أخبار

في مؤتمر الطباعة الحجرية المتقدم SPIE الذي عقد في فبراير 2021 ، ألقت ريجينا بندول المواد التطبيقية خطابًا بعنوان "هندسة المواد على مستوى الوحدة النمطية لتوسيع نطاق DRAM المستمر".في الخطاب ، أكدت ريجينا أن تقلص الذاكرة الحيوية يتباطأ ، وأن هناك حاجة إلى حلول جديدة لمواصلة زيادة الكثافة ، كما هو موضح في الشكل 1.

الشكل 1. عقدة DRAM واتجاهات كثافة البتات.

وفقًا لمقدمةهم ، أدى تصغير الذاكرة الحيوية إلى ظهور العديد من التحديات:

الزخرفة - كيفية إنشاء أنماط كثيفة بشكل متزايد.

المكثفات - تتطور من أسطوانة إلى هيكل عمودي ، مما يتطلب نسبة عرض إلى ارتفاع عالية ليتم نقشها.

المقاوم / السعة - يحتاج خط البت والكلمة إلى زيادة المقاومة / السعة لزيادة سرعة الوصول.

الترانزستورات الطرفية (Peri) - التطور من بوابات البولي سيليكون التي تحتوي على أكسيد السيليكون إلى بوابات معدنية عالية k (HKMG).

الشكل 2. تحدي توسيع DRAM.

ستركز هذه المقالة على الزخرفة والمكثفات.

تم الانتهاء مؤخرًا من الزخرفة بالمكثفات من خلال الزخرفة المزدوجة المحاذاة ذاتيًا (XSADP) ، ولكن يتم تطويرها الآن إلى نقش مزدوج متقاطع ذاتي المحاذاة أكثر تعقيدًا ((XSADP) ولكنه يتطور الآن إلى أكثر تعقيدًا: XSAQP).كما كشفت شركة Samsung ، هناك خيار آخر وهو الزخرفة بمساعدة المباعد ، والتي يمكن أن تزيد من كثافة الفتحة على القناع بعامل 3 ، ولكنها تتطلب النقش لجعل أحجام الفتحات متساوية.في الآونة الأخيرة ، بدأ تطبيق EUV على إنتاج DRAM.

أشار المؤلف إلى أن Samsung تستخدم EUV لمحافظة المستوى الأول من 1z DRAM ، ومن المتوقع أن تستخدم EUV متعدد الطبقات 1α DRAM الآن.ومن المتوقع أيضًا أن تطلق SK Hynix لها 1α DRAM باستخدام آلة الطباعة الحجرية EUV هذا العام.

ومع ذلك ، فإن تنفيذ EUV لـ DRAM يواجه التحديات التالية:

توحيد البعد الحرج المحلي (LCDU) ، سيؤدي هذا التغيير إلى تغيير الأداء الكهربائي ونسبة العرض إلى الارتفاع.

حجم الثقب- EUV حساس لحجم الثقب وله نافذة معالجة ضيقة.

مقاومة رقيقة - مقاومة EUV رقيقة جدا وتحتاج إلى أن تصلب.

يمكن أن يؤدي استخدام الرواسب الرقيقة إلى تقوية المقاومة ، ويمكن أن يؤدي استخدام الرواسب السميكة إلى تقليل الأبعاد الحرجة (CD).يمكن أن يؤدي الترسيب الانتقائي المكاني أعلى النموذج إلى تحسين خشونة حافة الخط (LER) / خشونة عرض الخط (LWR) ، وهو عيب كبير في تشكيل نمط EUV.انظر الشكل 3.

الشكل 3. تحسينات باستخدام مقاوم الضوء المودعة.

لقياس المساحة النشطة ، توجد مشكلة خلل في EUV على الأقراص المضغوطة الكبيرة.بدلاً من ذلك ، يمكنك حفر ثقوب صغيرة ثم استخدام الحفر الجانبي الدقيق لفتح الميزة في اتجاه واحد ، وبالتالي تقليل المسافة من طرف إلى طرف.تلغي هذه التقنية المفاضلة بين القرص المضغوط والعائد ، وتمكن الأشكال البيضاوية من الحصول على مساحة أكبر للوحة التلامس ، كما هو موضح في الشكل 4.

الشكل 4. النقش الجانبي الدقيق للأنماط النشطة.

إحدى المشاكل الرئيسية في EUV هي نافذة العملية الضيقة ، والتي يمكن أن تقبل العيوب العشوائية المقبولة.يوفر الحفر الاتجاهي مقابض إضافية لتصميم العملية.إذا تم فتح منتصف نافذة العملية وربطها ، يمكنك الانتقال إلى جانب النافذة مع الجسر ، ثم استخدام النقش الاتجاهي لإزالة الجسر ، انظر الشكل 5.

الشكل 5. النقش الاتجاهي للقضاء على العيوب العشوائية.

إن حد خطوة مكثف اليوم أكبر من 40 نانومتر ، وهو أيضًا حد EUV لنمذجة مكثف التيار.في المستقبل ، ستكون هناك حاجة إلى مساحات أصغر ، ويجب زيادة تقلب العملية بأكثر من 30٪ لتحقيق التوسع ، انظر الشكل 6.

الشكل 6. تحجيم المكثف محدود بالتغييرات.

يعد تقليل سمك القناع الصلب وتحسين تجانس النقش ضروريًا لتحقيق هذا الهدف.

في الوقت الحاضر ، يتم استخدام السيليكون غير المتبلور (a-Si) كقناع صلب.في المستقبل ، يمكن أن يوفر السيليكون المخدر انتقائية أفضل ، بحيث يمكن تحقيق أقنعة صلبة أرق ، ولكنه سينتج منتجات ثانوية يصعب إزالتها.انظر الشكل 7.

الشكل 7. تحسين قناع صلب لتحجيم مكثف.

تكمن مشكلة السيليكون المخدر للأقنعة الصلبة في أنه يتطلب نقشًا خاصًا ، وتستخدم عملية الجيل التالي نقشًا بدرجة حرارة عالية.يستخدم المقاوم للضوء لنمذجة قناع الأكسيد الصلب ؛ثم يتم نقش قناع البولي سيليكون الصلب المخدر باستخدام قناع الأكسيد الصلب في محفور درجة الحرارة العالية ، وأخيراً يتم استخدام قناع البولي سيليكون الصلب المخدر حفر المكثفيسمح تبديل النقش النبضي التدريجي بين خطوات النقش والترسيب باستخدام كيميائي جذري للحفر عالي السرعة للمكثفات ، انظر الشكل 8.

الشكل 8. تحسين الأداء والإنتاجية.

ومن المتوقع أن ابتكارات العملية المذكورة أعلاه يمكن أن تحقق التحجيم المستمر لمعمارية DRAM الحالية.

ولكن من الخطاب رأينا أنه في غضون 3 إلى 5 سنوات ، سنحتاج إلى بنية DRAM جديدة.خيار مثير للاهتمام هو 3D ، والذي يغير المكثف من هيكل رأسي إلى هيكل أفقي مكدس.