Intercambio exitoso de memorias ferroeléctricas entre Fraunhofer IPMS y CEA-Leti en la línea piloto FAMES

Oblea FeFET © Fraunhofer IPMS

Ilustración de componentes ferroeléctricos basados en HfO₂, que permiten memorias no volátiles escalables y compatibles con CMOS. La arquitectura soporta la integración tanto en estructuras de memoria front-end (FeFET) como back-end, y al mismo tiempo abre posibilidades para funciones ferroeléctricas avanzadas como multiferroicas, piezoeléctricas y componentes HF ajustables. © Fraunhofer IPMS

El Fraunhofer IPMS y CEA-Leti han completado con éxito el primer intercambio de obleas de memoria ferroeléctrica dentro de la línea piloto FAMES. Con ello se ha alcanzado un hito importante en la plataforma europea conjunta para tecnologías avanzadas de memoria no volátil integradas. Con este éxito, la línea piloto iniciada en diciembre de 2023 y coordinada por CEA-Leti ha demostrado que los procesos complejos de obleas pueden ser intercambiados y trabajados en conjunto entre dos institutos de investigación líderes en Europa.

La colaboración se centra en la fabricación y caracterización eléctrica de pilas de condensadores ferroeléctricos de óxido de hafnio-zirconio (HZO). Utilizando las capacidades combinadas de salas limpias CMOS de 300 mm de ambos institutos, las obleas fueron intercambiadas en ciclos de proceso cortos para permitir una evaluación conjunta de materiales, configuraciones de electrodos y comportamiento de los componentes. En el trabajo exitoso en dos ubicaciones, también se validaron los protocolos implementados en la línea piloto para el intercambio de obleas y el control de contaminación, demostrando que incluso pilas de materiales complejos en diferentes salas limpias pueden ser procesadas de manera confiable en todas las obleas.

De laboratorio a fábrica – más rápido hacia aplicaciones a nivel de sistema

»El intercambio exitoso de obleas es un paso importante hacia una plataforma europea conjunta de pruebas de materiales para memorias ferroeléctricas«, dice la Dra. Wenke Weinreich, directora del Centro de Tecnologías Nanoelectrónicas del Fraunhofer IPMS y miembro del consorcio FAMES de once miembros. »Al combinar nuestra experiencia en procesos con las capacidades de integración CMOS de CEA-Leti, la línea piloto ofrece un entorno potente para la evaluación de nuevos componentes ferroeléctricos y acelera su camino hacia aplicaciones a nivel de sistema.«

Intercambio de obleas sin problemas entre las ubicaciones de FAMES

»Este primer intercambio entre CEA-Leti y el Fraunhofer IPMS demuestra que los procesos conjuntos, los vehículos de prueba y los entornos de caracterización pueden funcionar sin problemas entre las ubicaciones de FAMES«, explica el coordinador del proyecto, Dominique Noguet. »Establecer bucles de obleas confiables entre institutos de investigación líderes es esencial para acelerar el desarrollo de memorias ferroeléctricas.«

De cara al futuro, los bucles de obleas sientan las bases para una colaboración más amplia en el desarrollo. En las próximas fases, las pilas ferroeléctricas basadas en HfO₂ del Fraunhofer IPMS se integrarán en procesos CMOS de CEA-Leti, seguidas de evaluaciones a nivel de matriz de nuevas tecnologías de memoria. La hoja de ruta también incluye estudios sobre variaciones en procesos de electrodos, confiabilidad a largo plazo y enfoques de integración en la línea de fondo (Back-End-of-Line).

Paralelamente, el Fraunhofer IPMS ha completado recientemente un primer tape-out de chip con la tecnología FDX® de 22 nm de GlobalFoundries y ha comenzado la investigación en arquitecturas aceleradoras de memoria con cómputo mediante IA basada en algoritmos, que se apoyan en estas tecnologías ferroeléctricas.

En conjunto, estos esfuerzos contribuyen a la tarea principal de la línea piloto FAMES: proporcionar una plataforma europea unificada para el desarrollo y validación de nuevas tecnologías de memoria, incluyendo OxRAM, MRAM, FeRAM y FeFET. Al promover el desarrollo conjunto de materiales y la caracterización estandarizada, la línea piloto FAMES busca fortalecer las capacidades de Europa para el desarrollo y fabricación de arquitecturas de chips energéticamente eficientes para el futuro de la computación de datos de próxima generación.