14張圖看懂半導(dǎo)體工藝演進對DRAM、邏輯器件、NAND的影響

　　近期筆者在清洗業(yè)務(wù)研討會上發(fā)表了演講。我不是一名清洗工藝專家，在演講中介紹更多的是制造工藝的發(fā)展趨勢及其對清洗的影響。我將在這篇文章中分享并進一步討論那次演講的內(nèi)容，主要圍繞DRAM、邏輯器件和NAND這三大尖端產(chǎn)品。

　　DRAM

　　在DRAM章節(jié)的第一張幻燈片中，我按公司和年份呈現(xiàn)了DRAM工藝節(jié)點的變化。美光科技、三星和SK海力士是DRAM市場的主導(dǎo)廠商，所以我以這三家公司為代表展示了其各自的工藝節(jié)點。DRAM節(jié)點尺寸目前是由器件上最小的半間距來定義的，美光DRAM基于字線，三星和SK海力士則基于主動晶體管。

　　圖表下方在一定程度上展示了關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展情況。左側(cè)展示了具有掩埋字線的鞍形鰭片存取晶體管。具有掩埋字線的鞍形鰭片是目前存取晶體管的標準。在中間和右下角，顯示了DRAM電容器向更細節(jié)距-高長寬比結(jié)構(gòu)的演變。

　　影響DRAM工藝縮減的主要問題是電容。為了可靠地存儲數(shù)據(jù)，電容需要大于一定的閾值。要繼續(xù)制造出占用面積更小的電容，可以把電容做得更高，薄膜更薄，或者增加薄膜的K值。但是問題在于，雖然從機械穩(wěn)定性的角度還可以可靠地做出更高更薄的電容，但是隨著薄膜厚度的降低，漏電會增加，而且隨著薄膜K值的增加，帶隙減小也會導(dǎo)致漏電問題。當前的標準是使用低漏電的鋁基氧化物薄膜和用于高k值的鋯基薄膜組成的復(fù)合膜，而且目前還不清楚是否還會有更好的替代方案。

　　在第五張和第六張幻燈片中，我介紹了一些主要的DRAM工藝塊，并討論了DRAM工藝對清洗和濕條帶的需求。

　　我在DRAM章節(jié)最后一張幻燈片中展示了三星工藝節(jié)點的清洗次數(shù)。可以看出，隨著工藝尺寸的縮減，DRAM清洗次數(shù)也在增加，這主要是因為在沉浸光刻步驟后需要進行更多次背面斜面清潔，而且越來越復(fù)雜的多層圖案化方案也會造成多次清洗。