内存芯片制造工艺 DRAM工艺流程 堆叠式DRAM工艺流程

内存芯片制造工艺

内存芯片在驱动ic市场和ic技术发展方面发挥了重要作用。市场上两个主要的内存产品分别是DRAM和NAND。对于一台电脑，无论是台式个人电脑还是笔记本电脑，产生的数据被写入非挥发性存储器件，如磁性硬盘存储器（HDD）或固态硬盘存储器（SSD）之前，总是首先存储在DRAM中。台式个人电脑或笔记本电脑的内存容量短短几年间成倍增长。1993年的个人电脑台式机486仅有8兆字节（MB）的DRAM,这是从成本为100美元的4MB升级而成的。而在2009年，只需花费30美元左右就可以购买4千兆字节（GB）的DRAM。随着对图形化特性的需求，特别是三维图形需求不断增加，一台电脑的DRAM量需求将进一步增加，并继续推动DRAM制造技术的发展。

与保存数据一直需要电源供应的DRAM不同，NAND是一种非挥发性存储器，可以在无电源供应下保存数据许多年。NAND闪存被广泛应用于移动数字电子产品，如MP3播放器、数码相机、手机、高端笔记本电脑数据存储。随着移动电子设备应用更多的图形处理和视频，对NAND的需求将进一步增加。NAND也釆用混合形式，将固态硬盘存储器（SSD）的数据快速存储和磁性硬盘存储器（HDD）的低成本结合起来。

DRAM工艺流程

DRAM扮演着驱动IC市场和IC技术发展的重要作用。DRAM单元由一个NMOS和一个存储电容组成（见下图）。

有两种DRAM形成工艺:一种是堆叠DRAM,是将存储电容堆叠在晶体管（NMOS）上;另一种是深沟槽DRAM,这种结构是在NMOS旁边的硅表面上形成深沟槽式存储电容。

下图（a）显示了堆叠式DRAM。SAC代表自对准接触，BLC表示位线接触，WL代表字线，BL代表位线，SNC表示存储节点接触，SN表示存储节点，就是存储电容。下图（b）所示为一个深沟槽DRAM。由于沟槽电容的长宽比超过50,所以图示只是一部分。从图中可以看到，深沟槽DRAM的硅表面金属互连面积比较小，使得这种结构更容易和普通的CMOS后端工艺兼容，并成为片上系统（SoC）应用嵌入式DRAM的选择。然而，由于这种结构需要在有限的硅表面形成存储电容，沟槽式DRAM的堆积密度与堆叠DRAM不同，因为这种结构并不需要很大的硅表面构建存储电容。通用DRAM芯片对价格非常敏感。由于堆叠式DRAM比深沟槽DRAM成本低，所以它主导着DRAM市场。本章只讨论堆叠式DRAM工艺流程。

堆叠式DRAM工艺流程

大多数电脑和其他数码电子产品使用的DRAM芯片是堆叠式DRAM。下图显示了堆叠式DRAM芯片横截面。下图左侧显示了具有4个存储单元的截面。3nm工艺技术的2GB DRAM芯片具有20亿个这样的单元。外围逻辑电路用于控制写入、读出和DRAM芯片的输入/输出操作。外围器件面积通常比阵列单元面积大，而且制作工艺与之前描述的CMOSI艺技术非常类似。后续将主要说明单元阵列的工艺流程。

审核编辑：刘清