2006年头,美光科技公司与英特尔公司的合作企业IM Flash Technologies公司(IMFT)在商场上闪亮上台。通过整合Intel公司的NOR多层单元(MLC)闪存技能与美光的DRAM和NAND闪存的制作功率和立异性,而且在两个母公司强壮的IP库支撑下,IMFT在同一年推出的第一个产品就让商场深受轰动。
IMFT运用的先进工艺能够显著地改动消费电子产品的规划和运用办法。这些高密度、高功能闪存器材使得Intel支撑的Robson闪存缓存技能以及混合SSD/HD体系(遭到微软、Sandisk和希捷的支撑)得以完成。这些技能很或许呈现在那些需求很多存储器的产品中,例如台式电脑和笔记本电脑。微型MLC NAND闪存器材能够存储很多的数据,这些器材不需求供电就能坚持数据。由于闪存器材中没有可移动的部件,因而它比硬盘更能接受轰动,终究有或许代替硬盘。这种巩固性十分合适移动运用,特别是轿车运用,比方GPS导航体系以及高端轿车文娱体系。
选用混合HD或Robson闪存缓存完成的闪存的数据拜访速度能够比传统的USB闪存盘快100倍,这一点有助于进步那些蜂窝电话和PDA等移动设备的移动性和功能性。包含U盘、MP3播放器、数码相机、导航体系以及数据刻录机在内的其它产品也必将从这些新一代闪存器材中获益。
假如是从闪存而不是从硬盘中加载,典型的微软Word文档的翻开时刻将不到十分之一秒 (即便是十分大的文档也不会逾越5秒),而Windows XP的发动时刻也不会逾越15秒钟,而且还具有将一切移动部件用一个元件全体代替的固有可靠性。闪存的长处还不止这些,就拿数码相机存储卡来说,假如每天读写约1000幅相片,那么在需求替换之前能够运用的时刻将长达7年。因而这种卡在真实与世长辞之前还有机会在新的相机中重复运用。
从50纳米起程
为满意英特尔-美光合作项目的高预期,IMFT有必要缩小与要害竞争者东芝和三星公司之间的技能距离。Semiconductor Insights公司在2006年9月份的陈述中具体指出,IMFT为完成在2006年的第三季度发布50纳米、4Gb SLC闪存产品煞费苦心。从剖析陈述中能够显着看出,IMFT抛弃了它的两个母公司选用的传统战略。美光从一个本钱和制作立异者改变为了前沿技能的立异企业,这个改变是十分巨大的。
可是IMFT并没有彻底弥合上述距离,还差那么一点点。竞争对手东芝公司一直以来运用MLC技能优化存储器密度,能用8Gb、70纳米闪存工艺技能完成高达56.5Mb/mm2的存储器位密度。IMFT的4Gb SLC闪存器材即便选用其先进的50纳米技能,也不能到达东芝的41.8Mb/mm2密度。
IMFT公司的4Gb器材选用三层金属、三种聚合物、50纳米CMOS工艺制作。虽然美光公司很早就以DRAM互连工艺完成了铜衔接,但IMFT在金属层2和3中选用了一种更保存的铝互连工艺,而金属层1则选用了立异的钨过孔优先的双镶嵌(dual damascene)技能。
用于4Gb器材的特别浅沟道阻隔工艺能够用来完成具有交互多晶硅电容结构的三栅氧工艺技能。这是一种立异的阻隔办法:在有用区域硬掩膜/STI抛光阻隔层构成之前构成栅极电介质。IMFT运用了多晶硅硬掩膜(类似于氮化物顶层)代替传统的氮化硅,因而与传统办法的不同愈加扩展。
在通过STI蚀刻、填充和平坦后,就构成了与阻隔外表共面的内嵌多晶硅层。在厚的高压氧化物成长的区域,这种多晶硅层被用作多晶硅电容的低极板,而且具有高质量的CMP竣工界面。屏蔽式铲除随后堆积的ONO电容电介质即可供给第二个聚合物层到低位电容极板的触摸区域。在晶体管栅电极将被构成的区域中, ONO层将被彻底铲除去。
16Gb超级大改变
IMFT的“下一代”50纳米16Gb MLC工艺实际上是一种不严厉的“近似40纳米”的工艺技能。与前一代技能相同,这种器材也是选用三层金属、三种聚合物工艺制作的。粗看起来,这种声称的50纳米16Gb MLC器材并无什么特别的,乃至感觉它推出得迟了(想一想自从4Gb SLC闪存产品推出以来过了多长时刻吧)。可是,这仅仅外表现象,真实要了解这种产品和前期的50纳米产品有多大的差异,有必要要具体了解器材的内部。
首要,IMFT的工程师已从根据铝的互连技能转向了铜互连技能。这种新的工艺将更容易地调整金属化层来习惯挨近40纳米的规划。运用钨过孔优先的双镶嵌技能构成的金属层1能够很简单地从4Gb版别转移到新的16Gb闪存器材;咱们能够看到金属层1是否会在40纳米工艺时第2次用到。
IMFT还修正了浅沟道阻隔的集成次序。这种修正为存储器阵列中的有用区域距离供给了可缩放性(这关于IMFT推进下一代工艺节点很要害),Semiconductor Insights对此有很具体的研讨。风趣的是,虽然这种修正答应缩放,但在这个次序中的某些过程看起来并不具有任何技能优势。有人不由会以为,这种办法是否是为了逃避其他闪存供给商具有的STI工艺次序。
最终,这个器材上简直20%的阵列聚合物宽度削减应该能下降阵列中的电容性耦合,并改进全体的功率和速度功能。这将进一步确认针对下一代技能节点的工艺,特别是假如低k值资料被用来进一步下降存储器阵列中的耦合。
揭开表象
东芝和IMFT的16Gb MLC NAND闪存器材背面具有不同的细节。东芝在其推出的16Gb、56纳米MLC器材上完成了令人形象深入的94.5Mb/mm2存储位密度;可是IMFT在其16Gb MC器材上完成了98.7Mb/mm2的密度,现已逾越了东芝的存储位密度,而且简直与竞争对手三星公司的51纳米、16Gb NAND器材的101.7MB/mm2存储密度适当。
再加上IMFT的浮栅宽度现已下降了20%,你就不领会外地看到明年头他们推出选用对现在50纳米工艺稍加修正的新工艺开发的样片。从更大的视点来说,每次技能搬迁都能让咱们进一步挨近更高性价比的固态驱动器。当咱们完成逾越时,必将呈现新的消费产品,并发生对半导体技能领域更高容量的需求。曩昔几年中咱们在半导体职业获益良多,我十分等待这样的技能进步。
图1:多晶硅电容结构。底部的黑线是低位多晶硅板。
图2:16Gbit闪存的多晶硅电容结构,图中显现了低位板接头。IMFT的4G、16Gbit NAND闪存
图3:IMFT的16Gbit MLC闪存的金属层2和层3选用铜双镶嵌工艺,金属层1选用钨双镶嵌工艺。
IMFT公司16Gb闪存的多晶硅%&&&&&%结构不同于前期的50nm 4Gb,它从根据铝的互连技能转向了铜互连技能,而且修正了STI整合的次序。