Блог

Mar 28, 2023

Использование нового поколения высоконастраиваемых низких частот

Улучшенные диэлектрические характеристики на самом фундаментальном уровне ИС могут иметь

Улучшенные диэлектрические характеристики на самом фундаментальном уровне микросхем могут иметь огромное стратегическое значение при разработке памяти и логических схем сегодня и завтра.

Представьте себе, что вы находитесь в большой комнате, наполненной людьми, у каждого из которых есть важная информация, которая вам нужна. Все они с радостью расскажут вам все, что знают, но есть проблема: они все говорят одновременно. Чем плотнее комната, тем труднее отличить слова человека, на котором вы пытаетесь сосредоточиться, от окружающей какофонии.

Проблема заключается в перекрестных помехах, которые в Википедии определяются как «любое явление, при котором сигнал, передаваемый по одной цепи или каналу системы передачи, создает нежелательный эффект в другой цепи или канале». А если вы занимаетесь производством памяти и логических устройств с миллиардами ячеек DRAM или логическими транзисторами, расположенными очень близко друг к другу, вы сталкиваетесь с ситуацией, очень похожей на ту комнату, полную разговорчивых людей.

Рассмотрим типичную ячейку DRAM: конденсатор, который удерживает заряд, равный 1 или 0; транзистор доступа; и битовая строка, по которой считывается заряд конденсатора. Со временем, в стремлении к большей плотности, скорости и минимизации энергопотребления, эти структуры стали меньше, а в последние годы превратились в 3D-проекты. Параллельно с каждым поколением технологии уменьшались как напряжение считывания (∆V), так и емкость ячейки (Cs), что вызывало необходимость аналогичного снижения емкости битовой линии (CBL).

В нашей аналогии с комнатой, полной людей, эти сокращения эквивалентны тому, что человек, которого вы слушаете, говорит менее отчетливо, что еще больше затрудняет выделение его слов. Аналогичная динамика наблюдается и в секторе логики, где постоянно увеличивающиеся паразитные емкости (как между затворами, так и между затворами и контактами затворов) увеличивают риск перекрестных помех.

Перекрестные помехи были с нами с самых первых дней существования электроники, и, к счастью, есть хорошо известный способ борьбы с ними: изоляция. В нашей переполненной комнате это может потребовать установки звукопоглощающей перегородки вокруг каждого человека; на ИС этого часто можно добиться с помощью диэлектрических пленок лучшего качества.

«Лучше» в данном случае означает не просто более низкую диэлектрическую проницаемость (k), хотя это важный фактор. Пленки также должны наноситься без риска повреждения других элементов схемы и выдерживать последующую термическую обработку, травление, очистку и другие этапы без каких-либо изменений в своих свойствах. Они должны быть бездефектными и однородными. И в эпоху 3D-схем однородности толщины недостаточно — свойства пленки также должны быть однородными даже при нанесении в вертикальном измерении.

В игру вступает еще один фактор: каждая передовая организация по производству микросхем сталкивается с жесткой конкуренцией и стремится разработать свои собственные уникальные методы, позволяющие добиться немного большей производительности здесь и немного большей производительности там. Инженеры, ответственные за эти настройки процесса, получают выгоду от универсальности и гибкости пленок, с которыми они работают, — возможности настраивать состав пленки для достижения различных свойств, включая селективность травления. Кроме того, более высокая плотность и сложность каждого нового поколения технологий усложняет достижение этих показателей производительности и урожайности. Возвращаясь к аналогии с комнатой, полной людей, можно сказать, что комната становится все меньше, а люди говорят громче. Места для изоляции меньше, но в ней больше необходимости.

В эпоху до 3D инженеры-технологи и инженеры-интеграторы, ищущие решения для изоляции, могли обратиться к хорошо зарекомендовавшим себя методам осаждения перестраиваемых плоских диэлектриков или конформных SiO2 и нитридов. Но сегодня существует потребность как в возможности настройки, так и в конформности, а также в возможности нанесения пленок, содержащих связи Si-C, таких как оксикарбид кремния (SiCO). Они необходимы для большей селективности травления, которая становится все более важным фактором во многих приложениях, от прокладок вокруг затвора (GAA) до диэлектриков BEOL и передовых процессов литографии. В то же время растет обеспокоенность по поводу повреждения плазмой элементов схемы.