為「長高」的記憶體填補空虛…

作者 : Gary Hilson,EE Times特約編輯

隨著3D NAND等堆疊得更高的記憶體問世,間隙填充能力成為重要課題;「從製造角度來看,堆疊變得越來越具挑戰性,但是晶片製造商對於他們得花費多少成本有些不安。」

沉積技術在記憶體元件的進展上扮演了重要角色,而當3D NAND問世,堆疊的形式使得目前的填充方法遭遇極限。有鑑於此,新一代的原子層沉積(ALD)平台藉由先進的介電質間隙填充技術,克服3D NAND與DRAM製造的挑戰。

最近發表Striker FE系列ALD平台的半導體設備大廠Lam Research副總裁暨介電質ALD產品部門總經理Aaron Fellis表示,傳統的間隙填充方法已經無法滿足今日的需求,特別是堆疊得更高的3D NAND,「它們這麼高,而且是經過不同的蝕刻步驟實現眾多不同功能的整合;最終它們需要重新填充介電材料,最常見的就是氧化矽(silicon oxide)。」

Fellis進一步解釋,傳統方法通常是在半導體製造過程中以化學氣相沉積(CVD)、擴散爐(diffusion furnace)與旋塗(spin-on)等步驟進行間隙填充,但這些方法已經不適用3D NAND,主要是因為品質、收縮率(shrinkage)與間隙填充空洞(gapfill voids)之間的權衡;「它們會傾向於使得客戶打造、生產的設計之實際結構收縮並扭曲。」

因為其穩定性、可承受寬廣的溫度範圍並具備良好電氣特性,氧化矽仍持續會是業界偏好使用的填充材料,需要改變的是沉積它的方法。Fellis指出,Lam Research開發的「ICEFill」是一種專有的表面改質(surface modification)技術,能實現高度優先的由下而上(bottom-up)與無空洞間隙填充,同時維持ALD固有的薄膜品質。

Lam Research的Striker FE原子層沉積平台

Lam Research的Striker FE原子層沉積平台,採用名為ICFill的先進介電質間隙填充技術,可滿足3D NAND與DRAM結構的填充需求。 (圖片來源:Lam Research)

「如果你使用標準的ALD,沉積的薄膜品質會更高,不必煩惱收縮率的問題;」不過Fellis也表示,就算有良好的材料密度並因此達到內部良好的機械完整性,標準ALD仍可能在部分元件中產生間隙,為其延展性(extendibility)帶來一些疑慮。

因為「由下而上」的方法,ICEFill仍能在內部提供非常好的薄膜品質,沒有收縮問題;而Fellis強調,「其延展性非常高。」這意味著無論是為了結構的機械性強化或是電氣性能表現,任何步驟都能使其完成間隙填充;「這在所製造的元件內部特定間隙,能形成一致的材料特性。」

Fellis表示,受到各種記憶體技術進展的推動,記憶體元件的沉積技術有自己的一套發展藍圖;這些技術將決定現有技術將如何持續;「元件持續變得更高或更小。」為克服3D NAND元件被堆疊得更高的挑戰,Lam Research持續進化其Striker系列產品,「我們看到來自客戶的需求是,他們在推動技術藍圖的同時需要改善薄膜性能,而堆疊仍持續帶動創新。」

市場研究機構VLSIresearch總裁Risto Puhakka 表示,Lam Research是ALD技術領域的領導業者,對其技術的需求反映了記憶體技術的發展現況;現在看來焦點集中在不斷增加的密度,以支援像是人工智慧(AI)等需要更大記憶體容量、同時又要維持成本的應用。

隨著3D NAND等堆疊得更高的記憶體問世,間隙填充能力成為重要課題;「從製造角度來看,堆疊變得越來越具挑戰性,但是晶片製造商對於他們得花費多少成本有些不安。」堅持使用已知的材料例如氧化矽,能帶來一些可預測性,因為該種材料已被充分了解;但就像是3D NAND最終也會遭遇極限,因此間隙填充與ALD技術「也會有自己的發展藍圖與極限。」

 

編譯:Judith Cheng

(參考原文:ALD Technology Fills Taller Memory,By Gary Hilson )

 

 

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