بعدی از اچ در دمای بالا استفاده می شود.مقاومت در برابر نور برای الگو سازی ماسک سخت اکسید استفاده می شود.سپس ماسک سخت پلی سیلیکون دوپ شده با استفاده از ماسک سخت اکسید در اچر درجه حرارت بالا الگو می شود و در آخر ماسک سخت پلی سیلیکون دوپ شده از اچ خازن استفاده می شود.سوئیچ اچ پالسی گام به گام بین مراحل اچ و رسوب امکان استفاده شیمیایی رادیکال از اچ با سرعت بالا را فراهم می کند ، شکل 8 را ببینید.

شکل 8. عملکرد و بهره وری بهبود یافته

انتظار می رود که نوآوری های فرآیند فوق الذکر بتوانند به مقیاس بندی مداوم معماری DRAM فعلی دست یابند.

اما از سخنرانی مشاهده کردیم که طی 3 تا 5 سال ، ما به یک معماری DRAM جدید نیاز خواهیم داشت.یک گزینه جالب درگیر 3D است که خازن را از یک ساختار عمودی به یک ساختار افقی انباشته تغییر می دهد.

اطلاعات تماس