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allbet登陆官网:满意全新移动产物的下一代存储器何时到来?

日期:2020-07-06 浏览:

芯片制造商会按照差异的用途在产物中充实操作两种差异成果类此外存储器。譬喻,主存储器凡是对付速度要求更高,因此会回收DRAM和SRAM。而闪存,出格是NAND,由于可以或许以低本钱提供大容量,则合用于恒久存储。为了提高这两大类存储器的速度、容量和功耗,DRAM继承传统的平面微缩,以容纳尽大概多的字节。NAND设备的架构也从2D转换到3D,进一步应对微缩的挑战。

尽量存储器取得了以长希望,但对付像云计较这类应用和最新的移动产物来说,仍需要一种全新的存储器,可以或许集 DRAM更快的速度、NAND 更高的位密度与低本钱为一体。为满意这些需求,泛林团体正在摸索一些全新技能——譬喻针对系统级芯片 (SoC) 等嵌入式应用以及存储级内存空间的技能。

图 1. DRAM/SRAM 和闪存具有相反特性,给存储级内存留下了待填补的空缺

面向嵌入式存储器应用的磁阻 RAM (MRAM) 和面向存储级内存的相变 RAM (PCRAM)已获得遍及应用。单个 MRAM 单位可置于硬盘驱动器的读取磁头上,而 PCRAM 则是 CD 和 DVD 的基本技能。但这两种应用都不需要利用高密度的单位作为独立存储器。

假如要将这些新器件制造成独立存储器,兼容现有的 CMOS 工艺技能是节制出产本钱的要害因素。当它们被嵌入其他电路时,会用到在尺度 CMOS 出产中不常见的质料。对付 MRAM来说,所需的质料包罗用于电极的 Ru、Ta 和 TiN ,用于磁性层的CoFe、NiFe、CoFeB、PtMn、IrMn 和 Ru,以及用于电介质的Al2O3、MgO 和 NiO。同时,PCRAM 会利用硫属化合物,主要是 Ge2Sb2Te (GST) 和 InSbTe。

这项工艺的个中一个挑战在于,这些质料在刻蚀进程中大概会受损。在现有的应用中,由于存储单位足够大,所以此类损坏就显得微不敷道。然而,对付麋集分列的小存储单位,必需办理质料受损的问题。此刻,通过利用从回响离子刻蚀 (RIE) 技能转变而来的离子束刻蚀 (IBE)技能,以及实施原位封装可以促使MRAM成为嵌入式存储器,PCRAM成为存储级存储器。

RIE 进程中的化学损伤

传统 CMOS 质料的刻蚀副产品为气态,因此很容易从刻蚀回响腔中排除。然而, MRAM 质料往往会发生非挥发性副产品,最后大概沉积在整个晶圆上,导致短路并发生锥形堆叠。因此,如何开拓刻蚀质料是将它们集成到存储器应用中的要害挑战之一。

图 2. 非挥发性 MRAM 刻蚀副产品沉积在晶圆外貌上,从而形成一个锥形 MRAM 单位堆叠。

另一项挑战是在刻蚀工艺竣事后的磁层掩护。一些刻蚀应用会回收卤素基化学物,当袒露于氛围中时,会腐化磁性质料。MgO 介电层也面对着雷同的挑战,卤素(氯和氟)再次成为祸首罪魁,损害电池机能。

传统的RIE 工艺依赖于晶圆上的化学回响。别的,刻蚀腔室内的电极与晶圆之间的电场会加快离子回响。由于晶圆被用作电极,离子老是以正交(垂直)的方法撞击晶圆外貌。

当回收 IBE 技能时,刻蚀机制只是纯粹的离子撞击。仅仅是物理回响,而非化学回响,因此不会发生任何化学损伤。另外,电场由独立的电极形成,从而能使晶圆保持中性。这意味着,晶圆可以相对付离子的偏向倾斜和旋转,

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,确保刻蚀工艺可以或许去除堆叠的锥形部门。

刻蚀后的水合浸染和氧化浸染

除此之外,尚有一个挑战是在刻蚀后和掩护这些质料举办封装之前,MgO 的水合浸染以及其他层的氧化浸染会显现。周围环境中的氧气和湿气会在几秒到几小时之内迅速造成这种污染。这将导致编程/擦除窗口封锁 (Ron/Roff),使得更难以靠得住地读取存储单位。在从刻蚀腔室移动至封装腔室的进程中,用于 PCRAM 的硫属化物同样会受到氧化浸染的影响。对此,这里的办理方案就是节制周边环境,并在刻蚀后打点与周边环境的彼此浸染。

图 3.封装之前,氧气和水大概会扩散到顶层,从而污染硫属化合物质料。

面向下一代存储器的刻蚀技能

MRAM 和 PCRAM 技能在制造存储级内存方面处于领先职位,共同DRAM、SRAM和闪存同时利用,并很好地嵌入CMOS晶圆。微缩和封装储存单位可以使其合用于刻蚀技能所需的麋集阵列。