應(yīng)對(duì)“更高”存儲(chǔ)器件的ALD填充技術(shù)

對(duì)3D NAND、DRAM和邏輯芯片制造商來(lái)說(shuō)，高深寬比復(fù)雜架構(gòu)下的填隙一直是一大難題。

對(duì)此，泛林集團(tuán)副總裁兼電介質(zhì)原子層沉積(ALD)產(chǎn)品總經(jīng)理Aaron Fellis介紹了Striker^?FE增強(qiáng)型ALD平臺(tái)將如何以其高性能推進(jìn)技術(shù)路線圖的發(fā)展。

沉積技術(shù)是推進(jìn)存儲(chǔ)器件進(jìn)步的關(guān)鍵要素。但隨著3D NAND堆棧的出現(xiàn)，現(xiàn)有填充方法的局限性已開(kāi)始凸顯。

泛林集團(tuán)去年推出的Striker^?FE增強(qiáng)版原子層沉積(ALD)平臺(tái)可解決3D NAND和DRAM領(lǐng)域的半導(dǎo)體制造難題。該平臺(tái)采用了被稱(chēng)為“ICEFill”的先進(jìn)電介質(zhì)填充技術(shù)，可用于先進(jìn)節(jié)點(diǎn)下的3D NAND和DRAM架構(gòu)以及邏輯器件。泛林集團(tuán)副總裁兼電介質(zhì)ALD產(chǎn)品總經(jīng)理Aaron Fellis指出，填充相關(guān)技術(shù)的需求一直存在，但原有的那些方法已不能滿足新的需求，尤其是3D NAND堆棧越來(lái)越高。他表示：“除了堆疊層數(shù)非常高以外，為了能整合不同步驟，還要通過(guò)刻蝕來(lái)滿足不同的特征需求。最終我們需要用介電材料重新進(jìn)行填充，這種材料中最常見(jiàn)的則是氧化硅?！?/p>

Fellis指出，化學(xué)氣相沉積、擴(kuò)散/熔爐和旋涂工藝等半導(dǎo)體制造行業(yè)一直以來(lái)使用的傳統(tǒng)填充方法總要在質(zhì)量、收縮率和填充率之間權(quán)衡取舍，因此已無(wú)法滿足3D NAND的生產(chǎn)需求，“這些技術(shù)往往會(huì)收縮并導(dǎo)致構(gòu)建和設(shè)計(jì)的實(shí)際結(jié)構(gòu)變形”。

由于穩(wěn)定、能耐受各種溫度且具備良好的電性能，氧化硅仍然是填隙的首選材料，但其沉積技術(shù)已經(jīng)有了變化。以泛林集團(tuán)的Striker ICEFill為例，該方案采用泛林獨(dú)有的表面改性技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)高選擇性自下而上的無(wú)縫填充，并同時(shí)能保持原子層沉積(ALD)固有的成膜質(zhì)量。

Fellis表示：“標(biāo)準(zhǔn)ALD技術(shù)能大幅提升沉積后的成膜質(zhì)量，這樣就解決了收縮的問(wèn)題?！?/p>

采用ICEFill先進(jìn)電介質(zhì)填隙技術(shù)的Striker^?FE增強(qiáng)版原子層沉積平臺(tái)可用于3D NAND和DRAM架構(gòu)的填充

在Fellis看來(lái)，即使能通過(guò)高密度材料實(shí)現(xiàn)良好的內(nèi)部機(jī)械完整性，標(biāo)準(zhǔn)ALD仍可能導(dǎo)致某些器件中出現(xiàn)間隙，而且其延展性可能出現(xiàn)問(wèn)題。而采用自下而上填充的ICEFill則能實(shí)現(xiàn)非常高質(zhì)量的內(nèi)部成膜且不會(huì)收縮。“它的可延展性非常高?！彼硎荆@意味著可用其滿足任何步驟的填充需求，包括用于提升機(jī)械強(qiáng)度和電性能等，“在所制造的器件內(nèi)部某一特定間隙中，填充材料都具有統(tǒng)一的特性?！?/p>

用于存儲(chǔ)器件的沉積技術(shù)有自己的路線圖，而推動(dòng)其發(fā)展的各種存儲(chǔ)技術(shù)進(jìn)步也同時(shí)決定了現(xiàn)有技術(shù)的“保質(zhì)期”，F(xiàn)ellis表示，“技術(shù)將向更高和更小發(fā)展”。預(yù)料到3D NAND堆棧增高帶來(lái)的挑戰(zhàn)，泛林集團(tuán)早已開(kāi)始著手改進(jìn)其Striker產(chǎn)品。他說(shuō)：“隨著客戶(hù)按自己的路線圖發(fā)展，我們看到他們需要提高成膜性能的需求。堆疊依然是創(chuàng)新的推動(dòng)力?！?/p>

美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)調(diào)查公司VLSI Research總裁Risto Puhakka表示，作為ALD技術(shù)的主導(dǎo)者，泛林集團(tuán)的技術(shù)需求反映了存儲(chǔ)行業(yè)的普遍需求，即通過(guò)提升存儲(chǔ)密度來(lái)滿足人工智能等應(yīng)用的高存儲(chǔ)需求，但同時(shí)還要避免成本提升。而3D NAND等存儲(chǔ)器件隨著堆棧高度不斷提升，對(duì)填充技術(shù)也提出了更高的要求。Puhakka說(shuō)：“堆棧相關(guān)的制造難題越來(lái)越多，芯片制造商也會(huì)擔(dān)心花費(fèi)過(guò)高的問(wèn)題?！痹谶@種情況下，繼續(xù)使用非常熟悉的材料（例如氧化硅）有助于更好地預(yù)測(cè)成本。