3 d NAND导致复杂的沉积和蚀刻angstrom-level精度要求。
由马克Shirey说,Janay集中营
数据是我们生活不可或缺的一部分。与过去相反,文件必须定期删除释放存储空间,我们现在假设我们的数据不会被删除。为什么风险删除错误的文件?只是让他们!这种新方法消耗大量的内存,加剧对存储的需求。的两个主要的主力NAND flash和DRAM内存段。DRAM是动态的、不稳定的和非常快,使其非常适合短期系统内存。相反,NAND闪存是一种非挥发性,这意味着它有很好的保留和可以为长期低成本存储功能好。更高的速度,更高的密度和降低一些成本的主要目标这两种类型的内存需求继续增加。1
达到更高的性能对NAND和DRAM使得每一个稍微不同的发展道路。类似于逻辑,DRAM的道路一直扩展到更小的单元设计。这个维度收缩带动多个模式的引入技术,最终将需要EUV光刻技术在高容量的制造业。平面与非也面临比例限制,并最终改变了在垂直方向移动。这种垂直整合放松的光刻技术要求3 d NAND闪存设备,最复杂的过程,而不是迁移沉积和蚀刻的挑战。2主要结构是由交替电影口供,然后完成一个高纵横比(HAR)腐蚀通过整个堆栈。每一个新的节点3 d NAND过程更高垂直堆栈。高纵横比的结构具有独特的工艺控制要求自通道与angstrom-level微米深的顺序对精度的要求。3这些HAR结构的例子是在3 d频道洞NAND如图1所示,和先进的DRAM存储节点电容。
图1:3 d与非结构显示高纵横比(HAR)通道孔等特性。
几个高优先级进程的挑战与3 d NAND包括通道孔和可变性和defectivity字线概要文件,以及短裤连接楼梯的联系人。DRAM挑战包括存储节点电容可变性和defectivity,位线缺陷和多模式叠加误差预算缩减。精炼的过程需要克服这些深窄洞defectivity和概要文件的挑战——实现收益率在开发阶段,并最终改善和维持高容量生产的产量。其中一些挑战有明确过程控制解决方案,而其他人仍然处于开发阶段。在这些复杂的栈解决过程问题需要多方面的方法。
第一道防线:监控工具
粒子的缺陷时,最好是避免他们在第一时间。在未来模式的步骤,粒子可以变成产量限制缺陷如桥梁和打开。避免defectivity HAR栈是特别重要的,在一个处理步骤包括多层的口供,与3 d NAND闪存。清洁流程工具将不会下降一个粒子进入电影堆栈。因此,确保过程工具清洁是一个积极的方法来避免埋颗粒缺陷。未成形的晶片检查可以监视室在高采样率迅速找到任何粒子问题。然而,一些缺陷机制只会表现在图案的晶片;因此,一个全面的工具监测策略包括足够的抽样的晶片。
的另一个重要方面全面监控策略是室监控工具。温度均匀性在一个蚀刻工具,工具之间的匹配,都是重要的维持整个晶片的均匀腐蚀通道孔的形状一致。这种一致性对于这些微米左右的腐蚀过程尤其重要,因为他们有严格的angstrom-level精度要求。室温度监测可以自动将当前数据到基线,并允许快速修正,当检测到一个转变。
为了有效工具监控工作,过程工具条件应该尽可能接近生产环境。温度监测应在“等离子体”腐蚀条件下,堆栈和未成形的监视器应该包括一个现实的电影。由于复杂的集成方案,产品晶片,该工具监测策略需要搭配第二道防线,包括额外的内联高灵敏度检查和测量。
第二道防线:内联监视和控制
内联产品晶片与哈尔结构需要监测缺陷在晶片表面和下面。晶片检查缺陷在晶片的表面将有助于找到粒子和表面缺陷层模式类型。
另一个高纵横比晶片加工过程控制问题是晶圆鞠躬。3 d与非结构在栈交流材料,创建一个晶片上的压力。彻底过程监控计划还需要监控弓和扭曲的晶片,以确保它仍然是满足下游工序的规范步骤。
缺陷埋在哈尔栈呢?通常情况下,晶片检查可以在多个步骤进行过程中发现缺陷的来源。然而,堆栈前3 d通道孔腐蚀NAND沉积在一个流程步骤中,没有机会暂停一个检验步骤的过程。理想的过程工程师可以避免埋颗粒保持非常清洁过程的工具,但也会集成相关的缺陷。缺陷埋在堆栈目前提出了挑战直接检测在高吞吐量。
与此同时,晶圆厂正在替代检验埋藏缺陷检测策略。埋藏缺陷可以改变它的环境,导致晶片上的最高模式扰动。圆形通道孔,这个扰动会引起~ 10%改变临界尺寸(CD),由一个高灵敏度检测晶片检查系统。另一个检查的策略来解决使用破坏性etchback埋藏缺陷的晶片暴露过程under-etch缺陷等问题,其次是高灵敏度缺陷检查。
在平行缺陷检查、内存工厂工程师部署各种内联基于计量控制策略,研究模式等主题形象,覆盖和过程窗口。3 d NAND和DRAM、光学散射测量的测量可以提供有限的结构信息,但是破坏性实验技术像TEM是唯一的方法揭示完整的剖面形状。无损、快速的测量完整的哈尔概要等通道孔或存储节点电容目前不可用。覆盖需求倾向于更严格的DRAM相比,3 d与非自存储节点电容器是建立使用双重或三重模式。多模式创建小密集的特性,当搭配咄咄逼人的HAR腐蚀过程,使它具有挑战性的建立过程窗口。4这是一个机会窗口应用综合的过程发现,扩张和控制策略如图2所示,帮助工厂团队识别可能的热点问题和有效窗口中心的过程。5
图2:窗口过程发现,扩张和控制策略。第一步是识别设计和流程相关的热点来源;第二步是扩大过程窗口通过fab-wide过程改进,和第三步是实施检验和计量检测和控制关键过程随着时间的变化。
所有的这些测量数据创建一个fab-wide流,必须结合智能数据分析驱动过程控制回路和有效的工程分析。
不要忘记你的优势
哈尔晶片的边缘附近的结构往往最过程控制问题。获得最高产量,工厂工程师必须强调监测和控制晶片边缘,实施密集采样相比其他晶片。
新的内存技术
3 d NAND和DRAM继续推进,栈获得更高,继续缩小的特性。此外,结合能力的追求,成本和non-volatility NAND DRAM中以较高的速度导致了许多记忆发展的新形式。这些新类型的内存包括相变内存(PCM),铁电随机存储器(FeRAM),自旋扭矩magneto-resistive RAM (STT-MRAM),电阻RAM (RRAM或ReRAM)等等。6
与新技术发展的先进的节点在3 d NAND和DRAM,和新流程与小说相关的内存类型,晶圆厂需要保持他们的过程控制策略适应继续增加,产生先进的存储设备。
引用:
Janay阵营KLA-Tencor技术通信经理。
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