半导体行业中DRAM的制造与测试.docVIP

半导体行业中DRAM的制造与测试 DRAM器件的基本介绍 DRAM器件的晶圆制造流程 DRAM器件的封装流程 DRAM器件的电性测试与良品率 DRAM器件晶圆制造的新工艺 DRAM的基本介绍 DRAM的基本介绍 内存的种类 谈起DRAM，我们就要先从memory谈起。Memory – 存储器或称内存，是我们在计算机或电子行业里面常用的一种存储载体。以其构成方式和工作原理，存储器可分为以下几种，如图一所示。 图一：存储器种类 RAM (Random Access Memory): 随机存储器，数据可以被迅速的读写并且内存单元可以被随机得访问道。 ROM (Read Only Memory): 只读存储器，一般用于存储不会频繁改动的数据，其中存储的信息，是在工厂里被永久性写入的。 DRAM (Dynamic Random Access Memory): 动态随机存储器，数据被以充电的形式写入电容，但由于漏电的原因，存储的电荷会最终失去，所以存储器中的数据需要周期性地被更新，这也正是“动态”一词的来源。一般来讲，一个最基本的存储单元由一个MOS管和电容所组成，而典型的DRAM需要5~50毫秒的数据更新周期。 SRAM (Static Random Access Memory): 静态随机存储器，数据被存储在两个耦合的逻辑反向器中。与DRAM相比，SRAM中的数据不需要被周期性的更新，而这也导致其具有低功耗的特点；典型的SRAM存储单元由6个MOS管所组成，但这也导致在同等的器件面积上，它所存储的数据量比DRAM少。 PROM (Programmable Read Only Memory): 可编程只读存储器 Mask ROM (Mask Read Only Memory): 一种只读存储器，其中存储的信息是在晶圆的制造过程中，以掩模版的形式被复制在器件上。 EPROM (Electrical Programmable Read Only Memory): 电可编程只读存储器。 EEPROM (Electrical Erasable and Programmable Read Only Memory): 电可编程/擦除只读存储器。 FLASH (FLASH Electrical Erasable and Programmable Read Only Memory): 闪存 DRAM市场的现状与发展 由于DRAM的特性，使其成为在计算机与通讯系统中使用最为广泛的半导体存储器形式。而也因为其制造工艺的先进性，使其成为半导体制造工业的标杆，表一所给出的SIA（半导体产业协会）对半导体产品的产品参数所预测的“路线图”，就是以DRAM器件为代表所给出的。 产品年代 2001 2006 2012 线宽(nm) 150 100 50 存储器容量 1Gb 16Gb 64Gb 逻辑比特/cm2 380M 2.2B 17B 芯片尺寸(mm2) 445 790 1580 最大连线水平 7 7-8 9 掩模层 23 24/26 28 缺陷密度(D/m) 875 490 250 芯片接口-I/O’s 1195 1970 3585 晶圆直径(mm) 300 300 450 表一：半导体产业路线图 – SIA 在半导体产业中，DRAM器件的销售利润额为370亿美元(2000年)，占整个半导体市场份额的16%。图二给出了DRAM市场利润额的变化图 图二：DRAM市场利润额趋势图 由于DRAM制造工艺的不断发展，也使DRAM成为了一种低成本的内存器件，目前，其每个逻辑存储比特的制造成本已小于10-7美元，并且其制造成本还在以每年约26%的速率在继续下降。图三给出了DRAM器件制造成本的下降趋势。 图三：DRAM器件制造成本的下降趋势图 目前的DRAM生产技术已经发展到160nm工艺，每个存储单元的面积可以控制在0.3um2以内。当前主要的DRAM生产商是Samsung, Micro, LG-Hyundai, Hitachi, 这几家生产商占到了DRAM市场份额的80%以上。 DRAM器件的工作原理 DRAM器件的基本结构 谈起DRAM器件的基本结构，我们要先从其最基本的存储单元(Memory Cell)说起，图四为DRAM存储单元逻辑示意图；图五为其存储单元晶圆剖面示意图。从图四我们可以看出，每个DRAM存储单元是由一个MOS管，一个电容，一根字节线（Word Line或称行）和一根比特线（Bit Line或称列）所组成的，而这就是典型的DRAM 1T(Transistor)1C(Capacitor)存储单元结构（IBM公司于1968年发明）。就是这样一个一个的存储单元组成了DRAM器件存储阵列，而存储阵列一般会占到整个DRAM器件面积的50~6