MRAM是一種非常復(fù)雜的薄膜多層堆疊，由10多種不同材料和超過30層以上的薄膜與堆疊組成，部分薄膜層的厚度僅達(dá)數(shù)埃，比人類的發(fā)絲還要薄500000倍，相近于一顆原子的大小，如何控制這些薄膜層的厚度、沉積均勻性、介面品質(zhì)等參數(shù)是關(guān)鍵所在。因?yàn)樵谠訉蛹?jí)，任何極小的缺陷都會(huì)影響裝置效能，所以這些新型存儲(chǔ)器要想實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，必須在硅上沉積和整合新興材料能力方面取得實(shí)質(zhì)突破。

作為高密度存儲(chǔ)器應(yīng)用的候選技術(shù)，PCRAM和ReRAM都具有結(jié)構(gòu)堆疊，包含容易受薄膜成分和劣化衰退影響的多重元素材料。以相變單元材料為例，產(chǎn)業(yè)界花了數(shù)十年的時(shí)間才發(fā)現(xiàn)具有適當(dāng)成分的鍺銻碲復(fù)合物薄膜材料，并達(dá)到最佳化的條件，而ReRAM 對(duì)存儲(chǔ)器材料的組成也非常敏感。制造設(shè)備解決方案需要提供精確的薄膜厚度、成分均衡性和介面品質(zhì)。

為了解決mram、ReRAM和PCRAM大規(guī)模量產(chǎn)面臨的挑戰(zhàn)，應(yīng)用材料公司日前推出了新型Endura? Clover? MRAM PVD平臺(tái)和Endura? Impulse? PVD系統(tǒng)，他們也是公司歷史上迄今為止推出的“最為復(fù)雜和精密的芯片制造系統(tǒng)”，并已發(fā)貨給5家MRAM芯片和8家PCRAM/ReRAM用戶。

Clover MRAM PVD平臺(tái)可在超高真空環(huán)境下執(zhí)行多流程步驟，實(shí)現(xiàn)整個(gè)MRAM單元制造，包括材料沉積、介面清潔和熱處理，其核心是Clover PVD腔室，可在原子層級(jí)精度下沉積多達(dá)五種材料。在系統(tǒng)層級(jí)方面，可整合多達(dá)7個(gè)Clover PVD工藝反應(yīng)腔到Endura平臺(tái)，無須真空中斷即可于單一整合式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的MRAM堆疊沉積。除了Clover PVD腔室外，超高真空系統(tǒng)也配備介面清潔、氧化和退火技術(shù)，并針對(duì)MRAM裝置效能進(jìn)行了最佳化處理。

晶圓上方獨(dú)特設(shè)計(jì)的阻擋層是Clover MRAM PVD平臺(tái)的亮點(diǎn)之一。一次僅暴露一種目標(biāo)材料，并且會(huì)旋轉(zhuǎn)到下一個(gè)材料的設(shè)計(jì)思路不但建立起具有銳利原子介面的堆疊，而且有效避免了不同材料之間的交叉污染。

說到MRAM,everspin是從飛思卡爾半導(dǎo)體公司分離出來的一家獨(dú)立公司。是全球第一家量產(chǎn)MRAM芯片的供貨商，并透過持續(xù)提升技術(shù)與擴(kuò)展MRAM產(chǎn)品組合來領(lǐng)導(dǎo)業(yè)界的發(fā)展。Everspin 的專利MRAM技術(shù)是以可沉積在標(biāo)準(zhǔn)邏輯制程上的磁性隧道結(jié) (MTJ)儲(chǔ)存單元為基礎(chǔ)。MTJ中包含了一個(gè)維持單一極性方向的固定層(fixed layer)，和一個(gè)通過隧道結(jié)(tunnel barrier)與其隔離的自由層(free layer).

審核編輯 黃昊宇