前段时间，韩国的存储芯片生产企业，SKHynix发布了报告，除了公布自己优秀的经营业绩，还专门提到，自己的六氟化钨存货充足。为什么要专门提这个呢，因为钨，已成为了存储芯片里的关键金属。上篇：DRAM为什么离不开钨
一、DRAM的结构决定了它需要很多深孔连接
DRAM的基本单元很简单：一个晶体管加一个电容。晶体管像开关，电容负责存电荷。电容里有没有电，或者电荷多少，代表数据状态。两类总线负责的存储单元的控制和读写，其中字线控制晶体管，表示选中每一个存储单元，位线连接电容，负责读写数据。问题在于，DRAM要做得越来越小，电容却不能太小。电容太小，存的电荷就少，保持时间变差，刷新压力上升。所以DRAM会把电容做成很高、很立体的结构，通过扩大表面积来维持电容量。这就带来一个很现实的问题：DRAM电容在上方，晶体管在下方。为了把晶体管的一端接到上方电容，就需要一个垂直连接。这类结构通常叫电容节点接触。这就是DRAM里很典型的高深宽比接触结构之一。它通过很多极小的孔洞和竖向通道完成。孔很小，深度又不浅，深宽比很高。这样的孔要填金属，不能断，不能有空洞，也不能污染晶体管。所以，DRAM需要一类材料，它必须能在极小、极深、靠近器件的位置稳定填进去。钨就是这个位置上的重要材料。
二、钨能填进深孔、又不污染其他
DRAM里钨最常见的用途，是接触孔、通孔里的金属塞，也就是 tungsten plug。刚才说了，存储单元中很多的连通是需要垂直穿过介质层的。钨可以通过六氟化钨，也就是 WF₆，用CVD或ALD方式沉积，覆盖复杂孔洞表面的能力比较好，所以适合填这种高深宽比结构。半导体工艺资料也把WF₆ CVD钨描述为用于contact/via填充的重要方法，原因就是它对复杂孔洞有较好的覆盖能力。这里要强调一点：钨不是因为导电性比铜好才被使用。铜的电阻率低于钨，长距离互连中铜更有优势。钨的优势在于：可以通过气相沉积进入小孔，热稳定性强，不像铜那样容易扩散污染硅器件。DRAM是电容存储的信号，对漏电非常敏感。存储电容保存的是很小的电荷，如果铜扩散进硅或介质层，可能引入缺陷，影响保持时间和可靠性。要用铜，就要加阻挡层和种子层；但孔越小，阻挡层占掉的空间越多，后面再填铜越困难。
三、为什么TSV用铜，而DRAM深孔用钨
前面我们交流过，TSV也是深孔，为什么TSV常用铜，而DRAM接触孔用钨？因为，两种深孔不是一类功能。TSV是Through-Silicon Via，硅通孔，主要用于3D封装、HBM或图像传感器等垂直互联。它的孔径通常比DRAM接触孔大，功能更像垂直电缆，要传大量数据、电源和地，核心目标是低电阻、大电流、低RC延迟。TSV可以先在孔壁上做绝缘层、阻挡层、种子层，再电镀铜填充。铜不会直接接触硅，扩散风险可以通过结构控制。孔径更大，也让铜电镀更可行。DRAM里的孔是极小器件孔，靠近晶体管和存储电容，最怕污染、漏电和填充失败。因此，DRAM里钨更合适；TSV里铜更合适。
四、上篇结论：钨是DRAM里靠近器件的稳定连接材料
DRAM为什么用钨？是DRAM结构决定了它需要很多靠近晶体管和电容的微小竖向连接。这里的材料选择要优先考虑填充能力、抗扩散、热稳定和工艺兼容。六氟化钨WF₆让钨可以通过CVD/ALD进入复杂小孔；钨的热稳定性和扩散风险也比铜更适合靠近存储单元的位置。铜可以在TSV里发挥低电阻优势，但在DRAM最敏感的小孔里，钨更可靠。
