Новости практической технологии

Термоотжиг лазером повышает показатели работы 3D-микросхем памяти

Изображения с сайта www2.imec.be

Исследовательский центр в области наноэлектроники imec и компания Excico, специализирующаяся в области отжига полупроводников лазером, успешно продемонстрировали применение термоотжига лазером (laser thermal anneal, LTA) для повышения силы тока в вертикальных каналах из поликристаллического кремния микросхем памяти с трехмерной компоновкой. Благодаря увеличению размера зерен поликристаллического кремния, рекристаллизованного лазером, ток чтения может быть повышен до 10 раз, а допороговый угловой коэффициент — до 2,5 раз по сравнению с исходными показателями. Данная методика позволяет увеличить количество кристаллов в сборке и, таким образом, повысить плотность памяти 3D-микросхем.

Микросхемы трехмерной компоновки с вертикальными каналами из поликристаллического кремния — перспективная альтернатива для создания нового поколения энергонезависимой памяти. Транзисторы с вертикальными каналами из поликремния применяются и как ячейки памяти, и как транзисторы выбора строки. В связи с тем, что подобные микросхемы производятся по методу «сначала затвор, затем канал», формирование однокристалльного кремниевого канала затруднено или даже неосуществимо. В результате формирования многокристалльного канала его электронная проводимость снижается из-за рассеивания заряженных частиц по поверхности зерен и дефектов на границе раздела фаз, что значительно снижает силу тока, необходимую для выполнения операции чтения. Таким образом, изменение размера зерен требуется для получения более крупных зерен с меньшей суммарной площадью поверхности. Imec и Excico реализовали это при помощи формирования канала из аморфного кремния с последующим импульсным отжигом лазером (лазерная установка линейки Excico LTA, длина волны 308 нм, продолжительность импульса менее 200 нс). Доза воздействия лазером была точно подобрана для достижения оптимальной кристаллизации канала. Исследование среза электронным микроскопом показало последовательное увеличение размера зерен после выполнения отжига в печи и последующего отжига лазером.

Вертикальный канал поликристаллического кремния до обработки лазером (а) и после (b). Зерна в канале обведены для иллюстации произошедших изменений.

Вольт-амперные характеристики канала из поликристаллического кремния до обработки, после отжига в печи (черный) и после отжига лазером (красный).

По материалам www2.imec.be.