ส่งข้อความ

503 Service Temporarily Unavailable 503 Service Temporarily Unavailable nginx

April 28, 2021

DRAM จะหดตัวอย่างไร?

ในการประชุม SPIE Advanced Lithography Conference ที่จัดขึ้นในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2564 Regina Pendulum of Applied Materials ได้กล่าวสุนทรพจน์ในหัวข้อ "Module-Level Material Engineering for Continued DRAM Scaling"ในสุนทรพจน์ Regina เน้นย้ำว่าการหดตัวของ DRAM นั้นช้าลงและจำเป็นต้องใช้วิธีแก้ปัญหาใหม่เพื่อเพิ่มความหนาแน่นต่อไปดังแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1. แนวโน้มของโหนด DRAM และความหนาแน่นของบิต

จากการแนะนำของพวกเขาการย่อขนาดของ DRAM ได้นำมาซึ่งความท้าทายมากมาย:

การจัดรูปแบบ - วิธีการสร้างรูปแบบที่หนาแน่นมากขึ้น

คาปาซิเตอร์ - วิวัฒนาการจากทรงกระบอกเป็นโครงสร้างเสาซึ่งต้องใช้อัตราส่วนภาพสูงในการสร้างลวดลาย

ตัวต้านทาน / ความจุ - สายบิตและบรรทัดคำจำเป็นต้องเพิ่มความต้านทาน / ความจุเพื่อเพิ่มความเร็วในการเข้าถึง

ทรานซิสเตอร์อุปกรณ์ต่อพ่วง (Peri) - วิวัฒนาการจากประตูโพลีซิลิคอนที่มีซิลิกอนออกไซด์ไปเป็นเกตโลหะสูง (HKMG)

รูปที่ 2. ความท้าทายในการขยาย DRAM

บทความนี้จะมุ่งเน้นไปที่รูปแบบและตัวเก็บประจุ

เมื่อเร็ว ๆ นี้การสร้างรูปแบบตัวเก็บประจุได้เสร็จสิ้นโดยการจัดรูปแบบคู่แบบไขว้กันด้วยตนเอง (XSADP) แต่ขณะนี้ได้รับการพัฒนาให้เป็นรูปแบบคู่แบบเรียงซ้อนแบบไขว้ที่ซับซ้อนมากยิ่งขึ้น ((XSADP) แต่ตอนนี้ได้พัฒนาไปสู่ความซับซ้อนมากยิ่งขึ้น: XSAQP)ตามที่ซัมซุงเปิดเผยอีกทางเลือกหนึ่งคือการสร้างลวดลายแบบช่วยเว้นระยะซึ่งสามารถเพิ่มความหนาแน่นของรูบนหน้ากากได้ถึง 3 เท่า แต่ต้องใช้การแกะสลักเพื่อให้ขนาดรูเท่ากันเมื่อเร็ว ๆ นี้ EUV ได้เริ่มนำไปใช้กับการผลิต DRAM

ผู้เขียนชี้ให้เห็นว่า Samsung ใช้ EUV สำหรับจังหวัดระดับแรกของ 1z DRAM และคาดว่าจะใช้ EUV สำหรับ1α DRAM แบบหลายเลเยอร์ในขณะนี้SK Hynix คาดว่าจะเปิดตัว1α DRAM โดยใช้เครื่องพิมพ์หิน EUV ในปีนี้

อย่างไรก็ตามการนำ EUV ไปใช้กับ DRAM ต้องเผชิญกับความท้าทายดังต่อไปนี้:

Local Critical Dimension Uniformity (LCDU) การเปลี่ยนแปลงนี้จะเปลี่ยนประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและอัตราส่วนการแกะสลัก

ขนาดรู - EUV มีความไวต่อขนาดรูและมีหน้าต่างการประมวลผลที่แคบ

ตัวต้านทาน EUV แบบบางนั้นบางมากและจำเป็นต้องชุบแข็ง

การใช้เงินฝากบาง ๆ สามารถทำให้ความต้านทานแข็งขึ้นและการใช้เงินฝากหนาสามารถลดขนาดวิกฤต (CD) ได้การสะสมเชิงพื้นที่ที่เลือกไว้ที่ด้านบนของรูปแบบสามารถปรับปรุงความหยาบของเส้นขอบ (LER) / ความหยาบของเส้นกว้าง (LWR) ซึ่งเป็นข้อเสียที่สำคัญในการสร้างรูปแบบ EUVดูรูปภาพ 3

รูปที่ 3. การปรับปรุงโดยใช้ photoresist ฝาก

สำหรับการปรับขนาดพื้นที่ที่ใช้งานอยู่ EUV มีปัญหาข้อบกพร่องในซีดีขนาดใหญ่แต่คุณสามารถแกะสลักรูเล็ก ๆ แล้วใช้การแกะสลักด้านข้างที่แม่นยำเพื่อเปิดคุณสมบัติในทิศทางเดียวซึ่งจะช่วยลดระยะห่างจากปลายจรดปลายเทคโนโลยีนี้ช่วยลดการแลกเปลี่ยนระหว่างซีดีและผลผลิตและทำให้วงรีมีพื้นที่สัมผัสแผ่นใหญ่ขึ้นดังแสดงในรูปที่ 4

รูปที่ 4. การแกะสลักด้านข้างอย่างแม่นยำสำหรับรูปแบบที่ใช้งานอยู่

ปัญหาหลักประการหนึ่งของ EUV คือหน้าต่างกระบวนการที่แคบซึ่งสามารถยอมรับข้อบกพร่องแบบสุ่มที่ยอมรับได้การแกะสลักแบบกำหนดทิศทางให้ลูกบิดเพิ่มเติมสำหรับการออกแบบกระบวนการหากตรงกลางของหน้าต่างกระบวนการถูกเปิดและเชื่อมคุณสามารถย้ายไปที่ด้านข้างของหน้าต่างด้วยสะพานจากนั้นใช้การแกะสลักทิศทางเพื่อลบสะพานดูรูปที่ 5

รูปที่ 5. การแกะสลักตามทิศทางเพื่อขจัดข้อบกพร่องแบบสุ่ม

ขีด จำกัด พิทช์ของตัวเก็บประจุในปัจจุบันมีค่ามากกว่า 40 นาโนเมตรซึ่งเป็นขีด จำกัด ของ EUV สำหรับรูปแบบของตัวเก็บประจุในปัจจุบันในอนาคตจะต้องใช้ระยะห่างที่เล็กลงและความแปรปรวนของกระบวนการจะต้องเพิ่มขึ้นมากกว่า 30% เพื่อให้ได้มาตราส่วนดูรูปที่ 6

 

รูปที่ 6 การปรับขนาดของคาปาซิเตอร์ถูก จำกัด โดยการเปลี่ยนแปลง

การลดความหนาของหน้ากากแข็งและปรับปรุงความสม่ำเสมอของการแกะสลักล้วนเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้

ปัจจุบันใช้ซิลิกอนอสัณฐาน (a-Si) เป็นหน้ากากแข็งในอนาคตซิลิกอนเจือสามารถให้การคัดเลือกที่ดีขึ้นเพื่อให้สามารถรับรู้มาสก์เนื้อแข็งที่บางกว่าได้ แต่จะสร้างผลพลอยได้ที่ยากต่อการถอดออกดูรูปภาพ 7

รูปที่ 7. ปรับปรุงหน้ากากแข็งสำหรับการปรับขนาดตัวเก็บประจุ

ปัญหาเกี่ยวกับซิลิกอนเจือสำหรับมาสก์แบบแข็งคือต้องใช้การกัดแบบพิเศษและกระบวนการรุ่นต่อไปจะใช้การกัดที่อุณหภูมิสูงช่างแสงใช้ในการสร้างรูปแบบของหน้ากากแข็งออกไซด์จากนั้นหน้ากากแข็งโพลีซิลิคอนเจือจะถูกสร้างลวดลายโดยใช้หน้ากากแข็งออกไซด์ในตัวแกะสลักที่มีอุณหภูมิสูงและในที่สุดก็ใช้มาส์กแข็งโพลีซิลิกอนเจือด้วยการแกะสลักตัวเก็บประจุการสลับการแกะสลักแบบพัลซิ่งแบบขั้นตอนระหว่างขั้นตอนการกัดและการสะสมช่วยให้สามารถใช้สารเคมีอย่างรุนแรงในการแกะสลักตัวเก็บประจุความเร็วสูงได้ดูรูปที่ 8

รูปที่ 8. ปรับปรุงประสิทธิภาพและประสิทธิผล

คาดว่านวัตกรรมกระบวนการดังกล่าวข้างต้นสามารถบรรลุการปรับขนาดสถาปัตยกรรม DRAM ในปัจจุบันได้อย่างต่อเนื่อง

แต่จากสุนทรพจน์เราเห็นว่าใน 3 ถึง 5 ปีเราจะต้องมีสถาปัตยกรรม DRAM ใหม่ตัวเลือกที่น่าสนใจที่เกี่ยวข้องคือ 3D ซึ่งเปลี่ยนตัวเก็บประจุจากโครงสร้างแนวตั้งเป็นโครงสร้างแนวนอนแบบเรียงซ้อนกัน

รายละเอียดการติดต่อ