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存储芯片制造:DRAM process flow(1)
5 小时前   浏览:9   来源:小萍子

二维DRAM的制造是一项极其精密且复杂的系统工程,其核心目标是在微小的单元面积内实现电荷的可靠存储与高速读写。为了实现6F²的高密度单元设计,整个工艺流程环环相扣,从前段的有源区定义到后段的金属互连,每一步都至关重要。以下将按照核心工艺模块的顺序,详尽阐述从有源区(AA)到后端金属层(BEOL)的完整制造流程。

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一、有源区形成:构建晶体管的基石

工艺流程始于有源区(Active Area, AA)的形成,这是定义晶体管位置的初始步骤。首先,在灰色的单晶硅衬底上生长一层薄薄的二氧化硅垫层和氮化硅硬掩模层,氮化硅呈现出浅灰色。随后进行关键的光刻步骤:涂覆光刻胶,通过掩模版曝光显影,将设计好的有源区图形转移到光刻胶上。接着,以光刻胶为掩模,依次蚀刻氮化硅、二氧化硅和下方的硅衬底,在硅中刻蚀出用于隔离的沟槽。去除光刻胶后,硅表面便形成了凸起的硅岛(即有源区)和凹陷的沟槽。

接下来进行浅槽隔离填充。在整片晶圆上沉积一层厚厚的二氧化硅,将沟槽完全填满。然后使用化学机械抛光技术,将表面的二氧化硅磨平直至暴露出的氮化硅硬掩模层。最后,移除这层氮化硅和其下的二氧化硅垫层,此时晶圆表面呈现出由凸起的灰色硅有源区和填充着透明氧化硅的隔离槽组成的清晰图案,晶体管的活动区域至此被精确界定。

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二、埋入式字线工艺:实现高密度访问的关键

埋入式字线(Buried Word Line, BW或BWL)工艺是现代DRAM提升密度的核心技术。首先,在硅有源区上再次沉积复合硬掩模层,并涂覆光刻胶。通过光刻,定义出与有源区垂直交叉的字线沟槽图形。完成图形转移后,进行高深宽比的硅刻蚀,在有源区上开出深而窄的沟槽,字线将埋藏于此。

沟槽形成后,开始构建栅极堆叠。先在沟槽表面使用ISSG生长一层极薄的栅氧层。然后,依次沉积作为栅极的氮化钛(TiN)和钨(W)导电层,将沟槽完全填满。接着,通过回蚀或化学机械抛光技术,将沟槽外多余的钨和氮化钛去除,使这些材料仅保留在沟槽内部,形成嵌入硅中的字线。最后,在字线顶部沉积一层氮化硅作为保护帽层,并进行表面平坦化,为后续工艺做好准备。埋入式结构极大节约了表面空间,是6F²设计得以实现的核心。

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下一节继续讲DRAM BLC和BL process

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