Wyślij wiadomość

Aktualności

April 28, 2021

Jak skurczy się DRAM?

Na konferencji SPIE Advanced Lithography, która odbyła się w lutym 2021 roku, Regina Pendulum of Applied Materials wygłosiła referat pt. "Module-Level Material Engineering for Continued DRAM Scaling".W przemówieniu Regina podkreśliła, że ​​kurczenie się pamięci DRAM zwalnia i potrzebne są nowe rozwiązania, aby nadal zwiększać gęstość, jak pokazano na rysunku 1.

Rysunek 1. Węzeł DRAM i trendy gęstości bitowej.

Zgodnie z ich wprowadzeniem miniaturyzacja pamięci DRAM przyniosła wiele wyzwań:

Patterning - jak tworzyć coraz gęstsze wzory.

Kondensatory - ewoluują od cylindrycznej do kolumnowej struktury, wymagając wysokiego współczynnika kształtu, aby uzyskać wzór.

Rezystor / pojemność - linia bitowa i linia słowa muszą zwiększyć rezystancję / pojemność, aby zwiększyć prędkość dostępu.

Tranzystory peryferyjne (Peri) - ewolucja od bramek polikrzemowych zawierających tlenek krzemu do bramek metalowych o wysokiej wartości k (HKMG).

Rysunek 2. Wyzwanie związane z rozbudową DRAM.

W tym artykule skupimy się na wzornictwie i kondensatorach.

Tworzenie wzorców kondensatorów zostało ostatnio uzupełnione przez krzyżowe samoustawiające się podwójne wzorce (XSADP), ale obecnie jest rozwijane w postaci jeszcze bardziej złożonego, krzyżowego, samoustawiającego się podwójnego wzoru ((XSADP), ale teraz ewoluuje do jeszcze bardziej złożonego: XSAQP).Jak ujawnił firma Samsung, inną opcją jest tworzenie wzorów z wykorzystaniem przekładki, które może zwiększyć gęstość otworów w masce o współczynnik 3, ale wymaga wytrawiania, aby uzyskać równe rozmiary otworów.Niedawno EUV zaczęto stosować do produkcji pamięci DRAM.

Autor wskazał, że Samsung używa EUV dla prowincji pierwszego poziomu 1z DRAM i oczekuje się, że będzie teraz używać EUV dla wielowarstwowej 1α DRAM.Oczekuje się również, że SK Hynix uruchomi w tym roku swój 1α DRAM przy użyciu maszyny litograficznej EUV.

Jednak wdrożenie EUV dla DRAM napotyka następujące wyzwania:

Local Critical Dimension Uniformity (LCDU), zmiana ta zmieni parametry elektryczne i współczynnik kształtu trawienia.

Rozmiar otworu-EUV jest wrażliwy na rozmiar otworu i ma wąskie okno przetwarzania.

Thin resist-EUV resist jest bardzo cienki i wymaga utwardzania.

Zastosowanie cienkich osadów może utwardzić maskę, a użycie grubych może zmniejszyć krytyczne wymiary (CD).Przestrzenne osadzanie selektywne na górze wzoru może poprawić szorstkość krawędzi linii (LER) / chropowatość szerokości linii (LWR), co jest istotną wadą w tworzeniu wzoru EUV.Zobacz rysunek 3.

Rycina 3. Udoskonalenia przy użyciu zdeponowanej fotorezystu.

W przypadku skalowania obszaru aktywnego EUV ma problem z defektami na dużych płytach CD.Zamiast tego można wytrawić małe otwory, a następnie użyć precyzyjnego trawienia bocznego, aby otworzyć element w jednym kierunku, zmniejszając w ten sposób odległość między końcówką a końcówką.Ta technologia eliminuje kompromis między CD a plastycznością i umożliwia owalom uzyskanie większej powierzchni styków, jak pokazano na rysunku 4.

Rysunek 4. Precyzyjne wytrawianie boczne dla aktywnych wzorów.

Jednym z głównych problemów EUV jest wąskie okno procesowe, które może akceptować akceptowalne przypadkowe defekty.Wytrawianie kierunkowe zapewnia dodatkowe pokrętła do projektowania procesu.Jeśli środek okna procesu jest otwarty i zmostkowany, możesz przejść na bok okna z mostkiem, a następnie użyć wytrawiania kierunkowego, aby usunąć mostek, patrz Rysunek 5.

Rysunek 5. Wytrawianie kierunkowe w celu wyeliminowania przypadkowych defektów.

Dzisiejsze ograniczenie podziałki kondensatorów jest większe niż 40 nm, co jest również wartością graniczną EUV dla wzorcowania prądowego kondensatora.W przyszłości wymagane będą mniejsze odstępy, a zmienność procesu musi zostać zwiększona o ponad 30%, aby uzyskać skalowanie, patrz Rysunek 6.

 

Rysunek 6. Skalowanie kondensatorów jest ograniczone zmianami.

Aby osiągnąć ten cel, konieczne jest zmniejszenie grubości twardej maski i poprawa jednorodności wytrawiania.

Obecnie jako twardą maskę stosuje się krzem amorficzny (a-Si).W przyszłości domieszkowany krzem może zapewnić lepszą selektywność, dzięki czemu można uzyskać cieńsze twarde maski, ale będzie wytwarzał produkty uboczne, które są trudne do usunięcia.Zobacz rysunek 7.

Rysunek 7. Ulepszona twarda maska ​​do skalowania kondensatorów.

Problem z domieszkowanym silikonem do masek twardych polega na tym, że wymaga specjalnego trawienia, a proces następnej generacji wykorzystuje trawienie w wysokiej temperaturze.Fotorezyst służy do tworzenia wzoru na twardej masce tlenkowej;następnie domieszkowana twarda maska ​​polikrzemowa jest modelowana za pomocą twardej maski tlenkowej w wytrawniku wysokotemperaturowym, a na koniec stosuje się domieszkowaną twardą maskę polikrzemową. Wytraw kondensator.Krokowe wytrawianie pulsacyjne przełączające pomiędzy etapami wytrawiania i osadzania pozwala na radykalne chemiczne zastosowanie szybkiego wytrawiania kondensatorów, patrz Rysunek 8.

Rysunek 8. Poprawiona wydajność i produktywność.

Oczekuje się, że wyżej wymienione innowacje procesowe mogą zapewnić ciągłe skalowanie obecnej architektury DRAM.

Ale z przemówienia widzieliśmy, że za 3 do 5 lat będziemy potrzebować nowej architektury DRAM.Ciekawą opcją jest 3D, która zmienia kondensator z pionowej struktury na ułożoną poziomą strukturę.

Szczegóły kontaktu