新兴的内存技术要求一个集成PVD过程系统能够沉淀和测量多个材料在真空。
物联网(物联网),大数据和人工智能(AI)正在推动更高的速度和更低功耗计算的必要性。该行业将做出了回应新的内存技术市场上。三个新类型的内存particular-MRAM(磁随机存取存储器)、极化(相变内存)和ReRAM(电阻RAM)——成为领先的候选人在物联网和云计算环境中使用。
所有这三个新兴的记忆是基于微妙的新材料,需要突破技术和大容量生产过程。关键的电影非常薄,variation-sensitive,计量是至关重要的。淀积层杂质的敏感性意味着理想情况下,多个流程步骤和计量应集成在真空。
MRAM、极化和ReRAM承诺使更高的系统性能和更低的功率比许多今天的设计基于主流的记忆。主要的半导体制造商已经宣布计划将MRAM商业化和极化。这意味着正在取得进展在工程复杂的新材料,沉积原子精密工业规模。
MRAM恰恰是由沉淀至少30个不同的金属和绝缘层,中埃之间的每个通常厚,使用物理气相沉积(PVD)方法。每一层都必须进行精确的测量和控制。氧化镁(分别)电影的核心磁隧道结(MTJ),一个关键层,形式自由层和参考层之间的屏障。它需要沉积精度为0.1埃反复实现低面积电阻(RA典型5-10Ωµm不等2)和隧道磁电阻(咯> 150%)的特点。咯是一个关键参数,规定设备性能、产量和耐力。失踪的原子可以显著影响咯(图1),这就解释了为什么计量MRAM制造业的关键。
图1所示。可变性关键的几个原子层分别以影响性能。
而极化和ReRAM层不像MRAM薄,极易受杂质和降解的材料暴露于大气中。与MRAM一样,这需要一个集成的PVD工艺系统能够沉淀和测量多个材料在真空下防止颗粒和杂质污染的设备。
在制造这些下一代记忆,可变性控制是至关重要的实现可重复卷制造和商业化的性能。晶片内实现< 0.3 V变化阈值电压(Vt极化)传播,关键层堆栈必须控制在±5埃的目标厚度,进而要求计量sub-angstrom精度的能力。电影栈等传统鉴定方法依赖于一系列独立的计量技术和透射电子显微镜(TEM)分离过程的工具,导致电影潜力退化。
图2。传统的计量方法有周转时间长,且是有限的测量个体在堆栈层厚度。
大多数薄膜改变属性暴露在大气中,所以传统的大气计量依赖厚毛毯电影室监控,这并不总是代表超薄材料特性的电影。这种方法消耗更多的沉积材料和工具室资格。
尽管TEM可以解决个人的薄层,可以看到在图2中,构成一个“边缘”的定义和精确的层厚度确定成为一个问题,当不超过几个原子层厚。这种情况下需要一个计量系统,本质上认为这个过程的统计性质。此外,长时间结果(小时天),不严密地测量埋电影属性和无法监视的晶圆上的一个完整的堆栈推动新的计量技术的必要性。
集成平台,在真空下运行多个流程步骤需要减少排队时间的影响,避免电影退化和接口问题。此外,他们开门闭环控制每一层的堆栈,从而减少可变性。
对于新的记忆达到大批量生产,行业必须启用新的过程控制解决方案。这些系统应该测量原始,as-deposited薄膜,占用空间小,操作快速、侵害性。
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