精密MRAM芯片制造系統(tǒng)介紹

MRAM是一種非常復雜的薄膜多層堆疊，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數埃，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、介面品質等參數是關鍵所在。因為在原子層級，任何極小的缺陷都會影響裝置效能，所以這些新型存儲器要想實現大規(guī)模量產，必須在硅上沉積和整合新興材料能力方面取得實質突破。

作為高密度存儲器應用的候選技術，PCRAM和ReRAM都具有結構堆疊，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，產業(yè)界花了數十年的時間才發(fā)現具有適當成分的鍺銻碲復合物薄膜材料，并達到最佳化的條件，而ReRAM 對存儲器材料的組成也非常敏感。制造設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。

為了解決mram、ReRAM和PCRAM大規(guī)模量產面臨的挑戰(zhàn)，應用材料公司日前推出了新型Endura? Clover? MRAM PVD平臺和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平臺可在超高真空環(huán)境下執(zhí)行多流程步驟，實現整個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，可在原子層級精度下沉積多達五種材料。在系統(tǒng)層級方面，可整合多達7個Clover PVD工藝反應腔到Endura平臺，無須真空中斷即可于單一整合式系統(tǒng)中實現復雜的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，并針對MRAM裝置效能進行了最佳化處理。

晶圓上方獨特設計的阻擋層是Clover MRAM PVD平臺的亮點之一。一次僅暴露一種目標材料，并且會旋轉到下一個材料的設計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是從飛思卡爾半導體公司分離出來的一家獨立公司。是全球第一家量產MRAM芯片的供貨商，并透過持續(xù)提升技術與擴展MRAM產品組合來領導業(yè)界的發(fā)展。Everspin 的專利MRAM技術是以可沉積在標準邏輯制程上的磁性隧道結 (MTJ)儲存單元為基礎。MTJ中包含了一個維持單一極性方向的固定層(fixed layer)，和一個通過隧道結(tunnel barrier)與其隔離的自由層(free layer).

審核編輯 黃昊宇