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2021年10月12日，三星宣布“三星新的五層EUV工藝實(shí)現(xiàn)了業(yè)界最高的DRAM位密度，將生產(chǎn)率提高了約20%”[1]。TechInsights在2023年2月17日發(fā)布的三星Galaxy S23 plus智能手機(jī)中獲得了三星D1a LPDDR5X DRAM器件[2]。經(jīng)過(guò)深入的SEM和TEM成像，并結(jié)合TEM EDS/EELS元素分析，TechInsights即將發(fā)布三星D1a nm 16 Gb LPDDR5X器件的分析報(bào)告?；诮Y(jié)構(gòu)和材料逆向工程分析數(shù)據(jù)，TechInsights發(fā)現(xiàn)了四種EUV光刻(EUVL)工藝，用于陣列有源切割/外圍有源(有源修剪)、位線接觸(BLC)、存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)接觸墊(SNLP)/外圍第一金屬層 (M1)和存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)(SN)管圖形化。通過(guò)逆向工程分析沒(méi)有明顯的證據(jù)來(lái)確定EUVL工藝的第五層圖形化層。

下表列出了三星D1y nm、D1z nm和D1a nm工藝器件的陣列有源切割、BLC、SNLP、SN管的最小寬度和節(jié)距，以及用于每層制模的光刻工藝。

下圖包含了三星D1a nm(圖a)、D1z nm(圖b)和D1y nm(圖c)器件在存儲(chǔ)陣列有源層的TEM平面視圖。存儲(chǔ)器陣列中的有源切口具有交錯(cuò)孔布局。三星D1y nm器件的陣列有源切割間距為68 nm，達(dá)到了193i光刻的分辨率極限。單193i光刻工藝用于圖形化陣列有源切割/外圍有源。三星D1z nm器件的陣列有源切割間距為63 nm。雙圖形化工藝可能用于圖形陣列有源切割/外圍有源。三星D1a nm器件的陣列有源切割間距為56 nm。

圖1：在DRAM陣列有源層上的TEM平面視圖

圖2是三星D1a nm (a)、D1z nm (b)和D1z nm (c)器件在外圍有源層的SEM平面視圖圖像。WL有源驅(qū)動(dòng)中間的T型STI有一個(gè)尖角，如圖2(a)所示；而WL有源驅(qū)動(dòng)中間的T型STI有一個(gè)相對(duì)光滑的角，如圖2(b)和圖2(c)所示。這清楚地表明，存儲(chǔ)陣列中的有源切口和外圍的有源切口采用的是單一EUVL工藝，而不是193i雙重圖形化工藝。

圖2：外圍有源層SEM平面圖

圖3為三星D1y nm (a)、D1z nm (b)和D1a nm (c)在DRAM位線接觸(BLC)層的TEM平面視圖圖像。BLC具有如下圖所示的交錯(cuò)孔布局。三星D1y nm器件的BLC間距為70 nm(圖a)，這是193i光刻的分辨率極限。因此，采用單一的193i光刻工藝對(duì)BLC進(jìn)行圖形化。如圖3 (b)所示，三星D1z nm器件的BLC間距為64 nm；由于在BLC特殊區(qū)域(如藍(lán)點(diǎn)所示)使用掩膜的負(fù)色調(diào)顯影(NTD)光刻工藝來(lái)對(duì)BLC進(jìn)行圖形化設(shè)計(jì)，因此可以觀察到連續(xù)的SiN間隔(參見(jiàn)有關(guān)三星12 Gb 1z EUV LPDDR5 Advanced Memory Essentials, AME2102 -801的更多詳細(xì)信息)。如圖3(c)所示，三星D1a nm器件的BLC間距為56 nm；如圖3 (a)所示，BLC SiN間隔片不是連續(xù)的，這與三星D1y nm器件中的BLC SiN間隔片相同。單個(gè)EUVL工藝可能用于三星D1a nm器件中的BLC圖形化。

圖3：陣列BLC層TEM平面視圖

圖4包括了三星D1a nm器件SNLP層的SEM (a)和TEM (b)平面視圖圖像。與三星D1z nm制程器件相同，圓形SNLP和陣列邊緣的連續(xù)M1線表明使用單個(gè)EUVL制程對(duì)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)接觸墊(SNLP)和外圍M1進(jìn)行了圖形化。

圖4：三星D1a nm器件陣列SNPL層的SEM和TEM平面視圖

圖5為三星D1z nm (a)和D1a nm (b)器件電容層的TEM平面視圖圖像。D1z nm器件的電容存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)(SN)管間距為46.0 nm, D1a nm器件的SN管間距為41.5 nm。在三星D1z器件中，采用雙向自對(duì)準(zhǔn)雙圖像化工藝對(duì)SN管進(jìn)行圖像化(詳見(jiàn)三星12Gb 1z EUV LPDDR5 process Flow Full, PFF-2102-801)。如圖5 (a)所示，由于雙向自對(duì)準(zhǔn)圖像化工藝的偏移和工藝均勻性問(wèn)題，部分SN管在一個(gè)方向上比另一個(gè)方向略微拉長(zhǎng)。D1a nm器件中的SN管在TEM斜角水平呈圓形，直徑為23 nm(圖5 (b))。因此，單一EUVL工藝可能用于三星D1a nm器件的SN管圖案。

圖5：在陣列電容層的TEM平面視圖

References：
[1] Samsung Starts Mass Production of Most Advanced 14nm EUV DDR5 DRAM
[2] Samsung Announces Global Launch of the Galaxy S23 Series

審核編輯 黃宇