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Mar 28, 2023

고도로 조정 가능한 차세대 저전력 사용

IC의 가장 기본적인 수준에서 업그레이드된 유전체 성능은

IC의 가장 기본적인 수준에서 업그레이드된 유전체 성능은 현재와 미래의 메모리 및 논리 회로 개발에서 엄청난 전략적 영향력을 가질 수 있습니다.

필요한 중요한 정보를 각자 가지고 있는 사람들로 가득 찬 큰 방에 있다고 상상해 보십시오. 그들 모두는 자신이 아는 것을 기꺼이 말해 줄 것입니다. 그러나 문제가 있습니다. 그들은 모두 동시에 말하고 있습니다. 방이 촘촘할수록 주변의 불협화음과 집중하려는 사람의 말을 구별하기가 더 어려워집니다.

문제는 Wikipedia에서 "전송 시스템의 한 회로나 채널에 전송된 신호가 다른 회로나 채널에 원하지 않는 효과를 생성하는 모든 현상"으로 정의된 누화입니다. 그리고 수십억 개의 DRAM 셀이나 논리 트랜지스터가 아주 가까이에 있는 메모리 및 논리 장치를 제조하는 사업을 하고 있다면 대화하는 사람들로 가득 찬 방과 매우 유사한 상황에 직면하게 됩니다.

일반적인 DRAM 셀을 생각해 보십시오. 1 또는 0을 나타내는 전하를 유지하는 커패시터; 액세스 트랜지스터; 그리고 커패시터의 전하를 읽는 비트라인이 있다. 시간이 지남에 따라 밀도, 속도 및 전력 소비 최소화를 추구하면서 이러한 구조는 더 작아졌고 최근에는 3D 디자인으로 발전했습니다. 이와 동시에 각 기술 세대마다 감지 전압(ΔV)과 셀 커패시턴스(Cs)가 모두 감소했기 때문에 비트라인 커패시턴스(CBL)도 비슷하게 감소해야 합니다.

우리의 방이 많은 사람들에 대한 비유에서 이러한 감소는 듣고 있는 사람이 덜 명확하게 말하는 것과 동일하므로 그들의 말을 분리하기가 훨씬 더 어렵습니다. 그리고 유사한 역학이 로직 부문에서도 작용하고 있는데, 기생 커패시턴스(게이트 간, 게이트와 게이트 접점 간 모두)가 증가하여 누화 위험이 증가했습니다.

Crosstalk는 전자공학 초창기부터 우리와 함께해 왔으며 다행히도 이를 해결하는 잘 알려진 방법이 있습니다. 바로 절연입니다. 혼잡한 방에서는 각 사람 주위에 사운드 배플을 배치하는 것이 포함될 수 있습니다. IC에서는 더 나은 유전체 필름을 사용하여 수행할 수 있는 경우가 많습니다.

이 경우 "더 좋다"는 것은 유전 상수(k)가 더 낮다는 의미만은 아니지만 중요한 요소입니다. 또한 필름은 다른 회로 요소가 손상될 위험 없이 증착되어야 하며 특성 변화 없이 후속 열 처리, 에칭, 세척 및 기타 단계를 견딜 수 있어야 합니다. 결함이 없고 균일해야 합니다. 그리고 이 3D 회로 기능 시대에는 두께 균일성만으로는 충분하지 않습니다. 필름의 특성은 수직 차원으로 증착된 경우에도 균일해야 합니다.

또한 작용하는 추가 요소도 있습니다. 모든 고급 칩 제조 조직은 치열한 경쟁에 직면하고 여기에서 조금 더 많은 수율을, 저기서 조금 더 많은 성능을 끌어내기 위한 고유한 방법을 개발하기 위해 노력합니다. 이러한 프로세스 조정을 담당하는 엔지니어는 작업하는 필름의 다양성과 유연성, 즉 에칭 선택성을 포함한 다양한 특성을 달성하기 위해 필름의 구성을 조정하는 능력의 이점을 누릴 수 있습니다. 또한 각 신기술 세대의 밀도와 복잡성이 높아짐에 따라 이러한 성능과 수율 향상을 달성하기가 더욱 어려워졌습니다. 방이 많은 사람들의 비유를 다시 살펴보면, 방은 점점 작아지고 사람들은 더 크게 말하는 것과 같습니다. 격리할 공간은 적지만 필요한 공간은 더 많습니다.

3D 이전 시대에 절연 솔루션을 찾고 있는 프로세스 및 통합 엔지니어는 조정 가능한 평면 유전체 또는 컨포멀 SiO2 및 질화물을 증착하기 위해 잘 입증된 방법을 찾을 수 있었습니다. 그러나 오늘날에는 조정 가능성과 등각성이 모두 필요하며 실리콘 옥시카바이드(SiCO)와 같은 Si-C 결합이 포함된 필름을 증착하는 기능도 필요합니다. 이는 GAA(Gate-All-Around) 스페이서부터 BEOL 유전체, 고급 리소그래피 공정에 이르기까지 많은 응용 분야에서 점점 더 중요한 요소인 더 높은 식각 선택성을 위해 필요합니다. 동시에 회로 기능에 대한 플라즈마 손상에 대한 우려도 커지고 있습니다.