《電子技術(shù)應(yīng)用》
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Intel進(jìn)一步縮小浮體存儲器單元面積

2008-09-09
作者:半導(dǎo)體國際
關(guān)鍵詞: 10nm 32nm 45nm 硅材料 22nm

?? 在Honolulu舉辦的2008SymposiumonVLSITechnology技術(shù)論壇上,IntelCorp.的研究人員發(fā)布了新一代基于絕緣硅(SOI)通過埋層氧化層(BOX)儲存電荷的浮體存儲器單元(FBC)。針對一些專家提出的縮小尺寸將導(dǎo)致器件的荷電保持能力下降的疑慮,研究人員指出FBC技術(shù)能夠有效地改善上述問題,這項技術(shù)可能在16nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)時切入市場,并能夠向下延伸至10nm" title="10nm">10nm節(jié)點(diǎn)。

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?? Intel器件研發(fā)部主管MikeMayberry介紹道,相對于其它使用較厚的埋層氧化層的FBC產(chǎn)品而言,Intel的研發(fā)團(tuán)隊使用10nm的BOX并在其上方覆蓋22nm" title="22nm">22nm的硅材料" title="硅材料">硅材料。這項技術(shù)在速度上還不能與傳統(tǒng)的SRAM相提并論,但是FBC結(jié)構(gòu)比目前廣為使用的6晶體管(6T)的SRAM具有更小的單元面積。

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?? Intel研發(fā)的浮體存儲器單元(FBC),器件的柵電極為32nm" title="32nm">32nm并使用10nm的埋層氧化層(BOX)儲存電荷。

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??? “如果我們能夠使FBC滿足使用的需求,單一晶體管結(jié)構(gòu)無疑比6T內(nèi)存更具有優(yōu)勢,”Mayberry說道。

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??? Mayberry介紹道,F(xiàn)BC內(nèi)存結(jié)構(gòu)不再需要獨(dú)立、制造成本高昂的電容結(jié)構(gòu),而是將電容與單元本體相互結(jié)合。通過這種方式,F(xiàn)BC結(jié)構(gòu)能夠在單元面積上具備更大的儲存容量。這能夠進(jìn)一步提高運(yùn)算速度并大為降低制造成本。此外,Mayberry還指出,采用較薄的BOX以及硅材料的FBC結(jié)構(gòu)在低電壓條件下的表現(xiàn)與厚SOI單元相當(dāng)。Intel展示的30nm柵電極(Lg)的FBC結(jié)構(gòu),其單元面積約為0.01μm2。

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??? Intel的研究人員采用本公司的45nm" title="45nm">45nm邏輯技術(shù)平臺進(jìn)行流片試驗,在提高源/漏摻雜和取消井摻雜的平面結(jié)構(gòu)上分別對比先柵極、后柵極制造工藝對這項技術(shù)的影響。具體內(nèi)容參見,《AScaledFloatingBodyCellMemorywithHigh-k+MetalGateonThin-SiliconandThin-BOXfor15nmNodeandBeyond》,作者:Intel技術(shù)生產(chǎn)制造部(TMG)Hillsboro,Ore.以及IbrahimBan,UygarAvci,DavidKencke和PeterChang。

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??? 研究人員公布了柵長為60nm的FBC器件性能,基于數(shù)據(jù)可知FBC結(jié)構(gòu)具有良好的晶體管電學(xué)性能,較穩(wěn)定的閾值電壓(Vt)以及優(yōu)異的內(nèi)存表現(xiàn)。上述結(jié)果參見《functional 32n mgate length silicon suggests the feasibility of this technology at the 11n mnode》,文中柵長為32nm的器件是迄今為止發(fā)布的最小尺寸的器件結(jié)構(gòu)。文中指出:“在>100ms的前提下,儲存數(shù)據(jù)是穩(wěn)定的,F(xiàn)BC結(jié)構(gòu)能夠適用于32nm柵長的器件并可以進(jìn)一步向前發(fā)展?!?

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??? 當(dāng)邁入16nm節(jié)點(diǎn)時,F(xiàn)BC的單元尺寸將比6TSRAM更小。采用40nm柵電極、60nm柵電極間隔以及60nm金屬導(dǎo)線的設(shè)計規(guī)則,折疊型位線結(jié)構(gòu)的FBC單元面積是0.012μm2,而開放型位線結(jié)構(gòu)的將達(dá)到0.006μm2。

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??? Intel的成果為FBC內(nèi)存領(lǐng)域的研究注入了新的活力。此前,IBM的研究人員提出隨著器件尺寸的縮小很難確保存在BOX中的電荷不會流失。

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??? 去年晚些時候,InnovativeSiliconInc.(ISI,Lausanne,Switzerland)對外發(fā)布了第二代Z-RAM設(shè)計結(jié)構(gòu)。作為FBC領(lǐng)域的先驅(qū),ISI已經(jīng)將其知識產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)讓給了AdvancedMicroDevicesInc.(AMD,Sunnyvale,Calif.)、HynixSemiconductorInc.(Icheon,Korea)以及其它一些知名半導(dǎo)體企業(yè)。此外,在日本ToshibaCorp.(Tokyo)和RenesasTechnologyCorp.(Tokyo)也在積極研究FBC技術(shù)。???

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??? “FBC單元可以用于高速緩沖存儲器,面積上會比目前在45nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)使用的6TSRAM縮小30%”,Mayberry說道。而且這項技術(shù)能夠進(jìn)一步向下延伸,滿足16nm乃至更為先進(jìn)技術(shù)的需求。最后,他透露Intel在FBC方面的研究比目前業(yè)界公布的技術(shù)先進(jìn)兩代以上。

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