內(nèi)存芯片制造工藝

內(nèi)存芯片在驅(qū)動(dòng)ic市場(chǎng)和ic技術(shù)發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。市場(chǎng)上兩個(gè)主要的內(nèi)存產(chǎn)品分別是DRAM和NAND。對(duì)于一臺(tái)電腦，無(wú)論是臺(tái)式個(gè)人電腦還是筆記本電腦，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)被寫(xiě)入非揮發(fā)性存儲(chǔ)器件，如磁性硬盤(pán)存儲(chǔ)器（HDD）或固態(tài)硬盤(pán)存儲(chǔ)器（SSD）之前，總是首先存儲(chǔ)在DRAM中。臺(tái)式個(gè)人電腦或筆記本電腦的內(nèi)存容量短短幾年間成倍增長(zhǎng)。1993年的個(gè)人電腦臺(tái)式機(jī)486僅有8兆字節(jié)（MB）的DRAM,這是從成本為100美元的4MB升級(jí)而成的。而在2009年，只需花費(fèi)30美元左右就可以購(gòu)買(mǎi)4千兆字節(jié)（GB）的DRAM。隨著對(duì)圖形化特性的需求，特別是三維圖形需求不斷增加，一臺(tái)電腦的DRAM量需求將進(jìn)一步增加，并繼續(xù)推動(dòng)DRAM制造技術(shù)的發(fā)展。

與保存數(shù)據(jù)一直需要電源供應(yīng)的DRAM不同，NAND是一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，可以在無(wú)電源供應(yīng)下保存數(shù)據(jù)許多年。NAND閃存被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)數(shù)字電子產(chǎn)品，如MP3播放器、數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)、高端筆記本電腦數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。隨著移動(dòng)電子設(shè)備應(yīng)用更多的圖形處理和視頻，對(duì)NAND的需求將進(jìn)一步增加。NAND也釆用混合形式，將固態(tài)硬盤(pán)存儲(chǔ)器（SSD）的數(shù)據(jù)快速存儲(chǔ)和磁性硬盤(pán)存儲(chǔ)器（HDD）的低成本結(jié)合起來(lái)。

DRAM工藝流程

DRAM扮演著驅(qū)動(dòng)IC市場(chǎng)和IC技術(shù)發(fā)展的重要作用。DRAM單元由一個(gè)NMOS和一個(gè)存儲(chǔ)電容組成（見(jiàn)下圖）。

有兩種DRAM形成工藝:一種是堆疊DRAM,是將存儲(chǔ)電容堆疊在晶體管（NMOS）上;另一種是深溝槽DRAM,這種結(jié)構(gòu)是在NMOS旁邊的硅表面上形成深溝槽式存儲(chǔ)電容。

下圖（a）顯示了堆疊式DRAM。SAC代表自對(duì)準(zhǔn)接觸，BLC表示位線接觸，WL代表字線，BL代表位線，SNC表示存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)接觸，SN表示存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，就是存儲(chǔ)電容。下圖（b）所示為一個(gè)深溝槽DRAM。由于溝槽電容的長(zhǎng)寬比超過(guò)50,所以圖示只是一部分。從圖中可以看到，深溝槽DRAM的硅表面金屬互連面積比較小，使得這種結(jié)構(gòu)更容易和普通的CMOS后端工藝兼容，并成為片上系統(tǒng)（SoC）應(yīng)用嵌入式DRAM的選擇。然而，由于這種結(jié)構(gòu)需要在有限的硅表面形成存儲(chǔ)電容，溝槽式DRAM的堆積密度與堆疊DRAM不同，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)并不需要很大的硅表面構(gòu)建存儲(chǔ)電容。通用DRAM芯片對(duì)價(jià)格非常敏感。由于堆疊式DRAM比深溝槽DRAM成本低，所以它主導(dǎo)著DRAM市場(chǎng)。本章只討論堆疊式DRAM工藝流程。

堆疊式DRAM工藝流程

大多數(shù)電腦和其他數(shù)碼電子產(chǎn)品使用的DRAM芯片是堆疊式DRAM。下圖顯示了堆疊式DRAM芯片橫截面。下圖左側(cè)顯示了具有4個(gè)存儲(chǔ)單元的截面。3nm工藝技術(shù)的2GBDRAM芯片具有20億個(gè)這樣的單元。外圍邏輯電路用于控制寫(xiě)入、讀出和DRAM芯片的輸入/輸出操作。外圍器件面積通常比陣列單元面積大，而且制作工藝與之前描述的CMOSI藝技術(shù)非常類(lèi)似。后續(xù)將主要說(shuō)明單元陣列的工藝流程。

審核編輯：劉清