| 单词 | 半导体存储器 |
| 释义 | 【半导体存储器】 自1970年英特尔公司研制成1K位动态随机储存器(DRAM)以来，存储器广泛应用于要求有高可靠性的大型计算机的主存中，其集成度几乎以每3年4倍的速度提高，同时，其性能也以指数形式改进。70年代中后期，各国已大量生产4Kb～16Kb DRAM。1977年开始进行64Kb DRAM研制，1980年后64 DRAM投入大生产。在K位级时代，其基本工艺实现了如下转变：曝光方式由接触曝光向1：1投影曝光过渡；光致抗蚀剂由负性胶向正性胶转变，腐蚀技术由湿法向干法转变；掺杂技术由热扩散法向全离子注入转变；薄腊技术由单层向多层转变。另外浅结技术，薄氧化层技术、低温技术、回流技术、硅栅、多层铝等技术都进一步改善和提高。 85年以来，存储器技术已进入兆位级时代。1Mb(1．2μm设计规则)、4Mb(0．8μm设计规则)DRAM的生产已进入或即将进入高峰期，16Mb DRAM(0．5μm设计规则)已开始生产，64M位DRAM已于1990年由日本日立公司研制成功。美、日都有256Mb和1GbDRAM的研制计划，正在争夺DRAM的领先地位。在1Mb～4Mb DRAM的研制和生产中，主要技术进步有：微细光刻技术，g线曝光(波长436nm)，从1∶1接触曝光转向10∶1．5∶1投影曝光，光刻胶从负性转向正性；刻蚀技术，各向异性干法腐蚀的高精度化；以及沟槽电容技术(或叠层电容)；抗闩锁沟道隔离技术；自对准双沟道结构和LOCOS(硅的选择氧化技术)改进型的元件隔离技术；LDD(轻掺杂漏)结构；浅结注入技术；薄栅绝缘层技术；多晶硅或难熔金属硅化物及多层薄膜技术。在16Mb DRAM的研制和生产中，主要技术进步有：0．5μm设计规则；光刻，365nmi线曝光；解决透镜分辨率、焦深、透镜变形、多级匹配、365nm的吸收效应和0．5μm光刻胶开发等问题；选择CVD技术；叠层电容技术；多晶硅、多晶硅化物、难熔金属硅化物等多层布线技术和接触埋入技术；超静技术。64Mb DRAM主要技术进步有：0．35μm设计规则；248nm深紫外(准分子激光，套准精度±0．1μm，线宽控制±0．05μm)光刻；低温平面化工艺；在叠堆单元的存储结点表面上加上小凹凸，加大Cs技术；全干法、低损伤刻蚀；增强型隔离技术；RTP／RTA(快速热处理／快速热退火)工艺和薄层、高性能结；3．3V器件技术；计量和检测技术；工艺现场粒子监控技术；实时对硅片进行逐片工艺监控技术；DRAM用的二层金属互连和逻辑用5～6层金属互连。256Mb DRAM预计将于1997～1998年投入生产。引人注目的是256Mb DRAM的工作电压为2．5V，而以前各代DRAM的工作电压为3．3～5V。用户要求256Mb DRAM的外接电源为3．3V，到芯片上转换成2．5V工作电压。这对于0．3～0．25μm的各类器件至关重要。微污染和微粒控制设备和技术将驱动基础设施研究。应在现场用传感器控制颗粒和工艺，并由此引伸出生产全面自动化。其主要技术进步有：0．3～0．25μm设计规则；193nm深紫外(准分子激光器，套刻精度±0．08μm。线宽控制±0．04μm)光刻；无机，真空兼容全干法光刻胶工艺；低介电常数，易平面化，金属间绝缘；小于0．1μm浅结技术；低温工艺和全平坦化；全干法工艺、刻蚀、清洗；高介电常数和强电介质CVD铝、铜金属化；外接电源为3．3V的内部2．5V器件技术；现场和硅片的亚微米粒子监控；灵活的微电子制造；生产全面自动化。预计在2000年前后将研制成功1Gb DRAM，并将投入生产。据保守估计，1Gb DRAM的芯片面积为7．5cm2。为低电压工作，约1．5V，因此，冷却问题需解决。采用现场真空连接的工艺线，微粒和缺陷控制将驱动芯片制造的全面自动化，其主要技术进步为：0．2～0．15μtm设计规则；X线或深紫外光刻(套刻精度0．05μm，线宽控制±0．02μm)光刻，X线需要Viable掩膜和X射线源技术，深紫外需要Phase-Shift掩膜技术；芯片面积4．5～7．5cm2，硅片直径250～300mm；1．0～1．5V器件技术——冷却技术；超浅结掺杂(0．05μm)技术；高介电常数的铁电介质；硅碳化物异质结技术；现场真空连结工艺线；实时控制工艺的全面自动化。半导体存储器的发展趋势如下：1．半导体存储器继续向高密度方向发展。90年代中期，64Mb DRAM将投入生产，到2000年前后将出现G位级存储器，越来越高的集成密度对微细加工的要求越来越高。0．1～0．2μm的光刻，套刻精度为0．05μm，线宽控制±0．02μm，超浅结0．05μm，无人操作全自动化，超净技术等。将涉及多学科的尖端技术，技术难度越来越大，集成度提高将趋缓慢，将加快向其它高性能方向发展。2．向高速化方向发展。首先，DRAM的存取时间将进一步提高，大批量生产的4M位DRAM的存取时间在一年内将缩短到60ns；16M位DRAM的存取时间将缩短到50ns，64M位DRAM存取时间为30ns。其次，高速SRAM将是重要的发展方向。与DRAM相比，SRAM需用较大的芯片面积，价格偏高，但维持电流小，加上高速性能，其用途越来越广。用BiCMOS电路可提高速度并降低成本，同时，BiCMOS驱动器的驱动能力大，放大器的灵敏度高。因而，BiCMOS是实现存储器高速化的主要方向。3．低电压、低功耗、长刷新周期。16M位DRAM电源电压有3．3V或5V，多数64M位DRAM芯片的工作电压约为3．3V，256MbDRAM的工作电压为2．5V，1Gb DRAM的工作电压约1．5V。多数厂家都在芯片内部制作电压调整器，把外部电源电压调整到芯片的工作电压。为了降低功耗，除了降低电源电压外，工艺上采用CMOS技术或BiCMOS技术，设计上采用增加最大刷新周期以及采用共享I／O端与多级分段数据线相结合的结构等方法，同时，DRAM将向更宽的结构演变，今后常见的结构将是×8，×9，×16，×18。宽结构DRAM的好处是节电，降低功耗。4．专用存储器和专用存储系统。由于微处理器依靠结构的变革，从8位至64位其周期速度提高了一个数量级，即从250ns缩短到20ns，而半导体存储器的存取时间改善仅依靠芯片加工技术的进步，从16K位DRAM的150ns缩短到4M位的60ns。为了使存储器速度赶上处理器速度，存储器芯片结构就要专门针对某种处理器的需要而进行设计，这就是日益发展的专用存储器。到90年代中后期，存储器设计将上升到存储器模块或存储器子系统的级别，因而存储器芯片结构将升级到面向系统的要求，即根据系统的需要来设计专用存储器系统，使各个层次都能达到更高的性能。存储器的专用化将是未来的潮流。5．消费类电子产品用存储器进一步发展。如图象显示用的DRAM、高清晰度彩电专用的1～2M位帧存储器、录像机用存储器、数字录音、留言电话、电子摄像机用的存储器等都将进一步增长。6．存储器将替代传统的磁盘。由于便携式计算机的日益发展，为了缩小体积，固太盘将替代传统的磁盘。快擦型E2PROM综合了E2PROM和EPROM的优点。它采用单晶体管的存储结构，也用浮置栅／热电子编程方法，同时引进了E2PROM的“电子隧道”擦除方法。因此，快擦型E2PROM既有EPROM成本低的优点，又有E2PROM可在计算机内进行擦除和编程的优点。用快擦型E2PROM制成的固态盘，其存取速度比磁盘机高2～4倍。7．非易失性存储器与易失性存储器结合。所有电子系统都希望配备非易失性存储器，但由于非易失性常与高性能、高效率和高集成度发生矛盾，最常见的折衷方案是选择非易失性存储器(如E2PROM或快擦型存储器)与易失性存储器(如SRAM或DRAM)相结合的办法。另一种解决办法是把高速DRAM和非易失性E2PROM做在同一器件里，称之为非易失性SRAM(nVSRAM)。新一代的CMOSnVSRAM把独特的存储单元设计技术与硅／氮化硅／隧道氧化层／硅(SNOS)技术结合起来，集成度和存取速度都大大提高。特别是对军用系统，意义重大。8．封装小型化。已流行的小型化封装有表面安装型、齿形排列封装(ZIP)、小尺寸J型引线封装(SOJ)、薄形小尺寸封装(TSOP)等。TSOP的厚度只有SOJ的1／3，是发展的趋势。另一种封装趋势是多芯片模块(MCM)和IC DRAM卡，MCM使DRAM可应用于50MHz或更高主频的PC机。IC DRAM卡只需把它插入计算机留出的插口里就可以扩大主存储器的容量。(华晶公司中央研究所罗浩平撰) |
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