云计算和移动应用程序的新方法。
芯片制造商利用丰富的两种截然不同的功能类的内存产品。操作使用(主要/初级记忆),速度是关键,DRAM和SRAM工作,而要长期储存,闪存——特别是NAND——以低成本提供高容量的需要。为两类,努力提高速度、容量和用电正在进行。为此,DRAM继续传统的平面扩展包尽可能多的部分为一个给定的区域。然而NAND闪存设备,结构从二维数组转换到三维栈解决性能问题的进一步扩展。
尽管有这些进步,应用云计算和最新的移动产品开车需要一个新的内存类别,结合了DRAM的速度和NAND更高的密度和更低的成本。为了满足这些标准,正在研究的一些新技术。等都是针对嵌入式应用系统芯片(soc),而另一些则专注于存储类的内存空间。
图1所示。DRAM / SRAM和flash有对立的特点,留下一个缺口是由内存存储类。
两种类型已经广泛使用的RAM magneto-resistive应用程序和相变随机存取存储器(MRAM)为嵌入式内存(极化)存储类记忆:一个MRAM单元上发现硬盘的读头,和极化技术潜在的cd和dvd。然而,这两个应用程序需要的细胞密度足以作为独立的内存。
生产这些新设备作为独立的内存,兼容目前的CMOS工艺技术生产成本管理是很重要的。他们不包括材料通常使用在标准CMOS生产嵌入式与其他电路。对于MRAM,这些非典型材料包括俄文,助教,和锡电极;钴铁、镍铁、CoFeB PtMn IrMn,磁层和俄文;和艾尔2O3、分别和NiO作为电介质。与此同时,极化使用硫属化合物——主要是通用电气2某人2Te (GST)和InSbTe。
一个挑战是,这些材料可以在腐蚀过程中受损。在现有的应用程序中,细胞是足够大的损害是无关紧要的。然而,对于密集阵列的小细胞,必须理解和战胜挑战。从反应离子刻蚀(RIE)离子——梁腐蚀(IBE)和实现原位封装是两种技术,可以促进MRAM嵌入式内存和极化如内存存储类。
化学损伤在RIE
蚀刻副产品更多传统CMOS材料是气体,使它们容易清洗,消除腐蚀反应室。然而,MRAM材料如上所述往往非易失性的副产品,可以最终沉积在晶片,导致短裤和导致锥形细胞堆栈。从而为这些材料腐蚀发展战略的一个关键挑战使内存的应用程序集成。
图2。非易失性MRAM蚀刻副产品是沉积在晶片,导致一个锥形MRAM单元堆栈。
另一个挑战是保护后的磁层腐蚀过程。一些蚀刻应用程序使用halogen-based化学反应,腐蚀磁性材料暴露在空气中。类似的挑战存在分别以介电层:卤素-氯和氟是罪魁祸首,可以妥协的性能造成损害细胞。
在晶圆RIE过程依赖于化学反应。此外,离子加速了电极之间的一片蚀刻室和晶片本身。因为晶圆函数作为一个电极,离子总是罢工活动(垂直)晶片平面。
IBE,纯粹是离子轰击刻蚀机制;物理,化学,从而消除化学损伤。此外,电场是由独立的电极,使晶片保持中立。这意味着晶片可以倾斜和旋转相对于离子的方向,以确保腐蚀过程可以移除堆栈的锥形部分。
水合作用和氧化Post-Etch
另一个挑战是不必要的水化的分别和其他层的氧化腐蚀后,但在保护这些材料的封装。氧气和水分的环境造成污染迅速——在几秒内小时。这导致关闭编程/擦除窗口(R在/ R从),使其难以读取单元可靠。硫属化合物用于极化可以同样遭受氧化旅行从蚀刻室封装室。这里的解决方案是控制环境腐蚀后和管理与环境的交互。
图3。氧气和水可以扩散到顶层封装之前,污染硫族化物材料。
蚀刻技术下一代记忆
MRAM和极化技术在比赛中领先的候选人建立存储类的内存,可以补充使用DRAM, SRAM和闪存而表现良好嵌入互补金属氧化物半导体晶片。萎缩和包装细胞,使它们适合密集阵列需要改变腐蚀技术。
使用IBE代替RIE和实施控制队列的时间和暴露于环境两个创新的行业,包括林研究、发展来刺激的采用成本效益,高收益的记忆在嵌入式应用程序。
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