英飛凌在DRAM溝槽技術(shù)中取得重大突破

　　英飛凌科技公司在2004年IEEE（電子和電氣工程師學(xué)會　2004年12月13～15日于美國舊金山舉行）國際電子器件會議（IEDM）上，展示了該公司具有高生產(chǎn)性的、適合未來DRAM產(chǎn)品的70 nm工藝技術(shù)，此技術(shù)以在300 mm晶圓上的深溝（DT）單元為基礎(chǔ)。目前全球25％的DRAM生產(chǎn)都是以溝槽技術(shù)為基礎(chǔ)的。在其報告中，英飛凌闡述了全部集成計劃和主要技術(shù)特征――包括首次在基于溝槽技術(shù)的DRAM生產(chǎn)流程中使用高介電常數(shù)物質(zhì)。英飛凌70 nm DRAM程序堪稱重大技術(shù)突破，顯示了溝槽技術(shù)的可伸縮性。

　　英飛凌希望能將其在70 nm工藝技術(shù)上的突破，轉(zhuǎn)變成在300 mm晶圓上DRAM的生產(chǎn)率及產(chǎn)量的提高。較小的工藝結(jié)構(gòu)可使芯片尺寸減小約30％，從而提高每片晶圓的芯片產(chǎn)量。根據(jù)Gartner Dataquest 公司的最新預(yù)測，2003至2008年，全球?qū)RAM比特數(shù)的需求將以平均每年51％的速度高速增長，從而最終實現(xiàn)從計算設(shè)備到數(shù)據(jù)存儲器再到消費電子產(chǎn)品的多種應(yīng)用。

　　英飛凌展示的70 nm溝槽技術(shù)首次在溝槽電容中使用了高介電常數(shù)物質(zhì)（Al2O3）。在各個電容板之間使用高介電常數(shù)物質(zhì)可以極大提高電容容量，從而實現(xiàn)電容器的成功瘦身。此外，該技術(shù)還融入了在采用90 nm DRAM技術(shù)的高效內(nèi)存組件中也已成功使用的諸多技術(shù)創(chuàng)新，包括利于光刻和高縱橫比蝕刻工藝的全新對稱“棋盤”（CKB）式布局。

　　半球硅顆粒（HSG）和瓶狀溝槽的結(jié)合使用增大了溝槽電容的表面積，從而提升了溝槽存儲電容的容量。

　　在縮小內(nèi)存單元幾何尺寸時，為了克服短信道效應(yīng)，不得不提高基板摻雜水平，這就使DRAM技術(shù)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。另一方面，與DRAM存儲電容交接處的電場也對數(shù)據(jù)保持產(chǎn)生了很大的影響。有關(guān)數(shù)據(jù)保持時間與增強型電場之間的緊密關(guān)系已有過多方報道，這主要是由于摻雜濃度越高，交界處泄漏就越嚴(yán)重。目前已提出了多種解決方案，如采用深溝技術(shù)縱型晶體管、采用堆疊式電容技術(shù)的凹槽裝置等。這些方法背后的想法都是通過將陣列晶體管通道延長至硅表面，從而降低摻雜濃度，增加通道長度，但這要以犧牲裝置驅(qū)動電流為代價。

　　與其他方法不同的是，英飛凌開發(fā)的全新DRAM芯片的可伸縮性是以一種極不對稱、不均一的摻雜分布為基礎(chǔ)的。有了這種理念，英飛凌研發(fā)人員就能夠進(jìn)一步縮小平板DRAM芯片制造裝置，同時保證裝置的驅(qū)動電流。保證DRAM數(shù)據(jù)保持的另一關(guān)鍵因素就是對因外形尺寸驟減而導(dǎo)致的存儲電容的損失進(jìn)行有效補償。深溝技術(shù)可使縱橫比（溝槽深度與寬度之比）達(dá)到70:1，這樣，盡管工藝結(jié)構(gòu)相對較小，也可以獲得充足電容。

　　英飛凌目前的大部分生產(chǎn)中都采用110 nm工藝技術(shù)，這種技術(shù)是以代表DRAM生產(chǎn)行業(yè)最高面積效率的溝槽電容單元為基礎(chǔ)的。面積效率的優(yōu)勢意味著靠模尺寸更小，每片晶圓出產(chǎn)的芯片更多，以及生產(chǎn)成本更低。